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[拍照区] 与孤独的数学家老同学合影@31年前、28年前和大大后天

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发表于 2013-8-21 13:00:04 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 北京
本帖最后由 yu-xin 于 2013-8-22 05:53 编辑

与孤独的数学家老同学合影@31年前、28年前和大大后天

大大后天的合影将放在 www.yuxin.net/img/zyt

31年前北大数学系合影见文章:
http://www.fortran.cn/img/zhangyitang-pku78.pdf

【此文标题:“张益唐和北大数学78级”,文章文本内容见下面二楼跟帖】

31年前全班合影,张益唐在本科毕业照最后一排照片最右面,我在第二排中间偏左不戴眼镜:

  

他在研究生毕业照第二排照片左面数第二个,我在第3排左4:
    



http://www.mathchina.com/cgi-bin/view.cgi?forum=8&topic=1631

张益唐:孤独的数学家

作者:汤涛
来源:中国科学报

张益唐的故事之所以特别轰动的原因在于,作出巨大数学贡献的他已经接近 60 岁,之前只
是个默默无闻的讲师。

2012 年 7 月 3 日,在一个阳光明媚的下午,张益唐在科罗拉多州好友齐雅格家后院抽烟,
20 多分钟里他有如神明启示般的想出了主要思路,找到了别人没有想到的特别突破口。

2013 年 4 月 17 日,一篇数论论文被投递到纯粹数学领域最著名的刊物《数学年刊》。不到
1 个月,论文所涉及领域的顶级专家罕有地暴露自己审稿人的身份,信心十足地向外界宣布:
这是一个有历史性突破的重要工作,文章漂亮极了。这位评审人就是当 今最顶级的解析数
论专家亨利伊万尼克。

顶级专家的高度评价被科学界的泰斗级期刊《自然》敏锐地捕捉到了;2013 年 5 月 13 日,
《自然》催生了一次历史性的哈佛演讲。这篇文章的作者、一个学术界的“隐形侠”,第一
次站在世界最高学府的讲台上,并告诉世人:我走进了世纪数学猜想的大 门!哈佛的讲台
下面座无虚席,连过道上都站满了人。演讲内容被即时传到网上,网上不少人在刷新网页等
待最新消息。
2013 年 5 月 14 日,《自然》在“突破性新闻”栏目里,宣布一个数学界的重大猜想被敲开
了大门。5 月 18 日,《数学年刊》创刊 130 年来最快接受论文的纪录诞生了。

世界震动了!5 月 20 日,《纽约时报》大篇幅报道了这个华人学者的工作。文中引用了刚
刚卸 任《数学年刊》主编职务的彼得萨纳克的讲话:“这一工作很深邃,结论非常深刻。”
5 月 22 日,老牌英国报纸《卫报》刊登文章,文章的标题是:鲜为人知的 教授在折磨了数
世纪数学精英的大问题上迈进了一大步。印度主流报纸把作出这一非凡贡献的人,与印度历
史上最伟大的天才数学家拉马努金相媲美。

这位作出重大数学突破的就是张益唐,由于对数学界最著名的猜想之一孪生素数猜想的破冰
性工作,使他从默默无闻的大学讲师跻身于世界重量级数学家的行列。

这是一个永久的疑问:为什么要研究数学猜想?短视地回答这个问题很困难。纯粹数学的研
究很 像体育比赛。刘翔跑得那么快有什么用?世界短跑纪录的刷新、跳高纪录的刷新到底
有什么用?但这并不妨碍每四年一次的奥运会。很多数学大猜想的突破很像顶尖 高手的棋
艺对决,是世界纪录的突破。

孪生素数猜想

变大海捞针为泳池捞针

远在中古时代,人类社会就产生了自然数的概念,人们也因此创立了一个古老而漂亮的数学
分支:数论。数论里面一个重要的概念就是素数,指的是那些只能被 1和其自身整除的数,
比如 5、7、11、19 等。

张益唐所做的工作和素数有关,尤其和所谓的孪生素数有关。孪生素数是指差为 2 的素数对,
即 p 和 p+2 同为素数。前几个孪生素数分别是(3,5)、(5,7)、(11,13)、(17,
19)等。100 以内有 8 个孪生素数对;501 到 600 间只 有两对。随着数的变大,可以观察到
的孪生素数越来越少。2011 年,人们发现目前为止最大的孪生素数共有 20 多万位数。但这
个数后面再多找一对孪生素数都 要花至少两年的时间。

那么会不会有一天再也找不到新的孪生素数对呢?数学家认为答案是否定的。几百年前就有
个孪生素数猜想:有无穷多个素数 p,使得 p 与 p+2 同为素数。但至今人们都不知如何证明
这个猜想。

张益唐在《数学年刊》上发表的这篇题为《素数间的有界距离》的文章,证明了存在无数多
个素数对(p, q),其中每一对中的素数之差,即 p 和 q 的距离,不超过七千万。

如何理解张益唐的结果呢?诺丁汉大学物理教师安东尼奥帕蒂拉举了个有趣的例子:假如
在素 数王国里素数只能找邻近的同类结婚,那 3、5、7、11 这种小素数找对象都很容易。
但是素数越大,对象就越难找。但是根据张益唐的发现,素数和下一个素数 的距离,应该
小于或等于七千万。孤独的数字不会持续孤独下去,总有另一个素数与之匹配。换言之,对
于“大龄光棍”素数来说,七千万步之内,必有芳草。

七千万听起来是个巨大的数字,但在数学上只是一个常数而已。虽然它和孪生素数猜想的距
离为 2 的结果还有十万八千里,但用张益唐的方法把七千万缩短到几百以内也是指日可待
的事情。实际上,在文章被公布于众后,短短的一个月以内,七千万就被菲尔茨 奖获得者
陶哲轩发起的网上讨论班缩小到六万多。

张益唐起到的作用就是把大海捞针的力气活缩短到在水塘里捞针,而他给出的方法还可以把
水塘捞针轻松变为游泳池里捞针。也许最后变成在碗里捞针还需要一些再创新的工作。但给
出了这一伟大框架已经是让全世界数学家瞠目结舌的壮举了。

非凡探索路

演绎一个数学神话

张益唐的故事之所以特别轰动的原因在于,作出巨大数学贡献的他已经接近 60 岁,之前只
是个 默默无闻的讲师。为了潜心研究数学,他几乎把自己与世隔绝,在美国的偏远省份“潜
伏”下来。他的妹妹曾在网上发寻人启事寻找哥哥。当时在美国当教授的老同 学给他妹妹
回了个电邮,表示他哥哥健康地活着,在钻研数学呢。

张益唐于 1955 年出生于北京。他 1978 年考进了北京大学数学系。北大 1977 年没有招生,
所以他是北大数学系“**”后恢复高考的第一批学生。

1978 年第 1 期《人民文学》发表了作家徐迟的报告文学《哥德巴赫猜想》,讲述了数学家
陈 景润刻苦钻研在哥德巴赫猜想研究上取得重大突破的真实故事,一时间陈景润和哥德巴
赫猜想变得家喻户晓。像那个时代很多有志青年一样,张益唐也是被徐迟的文 章、被陈景
润的故事、被哥德巴赫猜想引导到数学系,以致终身投入到数学中去。

4 年的北大学习为张益唐打下了坚实的数学基础。那时的北大教书育人之风极强,最顶尖的
教师 都在讲台上耕耘。北大也有很多眼界很高的老师,学富五车,但不轻易落手写小文章,
可谈起大问题颇为津津乐道,这让年轻的张益唐“中毒”匪浅。这也奠定了他 一辈子只做
大问题、不为小问题折腰的风格。张益唐也是 1978 级公认的数学学习尖子。

张益唐 1982 年毕业后跟随著名数论专家潘承彪读了 3 年的硕士。潘承彪的哥哥就是大名鼎
鼎的山东大学前校长,因在哥德巴赫猜想方面的工作而闻名的潘承洞院士。潘氏兄弟也是北
大数学系校友,毕业后在各自的岗位上做出了非凡的精彩。

张益唐总是说在潘承彪的指导下他在北大打下了非常扎实的数论基础。

1985 年,张益唐来到了位于美国的名校普渡大学读博士,成为抗日名将孙立人和物理学家
邓稼先的校友。

但张益唐在普渡的六七年是不堪回首的时光。他在美国的导师是代数专家莫宗坚。张益唐的
研究 课题是导师的专长——雅可比猜想,但苦干了 7 年,得到的结果乏善可陈。眼界极高
的张益唐不屑把博士论文结果整理出来发表。更糟糕的是,他和导师的关系糟得 一塌糊涂。
这里有学术上的冲突,也有性格上的不和。

因为博士论文的结果没有发表,加上导师连一封推荐信都不愿意写,张益唐毕业后连个博士
后的工作都没有找到。

一面要继续做数学,一面还要糊口。毕业后的前六七年他干过很多杂活,包括临时会计、餐
馆帮手、送外卖。你能想象一代北大数学才子、数学博士数年间在快餐店、在唐人街餐馆打
工的情形吗?看到这里,你是否对“天将降大任于斯人也,必先苦其心志,劳其筋骨”有更
深刻的理解呢?

1999 年后,张益唐又回到了学校,到美国的新罕布什尔大学做助教、讲师。新罕布什尔大
学 是成立于 1866 年的一所综合性公立大学。虽然教学量比较大,比起研究系列的教授、副
教授的工资性价比低很多,但能回到学校,做自己驾轻就熟的事情,还能 利用图书馆、办
公室作研究,对一个胸有大志的数学人来说,应该是非常满足的了。

在新罕布什尔大学的 14 年是张益唐研究的黄金期。不需要研究经费,凭自己坚实的数学功
底, 充满智慧的大脑,以及潜心钻研的精神,他终于演绎出数学史上的一个神话。2012 年
7 月 3 日,在一个阳光明媚的下午,张益唐在科罗拉多州好友齐雅格家后院 抽烟,20 多分
钟里他有如神明启示般的想出了主要思路,找到了别人没有想到的特别突破口。

校友情深

助千里马奔腾

张益唐的成功路上有众多的朋友帮助,特别是北大校友的帮助。

一位北大化学系的校友在上世纪 90 年代开了几家赛百味连锁店。他听北大校友说张益唐在
逆境 中还在作数学的大问题,很想资助张益唐,但又怕被拒绝。所以他就想了一个点子,
每个季度请张益唐来帮助给这些连锁店报税,让张益唐用简单数学来得到较为轻 松的报酬,
同时有较多时间去研究数学大问题。

张益唐一辈子的转折点是落脚新罕布什尔大学。促成这件事的有两个主要人物,他们是北大
数学系 1980 级的校友唐朴祁和葛力明。

毕业于湘潭一中的唐朴祁是 1980 年湖南省高考状元,是张益唐在北大时的系友、普渡大学
读 博士时的同学。1999 年初,已经在美国大计算机公司工作的唐朴祁去纽约参加学术年会
时,找到在纽约打工的张益唐,聊到自己在计算机网络研究中遇到的一个 数学难题。大约
3 周以后,张益唐居然想出了解决问题的基本思想,最后产生了两人的一个软件合作专利。
据说这个专利已经在计算机网络基础设施领域有广泛应 用。三个星期啃下一个有广泛实际
用途的计算机算法难题,让张益唐顿觉宝刀不老,信心大增。唐朴祁也对老友的数学实战功
夫印象深刻。

同年晚些时候唐朴祁与在新罕布什尔大学工作的葛力明见面,他提到张益唐的强大分析实力
和当 时的艰难处境。作为学长的张益唐不仅做过他们的习题课老师,也是上世纪 80 年代他
们自己组织的大学生讨论班上的常客。此时已是大学教授的葛力明似乎更有条 件帮一下他
们的朋友和老师。这次会面时,唐朴祁已经不知道张益唐的准确工作地点。经过一番周折,
葛力明在美国南方的一个赛百味快餐店联系上了张益唐,两三 天后,张益唐就来到新罕布
什尔大学了。每过几天,张益唐都会说,有进展,应该很快就出来了。他是指自己正在攻克
的一两个世界难题。但时间过得很快,两个 月、三个月,两年、三年……14 年后,张益唐
轰动性的工作终于横空出世了。

当然,在美国大学里要留一个没有多少学术资历的人 14 年肯定不是一件简单的事,中间也
有酸甜苦辣的故事。这里的主要帮手还是系里的明星教授葛力明。

葛力明过去的 10 年一半时间在中国科学院数学院工作,教书育人,深得国内同行的好评;
同时由于在研究领域的国际声誉,他也是新罕布什尔大学数学系的大教授。难能可贵的是,
作为学弟,在执迷于数学的学长最困难的时候,他真正做到了出手相助。

思考张益唐

释放学术研究正能量

张益唐成功很重要的一点是淡定,宠辱不惊。在朋友开的赛百味快餐店帮忙,他可以一丝不
苟。在大学任教,年近 60 还只是个讲师,在一般人看来无疑是失败,甚至是潦倒的,但他
处之泰然,不改其志。

难能可贵的是逆境之中他还是一如既往地作大问题。作大问题的人不需要太多,但不能没有!
张益唐的精神及成就,对中国科学界是极大的正能量,也是对目前浮躁的科研环境的一种鞭
策。

2013 年 5 月 20 日,耶鲁大学法学教授斯蒂芬卡特在《彭博》上撰文《可以是电影明星的
数学家》,他认为张益唐的励志故事是一个很好的电影题材。网上也有人建议文学家、编剧、
导演们可以把张益唐的故事搬上银幕,拍出比《美丽心灵》更美的电影。

张益唐做过学生会主席,具有演讲天才,喜欢文学、音乐,是 NBA 球赛的铁杆球迷,还可以
喝一斤二锅头没感觉。他应该是新时代数学家的好代言人。

成名后的张益唐仍像过去一样低调淡定。他说:“我的心很平静。我不大关心金钱和荣誉,
我喜欢静下来做自己想做的事情。”

张益唐自己想做的事情是什么呢?他还在瞄着迄今未解决的另一个大猜想。我们希望他能够
在平静中再创神话。



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 楼主| 发表于 2013-8-21 13:03:39 | 显示全部楼层 来自 北京
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数学文化/第4卷第2期3
2013 年是北京大学数学系成立100 周年。百年大庆,作为校友,总觉得应该写点什么作为纪念。
1904 年,清政府颁布的《钦定学堂章程》规定“高等算学”隶属格致科(现在称理科),并且规定了算学门的课程。
辛亥革命后,京师大学堂于1912 年5 月1 日改名为国立北京大学。同年公布的“民国元年所订之大学学制及其学科”
中格致科改名为理科,其中包括数学门。1913 年秋,北京大学数学门招收新生,标志着中国现代第一个大学数学
系正式开始教学活动。北大数学的早期学生张国焘因为后期的政治生涯为数学系增添了些许另类传奇。
北大数学的一百年培养了大量的人才,先后培养出6000 多名本科生,1000 多名硕士、博士毕业生,一大批
优秀的数学家和其他方面的专家。他们分布在各行业,许多人成绩斐然,得到了社会各界的高度评价。其中有30
余位毕业生被选为中国科学院院士。著名数学家江泽涵、许宝騄、段学复、程民德等都是数学系重量级的前辈,
获得国家最高科技奖的吴文俊院士、王选院士也任教或毕业于北大数学系。特别值得一提的是,由哈佛大学和麻
省理工学院联合举办的2013 年度“数学发展前沿”(Current Developments in Mathematics)研讨会上,六位主旨
发言的数学家中北大数学毕业生就占了三位:2000 级的恽之玮和张伟、1978 级的张益唐。另外三位包括菲尔兹
奖得主、著名数学家爱德华• 威滕(Edward Witten)。
北大数学的辉煌历史,不是我这样一个晚辈敢写的,也不可能写得好。但是为了表达对院庆的祝贺,我就写
一个跟我稍稍沾点边的**后北大数学第一届学生的故事吧。
汤 涛

北大数学78 级
谨以此文纪念陈景润诞辰8 0 周年;他影响了那个难忘的时代
张益唐
数学文化/第4卷第2期4
号“1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0”来计数。正是
由于有了数的合理记法,对于数的研究才能
够代代相传。比零大的正整数统称为自然数,
它们共有三类: 即1(民间常说的大佬,无
人敢与其争锋);素数(素数也叫质数,只能
被1 和自身整除的数,比如5, 7, 11, 19 等);
合数(可以被1 和自身以外的某个自然数整
除的数,如9, 16, 20)。
有了自然数的概念以后,很快就有了一
个古老的数学分支:数论。它是纯粹数学的
分支之一,主要研究自然数的性质。数论在
很长一段时间里被称为算术,直到20 世纪
初才开始使用数论的名称。数论的早期铺垫
有三大内容:欧几里得证明素数有无穷多个;
寻找素数的过筛方法以及欧几里得求最大公
约数的辗转相除法;公元420 至 589 年(中
国南北朝时期)的孙子定理。
欧几里得用漂亮的反证法证明了素数的
个数有无穷多个。记得我在80 年代初选修丁
石孙的初等数论课时,被他完美的讲课风格
和欧几里得伟大的证明所折服,在当时的老
二教的上课时光现在还历历在目。
素数在自然数中的分布很奇妙;从公元
前三世纪开始至今,吸引了众多数学家的不
懈努力。公元前三世纪古希腊数学家、哲学
家埃拉托色尼(Eratosthenes, 公元前275 - 前
193)为了研究这个问题,提出了一个叫“过筛”
的方法(the Sieve of Eratosthenes)简称埃氏
筛法,造出了世界上第一张素数表,就是按
照素数大小排成的表。比方说把一张超大的
纸放在沙滩上,然后把自然数按其大小一个
一个写上去;然后按下列法则把合数挖掉:
(1)先把1 删除(因为1 不是质数)
(2)把2 留下(最小的偶数质数),然
后把2 的倍数删去
(3)把3 留下,然后把3 的倍数删去
(4)把5 留下,然后把5 的倍数删去
(5)同理继续进行下去,直到把所有数
要么留下,要么删除
《自然》5 月14 日的报道
北大数学系张益唐沉默20 多年,几天
前突然横空出世,为世纪难题孪生素数猜想
的解决做出了突破性的工作。为此,顶级科
学杂志《自然》在“突破性新闻”栏目里,
报道了张益唐证明了存在无穷多个差值小于
7 千万的素数对,从而在解决孪生素数猜想
这一百年数论难题的道路上前进了一大步。
为了认识孪生素数猜想, 让我们先做一
些简单铺垫。先谈谈素数。素数是数学中美
妙的音乐,美丽的女神,有着很多让人捉摸
不透的秘密。传说大数学家欧拉说过:“一直
以来,数学家总是在孜孜不倦地寻找素数规
律,但是很难成功。我们可以把素数看作人
类思维无法渗透的奥秘。”
远在中古时代,就产生了自然数的概念,
印度人对数学最大的贡献之一就是引进了符
张益唐与孪生素数
数学文化/第4卷第2期5
这样如果纸上最大的数是N,则上述方
法可以产生N 以内素数的分布表。
从这个古典的方法中人们可以观察到,
素数的分布随着N 的变大,变得越来越稀
疏。比如1 到10 之间有2, 3, 5, 7 四个素数;
100 之内有25 个素数,1000 之内有168 个
素数,100 万之内有78498 个素数。大量
数值试验显示, 当N 变得很大时,在1 到N
之间素数的个数和N 的比值变得很小。那
么严格的数学刻画是什么呢?
用π(N) 表示不大于自然数N 的素数的
个数, 如π(2) = 1,π(3) = 2, π(10) = 4。
法国大数学家勒让德(Legendre, 1752-1833)
于1808 年建议当N 非常大时:
π (N)  N
lnN + B,
其中B =- 1.08366 被称为勒让德常数。可
惜这个公式在相应的级数展开式中仅第一
项正确。1792 年,当数学王子高斯刚满15
岁时, 就猜测当N 非常大时,π(N) 和N/
ln(N) 差不多大;更确切地说,当N 充分大时,
π(N) 和N/ln(N) 之比接近于1。用极限的语
言来说就是
lim N→∞
π (N)
N
ln(N )
= 1.
这个猜想被叫做素数定理。1850 年,俄罗斯
数学先驱切比雪夫证明:存在两个正数a 和
b,使不等式
a ≤ π (N)
N
ln(N )
≤ b
成立,其中N ≥ 2。这为证明高斯的素数定
理迈进了一大步;并且切比雪夫在证明中用
到了微积分。
革命性的变化发生在1859 年。1859
年8 月,时年32 岁的数学家黎曼(G. F. B.
Riemann) 向柏林科学院提交了一篇8 页纸的
论文,题为“论不超过一个给定值的素数的
个数”。在这篇论文中,他把素数个数和所
谓的ζ 函数建立了联系,这一联系推动了解
析数论的发展;文章中提出的黎曼猜想给数
学家们带来了比素数分布更大的挑战。时至
数学文化/第4卷第2期6
今日,在经历了150 多年的认真研究和极力
探索后,这个猜想仍然悬而未决。关于黎曼
猜想的最权威的科普文章,可以见科普高手
卢昌海的《黎曼猜想漫谈》(见本期的书评)。
卢昌海的大作从2010 年底在《数学文
化》上连载。科学院的王元院士看后非常欣
赏。有幸和元老在海淀区知春路上的一个西
餐馆吃过一顿饭;其间他对卢昌海的文笔以
及卢对黎曼猜想的深刻理解赞不绝口:“一
个学物理的能把一个这么艰深的数学问题写
得如此透彻,真是太不容易了。”之后卢昌海
要把文章集结成书时,叫我代请元老写序。一
周后,我收到老院士亲笔写的10 页纸的手稿。
美国作家约翰• 德比希尔(John
Derbyshire)根据黎曼猜想的提出和可能的
应用,写出了畅销书《素数之恋——伯恩哈
德• 黎曼和数学中最大的未解之谜》。在这
本《素数之恋》中,作者用明晰的笔法,对
一个史诗般的数学之谜作了迷人而流畅的叙
述,再次展示了素数的魅力。
虽然黎曼没有给出关于π(N) 的具体结
果,但他为在黑暗里奋斗的素数分布研究指
明了方向。正是沿着这个方向,1896 年,法
国数学家阿达玛(J. S. Hadamard)和比利时
数学家普桑(Charles Jean de la Vallée Poussin)
几乎同时独立地证明了素数定理。差不多
半个多世纪后的1949 年, 塞尔伯格(Atle
Selberg)和爱多士(Paul Erdös)给出了素数
定理的初等证明。前者因此工作以及对筛法
的改进获得了1950 年的菲尔兹奖。
现在回到孪生素数。孪生素数指差为2
的素数对。前几对孪生素数分别是(3, 5),
(5, 7),(11, 13),(17, 19),( 29, 31),(41,
43),(59, 61) 等。一般来说, 如果p 和
p + 2 都是素数,则(p, p + 2)就叫做孪
生素数。100 以内有8 对孪生素数;501 到
600 间只有(521, 523) 和(569, 571) 两
对。更大的孪生素数还有, 如(5971847,
5971849)。不过,可以观察到孪生素数的分
布也是极不均匀的,并且也是越来越稀疏,
与素数的分布相比,还要稀疏得多。
这样问题就来了:比如孪生素数的分布
规律是什么?共有多少对孪生素数?或者说有
没有一对最大的孪生素数?
于是人们又开始猜想了:有无数对孪生
素数。但没有人确切地知道究竟有多少对。
到2009 年8 月6 日,已知最大的孪生素数为
2003663613 · 2195000±1,这两个数都有10 万多位。
上世纪最伟大的数学家大卫• 希尔伯特
(David Hilbert)在1900 年国际数学家大会
上提出了著名的23 个重要数学难题和猜想,
其中孪生素数问题是希尔伯特问题的第8 个
的一部分,可以这样描述:存在无穷多个素
数p,使得p 与p + 2 同为素数;而素数对
(p, p + 2)称为孪生素数。数学家们相信这
个猜想是成立的。1849 年,法国数学家波利
尼亚克(Alphonse de Polignac, 1817-1890)
提出了更一般的猜想:对所有自然数k,存
在无穷多个素数对( p, p + 2k);其中 k =
1 的情况就是孪生素数猜想。
2013 年4 月, 张益唐向《数学年刊》
(Annals of Mathematics) 杂志提交了题
为“素数间的有界距离”(Bounded gaps
between primes)的文章。《数学年刊》是研
数学文化/第4卷第2期7
究纯粹数学的学者们最敬仰的期刊,很多人
一辈子能在上面发表几篇文章就可以奠定崇
高的学术地位。要在这个刊物发表文章必须
解决很难的问题,文章一般都很长,还要接
受审稿人苛刻的甚至漫长的审稿过程。比如
翻开此刊2013 年的177 卷,从提交文章到
文章被接受,第一期的第一篇文章花了四年
半,第二期的第一篇花了两年半,第三期的
第一篇花了五年半。根据美国数学会2012
年11 月公布的统计资料,2011 年在《数学
年刊》所发表的文章,从投稿到接受的平均
时间为24 个月。而张益唐的文章,2013 年
4 月17 日交稿,5 月21 日接受,这可能也
是这一顶级期刊的一个纪录了。
另外,比较罕见的是这篇文章的审稿人
也自报身份:此文的证明被著名的数论专家
伊万尼克(Henryk Iwaniec)严格检查。波兰
裔的美国数学家伊万尼克被公认为当今最顶
级的解析数论专家。他对张益唐的工作赞不
绝口:“结果太美了。”(His result is beautiful.)
张益唐的文章到底做了什么?他给出了
和上面介绍的波利尼亚克猜想紧密相关的一
个命题的证明。他证明了存在无数个素数对
(p, q),其中每一对中的两个素数之差,即p
和q 的距离,不超过七千万。由此推出,存
在无穷多个素数对(p, q),以及一个不超过
七千万的正偶数h,使得p - q = h。
张益唐的文章基于加州圣荷西州立大
学(San Jose State University )的戈德斯通
(Daniel Goldston)小组于2005 年发表的文
章。一般来说,随着数的增大,素数间隙也
越来越大;也就是前面说到的越来越稀疏。
但戈德斯通的研究小组证明了,即使在很大
的数中,仍然存在紧邻的素数。要直接把戈
德斯通的方法应用于孪生素数问题却有很本
质的困难。这个困难被张益唐巧妙地克服了,
他说他是去年夏天的7 月3 日在科罗拉多州
朋友家的后院里聚会时突然开窍的。
张益唐2013 年5 月13 日在哈佛展示
了研究成果。他的证明看起来运用了一些常
用的数学技巧,以至于有些人质疑他是否真
的正确。但是《数学年刊》审稿人高度评价说:
“这项研究是第一流的,作者成功证明了一
个关于素数分布的里程碑式的定理。”(The
main results are of the first rank ;the author
has succeeded to prove a landmark theorem
in the distribution of prime numbers.)
戈德斯通说发现一个有限大的差距已经
是巨大突破了:“我还以为我有生之年看不
到这个结果呢。”
刚刚卸任《数学年刊》主编职务的普林
斯顿大学教授彼得• 萨纳克(Peter Sarnak
) 对《纽约时报》说, 张益唐的观察很深
邃(It's a deep insight)、结论很深刻(It's a
deep result)。
英国《卫报》文章的正标题是:一个不
知名教授的素数大突破,副标题是:鲜为人
知的教授在折磨了数世纪数学精英的大问题
上迈进了一大步。
数学界又掀起了一股素数热潮。《数学
《纽约时报》5 月20 日的报道
数学文化/第4卷第2期8
人物之一:王鲁燕
文化》特约作者欧阳顺湘在网上留言:“听
说过小说《素数之恋》、《质数的孤独》什么
的,不过我从没看过。不明白作者想用素数
谈恋爱还是想说研究者喜欢质数?不过,人
们发现素数已经变得更加不孤独了!”
质数是素数的另一个称呼。上面提到的
北大数学78 级
我是1980 年秋天入读北大数学系。恢
复高考后,北大1977 年没有招生( 这一点
很可惜,十年积攒的人才让复旦、中国科大
等学校占了很大便宜)。为什么没有招生呢?
按当时的副系主任丁石孙在他2007 年的《自
述年谱》所述:“(**后的)1977 年北大数
学系还比较混乱,没有教材,由哪些老师上
课也没有安排好,所以七七年就没有招生。”
英国《卫报》5 月22 日的报道
《质数的孤独》
《质数的孤独》是一部关于童年经验、爱
与孤独的小说。小说的男女主人公就像两
个孪生质数,彼此相近却永远无法靠近。
《质数的孤独》出版以来,在意大利掀起
了迷恋狂潮,书迷们甚至在城市各角落涂
鸦书中佳句。该书表现人性的孤独极其有
力,对于揭露造成这种孤独的原因也非常
深刻。在销售方面,《质数的孤独》创造
了意大利出版史上的处女作销售记录,小
说在意大利销售超过100 万册,在全欧洲
更是售出500 万册,在全球售出 36 个国
家的版权。“恐怖”的是全书共有1907 页
—— 页码只能是质数——造成了这本300
页左右的书有一个超大的总页数。
数学文化/第4卷第2期9
因此当时1978 级就是北大数学**后恢复
高考的第一批学生。他们那一届是典型的多
年龄段学生混合体,班上最大学生应该是
三十三、四岁,最小的十六、七岁吧,还有
穿军装的,这些都是现在的大学生难以想象
的。我们的班主任刘森老师就是1978 级的
学生,当时30 几岁吧,是大学三年级的学生。
由于他比较成熟严肃,干事情非常认真负责,
我们这些比他晚两届的学弟很多见到他都非
常害怕。2004 年我们大学毕业20 年后重聚
未名湖畔,很多人都小有成就了,见到刘老
师还是毕恭毕敬,“心有余悸”。
78 级不只有成熟的学长,还有些学习
上的高手,像考试成绩超好的周青、数学竞
赛优胜者严勇、王鲁燕、陈刚。1978 年,在
“科学的春天”到来之时,沉寂了十余年的数
学竞赛得以恢复,各地的数学竞赛相继开始。
数学竞赛优胜者是1978 级北大数学的一个亮
点。这年竞赛里有个小孩,通县一中的王鲁燕,
他当时只是一个初二的学生,却在高中水平
的数学竞赛中获得了全国第十五名的成绩;
并且作为数学竞赛优胜者进了北大。1978 年
6 月20 日的《光明日报》有下面的励志型的
报道,今天读起来颇有“亲切感”:
数学竞赛第十五名王鲁燕是北京市通县
一中初二学生,今年只有十四岁。在一年多
以前,他是一个上课不听讲,下课爱打架的
学生。调皮起哄,全校有名。粉碎“四人帮”
之后,整个社会的风气变了,学校的风气变
了,王鲁燕的“学不学都上学,会不会都毕
业”的思想从根本上动摇了。恰在这个时候,
王鲁燕转学到通县一中,模范教师刘纯朴是
他的班主任。刘老师因势利导地对王鲁燕进
行政治思想教育,又根据他爱动脑筋的长处,
加强对他进行智育教育。仅仅一年多的时间,
不仅把他培养成为“三好”学生,而且学完
了高中数学课程,在数学竞赛中,取得了好
成绩,引起了人们的极大注意。
王鲁燕在北大78 级确是一大名人。第
一岁数小,第二长相可爱,细眯的眼睛绝对
盖过孙红雷;第三严重偏科。数学尤其是纯
数学的课学得极好,据说抽象代数课很多人
都在及格的边缘徘徊,他可以得100 分。那
时给78 级开课的老师可都是北大老师中的
人精,著名数学家丁石孙、聂灵沼、张恭庆、
姜伯驹、姜礼尚等都给78 级上基础课。要
在这些人手上拿高分可不是开玩笑的。但是
王鲁燕的软肋是英语。一则逸事是他和另一
个同学补考英语,他的成绩是4 分,另一位
是15 分。老师根据成绩誊分,以为是5 分
制的4 分,本来想给王鲁燕一个良;看到下
面这个15 分才觉得搞错了,两人都不及格。
由于王鲁燕英语长期过不了关,考研究
生时考两次都过不了英语最低线,所以一直
没有上得了北大研究生。但时任系主任的丁
石孙非常喜欢王鲁燕(还有后面要谈的张益
唐)的数学才气,破格把他留校当老师了!!
1989 年我在英国博士毕业,第二年到
加拿大温哥华当助理教授。两年后北大徐明
耀教授到我们系访问。当时我是单身一人,
经常周末给不会做饭的徐老师做饭吃,虽然
我的厨艺非常一般,但我们饭后的聊天可以
忘掉饭菜水平的不足。徐老师很能聊,给我
印象深刻。
徐老师也是丁石孙喜欢的人,研究代
数的。**前的大学生、1960 年代北大数
王鲁燕
数学文化/第4卷第2期10
学系应该算是比较左的,据他告诉我,他们
毕业前的最后半年赶上北大的“四清”,他
们被进行了半年的毕业教育。近半年的时间,
什么也不干,就是政治学习和批判。每个人
要彻底地清理思想,人人过关。这次过关的
负产品是有两个学生被戴上了“反动学生”
的帽子,其中一个就是徐明耀。后来,他就
被分配到唐山的一个中学,戴着“帽子”被
教育了十年,身体受到极大损害。他**后
又回到北大成为了第一批硕士研究生之一;
之后成为北大教授。他给我的印象之一是非
常关心政治,他可以大段背诵马克思或列宁
的书。这使我认识到他**倒霉是有自身原
因的。第二是对代数充满热爱,我印象很深
的是他那时写了本代数书,由于印刷失误,
书上多印了一个积分符号。对微积分颇不以
为然的他非常生气,“我这么纯洁的书里面
居然有积分这个豆芽菜?”想必这本高书就
是著名的赵春来、徐明耀《抽象代数I》或《抽
象代数II》吧。
徐明耀老师的主要研究领域是有限群
论、代数数论、计算群论等。他当时到加拿
大访问的是我们系的教授阿什巴赫(Brian
Alspach), 作图论的,也用一些群论;所以
徐老师的群论专长也可以发挥得很好。徐老
师对王鲁燕一直很欣赏,那个时候王鲁燕在
国内读研究生的希望已经不大,所以他就想
把王鲁燕推荐到阿什巴赫那里。我们这位阿
什巴赫教授有一个爱好,就是每个星期要到
赌场去打牌;用数学知识实战赌场。他听徐
明耀把王鲁燕的数学才能、智商描绘得很高,
很感兴趣,立刻问:“他会打牌吗?”
要知道王鲁燕虽然英语考不及格,桥牌
英语绝对一百分。他在大学期间和北大78
级的袁勇搭档,另一对搭档张林波和沈捷,
是北大很有名气的桥牌队。他大学毕业留校
后,在数学竞赛界和桥牌界都享有盛名。徐
明耀当然毫不犹豫地告诉阿什巴赫王鲁燕的
牌技是一流的, 说得阿什巴赫眉飞色舞,当
时就说只要王鲁燕英语能过最低的托福线,
就可以录取他。
一个月后我正好要访问北大;因为我当
时和北大的滕振寰老师合作一项研究。徐明
耀就叫我去找王鲁燕。见到他后,王鲁燕说
他真不想出国,但现在国内没有研究生学位
可能不好办,最主要的是结婚后没房子,晚
上只能在办公室里拉个帘子,老婆很有意见。
所以他对阿什巴赫的好意很有兴趣。但他对
最低的英语成绩也毫无把握,所以最终他也
没有去加拿大。
后来我听说他还是考过了托福,居然分
数还不错。他去了普渡(Purdue)大学,这里
也是张益唐读博的地方,只是那时张益唐已经
毕业离开了。王鲁燕在普渡的时光,花了不少
时间在网络上打桥牌。普渡那时的朋友还记得
他的一个桥牌轶事。那时几乎每天中午,有些
教授午饭时间在教师俱乐部打桥牌;王鲁燕常
坐在某位牌手旁边看牌。经常叫完牌开打前,
他就可以猜出其他三位手中的牌,并且是八九
不离十。这点让很多老师都佩服得五体投地。
可能用在打牌上的时间太多,他在普渡
的学习受到影响,资格考试受挫。于是,他
转学来到匹兹堡大学学习;2001 年数学博士
毕业,现在在一家计算机软件公司工作。最
新在网上看到,王鲁燕在匹兹堡华人教会上
北大徐明耀教授
数学文化/第4卷第2期11
作见证,演讲的第一段是;“我是一个内心非
常骄傲的人。尽管我没什么太多骄傲的资本,
却看不起任何人。神能让我这样骄傲的人得
救是他行的一件大神迹。”
我的文章写在善科问答网站上,因为我
觉得这个网站给想写数学文章的作者提供了
很多方便,可以很容易地放链接、传相片和
打数学公式。第一天我写了文章的三分之一,
人物之二:张益唐
张益唐
张益唐的故事这几天在很多媒体上开始
流传,但在2013 年5 月10 日以前,知道他
名字的可能屈指可数。知道他行踪的也没有
几个。为了潜心研究数学,他几乎与世隔绝,
在美国的偏远省份潜伏下来。2000 年初,他
的妹妹曾在网上发寻人启事,哥哥张益唐失
去联系了。当时在宾州州立大学当教授的张
的老同学给他妹妹回了电邮,表示他哥哥健
康地活着,在钻研数学呢。
1990 年中,我和沈捷讨论写一本微分方
程谱方法的书(这本近500 页的书终于在15
年后的2011 年完稿;由施普林格出版社出版)
;为此沈捷到温哥华访问了我一周。研究之
余,我们也闲聊了北大时候的一些老师、同
学,他就说了张益唐的故事。虽然我大学就
听过张益唐的大名,知道他是数学系的高材
生,但张益唐的故事很多是从和他接触较多
的校友那里知道的。
张益唐是北京人,1955 年出生,1978
年进北大数学系。
《人民文学》杂志1978 年第1 期上,作
家徐迟发表了一篇报告文学《哥德巴赫猜想》,
讲述了数学家陈景润刻苦钻研,终于在哥德
巴赫猜想研究上取得重大突破的真实故事。
《人民日报》和《光明日报》随即转载,一时
间陈景润和哥德巴赫猜想变得家喻户晓。关
于哥德巴赫猜想的故事,中科院数学院贾朝
华在《数学文化》2010 年第4 期上的文章《从
哥德巴赫说开去》是一篇难得的高水平的科
普文章;此文文笔优美,从历史的画卷上写
数学,让人有品尝美味咖啡的感觉。
像那个时代很多有志青年一样,张益唐
也是被徐迟的文章、被陈景润的故事、被哥
就被“好事者”传到北大的BBS 未名空间站。
有一个跟帖写得很有意思,传神地描述了王
鲁燕出国前在北大的教书生涯:“他在曾经
的大一新鲜人中名声如雷贯耳啊。他讲线性
代数,从有限群讲起。期中考试,好像定规
矩延时可以,但要扣分,然后给了几个人负
分。呵呵。老王是个性情中人啊。”也只有
北大才可以出这样的“名师”啊。
德巴赫猜想引导到数学系,以致终身投入到
数学中去。
北大的7 年为张益唐打下了坚实的数学
基础;那时的北大教书育人之风极强,最顶
尖的教师都在讲台上耕耘。代数高手段学复、
聂灵沼、丁石孙、潘承彪,都给张益唐这些
代数爱好者打下了基础。北大也有很多眼界
很高的老师,学富五车,但不轻易落手写小
文章,像江泽涵、廖山涛、段学复等,但谈
数学文化/第4卷第2期12
起大问题颇为津津乐道,这让年轻的王鲁燕、
张益唐们“中毒”匪浅。也只有北大,才能
够让王鲁燕、张益唐们活得很舒服。很难想
象,英语一塌糊涂、在其他学校很可能无法
生存的王鲁燕,在考研连续失利的情况下,
还可以留在北大任教,系主任人前背后还把
他夸成一朵花。要不是结婚后生活压力太大,
王鲁燕也许会在数学上留下一篇神话。
张益唐1982 年毕业后跟随著名数论专
家潘承彪读了三年的硕士。潘承彪教授的哥
哥就是大名鼎鼎的前山东大学校长、因在哥
德巴赫猜想方面的工作而闻名的潘承洞院
士;而我们《数学文化》的主编刘建亚、编
委蔡天新都是潘院士的高足。潘氏兄弟也是
北大数学系校友,哥哥是1952 年入学,弟
弟是1955 年入学。丁石孙在他的《自述年谱》
中对他们有这样的描述:“潘承洞认为潘承
彪基本功比较扎实,他有什么想法,就让他
弟弟帮着算。”大学毕业后,哥哥去了山东,
弟弟留在北京。
北大数学虽然77 级没有招生, 但于
1982 年初还是招了77 级本科毕业生作为硕
士研究生;那是1966 年后上高中的人第一次
成为研究生。那时的北大,大学生戴白底的
校徽,研究生戴桔黄底的校徽,教师戴红底
的校徽。80 年代初在北大校园最难看到的是
那些带橘黄色校徽的天之骄子;大概全校也
就100 多位吧(现在很多学校一个系的研究
生就可以顶上那时全北大的研究生数了)。因
为历史的原因, 1977 级的学生是78 年的春
季入学的,而78 级的学生是78 年秋季入学
的;所以这两届研究生的入学时间也就相差
半年。1982 年初来北大读数学研究生的有南
京来的田刚(现北大数学院院长)、巫孝南(现
香港浸会大学教授)、山东来的张继平(前任
北大数学院院长)、上海来的张来武(现中国
科技部副部长)、湖南来的许进超(现美国宾
州州立大学讲座教授)、武汉来的吴志坚(现
美国阿拉巴马大学数学系主任)等,其中北
邮考进来的贾朝华(现中科院数学院的教授、
1998 年国家杰出青年基金获得者)师从潘承
彪教授,研究解析数论,并且他在北大读完
了硕士和博士。张益唐是1982 年秋天本科毕
业后跟随潘承彪的,也是研究数论。
硕士研究生毕业后,张益唐来到了位
于美国中西部印第安纳州西拉法叶(West
Lafayette)的名校普渡大学读博士。普渡大
学最著名的是其工学院;我前年去台湾的成
功大学访问,在其校史馆里第一次知道是普
渡大学把一个小小的台南学院变为亚洲名
校。其中多名普渡教授在1950-60 年代的台
南乡下一住就是十几年,把一个穷孩子硬给
拉扯成了一个高富帅的小伙子。美国的普渡
著名数学家、菲尔兹奖得主陶哲轩对陈景润工作的介绍
1995 年潘承洞与潘承彪于山东大学(展涛 摄)
数学文化/第4卷第2期13
大学所在地属于典型的乡下,最大的乐趣也
许就是钓鱼,摘摘老玉米了。这应该是研究
数学,特别是纯数学的天堂了。
张益唐在美国的导师是从台大走出去的
代数专家莫宗坚(Tzuong-Tsieng Moh), 他
1969 年从普渡大学开始学术生涯直到今天。
北京大学数学丛书里面的莫宗坚的《代数学》
是很不错的代数参考书。莫老师也是性情中人,
网上流传的他的《少年游——我的大学时代》
很精彩,看看小标题就能体会到:“读书记 ;
生活记;恋爱记;跷课记…。”文章开头一段:“民
国四十七年(一九五八年)我从中部的台中一
中考上了台大化学系。当我只身远赴台大报到
入学时,看到堂堂学府,几排高大的椰子树,
眼睛为之一亮。又有梳着清汤挂面头发的女生
们奔走在校内路上,真是一个新奇的世界!”
就颇为雷人。中间追女生段的开头“经过了一、
二年的苦读,我才发现女同学们脸若春花,眸
若点漆。有些小和尚们,经也不念,钟也不打:
‘不拜佛祖,只拜观音’。王俊明坦言:‘不论
追不追女生,总要花同样的时间想女生’”也
算实话实说的经典。
张益唐的博士题目是雅可比猜想
(Jacobian conjecture) ;这一猜想由德国数学
家科勒(Ott-Heinrich Keller, 1906-1990)于
1939 年提出来,是关于多个变量的多项式里
面的一个猜想。这个猜想本身很有名,但更
有名的是经常会产生错误的证明。莫教授在
普渡大学自己的网页上就挂了两篇短文章,
一个是说Kuo-Parusinski-Paunescu 的雅可比
猜想证明是错的,另一篇是说中国科大的苏
育才的证明也是错的;这两篇纠错的文章七、
八年前就上网了。
张益唐也曾牺牲在雅可比猜想上,并且
比较惨重。他90 年代博士毕业前夕,宣称解
决了雅可比猜想,并且有几个专家对他的证
明很感兴趣。但是,不幸的是他的证明里的
一个引理是其导师莫宗坚的一篇发表的成果,
本以为是对的,但再排查时,查出莫教授之
前的结果是错的。你应该知道后果很严重吧?
张益唐几年的主要心血付之东流了!!
如果雅可比猜想那时被张益唐攻克了,
他应该可以毫不费劲地拿下数学界最高的菲
尔兹奖,因为这个问题太有名,并且他那时
候才三十几岁,低于菲尔兹奖得奖的上线岁
数四十。可是这只能是虚拟语气了。想当年
天才约翰• 纳什作出了著名的纳什嵌入定理
(Nash embedding theorem)也在翘望菲尔兹
奖,结果未能如愿,导致精神失常。好在三、
四十年后,诺贝尔奖委员会根据他研究生博
士论文建立的纳什均衡理论给了他一个经济
奖,才横扫了失去菲尔兹的阴霾。
虽然未能全部解决雅可比猜想,张益唐
对这个问题的部分解决还是有些贡献的,所
以他还是于1991 年拿到了普渡大学的博士学
位。可是,因为博士论文的结果没有正式发表,
1993 年北大78 级同学在沈捷(中)、陈敏(右张益唐的博士导师莫宗坚 2)夫妇家中聚会。左为张益唐(沈捷提供)
数学文化/第4卷第2期14
加上和导师的关系极不融洽,张益唐变成博
士到手失业开始,连个博士后都没有找到。
不过张益唐毕业的时候是历史上数学最
难找工作的时候。当时苏联刚刚解体,那里
培养的大量数学人才大部分投奔美国、欧洲,
很多训练有素、富有成果的俄国数学家向一
个个美国的数学系投简历,这严重冲击了美
国的数学就业市场。没有发表过论文、没有
导师推荐信的张益唐要找到大学教书的工作
显然是非常困难的。
对张益唐在普渡的八年,他的博士导师
莫宗坚在张益唐出名后的10 天内,写了一篇
文章:“张益唐1985 年1 月至1991 年12 月
在普渡的岁月”,描述了张益唐那几年的学习
和工作。文中说:有时我很后悔没有帮他找
工作(Sometimes I regret not fixing him a job);
他从此再也没有找我写过推荐信(He never
came back to me requesting recommendation
letters)。在这篇文章中,莫教授还说张益唐
是一个有生活情趣的人,曾经被选为普渡大
学中国留学生协会主席,并且干得不错;他
也认为张益唐的古典文学修养很好。
一面要继续做数学,一面还要糊口。毕
业后的前六、七年他干过很多杂活,包括临
时会计、餐馆帮手、送外卖。你能想象一代
北大数学才子、数学博士好几年送披萨饼、
在KFC 卖炸鸡的情形吗?看到这里,你是
否对孟亚圣的“天将降大任于斯人也,必先
苦其心志,劳其筋骨”有更深刻的理解呢?
张益唐毕业后基本隐居起来,很少和人
来往,他和同学们的联系方式之一就是同学
生日时电邮一个生日问候。他居然能记住班
上所有同学的生日,这可能是我们这些凡人
做不到的。那时他的一些同学已经在美国大
学里拿到助理教授、副教授甚至正教授的位
置,比如同班同学沈捷、陈敏夫妇已经在宾
州州立大学有正式教职。张前几年每年会找
这两口子吃顿饭,基本是悄悄地来,悄悄地
走,一年之间基本杳无音讯。
从1999 年到2005 年, 张益唐又回到了
学校,到美国的新罕布什尔大学(University
of New Hampshire)做一个非编制的助教。新
罕布什尔州是位于美国新英格兰地区的一个
州,绰号叫“花岗岩州”,因为本州产花岗岩,
另外也是因为这个州比较坚守传统观念,政
府非常节俭。而新罕布什尔是成立于1866 年
的一所综合性公立大学,学校位置不错,坐
落在美丽的达勒姆(Durham)镇上,步行即
可到达市中心;曾被《纽约时报》选为全美
最好的大学之一。虽然教学量比较大,比起
有正式教职的工资性价比低很多,但能回到
学校,做自己驾轻就熟的事情,还能利用图
书馆、办公室做研究,对一个胸有大志的数
学人来说,应该是比较满足的。
2005 年以后, 在大学里代课了六年的张
益唐获得转正, 变成了有比较稳定位置的讲师,
主要任务还是上课,据说也只是一年四门课的
教学任务,和大学里面的其他教授的工作量相
仿,没有行政工作和申请经费的压力。对这个
位置,科研是不算工作量的,研究经费是面向
那些助理教授、副教授、正教授这些所谓的
faculty 序列的。但是,对于一个胸中有数学的
人来说,没有经费的支持可以换来更多平静的
思考时间,何尝不是一件好事呢?
张益唐为什么会落脚新罕布什尔大学?
这里面有两个主要人物,都是我们北大80 级
的同学;一个是唐朴祁,一个是葛力明。
1999 年初,已经在美国Intel 实验室工
中科院数学院教授、新罕布什尔大学教授葛力明
数学文化/第4卷第2期15
三个月,两年、三年……,后来的故事大家
都知道了,十四年后,张益唐的文章被权威
期刊《数学年刊》接受了。当然,在美国大
学里要留一个没有多少资历的人十四年肯定
不是一件简单的事,中间也有酸甜苦辣的故
事。但有张益唐这样传世的好结果,任何付
出都值得。这其中帮他最多的是今年四月
十九日刚去世的新罕布什尔大学数学系前系
主任凯尼斯• 阿佩尔(Kenneth Appel)。阿
佩尔也是世界级的数学家,他和沃夫冈• 哈
肯(Wolfgang Haken) 借助电脑在1976 年
首次证明了四色定理,这也是载入史册的工
作。值得欣慰的是,在这位伯乐去世的前两
天,他已得知张益唐的结果,这无疑是对他
多年来付出的最好报答。
我们80 级的帅哥葛力明过去的十年一
半时间在中科院数学院工作,教书育人,深
得国内同行的好评;同时他也是新罕布什尔
大学数学系的大教授了,他在国际数学家大
会上应邀做过45 分钟报告,这在他们学校应
该是凤毛麟角的了。更重要的是,作为北大
数学系的80 级学弟,对于数学好、又执迷于
数学的学长,他真正做到了出手相助!普通
数学人崇拜名气大权力大的,但真正数学人
张益唐夫妇(左)新婚蜜月期和唐朴祁全家的合影
作了几年的唐朴祁去纽约参加IEEE 年会;
他在会上发表了一篇关于网络交通(Network
traffic)的文章。这个研究解决了数字网络服
务质量(QoS)的一类实时量化的问题。唐
朴祁和一个同事把多种可能情形的效率进行
了研究,结果它们可以把各种情况提升到最
优的O(n) 复杂性,这种线性复杂性已经是不
可以做任何改进的了。但有一种情形只有复
杂度为O(nln(n)) 的结果,这当然不是最优的,
会成为此算法在高速网络实时应用时的障
碍。开会期间,唐朴祁找到在纽约的张益唐,
因为张益唐没有固定电话,找到他还是不容
易的。他们见面后,唐朴祁发现老友有些疲
惫沉默,于是就和他聊他感兴趣的数学。特
别聊到他们在计算复杂性方面遇到的这个困
难。大约三周以后,张益唐告诉唐朴祁他看
懂了这篇文章并对余下的这个数学问题有主
意了。在电话上来回交流几次以后,他们终
于找到了最优的线性解。这就导致了唐、张
的一个合作的专利。我谷歌了他们二人的英
文名字,立刻找到了他们的专利。据说这个
专利已经在计算机网络基础设施领域中有广
泛应用。三个星期啃下一个有广泛实际用途
的计算机算法难题,让张益唐顿觉宝刀不老,
信心大增。唐朴祁也对老友的数学实战功夫
印象深刻。
同年晚些时候唐朴祁到哈佛参加ACM 会
议时,特意和在波士顿附近工作的葛力明提起
张益唐的强大分析实力和他当时的艰难处境 。
作为学长的张老师不仅做过他们的习题课老师
(应该是抽象代数吧?),也是他们自己组织的
大学生讨论班上的常客,他们从张老师那里学
到过很多数学。给他们印象最深的是,无论在
任何环境下,他们的这位好友都在思考数学、
心里总是装着那几个数学大问题。
这次和葛力明见面时,唐朴祁已经不知
道张益唐的准确工作地点。此时从宾州大学
博士毕业并在大学有固定位置的葛力明似乎
更有条件帮一下他们的朋友和老师。经过一
番周折,葛力明在美国南方的一个赛百味快
餐店(Subway)联系上了张益唐。两三天
后张益唐就来到新罕布什尔大学做访问学者
了。每过几天,张老师都会说,有进展,应
该很快就出来了。但时间过得很快,两个月、
数学文化/第4卷第2期16
是敬仰那些为了数学而痴迷而献身的!
更重要的是,在新罕布什尔大学数学系,
张益唐又可以在数学讨论班上把自己新的想
法、新的工作与大家分享。这样,他平生
的第二篇文章,关于黎曼猜想的文章(On
the zeros of ζ'(s) near the critical line) 发表
在重量级的数学期刊《杜克数学》(Duke
Mathematical Journal)上。之后,他还有一
篇50 多页的关于朗道- 西格尔(Landau-
Siegel) 零点猜想的文章(On the Landau-
Siegel Zeros Conjecture) 放在数学公开平
台网上。因为当时张默默无闻,文章被当成
民科作品忽略了。现在发现他有真才,文章
又被翻出来,有评论说这可能是解析数论的
另一个重大突破。而现在已经被承认的孪生
素数猜想文章也是在葛力明的讨论班上讲过
的, 从这里走向世界的。
很多他的大学同学都不知道张益唐成家
了。张益唐多年前结婚了,妻子是山东人。
在引起公众注意后,张益唐在加州工作的妻
子提醒他的第一件事是记得把头发梳理好。
在此节收尾之前我要聊两个题外话。张
益唐在北大本科的专业是计算数学专业,最
后做了纯数学的大事。无独有偶,著名数学
家、北京大学和普林斯顿大学的数学讲席教
授田刚,毕业于南京大学计算数学专业;29
岁就成为芝加哥大学数学系正教授、现在是
纽约大学柯朗研究所讲席教授的林芳华,毕
业于浙江大学的计算数学专业。也许要想做
好纯数学,先学计算数学有好处?当然了,
这只是小概率事件了。另外我也侃一下我为
什么选了计算数学专业。北大数学系选专业
是大二的下学期。前两年所有的学生不分专
业,都在一起上课。我们大二下学期,每个
专业选一个老师来讲自己的专业,属于“忽
悠”吧。先上台讲的是概率统计专业的陈家
鼎教授,讲了统计的重要性,特别提到概率
统计的殿堂级人物柯尔莫戈洛夫的理论如何
了得,如何优美。等一会计算数学的黄敦教
授开讲,他的第一句就是:“刚才有人大谈特
谈柯尔莫戈洛夫。请问在座的各位,谁见过
柯尔莫戈洛夫?”冷场半分钟后,黄老师提
高嗓门说:“我,黄敦,我见过柯尔莫戈洛夫。”
全场鼓掌;那一届计算数学专业学生数远超
其他任何专业。
唐朴祁(左)与张益唐
家大会上提出了著名的二十三个希尔伯特问
题, 其中第八个问题就包括了哥德巴赫猜想
和与它类似的孪生素数猜想。很多人认为这
两个猜想是紧密相关的,其证明难度也相仿。
所以攻克孪生素数猜想对数学发展来说是非
常有意义的大事。
所谓的哥德巴赫猜想,其实是17 世纪一
个叫哥德巴赫的业余数学家在给大数学家欧
再谈哥德巴赫猜想和孪生素数
前面已经谈了素数分布定理、孪生素数
的定义。作为《数学文化》期刊,既然要做
一手传播,还需要加点有数学味的部分,供
有些数学基础的读者欣赏。因此,我在本文
初稿完成后,专门请教了数论专家、我的《数
学文化》的搭档刘建亚教授,听了他一个半
小时的课,长了很多学问。
1900 年,希尔伯特在第二届国际数学
数学文化/第4卷第2期17
拉的一封信中提出的一个问题。哥德巴赫
算不上数学家,但是他偶然发现的问题却
让他扬名了。他发现:任何一个大于等于
6 的偶数,都可以写成两个素数的和。例
如6 = 3 + 3,20 = 7 + 13,100 = 3 +
97 等等。不过,他只是验证了很多数满
足这一规律,却无法给出证明。
后来,辗转几个世纪,一直没有人
证明它。1920 年挪威数学家布朗建议将
证明分成若干步骤,就是先证明任何充
分大的偶数都可以表示成两个正整数之
和,其中一个正整数的素因子个数都不
超过a, 另一个素因子个数都不超过b。
先对比较大的a 和b 证明,然后逐步缩
小,如果最终缩小到(1, 1),那么就证明
了哥德巴赫猜想。不过很可惜,到目前
这个定理还没有得到证明。最接近的(1
+ 2) 是中国数学家陈景润的成果。1956
年,中国数学家王元证明了命题(3 + 4),
由此开启了中国数学家在哥德巴赫命题
(a + b) 研究上的先河。之后,王元和另
一位中国数学家潘承洞又得到了若干重
要的结果,使得我国在哥德巴赫猜想方
面的研究达到了国际先进水平。1966 年,
陈景润宣布证明了命题(1 + 2);1973 年,
他发表了(1 + 2) 的全部证明。这些信息
我们可以从徐迟的报告文学或贾朝华的
文章里得到。
无论哥德巴赫猜想还是孪生素数猜
想,都涉及两个素数。因此,要想证明
这两个猜想,必须先了解素数在形如 qm
+ a 的算术级数中的分布,此处q 与a
互素,而m 跑遍所有正整数。
素数在形如qm + a 的算术级数中的
分布规律如下:当x 趋于无穷大时,不
超过x 且满足p ≡ a (mod q) 的素数的总
数满足渐近公式:
1  1
p≤x, p≡a (mod q) ϕ (q)
Σ dt
2 logt
x ∫ .
其中左边的那个求和号底下的式子表示考
虑所有的素数p, 这些素数p 不超过x 并
满足和a 的差能被q 整除;而左边的求和
就表示满足这两个条件的素数的总个数。
刘建亚给本文作者讲解的公式
减号后面分母下的φ(q) 是欧拉函数。这个公
式对每个固定的q 成立,但是这是不够的;
我们需要了解当q 可以与x 一起增大的时候,
这个公式是否正确。这是一个非常困难的问
题。在平均意义下,我们有如下结果
max q≤xθ (q, a)=1 Σ 1− 1
ϕ (q)
dt
2 logt
x ∫ p≤x,p≡a (mod q)
Σ
 x
logA x ,
(*)
其中A 是任意正数。最左边的求和表示对所
有不超过x 的θ 次方的正整数求和,这里的θ
称为素数在算术级数中平均分布的“水平”,
θ 越大即水平越高,也就越难以证明。
1948 年, 匈牙利数学家任义(Alfred
Renyi)得到了θ 的存在性,但是没有给出其
具体数值。任义由此推出哥德巴赫猜想方向
上的命题(1 + b),这里b 是一个依赖于θ 的
正整数,随着θ 的增大而减小。因此任义的
θ 是个未知的天文数字。
1962 年潘承洞证明了θ 可以取1/3,进而
推出命题 (1 + 5)。利用这个θ ,王元证明了
(1 + 4) 。同年,潘承洞进一步证明了θ 可以
取到3/8, 进而用简单的筛法也证明了(1 + 4)。
1965 年,苏联数学家布什塔波(A. Buchstab )
用这个θ 加上复杂的筛法证明了(1 + 3)。
1965 年意大利数学家邦别里(E.
Bombieri)以及苏联数学家维诺格拉多夫(A.
I. Vinogradov) 独立证明了θ 可以取任何小于
数学文化/第4卷第2期18
1/2 的正实数。这相当于证明了,广义黎曼猜
想的一个重要推论在平均意义下成立,而且
这个结果可以在很多场合替代广义黎曼猜想。
邦别里因此获得1974 年的菲尔兹奖。1966
年陈景润利用邦别里- 维诺格拉多夫的θ 证
明了命题(1 + 2),并发表了论文摘要。由
于文化大革命的原因,陈景润论文的全文直
至1973 年才得以发表。
上述关于平均分布水平θ 以及命题(1
+ b) 的历史,同样适用于孪生素数猜想,并
给出(1 - b) 的结论。例如,陈景润的(1 + 2)
的证明也推出关于孪生素数猜想的命题(1 -
2),也即方程p - P2 = 2 有无穷多组解,其
中p 是素数,而P2 至多有2 个素因子。
然而孪生素数猜想有其特殊性,也即方
程p1 - p2 = 2 的右端是个固定的常数2,这
与哥德巴赫猜想不同。注意到这点,公式(*)
中的a 可以简单地取为2 ;此外可以要求q
只取某些满足好的性质的正整数,而不是取
遍所有的正整数。有了这些变化,可以把(*)
当中的水平θ 做得更大,甚至超过1/2。注意
到这样强的结果,已经不再是广义黎曼猜想
的推论了。1980 年代,邦别里、加拿大数学
家弗里德兰得(John Friedlander)以及前面
提到的张益唐文章的审稿人伊万尼克等致力
于证明这样的平均分布结果,他们得到的水
平θ 可以大到4/7,这个数是大于1/2 的。
公式(*) 中的水平θ 最大可以取多大
北京大学数学78 级毕业照。2 排左17 至21 :丁石孙、段学复、江泽涵、庄圻泰、程民德。3 排左18 :王鲁燕,4 排左21 :张益唐。
数学文化/第4卷第2期19
呢?当θ = 1 的时候,大家已经知道(*) 是
错的。因此最高的期望是,θ 可以取任何小
于1 的正实数;这个期望被称为艾略特- 哈
伯斯坦猜想(Elliott-Halberstam conjecture)。
假设这个大胆的猜想正确,前面提到的加州
圣荷西大学的戈德斯通、匈牙利数学家约翰•
宾兹(János Pintz)、土耳其数学家谢姆• 伊
尔泽姆(Cem Yildirim)在2010 年合作证明了:
存在一个正偶数 h ≤ 16,使得方程p1 - p2 =
h 有无穷多组解,其中p1, p2 都是素数。注意,
这是一个条件结果;并且假设的条件艾略特-
哈伯斯坦猜想未必正确。
张益唐在他的《数学年刊》论文中,
首先证明了(*) 对某个大于1/2 的水平θ
成立, 进而由此推出:存在一个正偶数
h ≤ 70000000,使得方程p1 - p2 = h 有无穷
多组解,其中p1, p2 都是素数。请注意,这
个结果是无条件的! 张益唐成功地避开了艾
略特- 哈伯斯坦猜想的假设。
我们可以把张益唐的这个定理简称为
(1 - 1 = h)。这个h 虽然未必是2,但是上述
结果的质量与经典的孪生素数猜想所差不远。
刘建亚告诉我,张益唐的文章不但可以
载入数论史,还可以载入数学史,将有深远
的影响。另外,受过严格解析数论训练的人
都可以看懂这篇文章;山大的数论研究生就
可以读懂。他们下次的数论讨论班就会讨论
张益唐的文章。
数学文化/第4卷第2期20
北大数学系80 级毕业25 周年相聚于燕园。1 排右7 :刘森;2 排左9 :葛力明;3 排左2 :张占海;3 排左4 :
唐朴祁;4 排右2 :孟肖敏;4 排右5 :汤涛
的刘森,他毕业后调去了中纪委,曾多年在
中纪委的华北室工作。在80 级同学聚会发言
中,他告诉我们,在办案中用数学的逻辑,
往往可以达到事半功倍的效果。十年前河
北、黑龙江那两个大腐败案都是他们室主抓
的。为此,居然有人对他的办公室窗户打黑
枪。还有些同学离开数学的原因是兴趣发生
了变化。比如号称民族主义领军人物的王小
东,他自称78 年入大学头两年成绩上乘,后
不读数学,只读英语小说。毕业后学习经济
管理并极力宣传民族主义,其著作《全球化
阴影下的中国之路》颇有影响。
那个时代的北大数学人确实有多方面的
精彩;像我的大学同学孟肖敏毕业后居然当
了律师,开了个上海信天诚律师事务所;另
一位同学张占海曾三次担任中国南极考察的
领队和首席科学家,我们毕业25 周年给母校
的礼物就是张占海带回来的南极石。还有很
多这样的故事真让我感到行行出状元,聪明
人在哪里都可以出彩。
百年的北大数学培养了很多优秀的大学
生和研究生,为中国数学、世界数学输送了众
多精英;我相信再过一百年,北大数学将会更
上一层楼,将会把更多的世界数学精英吸引到
燕园,将会对人类的数学发展作出更大的贡献。
后记:感谢沈捷、唐
朴祁、葛力明提供的
宝贵信息。感谢刘建
亚、卢昌海、蔡天新、
游志平、欧阳顺湘、
金石、励建书等朋友
的支持。本文作者是
香港浸会大学数学讲
座教授、《数学文化》
联合主编。
结尾的几句话
过去的二十年是数学史上重要的一个时
期;我们在有生之年见证了费马大定理的证
明、庞加莱猜想的证明,还看到了孪生素数
猜想的重大突破。作为华人,我们为张益唐
的成功感到由衷的高兴。
文章结尾前先谈谈张益唐故事的启迪。
基础数学的一些极其重大猜想的突破需要极
聪明的天才,这些人包括国际数学竞赛的金
牌得主(如陶哲轩、佩雷尔曼、吴宝珠),有
受过正规数学训练、且被老师同学公认的数
学高手(如陈景润、张益唐)。首先这些人要
受过正规的数学训练。由徐迟先生力作带动
的全民作猜想的做法是不可取的;希望这也
不是张益唐的成功带来的副产品。第二,这
些数学天才还需要对数学有无限的热爱和执
着,同时没有对物质的过高追求。后一点尤
其重要。一颗平静的心胜过五颜六色的光环、
五花八门的资源。在清贫中做出重大贡献的
佩雷尔曼、张益唐的故事再次证明了这一点。
再回到北大数学100 年,和此文开头呼
应。北大数学78 级的精英分子很多,很难一
篇文章写完。本文仅仅通过王鲁燕、张益唐
写出那个时代的一些往事。让我自己也过了
一把回忆往事的瘾。实际上,78 级还有一些
最终没有从事数学的同学,比如我前面提到
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发表于 2013-8-22 13:07:00 | 显示全部楼层 来自 浙江杭州
张益唐成功很重要的一点是淡定,宠辱不惊。在朋友开的赛百味快餐店帮忙,他可以一丝不
苟。在大学任教,年近 60 还只是个讲师,在一般人看来无疑是失败,甚至是潦倒的,但他
处之泰然,不改其志。

难能可贵的是逆境之中他还是一如既往地作大问题。作大问题的人不需要太多,但不能没有!
张益唐的精神及成就,对中国科学界是极大的正能量,也是对目前浮躁的科研环境的一种鞭
策。

成名后的张益唐仍像过去一样低调淡定。他说:“我的心很平静。我不大关心金钱和荣誉,
我喜欢静下来做自己想做的事情
。”

向高人致敬!
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发表于 2013-8-22 13:09:08 | 显示全部楼层 来自 浙江杭州
为什么今天的中国难以产生“陈景润”?网友“ilovescience2”的留言或许能提供一些启示:浮躁的社会蒙蔽了我们的眼睛,往往连自己的内心也无法洞悉,或者洞悉了没有勇气不随波逐流,没有气节乐于平淡和甘于清贫。
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 楼主| 发表于 2013-8-22 16:57:23 | 显示全部楼层 来自 北京
另外
张益唐校友将返母校做学术报告

发布时间: 2013-08-19 10:12:45         发布人: 数学学院         (系统管理员) 阅读次数:1294
       今年在孪生素数猜想方面取得里程碑式成果的我院校友张益唐博士
将于2013年8月26日重返母校,并于当日下午在北京国际数学研究中心报告厅
做学术报告。张益唐于1978年就读于北京大学数学系,先后获得学士和硕士
学位。

       报告题目(Title): Problems from the distribution of primes
       报告人(Speaker): 张益唐 (Univ. of New Hampshire)
       时间(Time):  8月26日(星期一)    下午 4:00-5:00   
       地点(Venue): 北京国际数学研究中心报告厅

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1: zhangyitang.jpg

http://www.math.pku.edu.cn:8000/news/read.php?newsid=8261
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发表于 2013-11-23 09:54:18 | 显示全部楼层 来自 重庆
这个素数的查找,怎么让我想起了近来很流行的比特币呢?

而这个所谓的二进制算法由于构思者在鉴于该算法需要很多计算机资源的基础上,

从而提出了2000万的上线,

进而以一种游戏和货币的形态存在,

让全世界的人利用网络计算机资源构建了个庞大的计算体系,

以验证该算法。。。。

好像很多年前有个活动就是很多人聚集在一起将电脑连接起来,形成局域网,大家共享资源,构建一个庞大计算体系,相互运算自己感兴趣的东西。然后这帮人很快就离开了。

有价值的不是比特币,而是这个算法。

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发表于 2015-6-19 19:40:41 | 显示全部楼层 来自 北京西城
辛勤的园丁
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