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中学学渣 大三却仅用2月破解西塔潘猜想 丘成桐说运气好而已?

时间:2018-12-21 01:12:03

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中学学渣 大三却仅用2月破解西塔潘猜想 丘成桐说运气好而已?

近年来,经常被90后毕业就被聘为大学博导的新闻刷屏,23岁就在Nature发文的电子科技大学教授刘明侦,28岁大学教授博导女博士李琳、浙大90后博导杨树、90后中南大学社会学系特聘教授刘惠颖博士……

但是如果要说起来,最轰动的还要属多年前的刘路了,直接被学校允许提前毕业,直接硕博连读,22岁破格成为中南大学教授级研究员,这个纪录至今还没有谁打破。

因为困扰数学界20多年的“西塔潘猜想”,就是这位中南大学一个大三的学生刘路破解了!

中南大学校长黄伯云了解此事后,亲自批示刘路硕博连读。与此同时,为了让刘路能够提早读研,中南大学邀请了中国科学院三位院士,向教育部写信推荐请予破格录取,建议采取特殊措施,加强对刘路学术方面的培养。

01

中学“学渣”破解“西塔潘猜想”

1989年,刘路出生于大连,父亲在国有企业后勤部门工作,母亲是一家企业的工程师,良好的家庭环境培养了他对理工科尤其是数学的热爱。

刘路的中学成绩并不算很好,只能算一般,甚至有时候在老师眼里是标准的”学渣“。

因为整个年级600多人,刘路考过500多名,他热爱学习,但是刘路觉得为考试做过多的准备没什么太大的意义,所以刘路并不会不会为考试刻意去做特别的准备,所以考试成绩随机性很大,他最好的时候是高中开学第一次考试,考过30几名,越考到最后,越觉得有些厌烦,所以就越考越差。

,刘路参加高考,这次发挥却非常不错,成功考取了中南大学,热爱数学的他选择了应用数学专业这个专业,却遭到了父母的反对,在父母的眼里,学数学的话不太好找工作,再一个如果学纯数学应该是成绩比较好的才适合学数学,父母觉得成绩一般的刘路不适合学这个,没有数学家的天赋。

,刘路还是中南大学数学科学与计算技术学院的大二学生,这一年的8月,他开始自学反推数学。通俗地说,反推数学是数理逻辑的一个小分支,通常数学大致是从公理到定理的研究,而反推数学则恰好相反,是从定理到公理的研究。这个时候,刘路接触到了拉姆齐二染色定理,这是属于组合数学中的一个定理。10月的一天,才刚刚大二的刘路突然想到,利用之前用到的一个方法稍作修改就可以证明西塔潘猜想。然后他花了一周的时间写论文,然后用了非常长的时间去修改论文。

刘路对国际数学界十几年来悬而未决的“西塔潘猜想”给出了否定的答案。他将证明过程用英文写出来后,投给了美国芝加哥大学主办的《符号逻辑期刊》。,刘路的论文在杂志上登载,该杂志的主编在向刘路表示祝贺的同时,也邀请他于当年9月前往美国芝加哥大学,参加数理逻辑学术会议并做专题报告,刘路也成为这次会议上惟一一名来自亚洲高校的参与者。

,刘路的全新论文《避免计算——闭集上的所有成员》在国际数学权威杂志《美国数学学会会刊》发表。这篇论文成为了刘路回击网友指责他是「学术骗子」,抨击他被功名所腐蚀或压垮的最强利器。

该杂志评审认为,作者“发明了一个全新的技术……是计算理论和相关领域近年来最重要的贡献之一”。

在,他成为了科学新闻年度人物,而且还得到了100万元的奖金。在北京大学,刘路还拿到了“影响世界华人奖”的奖杯,这位年轻的教授也是受到了世界的关注!

可见数学是极其重要的,社会各界对数学上的成果,都是寄予高度的评价的。

02

西塔潘猜想

西塔潘猜想是由英国数理逻辑学家西塔潘于20世纪90年代提出的一个反推数学领域关于拉姆齐二染色定理证明强度的猜想。在组合数学上,拉姆齐(Ramsey)定理要解决以下问题,要找这样一个最小的数n,使得几个人中必定有K个人相识或1个人互不相识。

拉姆齐数的定义,拉姆齐数用图论的语言有两种描述:对于所有的N项图,包含K个项的团或一个项的独立集。具有这样性质的最小自然数N就称为一个拉姆齐数,记作R(K,1)。在着色理论中是这样描述的:对于完全图Kn的任何一个2边着色(e1,e2),使得Kn(e1)中含有一个K阶子完全图,Kn(e2)含有一个1阶子完全图,则称满足这个条件的最小的N为一个拉姆齐数。

拉姆齐证明,对与给定的正整数K及1,R(K,1)的答案是唯一和有限的。

拉姆齐二染色定理(Ramsey Theorem for Pair)用非形式的语言可以叙述为任何一个对边进行2染色的含(可数)无穷个顶点的完全图都有一个单一染色的含有无穷个顶点的子完全图,而弱柯尼希定理(Week Kunig Lemma)则是说任何一个(可数)无穷二叉树都有一条无穷长的路径。这两条都是二阶算术中的陈述,说的是一个类中满足某种性质的子集存在,可以粗暴地认为它们在某种程度上都是表现或者替代二阶算术中的选择公理(Axiom of Choice)。

在反推数学中,研究的其实是二级算术的多个子系统以及它们的强度关系,而最重要的是被称为Big Five的五个子系统,其中WKLO是基本系统,RCAO添加弱柯尼希定理的系统,而RCAO添加拉姆齐二染色定理的系统被称为RT22。经过若干数学家的研究,他们发现了一些子系统间存在强弱的比较关系,RT22不比ACAO强等,他们隐约认为RT22和WKLO的强度是可以比较的。1995年英国数理逻辑学家西塔潘在一篇论文中发现WKLO并不强于RT22,于是他猜想可能RT22强于WKLO。

【问题】RT22与WKLO的关系如何?

【分析】西塔潘猜想困扰了许多数学家10多年,直到中南大学刘路证明了RT22并不包含WKLO,从而给该猜想一个否定的回答。

1995年英国数理逻辑学家西塔潘在一篇论文中发现WKLO(母系统)并不强于RT22(子系统),于是他猜想可能RT22(子系统)强于WKLO(母系统),这是很好理解和符合情理的,子女的生育能力肯定比父母强。所以在胎儿未出世的时候,RT22是包含在WKLO中,即胎儿在母亲的胎盘中,当胎儿出生以后,慢慢的WKLO又包含在RT22中,子女回报父母养孕之恩,养老送终。

【问题】但是西塔潘猜想的真实涵义是什么?刘路证明的RT22并不包含WKLO是否真的成立呢?

【分析】下面是周秉根对于西塔潘猜想的解释。

关于西塔潘猜想的真实涵义可用人类繁衍的实例来说明。

假设有一对夫妻,丈夫是RCAO系统,妻子是WKLO系统(是最基本系统,而且具有生育能力至关重要),ACAO系统是这对夫妻系统的男性客体系统。而丈夫RCAO为添加弱柯尼希定理的系统(生育能力不确定),而RCAO为添加拉姆齐二染色定理的系统(具有生育能力)被称为RT22系统(RT22系统为RCAO和WKLO系统的子系统,即为他们的子女)。RCAO和WKLO系统的子系统(他们的子女)在未出生时是包含在母体WKLO系统的胚胎中。

在孩子未出生时,RCAO和WKLO系统夫妻2人与客体ACAO系统构成一个三维码维持系统的稳定。如果丈夫RCAO有生育能力且与妻子WKLO交配,则孕妇肚子里的小孩是丈夫RCAO的孩子,如果丈夫RCAO没有生育能力,且客体ACAO与WKLO发生了性关系,则孕妇肚子里的小孩是客体ACAO的小孩,则客体变成了主体,主体RCAO变成了客体。所以孩子未出生,孩子是谁的具不确定性,而肚子里的小孩相对RCAO、WKLO和ACAO三维码,系统是一个独立存在的独立集,从而满足拉姆齐数的要求。

如果小孩是丈夫RCAO的小孩,则RCAO、WKLO和RT22为K个项的团,则ACAO为一个项的独立集。

如果小孩是ACAO的,则ACAO,WKLO和RT22为K个项的团,RCAO则为一个项的独立集。这一认识也符合理论中的描述,对于完全图Ka的任何2边着色(e1,e2),即男女双方交配,使得Kn(e1)中含有一个K阶子完全图,生育一个或多个子系统完全图(1个或多个子女),Kn(e2)含有一个1阶子完全图,即ACAO或RCAO(无生育能力)的1阶完全图。

周秉根(安徽师范大学国土资源与旅游学院教授)在《西塔潘猜想的真实涵义与现实意义》一文中写到,可以得出结论,刘路的证明RT22并不包含WKLO的推导是错误的或者至少是不完全的,因为西塔潘猜想不是一个友谊定理,而是一个繁殖定理。

西塔潘猜想是否真的被破解,还有求待证实。我了解的可能比较片面,希望读者可以更加深入研究。

不过对于刘路的论文,收尾菲尔兹奖美籍华裔丘成桐给出了不同的看法,他指出西塔潘猜想比较冷门,即使证明了对数学的推动也不大。他认为,刘路是有运气成分在的,毕竟他是在前辈的理论上稍加改动而成。你认为刘路是运气居多吗?

03

给我们启示

“年少有为”这个词用在刘路身上最为贴切不过:如今已经做到教授位置的他,也不过才仅仅30岁。这在全国乃至全世界都是独一份的特例。而他对于数学的热爱与研究的坚定信念,也正是驱使着他进步成长的最重要的原因之一。他的成功,完全源自于他用意志的血滴与拼搏的汗水组成了成功的玉液琼浆,天地间回荡着他寻找梦想的激情,多强的风浪也不能阻止他追求大海的脚步。

从数理逻辑跨界到计算机,刘路在短短2年的时间里依然取得了突破,刘路一直在他人生的路上创造着属于他的奇迹。

一个人拥有爱好是最重要的,刘路一直以来都坚定自己数学的梦想,这是他成功的最重要原因,而身为父母,学会培养孩子自主、自律学习的习惯,同时也积极引导孩子拥有自己的目标与爱好,并且尊重鼓励孩子的爱好。

刘路的父母虽然反对刘路学习数学,却没有强加干涉,这就给了刘路自由选择人生机会。

很多人即使缺少攀登珠穆朗玛峰顶的天赋,但他们也会创造属于他的奇迹,关键是看家长懂不懂得去尊重且鼓励孩子的爱好。

有些时候,对于目标和爱好的执着追求,而不计较结果,反而会取得更多的收获:刘路会在感兴趣的一个问题上长时间钻研、思考,不追求分数甚至结果。而更多孩子则总是急着做出结果来,不会做的就去翻标准答案,而不是自己独立思考。

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