他高一輟學寫詩、大學6年才畢業,他是今年的菲爾茲獎得主:39歲的普林斯頓數學教授許埈珥

2022-07-06 09:15

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榮獲2022年費爾茲獎的普林斯頓研究員許埈珥。(美聯社)

榮獲2022年費爾茲獎的普林斯頓研究員許埈珥。(美聯社)

「在數學領域裡,你想要知道什麼是真的、以及為什麼這是真的。想從你所在的地方直接前往你想去的地方,通常非常困難。我們每個人都必須找出自己的那條路。在數學領域裡,知道與不知道的邊界是如此清晰,你幾乎可以看到我們大腦秘密運作的這個神秘區域。如果你思考的時間夠長,你就會越過理解的疆界。」

2022年菲爾茲獎得主・許埈珥

麥特戴蒙在電影成名作《心靈捕手》(Good Will Hunting)飾演出身寒微的問題青年威爾・杭汀(Will Hunting),因其拔尖的數學天份受到麻省理工學院教授、菲爾茲獎(Fields Medal)得主吉拉德・蘭博(Gerald Lambeau)賞識,想要親自磨練這顆極其難得的原石。不過杭汀卻緊閉心門,蘭博只好請來大學好友、心理學教授尚恩・麥奎爾(Sean Maguire)幫忙開導,最後威爾跟尚恩這兩個孤單的靈魂幾經碰撞與衝突,彼此都跨越了原本卡住自己人生的難關。

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當電影結束時,沒人知道威爾未來會不會也拿到一座菲爾茲獎,或者到哪個高等研究單位任職。不過他已撥開心中迷霧,並且開著死黨送給他的拼裝車(這可是他的21歲生日禮物)遠征加州,準備尋回自己的真愛史凱拉(Skylar)。不過「菲爾茲獎得主教出另一位菲爾茲獎得主」的劇情,並非只在奧斯卡最佳劇本裡成立。今年菲爾茲獎的4位得主中,韓裔美籍數學家許埈珥(June Huh)也有跟威爾類似的際遇,有一位願意指導與栽培他的菲爾茲獎老師(廣中平祐),而且戲裡戲外這兩位數學天才,都曾在人生的道路上一度感到迷茫。

《心靈捕手》電影海報。(維基百科)
《心靈捕手》電影海報。(維基百科)

許埈珥大學唸的壓根不是數學系(而是天文跟物理),雖然他的專業也會用到數學、首爾大學更是韓國名校,但他從小到大的興趣卻不在這裡,在學校裡的課業表現也屬平庸。因為被當太多科目,大學竟然唸了六年才終於畢業。然而就在他大學的最後一年,1970年菲爾茲獎得主廣中平祐從日本到首爾國立大學開課,兩人在代數幾何課堂上的相遇,才讓許埈珥開始領略數學的迷人之處。雖然許埈珥跟著廣中平祐拿了一個數學碩士,但他過去的爛成績在申請出國時幾乎沒有學校願意收,只有伊利諾大學的厄巴納-香檳分校給了入學通知。

轉向數學後不到10年,許埈珥靠著證明「羅塔猜想」(Rota’s conjecture)成為普林斯頓高等研究院一員——科學雜誌《量子》(Quanta Magazine)總編輯湯瑪斯・林(Thomas Lin)形容此事「就像一個人18歲才剛拿起網球拍,20歲就贏得溫布頓公開賽一樣,基本上屬於不可能」。不過許埈珥這些年在數學領域的成就,持續將這個「不可能」往前推進:包括2017年拿下頒布給傑出年輕科學家的英國布拉瓦尼克獎(Blavatnik Prize)、2019年獲頒數學領域的新視野獎(New Horizons Prize)、2021年獲頒南韓三星的湖岩科學獎。

許埈珥。(翻攝網路)
許埈珥。(翻攝網路)

湯瑪斯・林幾年前曾經指出,許埈珥在普林斯頓高等研究院所待的職位「盛產」菲爾茲獎得主。因為過去待過這個研究員職位的三個數學家,有兩人拿下了菲爾茲獎(2002年的Vladimir Voevodsky與2010年的Ngô Bảo Châu)。當國際數學聯盟(IMU)在今年7月5日宣布四年一度的菲爾茲獎得獎名單:35歲的牛津大學教授梅納德(James Maynard)、36歲的法籍日內瓦大學數學教授兼法國高等科學研究員杜米尼-科平(Hugo Duminil-Copin)、37歲的烏克蘭籍洛桑聯邦理工學院數學教授維亞佐夫斯卡(Maryna Viazovska),39歲的許埈珥也榜上有名。

菲爾茲獎素有「數學界的諾貝爾獎」之稱,因為「得獎者須在得獎年的元旦前未滿四十歲」的規定,被認為是年輕數學家的最高榮譽。過去少有東方數學家得到這個獎項的肯定(僅有1954年的小平邦彥、1970年的廣中平佑、1983年的丘成桐、1990年的森重文四人),許埈珥則趕在菲爾茲獎得獎年限的最後一年封神,成為東方世界的第五人(也是韓國的第一人)。相較於他在少年時期厭惡抵抗數學(據稱是小學一次數學考試考差所致)、甚至高中一度輟學寫詩的迷茫過去,許埈珥的人生轉折確實比在麻省理工學院拖地擦黑板的叛逆威爾還要傳奇。

廣中平祐。(文部科學省官網)
廣中平祐。(文部科學省官網)

許埈珥跟電影裡的威爾一樣擁有驚人的數學天份,不過他跟出身寒微完全沾不上邊。許埈珥的父母都是大學教授,母親教的是俄國文學,父親則是統計學。1983年許埈珥在加州出生,當時他的父母正在美國攻讀博士,兩年後全家返回南韓。許埈珥自稱對於數學並不擅長,父親也曾試圖教他數學,但當老爸發現小許埈珥只是照抄解答後,就把練習本後面那幾頁撕掉,許埈珥則轉往書店繼續抄練習本解答,並且徹底喪失了對數學的興趣。

比起數學與學校教育,當時的許埈珥更鍾情於閱讀與親近大自然。他自稱無法在課堂上吸收任何內容,卻能自己讀完一本生物的百科全書,也樂於探索住處附近的山區。中學時期的許埈珥全副心力都擺在寫詩上頭,因為他認為「數學只是邏輯上必然陳述的疊加,詩歌才是真正的創造性表達」。在湯瑪斯・林的專訪中,許埈珥自稱「我知道我很聰明,但我沒辦法用成績證明這一點,所以就開始寫詩」。

榮獲2022年費爾茲獎的普林斯頓數學家許埈珥。(美聯社)
榮獲2022年費爾茲獎的普林斯頓數學家許埈珥。(美聯社)

他也自認是個浪漫主義者,因為「好聽的音樂會讓我流下眼淚」,16歲時還一度輟學寫詩與小說,並且計劃在上大學前完成描繪大自然與自身經歷的傑作。但許埈珥也在專訪中笑著說「這顯然沒有發生」,因此只好重回升學「正軌」。自詡頭腦聰明的許埈珥在2002年考上首爾國立大學,並且決定改當一名科學記者。不過許埈珥在學習天文與物理那幾年,顯然還是沒有找到自己的方向。在被當掉好幾門必修後,他把四年制的物理系快唸成了醫學系。但也因為如此,他碰見了自己在數學領域的啟蒙者與引路人。

廣中平祐在許埈珥大六那年前往首爾大學客座,開設代數幾何講座課程。據許埈珥自述,他其實不是因為想學數學才修這門課,而是認為在日韓享有盛名的廣中平祐,可以當他科學記者生涯裡的第一位受訪對象。但許埈珥也承認,成為科普作家的念頭也不明確,事實上「我不知道我想做什麼,也不知道自己擅長什麼」。

廣中平祐的課一開始吸引了兩百多人慕名前來,但幾週之後課堂上的學生卻所剩無幾。因為廣中平祐並沒有像其他老師一樣,在代數幾何的課堂上介紹代數方程與其幾何性質,而是專注於介紹自己對奇點(Singularity)的思考。許埈珥說,老師基本上都在講「他昨天想到的東西」,像是某個非常特別的問題,以及不一定正確的證明:「數學專業的學生退選是因為他們聽不懂,我當然也聽不懂,但我們之間對於『理解』的標準不一樣。」

並不指望在這門課學到特定數學知識的許埈珥說,廣中平祐的課不像其他數學老師那樣經過「優化」,一切都能流暢地被證明出來。他在課堂上目睹老師如何思考問題,他喜歡這種懸念、喜歡嘗試一些沒人真正知道該怎麼解答的問題、喜歡不知道該怎麼做帶來的自由、也喜歡把不可能變成可能的驚喜。許埈珥表示,經過好幾個世紀的完善,「大學裡談論數學的方式」與「面對原始的數學問題」截然不同。在廣中平祐的課堂上,他才第一次現場看到別人如何「做數學」(doing mathematics)。

榮獲2022年費爾茲獎的普林斯頓數學家維亞佐夫斯卡(Maryna Viazovska)、梅納德(James Maynard)、許埈珥、杜米尼-科平(Hugo Duminil-Copin)。(由左至右,美聯社)
榮獲2022年費爾茲獎的普林斯頓數學家維亞佐夫斯卡(Maryna Viazovska)、梅納德(James Maynard)、許埈珥、杜米尼-科平(Hugo Duminil-Copin)。(由左至右,美聯社)

《量子雜誌》的專訪中,許埈珥表示數學能帶給他詩無法給予的東西:在自己之外尋找美的能力,試圖抓住外在客觀的真實存在,做數學比寫作更能打開他的心扉。他說他不再像想要成為一名偉大詩人那樣企圖受到外在肯定,他只是單純地想要做數學,「其中幾乎沒有自我的容身之處」。許埈珥也利用午餐時間與廣中平祐親近,兩人的話題最後總會回到數學上。數學底子不好的許埈珥自稱「盡量避免暴露自己的無知,試圖假裝聽懂老師在說什麼」。有趣的是,廣中平祐表示從未意識到這個學生缺乏正規訓練,而且對他留下了深刻印象。

廣中平祐後來在首爾多待了兩年,並且擔任許埈珥的碩士指導教授,許埈珥也在數學研究所遇見了自己的妻子金乃英(Nayoung Kim,音譯)。當廣中平祐在這段時間返回日本,許埈珥也隨同老師前往京都,甚至就住在老師家。廣中平祐回憶,兩人在京都與首爾都經常一同散步或用餐,「我們彼此欣賞,所以也聊了很多數學以外的話題」。廣中平祐也經常對許埈珥講解奇數理論的難題,「顯然,他想讓我繼續這項工作」,許埈珥如是說。

在廣中平祐的催促下,拿到碩士學位的許埈珥開始申請美國的博士班。但在非數學科班出身、碩士課業表現也相當平庸的情況下,許埈珥即便擁有菲爾茲獎得主親自撰寫的推薦信,他所申請的十幾間研究所幾乎全部沒有回應。幸好伊利諾伊大學的厄巴納–香檳分校還願意收這名半路出家、真正念數學只有兩三年的學生,於是許埈珥隻身赴美攻讀數學。但他這一去,竟解決了困擾數學界40多年的里德猜想(Read’s conjecture)。

湯瑪斯・林指出,其實許埈珥剛到伊利諾時根本不知道里德猜想。不過他在抵達美國後發展了將奇點理論應用於圖論的想法,並且發現自己的構想過去沒有其他數學家嘗試過,「我後來發現這種模式實際上是圖論中的『里德猜想』。從某種意義上說,我在不知道問題的情況下解決了問題」。普林斯頓高等研究院的數學物理學家羅貝特圖斯・戴克赫拉夫(Robertus Dijkgraaf)對此表示:「如果你把數學看作一塊分為幾個國家的大陸的話,許埈珥的情況相當於沒人告訴他存在這些邊界,因此他的研究也不受任何界限的約束」

2018年許埈珥在國際數學家大會發表演說。(Wikipedia/CC BY-SA 4.0)
2018年許埈珥在國際數學家大會發表演說。(Wikipedia/CC BY-SA 4.0)

在許埈珥將其對里德猜想的證明發布到網路上後,密西根大學立刻邀請他前來報告。在密西根任教的米爾洽・穆斯塔策(Mircea Mustaţă)表示,這次報告一下子就切中要點,許埈珥的證明非常優美和清晰,這對一個剛開始念數學博士的人來說並不常見。當時在密西根大學從事博士後研究的傑西・卡斯(Jesse Kass),成為密西根大學邀請許埈珥前來報告的現場聽眾之一。他說當時系裡資深的老師鼓勵他去聽這場演講,因為這樣「30年後你就可以告訴你的孫子,你在許埈珥成名之前就聽過他報告了」

在許埈珥完成報告後,那批曾拒絕他申請的密西根教授立刻邀請他轉校,於是許埈珥2011年轉往密密西根大學,並且開始處理另一個更為宏大的數學難題:「羅塔猜想」(Rota’s conjecture)。他曾試圖繼續運用奇點理論的技術,但很快就發現自己走進死巷。許埈珥後來與俄亥俄州立大學的數學家卡茨(Eric Katz)和希伯來大學的卡里姆・阿迪普拉西托(Karim Adiprasito)三人合作,在2015年一同運用「霍奇理論」(Hodge Theory)完整證明了「羅塔猜想」。這項成就讓許埈珥獲得普林斯頓高等研究院的新職位(他2021年起也在普林斯頓大學任教),也成為菲爾茲獎得主的熱門名單。

根據國際數學聯盟的得獎說明,許埈珥的得獎原因是:

「利用霍奇理論、熱帶幾何和奇點理論的方法,許埈珥和他的合作者改變了幾何組合學領域。許埈珥和王博潼利用代數幾何和相交理論的工具,證明可實現擬陣的道林-威爾遜猜想;卡里姆·阿迪普拉斯托(Karim Adiprasito)、許埈珥和埃里克·卡茨(Eric Katz)發現了霍奇理論的組合學類似,並證明萊夫謝茨定理和任意擬陣的霍奇-黎曼關係。他們利用這些結果解決了關於擬陣的特徵多項式的對數凹性的赫倫-羅塔-韋爾什猜想;彼得·布蘭登(Petter Brändén)和許埈珥發展了洛倫茲多項式的理論,通過熱帶幾何連接了連續的和離散的凸分析。他們證明擬陣的強梅森猜想,併發現了從射影代數幾何到統計力學中的波茨模型等一系列不同數學領域中的應用。」

榮獲2022年費爾茲獎的普林斯頓數學家許埈珥。(美聯社)
榮獲2022年費爾茲獎的普林斯頓數學家許埈珥。(美聯社)

曾與許埈珥合作的許多學者都說,他的謙遜特質與腳踏實地令人難忘。與許埈珥合作證明道林-威爾遜猜想的威斯康辛大學助理教授王博潼表示,許埈珥在做數學題的時候非常謹慎,謹慎到這位2002年國際數學奧林匹克金牌認為「這傢伙大概過不了資格考」,因為許埈珥的動作非常慢。「我有數學競賽的經驗,作為一個數學家,你必須聰明,你必須快」。王博潼一開始覺得許埈珥在簡單的問題上浪費太多時間,後來他才意識到,許埈珥是以一種更深層次的方式處理看似簡單的概念,在後來的工作裡這種做法也往往被證明非常有用。另一位數學家格雷厄姆 · 德納姆(Graham Denham)則說,許埈珥花了兩年時間才構思出更好的論點,「幸好我們都是終身職」

許埈珥對於數學問題的耐性,也展現在他的生活日常裡。他對《量子》雜誌表示,「我幾乎所有的日子都是一樣的,(因為)我對重複有很高的忍耐力」。這位數學家的一天往往是從凌晨三點開始,在健身房鍛鍊身體,再跟老婆與兩個孩子一起吃早餐,送大兒子上學,然後進普林斯頓的研究室。許埈珥的研究室有一張大書桌、一張睡覺用的沙發、張鋪在地板上的瑜伽墊,卻沒有幾本書。他自稱喜歡機械性地重複動作,比方說打掃、洗碗、還有把讀到的內容抄在筆記本上。他經常在圖書館的兒童區工作,因為那裡很吵。許埈珥說:「我不喜歡安靜的地方,這會讓我昏昏欲睡。」

「我的太太金乃英是我生命中最重要的人。她是我的朋友、我的同伴,有時候也是我的老師。她總是在我們身邊。我會跟我的大兒子丹一起做一點數學,他樂於提出問題,然後看其他人解答。這就像個謎題,其中蘊含非凡的樂趣。我的小兒子剛開始學走路,我們晚飯後會換上睡衣、上床睡覺,如此日復一日。」

許埈珥

他每天早上會在研究室的沙發上小睡,午飯過後會花很長時間散步,然後再回到辦公室工作(除非他已經完成了一天的工作量,因為他一天只能集中精神工作幾個小時),然後回家。晚上他會陪伴家人用餐、睡覺,就寢時間大約是晚上9時。許埈珥對於做數學與規律生活的偏愛,讓他可以一連幾個月只吃冷凍披薩,因為懶得研究怎麼到購物商場,他可以在藥妝店買十幾塊布用釘書機釘起來就充當冬被。連當時以女友身份從南韓到美國探親的金乃英,都一度考慮「是不是真的該嫁給這個沒有任何現實生活技能的男人」。

當然,金乃英還是在2014年拿到博士學位那年嫁給了許埈珥,在即將產下大兒子丹(Dan)那晚,金乃英發現許埈珥還在繼續做數學。許埈珥自承「妻子是一個比我更加平衡的人」,「生活有很多方面,數學只是其中非常、非常小的一部分」。在與先生共同養育小孩的過程中,許埈珥的太太也不斷引導先生把日子「過得更加平衡」,這位數學天才努力地陪伴孩子玩耍、外出,完成太太希望他完成的家務。許埈珥坦承他還是不太喜歡處理雜務,但他也說「我們不能總是靠著釘在一起的布來生活」。本身也是首爾大學數學博士的金乃英自謙「我不過是一名勞工,許埈珥才是真正的數學家」,不過對於得到費爾茲獎肯定,許埈珥表示「當然很開心,但內心深處你會擔心他們發現你其實沒那麼優秀。我是一個相當不錯的數學家,但我配得上菲爾茲獎嗎?

「作為一名數學家,普林斯頓是世界上最好的城市之一,這裡也是撫養孩子的和平之地。沒有同事們的幫助和影響,我的每項工作都不可能完成。作為這個優秀人才組成的龐大網路的一部分,我獲得了成為數學家之前無法想像的自由。當天氣放晴,我能夠看見我是這個龐大而複雜的古代建築的簡單小零件。我們以某種神秘的方式彼此相連,我們也在這種聯繫中成長。」

許埈珥

許埈珥與恩師廣中平祐、以及當時還是女友的金乃英合照。
許埈珥與恩師廣中平祐、以及當時還是女友的金乃英合照。

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