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丘成桐演讲

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丘成桐:漫谈微分几何2007-07-04 10:48     “我的学生问我:「为什么你做的比我好?」,我说很简单,我比你用功。“——丘成桐
    这是我最喜欢的一句话,在我看来,天才是什么?天才是失败者的托词。

      说明一下,丘成桐是现在唯一一个在中国长大而获得fields奖的数学家,是现在的中国数学第一人。     (前段时间获得fields的陶哲轩是在澳大利亚出生、长大的)
      这是丘成桐一次演讲的讲稿,原文如下:


       今天很高兴能够在各位面前讲讲我做学问的经验,可以供大家参考一下。我讲「如何学好微分几何」的题目,主要是想跟大家讲讲有关于从前我做学问的态度,因为 我是做几何的,所以我就讲做微分几何。很明显的,大部份的同学不会选几何,不过没有关系,其实就是讲讲我做学问的态度。 

     首先,讲讲我从前的一些经验。我从前在香港长大,在香港念中学、大学,然后到美国念研究所,所以至少在前一半跟大家的经验应该差不了太远,不过是 时代有点不同。我在多年前念数学,你们现在念数学,看法上已经有许多不相同,事实上我也不太了解你们现在的想法。不过基本上,我们都是中国文化出生的,所 以我想仍有一部份共同的地方。基本上我们是要讲怎么作科学研究,也就是纯科学的研究,我们要看的是我们的志向是怎样的 。假如我们想做一个好的科学家,当 然我讲的是怎么做一个好的数学家。先说我自己的经验,我从前在香港培正中学念中学的时候,就开始对数学有兴趣。当然还有一些其它的课程,我对数学有兴趣, 一方面是受到我家庭的影响,我父亲是做哲学的,所以对于念数学一直都相当鼓励,到了中学以后,我父亲去世了。不过也因此对于自然科学有很浓厚的兴趣。另一 方面受老师的影响也很大。我想很重要的当我们开始要做一个学问,尤其是你真的要做一个出色的科学家,跟你的兴趣和你一开始所立下的志向有很大的关系。就是 说,开始的时候你期望能够做到什么。假如说开始的时候你根本不想做一个好的科学家,那么你就永远也不可能做一个好的科学家。从前有位大学老师跟我讲说: 「假如你不买马票,你永远也中不了。」倒不是说我鼓励你们去买马票,是说假如你不准备做好的科学家,就永远也做不了一个好的科学家。不过是不是讲,你想做 一个好的科学家,你就可以做个好的科学家呢?当然不是,你还要有很多其它的因素在里面,我想第一点是要你将做人的目标先决定。 

        我在国外二十多年了,也教了不少的学生,有些在世界上算是很出名,但有些不是太行。 

        从这方面来讲,比较好的学生和不好的学生我可以晓得不同的经验。我想好的学生大部份一开始就决定他要做到什么程度的科学家,从很早就可以看得出 来,因为有了志向以后,才晓得怎么去用功、怎么去花时间在上面。这看起来倒是老生常谈,因为你从小学、中学到大学,大概很多老师都跟你讲同样的意见,可能 你听多了都觉得没有什么意思,但是事实上这是成功的第一个因素。我的一位老师跟我讲,你要决定以后你想做什么,讲明了,不是为名就是为利。当时我很惊讶, 老师为什么讲这一句话。我们不能否定大部份的想法不是为名就是为利,同时这个想法也推动了不少科学的研究。不过我们也晓得,单是为名为利不可能将科学达到 最高峰的研究,我们一定要对这个科学有浓厚的兴趣。我们应当晓得,做科学,我们有一个很纯正的想法,就是对真理的追寻,在真理的背后有一个很漂亮的境界在 里面,我们到了一个境界以后,对我们追求学问的人来讲,是无法抗拒的,就算是没有名没有利,我们也希望能够将这个真理搞清楚。举例来讲,如果你喜欢下棋的 话,有时你会晓得下到一半的时候,结局会是怎样,你非为名也非为利,当然可以讲说你是为了好胜,但是有时候你总是想追求,想晓得怎么解决这个问题。在科学 上来讲我们要追求的是比这个高的境界。我为什么讲为名为利这个事实呢?举例来讲,我们这几年在哈佛大学里教了几个在大学里念数学念得很好的学生,可是到了 毕业的时候,我晓得他们明明对数学有很大的兴趣,但是他们选取了完全不同的途径,他们有些人宁愿选取做生意或是到银行里面做事。我并不反对你们去做生意、 赚大钱,我失望的缘故是因为这些学生明明是对做学问兴趣特别大,但是他们没有办法去抗拒赚钱的引诱而放弃了继续做学问的前途,有些人甚至过了几年赚了钱, 又想重新再做学问,但问题是无论你资质有多好,一般来讲你将做学问的机会放弃以后,再想重新做起将会遇到许多困难。并不是说不可能,也曾有这种情形发生 过,但是真正能够达到的情形,几乎是绝无仅有,做学问是不能中断的。我遇见过很多朋友,有些甚至是很有名的数学家,他们有些人会讲我现在一方面做行政的工 作,一方面可以做学问,可是事实上,这是没有办法可以达到两者兼顾的情形。我们晓得做学问几乎是全心全意的工作,当对证明追寻的时候,很难说受到其它外界 的打扰,仍能够达到很高的成功的。以我的经验来讲,在想问题的时,晚上睡觉也在想这个问题,躺在床上也在想,早上起床第一件事就是想这个问题。我并不是讲 你们也要这样子,我是希望你们在遇到一个问题要解决的时候,你要全力以赴,不可能在中间慢慢想一点而在其它也可以花点功夫,这样精神不集中的态度是不可能 做好学问的。


1楼2007-08-22 15:02回复
    我想对大家做个建议,假如你想做个真正的好科学家的话,就不能够再往回走,假如你想做生意,那干脆一开始就不要想这个问题,并不是你要做个好 的教员就要照我刚才讲的,要花这么多功夫,倒是要念好科学这是很重要的,所以这是第一点,立志很重要。
            第二点我要讲的,我在国外多年,遇见过许多很出名的数学家,甚至许多有名的物理学家我也见过许多。在我认为并没有一个是真正的像一般报纸上所讲的是天才, 在我所亲身认识的大科学家,都是经过很大的努力,才能够达到他所达到的成就。我的学生问我:「为什么你做的比我好?」,我说很简单,我比你用功。我在办公 室或是在家里边,我天天在想问题,你们在外面玩,而我花了功夫在解决想了很久的问题,我总比你不想、不花时间成就大一点。你可能去听个大科学家或大数学家 演讲,你会觉得漂亮得不得了,怎么一个人能够讲得这么好!这个人是个天才!可是你有没有想到,他在后面准备花了多少时间想这个问题?大概你们听过最出名的 科学家费因曼,《费因曼物理》注1漂亮得不得了,所有出名的物理学家都这么讲,去听的人不是学生,都是老师或物理学家。费因曼在准备费因曼物理的时候是什 么事都不做,就只有脑子在花功夫,整天在想这个问题,跟许多学生不停的在谈这个问题。费因曼是个有名的天才,可是他准备这个研究也花了许多不同的功夫。我 想很多出名的科学家在有所表现出不同的时候,你会觉得他是天才,事实上他用在后面的功夫都是很不少的。                

           有许多很聪明很厉害的人可能是研究生甚至是教授,往往你给他一个问题,他可以很快给你一个答案,同时是很不错的一个答案。可是很多这样出色的学生 或是教授,过了很久以后,你总会觉得他没有做出很好的成绩出来。问题是,你解决的问题太容易了;没有再花很多精神去考虑这个问题。尤其在我们中国人最缺乏 的,就是在做中学生或是大学生的时候,没有将一个问题从头到尾仔细考虑清楚,并没有真正的全部了解,这是个很重要的问题。从一个很小的问题,我们可以引发 很多不同而且有意思的问题。思考要自己训练,不单是在联考或在大学的时候,老师出个题目,你考了一百分就完了,假如这样的话,你很容易就满足你自己,你不 觉得问题有什么意思。往往出名的研究是在很平凡的问题里面,不停的思考所找出来的,很多人因为很快将问题解决了,便不愿再想下去,所以不能够再启发新的东 西。科学的研究,不是解决人家已经晓得的问题。当一个科学家问一个好的问题的时候,即是成功的一半。因为科学的推动是从不断的找寻新的问题,新的方向出来 的,解决从前的问题虽是个重要的推动方向,可是我们还要找出新的方向,而不单是解决从前的问题。我们知道在物理上解决问题的时候,往往大的或出名的公式是 将前面固定的理论推翻,而找出新的路子。为什么大数学家或大物理学家能够做到这个地步呢?因为他们不断的问问题。有时候在一般人来讲很明显的问题,在出名 的科学家看起来,就不见得很明显。为什么不明显呢?因为我们有不同层次的问题要一路考虑下。问问题的能力是一个很重要的训练,并不是花很多功夫就可做到, 我想在我们中国的小学、中学或大学里都没有很好的做到这一点,我想从小应该做到这一点的。 


    2楼2007-08-22 15:02
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      现在我们来看数学跟其它物理、化学或生物等实验科学有那些不同?物理或化学等科学是从一般实验、现象界所找的题目,最后再经过实验的证实,才能算 是个成功的理论。理论物理学家可以发展很多不同漂亮的理论,但最后假如不能够在实验里做出来的话,对物理学家来讲就是一篇废话。数学家有个好处。就是说, 我们做了学问,一方面大部份是从一般的科学里面产生给我们的,一方面可以当作文学作品来欣赏。我们的取材多采多姿,一方面是比较基本的,从自然界或物理上 的基本粒子、广义相对论、重力场去拿出很多基本的大自然的问题。这方面对近代几何学上的影响很大,另一方面可从比较没那么基本的理论里发生出来。所谓不基 本,并不是说不重要。我们要了解到我们有些问题是从工业界来的,譬如说做飞机、做螺丝,甚至做流体变动的问题,都是可产生许多有趣的几何问题或是数学问 题。例如说机械人手怎么去拿东西?这都可以看做是基本的几何问题,物理学家不一定有兴趣,可是数学家却有很大的兴趣。另外我们也可以对与实际问题不相近的 问题产生兴趣,我们对一个图画得漂不漂亮,我们也可以在数学上研究。几何在数学上的取材有三个不同方向:第一是从基本自然界里产生的问题。从基本粒子、重 力场到电磁波基本上如何产生的种种重要几何问题,从表面上你看不出来为什么它跟几何有关,但事实上近代物理将很多这种基本场论的问题变成几何问题,对微分 几何来讲有很大的贡献。第二是刚才所讲,工业界与古典力学出了很多很重要的几何问题。第三就是纯粹从美的观点来找问题。举例来讲,从数论里面找了许多很漂 亮的问题,尤其是近十或二十年来,大部份重要的数论问题大多是用几何的方法来解决的,这是几何在数学上三个重要的取材方向。 

       我为什么讲取材的问题呢?因为很多中学生或大学生在念几何或是某些数学课程的时候,认为我们念那个学科就念那个学科就够了,而不要念其它的学问,这是个很错误的观念。
      因为数学里面每一门的学问都有密切关联的,不单是数学,其实所有的理论科学中间都有 很密切的关系。例如我们刚刚所讲的,高能物理与数学的关系, 或是化学甚至生物都跟数学有很大的关系,所以我想怎么学几何呢?第一点是当你决定好要做一个好的几何学家时,你一定要广泛的学不同的学问,基础要比较广, 如微分方程、代数、物理学以及其它学科,至少在心理上有个准备,就是说这些学科将来是对你有帮助的。你听起来会觉得这是很困难的事情,你不可能学会这么多 种不同的学问。这主要的分别就是你要有一个层次,你的专科是那一方面,就要多学一点,但不可忘掉其它的学科。有时在某个意义下,我们可以很惊讶的看到同一 个学问、同一个命题,在两个不同的学科里面,可以以不同的方法出现,就是说以不同的方法证明。我想主要的原因是根本上这两个学科的分别并不是很大 。在几 十年前有个出名的物理学家说数学有不可思议的力量。为什么数学能够在物理上有这么大的影响呢?因为从物理学家的看法,数学家祇是在玩一些简单的符号,纯粹 是在家里想一些自己的问题,与自然界的关系好象不大,其实这是个错误的想法。我们数学家研究的问题是很具体的,只是有不同的层次,所以有点不同而已。举例 来说我们研究微分几何上一个最简单的图形-圆球,这圆球可以说是一个抽象的观念,我们也可以说它是自然界很具体的一部份。也就是说我们将所研究的圆球视为 自然界的一部份,其实跟物理的现象差不了太远的。尤其在现代的高能物理里,我们研究基本粒子,尤其到了量子力学的观念以后,因为能量已经到了很高的地步, 所以有很多根本没有办法做实验,所以基本上也是在家里或课堂里或办公室里用纸笔来算,这跟数学家想象的差不了太远。 

       假如物理学家可这么做,表示数学家也能够坐在家里面而对自然界达到某种程度的了解。 

       为什么我要讲这些呢?这些与微分几何有什么关系呢?我要讲的是你在选题的时候,我们虽然有个自由度对于选题与自然界无关,但是我们也有一个限度在 里面,假如我们选的问题与现实相差太远,最后我们的命题会被淘汰掉。在历史上出现很多不同的研究,过了十年、二十年后就完全被淘汰的。你看现在的图书馆里 面有许多的文章出现,不过再过个十年八年以后,我想大部份的文章是会被淘汰掉的,根本在整个数学历史上起不了任何作用。这是因为很多的文章实在没有解决问 题,其次是对我们研究的对象没有产生任何效果。 



       所以虽然我们数学界不用时间来做证明,可是我们有某种程度的测试。一般来讲,证的很好的数学,二十年或五十年内都可以看到它在现实里出现帮助。我 们晓得在这个二十年以来,从前许多不重要的问题,在今日的工程上发生很大的影响。举例来讲,从前在数论里对于质数的搜查这个问题,这完全是一个无聊的命 题。就是说一个很大的数,你怎么将它因子分解得很快。近十多年来,在国防科学上这问题变成一个重要的命题,有许多国防科学家在做这方面的研究,所以说数学 上的选题很重要。为什么因子分解很重要呢?表面上看来跟真正的用途好象没有什么关联,可是它是一个很自然的问题,一个很大的整数它怎么分解,很快地,表面 上并不重要,但可以帮助我们了解质数的分布情形,所以我说选题是一个很重要的问题。我记得从前我们在做大学生的时候,花了很多功夫去念一些文章与参考书, 有些对数学来讲是很无意义的,可是反过来说因为花了很多功夫,所以可以了解到有些问题比较重要,有些问题比较不重要,所以花的功夫并没有白费


      3楼2007-08-22 15:03
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        • 58.50.26.*
        唯有勤奋


        4楼2008-12-06 13:53
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          • 121.11.46.*
          勤奋出真知,这是真理。可是为什么有些人肯勤奋,有些人不肯勤奋呢?这又有很多复杂的背景和原因,可能又要花功夫用数学计算出来。如果简单概括一下,那就是“勤奋+基因,内因+外因”。
              丘成桐取得的成就,既是 丘氏的光荣,也是我们中国人的骄傲!


          5楼2009-10-18 22:30
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            • 221.234.246.*
            我是李煌老师:
            他那种数学,和 打毛线衣一样无趣


            6楼2010-02-02 14:02
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              • 58.24.231.*
              拓扑本来就是打毛线的几何,打毛线也有打毛线的趣味,不知楼上何来无趣


              7楼2010-02-02 17:43
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                • 58.49.252.*
                他把美国人都带坏了


                8楼2010-02-03 07:30
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