張益唐今天70:生日快樂

導讀:
     2025 年 2 月 5 日,這是一個平凡的日子,也或許是一個不平凡的日子。七十年前的今天,一個嬰兒在上海呱呱墜地,誰也不曾料到,這個孩子會在未來的人生旅途中,以一種近乎傳奇的方式,撥動了數學界那根沉寂已久的琴絃。
    他就是張益唐,一位在知天命之年,以驚人的毅力和深邃的洞察力,向數學的浩瀚星空中一個古老謎題發起挑戰,並一舉成名的數學家。他的故事,無關乎功名利祿,只關乎熱愛,關乎堅持,關乎一個數學家對真理純粹而執著的追求。
數理拾光 | 來源
SAIXIANSHENG
一、早年生活
1955 年 2 月 5 日,張益唐出生於上海,祖籍浙江平湖。他的童年,籠罩在那個特殊年代的陰霾之下。父親張以進早年參加地下黨的經歷,讓他一家飽受風波。年幼的張益唐不得不長期寄養在上海的外婆家,與外公外婆相依為命。外婆是一位沒有受過教育的普通工人,外公的識字水平也有限。儘管如此,家庭的溫暖始終是他童年記憶中一抹亮色。
父母儘管身在北京,卻都是知識分子,父親更是曾在清華大學任教二十餘年,後來在郵電部郵電科學研究院研究生部從事科研工作,母親則在政府部門擔任秘書。在這樣的家庭背景下,張益唐自幼便展現出過人的聰慧和強烈的好奇心。
四歲那年,他已經可以津津有味地閱讀長篇小說《林海雪原》。大約九歲時,他獨立發現了勾股定理,這讓身邊的大人都感到驚訝,甚至他的父親還偷偷測試了他的記憶力,結果被他一字不差的故事複述能力所震驚。他的數學啟蒙讀物,是那套著名的《十萬個為什麼》中的第八冊——數學卷。
年僅十歲的他,在那裡第一次接觸到了費馬大定理和哥德巴赫猜想,從此,對數學的熱愛便如同種子一般,在他心中生根發芽。然而,時代的洪流很快打斷了他的求學之路。1968 年,十三歲的他跟隨下放到農村的父母前往江西,從事體力勞動,數學學習也被迫中斷。
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二、教育經歷
動盪的年代裡,張益唐對知識的渴望卻從未熄滅。回到上海後,他跑到書店,找到了一本夏道行編寫的《π和e》,如獲至寶。這本書重新點燃了他對數學的熱情,讓他回憶起了不少以前瞭解過的數學知識。1973 年,他又從書中瞭解到陳景潤對哥德巴赫猜想 “(1,2) 情形” 的證明,雖然不能完全理解技術細節,卻也滿足了內心的好奇。
因為父親的緣故,他沒有資格讀高中,但這並沒有阻止他自學的腳步。他常去北京西單書店,翻閱華羅庚的《數論導引》,汲取知識的養分。
1978 年,高考恢復,二十三歲的張益唐考入北京大學數學系,在那裡度過了本科和碩士階段,師從潘承彪教授。在北大期間,他本有機會跟隨丘成桐 (Shing-Tung Yau) 的推薦去跟數論學家哈若德·斯塔克 (Harold Stark) 學習數論,但丁石孫 (Shisun Ding) 建議他選擇代數幾何。
儘管張益唐對代數幾何並無興趣,還是接受了這個建議,但也自學了不少高階數論方面的內容。1985 年,他遠赴美國普渡大學 (Purdue University) 攻讀博士,師從莫宗堅 (Tzuong-Tsieng Moh)。
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三、工作與生活
在普渡大學,張益唐和莫宗堅的關係並不好。博士畢業後,張益唐並沒有獲得莫宗堅的工作推薦信。因為種種原因,他難以找到學術工作,只能四處打零工維持生計。他曾在朋友家的賽百味 (Subway) 快餐店幫忙,也做過中餐外賣員和汽車旅館零工。生活的艱辛並沒有磨滅他對數學的熱愛,他仍然堅持思考著數學問題。
這段時期,一些曾經的北大校友如唐樸祁、葛力明等得知了他的情況後,也紛紛伸出援手。1999 年,在唐樸祁的幫助下,張益唐與他合作發表了一項關於網際網路技術的專利。隨後,唐樸祁又將他介紹給了在新罕布什爾大學 (University of New Hampshire) 任教的葛力明,張益唐因此得以在該校數學與統計學系擔任講師,講授微積分、代數、初等數論等課程。這份工作雖然職位不高,卻讓他重新回到了學術圈。
張益唐享受的是發現的過程,即使沒有成功,也覺得很有價值,並不遺憾。2001 年,張益唐在《杜克數學期刊》(Duke Mathematical Journal) 上發表了一篇關於黎曼假設的文章,得到了時任系主任凱尼斯·阿佩爾 (Kenneth Appel) 的高度評價。2015 年秋,他又受丘成桐的推薦,前往加州大學聖塔芭芭拉分校 (University of California, Santa Barbara) 任教。
除了學術上的追求,張益唐也有著自己的個人生活。他的妻子是他在紐約長島一家中餐館工作時,透過朋友介紹認識的。他的妻子性格外向,喜歡跳舞、聊天和旅遊,這與張益唐安靜內向的性格形成了鮮明的對比。張益唐熱愛古典音樂,尤其是俄羅斯文學和貝多芬 (Beethoven) 的音樂。
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四、學術貢獻
2013 年 4 月 17 日,58歲的張益唐向《數學年刊》 (Annals of Mathematics) 提交了一篇題為《質數間的有界間隔》 ("Bounded gaps between primes") 的論文。這篇論文一經發表,便在數學界引起了巨大的轟動。因為,他證明了存在一個常數 N,這個常數小於 7000 萬,使得存在無窮多對差值為 N 的素數對。用數學的語言來表述,即:當 n→∞ 時,
lim inf (pₙ₊₁ – pₙ) < 7 × 10⁷ 
這裡,pₙ 表示第 n 個素數。
在張益唐之前,儘管數學家們一直在努力探索,卻始終無法確定這個常數 N 的存在。更不用說給出一個確定的值了。張益唐的工作,首次將這個“無窮”的間隙,縮小到了一個有限的範圍——7000 萬以內。儘管這個數字距離孿生素數猜想的終極目標“2”還有很遠的距離,但這無疑是向著這個目標邁進的里程碑式的一步。
他的論文是基於包括普林斯頓高等研究院的恩里科·邦別裡 (Enrico Bombieri) 教授在內的多位數學家的研究成果,透過巧妙而持久的努力,張益唐將皮埃爾·德利涅 (Pierre Deligne) 教授的思想、邦別裡-維諾格拉多夫定理 (Bombieri-Vinogradov theorem) 的一個深刻推論以及前普林斯頓高等研究院成員丹尼爾·戈德斯通 (Daniel Goldston)、亞諾什·品茲 (János Pintz) 和傑姆·伊爾迪裡姆 (Cem Yildirim) 關於有界間隙的工作結合了起來。
值得一提的是,他的論文很快便通過了同行評審,這在《數學年刊》的歷史上是極為罕見的。評審專家們對這篇論文給予了高度評價,認為它“證明了一個關於素數分佈的里程碑式的定理”。
在孿生素數猜想上取得的突破性進展只是張益唐學術貢獻的一部分,2022 年,他聲稱在黎曼猜想 (Riemann Hypothesis) 相關的朗道-西格爾零點猜想 (Landau-Siegel Zeros Conjecture) 上取得了重要進展。此外,他還對其它數論難題保持著濃厚的興趣,並已經獲得了一些初步成果。
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五、榮譽和影響
張益唐的突破性工作為他贏得了無數榮譽和廣泛的讚譽。2013 年,他榮獲晨興數學卓越成就獎和奧斯特洛夫斯基獎 (Ostrowski Prize)。2014 年,他又獲得了弗蘭克·納爾遜·科爾數論獎 (Frank Nelson Cole Prize in Number Theory)、羅夫·肖克獎 (Rolf Schock Prize) 和麥克阿瑟獎 (MacArthur Fellowship)。同年,他還當選為中央研究院院士,並在韓國首爾舉行的國際數學家大會上作了一小時的特邀報告。
張益唐的工作不僅推動了孿生素數猜想的研究,也為其他數論問題的研究提供了新的思路和工具。他的成果引發了國際數學界的廣泛關注,包括陶哲軒 (Terence Tao) 在內的許多數學家都對他的工作給予了高度評價。陶哲軒甚至發起了名為 “Polymath8” 的合作專案,旨在最佳化張益唐的結論,將 7000 萬這個上界進一步縮小。在張益唐的論文發表後的一年內,素數對之間的間隙界限已降至 246。此外,一個名叫詹姆斯·梅納德 (James Maynard) 的年輕數學家獨立地提出了一種新思路,改進了當時最好的結果。
張益唐的經歷也極大地鼓舞了數學界,特別是那些長期默默無聞、堅持奮鬥的數學工作者。他的故事證明了,即使是大器晚成,即使沒有顯赫的背景和優越的條件,只要堅持對數學的熱愛,並付出辛勤的努力,就一定能夠取得成功。
在人才培養方面,張益唐很欣賞有數學天賦的孩子,認為應該鼓勵他們,並給他們提供合適的指導。他認為中國的教育體系過於注重考試成績,不利於培養學生的創造力和對科學的興趣。在生活中,張益唐指導過兩位博士生,他們都於 2021 年在加州大學聖巴巴拉分校取得博士學位。
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六、評價與紀念
張益唐的事蹟傳回國內後,引發了社會各界的廣泛關注和熱議。著名數學家王元院士高度讚揚了他的品德和學術精神,稱他“真正做到了淡泊名利,幾十年裡默默耕耘,始終關注著大問題的進展,時刻想著攻克大難題”。
普林斯頓大學的彼得·薩納克 (Peter Sarnak) 教授將張益唐比作不僅會駕駛汽車,還能深入發動機部分並改進其工作方式的人,認為他的工作“極不尋常”。
普林斯頓大學的張壽武教授甚至認為,張益唐的故事比陳景潤和約翰·納什 (John Nash) 的故事還要精彩。
張益唐的經歷也引發了人們對於數學研究的價值和意義的思考。他的故事告訴我們,數學研究不僅僅是為了追求名利,更是為了探索未知的世界,為了揭示宇宙的奧秘。
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七、結語
張益唐,一個在數學的星空中默默閃爍多年的名字,終於在 2013 年的春天,綻放出耀眼的光芒。他的故事,是對“十年磨一劍”的最好詮釋,也是對純粹的學術追求的最好禮讚。
他用自己的經歷,向世人證明了:即使身處斗室,也能仰望星空;即使年過半百,也能逐夢遠航。

宣告:原文首發於微信公眾號“數理拾光”,原標題為"隱匿的星光:張益唐的七千萬征途",賽先生獲授權轉載。
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