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為什麼他是破解西塔潘猜想的人

發佈時間:2011年10月25日 05:45 | 進入復興論壇 | 來源:瀟湘晨報


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劉路説破解西塔潘猜想時“好像靈光一現”。圖/記者邵驍歆

  家人不擅長數學,小時候也沒有特別培養;高中數學成績不拔尖,還是奧數班裏的“掉隊生”;大學專業成績“一般般”,並無名師專門指導。——22歲的中南大學本科生劉路,破解了數理邏輯難題西塔潘猜想。

  10月17日上午,中南大學的一間教室裏,響起了熱烈的掌聲。劉路順利通過論文答辯,成為一名直博生。他從座位上站起來,向眾位老師鞠了個躬,臉上露出靦腆的笑容。

  劉路的成長之路,引發了人們對教育和學術的思考。

  本報記者王歡 長沙報道

  A

  高中奧數班掉隊

  劉路破解了西塔潘猜想,這讓他的父母有些意外。

  劉路的父親高中學歷,在大連一家公司做後勤;母親上過大學,現在是一家起重機公司的工程師。他們不擅長數學,長輩裏也沒有人表現出特別的數學才能。

  劉路的父親説,他們並沒有特意在數學方面培養兒子,劉路小時候報過奧數班,但也沒有表現出特別的興趣和天分。

  在他的印象中,兒子是在初二那年突然迷上數學的,“週末把房門一關,就悶在屋裏看書做題,帶他出去玩都不願去。”

  對孩子的教育,劉路的父母認為“沒必要太多干涉”。“我們從不給他挑課外書籍,哪怕很小的時候,都是我們帶他去書店,然後他自己選。小時候,他對自然類書籍比較感興趣,初中是奧數書。”劉路的母親説。

  他們也很少對兒子提出成績要求,“他考多少分就是多少分,我們從沒指責過他,獎勵也只是偶爾。”

  劉路考高中的成績就不是很理想,雖然進了省重點大連育明高中,但高一被分在A3班(A1最好,A2其次)。——時任高一A3班班主任兼數學老師莊笙説,這是擴招的班級。

  莊笙發現劉路與其他同學不同,“他思路敏捷而獨特,解題步驟和思考方式往往出人意料。”

  莊笙説,“劉路是當時咱們班理工科成績較好的學生,很多次考試都遙遙領先。”但劉路偏科嚴重,“文科成績一齣來,他就不行了,要掉隊了。”

  高一上學期結束後,理工科成績出色的劉路去了A1班——分科之後的理科實驗班。

  “我對他沒什麼特別的印象……他當時並不引人關注。”劉路高三時的數學老師、育明中學奧數班主教練佟偉東説。

  “我們學校每年都組建奧數班,從高一一直訓練到高三,劉路是高三才進來的。 ”佟偉東説,劉路的數學成績並不拔尖,“頂多中等偏上吧。”

  後來,由於學習難度加大,劉路掉隊並退出了奧數班。佟偉東説,“他的考試成績不理想,做題總是看不到步驟,結果出來得莫名其妙,但是中學的考試試卷都是按步驟來算分的。”

  不過,佟偉東也認為劉路“跟其他孩子不同”,“他會在他感興趣的一個問題上長時間鑽研、思考,不追求分數甚至結果。”而更多孩子則“總是急著做出結果來,不會做的就去翻標準答案,而不是自己獨立思考”。

  B

  大學成績“一般般”

  2008年,劉路參加了高考,成績是575分,超出遼寧重點本科分數線56分。他第一志願報了大連理工大學數學專業,最終被第二志願——中南大學數學科學與計算技術學院應用數學專業錄取。

  佟偉東説,包括劉路在內,當年成績“中等偏上”、奧數班掉隊的學生,很多都選擇了數學專業,而很多數學成績頂尖的學生選擇了其他專業,“這讓我覺得有些意外”。

  覺得意外的還有劉路的父母,“數學是個冷門專業,不好找工作,我們希望他報個自動化控制之類好就業的,但他不聽。”

  劉路“喜歡自作主張”,還體現在改名上。“當初取名劉路,就是叫著順口,但他覺得太普通,還女生氣,執意要改。論文要求實名制,就想順便把之前‘劉嘉憶’這個筆名正式更名,可他已經成年,又不能改了。”劉路的母親有些無奈。

  當年8月,18歲的劉路沿京廣線一路南下。他拖著兩個行李箱子,走進了中南大學。

  大學裏,劉路成了寢室裏唯一的“學術型學生”。

  劉路的室友劉洋説,“在寢室,他跟我們溝通不多,一般都是在看書,上英文網站,下載英文資料,打遊戲的時間很少很少。沒在寢室的話就是泡圖書館。經常會為一個數學問題飯不按時吃,覺也不按時睡,最晚的時候淩晨兩三點都搞過,然後第二天很早又不見了,找老師去了。”

  “他又很嚴謹。”劉洋説,劉路會在便條紙上把一天要做的事情寫下來。他還經常鍛鍊身體,跑步和游泳都很棒,運動會拿過400米和1000米冠軍,“不像其他的大學生,打打遊戲,生活比較懶散。”

  不過,雖然喜歡數學,但跟高中一樣,劉路的專業成績“分數一般般”,“不特別差,但也不算好”,所以他沒拿過獎學金。

  “這只怪我馬虎慣了。考試中,我的演算過程太亂、解答不太標準,都影響分數。”劉路解釋。

  劉路説,他仰慕著名數學家、中南大學博士生導師侯振挺已久,卻因為自己本科生的身份,沒有機會接近。

  今年7月的一天,劉路像往常一樣打開郵箱,看到一封侯振挺發給自己的郵件,這讓他意外而欣喜。

  這源於劉路解決了一個多年來困擾數理邏輯界的難題——西塔潘猜想。

  C

  破解“西塔潘猜想”

  “西塔潘猜想”由英國數理邏輯學家西塔潘于1990年代提出。它涉及反推數學中“拉姆齊二染色定理”和“弱寇妮定理”的證明論強度問題。西塔潘猜測,“拉姆齊二染色定理”的證明論強度強于“弱寇妮定理”。

  數理邏輯專家、芝加哥大學博士達米爾扎法洛夫説,過去二十多年來,許多著名科研工作者都試圖破解西塔潘猜想,但未能如願。

  2010年8月,酷愛數理邏輯的劉路在自學反推數學的時候,第一次接觸西塔潘猜想。之後,他閱讀了大量相關文獻,興趣越發濃厚。

  9月的一天,他研究另外一個問題時,發現可嘗試用反推的手法來尋找西塔潘猜想不能被驗證的例子,但沒有成功。一天,他“突發奇想”:如果在之前的想法上再改進一點點,就很有可能得出證明。

  劉路説,他當時“心臟快蹦到嗓子眼了”,於是連夜把這一證明寫了出來,並將它投給了數理邏輯國際權威雜誌《符號邏輯》,署名“劉嘉憶”。

  不過,劉路長時間沒有收到回音。

  “要論證結論是否正確,需要花很多精力,加上投稿的人很多,雜誌的編輯們如果不確定,就不會過多理會。”南京大學數學系博士生導師、數理邏輯專家丁德成教授説。

  丁德成透露,他的學生、新加坡國際大學教授莊志達今年訪美,接觸到《符號邏輯》雜誌主編、邏輯學專家鄧尼斯漢斯傑弗德教授。鄧尼斯問莊志達是否知道中南大學大三學生劉加一(音),莊志達於是特意給老師打了個電話,讓老師留意。

  “我一聽,這名字還挺熟悉!今年2月份的時候,他給我發過電子郵件,説是要報考我的研究生。”丁德成説,因為年紀大帶不動研究生,他當時婉拒了劉路。

  在二人的交流中,丁德成了解到劉路對西塔潘猜想有所研究,而莊志達的電話,促使他邀請劉路參加5月份在浙江師範大學召開的邏輯學術會議。

  劉路如期赴會並做了報告。他的報告,否定了西塔潘猜想(即“拉姆齊二染色定理”的證明論強度不強于“弱寇妮定理”)。丁德成等與會專家,也認為“這個論證極有可能是正確的”,之後丁德成委託莊志達給鄧尼斯發郵件,“麻煩雜誌那邊好好看一下。”

  6月份,鄧尼斯給劉路發來論文評審意見,信中説,“我是過去眾多研究該問題而無果者之一,看到這一問題的最終解決感到非常高興,特別如你給出的如此漂亮的證明,請接受我對你令人讚嘆的驚奇的成果的祝賀。”他又邀請劉路參加了9月16日在美國芝加哥大學舉行的數理邏輯學術會議。

  達米爾扎法洛夫也認為,“這是一個重要的結果”,“該問題的研究促進了反推數學和計算理論的研究”。

  D

  數學領域“長考”者

  7月初,侯振挺拜訪了丁德成,並得知了“劉嘉憶”。在給“劉嘉憶”發郵件後,他找到了劉路。

  之後,侯振挺又將劉路引薦給了中國科學院李邦河、丁夏畦、林群3位院士。

  院士們表示,儘管與著名的“哥德巴赫猜想”相比,“西塔潘猜想”的分量並不突出,但一名大學生能夠破解國際數學猜想,已屬難得。

  “關鍵是這樣的人才,會自己找問題,需要借此反思我們的應試教育,‘學生不會提出問題’。”李邦河説。

  3位院士分別向教育部寫信推薦,請予破格錄取劉路為研究生,並建議教育部有關部門立即採取特殊措施,加強對其學術方面的培養。

  中南大學校長黃伯雲了解此事後,批示劉路碩博連讀;校黨委書記高文兵也提出,要為劉路的成長創造一切可能的條件。之後,校方決定讓侯振挺收劉路為徒。

  讚譽紛至沓來,劉路似乎很淡定。

  “其實,我在思考這個命題時好像靈光一現,論證倒沒有花費太多的時間。”劉路説,“如果一定要總結點什麼,可能與我平時的積累有關吧。”

  從事數學教學30多年的佟偉東認為,劉路能破解西塔潘猜想,是因為他具有“長考”(圍棋術語,長時間思索後才下一著棋)的品質,“能對感興趣的事物長時間思考,不功利,最終獲得‘頓悟’的可能。”

  佟偉東還認為,“這個課題之所以多年無人破解,是因為大家都習慣了用傳統方式去思考,從正面入手”,而劉路“能換一個角度,進行反推”。

  不過,他也給劉路“潑了冷水”。“如果他直接考研究生的話,按照他解題的習慣和目前的考核體制,考不上也有可能”,佟偉東説。

  最近,中南大學擬定了一個培養方案,主要內容有讓劉路提前畢業並直博、成立指導教師小組、送他出國留學等。

  10月17日,劉路通過論文答辯,成為中南大學2012級直博生,這比正常程序提前了大半年。

  侯振挺和劉路成立了一個討論組,首先從數理邏輯中的“模型論”開始討論。侯振挺説,他打算讓劉路從寢室搬出來,跟他的另一個學生一起住,這樣更方便指導。

  中南大學數學科學與計算技術學院院長劉再明説,劉路引發了中南大學乃至整個教育界、學術界的思考,在自主招生、學術創新、人才培養等方面,學校已經準備啟動新的機制和措施,讓更多的劉路出現在大家的視野當中。