【天下麻城人】袁新意:攀登数学的“山”

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一代又一代麻城人,秉承“忠诚勇毅,敢为人先”的麻城精神,勇敢闯荡,奋力拼搏,他们中有政界精英、商业大咖、专家学者、科技达人……他们是麻城新时代的代言人。为深度展示在外麻城人士的创业历程和故土情怀,激励引导本地麻城人创新创业,市委组织部、市工商联、市融媒体中心联合开办【天下麻城人】全媒体访谈栏目,探访在外麻城籍创业人士,展现麻城在外儿女成长和奋斗的光辉历程和巨大成就,为家乡人们增添一份前所未有的创业激情和发展动力,为麻城高质量发展营造良好舆论氛围。

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采访袁新意教授是在北京大学北京国际数学研究中心院内,几座红绿相间的中式仿古建筑,矗立在北大未名湖边小山和绿植掩映之中。宁静的四合院内外,可以清晰地听到鸟叫。


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“天道几何,万品流形先自守。变分无限,孤心测度有同伦。”北京国际数学中心的全斋楼悬挂了一副很有数学味道的对联,由著名数学家罗懋康撰写,它包含了几何、流形、自守、变分、测度、同伦等数学名词,囊括了近现代数学中的重要研究方向,并巧妙地叙述了做学问的方式——“客观存在中最为基本的规律到底有多少?万物演化都已先行遵循;变易分化是如此无穷无垠,苦心孤诣地推演预测,总有志趣相通的知音。”袁新意把这句话作为勉励自己和热爱钻研数学莘莘学子的座右铭。

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北京国际数学研究中心成立于2005年,是一所由中央政府和北京大学出资建设的数学研究机构,致力于数学学科的前沿问题研究,培养新一代世界级数学家,为促进数学思想和成果的交流提供平台。2011年,北京国际数学研究中心办公建筑落成。办公建筑坐落于北京大学未名湖北畔的镜春园和朗润园,总占地面积逾一万五千平方米,由怀新园、怀宁园、全斋等七座中式仿古建筑组成,为数学交流提供了独一无二的理想环境。2020年1月,袁新意作为北大数院“黄金一代”的成员,从国外学成归来,一直在这栋大楼里面潜心研究数学问题、传授知识,以宁静的心做着“造化经纬,筹量古今”的事情。  


辉煌的履历


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袁新意,1981年出生于湖北省麻城市宋埠镇,曾就读于宋埠龙井中学、宋埠镇中学、黄冈中学,于2000年获得国际数学奥林匹克金牌,获保送北大资格;2003年本科毕业于北京大学数学科学学院,2008年获得美国哥伦比亚大学数学博士学位;同年,他获得著名的Clay Research Fellow,在美国克雷研究所做博士后;2011年至2012年在普林斯顿大学任助理教授;2012年起在美国加州大学伯克利分校任助理教授,2018年7月起任副教授。2020年1月,袁新意回到北大,任北京国际数学研究中心讲席教授。


苦心孤诣地推演预测

总有志趣相通的知音


十年前,著名华人数学家、现任美国普林斯顿大学数学系教授张寿武在访谈中曾表示,“我知道的就有10人左右,他们非常聪明,而且是同一代人……他们每个人的水平都与我们相差无几!他们是中国数学的未来,到他们的时代,应该是中国数学最辉煌的时候。”


张寿武这里提到的年轻人包括同样来自北大数学院2000级的张伟、朱歆文、恽之玮、袁新意;恽之玮和朱歆文研究表示论,袁新意和张伟则专注于数论。北大校友之间深厚的友谊和默契的合作也被外界认为甚至超越了数学本身,他们共同学习成长,逐渐成为成熟的数学家,成名后依然保持紧密合作并取得成功。


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随着知识和技术的积累,袁新意渴望向更深刻的数论问题前进。数论中有很多迷人的问题,而最吸引他的则是著名的BSD猜想(即Birch和Swinnerton-Dyer猜想)——千禧年七大数学难题之一,首先解决的人可以得到100万美元的奖金。


BSD猜想是一个关于椭圆曲线上有理点结构刻画的深刻猜想,同时也被克雷数学研究所列为千禧年七大数学问题之一。数学家为了解决这个猜想发明了大量的数学工具,袁新意对BSD猜想的热情来自本科时阅读的一本椭圆曲线的英文教材。当时的他还不太理解这个猜想的描述,但他已经暗暗地希望自己可以为这个猜想的解决做出贡献。可以实现青年时期梦想的人总是幸运得让人嫉妒,博士学位问题攻克后,他的技术能力和知识水平已经可以让他尝试挑战这个猜想了。更加幸运的是,他的导师张寿武老师除了Arakelov几何之外,也是Gross-Zagier公式领域的专家。于是他便转换兴趣,开始学习Gross-Zagier公式的相关应用和推广。恰好他本科和研究生的同学,后来也成长为“黄金一代”的代表数学家张伟此时也在张寿武门下学习Gross-Zagier公式。


研究的过程一如美好的昨日,“记得在哥大讨论班结束后我们从楼里出来,头顶是夜空清冷的月光,那种感觉,就跟本科时讨论班结束后我们深夜回宿舍时的感觉一样。”2007-2012年,他和张寿武,张伟合作,证明了Gross-Zagier公式相关的一系列重要结果。袁新意的另一个重要成果是和张寿武合作,于2015年证明了Colmez猜想的平均形式。“实际上另一组数学家Andreatta—Goren—Howard—Madapusi-Pera也独立地证明了这个猜想。”


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袁新意的另一大部分研究精力则专注在丢番图几何相关的领域中。丢番图方程,即通常的不定方程,从古到今都是数论中的核心问题。丢番图几何和Arakelov几何的宗旨是用现代几何的观点来研究丢番图方程,而1983年德国数学家法尔廷斯对著名的莫德尔猜想的解决是丢番图几何的一个里程碑。


2006年,袁新意证明了Arakelov几何中的关于算术大线丛的一些奠基性的结果,这最终成为了他后来的博士论文。2010-2021年,袁新意与张寿武教授合作建立了拟射影簇上的阿代尔线丛的理论。2021年,袁新意构造了曲线模空间上的算术典范线丛并证明了其正性,进而给出了一致莫德尔猜想的一个新的几何化的证明。同年,袁新意与他在北京国际数学研究中心的同事谢俊逸合作,最终解决了有着20年历史的几何Bogomolov猜想。


丢番图方程作为数论中的一个永恒的领域,吸引着一代又一代的数学家前赴后继,探求真理。袁新意和他的同事们以兀兀穷年、苦心孤诣的智慧和劳动去揭开它们神秘的面纱。而新的故事,也即将在他们之间上演。


传道授业解惑

为国家培养顶尖数学人才


北大数学科学学院的“黄金一代”中,走出了多位当今数学研究界的佼佼者;袁新意作为其中一员,先后在克雷研究所、普林斯顿大学、加州大学伯克利分校工作过,积累了丰富的科研和教学经验。在2020年他义无反顾地回到熟悉的祖国,加入北京国际数学研究中心。


当年数院讨论班中与同窗聚首切磋学问的少年,今日以数学家的身份走上了他曾注目的北大讲台。


尽管校园变化很大,但未名湖的风景依然让他感到赏心悦目,仿佛心能得到一种平静。


在国外任教多年,袁新意对中美高校数学教育的差异有深刻的体会,他认为国外的基础课不多,需要学生发挥较强的自主性,这么做的好处是学生有精力学习自己想学的东西,但也要求较高的自制力和规划能力。


另外,美国高校的师生普遍比较放松、自信,这种氛围对做研究来说是非常有利的,国内高校在这方面仍然存在差距。但中国数学亦有自己的优势:“国外顶尖高校的数学系规模普遍较小,而北大这边,新近众多高手的加盟,让这里有了更多相互交流的可能性,在数论的研究方面逐步形成了某种规模优势。”坐落在未名湖北畔静谧的北京国际数学研究中心,正成为数学研究蔓延生长的一方沃土。


今年春季学期,袁新意开课给北大学生讲授数论、代数几何方面的知识。提到自己开设的课程,他表示“是非常专业、非常难的数学课”,不过他上课时很快乐:北大的学生们勤于思考,“能问出很好的问题”,“我在上课的过程中也会更熟悉相关知识,把思路整理得更清晰,对我自己的研究也是有帮助的”。袁新意也开始着手培养研究生,他希望在教授给学生具体的数学知识时,也训练他们良好的思维习惯和学术品味。当然,他期待学生有自己独特的地方——不同的人有不同的经历,而这些,都会融入他们的学术底蕴。


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如今,漫步在燕园中,袁新意看到的是与当年的自己一般大的学生们,他有时也会感慨岁月如梭,年少时对数学孜孜不倦追寻的片段重现眼前。


拿到“秘籍”的少年与他的数学往事


“我现在讲这个故事,感觉像讲另外一个小孩的故事一样。”说到自己结缘数学的童年经历,袁新意不由笑言。生活环境的变化为往事蒙上一层朦胧的雾气,但这场经历本身也不乏传奇色彩。


与大多数天资聪颖的数学家相似,袁新意在初次接触数学时便感到特别喜欢,那是他6岁多刚上小学时。那时他不仅爱上数学课,还会主动把老师布置之外的数学题都做完,尤其喜欢做思考题,有时他甚至借来高年级的教材超前学习。尽管没有刻意攀比,但他的数学成绩在班级中遥遥领先。


然而,学校里日常学的数学与数学竞赛的难度毕竟有差异,袁新意首次感受到二者间的鸿沟是在小学六年级。当时市里举办了一场数学竞赛,袁新意从未接受过竞赛训练,但凭着坚实的数学功底通过了初试。在复试前的集训中,来自山村的他才感受到自己与镇里孩子之间的差距,发现“别人比自己厉害很多”令他有些沮丧,在复试中也没有取得奖项。随着比赛结束,这次失利的记忆也逐渐淡化。


真正触动袁新意的是初一的数学竞赛。时隔一年,袁新意还是没有拿到任何奖项,在沮丧之余他开始思索:既然自己数学不错,也喜欢数学,为什么在数学竞赛中总是考不出好成绩?他很快意识到,城里孩子接受过高难度、系统性的竞赛训练,并养成了某些应对竞赛的思维方式,故而在考场上发挥好,于是袁新意突发奇想——他要自己训练。


初一那个暑假,袁新意主动跟父亲说自己要买书。他和父亲骑了20公里自行车来到镇上的新华书店,买下一本数学竞赛书。袁新意至今还记得,那本名为《初中数学竞赛同步辅导》的书第一章讲的是因式分解,这与初二的课程同步,但比常规的因式分解更有技巧和难度,这立刻就吸引了袁新意,“就像武侠小说里那些人一下子拿到了一个秘籍”。在物质相对匮乏的年代,这本数学竞赛书成了袁新意专注的乐趣所在。


袁新意拿到书后试图做题,但即使看了例题,习题也未能立即做出来。但这丝毫不减他的学习热情,他会花上一个小时甚至几个小时去思考,如果没有结果,就看一眼答案再思考,如此往复,最终抵达“恍然大悟”之境。初二一整年,袁新意沉浸在数学的海洋中,从最初题目都读不懂,到反推把握出题人的意图,随着书往后翻,袁新意发现自己能独立做出的题目越来越多,他一下子感觉自己开窍了。


变化悄无声息地发生着,没有家长老师的敦促,也没有每月一考的压力,谁也不知道这位少年在潜心钻研着艰涩的数学题,而且乐此不疲。


真正的锋芒是无法掩盖的,不久后,镇上举办了语数英三科联赛,这次的数学题目偏难,在大多数人考了不到60分的情况下,袁新意考了100多分,以碾压性的优势位列总分第一。


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此后,袁新意按着自己摸索出来的方式钻研数学难题,他先是以第一名的成绩保送进黄冈中学,又进入国家队、斩获国际数学奥林匹克竞赛金牌。一切顺理成章,却又仿佛有些不可思议,但几无疑问的是,对数学的兴趣所带来的热情和学习自主性始终伴随着他,处处究思,处处风景。


因为数学竞赛的突出成绩,袁新意获得了保送资格,考虑专业时,他在数学和计算机之间犹豫了。时值2000年,计算机技术方兴未艾。袁新意很清楚,如果学计算机,未来在经济上不会有太多顾虑。但他也深知自己喜欢数学,对数学的了解更多。纠结之下,他选择了自己6岁起便怀揣的热爱。


接下来的决定就简单多了,“既然要学数学,北大数学是最好的,当然是去北大数院。”


本科对袁新意而言是一个重要的衔接过渡期,让他对数学研究有了更深的认知。在他看来,大学数学与中学数学的区别在于理解,学一门课最重要的是理解,解题仅仅是辅助。


在学习深奥的数学思想时,袁新意有时不免惊叹:太漂亮了,都是旷世之作!在巨人面前,他也会感到自己的渺小。更重要的是,看着这些专业领域的开山之作,袁新意想到了自己的未来——自己能否做出这样的成果呢?他有些迷茫了。但将目光转回当下,每一门课的学习都是一个短期的小目标,在眼前的课程中都交上满意的答卷,他有足够的信心和能力。


相比国外,北大数院本科设置的课程更多,这也为袁新意打下了扎实的研究基础。新世纪前后,北大数学已经开启了针对本科生的“加强版”培养模式,前沿报告、学生讨论班、本科生科研等为同学们带来了精妙的前所未闻的数学知识,也引燃他们的智慧火花。


在小规模的讨论班中,学生就感兴趣的课题作报告,自由地与老师同学交流,学者大牛也会不吝时间来引导本科生。这种比上课考试更灵活的学习模式让袁新意感到舒适惬意,他还与同学自发组织了讨论班,大家共读一本书,并轮流主讲。虽然在现在的袁新意看来,当时大家在数学上的理解尚浅,但这么一波志同道合的同学聚在一起讨论热爱的数学,即便不讨论时也彼此招呼问候,精神上还是很受鼓舞。就在这一群青年读书讨论的友好氛围中,孕育出后来的“北大数学黄金一代”。


身在外乡音难忘

游八方心系故乡


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袁新意,这位在数学领域有着卓越成就的学者,他的家乡情怀始终如一,深深扎根于湖北省麻城市那片热土!尽管后来走向了更广阔的舞台,他的心中始终怀着对家乡的眷恋和感激。他深知,是家乡的教育资源为他打下了坚实的基础,是家乡的文化底蕴为他提供了丰富的精神滋养。因此他积极参与公益活动,用实际行动回馈家乡;不仅提供了资金上的支持,更在时间和精力上倾注了大量心血。他常常亲自参与活动的策划和组织,利用自己的专业知识和影响力,为活动提供专业的指导和帮助。对家乡的青少年成长,他也提出了真诚的希望,希望他们都能成人成才,并积极回馈家乡、回馈社会!


采写:市融媒体中心记者 商义东 董燕 胡文敏 林升 鲁海光 吴雨婷