厄多斯:四处流浪的“羊毛先生”

保罗·厄多斯(Paul Erd?s)是二十世纪最传奇的数学家之一,由于他的名字和我国盛产羊毛的鄂尔多斯(Ordos)很像,一些学者亲切地称他为“羊毛先生”。厄多斯也的确是数学界“薅羊毛”的王者,他一生与四海八荒的500多位学者合作发表了近1500篇论文,是迄今为止最多产的数学家。

保罗·厄多斯(图源:st-and.ac.uk)

1、神童的重大发现

早慧的科学家很多,比如冯·卡门6岁能快速口算五位数乘法,陶哲轩7岁就会微积分。厄多斯出生于1913年,他也很早慧,小时候是布达佩斯有名的神童。厄多斯的父母是中学数学教师,在父母的引导下,他3岁就闯入了数学世界,4岁时便有了两个重大发现。

厄多斯的第一个重大发现是负数。有一天,厄多斯家里来了一个客人,他照例在客人面前进行数学表演。当小厄多斯心算了自己活过的秒数后,客人倍感惊讶,便想为难他一下,客人问:“小神童,你知道100减250等于多少吗?”厄多斯思考了一会儿就叫道:“比零少150!”在那之前从没人告诉过厄多斯负数的概念,即使今天很多人也是在进入小学或初中后才开始学习负数,然而年仅4岁的厄多斯却独立发现了它,他的数学世界从此变得更为广阔。

童年时期的厄多斯(图源:apprendre-math.info)

厄多斯的第二个发现与数学无关,但却对他影响深远——他发现了死亡。厄多斯曾有两个姐姐,但都不幸被猩红热夺去了生命,此后厄多斯作为独子备受家人宠爱。他出生不久,父亲就在第一次世界大战中做了俘虏,被关押在遥远的西伯利亚。有一次,小厄多斯在跟着母亲逛街时突然意识到人终究是要死的,他第一次发现自己也会死掉,于是嚎啕大哭。这一发现让厄多斯一生都对时间有一种恐惧,但这种恐惧也促使他惜时如金,他后来几乎将全部精力都放在了数学上,每当有人劝他注意休息时,他总说:“坟墓里有的是休息时间。”

2、数学界的侠客

武侠小说中的侠客常常秉持一种“处处无家处处家”的潇洒态度,厄多斯的座右铭则是“另一个屋檐,另一个证明”,他是数学界当之无愧的侠客。

侠客的一大特质是喜欢仗剑走天涯的流浪生活,数学家和其他科学家不同,他们无需实验设备,只需冷静的头脑加上笔和纸,这些也正是厄多斯的“利剑”。自从21岁时第一次离开匈牙利拜访了瑞士和英国的几位数学家后,厄多斯便爱上了和别人交流数学技艺时的愉悦感。他没有妻儿,也没有固定居所,他一生到过几十个国家,四处探访各地的数学家。厄多斯很少会在同一个地方连续待上一周,他每到一处便会敞开他的大脑,和当地的数学家们交流切磋,然后一篇论文便出炉了,他的论文大多都是这样诞生的。

冷静的头脑加上笔和纸,便是厄多斯行走天下的“利剑”(图源:st-and.ac.uk)

其实,厄多斯也曾有可能过上稳定的生活。上世纪30年代,厄多斯在英国结识了华罗庚,后来他们便一直保持联系,经常通过信件探讨数学难题。后来厄多斯在普林斯顿大学高等研究院与爱因斯坦等人一起工作,他本可以凭借在概率数论、逼近论、维数理论方面的出色成果获得一个终身职位。但当时的美国麦卡锡主义(注[1])盛行,厄多斯因为和华罗庚通信而遭到安全部门的怀疑,被迫离开了普林斯顿。此后,他就一直过着流浪的生活,一只破衣箱和一个土黄色塑料包就是他的全部家当,而飞机、火车、旅馆和遍布世界各地的朋友的家便是他的栖身之处了。

1962年,厄多斯在丹麦,与数学家麦克莱恩(Sauders Mac Lane)讨论问题(图源:owpdb.mfo.de)

侠客的另一大特质是劫富济贫,厄多斯是个守法好公民,他不劫富,只专注于济贫。尽管生活穷困潦倒,但厄多斯丝毫不为生活所累,他常说:“私有财产就是累赘。”厄多斯把上课的薪资和补贴几乎全给了亲友、学生乃至陌生人。

上世纪60年代初,厄多斯在伦敦大学学院进行短期讲学,工资刚发下来他就在路上遇到一名乞丐,他毫不犹豫地从兜里取出工资,除留下勉强维持食宿的少量费用,他把大部分钱都塞给了乞丐。70年代,厄多斯漂泊到了印度,他自学生时代就十分钦佩印度天才数学家拉马努金(科学人故事https://www.kedo.gov.cn/story/stories/kxr/yykx/sx/865953.shtml),后来他便将在印度讲学的全部报酬都捐赠给了拉马努金贫困的遗孀。1983年,厄多斯获得了沃尔夫数学奖(注[2]),得到五万美元奖金,可他只留下720美元的生活费,其余的全部捐给了教育机构、亲友和学生。类似的事情不胜枚举,以至于他去世后还有受捐者往他的地址寄明信片。

厄多斯在讲学,他讲学的报酬几乎都捐献了出去(图源:st-and.ac.uk)

3、大家薅才是真的薅

厄多斯虽然四处流浪,但并不感到孤独,他为人非常谦和,全世界的数学家都喜欢结交这位“大侠”。厄多斯在世时,数学界曾有个说法:如果你不认识厄多斯,你就不是真正的数学家。人们还用著名的“厄多斯数”来衡量一个人与厄多斯的亲密程度:厄多斯数1表示与厄多斯合作发表过论文,厄多斯数2表示未直接和厄多斯本人合作但与厄多斯数为1的人合作发表过论文,依次类推就得到厄多斯数3、厄多斯数4……比如,我国数学家柯召(注[3])与厄多斯合作发表过多篇论文,他的厄多斯数就为1。

20世纪30年代,厄多斯(前二)在英国,前三为我国数学家柯召(图源:文献[3])

数学家们通常喜欢独自思考,但厄多斯则不然,他更喜欢和别人一起讨论。厄多斯从不吝啬于把自己的新奇想法告诉别人,也不怕别人剽窃他的观点,他认为大家一起在数学世界里“薅羊毛”才能真正快乐地“薅羊毛”。厄多斯论文的三分之二都是与别人合作完成的,如今世界数学领域合作研究的风气便深受他的影响。

1986年,厄多斯在日本,与好友金芳蓉及其丈夫格雷厄姆(注[4]),他们都是杰出的数学家(图源:wikipedia)

厄多斯身为匈牙利科学院院士,却没有任何架子,他特别喜欢和年轻人在一起。厄多斯总是亲昵地称呼小孩子为厄普西隆(注[5]),并鼓励青少年们与他一起“薅数学的羊毛”。他常会提出一些数学问题,并根据问题的难易程度标上悬赏金额,少则50多则10000美元,很多青少年都被他吸引到了数学研究上来。

1969年,厄多斯在牛津大学,他抱着的“厄普西隆”是格雷厄姆的女儿(图源:st-and.ac.uk)

厄多斯对青年们“薅羊毛”的热情呵护有加,从不对他们泼冷水,很多青年数学家都亲切地称他为“保罗叔叔”。有一次,印度青年数学家苏·拉奥得出了一些有关波莱尔集的定理,这些定理其实早在20世纪40年代就已经由厄多斯与他人合作发现,只是一直没有发表。但当苏·拉奥将论文寄给厄多斯寻求意见时,厄多斯为了不打击他研究数学的热情,在回信中丝毫不提自己的成果,而是鼓励他将其发表出来。后来,苏·拉奥知道了事情的真相,一直对厄多斯感激不已。

1985年,厄多斯在澳大利亚,与年仅10岁的陶哲轩讨论问题(图源:wikipedia)

4、最后的猜想

厄多斯喜欢谈论历史和政治,也喜欢打乒乓球和下棋,但他最大的嗜好还是数学。在生命的最后二十年里,他每天都会用19个小时研究数学。厄多斯70多岁时仍能每年发表50多篇论文,比很多优秀数学家一生所写的论文还要多,他的论文不仅数量庞大,而且很有质量,证明了数学不只是年轻人的游戏。不过,厄多斯的精力是靠服用安非他命维持的,这导致他看起来总是弱不禁风,像个瘾君子。

1985年,厄多斯在美国与朋友下围棋(图源:文献[3])

厄多斯一生中完成了无数的数学猜想和证明,他的最后一个猜想和自己的死亡有关。晚年的厄多斯深受心脏病困扰,他猜想自己会这样死去:他正在进行一次讲学,向众人讲解自己的最新成果,观众中将会有人大声问他:“你说的是特例,那一般情形是怎样的呢?”厄多斯将答道:“这个问题就留给下一代解决吧!”然后他就与世界告别了。

1996年秋,厄多斯拖着病躯参加了华沙的一个学术会议,他在会上发表了关于组合论的成果。不久后,厄多斯去世,他证明了自己的最后一个猜想。

厄多斯:数学家是将咖啡转变成定理的机器(图源:azquotes.com)

人物小档案:

保罗·厄多斯(1913.3.26–1996.9.20),匈牙利数学家,历史上最多产的数学家之一,以其特有的数学社交和生活方式而闻名,被誉为“20世纪的欧拉”、“西方的拉马努金”。研究范围包括离散数学、图论、数论、数学分析及概率论等,其中以离散数学为主,解决了该领域许多悬而未决的难题。

名言:

数学家是将咖啡转变成定理的机器。

注释:

[1] 麦卡锡主义:20世纪50年代初,美国掀起以参议员麦卡锡为首的迫害进步分子的运动,对疑似共产党和民主进步人士大加迫害,被称为美国的“文革”,我国科学家钱学森也在此期间遭到迫害而被关进监狱。

[2] 沃尔夫数学奖:由科学家、外交家沃尔夫设立,是数学界最高的两个荣誉之一(另一为菲尔兹奖)。

[3] 柯召(1910.4.12-2002.11.8):我国的一代数学宗师,中科院院士,中国近代数论的奠基者,主要从事数论、组合论和代数研究。于20世纪30年代留学英国期间结识了厄多斯,二人合作发表了数篇论文。

[4] 格雷厄姆(Ronald Graham,1935.10.31-):美国数学家,被认为是离散数学得以快速广泛发展的缔造者之一,在计算几何、组合数学等领域均有重要贡献。

[5] 厄普西隆:数学里用希腊字母ε(发音即“厄普西隆”)表示小的量,厄多斯因此用其来称呼小孩子。

参考文献:

[1] 布鲁斯·谢克特.我的大脑敞开了:数学怪才爱多士[M].王元,李文林,译.上海:上海译文出版社,2005.

[2] 保罗·霍夫曼.数字情种:埃尔德什传[M].米绪军,章晓燕,缪卫东,译.上海:上海科技教育出版社,2000.

[3] Babai L, Pomerance C, Vértesi P. The mathematics of Paul Erd?s [J]. Notices of the AMS, 1996,45(1):19-31.