菲尔兹奖获得者Cedric VILLANI:数学家是世界上最好的工作
可乐数学按:本演讲为2010年菲尔兹奖得主Cedric VILLANI在2016年1月17日在首届未来论坛上的演讲。Villani号称数学界的Ladygaga,更多八卦可以阅读:法国数学界的Lady GaGa:实力诠释“有颜任性”的人生 (http://www.jianshu.com/p/01d6d49349e0)。他的演讲最后提到的一本书是他的新书:《一个定理的诞生:我与菲尔茨奖的一千个日夜》(Birth of a Theorem: A Mathematical Adventure),已有中译出版。
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新浪科技讯 1月17日下午消息,未来论坛2016年会今日召开,下午论坛的第三个演讲主题是《数学之美》,嘉宾是2010年菲尔兹奖得主Cedric VILLANI。
从09年开始,就有媒体报道“数学家是世界上最好的工作”,Cedric VILLANI解释道因为数学家无处不在,并且有越来越多存在于我们的身边,包括技术,包括新的数学,老的数学。物理、化学、生物学、都和数学紧密的联系在一起。
在Cedric VILLANI看来,数学最终是一种推理方法,更是一种极大的应用,它可以让你能够证实美的存在。(徐利)
以下为Cedric VILLANI的演讲全文:
大家都听到我了吗,你们好,非常高兴,非常荣幸来这个论坛讲话,我们想说爱因斯坦与物理学的方式简化了很多的东西,他自己是一个物理学家,我们将数学家和物理学家联系在一起,简化数量来改变我们生活的世界,改变我们表达世界的方式,表达空间和时间的方式。第三,同样也建立了一个桥梁,数学以及物理之间的桥梁。事实上有一些时候我们需要深入的对数学研究,物理同样也是,我们找到的东西就是在我们的头脑中,所有的这些东西是归结到数学的美之上。现在我们给的解释是数学中非常让人真切的东西,2009年的时候,所有的的工作,你们会想到时候什么工作呢?第一位是什么?第一位是数学家,这是世界上最好的工作,就是华尔街日报所说的最好的工作。相同的团队,去年做了一个研究,再次得出了一个结论,数学家,同样也是世界上最好的工作。这里你们可以看到,无论怎么样,你可以在这里看到最好的是数学家,我们解释一下为什么数学家是最好的工作,因为数学家无处不在,并且有越来越多存在于我们的身边,包括技术,包括新的数学,老的数学,同样,我们也使用之前的数学家的工作来投入到研究工作中,我们用越来越多的数学。
在各个领域中,我们都在使用数学,它无处不在,我们做了很多的科研、到现在他们非常的难,但是这些技术是哲学家(啊奔体 音)在法国巴黎做的研究,这是自动翻页器,可以和谷歌的翻页器媲美,现在我们有很多的数学已经输入到我们的科技中,我们看到了物理、化学、生物学、我们看到了数学和他们紧密的联系在一起。谈到了这个建筑,数学在建筑中发挥着非常重要的作用。去年在巴黎,我们再一次大会上也收到了数学的非常重要的作用。在建筑中我们发现了非对称之美,比如说一个建筑物当中必须完全是用计算机来进行计算它的不对称的情况。所以对一个新建筑物是否会出现坍塌的情况,通过数学来计算。然后我们看过一些典型,像《地球引力》,可能是最具有数学性的一场电影,每个东西在这个电影当中,都是通过计算,包括了方程式,包括了等式,包括了像这个演员的脸都是经过数学算法来的,把这个电影变成现实都是数学的现实。
曾经有一个数学的大会,讲到的是好莱坞的电影上的一位导演讲到了这个问题,就是说好莱坞的大片,很多都是运用了数学的原理才能够制作出这些大片。数学不仅仅是做一个东西,或者是说解决一个事情,也不仅仅是制造一个电影,或者是说制作一部电影,意味着理解这个世界的深奥之迷,理解这个自然。比如说从我们一天,从我们的过去,从我们过去的古希腊的数学,已经改变了数学,从过去的一些旧的东西,从过去的一些旧的工具改变成现代的东西,改变成现代的知识的要素,就是知识之美。
那我们可以看一下这些数学家他们的脸孔,他们是哲学家,(彼抬格拉斯此 音),他们一直在探索世界之迷,他们一直在发现,一直在探索。然后我们看到了一些翻译过的一些著作,始于2000多年前的翻译的著作,然后我们还有数学的各位天才,他们在这五张图片中都是睿智的数学家。究竟是谁使用这个数学来改变了我们所生活的这个世界?在我说这些奥秘之前,我们来说一下这个自然之美,当我们读高中的时候,我们就学会了数学的美丽,我们学会了探索,我们学会了推理,我们学会了计算。
但数学究竟是什么呢?数学最终是一种推理方法。比如说我们在处理这个古代的,古希腊的三角形关系的时候,包括了爱因斯坦,也是他最感兴趣的一个话题,然后(彼大福兰 音)就是由于爱因斯坦所做出的重大的贡献所进行的一个推动。所以数学是一种极大的应用,它可以让你能够证实美的存在。对于三角形,我们有很多的奥秘,比如说我们从哪条线可以达到一个中心,如何去进行证实,我们如何来解释美丽的秘籍,我们用,有的时候我们说一种偶然的美,其实是一种科学的解释。
我们看一下亚里士多德对美是如何进行详解的,美的主要形式是一种秩序,是一种可共度性和一种精准性。右边是怎么样说的?右边这位是法国的数学家,他说的是深奥的美是来自于各部件的一个和谐的次序,和谐的美。所以通过一个次序的,有次序的推理和理解,我们能够找到深奥之美,那么在埃及,有这样的一个地方,有这样的一天,我们可以看下这个太阳直接照射在物体上,然后这位数学家就对这个太阳光的照射的角度进行几何的解释和几何的探索。
这里就是讲到了正悬值和弧度值之间的差异,还有指时针的关系,我们会发现在他的判断中还犯了一个2%的错误,这是两千年前了。因为数学我们知道希腊的科学家很早就知道地球是39375公里这么长。然后这个是它的一个距离,所以数学让我们有更多的想法,让我们知道地球有多大,让我们知道地球是圆的,你是否可以从一端走到另一端。所以这是一种空间的测量,究竟怎么样测量时空呢?在很长的一段时间里,对于时光的测量是一种机械性的测量,非常的聪明,只有一个人可以做出最精确的一个方法,但是一天可能要花十分钟来做这样的一个工作。在17世纪,当人们来考虑这个精确性,大家知道这个伽利略发现正悬值和弧度值之间的差异,发现了美丽的观察。然后他做出了一个方程式,这个方程式当中就有点像牛顿所提到的方程式。我们可以进行一个极好的,极精确的计算。人们可以对此进行研究,但是有一天,他在想如何去使用这种方法来衡量时间,来衡量这个时光。也就是说我们做一个更大的模拟,会有对时光的测算,会有不同。然后这是一个等时的曲线。所以这个是一个等时的曲线,这个曲线当时,这个是(海格斯 音)的曲线,这个曲线中可以看一下同等的一部分的时间。所以这个曲线是发生变化的,也有一定的恒定作用,所以这是数学所带来的魅力。
同时,我们还有一些务实的用法,因为人们可以做出更精确的判断和更精确的衡量方法,比以往的任何时候都更加的精确。所以现在我们对于时空的测量,已经更加的精确了。
同时我们还使用了各种像(海根斯 音)的理论和其他的理论,我们将数学的能力进一步提升。比如说我们在谈到了这个正取性这个问题,有一个方程式,牛顿也听过了这样的一个测量方法,这个是时光测量的一个变数,这个是(凯音来斯 音)在巴黎的测量,这是牛顿的理论是0.5的地球的扁平率,实际上是0.3%的扁平率。所以其实对这个地球的形状可以做出一个更好的判断,通过这个数学对我们的世界的感知可以更好的了解这个世界,更好的了解我们地球所处的这个形状。
那么有一些相关的理论认为这个地球其实是在不断的延长的,在18世纪,人们这位法国的数学家是错的,他们做出了一些失误的判断。那么我们看到了在数学上的巨大的进步,对于时空测量的巨大的一个进步,实际上是和物理无关,和数学有很大关系。
这里是我们谈到了这个(贝翰娜多霍曼 音)谈到的曲线值。无论怎么说,最初它是一种数学的概念。这种数学的概念在不断的演变,因为我们知道不同的人正在不断的推动数学的发展和科学的发展。人们在不断的对它进行演变,对它进行不断的跟进,然后我们就有一个(离曼 音)猜想,爱因斯坦正在处理这个相对论的问题。
由于数学的方法了解到他正是需要这种概念,这就是他在黑板上写到的相对论,这个R=O2,这就是一个例子,这是(布拉德里来曼 音)的猜想,对于我们时空没有想到这个爱因斯坦的方程式对我们时空的测量发挥着非常重要的作用。他们两个人之间都没有想到这个方程式会起到如此大的作用。那么这些理论是非常的重要,成为了我们照亮前行的方法。但是爱因斯坦不能够完全相信黑洞,用它的理论要去证明这个黑洞的理论的存在,但是现在,在过去的人们可能没有得到很大的理论的支持,但是对于我来说,我做的一个科研的一个项目就是我发现了一些相关的数字的理论,和科学现象的一些紧密的关系。比如说像一些工业中运送货物当中的货物值的关系,这种数学关系。
(波茨曼 音)在气体原理,很多气体弥漫在空间中的三个立论解决不同的问题,可能这些几何的原理,尽管有这样的立论,他们冥冥中有一些联系,也有很多的作者发现这些结果,包括了那些对几何的问题。我借用这个惰性气体的试验,这是爱因斯坦当时非常喜欢的一个试验,他是想你有一特定的气体有特定的惯性,从零到一分钟,让这些气体从一个状态变成另外一个状态,这些新气体他们的运动方式是以消耗最少能量为正,这些当中,他们在移动的时候,你测量,用(波此曼 音)的物理理论来运动他们的形式,他们的商是一个函数,像这样一个曲线一样,一个正向的曲线,与我们常见的爱因斯坦的解释方式是完全不同。运用另外一个例子,就是说你可以发现在不同的理念之间,在他们出现之后也会存在,现在我们来看,如果(里曼 音)如此有名,提出了如此多的理论,他死后,很多的地方仍然有应用,他死的时候40岁,活得如此短,让(里曼 音)是一个非常浪漫的,并且启示性的人物,无论你信不信,我看到一个非常有名的摇滚歌手经常说,这就是一个巨大的事情。
我们想最后说一下科学的结果是非常令人兴奋,并且鼓舞人心,并且我们一直在研究,一直在研究,并且找不到任何的东西。一直在想我如何这么蠢,充满了各种各样的问题,以及很多,很大的问题,这样的理念可能是非常理性的来找到这些解决方式,我最后发现,这完全是一团糟,有的时候,我们的试验是被,我们有的时候并不了解自己做些什么,有的时候找到一个有用的理念,或者是说有一些理念已经五十年之前已经用过了等等。完全是一团糟。
事实上,我写了一本书关于这样的一个过程,给我们展示了一些,我们如何来完全的,如何经常做出如此多的错误,这是一种非常可以预见性的方式。爱因斯坦在相对论的过程中也犯了很多的错误,在他们的理论出现之后也同样犯一些错误,意识到自己的错误,找到其他的选择。我最后想说一下,谢谢大家。
东坡曰:凡物皆有可观,苟有可观,皆有可乐,非必怪奇伟丽也。数学中既有怪奇伟丽,也有小乐小用。可乐数学期与诸君一同认识数学与数学家,重温数学的文化历程,仰观数学与人类文明相互交融的壮丽诗篇,俯察数学在我们日常生活中无处不在之美。