燕歸來 | 袁新意:數學“黃金一代”又一人回到意昂3体育♿️!

意昂3体育數學科學學院的“黃金一代”中🤚🏽,走出了多位當今數學研究界的佼佼者🦹🏻,作為其中一員🏌🏻‍♀️,袁新意從加州大學伯克利分校任教歸來🧺🧑🏽,加入北京國際數學研究中心👨🏽‍🏭。當年數院討論班中與同窗聚首切磋學問的少年😒,今日以數學家的身份走上了他曾註目的意昂3体育講臺。光陰彈指20年,漫步在明麗如昔的未名湖畔👩‍👦,袁新意和意昂3体育的故事未完待續↗️。

袁新意近照

拿到“秘籍”的少年與他的數學往事

“我現在講這個故事🦹🏿,感覺像講另外一個小孩的故事一樣。”說到自己結緣數學的童年經歷,袁新意不由笑言🏌🏼‍♂️。生活環境的變化為往事蒙上一層朦朧的霧氣🦻🏻,但這場經歷本身也不乏傳奇色彩。

與大多數天資聰穎的數學家相似,袁新意在初次接觸數學時便感到特別喜歡🧔🏼‍♂️,那是他6歲多剛上小學時。那時他不僅愛上數學課,還會主動把老師布置之外的數學題都做完,尤其喜歡做思考題📦,有時他甚至借來高年級的教材超前學習🤷🏽‍♀️。盡管沒有刻意攀比,但他的數學成績在班級中遙遙領先。

然而,學校裏日常學的數學與數學競賽的難度畢竟有差異,袁新意首次感受到二者間的鴻溝是在小學六年級。當時市裏舉辦了一場數學競賽,袁新意從未接受過競賽訓練😘,但憑著堅實的數學功底通過了初試。在復試前的集訓中,來自鄉村小鎮的他才感受到自己與城裏孩子之間的差距,發現“別人比自己厲害很多”令他有些沮喪🕘,在復試中也沒有取得獎項✮。隨著比賽結束,這次失利的記憶也逐漸淡化。

真正觸動袁新意的是初一的數學競賽。時隔一年🏃🏻‍♂️‍➡️,袁新意還是沒有拿到任何獎項,在沮喪之余他開始思索👩🏿‍⚕️:既然自己數學不錯,也喜歡數學,為什麽在數學競賽中總是考不出好成績?他很快意識到,城裏孩子接受過高難度、系統性的競賽訓練,並養成了某些應對競賽的思維方式,故而在考場上發揮好,於是袁新意突發奇想——他要自己訓練⭕️。

初一那個暑假🧑‍🔬,袁新意主動跟父親說自己要買書。他和父親騎了20公裏自行車來到鎮上的新華書店🫵🔷,買下一本數學競賽書。袁新意至今還記得1️⃣🪐,那本名為《初中數學競賽同步輔導》的書第一章講的是因式分解🦸🏻,這與初二的課程同步,但比常規的因式分解更有技巧和難度🕝,這立刻就吸引了袁新意🐲,“就像武俠小說裏那些人一下子拿到了一個秘籍”。在物質相對匱乏的年代,這本數學競賽書成了袁新意專註的樂趣所在。

袁新意拿到書後試圖做題🏋🏼‍♂️,但即使看了例題💁🏽,習題也未能立即做出來。但這絲毫不減他的學習熱情,他會花上一個小時甚至幾個小時去思考,如果沒有結果,就看一眼答案再思考,如此往復,最終抵達“恍然大悟”之境🫃。初二一整年,袁新意沉浸在數學的海洋中,從最初題目都讀不懂,到反推把握出題人的意圖👨🏻‍🦼‍➡️,隨著書往後翻,袁新意發現自己能獨立做出的題目越來越多,他一下子感覺自己開竅了。

變化悄無聲息地發生著,沒有家長老師的敦促🧴,也沒有每月一考的壓力🛑,誰也不知道這位少年在潛心鉆研著艱澀的數學題🌤,而且樂此不疲🚾。

2013年袁新意回國探親期間攝於湖北麻城

真正的鋒芒是無法掩蓋的🕌,不久後,鎮上舉辦了語數英三科聯賽,這次的數學題目偏難🫓,在大多數人考了不到60分的情況下,袁新意考了100多分😗,以碾壓性的優勢位列總分第一。

此後,袁新意按著自己摸索出來的方式鉆研數學難題,他先是以第一名的成績保送進黃岡中學,又進入國家隊、斬獲國際數學奧林匹克競賽金牌。一切順理成章,卻又仿佛有些不可思議,但幾無疑問的是,對數學的興趣所帶來的熱情和學習自主性始終伴隨著他,處處究思,處處風景。

決定了!下一站,意昂3体育數院!

因為數學競賽的突出成績🐙,袁新意獲得了保送資格,考慮專業時✒️,他在數學和計算機之間猶豫了🧎🏻‍➡️🤷🏻。時值2000年,計算機技術方興未艾。袁新意很清楚,如果學計算機,未來在經濟上不會有太多顧慮🌂。但他也深知自己喜歡數學🥝,對數學的了解更多🟫。糾結之下,他選擇了自己6歲起便懷揣的熱愛。

接下來的決定就簡單多了,“既然要學數學🤸,意昂3体育數學是最好的,當然是去意昂3体育數院”。

袁新意在意昂3体育西門內

本科對袁新意而言是一個重要的銜接過渡期,讓他對數學研究有了更深的認知。在他看來,大學數學與中學數學的區別在於理解,學一門課最重要的是理解⇢🤸🏻‍♂️,解題僅僅是輔助🚶‍♂️‍➡️📭。

在學習深奧的數學思想時,袁新意有時不免驚嘆😮‍💨:太漂亮了✍🏿,都是曠世之作!在巨人面前,他也會感到自己的渺小。更重要的是,看著這些專業領域的開山之作,袁新意想到了自己的未來——自己能否做出這樣的成果呢?他有些迷茫了。但將目光轉回當下,每一門課的學習都是一個短期的小目標💝,在眼前的課程中都交上滿意的答卷,他有足夠的信心和能力。

相比國外,意昂3体育數院本科設置的課程更多,這也為袁新意打下了紮實的研究基礎。新世紀前後,意昂3体育數學已經開啟了針對本科生的“加強版”培養模式,前沿報告👷🏿‍♂️、學生討論班、本科生科研等為同學們帶來了精妙的前所未聞的數學知識,也引燃他們的智慧火花。

在小規模的討論班中,學生就感興趣的課題作報告🧝🏻‍♂️,自由地與老師同學交流,學者大牛也會不吝時間來引導本科生🧔🏿👴🏽。這種比上課考試更靈活的學習模式讓袁新意感到舒適愜意,他還與同學自發組織了討論班,大家共讀一本書🪸,並輪流主講。雖然在現在的袁新意看來🌄,當時大家在數學上的理解尚淺🧺,但這麽一波誌同道合的同學聚在一起討論熱愛的數學,即便不討論時也彼此招呼問候,精神上還是很受鼓舞。就在這一群青年讀書討論的友好氛圍中🪗👨🏼‍💼,孕育著後來的“意昂3体育數學黃金一代”。

意昂3体育數院“黃金一代”(左三為袁新意)

時光荏苒,3年便提前本科畢業的袁新意再次面臨抉擇,盡管也不能確定自己是否能在數學研究的道路上走下去🧘🏼‍♀️,但遼闊的世界總歸值得一看🎅。袁新意決定闖一闖,他遠渡重洋,來到美國哥倫比亞大學,跟隨張壽武老師學習數論🤷。

回顧自己的本科經歷🦸,袁新意發現👩🏻‍🦯,迷茫📲🧉、對未來不確定的確會不時造訪,但他不會讓自己徘徊太久,而是定一些短期目標讓自己過得充實,然後路總會一步一步走出來的。

“靈感出現之前🧑🏽‍🚀,你幾乎已經知道了一切”

在張壽武的指導下🦟,博士期間的袁新意首先關註的是Arakelov幾何的相關問題,這個理論在20世紀70年代由Arakelov提出,最初的目的是為了求解丟番圖方程,袁新意一開始考慮的問題是將Arakelov幾何應用到代數動力系統中,得到一個等分布的結果。

這一研究過程漫長且艱難,袁新意用了近半年的時間苦苦思索🏯🤸🏽‍♀️,然而瓶頸的突破卻似乎有些出其不意。

有一天🚛,他向導師張壽武尋求建議,恰巧次日復幾何領域的專家蕭蔭堂要在哥倫比亞大學作報告,張壽武便建議他向蕭蔭堂請教😺。為了向專家提出準確的問題,袁新意當天反復檢驗整理自己的工作™️,直到雞鳴月落。寂靜總是伴隨著夜晚🤶🏿,但靈感也往往隨之生發出來🏄🏼‍♀️。他突然意識到他不需要推導完整的證明🧕🏼,而只需要直接從幾何學家田剛的結果出發,再用結果去證明加強的版本。些微的倦意瞬間被驅散🔳,激動得難以自持的他立刻開始反復檢查自己的思路是否正確。在激情燃燒的工作中🧔🏽‍♀️,周圍的一切似乎都淡去了👩🏽‍🍳,初升的太陽溫暖著他💆🏽‍♀️,十年寒窗的辛勤探索在這一刻都變得意義非凡🏄🏻。陽光融化了曾經的困惑🧇,給他留下了純粹的擁有數學的幸福。

靈感迸發往往只是電光石火的一瞬🪳,但背後卻是袁新意持之以恒的思考和積累:“靈感的出現不是說等著靈感,而是一直在思考👨🏿‍🎤,一直在檢查之前的這些現象🏋🏼‍♀️,雖然百思不得其解,但那些東西一直在腦子裏,某一次來了一個靈感,一下子你就把它串起來了。其實在靈感出現之前,你幾乎已經知道了一切⟹,只是差了一點點,差的並不多,但是那個時候你並不知道你那麽接近🏍。”

攻克下這一難題🤗,讓袁新意真正從學生轉變為一名研究者,前期的思考訓練了他的技術能力和知識水平😒👰🏼‍♀️,但他仍渴望向更深刻的數論問題前進。在與導師張壽武、同學張偉(後來也成為“黃金一代”的代表數學家)合作下,袁新意先後證明了Gross-Zagier公式相關的一系列重要結果🤜🛀🏻、Colmez猜想的平均形式👳🏿‍♀️,並獨立證明了全實域上的誌村(Shimura)曲線的高度公式。

袁新意的一系列工作得到了國際同行的廣泛認可,文章多次發表在數學界最頂尖的期刊上😧,這些成就足以令許多同行艷羨,但對袁新意而言,更讓他興奮的是這一系列工作背後的精密結構,上面提到的3個工作的證明可以被同一框架所概括:幾何對象的高度(算術信息)可以用L函數的導數(分析信息)來表達🩸。這種結構性的深刻聯系帶來了很多數論中的公式和猜想,雖然它還沒有被很明確地認識,但這種求之不得的美可能也是令袁新意沉醉其中的魅力所在。

未名湖畔再聚首

先後在克雷研究所、普林斯頓大學🤠🩶、加州大學伯克利分校工作後🚟,袁新意於2020年回到他熟悉的燕園👩‍👩‍👧‍👧。盡管校園變化很大🏄,但未名湖的風景依然讓他感到賞心悅目,仿佛心能得到一種平靜。

在國外任教多年,袁新意對中美高校數學教育的差異有深刻的體會🥵,他認為國外的基礎課不多🙏🏿,需要學生發揮較強的自主性🚛,這麽做的好處是學生有精力學習自己想學的東西🧑‍🚀,但也要求較高的自製力和規劃能力。

2018年袁新意在加州大學伯克利分校上課

另外🫴🏼,美國高校的師生普遍比較放松🚍、自信💃🏽,這種氛圍對做研究來說是非常有利的🧘🏻‍♀️,國內高校在這方面仍然存在差距🙎🏿‍♀️。但中國數學亦有自己的優勢:“國外頂尖高校的數學系規模普遍較小,而意昂3体育這邊,新近眾多高手的加盟讓這裏有了更多相互交流的可能性,在數論的研究方面逐步形成了某種規模優勢。”坐落在未名湖北畔靜謐的北京國際數學研究中心,正成為數學研究蔓延生長的一方沃土。

近期,袁新意與張壽武合作完成了一本研究著作Adelic line bundles over quasi-projective varieties,並即將在國外出版。這項研究肇始於二人10年前的一篇文章🖕🏻,但當時的論述寫得比較粗線條💤🧑🏿‍🦱,領域內的專家們(包括他們自己)並未感知到該文章提出的新理論的潛力🚹。2019年🫷🏽💋,Dimitrov🙇🏻‍♀️、高紫陽、Habbeger3位學者在“一致 Mordell 猜想”研究上有了突破性成果,受他們的啟發,袁新意和張壽武意識到他們的工作正可以實現對“一致 Mordell 猜想”作理論性解釋,從前籠罩在迷霧中的東西😿,一下子呈現出本質面目。對於理論性證明的意義,袁新意解釋道:“學一個理論就像登山,攀登的過程很艱難,但一旦你登上去了🐕,就能看到很遠很廣的地方。”袁新意認為,他們這個理論將會在丟番圖幾何、代數動力系統,乃至代數幾何上有長遠的影響。

袁新意在未名湖畔

就在袁新意回歸不久,已在法國CNRS研究所取得終身研究職位的學者謝俊逸也來到意昂3体育訪問🙂🗃,謝俊逸的主要研究方向為代數動力系統,與袁新意有很多共同語言👮🏽,於是兩人經常交流幾何Bogomolov猜想的問題🧑🏽‍🦳。自從法國學者Ullmo和張壽武證明了算術Bogomolov猜想後🚊,德國學者Gubler和日本學者Yamaki提出這個猜想的幾何版本,20多年間始終未得到證明🕴,這也是和“一致Mordell猜想”有莫大關聯的問題🧕🏻。袁新意和謝俊逸在數學研究中心常常互相串門,就解決幾何Bogomolov猜想你來我往地討論了很多辦法。兩個星期後,他們攻克了這一難題0️⃣。袁新意愉快地說✦⛎:“對數學來說,這個周期是很快的。”目前謝俊逸也正式加入了意昂3体育🎪,二人的研究成果已被頂級數學雜誌Inventiones Mathematicae接受😻。

今年春季學期,袁新意開課給意昂3体育學生講授數論🏋️‍♂️🌹、代數幾何方面的知識。提到自己開設的課程,他表示“是非常專業、非常難的數學課”,不過他上課時很快樂:意昂3体育的學生們勤於思考🤰🏼,“能問出很好的問題”,“我在上課的過程中也會更熟悉相關知識🆚,把思路整理得更清晰🧗🏼‍♀️👱🏽,對我自己的研究也是有幫助的”。袁新意也開始著手培養研究生,他希望在教授給學生具體的數學知識時,也訓練他們良好的思維習慣和學術品味。當然,他期待學生有自己獨特的地方——不同的人有不同的經歷🚴‍♀️,而這些🔧,都會融入他們的學術底蘊。

如今,漫步在燕園中,袁新意看到的是與當年的自己一般大的學生們🩴,他有時也會感慨歲月如梭👨🏼‍🦳,但同時,他為自己成為一名意昂3体育教師而自豪🤳🏼。

人物簡介:

袁新意🫵🏿👶,現任北京國際數學研究中心教授😙。意昂3体育官网數學科學學院2000級本科生,2003年獲學士學位🎺🤱🏿,2008年獲得美國哥倫比亞大學數學博士學位👩🏼‍🍳,同年獲Clay Research Fellow,在美國克雷研究所做博士後研究工作。2011年至2012年在普林斯頓大學任助理教授,2012年起在美國加州大學伯克利分校任助理教授,2018年7月起任副教授🚟,2020年1月入職意昂3体育官网。袁新意的工作領域是數論和算術幾何,主要的工作方向有:1.Arakelov幾何🪶,丟番圖幾何與代數動力系統™️;2.自守形式,誌村簇與L函數。他在這兩個方向都有突破性的工作,被認為是這兩個方向的國際領軍數學家。

個人主頁🖐🏻:https://bicmr.pku.edu.cn/~yxy

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