方寒星
八月下旬在北京,兩位科學大師吸引了公眾的注目,一位是因為傳奇性人生和科普著作《時間簡史──從大爆炸到黑洞》暢銷千萬册而廣為人知的物理學家霍金。另一位是奧斯卡最佳影片《美麗境界》的故事主角,也是諾貝爾經濟學獎得主約翰?納許。
他們和四千多名專家齊集北京參加國際數學家大會,這四年一度的盛會,可說是數學界的奧林匹克,首次在開發中國家召開,霍金和納許都做了公眾演講,使得這原本相當專業的會議廣被媒體報導,造成科普書籍熱賣,中國科普界的名著《數學家的眼光》以新版再發行。此書在台灣也賣過三萬本,對於「有這麽多讀者和我的思想發生碰撞」,作者張景中表示非常感動。
學過平面幾何的人都知道,三角形的內角和是一百八十度,四邊形的內角和是三百六十度,五邊形的內角和…….,可一直推論上去。在本書開頭,作者引導讀者,不去看內角和,而由外角和的觀點出發,形象地描述:一隻螞蟻沿著多邊形的外沿前進,碰到轉角就轉彎前行、再轉彎、再前行…….,回到原出發點後,發現這些轉角加起來的和,也就是螞蟻身軀的轉動,恰恰是轉了一圈三百六十度。此一結論,不管是幾邊形都成立:所有凸多邊形的外角和都是三百六十度(*註1)。再用這個觀點往封閉曲線、高維度空間推論,可得出更有意義的結果。
這個例子闡釋,如果找到新的觀點,數學家有可能對更廣泛的研究對象,做更簡明且易於處理的綜合敘述。數學家思考的是在一、二、三…….乃至無窮大背後的共通規律。
提起張景中,有許多曲折故事。在北大百年校慶後,有感於一些歷史在熱鬧中被遺忘了,中文系的錢理群在〈不容抹煞的思想遺産〉文中呼籲:
「譚天榮,劉奇弟,張景中,…….所有右派兄弟姐妹,你們在哪裡?這幾十年你們是怎樣生活的?作爲真正的北大人,你們有什麽話要說?…….北大,以至整個中國,都應該傾聽他們的聲音。」
一九五七年的反右,許多北大師生在舖天蓋地的運動中受難,數學力學系的優等生張景中,因而下放新疆十多年。文革後,中國少年兒童出版社接納出版了他的《數學傳奇》,日後他以中國科學院院士身分,願意出任中國科普作家協會理事長,應該說是包含有珍惜昔日科普界伸出援手的情義。
霍金的身體因病多年被限制在輪椅上,只有三根手指可敲按鍵盤,透過電腦合成語音與人溝通,在自己頭腦中神遊時空,挑戰理論物理的最前沿,求索宇宙創生之謎,也展現了堅韌的生命意志力。納許因患精神分裂,難與世俗來往,卻在數學世界中找到生存之道。張景中下放邊荒,體力勞動之餘,在無紙無筆的環境下,只能在大腦中思索數學,發展出獨特的治學見解。
數學是人類為探究科學所創造出的共通語言,其中有第一流頭腦智慧的交集。數學應用符號、觀念去探討自然萬象的規律秩序,常能得出超乎表象的理解,由於所用符號語言的精煉和一些觀念的抽象性,缺乏背景知識的人或難以領悟。要提高大眾的科學認知,須有人來做普及化的工作,一流學者又能撰寫科普著作是很難得的。
促成數學家大會在中國召開的丘成桐說:「數學上達天文地理,下通人事百工。天人之際,立功之時,不朽之業,其在斯乎。」霍金、納許、…….許多數學家在各自領域對知識做累積、擴大、完善的工作,從而拓展了人類思維的地平線。由霍金、張景中的例子可以說,科學家的大腦才是他最重要的工作室。在艱難狀況下,他們能夠堅强地活著,而且活得有意義,不僅帶給人們科學的智慧,還有更可貴的是,在他們的學術探索中,發揮了生命意志的力量。
註1:有讀者反映,以我們學過的幾何術語,應說「所有凸多邊形的補角和都是三百六十度」才對,因外角=補角+180度。我並未去看原書對「外角」之定義,是否合於一般定義,只好請大家理解,在此指的是我們學過的「補角」。
2002年8月26日收到