“肥皂泡先驅(qū)”成為首位獲得數(shù)學(xué)界“諾獎”女科學(xué)家

作者 | 韓揚眉

“阿貝爾獎”迎來歷史上首位女性獲獎?wù)摺?/p>

3月19日，2019年阿貝爾獎揭曉，獲獎?wù)呤敲绹鴶?shù)學(xué)家凱倫·烏倫貝克，以表彰她在“幾何偏微分方程、規(guī)范理論和可積系統(tǒng)的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)，以及在分析、幾何和數(shù)學(xué)物理領(lǐng)域的工作上的深遠(yuǎn)影響”。

烏倫貝克也是該獎項自2003年設(shè)立以來的首位女性獲獎?wù)摺?/p>

1964年，烏倫貝克在密歇根大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位。1968年獲得布蘭迪斯大學(xué)的數(shù)學(xué)博士學(xué)位。

今年76歲的烏倫貝克是普林斯頓大學(xué)高級研究訪問學(xué)者，也是普林斯頓高等研究院的客座副教授。

烏倫貝克曾獲得過多項表彰和榮譽，包括麥克阿瑟獎學(xué)金、美國數(shù)學(xué)會“斯蒂爾獎”、美國國家科學(xué)獎?wù)碌取?/p>

1990年，她成為繼1932年艾美·諾瑟之后，第二位在國際數(shù)學(xué)家大會上發(fā)表全體演講的女性數(shù)學(xué)家。

據(jù)報道，烏倫貝克于3月17日早上得知自己獲獎的消息。當(dāng)天，她收到朋友的信息，得知挪威自然科學(xué)與文學(xué)院正在試圖聯(lián)系她。

對于獲獎，烏倫貝克說，“我十分驚訝，這完全是天方夜譚?！?/p>

3月19日，挪威自然科學(xué)與文學(xué)院公布了烏倫貝克為獲獎?wù)摺Ｋ龑@得價值600萬挪威克朗（約合437萬元）的獎金。不過她說，還未決定如何處理這筆獎金。

“肥皂泡先驅(qū)”

烏倫貝克是一位特立獨行的數(shù)學(xué)家, 時常尋求新的研究方向。

她在非線性偏微分方程、微分幾何、規(guī)范理論、拓?fù)淞孔訄稣摵涂煞e系統(tǒng)等諸多“跨界”領(lǐng)域，都作出了有深刻影響力的開創(chuàng)性和奠基性貢獻(xiàn)，在分析、幾何和物理領(lǐng)域之間搭建了橋梁。

烏倫貝克被稱為“肥皂泡先驅(qū)”。這是因為她最具影響力、也是她最引以為豪的成果之一——發(fā)現(xiàn)了一種被稱為“泡泡”的現(xiàn)象。

阿貝爾獎委員會主席 Hans Munthe-Kaas 稱，“烏倫貝克的貢獻(xiàn)顯著改變了數(shù)學(xué)領(lǐng)域。她的理論徹底改變了我們對于極小曲面（minimal surface）的理解，例如肥皂泡的曲面，以及更為廣泛、更高維度的最小化問題?！?/p>

“肥皂泡”被數(shù)學(xué)家稱之為優(yōu)化問題的一個例子，這些問題通常非常困難且不知道有多少個解。在早期的工作中，她在高維彎曲空間中找出了肥皂泡的形狀。

對于此問題，烏倫貝克與合作者喬納森·薩克斯共同研究了“極小曲面”，這是“肥皂膜如何將自己排列成能量最小化形狀”的數(shù)學(xué)理論。然而，這一理論總是會因為出現(xiàn)能無限集中能量的點而遭到破壞。

烏倫貝克認(rèn)為，將這些點進(jìn)行“放大”，這是由于一個新的氣泡從表面分裂而引起的。

她運用類似的技術(shù)在規(guī)范場的數(shù)學(xué)理論中做了基礎(chǔ)性的工作，這是經(jīng)典電磁場理論的概括，奠定了粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的基礎(chǔ)。

另一項引人注目的研究工作是規(guī)范理論，這是受阿貝爾獎獲獎?wù)?、已故的邁克爾·阿蒂亞爵士的影響。

她從四維分析了楊—米爾斯方程，這對于現(xiàn)代數(shù)學(xué)理解粒子物理、弦理論和廣義相對論中的模型至關(guān)重要。

烏倫貝克開發(fā)了用于全局分析的工具和方法，今天這些方法已成為每個幾何學(xué)者和分析者的必備工具。

她的工作也為數(shù)學(xué)和物理學(xué)中的當(dāng)代幾何模型奠定了基礎(chǔ)。

“無書可讀時，我感到很沮喪”

烏倫貝克于1942年出生在俄亥俄州的克利夫蘭，成長于新澤西。

她生活在一個很重視教育的家庭中，父親是一位工程師，母親是一位藝術(shù)家和教師。烏倫貝克在家中4個孩子里排行老大。兄妹四人有3位獲得過科學(xué)學(xué)位。

小時候，父親帶回了弗雷德·霍伊爾（天文學(xué)家）和喬治·加莫（天體物理學(xué)家）的書，烏倫貝克深深被吸引，也從此愛上讀書和物理學(xué)，夢想成為一名科學(xué)家。

但那時，父親希望她的弟弟而不是她成為科學(xué)家。

她癡迷于讀書，“read everything”。

烏倫貝克曾在1999年的一篇文章中寫道：“在孩童時期，我讀了很多書。過去常常在課桌下‘偷偷’閱讀。我會去圖書館通宵讀書，并讀完了圖書館中所有關(guān)于科學(xué)的書，當(dāng)沒有什么東西可以讀時，我感到很沮喪。”

在密歇根大學(xué)一年級課程中學(xué)習(xí)了數(shù)學(xué)課程后，最初對物理學(xué)尤為感興趣的烏倫貝克便愛上了數(shù)學(xué)，“數(shù)學(xué)的結(jié)構(gòu)、優(yōu)雅和美麗立刻打動了我，我沉迷于此而無法自拔?！?/p>

烏倫貝克曾在多所大學(xué)任職。1976年，烏倫貝克前往伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校任教。1983年，她在芝加哥大學(xué)成為正式教授。

1986年，烏倫貝克當(dāng)選為美國國家科學(xué)院院士。1987年被任命為理查德森基金會的首位數(shù)學(xué)領(lǐng)域的主席，2012年當(dāng)選為美國哲學(xué)學(xué)會會士。

“女性參與數(shù)學(xué)”的堅定倡導(dǎo)者

在選擇攻讀研究生時，烏倫貝克已經(jīng)很清楚學(xué)術(shù)界男性占主導(dǎo)地位，并且經(jīng)常有歧視女性傾向的文化氛圍。

1968年，烏倫貝克在布蘭代斯大學(xué)攻讀數(shù)學(xué)博士時，她是該系為數(shù)不多的女性之一。只有數(shù)學(xué)系的一些學(xué)者看到了她的非凡才能并鼓勵她學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，而有許多人卻反對。

她在自傳中寫道：“因為我們是女性，所以被告知不能做數(shù)學(xué)?！薄拔蚁矚g做我這件不被支持的事情，這是一種‘合法的反叛’，因為我們是女性，所以社會沒有期待, 也因此我們做得好的任何事情都被認(rèn)為是成功的。”

烏倫貝克的人生受到家庭中堅強獨立女性的影響。

取得一定成就后，她便一直是數(shù)學(xué)與科學(xué)領(lǐng)域的性別多元化的堅定倡導(dǎo)者，堅定的擁護(hù)并倡導(dǎo)女性學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，烏倫貝克在位于新澤西州的普林斯頓高等研究院創(chuàng)建了婦女和數(shù)學(xué)項目。

英國考文垂沃里克大學(xué)數(shù)學(xué)家、倫敦數(shù)學(xué)學(xué)會主席卡羅琳?賽義德稱她為“女性的楷模和良師益友”。

烏倫貝克曾意識到，自己是年輕女性數(shù)學(xué)的榜樣。

但在她看來，成為榜樣很難, “因為你真正需要做的是向?qū)W生展示，不完美的人們?nèi)匀粫晒?。每個人都知道，聰明、有趣、漂亮的人們會取得成功。但你的不完美，也有可能成功。在我自己的生活中，我花了很長時間才意識到這一點?！?/p>

烏倫貝克表示，自己一開始并不想當(dāng)一個榜樣，但在她這一代的女?dāng)?shù)學(xué)家取得了一些成功后，她意識到，通往公平的道路將比預(yù)期的要艱難得多?！拔覀兌颊J(rèn)為，一旦法律障礙被打破，婦女和少數(shù)民族就可以穿過學(xué)術(shù)界的大門，占據(jù)自己應(yīng)有的位置，修正大學(xué)比修正人們成長的文化背景更容易。”

她希望自己獲得的獎項能激勵新一代女性進(jìn)入數(shù)學(xué)領(lǐng)域，就像女?dāng)?shù)學(xué)家艾米·諾特爾等人激勵她一樣。

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