本文譯自В. М. Тихомиров教授(英文作Tikhomirov,中文作季霍米洛夫,approximation theory方向)為他的老師,數(shù)學大師柯爾莫戈洛夫寫的紀念文章《Гений, живший среди нас》,原是俄文。Тихомиров教授寫得非常生動。
文中名字,【安德烈·尼古拉耶維奇】即柯爾莫戈洛夫(有時也譯作“柯爾莫哥洛夫”)。
柯爾莫戈洛夫,我們之中的天才:研究風格
是時候再次回到柯爾莫戈洛夫的科學生涯并討論他的創(chuàng)造方式的一些特點,這在許多方面促成了極其重要的科學學派的創(chuàng)建。事情可以在比較中呈現(xiàn),下面我想將柯爾莫戈洛夫的創(chuàng)作特點與其杰出同事和同時代人的創(chuàng)作方式進行比較。
記得有次柯爾莫戈洛夫跟我們談論到誰是當代最偉大的數(shù)學家。談話中,大家發(fā)現(xiàn)試圖糾纏于任何一個名字都是徒勞的:他們無法達成一致。最偉大數(shù)學家的集合,相對較小但很明確:如果你問誰是最偉大的一百位或最偉大的兩位數(shù)學家,他們會給出大致相同的名字。后來在我和朋友的交談中,這個話題不止一次涉及(尤其是在我們年輕的時候)。誰是居于首位的 - 柯爾莫戈洛夫,維諾格拉多夫(I. M. Vinogradov,我國的華羅庚先生非常尊重他,兩人交情很深),伯恩斯坦(SN Bernshtein),彼得羅夫斯基(I. G. Petrovsky),L. 龐特里亞金(S. Pontryagin),蓋爾方德(I. M. Gelfand)。 這只是蘇聯(lián)時期的我國數(shù)學家。我當然承認可以添加我國其他的偉大數(shù)學家名字。讓我們在這個名單上稍作糾結,先只添加上希爾伯特的名字——他是20世紀前三分之一年代最重要的數(shù)學家,柯爾莫戈洛夫高度尊重他,并親自將其衷心地寫入了《蘇聯(lián)大百科全書》。 (許多其他外國數(shù)學家的名字也會在列我們的名單 -包括 Hadamard、Brouwer、G. Weil、G?del、Siegel、E. Cartan、A. Cartan、Lebesgue、Levy 等)
柯爾莫戈洛夫的創(chuàng)作方式與上述所有數(shù)學家之間有一個根本區(qū)別。蓋爾方德曾在一次談話中說:“數(shù)學是一場馬拉松。”這是一個深刻的思考。毫無疑問,蓋爾方德本人和上面列出的所有其他數(shù)學家都是“馬拉松運動員”。 柯爾莫戈洛夫則屬于不同類型的科學家(但是,除了他本人,我不知道還有像他這樣的人)。安德烈·尼古拉耶維奇當然也是一名“馬拉松運動員”,但在途中主要是一名沖刺的“短跑運動員”。
這是什么意思呢?多年來,無論是在文章還是在個人談話中,柯爾莫戈洛夫常引用數(shù)學家Delone的一句話。Delone曾在奧林匹克競賽閉幕時在小學生面前發(fā)言說,數(shù)學家的工作與奧林匹克數(shù)學競賽參與者的工作不同,解決一個奧林匹克問題需要大約一個小時,但要解決一個真正的、深奧的數(shù)學問題需要 5000 個小時。這個值——5000 小時——表征了馬拉松數(shù)學家的工作特點。
然而,每當談到他自己時,安德烈·尼古拉耶維奇就表現(xiàn)出明顯的尷尬。他無法做到這個”著名的“ 5000 小時。在一次采訪中,他說:“在我的整個科研生涯中,完全忘我、不受其他一切事物影響的工作,我大約可以持續(xù)工作一周,最多可能是兩周,但沒法更多了。”大約四十年前,我第一次聽到類似的事情:在課上,他提到了一個小得多的數(shù)字——對構造一個傅里葉級數(shù)幾乎處處發(fā)散的例子進行了連續(xù)3天的思考,最后得以突然的領悟。早期他稱這個結果是他已有成果中技術上最困難的。后天,柯爾莫哥洛夫將他技術上最難的結果選為后來導致希爾伯特13問題解的定理,同時提到了兩周的不懈思考。
我們看出,這些例子反映了安德烈·尼古拉耶維奇的獨特風格。他知道如何在相對較短的時間內集中巨大的能量。這種能量的積累引起了強大的效應,在問題看似堅不可摧的堡壘墻壁上打開巨大的裂縫,引領數(shù)十名,有時是數(shù)百名、數(shù)千名研究人員沖到那里。而柯爾莫戈洛夫自己卻離開了這后續(xù)的一切,他的思緒已經轉向了其他目標。這在我眼前發(fā)生了很多次。也許從這個角度去瀏覽柯爾莫戈洛夫的整個創(chuàng)作過程會很有趣。
在亞歷山德羅夫課程的影響下,柯爾莫戈洛夫在描述集合論方面完成了第一項重要工作。 他意識到可以將亞歷山德羅夫的主要思想(構造了 A-set )與 Suslin(證明了 A-set 比 B-set 更廣) 的主要思想相結合,這奠定了集合運算理論的基礎。 他的導師魯津(Luzin)當時沒有理解這篇文章,因此它的第一部分在七年后——1928 年才發(fā)表(第二部分于1987年作為附錄發(fā)表在柯爾莫戈洛夫選集第三卷中)。安德烈·尼古拉耶維奇沒有在這個問題繼續(xù)寫文章。隨后該理論變得非常活躍,安德烈·尼古拉耶維奇的工作理所當然地成了源泉之一。
接下來是柯爾莫戈洛夫科研初期的最大發(fā)現(xiàn)——他構造了一個傅立葉級數(shù)幾乎處處發(fā)散的可測函數(shù)(我們剛剛提到過)。 柯爾莫戈洛夫研究三角和正交級數(shù)理論有一段時間,但轉而他的興趣轉向了概率論(他與辛欽密切合作了幾年)。在 1930 年代初期,他的努力以完成兩部具基本重要性的著作而告終:論文《論概率論的分析方法》和專著《概率論的基本概念》。除了這些“馬拉松”成果之外,還有一些“沖刺”的業(yè)績——特別是他在數(shù)理邏輯方面的研究、他在數(shù)理統(tǒng)計和拓撲方面的杰出工作(其中他與美國代數(shù)拓撲學家Alexander同時獨立地引入了最重要的拓撲概念——“上同調”)。這一切都發(fā)生在 30 年代。這里還有他關于近似理論的兩篇簡短論文,它們?yōu)樾碌幕痉较颉㈤_映射下增加維數(shù)問題的解決方案以及其他一些成果奠定了基礎。 1930 年代末和 1940 年代初他致力于湍流理論。這些研究也有“馬拉松”的成分。
在 40 年代,柯爾莫戈洛夫建立了射擊理論(這里有“馬拉松”成分),并為所謂的分支過程理論奠定了基礎(這也許是“沖刺”的成就)。
回到50 年代。一個突然的偉大洞察,導致了 KAM 理論的誕生。而安德烈·尼古拉耶維奇本人僅在《蘇聯(lián)科學院學報》上發(fā)表了兩篇短文,組織了一個力學數(shù)學專題討論班,并做了阿姆斯特丹世界數(shù)學家大會的閉幕報告。 1955 年,信息論開始引起他的興趣。但同時期他“偶然地”幾乎徹底解決了希爾伯特第13個問題(當然也是以艱辛的壓力為代價的):他證明了任何四個或更多變量的連續(xù)函數(shù)都可以表示為三個變量的連續(xù)函數(shù)的疊加。再一次,他沒有繼續(xù)研究問題的最終解決方案。而把這個問題留給了他的學生阿諾爾德(當時才大三)解決。
…… 1957 年夏天的一天,我到達科馬羅夫卡(Komarovka,在那里柯爾莫戈洛夫和亞歷山德羅夫有一棟鄉(xiāng)間小舍),柯爾莫戈洛夫老師告訴我:前一天,在思考解決希爾伯特第 13 個問題的構造時,他突然恍然大悟,找到了一種異常簡單的新方法來解決這個問題,加強了阿諾德的結果。我到的時候,準備投給《蘇聯(lián)科學院學報》一份短文已經寫好了!同樣的事情也發(fā)生在動力系統(tǒng)的馮諾依曼問題上(這個問題已經存在了二十多年,所有動力系統(tǒng)專家都想解決掉它),即譜是否是動力系統(tǒng)的一個完備表征。另一次也是發(fā)生在我訪問科馬羅夫卡,安德烈·尼古拉耶維奇突然說:“熵是一個不變量,僅靠譜是不夠的。”此頓悟再次導致了突破,數(shù)名研究人員沖進了缺口,其中不乏一流的數(shù)學家;正如經常發(fā)生的那樣,柯爾莫戈洛夫則將自己限制在一篇《蘇聯(lián)科學院學報》論文中,僅作出第一步突破,然后拂身而去。下面是另一個例子。有一天,安德烈·尼古拉耶維奇和我要去列寧格勒參加一個會議。晚上我們在馬車的走廊里談論不同的事情。突然他告訴我他剛剛想到了這個想法(就在那里,在一次談話中!)在線性拓撲空間的線性映射下,熵也可以是不變的。很快又寫了一篇短文,很多數(shù)學家再次對這個話題感興趣,在我的記憶中,之后柯爾莫戈洛夫老師甚至從未想過這個領域將發(fā)生了什么。
我們容易發(fā)現(xiàn),柯爾莫戈洛夫與上面列出的“最偉大”的數(shù)學家中的任何一位都少有相似之處。與柯爾莫哥洛夫形成最鮮明對比的是希爾伯特。由于柯爾莫戈洛夫的創(chuàng)造性天才的“沖刺”特征,他設法打穿開拓了大量難題和領域。在我之前寫的一篇關于安德烈·尼古拉耶維奇的文章中,我列出了數(shù)學、自然科學、人文學科的大約四十個領域,他在這些領域都留下了基本的印記(雖然仍沒有用盡他創(chuàng)造的一切)。幾乎在任何子學科,安德烈·尼古拉耶維奇的研究都是先驅行的工作,包含了基本理論的創(chuàng)造,而新領域剩余的完善工作則留給了門徒和追隨者。作為比對,希爾伯特對純數(shù)學八個主題全神貫注地研究了很多年,有時甚至是幾十年,試圖“找到基礎、根源、核心”。 伯恩斯坦、維諾格拉多夫、彼得羅夫斯基、龐特里亞金的研究風格跟希爾伯特是相似的。 (一個特例是蓋爾方德:他總是和同事合作,我們所列的其他科學家都是單獨工作。和柯爾莫戈洛夫一樣,蓋爾方德研究了很多領域,他是一個毋庸置疑的“馬拉松運動員”。)
綜上所述,柯爾莫戈洛夫總是會產生大量的想法,這些想法滋養(yǎng)了與他一起工作的學生。事實上,安德烈·尼古拉耶維奇通常不和他的學生”一起“工作:他并沒有按照”指導“這個詞普遍接受的的意義來教他們。他只是播撒問題、假設,分享想法、方法——在科馬羅夫卡小舍的講座、散步、喝茶時……這些高屋建瓴的問題,往往不僅是一個數(shù)學意義上的難題,而蘊含了更廣遠的科學(或哲學)意義。如果一個門徒踏上了其中一條路,那么他自己就能繼續(xù)精進下去,不會輕言”一切都已經解決了“……
本文最先發(fā)于知乎平臺,https://zhuanlan.zhihu.com/p/422726695,那里有更多關于柯爾莫戈洛夫相關的歷史和數(shù)學故事。