數學大滿貫——比利時數學家德利涅

菲爾茲獎沃爾夫數學獎是我們公認的兩大數學最高獎,菲爾茲獎側重於獎勵中青年數學家,只頒發給40歲以下的數學家,而沃爾夫數學獎則側重於獎勵一個數學家整體上的成就,類似於終身成就獎。除了這兩個最重要的數學獎以外,數學界還有兩個重量級的數學獎項,分別是挪威科學院頒發的阿貝爾獎和瑞典科學院頒發的克拉福德數學獎。如果有一位數學家可以把這四個數學大獎全都收入囊中,那他絕對是數學界中最頂尖的數學家之一,不過這看起來似乎不可能完成。那麼一個自然的問題是,存不存在這樣一位超群的數學家呢?答案是肯定的,這就是比利時數學家德利涅

數學大滿貫——比利時數學家德利涅

皮埃爾·勒內·德利涅( Pierre René Deligne,1944年10月3日~)出生於比利時首都布魯塞爾,在比利時受數學教育,之後到法國繼續學習數學,又在代數幾何教皇格羅滕迪克指導下學習研究,加之自己極高的數學天賦,德利涅在一系列天時地利人和之下完成了數學大滿貫的創舉。德利涅於1978年榮獲菲爾茲獎,1988年榮獲克拉福德數學獎,2008年榮獲沃爾夫數學獎,最終又在2013年榮獲阿貝爾獎,至此一舉拿下所有最重要的數學獎項,成為數學史上第一人。由於貢獻太大,比利時國王在想不出還有什麼可以獎勵給德利涅的情況下,乾脆給他冊封了一個子爵的爵位。都但須要指出,德利涅當然不是唯一擁有這種大滿貫實力的數學家,但他的確成為了這樣的“幸運兒”。

數學大滿貫——比利時數學家德利涅

布魯塞爾與巴黎

像德利涅這樣的數學天才肯定是藏不住的,當他還是個中學生的時候,他的數學才能已經展露無遺,學校裡沒有哪個數學老師敢自稱教得了德利涅。面對如此天才的學生,他的數學老師尼茨乾脆給了他幾本法國布爾巴基學派的《數學原理》。布爾巴基學派的《數學原理》是對現代數學的重新解讀和認識,內容抽象,是非常博大精深的著作,基本上屬於大學研究生級別的數學書,但德利涅卻順利地讀完了其中幾本,收穫了很多數學知識。

數學大滿貫——比利時數學家德利涅

在進入布魯塞爾大學學習前,德利涅實際上已經達到甚至超越了一個數學本科生的水平。不過也不得不說,德利涅有幸遇到了尼茨這樣懂得欣賞和鼓勵學生才能的好老師,這樣的老師無疑讓他的數學起點遠比其他人要高。

數學大滿貫——比利時數學家德利涅

進入布魯塞爾自由大學學數學的時候,德利涅再一次遇到了好老師,他成為了數學家蒂茨(Tits,1930~,出生於比利時,後移民法國)的學生,蒂茨也是一位不得了的比利時數學家,1993年榮獲沃爾夫數學獎,2008年又獲阿貝爾獎。蒂茨是典型的代數學家,以群論的研究著稱。比利時與匈牙利相似,國家雖小,但卻是盛產數學家的數學“大國”,培養出了包括德利涅和蒂茨在內的多位菲爾茲獎和沃爾夫數學獎得主。實際上,德利涅還在讀高中的時候,就經常去大學裡旁聽蒂茨的課和討論班,並且深得這位老師的賞識,德利涅後來回憶,有一次自己和同學去郊遊了,本來會錯過一次討論班,但蒂茨知道後,為了讓德利涅能順利聽課,乾脆把討論班推遲了。

數學大滿貫——比利時數學家德利涅

雖然德利涅的老師蒂茨是專門研究代數的,但作為世界級數學家,他對數學各方面都有深刻認識。根據德利涅的興趣特長,蒂茨極力建議德利涅前往巴黎學習當時如日中天的代數幾何和代數數論,顯然德利涅聽從了老師的建議,否則數學界可能將會失去這樣一位大滿貫數學家。

數學大滿貫——比利時數學家德利涅

此時的巴黎大師雲集,正是法國數學學派的黃金時期。教皇級人物格羅滕迪克和塞爾(數學雙獎得主,迄今為止榮獲菲爾茲獎時最年輕的數學家,時年不足28歲!)正巧在巴黎開設討論班,交流討論數學界最前沿的問題,格羅滕迪克負責代數幾何,而塞爾負責代數數論。在比利時的數學學習已經為德利涅打下了深厚的基礎,通過之前研讀布爾巴基學派的著作,德利涅對法國數學的風格已經算是非常瞭解了。在格羅滕迪克和塞爾的討論班上,德利涅異常活躍,並且很快就掌握了這兩位大師的數學思想精髓。一向心高氣傲的格羅滕迪克也不吝讚美之詞,稱讚德利涅的數學水平已經和他旗鼓相當了。格羅滕迪克同樣非常賞識德利涅,很多人都覺得格羅滕迪克性格有些古怪不好相處,但他卻樂意把自己的筆記借給德利涅讓他整理和學習。

數學大滿貫——比利時數學家德利涅

實際上,德利涅之後的數學研究受格羅滕迪克的影響是十分巨大的,很多工作都是對格羅滕迪克研究的延伸和拓展,但德利涅就是德利涅,他並不只是模仿他的老師,否則之後是不可能取得如此輝煌的數學成就。

德利涅24歲時在布魯塞爾自由大學獲得博士學位,同時直接受聘為該校數學教授,僅僅26歲之時,德利涅又憑自己強大的數學能力,成為了當時法國高等科學研究院(IHES)的四名終身教授之一。這樣突出的數學才能,即使在群星匯聚的法國數學界,也是十分耀眼的。1984年之後,德利涅前往普林斯頓高等研究院任職直至今日。

數學大滿貫——比利時數學家德利涅

德利涅屬於那類非常純粹的數學家,自信而謙虛,從不因自己的成就而傲慢。他非常樂於和其他人,包括學生甚至小孩子,討論交流各種各樣的數學,德利涅始終相信交流是一種非常好的學習數學的方式。除了數學之外,德利涅的愛好也非常純粹。在巴黎高等研究院外的土地裡,他種了一片菜地,人們可以經常看見他辛勤耕耘的身影。短途出行,德利涅總喜歡騎自行車而非坐汽車,他拒絕所有非必需的各種排場。每到復活節時,也能看見他帶著附近的孩子們到處尋找彩蛋。德利涅便是如此真正純粹的數學家。

數學成就

德利涅的數學研究範圍十分廣泛,包括代數幾何、代數數論、霍奇理論、模形式、代數群和超幾何函數等。而德利涅最重要的三項成就分別為證明了代數幾何中的韋伊猜想,開創了混合霍奇理論的研究和發展了超幾何函數論。當然,德利涅的貢獻相當多而且影響深遠,我們只能選取其中較為典型的成就做十分簡要的介紹。

韋伊猜想

韋伊猜想的證明是德利涅可以榮獲如此多重要獎項的主要原因,毫不誇張的說,這是代數幾何近幾十年來最偉大的成就。1949年,法國著名數學家韋伊(Weil)受黎曼猜想的啟發,提出了關於阿貝爾簇的曲線的ξ函數的一系列猜想,其中包含了一些特殊情形時的黎曼猜想。在整個20世紀60年代,韋伊猜想就是代數幾何的中心研究課題,而法國就是主戰場。實際上,格羅滕迪克的一系列研究和所提出的數學思想基本上都是圍繞韋伊猜想展開的。但即使是格羅滕迪克如此偉大的代數幾何學家,在他的數學生涯裡也沒有能夠完成這一艱鉅的任務。

數學大滿貫——比利時數學家德利涅

做為格羅滕迪克最出色的學生,德利涅不僅完全繼承了老師的光輝數學思想,而且還進一步發展和改進了一些強有力的數學工具,尤其是格羅滕迪克所開創的“平展上同調”理論,它在韋伊猜想的證明中起到了核心作用。除此之外,德利涅還至少受到了兩方面的積極啟發。其一是印度傳奇數學家拉馬努金所提出的拉馬努金猜想,1968年,德利涅出人意料地證明了韋伊猜想完全包含了拉馬努金猜想,而後者緊密聯繫著英國解析數論學派的數學工作和思想,德利涅從中受到了不小的靈感。其二的影響來自莫斯科學派的馬爾古利斯(也是菲爾茲和沃爾夫數學獎雙獎得主),他所證明的一個相關定理也給了德利涅很大的啟發。

數學大滿貫——比利時數學家德利涅

最終在1973年,年僅29歲的德利涅完成了這一壯舉,他證明了懸而未決二十多年的韋伊猜想中遺留下來的最難的部分,這不僅是他本人一生最重大的工作,也是整個20世紀裡最輝煌的數學成就之一。

法國數學學派的著名數學家迪厄對內對此評價說:“這個巨大的成功並非自身的終結,它是通往更多未知領域的鑰匙,這樣的未知領域裡各種數學融合在一起,宛如雞尾酒一般極具吸引力”。而塞爾獲悉德利涅的成功時,正好因為受傷而要動手術,但他卻說自己聽到這個好消息後是懷著十分愉悅的心情進手術室的。

數學大滿貫——比利時數學家德利涅

混合霍奇理論與超幾何函數論

混合霍奇理論源自芒福德(同樣是數學雙獎得主)的幾何不變量理論。德利涅將傳統的霍奇理論變分沿拓為霍奇簇,使得對模空間的奇異緊化可以做精確計算。他的這些工作極大的推廣了小平邦彥(日本數學家,數學雙獎得主)和塞爾等人的經典結果。超幾何函數論興盛與19世紀末和20世紀初,但之後就被主流數學家所拋棄了。像德利涅這樣的數學家,一旦涉及哪個數學領域,那麼這個數學領域就將因得以發展而改變面貌,超幾何函數論正是如此,德利涅的研究加上蓋爾範德學派所發展的表示論,使得這一傳統領域再次煥發生機。

數學大滿貫——比利時數學家德利涅

結語

德利涅這樣偉大的數學家能夠拿到數學四大獎並不意外,除去自身無可匹敵的天才之外,多位良師對他的成功也起著關鍵的作用,從這一點上看,德利涅又是非常幸運的。

他的數學和為人處世風格如果用一個詞來形容,那就是“純粹”,儘管獲得瞭如此多至高無上的榮譽,但在旁人眼裡,德利涅始終還是原來那個德利涅。在榮獲具有高額獎金的阿貝爾獎之後,記者問他對獎金有何打算,德利涅直言不諱地表示要將其中一部分捐獻給自己曾經工作過的地方,還有俄羅斯的一些數學機構,因為那裡有優秀的數學家,但他們沒有太好的研究環境……

數學大滿貫——比利時數學家德利涅

何為數學家?德利涅就是一個非常好的榜樣。

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