“数学诺贝尔奖”的迷思 | 返朴
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导读
世界上最著名的科学奖“诺贝尔奖”并未设立数学奖,或许是这个奖项的最大缺憾。但因为诺奖的影响力巨大,其他未被纳入的领域也都有着自己的“诺贝尔奖”。数学家们就有自己的菲尔兹奖。事实上,菲尔兹奖与诺贝尔奖有很大差异,特别是它对获奖者年龄的严格限制。它最初并未定位为数学领域的最高奖项,却因为政治事件的偶然影响获得了“数学诺贝尔奖”的美誉;如今还因为年龄、性别等因素存在争议。我们究竟应该如何对待这项大奖?回首菲尔兹奖的设立与颁发,我们能看到这一影响人类智慧历程的奖项有许多耐人寻味的东西。
撰文 | 倪忆(加州理工学院数学系教授)
诺贝尔奖的缺憾
那么问题来了:数学是一切自然科学的基础,诺贝尔奖中为什么没有数学奖?
诺贝尔数学奖的缺失让一些数学家感到失望。米塔-列夫勒早在1884年就试图劝说瑞典国王奥斯卡二世(Oscar II,1829-1907)设立一个数学奖,每四年颁发一次。但最终设立的是一个一次性的悬赏奖项——关于多体问题的征解,获奖者是庞加莱(Henri Poincaré,1854-1912),其获奖论文开创了动力系统这门数学分支。米塔-列夫勒在1916年又提议比照诺贝尔奖设立一个数学金质奖章,但没有奖金,奖品是他所创立的数学杂志Acta Mathematica。这一提议也未能实现。[1]
当时瑞典和挪威组成了一个共主邦联“瑞典-挪威联盟”。挪威数学家索菲斯·李(Sophus Lie,1842-1899)在他去世前夕提议设立一个“阿贝尔奖”,从1902年开始颁发,以纪念天才的挪威数学家阿贝尔(Niels Abel,1802-1829)诞辰一百周年。由于种种原因,李的提议最终未能实现。[4]直到一百年后,挪威政府才在阿贝尔诞辰二百周年之际设立了阿贝尔奖,并在2003年首次颁发。
ICM、UMI与菲尔兹奖的设立
1908年在罗马举办的ICM上,颁发了一个以意大利数学家古奇亚(Giovanni Guccia,1855-1914)名字命名的古奇亚奖章(Medaglia Guccia),获奖者是塞弗里(Francesco Severi,1879-1961)。但这一奖项并未延续下去。[3]
第一次世界大战严重地撕裂了国际数学界。1920年在斯特拉斯堡举办的ICM上,成立了国际数学联盟(法语 Union Mathématique Internationale,UMI),负责组织ICM。然而这个联盟并没有那么国际化:在法国数学界头面人物的坚持下,德国等同盟国成员国被排除在UMI之外,同盟国的数学家们也不被允许参加ICM。[5]事实上,这次ICM的举办地点本身就是对德国的羞辱:斯特拉斯堡在1871年,普法战争之后,被割让给德国;在1918年,一战之后,才刚刚回归法国。
直到1928年,同盟国数学家才被允许参加在意大利博洛尼亚举行的ICM,希尔伯特在大会开幕式上得到了全场的起立鼓掌。然而,各国之间的隔阂并没有就此消除,国际数学联盟的活动中仍然充斥着政治争论。1932年,国际数学联盟被迫解散。[5]
1924年的ICM在加拿大多伦多举行,这是ICM第一次在欧洲之外举行。大会组委会主席是加拿大数学家菲尔兹,秘书则是辛祺[注](John Lighton Synge,1897-1995)。菲尔兹在美洲接受教育,后来又到法德两国度过十年,跟欧洲数学界关系良好。菲尔兹为多伦多大会的筹办花费了很多心血。那个年代数学的中心在欧洲,让大批欧洲数学家跨越大洋来到美洲需要一笔不小的开销。当时科学界缺乏稳定的研究经费,菲尔兹设法从加拿大自治领政府和安大略省政府筹集到许多钱,解决了大会的财务问题。他又到欧洲访问了几个月,协调大会的各种组织工作。[2]
注:Synge读音同sing,常见译名有“辛吉”、“辛格”、“辛”等等,本文采用钱伟长先生在《八十自述》一文中的翻译。
菲尔兹丨图源:约翰·霍普金斯大学
为了成功设立奖章,菲尔兹做了大量的工作。他同美、法、德、意、瑞士等国的数学会商谈,取得了他们的支持。他还联系了加拿大雕塑师麦肯锡(R. Tait McKenzie,1867-1938),请后者按照自己的想法来设计奖章。菲尔兹本来准备在1932年9月举行的苏黎世国际数学家大会上正式提出设立奖章的议案,然而他不幸在大会前一个月病逝。临终前,在辛祺的见证下,菲尔兹将自己一部分遗产约47,000加元捐赠给奖章基金。在1932年国际数学家大会上,辛祺代替菲尔兹提出的永久性设立奖章的议案被接受。[5]
菲尔兹并不赞同UMI和ICM对同盟国数学家的排斥。在他写下的提案中,他反复强调这应该是一个国际化的奖章,对获奖者没有国籍限制。他写道,奖章上应该使用拉丁语或者希腊语,其设计不能跟任何国家、机构或个人联系起来。菲尔兹把这一奖章称为“国际数学杰出发现奖章”(International Medals for Outstanding Discoveries in Mathematics)。然而,这一奖项最终被命名为“菲尔兹奖章”,违背了菲尔兹本人的意愿。[6]
菲尔兹奖章的正面和背面丨图源:维基百科
在设立之初,菲尔兹奖的奖金是1500加元。从1983年华沙ICM开始,奖金额度多次增加,目前是15000加元。这跟百万美元级别的诺贝尔奖比起来微不足道,更远不能跟近年来热度很高的科学突破奖相比。但菲尔兹奖在公众心目中的地位远高于其他数学奖。即便是数学界影响不逊于菲尔兹奖的沃尔夫奖和阿贝尔奖,其知名度也远远不能跟菲尔兹奖相比。
笔者当年在新东方上课时曾经听过俞敏洪校长的励志演讲,其中谈到俞敏洪的一位数学家朋友,在美国大学任教。这位朋友的志向是获得菲尔兹奖,俞敏洪便问他:“奖金是多少钱?”听到朋友的回答后,俞说:“这么一点钱,我给你好了!”朋友说菲尔兹奖的价值不止于此,菲尔兹奖得主在美国任何一所大学都能拿到多少万美元的年薪,如果自己40岁还拿不到菲尔兹奖就改行。俞这才满意,称赞这位朋友有一个明晰的人生目标。
早期菲尔兹奖的颁发
1936年的奥斯陆国际数学家大会上颁发了首届菲尔兹奖,获奖者是29岁的阿尔福斯(Lars Ahlfors,1907-1996)和39岁的道格拉斯(Jesse Douglas,1897-1965)。卡拉西奥多里(Constantin Carathéodory,1873-1950)在大会上介绍了两位获奖者的工作。那时菲尔兹奖远没有今天这么风光,没有一位获奖者此前听说过它。有人事先祝贺阿尔福斯获奖,但他在进入会场之前都没有得到正式通知。另一位获奖者道格拉斯虽然到了奥斯陆,但因为旅途过于疲劳,没有出席颁奖仪式,而是由他的同事维纳(Norbert Wiener,1894-1964)代替领奖。[5]
首届菲尔兹奖得主阿尔福斯和道格拉斯丨图源:IMU官网
玻尔代表着早期菲尔兹奖颁发的一种倾向,即菲尔兹奖不是为了奖励最好的数学家,而是鼓励那些有潜力的数学家。如果菲尔兹奖不自我定位为“颁发给最好的数学家”,就能避免随之而来的各种比较和争论。菲尔兹本人的提案中就写道,在评论获奖者时应该避免“令人反感的比较(invidious comparisons)”。国际局势导致的割裂给那一代数学家们留下了过于沉痛的回忆,所以他们不想让菲尔兹奖的评审成为政治斗争的舞台。
1958年,31岁的希策布鲁赫(Friedrich Hirzebruch,1927-2012)是菲尔兹奖的大热门,但他却早早出局,原因是评委会主席霍普夫(Heinz Hopf,1894-1971)认为希策布鲁赫已经获得了足够的认可,不需要进一步的鼓励。同样的情况在1958年和1962年两次发生在格罗滕迪克(Alexander Grothendieck,1928-2014)身上。[7]在那个时候,菲尔兹奖根本没有“数学最高奖”的地位,所以菲尔兹奖得主也不被自动当作最好的数学家。
1966,数学与政治
在1966年的两年前,印度塔塔信托基金会决定在ICM上设立一个塔塔奖,像菲尔兹奖一样,每届颁发两人。这一奖项未能设立,因为当时的印度国内政策不允许塔塔基金会向国外汇款。幸好有一位匿名人士捐了一笔钱,使得菲尔兹奖在这届可以颁发给四个人。从此形成制度,菲尔兹奖每届最多颁发四人。[5]
菲尔兹奖的另一个改变,是德拉姆(Georges de Rham,1903-1990)所主导的评奖委员会正式把获奖者的年龄限制确定为40岁。具体而言,获奖者的40岁生日不能在大会当年的1月1日之前。[5]或许是因为明确了年龄限制,评奖委员会不再对给成名数学家颁奖有所顾忌。这一年的四位获奖者是:阿蒂亚(Michael Atiyah,1929-2019),科恩(Paul Cohen,1934-2007),格罗滕迪克和斯梅尔(Stephen Smale,1930-)。其中阿蒂亚和格罗滕迪克都可跻身二十世纪最伟大数学家之列,科恩和斯梅尔则是因为解决了数学界人尽皆知的难题而获奖。可以说这一届评选树立了一个标杆,从此菲尔兹奖便是以选出“未满40岁的最好的数学家”为目标。
前述的是制度上的变化。这一年还发生了一件事,让菲尔兹奖真正出圈,获得了“数学诺贝尔奖”的美誉。
在1966年的四位菲尔兹奖得主中,格罗滕迪克和斯梅尔都有着强烈的政治观点。格罗滕迪克为了表示对苏联当局的抗议,没有前往莫斯科参加大会。斯梅尔则坚定地反对越战,积极参与了许多反战活动,因此被美国政客盯上。1966年夏,美国国会“非美活动委员会”向斯梅尔发出传票,要求他到国会接受质询。这个国会听证会的日期正好是斯梅尔领取菲尔兹奖的同一天。斯梅尔整个夏天都在欧洲访问,没有接到传票。在飞往莫斯科的飞机上,斯梅尔遇到了匈牙利数学家埃尔德什(Paul Erdős,1913-1996),从后者那里才得知传票的事情。[8]
菲尔兹奖的争议
虽说有着“数学诺贝尔奖”之称,但菲尔兹奖跟诺贝尔奖的区别还是很大的。诺贝尔奖经常会表彰某项工作的两到三名合作者,例如发现DNA双螺旋结构的沃森(James Watson,1928-)和克里克(Francis Crick,1916-2004)就是同时获奖,但菲尔兹奖从未如此颁奖,尽管有越来越多的重要工作是多名数学家合作完成。
菲尔兹奖跟诺贝尔奖更大的区别在于前者的年龄限制。有人开玩笑说,数学没有诺贝尔奖是好事,这样数学家过了40岁后就不必再考虑获菲尔兹奖,不需要每年等待来自瑞典的深夜电话。虽说是玩笑,但40岁的年龄限制,确实让菲尔兹奖和诺贝尔奖对学科发展产生了不同的影响。菲尔兹奖颁发给年轻数学家,获奖工作通常为当前研究热点,而且这些人将来还会活跃二三十年,发挥影响的时间则可能更长。诺贝尔奖没有年龄限制,获奖者往往过了创造高峰期,很多人甚至已经退休。年龄最大的诺奖得主,“足够好”老爷子(John B. Goodenough,1922- ),在获诺贝尔化学奖时已经97岁。所以诺贝尔奖很大程度上是对既往重大成果的追认,并不经常直接引导学科发展的潮流,这一点在近年来尤为明显。
以菲尔兹奖作为“数学最高奖”的定位而言,年龄限制隐含着不公平。乍一看,菲尔兹奖的年龄限制对所有人一样,都是40岁以下。可是,ICM每四年才举行一次,不同年份出生的数学家能够获得菲尔兹奖的最大年龄是不一样的。举个例子,下次国际数学家大会将于2022年在圣彼得堡召开,届时1981年出生的数学家就失去参选资格。1981年出生的数学家最后获奖的机会是2018年,那时他们37岁,需要跟1978年出生的40岁的数学家竞争。要知道,重大数学成果做出来花费的时间通常要以年计,得到广泛认可又需要几年,三四年的时间差距不是可以忽略的。
一个极端的例子是施拉姆(Oded Schramm,1961-2008),他在几何、拓扑、概率等领域都作出了非凡的贡献。施拉姆最著名的工作是他所引进的SLE,即随机勒夫纳演化(Stochastic Loewner Evolution),又称施拉姆-勒夫纳演化(Schramm-Loewner Evolution)。这一理论把随机过程与共形几何结合起来,解决了概率论和统计力学中的许多重要问题。施拉姆有两位主要合作者,劳勒(Gregory Lawler,1955- )和维尔纳(Wendelin Werner,1968- )。其中维尔纳在2006年获得菲尔兹奖,劳勒在2019年获得沃尔夫奖,获奖的主要原因都是他们在SLE上的工作。2010年菲尔兹奖得主斯米尔诺夫(Stanislav Smirnov,1970- )的部分获奖工作也是在SLE这一领域。
施拉姆在宿营地丨图源:Oded Schramm Memorial
还有一种观点认为,菲尔兹奖的年龄限制对女性不公平,因为女性年轻时往往会承担生儿育女的责任,会耽误一到数年的科研时间。具体可参见《“青年数学家”神话与数学界的结构性性别不平等》一文。迄今为止,仅有一名女数学家米尔扎哈尼(Maryam Mirzakhani,1977-2017)获得菲尔兹奖。
米尔扎哈尼丨图源:Getty Images
除了菲尔兹奖,数学界还有一些没有年龄限制的奖项,作为对数学家最高成就的奖励。这其中包括沃尔夫奖、阿贝尔奖、陈省身奖、科学突破奖等等。其中,阿贝尔奖在名称、颁奖国、评奖规则、奖金额度等诸多方面都与诺贝尔奖非常相似,近年来常被媒体拿来跟诺贝尔奖比较,可能更符合“数学诺贝尔奖”的定位。
回顾菲尔兹奖的历史,它最初并没有被设计成“数学最高奖”,却在阴差阳错之下得到了“数学诺贝尔奖”的美誉。但菲尔兹奖在制度上的先天缺陷又让它难以真正承担起“数学最高奖”的职责。所以有人提出,让菲尔兹奖回归初心,褪去“数学最高奖”的光环,仅当作是对优秀青年数学家的激励。[7]这,或许才是对待菲尔兹奖的正确心态。
致谢:许晨阳阅读了本文初稿,并提出宝贵意见。本文部分地受到了他的演讲《菲尔兹奖的魔咒》的启发。
附录:IMU颁发的其余奖项
除了菲尔兹奖以外,IMU还设立了一些奖项,同样在四年一度的国际数学家大会上颁发。这些奖项每届均只颁发一人。以下对这些奖项作简要介绍。
高斯奖(Carl Friedrich Gauss Prize)德国数学会和IMU利用1998年柏林ICM结余经费设立了高斯奖,奖励对数学以外的领域有重大影响的数学研究。高斯奖没有年龄限制,从2006年开始颁发,目前奖金为1万欧元。
陈省身奖(Chern Medal)陈省身先生(1911—2004)逝世后,他的家属和友人出资设立了陈省身奖,作为数学家的终身成就奖。陈省身奖没有年龄限制,从2010年开始颁发。陈省身奖的奖金额度为50万美元,其中25万美元给获奖者,25万美元捐献给获奖者指定的机构,以支持数学研究、教育和普及。
里拉瓦蒂奖(Leelavati Prize)2010年印度海得拉巴ICM闭幕式上,颁发了里拉瓦蒂奖,用以奖励数学的公众普及。印度著名IT公司Infosys随后出资,将里拉瓦蒂奖作为IMU的常设奖项。《里拉瓦蒂》(Līlāvatī)是古代印度数学家婆什迦罗第二(Bhāskara II,约1114—约1185)撰写的一部数学著作。里拉瓦蒂奖是IMU奖项中唯一一个在ICM闭幕式而不是开幕式上颁发的奖,也是唯一一个不奖励数学研究的奖。里拉瓦蒂奖的奖金额度是100万印度卢比。
拉德任斯卡娅奖(Ladyzhenskaya Medal)拉德任斯卡娅(Olga Ladyzhenskaya,1922—2004)是俄罗斯著名数学家,曾被提名1958年菲尔兹奖。俄罗斯国家数学委员会、圣彼得堡国立大学和2022圣彼得堡ICM组委会联合设立了拉德任斯卡娅奖,用以奖励数学物理及相关领域的革命性成果。拉德任斯卡娅奖没有年龄限制,奖金是100万卢布,将在2022年ICM期间一个纪念拉德任斯卡娅百年诞辰的仪式上首次颁发。
参考文献
[1] Arild Stubhaug, Gösta Mittag-Leffler. A Man of Conviction. Springer-Verlag, Berlin, 2010. x+733 pp.
[2] J. L. Synge, John Charles Fields. J. London Math. Soc. 8 (1933), no. 2, 153-160.
[3] Michael Barany, The myth and the medal. Notices Amer. Math. Soc. 62 (2015), no. 1, 15-20.
[4] 阿贝尔奖官网,The History of the Abel Prize.
[5] Olli Lehto, Mathematics without borders. A history of the International Mathematical Union. Springer-Verlag, New York, 1998.
[6] Henry Tropp, The origins and history of the Fields Medal. Historia Math. 3 (1976), no. 2, 167-181.
[7] Michael Barany, The Fields Medal should return to its roots. Nature 553, 271-273 (2018).
[8] Steve Smale, On the Steps of Moscow University. From Topology to Computation: Proceedings of the Smalefest (Berkeley, CA, 1990), 41-52, Springer, New York, 1993.
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背景简介:本文2021年9月22日年发表于微信公众号 返朴 (“数学诺贝尔奖”的迷思),风云之声获授权转载。 责任编辑:祝阳