他曾讨厌学校里的数学,直到一位教授翻开了通往夸克的那本书

原标题He Hated School Math Until a Professor Opened the Book to Quarks

Edward Frenkel 与 Lex Fridman 谈苏联童年、朗兰兹纲领、哥德尔、人工智能,以及为什么每一套号称客观的硬理论,最终都会回到一个观察者身上。

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Lex Fridman Podcast
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2023年4月9日
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在 Lex Fridman 的播客上,伯克利数学家 Edward Frenkel 讲述了自己从一个觉得学校数学枯燥的 15 岁少年,走到数论与量子物理交界处的人生路径。他主张,物理学家描述的是这个宇宙,数学家描述的则是所有可能的宇宙;数学能够创造美,却无法说明美为何打动人;量子力学、相对论和哥德尔定理都把观察者重新请回到号称超然的科学之中。长谈涉及复数、毕达哥拉斯学派、语言模型、费马大定理、莫斯科大学的反犹主义,以及死亡剥掉一切滤镜之后显露出来的爱。

  1. 1一位本地教授先问这个傲慢的 15 岁少年是否知道夸克,又问他是否了解 SU(3) 的表示论。教授打开一本厚书,里面的图样他在科普读物里见过,图样周围则是解释它们的符号和方程。这一下,他当场就被折服了。
  2. 2Frenkel 认为,关键的分界在于:物理学家描述的是这个宇宙,数学家描述的则是所有可能的数学宇宙,包括十维、十一维、二十五维乃至无穷维的宇宙。
  3. 3他对任何宣称“万物皆数学”的理论都保持警惕。数学能够生产出美,却无法说明这种美为什么会打动一个人。
  4. 4海森堡的那句话贯穿了整集节目:我们观察到的是经过我们提问方式处理之后的现实,现实本身我们并不能直接看到。量子力学、相对论和哥德尔定理,都把观察者重新放了回来。
  5. 5哥德尔第一不完备定理表明:任何足够丰富、能够描述算术的一致形式系统,都包含一些真命题,它们无法仅靠从公理出发一步步推导定理来证明。
  6. 616 岁时,Frenkel 因为被打上“不受欢迎”的标签,在莫斯科大学的入学考试中落败。后来他把这件事看成既是沉重的打击,也是一束激光般的动力。这究竟是好是坏?这是一个他不愿去改写的悖论。
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01

学校的数学很枯燥,直到夸克背后的方程出现

Lex Fridman 开篇引的是《爱与数学》的第一句话:一个人如何成为数学家?Edward Frenkel 在科洛姆纳长大,那是一座距离莫斯科 117 公里的苏联外省小城。他是个成绩全优的学生,最不喜欢的科目却是数学。他每道题都会做,这正是他觉得它枯燥的原因。学校教的数学就是他所知道的全部,于是他以为数学就是这些。

他真正热爱的是物理学,尤其是量子物理。他买了很多讲基本粒子的科普书,梦想成为一名理论物理学家。转机出现在他 15 岁的时候:父母的一位朋友、当地师范学院的教授 Evgeny Evgenievich Petrov 对他母亲说,他要把这个男孩变成数学家。这个少年来的时候很傲慢。Petrov 问他是否知道夸克,也就是构成质子和中子的粒子。夸克是 1960 年代最重大的理论发现之一。

然后 Petrov 问他是否了解 SU(3) 群的表示论。Frenkel 意识到,自己只知道故事:上夸克、下夸克,质子里有三个夸克。至于物理学家是如何从理论上推出这些的,他一概不知。Petrov 把一本厚得像圣经的书翻到中间。那些图样他在科普读物里见过;图样周围则是符号和方程,真正解释了这些图样。“你以为学校教的就是数学?”Petrov 说,“这才是真正的数学。”Frenkel 当场就被折服了,尽管当时他还跟不上其中的任何一行推导。他已经能感受到其中的美。

回头看,他说,他渴望的是比图样更深的理解。Fridman 注意到,那个 15 岁的少年仍然能在 Frenkel 的演讲和书里看出来,Frenkel 把这当作一种恭维。驱动他的,是发现的乐趣,以及想尽可能深入宇宙秘密的愿望,哪怕明知其中有些秘密可能永远无法被全部找到。他说,每当他提到量子物理或相对论,各行各业的人都会眼睛一亮。物理学家在公众教育上做得更好;数学家大约用了十年才开始追赶。毕达哥拉斯定理 2500 年来对任何人、任何地方,意思都是一样的。他认为,在一种连许多事情都无法达成一致的文化中,它就像一剂解药。

02

物理学家描述这个宇宙,数学家描述所有的宇宙

谈到两个领域的区别,Frenkel 划出了一条清楚的界线:物理学家想要描述这个宇宙,数学家想要描述所有可能的数学宇宙。观测到的时空有三维空间和一维时间,因此现实的物理学必须生活在那里。而数学家对 10 维、11 维、25 维,甚至无穷多维的世界,同样感兴趣。这种自由正是关键所在。

代价在另一边。物理学家能享受实验带来的满足:日内瓦的大型强子对撞机(LHC)发现了希格斯玻色子,那就是这样的大机器。数学家则靠证明来确认,依据的是逻辑规则。Frenkel 承认,他羡慕物理学家朋友们拥有的那些玩具。然而,抽象数学总是不断地映射到现实上。伽利略那句话说,自然这本书是用数学语言写成的,圆、三角形和正方形是它的字母。他认为,这句话在粒子物理与宇宙学最遥远的地方,变得越来越真了。

03

数学能创造美,却说不清美为何重要

Fridman 问到 Max Tegmark 的《我们的数学宇宙》:懂得宇宙核心的人,是不是都会成为数学家?Frenkel 说,数学只是核心的一半。他写《爱与数学》是有原因的。数学提供工具,也提供一种清晰的视野,但光靠它并不足以过上和谐的生活。他对任何宣称“一切都是数学”的理论都保持警惕。正如 Fridman 所说,Frenkel 也接受这样一种区分:数学能够产生美妙的东西,却无法说明它们为什么美妙。

他把数学描述为一种辨识物理世界与心智中图案的方式,能够磨砺感知美的能力。地球曾经看上去是平的;认识到它是球体,你就能绕着它走而不掉下边缘。爱因斯坦的广义相对论则进一步说,时空本身也不是平的。这一步更难想象,因为近处空间的平直感太根深蒂固了。实验证实,光线会绕过恒星发生弯曲。引力就是这种弯曲,既是空间的弯曲,也是时间的弯曲。Frenkel 无法想象一个子午线是时间、纬线是空间的球面,但他能写出曲率的公式。

Fridman 反驳说,摆弄时间对人类经验并不友好:向前推进的箭头似乎是我们理解任何事物的方式。Frenkel 引用布莱克的诗句,大意是永恒热爱时间的产物。一种看法是,永恒是根本的,而心智把它概念化为时间。这个想法未必是神秘主义的。当你全神贯注于工作、爱或创造时,时间会停止;两个小时感觉像几秒钟。他说,在那一刻,我们或许最接近真理。心智事后才赶来,编出一个故事:我当时在写作,我在画画,我坠入了爱河。而在事情发生的时候,你只是在那里。

Fridman 进一步推问:也许意识、自由意志,以及由连续记忆构成的叙事都是幻觉。Frenkel 说,这几乎不可能真正内化,这是一个“第二十二条军规”式的两难,如果心智的构造就使它无法以别的方式体验世界。要看见更全面的图景,就得跳出心智之外。他补充说,我们喜欢玩弄时间,喜欢它的戏剧性、记忆和磨难。“我们爱它,否则我们就不会这么做。”Fridman 回答说,地球或者说进化过程,似乎也喜欢这样,让它的孩子玩弄主观的真理,帮助它们活下去。

04

伟大的发现者保留了孩子可以显得愚蠢的权利

Frenkel 指出,伟大的科学家在做出发现时,往往感觉自己像个孩子。牛顿写道,他觉得自己像一个在海边玩耍的男孩,偶尔找到一块更漂亮的卵石或贝壳,而真理的大海仍未被发现。被 Frenkel 称为二十世纪下半叶最伟大数学家的亚历山大·格罗滕迪克写道,发现是属于孩子的特权:他不怕犯错,不怕显得愚蠢,敢于这样那样地尝试。毕加索说,每个孩子都是艺术家;问题是,长大之后如何仍然做一个艺术家。

Fridman 问,一位要像王室一样在象牙塔里讲话的伯克利教授,能否把这种东西剥掉。Frenkel 开玩笑说,他每天都要坐电梯上到塔顶,然后说是的,他也会挣扎,因为这是人的一部分。那些科学家之所以伟大,部分原因在于他们保持了这种联系:着迷、脆弱、自发。学校和父母会惩罚任何不符合模式的人。人们一旦以为自己在长大,就没有人愿意显得愚蠢。目标是一种平衡:拥有知识与辨别力,同时又不扼杀孩子般的开放。这没有公式。每个人的人生,都是一个不完美的近似解。

他提出了房间里那头大象:每隔几周就有新的人工智能系统上线。他认为,这场辩论需要这类思考。灵感并不是来自知识的积累。一个孩子并没有被喂过训练数据,但伟大的人物都把灵感归功于内在的孩子;而孩子本来就能以睁大眼睛的惊奇,分辨猫和狗。这一切能否仅靠计算来捕获?他并不声称自己知道。他想质疑任何一开始就说生命或意识“就是”某种东西的理论,因为仔细观察就会发现,还有其他因素在起作用。

Fridman 回应说,进化本身可能就是计算:孩子身上承载的是数十亿年的战争、爱、恐惧和发明的结果,并不是一张白纸。Frenkel 并不否认这种遗传。他问的是,这种遗传是否以我们今天所知的计算算法的形式被携带。计算机科学家很容易用计算机科学来解释整个世界,就像牧师过去用神学来解释一切一样,因为掌握这门语言让人感觉很好。他认为,宇宙恰好就是他已经学过的东西,而不包含他尚未了解的任何内容,这种可能性很小。

05

装到真的做到,这并不是人生的全部

Fridman 对大型语言模型给出了更温暖的解读:一个在互联网上训练的系统,比如 GPT-4,压缩了人类处境的怪异之处,是人类的一份太长不看版摘要(TL;DR),而蚁群中的任何一只蚂蚁都看不到这份摘要。Frenkel 印象深刻,并拥抱这种美。他想知道的是,这样的系统能否更进一步地去假装、模拟或模仿人类。“先装到底,直到真的做到”(fake it till you make it)已经成了一句口头禅。他说,人类有时也会这样做,但不总是如此。我们可以真正地坠入爱河,也可以真正地受到启发,其中没有任何假装。

他没法向任何人证明那些时刻。那种确定性是主观的。作为科学家,他受的训练是相信可重复、可演示的论证。年纪大了,他开始问,为什么自己对第一人称视角如此轻视,而现代科学早已接受了观察者的作用。量子力学表明观察者参与了观察。哥德尔的不完备定理表明,数学理论的观察者何等关键:总有人要去选择公理。在爱因斯坦的相对论中,时间是相对于观察者而言的。

从现代的角度看,十九世纪的科学带有一种错觉:你可以在与世界脱离的状态下分析它。二十世纪上半叶的标志性工作表明事情根本不是这样,实验也证实了这一点。Frenkel 把这视为一个暗示:应当认真对待第一人称视角,包括那种无法复制的独特之爱。帕斯卡是一位硬核科学家,也是最早制造计算器的人之一,他写道:心有其理由,理性对此一无所知;而理性的最后一步,就是领会到有无限多的事物在它之外。

他与其说是在选边,不如说是在搅动一场辩论,而他认识的大多数数学家和计算机科学家其实早已站了队。据说开尔文勋爵在十九世纪末说,物理学已经完成,只剩下更精确的测量。Frenkel 的同事们则乐于说,除了调整语言模型,其他一切都已完成。如果你相信世界只是计算,那就会变成你的现实:证实偏误。他把这比作乔治·佩雷克写的一部不用字母 E 的小说。把一个约束当作游戏来接受,是一回事;而到最后宣布 E 不存在,则是另一回事。

06

电子既是粒子,也是波;悖论是一张更好的地图,而不是故障

直到几年前,Frenkel 说,他都是个知识成瘾者:只要一出现谜团,他就急于要个解释。允许某件事仍然是个谜,对他来说极其困难,而作为一个正在戒瘾的人,这种允许又让他感到解脱。他引用克尔凯郭尔的话:没有悖论的思想者,就像没有激情的情人,不过是一个可怜的平庸之辈。尼尔斯·玻尔说,一个简单真理的反面是谬误,但一个伟大真理的反面,是另一个伟大真理。电子是粒子还是波?取决于你如何设置实验。把一只瓶子投影到桌面和墙面上,你会得到两种形状;但两种投影都不是瓶子本身。

Frenkel 认为,海森堡把它概括得最好:我们观察到的是经过我们提问方法处理之后的现实,现实本身我们并不能直接看到。在双缝实验中,电子形成干涉图样,仿佛每一个电子都同时穿过了两条缝,并与自己发生干涉。如果在一条缝后放置探测器,以确定它走的是哪一条路径,图样就会变得像粒子一样。他认为,人的心理认知落后于科学。人们仍然把世界说成台球,然后得出结论说没有自由意志,却忽视了量子力学这一我们最好的理论,已经彻底推翻了十九世纪的那幅图景。

爱因斯坦确实说过,生命中最重要的是神秘,想象力比知识更重要,因为知识是有限的,而想象力拥抱整个世界。Frenkel 自己的研究从来不是线性的:更多的数据,更多的数据,然后杯子满了。它总是感觉像一次跳跃。他怀疑大型语言模型会不会发明出 −1 的平方根。此前的所有知识都说它不可能存在,因为任何实数的平方都是正的。然而,量子力学恰恰建立在复数之上。十六世纪的赌徒和占星家卡尔达诺,也是万向节(Cardan shaft)的发明者,在《大术》(Ars Magna)中解三次方程时,接受了负 17 的平方根,并称它是心灵的折磨。多出来的部分相互抵消,真正的答案便出现了。

今天,这些数只是平面上的点:一个实部和一个虚部。同样的技巧在三维里行不通,在四维(四元数)和八维(八元数)里又能成立,维度 1、2、4、8 本身是个谜。揭开一层面纱,又会引出新的谜。当被问到数学是发明的还是发现的,Frenkel 说他的观点已经有所演变。他写《爱与数学》时,是一个柏拉图主义者:一个在空间和时间之外的纯粹形式的世界,是一处躲避残酷的避难所。现在他把这个问题也看成另一种悖论,像粒子与波一样。从某个视角来看,两者都成立。他宁愿生活在悖论的世界里,也不愿生活在每一次分歧都会树立一个敌人的世界里。

07

毕达哥拉斯学派听见了交响乐,阿波罗仍然需要狄俄尼索斯

在为加州联邦俱乐部(Commonwealth Club)的一场演讲做深入研究之后,Frenkel 说他之前误解了毕达哥拉斯学派。在他们看来,数字充满了想象和直觉,远不只是知识的工具。他们是西方最早把地球移出中心的人之一,把一个“中央之火”或炉灶放在中心,哥白尼后来也承认了这一点。在他们看来,天体的运动是宇宙的交响乐(musica universalis),一种无限的音乐。他们发现的每一种规律都是有限的,而世界是无限的。Frenkel 认为,后来的文化沿着规律发现的路走下去,却放弃了另一面;而那一面如今被当作神秘主义弃之不顾,即便它曾经帮助做出了发现。

如今让他兴奋的是平衡。尼采的《悲剧的诞生》把人分为阿波罗(逻辑、分析,即人们说的左脑)和狄俄尼索斯(直觉、想象、爱、酒、朋友)。人生的目的是同时拥有两者。在 Frenkel 看来,用现代的语言说,阿波罗是数学,狄俄尼索斯是爱。数学既是被发现的,也是被发明的;我们应该能够同时在脑子里保持这两种想法。

Fridman 又谈到语言模型。他说,未来的系统会告诉几亿人他们正在恋爱,而谁能说它们不是呢?Frenkel 同意,这里没有显而易见的答案:也许模型只是在复述浪漫小说,也许我们自己的感受也只是小说和电影的回声。这正是主观性占据首位的那种悖论。艺术家早就预见到了这一点。在电影《她》里,孤独的书信写作者爱上了一个由斯嘉丽·约翰逊配音的操作系统,然后发现她同时也和另外 10000 个人有关系。那种被消毒过的伴侣关系,仍然带来了背叛。《银翼杀手》(Blade Runner)和菲利普·K·迪克早已追问,人该如何分辨真假。

Fridman 描述了他给四足机器人编程,让它们摇摆、转向,并且看见他时显得兴奋。机器人学界努力避免拟人化,这有助于控制和感知,但他不愿意把这种感觉当作不真实的东西打发掉。Frenkel 曾经是想象的否定者,后来又是计算的否定者,他说新的自己追求的是平衡。在 Fridman 充满激情地说话的那一刻,有某种东西出现了,它超出了任何一种理论。他说,爱既不在语言模型里,也不在某个神秘的他处,它就在那种确信的时刻之中。那就顺着鸡皮疙瘩走吧;如果你愿意,再试着在科学里去证实它们。大多数时候你会失败,而这恰恰为那些你成功的时刻,铺设了喜悦的前提。

08

哥德尔证明,一味推演公理永远无法完成数学

哥德尔是爱因斯坦在高等研究院的散步伴侣,他证明了两个不完备定理,揭示了数学家产生定理的方式所固有的限制。数学建立在公理之上:不经证明就被接受的陈述,是形式系统的种子。欧几里得几何是经典的例子。其中一条公理说,两个不同的点确定一条唯一的直线。另一条即著名的第五公设,关于唯一平行线的那条,让欧几里得感到不安。经过几个世纪对它进行推导的失败尝试后,数学家发现,可以用它的否定来替代,仍然能得到自洽的非欧几何:一个子午线会相交的球面,一个有无穷多条不相交直线的双曲平面。不同的公理选择,会产生不同的数学。Frenkel 说,观察者就是选择公理的那个人。

从公理出发,依据推理规则,可以产生定理。系统必须是一致的:它不能既证明一个陈述,又证明其否定。到二十世纪初,许多数学家希望,正确的公理能生成所有真命题,这是一个算法性的、纯句法的过程,计算机也能运行。如果真是这样,那就会为“数学乃至生命是计算性的”这一主张增添分量。哥德尔的第一不完备定理在 1931 年以完全严格的数学证明给出了否定答案:任何一致的、足够丰富到能谈论整数、加法和乘法的形式系统,都包含一些真命题,无法以那种方式推导出来。

图灵很快证明了一个近亲结果:停机问题不可能用算法解决。Fridman 认为这一组结果令人沮丧。Frenkel 则认为,如果你并未先接受一幅已经完成的图景,它们是令人肯定生命的。如果一切都能被证明,那数学家还能做什么?计算本身也许还会改变,就像引力从牛顿到爱因斯坦那样发生了变化。他更感兴趣的是保持过程的开放性,而不是一劳永逸地作出决定。模糊的图像,比如那件蓝黑相间的连衣裙,或者让维特根斯坦着迷的鸭兔图,说明有些图像根本没有唯一的标签。互补性,即玻尔所说的月亮背面,是他所能找到的最好的科学比喻:从一个方向看,另一面被遮住了,但月亮依然在那里。

09

最美的公式不构成一个有序的集合,人也不是

被问到最美的想法或方程时,Frenkel 拒绝排名。美丽的定理集合并不是有序的。欧拉恒等式,即 e 的 iπ 次方等于 −1,位列万神殿之中:先是惊讶,然后是一个证明,归根结底讲的是圆周。“归根结底,真理是简单的。不一定容易,但简单。”他自己最令他激动的结构包括:维度 1、2、4 和 8 的数系;他开玩笑说最喜欢的数字,即正则化求和 1+2+3+…=−1/12;还有朗兰兹纲领。Fridman 转述了 Eric Weinstein 的清单:球面外翻、博伊面、霍普夫纤维化,以及 SL(3) 的 π₁。Frenkel 用“腰带戏法”(belt trick)来演示:把一只杯子转 360 度,手臂就缠住了;再转一整圈就又解开了,这是一种与玻色子和费米子有关的二重性。

Weinstein 是他的亲密朋友,是一位罕见的文艺复兴式头脑,既有正直,也有基本的人性,Frenkel 补充说。具有破坏性的社会,比如纳粹德国或斯大林的苏联,买下一套不可撼动的概念体系,却把人性拒之门外。Jacob Bronowski 曾在奥斯维辛拍摄,谈的正是这种确定性。解药不仅仅是更高尚的想象力,还有平凡的拒绝:我不管意识形态怎么说,我不会去做这件事。Frenkel 承认,他曾经把雷·库兹韦尔当作反面的陪衬,想象那一张张纳米机器人潜入大脑的骇人幻灯片,直到 2015 年在阿斯彭的一场主旨演讲中,他触摸屏幕,说他不想拿库兹韦尔先生开刀,“因为他就是我”。

得知库兹韦尔想与早逝的父亲重逢,这把那个漫画式的形象变成了一个爱情故事。Frenkel 仍然不同意上传逝者的做法,但他不否认其诚意,也不否认悲伤所推动的那些发明。在他能把库兹韦尔看作一个有血有肉的人之后,那些吓人的头条仿佛就消失了。他开始问,到底是谁在制造麻烦。“认识你自己”,德尔斐阿波罗神庙上的这句箴言,就是这些争论最终落脚的地方。孩子们吵架,半小时后又会来问能不能一起玩。最高法院说过数学公式不能申请专利,它是一个不属于任何阵营的接触点。二加二永远等于四,不管你怎么投票。

10

朗兰兹纲领是一片隐藏的大陆,而不是万物理论

罗伯特·朗兰兹占据过爱因斯坦在高等研究院的办公室。他在 1960 年代末提出了一系列观念,如今被称为朗兰兹纲领:一种把看起来相距甚远的数学领域连接起来的方式。Frenkel 说,数论中的困难问题,有时可以被转化为调和分析中更易处理的问题,那正是音乐爱好者早已熟悉的分解:乐器与正弦波。同样的模式后来又出现在几何和量子物理中。Edward Witten 帮助建立了物理与几何两侧之间的桥梁。Frenkel 与他合作过;连接不同大陆,从他年轻时起就是他研究中的一个主题。

这暗示的,他认为,是一个我们仍然不理解的隐藏层。我们可以证明这些对应关系的实例,却不知道它们为什么成立。一只瓶子的两个投影可以彼此映射,看起来很神奇,直到你发现它们只是同一个物体的影子。哲学上的含义是:所谓数学的基本元素并不基本。我们在寻找数学的夸克,他指出,这恰恰是为什么一个喜欢夸克的 15 岁少年,最终会成为数学家。

与 Witten 合作大约一年,撰写一篇 2007 年的长论文,既迷人又费力。Witten 独特的眼光,一次又一次地从物理中取一个思想,将其提炼为数学,然后告诉数学家它理应如此,就像当年 1+2+3+…等于 −1/12 听起来荒谬一样。他几乎总是对的,于是整个证明产业也随之而来。反过来,他也学习最复杂的数学,直到能够运用它,再把它反馈回物理。麻烦在于一个缺口:弦理论描述的是 10 维世界,我们还不知道如何把它们落到我们的宇宙上;而标准模型和广义相对论,作为我们最好的四维理论,却彼此矛盾。弦理论曾许诺统一,但至今未能兑现。

Frenkel 仍然觉得弦理论很美:一个毕达哥拉斯式的交响乐,粒子是一根弦的振动,一个看起来过度受限却能找到甜点区的理论,可惜这个甜点在十维而非四维。就目前的形式而言,他认为它不太可能解释这个现实;一种像卡尔达诺那样疯狂的修改,也许还能挽救它。他不相信存在万物理论,也不认为我们应该去构造一个。他说,物理学家,尤其是男性物理学家,受到的教育更容易滑向一种自我膨胀,而数学家则较少如此。连接各个领域,并不等于涵盖一切。Eric Weinstein 的几何统一理论有一个 14 维的核心,Frenkel 在哥伦比亚听人解释时觉得它很有原创性;但它仍需要大量工作,包括一个在量子场论框架内的量子化步骤,而每个人都承认,这一步在数学上还不够严格。

11

你为证明做好准备,但证明会在思考停止时到来

Frenkel 说,学术界提供了外部世界所没有的安全感:终身教职、一群杰出的人,但也有代价,即与外界隔绝,在不安全感面前技能变少。它是一个人类社区,好的、坏的和丑陋的东西都在雷达之下。爱因斯坦早年在专利局工作,但科学已经加速,很难完全置身于外。张益唐在数论方面的突破是罕见的例外。顶级数学要求一种专注,他把它比作在没有氧气的海底寻宝。这也是这个领域里的人有时会发疯的原因之一。

如何思考?在他早年,他每天工作,周末和节假日也不例外。这个过程仍然是非线性的。你把信息调到焦点上,玩弄各种联系;而洞见是一种无法安排时间的奇迹。爱因斯坦会思考,然后散步,吹口哨。Frenkel 曾以为吹口哨只是巧合。这就是发现的运作方式:你做好准备,然后当思考停止时,它就会发生,几乎像你变成了你所追寻的真理本身。在禅宗里,这有点像“悟”(satori):你无法强求。数学之所以显得深奥,是因为它的标准毫不宽容。在物理学中,直觉式的论证可以是进展。在数学中,你要么证明,要么不能,而最后那道顽固的缺口可能会持续数月。

费马在丢番图著作的一个页边写道,他有一个证明:当 n 大于 2 时,xⁿ + yⁿ = zⁿ 没有正整数解,但页边太小,写不下。350 年间,这个主张一直立在那里,表面简单。安德鲁·怀尔斯于 1993 年宣布证明,后来发现其中有一个缺口,他与理查德·泰勒一起补上了它;论文大约在 1995 年被接受。他们证明的是志村–谷山–韦伊猜想,而 Ken Ribet 早已表明,这个猜想蕴含费马大定理。怀尔斯独自工作了约七年,谁也没有告诉。他担心,即使是一个想法的传闻,也会助长竞争对手。Frenkel 能理解那种孤独:完成了 99%,还缺一个环节,而整件事仍不是证明。

在他 18 岁那年,他在前往莫斯科的一班慢速电气火车上想出了自己的第一个定理。那时,后来在加州大学戴维斯分校任教的 Dmitry Fuchs 收他做了学生,因为反犹主义使他没能进入莫斯科大学。他整理同调图,直到一个模式统治了那些数字,他不得不在火车上忍住不喊出声。他手里握着别人都没有的东西,不是癌症的疗法,却无可否认地真实。Frenkel 说,数学界的窃取功劳和漏写署名,比这个领域愿意承认的要频繁得多;物理学家、化学家和生物学家的钱更多,伦理规则就更清晰。他写《爱与数学》,部分是为了打破安静的角落男孩的刻板形象,并吸引不同心理类型的人,尤其是更多女性。学生们如今告诉他,这本书是他们选择数学专业的原因,其中包括一些同时也是 DJ、朋友众多的女性。他希望这能开启一个自我觉察的良性循环。

12

想要摧毁他的那场考试,成了他不愿放弃的一个悖论

谈到俄罗斯文化,Frenkel 说,文学和成长背景固然重要,但童年在父母的爱中被包围,也让他被过度保护。1984 年,他申请莫斯科大学数学系,那是当时城里唯一可以学习纯数学的地方,而他在跟随 Petrov 学习一年之后,已经达到了早期研究生的水平。特别审查员会把“不受欢迎者”挡下来。他的父亲在血统上是犹太人,但并不信教;他的姓氏就已足够。两个男人用不在大纲里的问题盘问了他四个小时。据他所知,那一年,按照这一标准被认定为犹太人的申请者,没有一个被录取。他最后进入了一所石油天然气学院的应用数学专业。不到五年,哈佛校长写信邀请这位刚满 21 岁的青年去做访问教授。

几十年来,他一直告诉自己,那段经历也没那么糟。三十年后,他在纽约准备一场朗读式的演讲时,终于见到了那个被他忽视的 16 岁少年。从某种意义上说,那个男孩已经死了:当时看起来,数学似乎已经与他无缘。《爱与数学》中那一章是用第三人称写的,只有事实,没有感受;不过他现在觉得,那其实是他让那个少年来执笔的。在酒店里,他坐在床上,闭上眼睛,被压抑的能量如海啸般涌出。第二天,他让那个孩子用自己的声音说话。人们哭了。重新连接让孩子的眼睛重新有了神采,想象力与直觉也随之涌回。如果他过早面对,是承受不住的。那些审查员,他后来意识到,也是受害者。那一记打击,像激光一样把他聚焦起来。这究竟是好是坏?是悖论。经历过同样事情的孩子,有时会自杀。他还没有准备好,而这种延迟是一种防御,后来必须被解开。

他的父亲是他认识的最善良、最有趣的人,在这场对话发生的四年前去世了。Frenkel 此前一直像死亡不存在一样生活。悲伤是毫无过滤的爱,没有对话,没有琐事的掩护。他一直告诉自己要挺过去。父亲是被送进古拉格的人的儿子,作为“人民公敌”的孩子,被挡在了理论物理的大门之外;Frenkel 觉得,他在大致相同的年纪,完成了父亲未能完成的事。两次,美国数学学会邀请他做重要讲座,两次都在波士顿,离父母家步行即可到达。他仍然怀念两个人一起闲坐的时光。他也感觉,父亲从未真正离开。

爱,他说,是那根粘合剂:浪漫的爱,对工作的爱,对朋友的爱。科学不会解释那种让时间凝固的强烈感受。他愿意用一切换取再见父亲一小时,他也知道,那样之后他还会再失去他。紧紧抓住,看起来像是一种僵局;正如《黑客帝国》里所说,凡有开始的,必有终结。享受并放手,在他这个数学家的头脑里,是一个有趣的想法,也许几年后他能就此写份报告。他想要的是对整段旅程的感激,包括那些黑暗的部分。没有爱的生活是寡淡的。Fridman 以索菲娅·科瓦列夫斯卡娅的话收尾:一个人如果灵魂里不是诗人,就不可能成为数学家。

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Lex Fridman· 2026年7月28日播客 · 2 人对谈抽掉奴隶制,就没有美国内战嘉宾 Gary Gallagher · 主持 Lex Fridman1860 年,美国奴隶主名下的奴隶价值,超过了全美所有铁路和工厂的总和。Political PhilosophyLeadershipHistory
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Lex Fridman· 2026年6月30日播客 · 2 人对谈46% 的皇帝被暴力推翻,帝国照样延续下来嘉宾 Anthony Kaldellis · 主持 Lex Fridman历史学家 Anthony Kaldellis 与 Lex Fridman 一起走过 2200 年的罗马史,并主张我们所说的拜占庭,其实就是罗马本身。Political PhilosophyGeopoliticsLeadership
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Lex Fridman· 2026年5月29日播客 · 2 人对谈月亮一直在下落,却总也落不到地球上嘉宾 Biggest Mysteries in Physics · 主持 Lex Fridman费米实验室(Fermilab)物理学家 Don Lincoln 在与 Lex Fridman 的对谈中说,物理学的历史就是一部统一的历史;反物质(antimatter)、暗能量(dark energy)和万物理论(theory of everything)依然远在我们能做的实验之外。Quantum MechanicsScience CommunicationPhilosophy of Science