他身上流淌著阿基米德的血液,一生都在追尋愛因斯坦的腳步;他師承“黑洞之父”約翰·惠勒(John Wheeler),也是著名數(shù)學(xué)家丘成桐的摯交;他以其對(duì)廣義相對(duì)論的貢獻(xiàn)聞名于世,不過更多時(shí)候,他只是一個(gè)隨和開朗的希臘老頭。
坐在清華大學(xué)數(shù)學(xué)中心的辦公室里,季米特里奧斯·赫里斯托祖盧(Demetrios Christodoulou)會(huì)大談特談北京猿人了不起的發(fā)明,也會(huì)狡黠地眨眨眼,講一點(diǎn)丘成桐的八卦。這個(gè)年近花甲的教授似乎對(duì)一切都還抱有孩童般的好奇心,和他聊一會(huì)兒,人們就會(huì)忘記他頭上數(shù)學(xué)和物理學(xué)巨匠的光環(huán)。
天才是如何煉成的
和人們在書上讀到的“神童”故事不同,赫里斯托祖盧直到14歲才發(fā)現(xiàn)了自己在數(shù)學(xué)和物理上的天賦。
“其實(shí)在那之前我對(duì)自然科學(xué)不怎么感興趣,而是一心想當(dāng)運(yùn)動(dòng)員。”赫里斯托祖盧告訴《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者,“但有一次我玩雙杠的時(shí)候,從上面摔了下來。我的運(yùn)動(dòng)生涯就此終結(jié)了,所以我得找點(diǎn)其他事來干。”
這個(gè)意外讓赫里斯托祖盧和初等幾何相遇了。那一年夏天,他沒有再去海里游泳,而是待在屋里讀書,對(duì)數(shù)學(xué)王國的故事越來越著迷。“我去書店買了好多書,很快我就把學(xué)校幾年后才教的知識(shí)都學(xué)完了。”
赫里斯托祖盧的父母發(fā)現(xiàn)了兒子的天分,委托他們的朋友阿喀琉斯·帕帕佩特魯(Achilles Papapetrou)給小赫里斯托祖盧找個(gè)老師。帕帕佩特魯當(dāng)時(shí)是巴黎一所大學(xué)的工程師,后來也成了一名非常著名的物理學(xué)家。
赫里斯托祖盧很幸運(yùn)。當(dāng)時(shí)美國的物理大師、“黑洞”概念提出者惠勒來到巴黎,帕帕佩特魯便借機(jī)向他推薦了這個(gè)男孩。
惠勒寫信給赫里斯托祖盧的父母說:“能否請你們把這個(gè)男孩帶到巴黎來,我想考考他。”
不出所料,赫里斯托祖盧的成績很好,所以惠勒就把他帶到了美國普林斯頓大學(xué)。僅用了半年時(shí)間,赫里斯托祖盧就完成了本科階段的學(xué)習(xí),又過了兩年,他于1970年11月發(fā)表了自己的第一篇學(xué)術(shù)論文,19歲時(shí)拿到了博士學(xué)位。
盡管有著這樣傳奇般的經(jīng)歷,赫里斯托祖盧還是不太習(xí)慣被人稱作“天才”。“天才是個(gè)相對(duì)的概念,每個(gè)時(shí)代都有每個(gè)時(shí)代的天才。”他說,“尋找你最適合做的事,喜愛你正在做的事,也是同樣重要的。我相信每個(gè)人都會(huì)對(duì)這個(gè)世界作出自己的貢獻(xiàn)。”
丘成桐是我的“非官方”老師
取得學(xué)位后,赫里斯托祖盧發(fā)現(xiàn)自己一直埋頭學(xué)物理,數(shù)學(xué)知識(shí)卻還停留在小時(shí)候看的書里。他有點(diǎn)“吃不飽”了。
赫里斯托祖盧開始留意學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的機(jī)會(huì)。不久后,他有幸得到德國馬普研究所(Max Planck Institute)一位先生的資助,到巴黎學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的一個(gè)分支——分析學(xué),這門學(xué)科一直是法國人的強(qiáng)項(xiàng)。
從歐洲學(xué)成之后,赫里斯托祖盧先后在美國雪城大學(xué)(Syracuse University)和紐約大學(xué)庫朗研究所(Courant Institute)擔(dān)任過物理和數(shù)學(xué)教授。
但愛因斯坦工作過的普林斯頓始終是赫里斯托祖盧心中的一個(gè)結(jié)。他決定仍住在母校,每周在紐約州和普林斯頓之間通勤。這種“空中飛人”的生活,直到1992年他真正成為普林斯頓的教授才結(jié)束。
在普林斯頓教了10年書后,赫里斯托祖盧回到了歐洲,在瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH Zürich)任教,這所學(xué)校也正是愛因斯坦當(dāng)年求學(xué)的地方。
1981年,赫里斯托祖盧回美國遇到的第一個(gè)人就是丘成桐。當(dāng)時(shí)丘成桐已經(jīng)是普林斯頓高等研究所的一名教授了。
赫里斯托祖盧回憶道:“我和丘一見如故,很快就成了好朋友。在之后的5年里,我大部分時(shí)間都和丘待在一起,很多時(shí)間甚至就住在他家里。丘喜歡在深夜工作,所以我們倆經(jīng)常凌晨兩點(diǎn)爬起來演算。”
“丘對(duì)我說,你是一個(gè)希臘人,古希臘人是以幾何學(xué)聞名于世的,你卻一點(diǎn)都不懂幾何,這怎么行呢?” 赫里斯托祖盧覺得這個(gè)中國人說得挺有道理,就跟著丘成桐學(xué)起了幾何。
20世紀(jì)90年代初,赫里斯托祖盧與普林斯頓大學(xué)教授塞爾秀·克萊納爾曼(Sergiu Klainerman)合作,證明了閔可夫斯基時(shí)空(Minkowski space-time)的非線性穩(wěn)定性。這是赫里斯托祖盧第一個(gè)重要的研究,里面涉及到的幾何分析幫了他許多忙。
“我從丘成桐那里學(xué)會(huì)了幾何,我不會(huì)忘記他對(duì)我的幫助。”赫里斯托祖盧說。
40年解出一道題
1968年夏天,惠勒給赫里斯托祖盧出了一道題,要他用數(shù)學(xué)推導(dǎo)黑洞的形成。
這個(gè)問題實(shí)在太難了,年輕的赫里斯托祖盧感到束手無策?;堇諞Q定還是別難為這個(gè)17歲的孩子了,就給了他另一個(gè)簡單一些的題目。赫里斯托祖盧憑著這篇論文拿到了博士學(xué)位。
這篇博士論文堪稱黑洞研究的經(jīng)典之作,30多年過去了,還是有人在不斷地引用它。2010年,赫里斯托祖盧應(yīng)邀去哈佛大學(xué)訪問,物理系的人聽說后,還特別騰出了兩堂課的時(shí)間,請赫里斯托祖盧講講他的博士學(xué)位論文。
當(dāng)然,和大多數(shù)年輕人一樣,赫里斯托祖盧也有過迷茫的時(shí)候。“那時(shí)候我太年輕,不夠成熟,分不清哪些問題不重要,哪些問題更重要。我甚至有一段時(shí)間還試圖設(shè)計(jì)一臺(tái)時(shí)光機(jī)器,幸好惠勒沒讓我把這篇東西當(dāng)做論文發(fā)出來。”
不過赫里斯托祖盧并沒有忘記老師給自己的第一道題目。在40年后的2008年,他終于解開了這道題,用數(shù)學(xué)方法嚴(yán)格證明了引力波坍縮成黑洞的機(jī)制。這篇論文后來結(jié)集成一本名為The formation of black holes in general relativity的書,于2009年問世。
“如果當(dāng)時(shí)惠勒堅(jiān)持要我研究這個(gè)問題的話。” 赫里斯托祖盧開玩笑說,“我可就不是19歲,而是57歲才能拿到博士學(xué)位了。”
這本書當(dāng)然極其艱澀難啃,不過學(xué)界還是一致認(rèn)為,這本書是與數(shù)學(xué)有關(guān)的廣義相對(duì)論中最好的一部著作,是一個(gè)里程碑式的結(jié)果。赫里斯托祖盧自己也很滿意這項(xiàng)成果。
未知正是科學(xué)之美
1984年,赫里斯托祖盧用數(shù)學(xué)推導(dǎo)了恒星坍縮的過程,發(fā)現(xiàn)恒星的體積收縮到零時(shí),會(huì)形成一個(gè)裸奇點(diǎn)(singularity)。
奇點(diǎn)是廣義相對(duì)論中的一個(gè)核心問題。愛因斯坦曾預(yù)言,奇點(diǎn)是宇宙的開始,在奇點(diǎn)處,人類所有的定律及可預(yù)見性都會(huì)失效。
令無數(shù)物理學(xué)家競折腰的奇點(diǎn)也打破了經(jīng)典物理學(xué)教給赫里斯托祖盧的價(jià)值觀。他意識(shí)到,就算是素以精確而著稱的數(shù)學(xué)和物理學(xué),其理論都是有適用范圍的,過了這個(gè)界限,理論就會(huì)失效。
牛頓定律在大引力場存在的時(shí)候會(huì)完全失效,這時(shí)候廣義相對(duì)論就成為牛頓定律的一個(gè)修正;而廣義相對(duì)論也有其適用范圍,它受到量子理論的制約。可能在奇點(diǎn)處,量子理論會(huì)接替相對(duì)論起作用,使人類最終進(jìn)入這個(gè)“禁地”。
不過,赫里斯托祖盧相信奇點(diǎn)背后的可能性還有更多:“也許在未來,科學(xué)的唯一性會(huì)被各種各樣的可能性所打破。已知給人類帶來了自信,未知雖然令人恐懼,但也是極其美麗的。”
赫里斯托祖盧也相信傳承的力量。像自己的導(dǎo)師惠勒一樣,他把這道難題“布置”給了自己在普林斯頓任教時(shí)的一個(gè)學(xué)生。在多年的磨煉下,這個(gè)學(xué)生成長為英國劍橋大學(xué)的教授。
盡管科學(xué)的世界正被越來越多的可能性所瓜分,赫里斯托祖盧還是堅(jiān)信自己的理論不會(huì)在歷史長河中被抹得一干二凈。
“新的理論不會(huì)完全毀滅舊的理論,只會(huì)在此基礎(chǔ)上有所修正,使整個(gè)理論體系越來越完善,應(yīng)用范圍越來越廣。” 赫里斯托祖盧說。
的確如此,幾千年前歐幾里得的幾何知識(shí),至今仍在被人們所應(yīng)用;物理學(xué)的情況盡管有所不同,但只要在其適用范圍內(nèi),各種經(jīng)典理論還仍然在起作用。
赫里斯托祖盧在平時(shí)的工作中也十分注意這一點(diǎn),努力讓自己的成果更有價(jià)值。他說:“現(xiàn)在人們都強(qiáng)調(diào)發(fā)論文,我并不贊成這種急功近利的做法。我每產(chǎn)生一個(gè)想法,都會(huì)花上幾年的時(shí)間去思考,在這個(gè)層面上講,這會(huì)使我的想法在將來有用的幾率更高一些。”
誰說數(shù)學(xué)家都是怪人?
許多人都認(rèn)為數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家的性格比較古怪,包括近年來熱播的美國電視劇《生活大爆炸》,編劇也將物理學(xué)家描畫成一群難以接近的怪人。
赫里斯托祖盧認(rèn)為這些都是人們的偏見,其實(shí)數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家也有許多種不同的性格,有些人是工作狂,另外一些人則可能完全相反。
著名數(shù)學(xué)家、有“Ricci流之父”之稱的理查德·漢密爾頓(Richard Hamilton)是赫里斯托祖盧的好朋友,赫里斯托祖盧覺得漢密爾頓就是一個(gè)很放松的人。“他今年68歲了,看起來卻比我還年輕,我想這跟他健康的生活方式有關(guān)。”
盡管“外面的人有什么樣的性格,這里的人就有什么樣的性格”,可赫里斯托祖盧還是承認(rèn)這個(gè)群體有一個(gè)共同的特征,那就是他們做事的時(shí)候,能夠無限地專注。
這樣的例子在古希臘就有很多。在“阿基米德之死”的故事中,羅馬軍隊(duì)攻破敘拉古時(shí),阿基米德正在沙地上演算,對(duì)周圍的喧囂一點(diǎn)都沒有注意到。
也正因?yàn)檫@樣,赫里斯托祖盧一直非常鼓勵(lì)年輕人學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)。更重要的是,數(shù)學(xué)能夠訓(xùn)練人的思維能力。“雖然目前有些學(xué)科和數(shù)學(xué)還沒有直接的關(guān)聯(lián),但數(shù)學(xué)能夠培養(yǎng)人的邏輯思維,如果你學(xué)會(huì)了這種思維方式,對(duì)學(xué)習(xí)和生活都是很有幫助的。” 赫里斯托祖盧說。
到中國來
大約因?yàn)榍鸪赏┑年P(guān)系,赫里斯托祖盧對(duì)中國有些特殊的感情。“我2015年就要退休了,丘很支持我到中國來做一些事情。”他說,“我退休之后,會(huì)在中國度過更長的時(shí)間。”
2010年4月,赫里斯托祖盧到清華大學(xué)數(shù)學(xué)中心講學(xué),中國年輕學(xué)生的好學(xué)令他印象深刻。“我發(fā)現(xiàn)這里的年輕人充滿熱情,也非常用功。我教的班里還有上海和廣州的學(xué)生,他們大老遠(yuǎn)跑到北京來,就是為了能聽聽這門課程。”
看到自己的研究能被更多人分享,讓赫里斯托祖盧感到很開心,而他回饋給學(xué)生的就是更加辛勤的工作。
一名教師介紹說,即便是在普林斯頓,一個(gè)數(shù)學(xué)教授一學(xué)期通常只開設(shè)一門課,每周一次課??珊绽锼雇凶姹R在清華的這一個(gè)月,主動(dòng)申請每周教3次課,每次兩個(gè)小時(shí),其間還要去中科院等院校作報(bào)告。他從來不會(huì)用工作時(shí)間出去旅游,周一到周五只要沒有課,都會(huì)堅(jiān)持來辦公室工作。
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