希尔伯特慧眼识才:从“刺头”兰道到格丁根的数学辉煌

兰道16页博士论文,脾性难搞却被希尔伯特力荐!看格丁根如何因才华与远见成为数学圣地。

原文标题:他仅用16页就完成了博士论文,却成为了最难相处的人,但希尔伯特依然选了他……

原文作者:图灵编辑部

冷月清谈:

这篇文章讲述了德国著名数学家埃德蒙·兰道(Edmund Landau)的独特人生及其在数学界的贡献,并展现了将格丁根大学推向数学圣殿的导师戴维·希尔伯特(David Hilbert)的远见卓识。兰道以其仅有16页的博士论文《方程式的新证明》名留青史,但他耿直、对学生要求严苛的性格也使他成为出了名的“刺儿头”。

在挚友闵可夫斯基不幸早逝后,希尔伯特面临着为其在格丁根大学留下的空缺寻找继任者的重任。面对性格不讨喜的兰道与另一候选人的选择,希尔伯特力排众议,坚持认为“格丁根必须得有兰道”,他更看重兰道在数论上的卓越天赋与创新精神,而非其社交上的圆滑。希尔伯特希望系里能挑战社会传统和数学传统,而非墨守成规。

兰道不负众望,他与物理学家尼尔斯·玻尔的弟弟、丹麦数学家哈拉尔·玻尔(Harald Bohr)携手合作,共同攀登数学高峰。他们在黎曼猜想的研究上迈出了关键一步,成功证明了黎曼zeta函数的大部分零点都集中在临界线附近,尽管未能像黎曼本人宣称的那样完全证明所有零点都在那条线上,但他们的工作无疑为后续研究奠定了重要基础。

文章还揭示了格丁根大学如何在希尔伯特的推动下成为20世纪初欧洲的数学重镇。特别是保罗·沃尔夫斯凯尔遗赠的10万马克费马大定理奖金,其每年产生的利息在希尔伯特的巧妙运用下,成为吸引世界各地优秀数学家访问格丁根的“金蛋”。希尔伯特甚至戏称他“干吗要杀掉一只会下金蛋的鹅呢”,借此表达他希望这笔奖金能持续滋养学界。这种远见卓识和对学术环境的打造,使得格丁根在那个时代成为年轻数学家迈向世界的首选之地,吸引了一批又一批“数学老鼠”投身数学深河。与此相对,文章也提及英国数学界由于故步自封,在同时期错过了欧洲大陆的数学革命。希尔伯特的领导力与格丁根大学开放的学术氛围,共同塑造了其在数学史上的独特地位,使其成为连接过去与未来的桥梁。

怜星夜思:

1、看了兰道的故事,希尔伯特在挑选人才时居然更看重数学能力,而不是“好相处”。大家觉得在学术界或者其他领域,是能力重要还是团队协作、人际关系更重要呢?如果有个天才特别难合作,你们会怎么选?
2、希尔伯特为了多用沃尔夫斯凯尔奖金的利息来资助学者,竟然开玩笑说不希望费马大定理被证明出来。这让我想,设立学术奖金的真正意义到底是什么?是奖励最终成果,还是像希尔伯特那样,用它来持续滋养学术共同体更重要?
3、格丁根大学能从一个安静的小镇大学,变成整个欧洲的数学中心,靠的是希尔伯特这样的人才和沃尔夫斯凯尔的资金。大家觉得,一个顶尖的学术中心,除了有“人”和“钱”,还需要哪些关键因素才能发展起来并保持领先地位呢?

原文内容

1899年,.埃德蒙·兰道仅用16页就完成了他的博士论文,《Neuer Beweis der Gleichung/方程式的新证明》;但他本人却是个难以相处的人,但希尔伯特依然说,格丁根(哥廷根大学)必须得有兰道。
来源 | 《悠扬的素数:黎曼猜想趣史
作者 | [英] 马库斯•杜•索托伊(Marcus du Sautoy)
译者 | 谈天星


希尔伯特的好友闵可夫斯基不幸早逝,格丁根大学随之空出了一个席位。年仅 45 岁的闵可夫斯基患上了致命的阑尾炎。那时候,希尔伯特刚刚解决华林问题,将数表示为三次方、四次方以及更高次方数之和。他知道,这正是这位好友所乐见的,因为这一结果推进了对方早先的一项成果。

凭借那项成果,年仅 18 岁的闵可夫斯基斩获法国科学院颁发的数学科学大奖。“在下一次研讨会上,我会谈谈华林问题的解决。闵可夫斯基对此满是关切,哪怕他还躺在病床上,经受着致命的折磨,无法到场。”

闵可夫斯基的离开对希尔伯特影响深远。一位格丁根学生是这样描述的:“那会儿我就在课堂上,希尔伯特流着眼泪告诉我们闵可夫斯基的死讯。在那个年代,出于教授和学生之间的地位差异,比起闵可夫斯基的过世,更让我们感到震惊的是看见希尔伯特哭了。”希尔伯特热切地寻找着继任者,希望对方能对数论怀有像闵可夫斯基那样的热情。

从各方面来看,希尔伯特最后选择的埃德蒙·兰道Edmund Landau)都不是一个好相与的人。对于任命他还是另一人,似乎是有过争议的。希尔伯特询问自己的同事:“这两位,谁更难打交道?”毫无疑问,是兰道。

此时希尔伯特说,格丁根必须得有兰道。系里不缺讨喜的人,希尔伯特希望同事们能够同时挑战一下社会传统和数学传统。

兰道对自己的学生要求严格,在系里也是个出了名的“刺儿头”。他的学生们都生怕在周末被请去他家,他太喜欢做数学游戏了。兰道有一位学生正值新婚,要去度蜜月。在火车即将驶离格丁根之际,兰道向着站台飞奔而来,把自己最新的书稿从车厢的窗户塞了进去,要求道:“回来前,把它校对好!”

兰道很快就承袭了黎曼与高斯的传统,成为欧洲的中心人物,继续推进德拉瓦莱普桑和阿达马的工作。从他们建立好的大本营出发,去攀登黎曼之峰,这正契合了他的脾性。为证明高斯的素数定理,阿达马和德拉瓦莱普桑已经揭示,穿过数 的南北分界线上并无零点。现在的挑战是,证明在抵达黎曼那条穿过1/2的临界线之前,不会有零点出现。

哈拉尔·玻尔Harald Bohr)加入了兰道的征途。玻尔虽身在丹麦哥本哈根,但会定期穿越欧洲,加入前往格丁根的朝圣之旅。他的哥哥尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)后来因参与了量子物理理论的创立而闻名于世。

早在 1908 年的奥运会上,丹麦足球队取得银牌,作为主力的哈拉尔·玻尔就已一战成名。

为了定位黎曼图景中海平面上的点,兰道与玻尔共同迈出了成功的第一步。他们可以证明,大部分零点都集中在黎曼的神秘力量线附近。他们考虑了 0.5 和 0.51 之间的零点个数,并和这片狭窄区域外的零点个数做了对比。他们能够证出,大部分零点都在这片区域内。黎曼曾预测,所有零点都在那条穿过1/2的线上。兰道与玻尔虽然给不出如此明确的证明,但也已离开起跑线。

要想让这一论点成立,这片区域的宽度不一定非得是 0.01。无论有多窄,哪怕宽为图片,兰道和玻尔也能证明大部分零点都在这片垂直区域内。但遗憾的是,他们都无法证实这就意味着大部分零点都在黎曼那条穿过1/2的线上。对此,黎曼自称已有证明,但一直都没发表。

这似乎并不合理。如果所有零点都在一片极小的区域内,那为什么我们没法得出结论说,大部分零点都在那条临界线上呢?这就是数学的奥秘。例如,对于每个数 N,在图片图片之间的这片狭窄区域内,会有图片个零点。

这一假设满足玻尔和兰道的推论,但并未要求任何零点都须在那条穿过1/2的临界线上。

此时的格丁根正着手实践镌刻在市政厅的那条格言,即这道中世纪城墙之外没有生活。正是受到希尔伯特的影响,黎曼时代的这座安安静静的大学城在 20 世纪初期成为数学重镇。在黎曼的时代,充满知识力量的地方当是柏林,但后来,希尔伯特拒绝了柏林大学的任职邀请。这座留存着高斯遗产的中世纪小镇,才是从事数学的绝佳环境。

希尔伯特能为格丁根带来最优秀的数学家,要感谢保罗·沃尔夫斯凯尔的资金支持。1908 年,沃尔夫斯凯尔过世。根据遗嘱,第一个证出费马大定理的人将会获得他所提供的 10 万马克奖金。

怀尔斯从小就知道这个奖项,正是受此激励,对证明费马谜题产生了兴趣。(德国在两次世界大战之后遭遇了通货膨胀,所以,怀尔斯凭借其证明最终获取的奖金是大幅度贬值的。)沃尔夫斯凯尔在遗嘱中规定,在该定理得证之前,每年的奖金利息都将用于资助访问格丁根的学者。

兰道负责检查格丁根大学学院收到的各种证明方案。但他最终不堪重负,将手稿交给了自己的学生们,还附有一份需要填写的拒信范本。信上说:“感谢您对费马大定理的解答。第一处错误出现在第……页第……行……”希尔伯特则承担了更为愉快的工作,也就是花掉这笔奖金被领取前所产生的利息。有了这样的便利,他就可以邀请许多数学家前来格丁根。他可太希望费马大定理不能得证了。“我干吗要杀掉一只会下金蛋的鹅呢?”他问道。

一般来说,当年每位想走向世界的年轻数学家,首先都会去格丁根。

有学生曾将希尔伯特在数学上的影响比作“魔笛手的甜美笛声……引得一大群老鼠跟着他掉进了数学的深河”19 世纪,在席卷欧洲的政治与思想革命中,欧洲大陆的学术机构蓬勃发展。毫不意外,这群“数学老鼠”大多来自欧洲学界。

相比之下,当时故步自封的英国并没有能力去吸收来自欧洲大陆的先进思想。英国凭借其海岸线有力阻挡了法国大革命引发的政治动荡,但同时,英国数学界也错过了黎曼的革命。虚数仍被视为危险的欧洲观念。17世纪,牛顿和莱布尼茨对于谁先发现微积分产生了争执。自此以后,英国在数学上的确再无重大突破。即便是牛顿最早发现了微积分,他的祖国也因拒绝承认莱布尼茨的非凡数学成就而在数学上裹足不前。不过,转机出现了。



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1.被译为11 种语言,全球累计销售百万册

2.荣获意大利皮亚诺奖,德国格丁根科学院萨托里乌斯奖

3.欧拉、高斯、黎曼、希尔伯特、兰道、哈代等大师攀登黎曼猜想高峰的天才与疯狂、失败与突破的数学史上最热血的人类智慧之战。

4.没有黎曼猜想就没有今天的互联网,顶尖数学家、计算机专家都在研究素数。

5.补上最精彩的一堂数学课:为什么顶级黑客都在研究素数?没有黎曼猜想,就没有今天的互联网?

哈哈哈,希尔伯特这老头儿真是个人精!这不就是“放长线钓大鱼”嘛!他把一次性的巨额奖金变成了每年都能用的“活钱”,用来请最顶尖的学者来格丁根交流。这样一来,格丁根的学术氛围就一直保持火热,源源不断地吸引人才。与其一次性把钱花出去,不如每年都有利息拿来请客吃饭、开party,哦不,是请顶尖学者来交流。这哪是杀鹅啊,分明是养了个会下金蛋的聚宝盆啊!要我我也这么干,毕竟“钱生钱”比“一锤子买卖”香多了!

哈哈,这不就是公司里常说的“业务能力强但情商低”的王牌员工嘛!要我选,如果是那种能带来巨大效益,别人替代不了的天才,那当然是能力最重要啊!大不了我多哄着点儿,或者找个更圆滑的人去跟他对接。只要能出成果,KPI能达标,领导才不管你吵过多少架呢!再说,跟天才打交道,虽然累点儿,但能学到东西啊!

这个问题很现实啊!如果是学术界那种需要独立思考和突破性发现的领域,我肯定偏向选择有能力的天才。毕竟,天才的成果往往是划时代的,是普通人望尘莫及的。但如果是需要大量沟通协作的工程项目,那人际关系和团队配合就非常重要了。一个再天才的人如果总是“一言堂”,不听别人意见,那反而会拖慢整个团队的效率。所以,没有绝对的答案,得看你所在的领域和职位的具体要求是什么。

针对“是能力重要还是团队协作、人际关系更重要”这个问题,我的观点是:这需要区分具体情境。就学术基础研究而言,突破性的、原创性的贡献往往依赖于极少数顶尖天才的独立思考,他们的“难相处”可能是专注于研究的副作用。在这种情况下,希尔伯特选择兰道是明智之举,因为能推动理论边界的人才实在是可遇不可求。但在应用型研究或庞大项目组中,协作能力则显得更为关键。如果一个项目需要多方配合才能完成,那么再天才的人如果完全无法协作,他的能力可能反而成了团队的阻碍。所以,关键在于匹配岗位需求,不存在绝对的优劣。

针对“一个顶尖的学术中心,除了有‘人’和‘钱’,还需要哪些关键因素”这个问题,我认为还需具备以下几点:1. 自由开放的学术氛围和创新文化: 允许并鼓励试错、批判性思维和跨学科交流,如格丁根挑战社会及数学传统的精神。2. 完善的学术管理和支持体系: 包括高效的行政服务、先进的科研设备、以及对青年学者的培养机制。3. 持续的学术交流机制: 定期举办研讨会、前沿讲座,形成一个活跃的思想市场,避免学术孤岛。4. 明确的学科发展战略和优势领域: 集中资源,形成具备国际竞争力的学术高地。5. 良好的教育传承: 培养出一代又一代的优秀学生,形成良性循环。

嗯,除了人、钱,我觉得最重要的还得有“理念”和“机制”。“理念”就是希尔伯特那种不拘一格降人才、敢于打破传统的思想;“机制”就是如何把这些理念落地,比如吸引顶尖学者、培养年轻一代、促进学术交流的制度性安排。没有好的理念作为指引,再多的人和钱也可能白白浪费;没有好的机制,好的理念也只是空谈。所以,这三者缺一不可,像个稳固的三角。

从我的理解来看,设立学术奖金的意义是多层次的。首先,它确实能激励特定难题的攻克。但更深层次的意义,或许在于形成一种正向循环,即通过奖金的影响力,吸引更多资源和人才投入到相关领域。希尔伯特对奖金利息的运用,无疑是将这种影响力发挥到了极致,他通过持续的资金流来培育和壮大学术生态,而不是简单地等待一个“终极答案”。这比单纯的成果奖励更具战略眼光,它是在投资整个知识生产的土壤。

说白了,除了人(顶级教授和聪明学生)和钱(充足的科研经费和奖学金),还得有“灵魂”和“生态”。“灵魂”就是那种对知识的纯粹追求,一种不急不躁、允许探索犯错的学术自由精神。格丁根在希尔伯特领导下,那种不拘泥于世俗、只看贡献的风气,就是它的灵魂。而“生态”就是指一个能让这些“人”和“钱”充分发挥作用的环境,包括一流的图书馆、实验室,高效的行政支持,以及能让学者们随时碰撞思想的交流平台。缺一不可真的!

关于“希尔伯特甚至开玩笑说不希望费马大定理被证明出来”这个问题,我觉得这反映了学术奖金的两面性。它既能为研究设定一个明确的目标,激发人们的攻关热情,但另一方面,如果奖金数额巨大,且一次性支付,很可能导致“一锤子买卖”效应,奖金带来的活力会很快消失。希尔伯特的做法,其实是把奖金的潜在效用最大化了,将其从一个单纯的“成果奖励”转变为一个“人才培养及学术交流的持续资助平台”。这在当下,很多基金会和科研项目资助中也有类似理念,即不仅关注结果,更要关注过程和生态建设。