自古英雄出少年：數(shù)學(xué)家到中年怎么辦？丨專訪夏志宏
?夏志宏在“理解未來”系列講座上
導(dǎo)語：
夏志宏是年少成名的數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家，曾被楊振寧認(rèn)為是南京大學(xué)最出色的校友之一。1988年，年僅26歲的他在博士畢業(yè)論文中解決了龐勒維猜想（the Painlevé Conjecture），一個(gè)在1897年提出的著名猜想。在解決龐勒維猜想后，他又在動(dòng)力系統(tǒng)領(lǐng)域做出了許多其他的重要貢獻(xiàn)，成為國(guó)際動(dòng)力系統(tǒng)和天體力學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)袖人物之一。
現(xiàn)在的夏志宏關(guān)心一些什么問題？最近有什么計(jì)劃？請(qǐng)閱讀以下專訪。
訪談?wù)?| 陳曉雪、程 莉
責(zé)編 | 李 赫
● ● ●
“我覺得是機(jī)會(huì)”
“他引入了許多新的思想，但最重要的是，他的證明是融匯許多科學(xué)成果的典范?！痹诮榻B混沌與穩(wěn)定性的起源的著作《天遇》（Celestial Encounters: the Origin of Chaos and Stability）中，數(shù)學(xué)家弗洛林·迪亞庫(kù)（Florin Diacu）與動(dòng)力系統(tǒng)專家菲利普·霍爾姆斯（Philip Homels）如此評(píng)價(jià)夏志宏對(duì)龐勒維猜想的證明。“夏志宏開創(chuàng)了一個(gè)新的方向，他應(yīng)用復(fù)雜的數(shù)學(xué)工具給天體力學(xué)領(lǐng)域注入新的思想。”
龐勒維猜想被認(rèn)為是法國(guó)數(shù)學(xué)家保羅·龐勒維（Paul Painlevé）在1897年提出來的。龐勒維認(rèn)為，在N大于3的N體問題中，存在不是由碰撞產(chǎn)生的含有奇點(diǎn)的解。長(zhǎng)時(shí)間以來，沒有人能夠解決這一難題。
1982年，19歲的夏志宏從南京大學(xué)天文系獲得學(xué)士學(xué)位。對(duì)天體力學(xué)感興趣的他隨后來到美國(guó)西北大學(xué)數(shù)學(xué)系跟隨薩瑞（Donald Saari）攻讀博士學(xué)位。在薩瑞的介紹下，夏志宏以極大的熱情投入到龐勒維猜想。1988年，夏志宏在他的博士畢業(yè)論文中，宣稱已經(jīng)找到一個(gè)五體問題的解，這個(gè)解會(huì)在有限時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)非碰撞的奇點(diǎn)。實(shí)際上，這是龐勒維猜想在N大于4的情況下的一個(gè)證明。1992年，《數(shù)學(xué)年鑒》（Annals of Math）發(fā)表了他的這篇論文。
《知識(shí)分子》：1988年，你為什么可以解出這個(gè)早在1897年就提出的難題？
夏志宏：我覺得是機(jī)會(huì)。龐勒維猜想是天體力學(xué)中一個(gè)具體的數(shù)學(xué)問題，剛好我本科是天文學(xué)，有這方面的背景。到美國(guó)以后，我讀的是數(shù)學(xué)系，所受的訓(xùn)練也是一般的抽象的數(shù)學(xué)概念，這個(gè)結(jié)合比較好。一般人都是一方面懂，另一方面不太懂。剛好那個(gè)年代技術(shù)上的發(fā)展已經(jīng)成熟，可以解決這個(gè)問題，對(duì)我來說是一個(gè)機(jī)遇，我能夠結(jié)合兩個(gè)不同的學(xué)科所學(xué)習(xí)到的一些技巧。
我到西北大學(xué)讀博兩年之內(nèi)已經(jīng)完成畢業(yè)論文，可以拿到博士學(xué)位畢業(yè)。那時(shí)候丘成桐教授提供一個(gè)博士后的位子，但我的導(dǎo)師薩瑞（Donald Saari）告訴我，博士研究生期間沒有任何雜念，能夠安靜做學(xué)問，以后這樣的機(jī)會(huì)就很難了。我當(dāng)時(shí)在做龐勒維猜想，就聽從了導(dǎo)師的意見，專心學(xué)術(shù)。
兩年后，我解出來投稿到《數(shù)學(xué)年鑒》。雜志當(dāng)時(shí)說，只要對(duì)的就發(fā)表。但是審稿歷時(shí)兩年。第一個(gè)審稿人花了很長(zhǎng)時(shí)間，他不敢肯定是對(duì)的還是錯(cuò)的。第二個(gè)人也是如此，以至審稿過程中換了不少人，花了不少時(shí)間。直到最后，普林斯頓大學(xué)的一個(gè)美國(guó)科學(xué)院院士（指數(shù)學(xué)家John N. Mather）專門給研究生開了一門課，討論我的證明。后來他們發(fā)現(xiàn)有一些小問題，然后我繼續(xù)改進(jìn)補(bǔ)充我的證明，最終發(fā)表了。
《知識(shí)分子》：可以用普通人可以理解的話稍微解釋一下這個(gè)猜想嗎？
夏志宏：有一本書叫《100件你不知道你不知道的事》，第一個(gè)問題就是我解決的這個(gè)問題。一個(gè)由幾個(gè)天體組成的系統(tǒng)，這幾個(gè)天體都是理想化的，相互之間作用只有牛頓的萬有引力。龐勒維提出的問題很簡(jiǎn)單：這個(gè)系統(tǒng)會(huì)不會(huì)有這種可能性，其中某一個(gè)天體會(huì)在有限時(shí)間內(nèi)跑到無窮遠(yuǎn)？
為什么這個(gè)問題很多年難以解決？多年以來，大家一直都認(rèn)為不可能有一個(gè)天體會(huì)在有限時(shí)間跑到無窮遠(yuǎn)。為什么不可能呢？因?yàn)檫@些天體之間存在萬有引力，相互之間是吸引的，按道理講會(huì)纏在一起。即使某個(gè)天體以一個(gè)很大的速度運(yùn)動(dòng)，再怎么走，走到無窮遠(yuǎn)也還是需要無窮長(zhǎng)的時(shí)間。那么要使得它在有限的時(shí)間之內(nèi)走到無窮遠(yuǎn)，速度不僅要快，而且要一次一次地加速，這才有可能（這是經(jīng)典力學(xué)的問題，我們不考慮相對(duì)論效應(yīng)）。 比如說第一秒是每小時(shí)10公里，在1/2秒之內(nèi)，它的速度要變成1秒鐘100公里，之后1/4秒之內(nèi)，速度要達(dá)到每秒鐘1萬公里，這樣一次一次加速，在兩秒鐘之內(nèi)，這個(gè)天體會(huì)跑到無窮遠(yuǎn)。但一般人想象，即使某個(gè)天體走得很遠(yuǎn)，由于其它天體的吸引，它會(huì)被拉回來，不太可能一直在加速。我證明事實(shí)上這是可以做到的，要達(dá)到這種加速，必須考慮多個(gè)天體之間近距離的復(fù)雜的相互作用。
《知識(shí)分子》：誰給它這個(gè)力呢？
夏志宏：對(duì)呀，誰給它這個(gè)力呢？事實(shí)上僅僅用吸引力就可以做到。我證明了，如果把五個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位置放得非常巧妙，沒有任何外力，也可以使其中一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的速度會(huì)越來越快。也就是說我找到了最合適的初始位置和初始速度，可以達(dá)到這么一個(gè)運(yùn)動(dòng)的過程。
教英文寫作課的數(shù)學(xué)家
1992年，《數(shù)學(xué)年鑒》發(fā)表夏志宏證明龐勒維猜想論文的時(shí)候，夏志宏已經(jīng)是佐治亞理工學(xué)院（Georgia Institute of Technology）的副教授。兩年之后，想念埃文斯頓的他又回到了母校西北大學(xué)，任數(shù)學(xué)系的正教授，2000年起任潘克講座教授(Arthur and Gladys Pancoe Professor of Mathematics)。在這些年中，夏志宏關(guān)注的領(lǐng)域更為廣闊，除了做自己的研究，也開始嘗試更多的東西。很有意思的是，2008年時(shí)，夏志宏給西北大學(xué)15個(gè)大一新生開了一門英文寫作課。
《知識(shí)分子》：一個(gè)數(shù)學(xué)家，又是外國(guó)人，教美國(guó)人英文寫作課，還是挺酷的一件事。
夏志宏：美國(guó)大學(xué)新生有一年多的時(shí)間都是通識(shí)教育，入學(xué)后不分專業(yè)和方向。連他們自己也不知道該上什么課，必須要有教授和一年級(jí)的學(xué)生經(jīng)常聯(lián)系，根據(jù)他們的情況給予一定的指導(dǎo)，告訴他們選什么課，了解他們將來想學(xué)什么，感興趣的是什么。當(dāng)本科生導(dǎo)師是教授的志愿，但學(xué)校規(guī)定每個(gè)導(dǎo)師必須教學(xué)生英文寫作，題材可以由導(dǎo)師定。那一年剛好是美國(guó)大選，我給學(xué)生布置與選舉相關(guān)的寫作題目，每周和學(xué)生一起讀大選歷史，看電視辯論，然后一起討論，讓學(xué)生把自己的觀點(diǎn)、想法寫出來。比如大一新生基本上都是第一次參與投票，其中一篇就是讓他們寫投票的經(jīng)歷和感受。有一些學(xué)生不是美國(guó)公民，就寫他們國(guó)家的選舉或在自己國(guó)家的投票經(jīng)歷。這和中國(guó)的教學(xué)方式是不一樣的，美國(guó)的文科教學(xué)大部分是閱讀加討論式的。
《知識(shí)分子》：對(duì)于寫作，你最看重什么？
夏志宏：因?yàn)槲沂莻€(gè)數(shù)學(xué)家，我對(duì)學(xué)生的要求是文章內(nèi)在的邏輯要嚴(yán)密。你需要講出自己的觀點(diǎn)，而且必須要有證據(jù)和數(shù)據(jù)去佐證，讓人信服。因?yàn)槲易约壕褪且粋€(gè)外國(guó)人，對(duì)文法的要求就沒那么多了。
《知識(shí)分子》：選什么樣的問題對(duì)數(shù)學(xué)家來說很重要。有可能你感興趣的并不是那么重要，重要的問題可能很多年解決不了。你怎么選擇自己的問題？
夏志宏：除了考慮興趣之外，我也會(huì)考慮它的學(xué)科影響力。每個(gè)人都有自己獨(dú)特的思維方式、嗜好和評(píng)判能力，我覺得應(yīng)該做自己感興趣的問題。我自己對(duì)沒有挑戰(zhàn)的問題沒多大興趣。
《知識(shí)分子》：你現(xiàn)在在做具體哪方面的研究？
夏志宏：我所研究的數(shù)學(xué)領(lǐng)域是動(dòng)力系統(tǒng)。簡(jiǎn)單地說，動(dòng)力系統(tǒng)專門研究一些諸如力學(xué)、物理、生物等系統(tǒng)隨時(shí)間變化而變化的過程，主要研究對(duì)象是軌道及軌道的結(jié)構(gòu)。軌道穩(wěn)定性及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性往往是核心問題。動(dòng)力系統(tǒng)本身有很多不同的方向，我做的相對(duì)比較理論一些。我感興趣的幾個(gè)主要方向是微分動(dòng)力系統(tǒng)、哈密爾頓系統(tǒng)、微分遍歷論與天體力學(xué)。我特別感興趣的是一般動(dòng)力系統(tǒng)和其他數(shù)學(xué)領(lǐng)域之間的聯(lián)系，比如，拓?fù)?、幾何、或代?shù)等都有其獨(dú)特的理論與方法，而這些方法有時(shí)是相通的。如何把它們有機(jī)地結(jié)合起來研究一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)是一個(gè)很有趣的問題。最近，隨著南方科技大學(xué)大數(shù)據(jù)創(chuàng)新中心的成立，我對(duì)大數(shù)據(jù)理論及應(yīng)用產(chǎn)生了濃厚的興趣。
《知識(shí)分子》：天體力學(xué)最新的進(jìn)展有哪些？
夏志宏：從應(yīng)用方面來講，現(xiàn)在軌道設(shè)計(jì)技巧比以前好多了。比如說，我們要從地球向外太空發(fā)射一個(gè)宇宙探測(cè)器，利用天體力學(xué)的理論知識(shí)，可以預(yù)先設(shè)計(jì)很好的軌道，也可以讓探測(cè)器比較穩(wěn)定地停留在空間某一個(gè)地方。因?yàn)楝F(xiàn)在的動(dòng)力系統(tǒng)理論比較成熟，設(shè)計(jì)的軌道比原來好，非常節(jié)省能量。
還有一類理論上的問題也有很大的進(jìn)展，關(guān)于整體星體的運(yùn)動(dòng)的不穩(wěn)定性的理解比以前深，而且基本上能肯定，一般天體運(yùn)動(dòng)的軌道有很大的不穩(wěn)定性，也就是所謂的混沌現(xiàn)象。
最大的阻力來自高校的管理體制
南方科技大學(xué)地處深圳——中國(guó)最有經(jīng)濟(jì)活力的城市之一，是中國(guó)高等教育改革的試點(diǎn)學(xué)校。
2015年，受南方科技大學(xué)校長(zhǎng)（簡(jiǎn)稱“南科大”）陳十一的邀請(qǐng)，夏志宏開始籌建南科大數(shù)學(xué)系，并擔(dān)任數(shù)學(xué)系主任。
“我覺得創(chuàng)系是一件非常有意義的事。我希望南科大建立一個(gè)國(guó)際化、研究型、高水平的數(shù)學(xué)系?！?015年9月，剛剛上任的夏志宏說。他介紹，數(shù)學(xué)系除了滿足學(xué)校的基本教學(xué)任務(wù)，在基礎(chǔ)研究方面必須達(dá)到前沿水平，有國(guó)際影響。要在研究上有所突破，就需要有高水平的研究團(tuán)隊(duì)，而且年齡層要有梯度?！昂湍峡拼蟾餍值茉合狄粯?，我們現(xiàn)在花很大精力全球招聘人才。”夏志宏說。
盡管數(shù)學(xué)系成立不久，人數(shù)不多，夏志宏介紹，但已經(jīng)有一支很強(qiáng)的國(guó)際化隊(duì)伍，有不少國(guó)家千人計(jì)劃專家、青年千人學(xué)者?！翱上驳氖牵覀冞€吸引了三名國(guó)際一流的非華裔學(xué)者，全職在數(shù)學(xué)系工作。”
南科大數(shù)學(xué)系的研究方向包括基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、應(yīng)用與計(jì)算數(shù)學(xué)、概率統(tǒng)計(jì)和金融數(shù)學(xué)。
“隨著南科大在國(guó)內(nèi)外影響力的提高，憑借優(yōu)美的無霧霾的自然環(huán)境、學(xué)術(shù)環(huán)境和深圳市的大力支持，我相信南科大及數(shù)學(xué)系很快會(huì)成為中國(guó)高校的一大亮點(diǎn)?！?/p>
一切看起來都很順利，不過，對(duì)于剛回國(guó)的夏志宏來說，還是面臨著不少挑戰(zhàn)。
《知識(shí)分子》：你為什么回來加入南科大？
夏志宏：我愿意去南科大一個(gè)很重要的原因是，一般傳統(tǒng)學(xué)校的院系或多或少都存在不少的遺留問題，但南科大是一個(gè)嶄新的學(xué)校，以前沒有數(shù)學(xué)系，相對(duì)來說對(duì)改革少了很多阻力。
《知識(shí)分子》：現(xiàn)在的阻力主要來自哪里？
夏志宏：我們的阻力仍然主要來自于現(xiàn)有高等教育體制，最麻煩的是申請(qǐng)學(xué)位的一些制度。學(xué)校大部分老師在國(guó)內(nèi)外一流學(xué)校里都已經(jīng)培養(yǎng)很多博士，經(jīng)驗(yàn)豐富，但到南科大，竟然連帶博士的資格都沒有。比如我，可以在北京大學(xué)、南京大學(xué)招博士生，甚至是美國(guó)一流大學(xué)，但在南科大不行，因?yàn)榻逃窟€沒有批準(zhǔn)南科大有博士點(diǎn)。這明顯是比較荒唐的事，我們急切希望有擔(dān)當(dāng)政府負(fù)責(zé)人能出面解決這一問題。這是整個(gè)辦學(xué)中遇到最難的地方。但所幸我們沒有停步去等體制解決問題，而是積極地和國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)校合作，以聯(lián)合培養(yǎng)的方式培養(yǎng)博士生。
《知識(shí)分子》：回國(guó)任教這一段時(shí)間，你覺得最大的挑戰(zhàn)是什么？
夏志宏：我覺得最大的挑戰(zhàn)是花太多的時(shí)間應(yīng)付沒有必要的事情。我們經(jīng)常忙于行政會(huì)議、匯報(bào)。很多上面要求的評(píng)估、教學(xué)計(jì)劃、動(dòng)員、總結(jié)等，其實(shí)都沒有必要。教授們不該去做看上去很有榮譽(yù)、其實(shí)是很無聊的事。教育部表面希望辦學(xué)有特色，但你一有特色，就說你不符合規(guī)定。還有就是所有的學(xué)校都用同樣的方法來管理。不僅僅是學(xué)校，所有的學(xué)科也都用同一種條文來管理，而且動(dòng)不動(dòng)就要評(píng)估、視察。這一切也許動(dòng)機(jī)是好的，但是他們沒有想到這會(huì)浪費(fèi)多少人力、物力、財(cái)力。
《知識(shí)分子》：你在南科大的計(jì)劃是什么？
夏志宏：我希望一步一步、踏踏實(shí)實(shí)地做，把南科大數(shù)學(xué)系打造成全國(guó)一流，國(guó)際上多個(gè)方向有重大影響的系。數(shù)學(xué)系現(xiàn)在已初具規(guī)模，教學(xué)研究教師、教學(xué)教師、訪問教師，博士后等加起來已有三十多人。我們計(jì)劃在三到五年期間，教學(xué)研究教授隊(duì)伍會(huì)發(fā)展至五十人左右，覆蓋數(shù)學(xué)基本領(lǐng)域，其中有四五個(gè)方向進(jìn)入全國(guó)最強(qiáng)之列。另外，我負(fù)責(zé)新近成立的大數(shù)據(jù)創(chuàng)新中心，將作為產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的嘗試，直接服務(wù)深圳的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
《知識(shí)分子》：現(xiàn)在是解決你自己的問題重要，還是培養(yǎng)下一代科學(xué)家更重要呢？
夏志宏：每個(gè)研究型大學(xué)教授，都應(yīng)該爭(zhēng)取做好這三個(gè)方面：教學(xué)、科研、服務(wù)。也許各個(gè)階段有不同的側(cè)重點(diǎn)，但這三個(gè)方面是相互關(guān)聯(lián)的。每個(gè)方面我都會(huì)努力。謝謝！
夏志宏
數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家,美國(guó)西北大學(xué)終身Pancoe講席教授、北京大學(xué)第一批“長(zhǎng)江學(xué)者”特聘教授、南方科技大學(xué)數(shù)學(xué)系創(chuàng)系系主任、講座教授。研究方向?yàn)閯?dòng)力系統(tǒng)和天體力學(xué)等。
夏志宏26歲時(shí)，在博士論文中解決了早在1897年提出懸而未決的Paul Painleve猜想。1989年榮獲斯隆研究者獎(jiǎng)，1993年榮獲美國(guó)總統(tǒng)青年研究者獎(jiǎng)，1993年榮獲得布拉門塞爾純數(shù)學(xué)獎(jiǎng)，1995年成為馬里蘭州大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)Monroe Martin獎(jiǎng)得主。
