今年5月,以色列總統(tǒng)把沃爾夫數(shù)學獎頒發(fā)給美國數(shù)學家斯梅爾和以色列數(shù)學家費爾斯坦伯格。這樣,斯梅爾成為同時榮獲菲爾茲獎和沃爾夫獎的第10位數(shù)學家。作為一位大數(shù)學家,斯梅爾的研究領域已不限于1966年獲獎時的微分拓撲學和動力系統(tǒng)理論,他在許多領域繼續(xù)做出突破,特別是數(shù)理經(jīng)濟學和計算理論。
無疑,斯梅爾最為偉大的貢獻是證明廣義龐加萊猜想。可以想象,隨著彼列爾曼證明最原始的龐加萊猜想并得到世界數(shù)學界的廣泛承認(他榮獲2006年菲爾茲獎),斯梅爾的工作再次受到關注。斯梅爾曾經(jīng)想解決龐加萊猜想并沒有成功,因為單用拓撲學的工具是不足以解決這個難題的??墒?,斯梅爾并沒有就此止步,而是繞過3維球面和4維球面的情形,直接去攻當時看來更難的高維(5維及5維以上球面的類似問題),并取得驚人的成功。之所以驚人,是因為大多數(shù)人包括許多專家在內(nèi),對他的結(jié)果表示懷疑,而這只有靠實力來說話。
1961年,他離開拓撲學轉(zhuǎn)到動力系統(tǒng)理論,他照樣取得驚人的成就。他構(gòu)造了所謂“斯梅爾馬蹄”,其中包含后來“混沌理論”的重要本質(zhì),例如對初始條件的敏感性和長期演化的不確定性(眾所周知的蝴蝶效應),而“混沌”一詞則到1975年才造出來。
能夠創(chuàng)造這種偉大思想的斯梅爾究竟是什么樣的人呢?斯梅爾無疑是極富色彩的人物,可是他在28歲出名之前卻是極平凡的一個人。他的家族在他祖父那輩才由英國移民美國,祖父和父親都沒有受過大學教育。他們定居在密歇根州的弗林特附近。1930年7月15日,斯梅爾在此降生,很長時間就生活在這里。從一年級到八年級,他所在學校還是多個年級在一起上課的農(nóng)村學校,老師給某個年級上課,其他學生就自習。九年級到十二年級到附近小鎮(zhèn)上學,成績不錯,但談不上是個天才。1948年斯梅爾進入密歇根大學讀數(shù)學。他積極參加政治活動,在當時的冷戰(zhàn)時代和麥卡錫大搞“赤色分子”時,斯梅爾參加了共產(chǎn)黨還搞反戰(zhàn)活動。1952年大學畢業(yè)后,他繼續(xù)讀研究生,在遇到導師博特(2000年沃爾夫獎獲得者)后,他開始專心做博士論文,并且找工作,因為他已結(jié)婚,需要養(yǎng)家糊口。
1956年對斯梅爾來說是不平常的一年,他在這一年完成了博士論文,然后偕妻克拉拉一起去墨西哥旅行。他參加了墨西哥城舉行的國際代數(shù)拓撲學會議,這是他頭一次參加數(shù)學會議,也是他第一次進入國際數(shù)學界。這次會議對他的影響很大,幾乎所有的名家大師都來了,其中有嘉當、愛倫堡、斯廷洛德、懷特海等人,他們的工作奠定了戰(zhàn)后代數(shù)拓撲學的發(fā)展新方向。會上一些新秀也都報告了他們的最新工作,像塞爾、托姆、米爾諾等,他們都先后獲得菲爾茲獎。尤其是他同托姆的會面更是對他的科研方向有著決定性的意義。開完會以后,托姆到芝加哥大學作報告,而斯梅爾也正好在芝加哥大學找到工作,因此他有機會直接學習托姆的理論。
斯梅爾的博士論文并不算特別突出,真正使他嶄露頭角的是他在1958年發(fā)表的一篇小文章:在不把皮球切口、粘接等情形下,把皮球里面完整地翻到外邊來。這個不可思議的結(jié)果一開始也引起懷疑,不久就得到承認,由此開始他的非凡創(chuàng)造的時代。1960年他再次震驚世界,證明廣義龐加萊猜想。
1961年他進入他的動力系統(tǒng)時期。這年9月,他到蘇聯(lián)基輔開會,與蘇聯(lián)的同行交流。蘇聯(lián)人早在30年代就已提出“結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性”的概念,只是沒有先進的工具,而這正是斯梅爾的強項。蘇聯(lián)的年輕一代數(shù)學家,阿諾德、西奈依、諾維科夫(他們都是沃爾夫獎獲得者)以及阿諾索夫那時才20多歲,已經(jīng)給他留下深刻印象。1966年國際數(shù)學家大會在莫斯科召開,他在這次會議上榮獲菲爾茲獎。這時,他再次加入政治運動,參加美國國內(nèi)民權運動以及反越戰(zhàn)的活動。他在蘇聯(lián)反越戰(zhàn)雖然讓東道主很高興,但他批評蘇聯(lián)的話語立即遭到封殺。回國后,國家科學基金會還要減掉他的資助,真是兩頭不討好。
1970年,40歲的斯梅爾再次轉(zhuǎn)行,向科學的深度和廣度進軍。他先是研究力學,后是研究數(shù)理經(jīng)濟學。實際上,他還沒完全離開龐加萊的道路。從牛頓的時代起,天體力學特別是三體問題就成了數(shù)學家頭痛的事,對于普通人來講,他們能理解的也就是“太陽系是不是穩(wěn)定?”。斯梅爾在這方面作出巨大貢獻,因為他的武器庫中有許多尖端武器:拓撲學、動力系統(tǒng)理論,大范圍分析等等,因此,他為相對平衡點的穩(wěn)定理論和分叉理論奠定了基礎。由于他有先進的武器,很快又占領經(jīng)濟學的一席之地。他不僅用簡單的微積分證明均衡點的存在定理,而且證明經(jīng)濟學中常用的“帕累托最優(yōu)”的存在條件并刻畫帕累托最優(yōu)的集合。雖然,他比那些獲諾貝爾經(jīng)濟學獎的大家更懂數(shù)學,可是,他還是密切聯(lián)系實際,他并不滿足于數(shù)學家關于存在性定理的證明,還要設法把均衡價格計算出來。歸根結(jié)底,市場還是對交易價格更感興趣。也許正是這問題使他再一次轉(zhuǎn)行。
1980年,50歲的斯梅爾開始研究計算理論和計算數(shù)學。這再次顯示這位大數(shù)學家與時俱進并獨辟蹊徑的精神。眾所周知,20世紀80年代是社會的轉(zhuǎn)折點,計算機的普及以及計算機性能的加速進步產(chǎn)生出大量的理論和實踐問題。主流科學家關注于具體問題的迅速求解,并由此出現(xiàn)大規(guī)??茖W與工程計算的領域。然而,斯梅爾雖年過半百,仍然特立獨行,走自己的道路。計算機當然是進行離散計算的工具,但斯梅爾卻發(fā)展一套連續(xù)計算的理論。計算數(shù)學家往往只滿足于設計一些新算法,而斯梅爾卻盯著少數(shù)的老算法,例如牛頓方法以及解線性規(guī)劃問題的單形方法。大數(shù)學家斯梅爾深刻理解“解剖麻雀”的普遍意義,他懂得抓住典型、抓住普遍性才能真正推動歷史進步。
2000年是世界數(shù)學年。全世界數(shù)學家共同提出下世紀的數(shù)學問題來代替希爾伯特一人在1900年提出的23個問題。斯梅爾最早提出他的18個問題,其中3個問題被列入克雷數(shù)學研究所7個百萬美元問題之中。
1994年斯梅爾從他任教30年的加州大學伯克利分校退休,他要來香港看看從英國統(tǒng)治過渡到一國兩制的全過程。1997年7月1日香港回歸后4天,他參加“一國兩制下的大科學”會議,并作了報告。他作為香港城市大學杰出教授從1994年一直延續(xù)到2001年。其后他到位于芝加哥大學的本田技術研究院工作至今。
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沃爾夫獎簡介
1976年1月1日,R·沃爾夫(Ricardo Wolf)及其家族捐獻1千萬美元成立了沃爾夫基金會,其宗旨主要是為了促進全世界科學、藝術的發(fā)展。R-沃爾夫1887年生于德國,其父是德國漢諾威城的一位五金商人,也是該城猶太社會的名流。R·沃爾夫曾在德國研究化學,并獲得博士學位。第一次世界大戰(zhàn)前移居古巴。他用了將近20年的時間,經(jīng)過大量試驗,歷盡艱辛,成功地發(fā)明了一種從熔煉廢渣中回收鐵的方法,從而成為百萬富翁。R·沃爾夫于1981年逝世。沃爾夫基金會設有:數(shù)學、物理、化學、醫(yī)學、農(nóng)業(yè)五個獎(1981年又增設藝術獎)。1978年開始頒發(fā),通常是每年頒發(fā)一次,每個獎的獎金為10萬美元,可以由幾人分得。由于沃爾夫數(shù)學獎具有終身成就的性質(zhì),所以獲得沃爾夫獎的數(shù)學家都是蜚聲數(shù)壇、聞名遐邇的當代數(shù)學大師,他們的成就在相當程度上代表了當代數(shù)學的水平和進展。
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