“通常大家以为数学家都是陈景润式的,好几次有人问我撞没撞过电线杆,那是由于对数学家不了解。其实数学家没有标准像,有人喜欢登山,有人喜欢潜水,有人喜欢写诗,与其他职业的人并没什么不同。我呢,愿意与不同专业背景的人交流,吸收各种知识。虽爱好有别,但我们却有一个共同点就是对数学的执着与热爱。”中国科大841校友、清华大学数学科学系教授周坚这样介绍自己。
在美国求学、工作11年,2001年回国后,周坚加入清华大学。执教至今,他身上有很多光环:国家杰出青年基金获得者、长江学者、入选国家“百千万人才工程”。在黎曼面的模空间与霍奇积分、拓扑场论、微分几何、弦理论等基础数学方向,周坚更是做过大量工作。虽如此,比起谈成绩周坚却更乐意聊经历。他说:“只是做了一些喜欢做的事,并不是自己有多聪明,周围的环境很重要,也会得到很多人的帮助,我可以说出几十甚至几百个对我有过帮助的人,这是很重要的经历,也是我想要分享的东西。”
书中的别样世界
2018年,清华大学校长邱勇在开学典礼上送给新生一本书——《从一到无穷大》,借此勉励新入学的“千禧一代”努力追寻科学真理。这本书40年前也曾启迪过少年时期的周坚。
1967年周坚生于北京,此后随父亲单位搬迁到了四川的一个山沟里,在水泥厂的子弟学校读到高一。那里的教学条件有限,很少有人能考上大学。20世纪70年代末,在数学家陈景润励志故事的影响下,社会上兴起了一阵学习数理化勇攀科学高峰的风潮,周坚有幸得到一套《数理化自学丛书》,并开始自学。
改革开放,一些国外的科普书被引进中国,并传到偏远的山沟里。周坚印象深刻的两本书,一本叫《物理世界奇遇记》,当时有人把它当侦探小说买回家,周坚家也有一本,从这本书里他第一次知道了还有相对论和量子力学这样的学问。另一本就是《从一到无穷大》,周坚在母亲工作的资料室看到这本书后就被书中的内容深深吸引。此书以生动的语言将数学、物理乃至天文、地质、生物学等内容巧妙融合,将科学精神和科学魅力展现在少年周坚面前,为他打开了一个全新的世界。以至于多年后,当回顾自己的学习和科研经历时,周坚总会用“从一到无穷大的物理世界奇遇记”来描述。
1982年,周坚迎来了生命中的一个转折,随父亲单位搬迁全家迁到安徽省合肥市。世界著名物理学家杨振宁院士是安徽人,周坚经常能从师长们那里听到一些关于他的故事,也知道了杨振宁是一个伟大的科学家。
高中毕业后,周坚就读于离家很近的中国科大,谈到选择它的原因,周坚笑着告诉记者,当时所在高中流传一句话 “穷北大、富清华、不要命的上中科大”,喜欢冒险的周坚当然要上中国科大。选专业时,一位高中同学曾劝他报考物理系,但他认为学好数学再去研究物理更合适。
中国科大当时的安排很特别,数学系跟力学系在一起上数学课,跟物理系一起上物理课。虽然从读科普书开始就对物理产生了好奇,但大学时周坚主要的兴趣却在数学上,加上物理实验从未做成功过,他觉得自己没有物理方面的天分,便没有在物理学习上多下功夫。出人意料,周坚后来所走的科研之路却与理论物理特别是超弦理论紧密相关,回想起来,在中国科大的耳濡目染无疑对他产生了潜移默化的影响。
走自己的路
20世纪80年代初,国际数学界发生了一个变化,即基础数学与理论物理再次进入了一个深度交流期。这要从杨振宁院士邀请纽约州立大学石溪分校数学系的赛蒙斯(Jim Simons)教授在午餐会上介绍数学家在微分几何学方面的工作谈起。杨先生意识到,他自己提出的杨—米尔斯理论跟数学家搞的纤维丛理论在基础上是同一个东西。虽然其他科学家也认识到了这一点,但是由于杨先生的国际影响力,这个观点迅速传播到一些国际顶级的数学家那里。菲尔兹奖获得者阿蒂亚(Atiyah))门下一个年轻的博士生唐纳森(Donaldson)受到了启发,他用规范场论解决了一些微分拓扑学中的数学问题。当时的周坚正在中科院数学所实习,在戴新生研究员指导下学习现代数学,那已是他在中国科大学习的第5年,了解到这些后他受到了很大的震动,觉得那是自己喜欢的方向,想从事受理论物理启发数学研究的周坚,萌生了出国留学的想法。
受中国科大推荐,周坚幸运地通过了王宽诚公派留学项目的选拔,由冯克勤老师引见,第一次见到了当时为该项目入选者写推荐信的陈省身先生,周坚被推荐赴美国纽约州立大学石溪分校开启了自己的博士生涯。“选择石溪分校,是因为杨振宁院士在那里。”周坚说。
博士期间,周坚跟随导师开展了广义相对论方面的研究工作。周坚说,有时候学什么并不由自己决定,环境的影响很大。出国时,本想学规范场论的周坚,到了美国后竟学起了相对论,本想学物理方法的周坚,却并未脱离数学的方法。“因为我的导师的导师的导师,也就是我们的祖师爷实际上是个数学家。相对论一般用分析方法解决问题,但我们用的是代数几何的办法来解决问题。这很特别,虽然我学的是广义相对论,但却并没有真的跑到物理的轨道上去。”周坚笑着说。
想用物理方法解决数学问题的周坚,却用数学方法处理起了物理问题,虽与初衷有些背离,但却也打下了一些基础。从石溪大学博士毕业,周坚先后在加州大学圣巴巴拉分校、德克萨斯农业与机械大学、麻省理工学院数学系做过访问助理教授。期间,周坚发现自己对受物理启发的数学兴趣越来越浓,也逐渐形成了自己的风格。在中科院实习时,他接触过一个叫“超对称”的物理思想,并对此产生了兴趣,博士毕业以后就尝试深入研究。这是物理上目前仍然没有得到实验验证的大胆假设,从数学上看却是极为优美的思想。周坚从陈省身—韦依理论的角度入手研究,博士阶段的导师LeBrun教授并不支持他研究超对称,因为他觉得这个方向前途渺茫。尽管如此,周坚却坚持了自己的选择。他说:“我喜欢走自己的路。”
(本文有删节)