陈先生也来看望西蒙斯,他们合作的陈—西蒙斯理论对拓扑学颇有影响,同时也和量子物理有关。我开车接送陈先生,谢天谢地,我的驾驶技术到这时已提升了不少。
1972年底,陈先生在休假期间,来到纽约大学的柯朗研究所访问。有一天他来石溪看望杨振宁。诺贝尔奖得主杨振宁是石溪引入的第一位巨头,担任爱因斯坦讲席教授。他是1967年到任的,不久便成为新成立的理论物理所的首任所长。我早闻其大名,但一直到1972年才在石溪见到他。
星期五下午四时,杨振宁做了一系列关于基本物理的公众演讲。和我一起听讲的有数学家霍华德·加兰(Howard Garland),他是石溪的教授,比我早几年在陈先生手下拿到博士学位。受到杨振宁演讲的感召,他大为兴奋,竟然问陈先生他可否转攻物理。答曰为时已晚,无论好坏,今后他都只能与数学为伍了。加兰遵从老师的话,没有转行,最终成为一位不错的数学家,以在数学和物理之间领域的工作为乐。
饭我倒是能煮的,甚至有一个专用的电饭煲。每天煮饭吃,是那些日子中省钱的做法。西蒙斯后来在投资基金上赚了数百亿,当时已经在股票市场上斩获不少。他不时善意地开玩笑,取笑我的节俭。他常笑说:“看看丘,又回家做饭喽。”
我在石溪教书,第一门课是初等微积分。和在伯克利当研究生时的遭遇一样,我又面对了同样的困难,我的口音太重,学生听不明白。第一个星期之后,班上的人数剧减,有的退选了,有的转到其他组别去。到了最后,原来四十人的班,只有四个留下来。虽然如此,这四个学生到了期终考试,成绩都好到不得了,他们高兴地请我吃晚饭以示庆祝。经历这次磨炼后,我算是通过教学的测试了。
我在校园不远之处租了个一室的公寓。为了省钱,我把一半分租给一个从香港来的留学生,他就睡在沙发上。我们一起煮食,但就如在伯克利的情况一样,只能维持一段短短的日子。我的烹调技术几年来并无寸进,东西如此难吃,同屋只好取而代之,或者他视此为求生而迫不得已的行动吧。
那年,年轻的学者莱因哈德·舒尔茨(Reinhard Schultz)来石溪做了一次演讲。他刚在美国数学学会的学报上发表了一篇论文,证明了一个十维的“怪球”必然拥有某种“连续”的对称。怪球在拓扑的意义下等同于一般所谓的同维数的球面,但在更严苛的要求即“微分同胚”的意义下却不等同。所谓“连续对称”则可以用圆来说明,维持圆心不变而转动圆5°、37°或489°,圆形都不会改变,这便是连续的对称,舒尔茨在怪球上找到的便是这类。而对一正方形而言,如转动90°或其倍数,正方形的形状不会改变,但如转动45°的话,形状就变了,其中一角会成了尖顶,就像棒球场的内场一样。是以正方形在连续的转动下不对称。
石溪没有什么可观的地方,文化气息欠奉,有的只是吸引游客的景点。除了一个商场、几间店铺和餐厅外,就乏善可陈。好处是方圆之内,没有什么足以分心之处,是以能专心致志于数学。
一般而言,我不会留意舒尔茨这类文章,只不过项武忠前一年在高研院曾跟我说过,他找到一个不具备圆对称的十维怪球。虽然论文尚未发表,但他高度赞扬这成果,说它将流传后世,余生也不需要再做什么了。舒尔茨接着发表了两篇与此有关的文章,证明了圆对称的存在。他的证明直接明白,看来是对的,我想项武忠或许也同意吧,只不过他的文章从来没见发表。
到石溪后,我打算住在校外,因此不能没有车子。托尼·菲利普斯(Tony Phillips)到现在仍在石溪,他帮我找一部旧车。我们在丹尼斯·沙利文(Dennis Sullivan,他从麻省理工来访)的陪同下,开车走了好远,才找到一部旧的大众方背(Volkswagen Squareback),车主开价八百美元。车子看来不错,但很快就不是了;第二天我在停车场内倒车,结果撞上石柱,把车尾碰坏了。这时想起友云的话,她是对的,我的确要学好驾驶。
这件事激起了我的兴趣。记得希钦拿了博士后的第一篇论文就是有关十维怪球的,我把希钦的结果应用到上述的问题上,证明了虽然怪球容纳连续的圆对称,却无连续的球面对称。我拿结果和当时也在石溪的劳森讨论,他提出了一些重要的意见,我们把所得汇合成一篇文章。这篇文章对我来说具有特殊的意义,是我首次把几何(具体来说是曲率)用于证明微分拓扑中的结果。其后我更利用卡拉比猜想,那是几何上的构造,去证明拓扑学上的结果。与劳森合作的这篇论文,可说是这方面工作的开端,部分是受项武忠启发的。
石溪在长岛的北岸,纽约市东约九十公里。林秉芬开车从高研院送我去石溪,我把所有东西都塞进一部小型拖车,然后系上他的车。我们的路线要经过曼哈顿,秉芬说经过纽约,怎可能不去唐人街,于是我们便去了。拖车在拥挤的街道驶行,找地方停车,然后挪入狭窄的空间等并非易事,但都很好玩,也是一次令人回味的送行。
在石溪时,我仍然在卡拉比猜想上用功,时而代以其他题目,尤其是极小曲面,当然还有教学上的任务。法国的让—皮埃尔·布吉尼翁1972年到1973年间在石溪访问,我们试用不同的方法去构造卡拉比猜想的反例。别忘了,一个千真万确的反例便足以证明猜想不正确。
到了4月,我在高研院的工作完结了。我把家当留在专为访问学者而设的储物区后,便飞返加州和友云在一起。当时她仍然在加州大学圣迭戈分校(UCSD)当博士后。我租了酒店的房间,当时房租并不算贵。她有闲时,我们便到海边散步。她说我的驾驶技术不行,想法子助我改善,但是进步不大。她有工作在身时,我便跑到UCSD的数学系,和那里的几何学者特德·弗兰克尔(Ted Frankel)和利昂·格林(Leon Green)等人聊天,就这样在圣迭戈待了大约一个月。然后我跟友云道别,跑回伯克利探望陈先生和郑绍远,之后便飞回普林斯顿,收拾行装,起程前往纽约。
工作似乎进展得颇为顺利,到纽约看陈先生时,我说差不多找到一个反例了。起初,他好像不明白我在说什么。经进一步解释后,他对这些进展或可能的进展,并没有表露丝毫兴奋之情。他的反应如此冷淡,令我印象深刻。刚刚看到卡拉比猜想时,我正在伯克利的数学图书馆看书,这个问题立时把我抓住了,我有一种强烈的意愿,不管它对不对都要把它解决,我无法抽身离去。陈先生明显无此感觉,他有他自己的兴趣,自己关心的东西,但不知是何原因,他对这问题始终提不起兴趣。
吉姆·西蒙斯当时仍掌舵石溪大学的数学系,他答应替我办好居留的问题,因此我决定1972年到那里任助理教授。后来事情的发展使问题自然而然地解决了。1972年后期,美国取消了越南的兵役,但我已经跟石溪签了约,于是我去了石溪。
我总觉得,从莫里那里学来的分析技巧,对破解卡拉比猜想会有很大的价值。在卡拉比猜想中出现的方程式是一条异常非线性的方程,前一年在高研院和现在在石溪,我的首阶段重点乃是导出这方程解的“估计”(estimates),这并不是件易事。方程的解并不是个别的数字,它们是函数。即是说,它们本身也是种方程,你输入一个数字,它便输出另一数字。在目前的情况下,我们并不期望方程具有精准的解,即如用一个公式把函数清清楚楚地表达出来。我们希望做到的,乃是找到某些近似解,或一些估计,通过一步步地把估计精准化,最后使这些近似解收敛于一个真正的解。
可是另一方面,如果有了绿卡,我便要服兵役了。当时越战尚在进行,友人杨健平正在伯克利攻读博士。他说从我的生日看,很可能要应征入伍。我不肯定他知道自己在说什么,但这可能性使我担忧。这场战争与我无关,而我也不知它有何意义,反正它不要惹我。在伯克利听过学生无数次高喊“滚,我们不会去”!这影像反复在脑海浮现。虽然没有和他们携手游行,但我和他们感同身受。
在研究某个重要的线性微分方程时,我得到了些估计,可以说是成功的开始,也是关键的一步。这种研究的路子,以后我继续用了四十年。其中有一个估计特别令我自豪,于是拿给柯朗所的路易斯·尼伦伯格看了,他是研究偏微分方程的权威。哪知他也对这估计感到陌生,为此我很高兴。以他在这方面渊博的知识也没有看过,那即是说,这是新的东西了。这个估计在几何分析的很多问题中都用上了,以后我花了不少时间来加强它的内容。
高研院的学年很短,到4月就结束了。日子过得很快,到了1971年12月,即还剩下几个月的薪资可发时,我就要开始找明年的工作了。高研院提议我多留一年,那是很不寻常的。深感荣幸之余,我还是谢绝了他们的好意,原因来自签证。当时拿的是专门给学生的临时F1(非移民)签证,可是要在美国永久居住和工作,我必须拿到绿卡。没有绿卡,我会被驱逐出境,遣送回香港。从研究的角度看,这将会是大大的倒退。当时香港的研究环境,跟美国不可同日而语,两年前我抓紧机会负笈伯克利,也是同一原因。
前面已提过,在石溪这年,我也下了功夫研究极小曲面,其中一篇分上下两部分的论文被《美国数学学报》接纳发表了。我当时不认为这文章多么有价值,可它引起了某些人的注意,其中包括斯坦福的罗伯特·奥塞曼,他对极小曲面曾做过巨大的贡献。奥塞曼对这篇论文和其他的预印本印象深刻,他邀请我于次年,即1973—1974年度,到斯坦福去。
但这个领域之中,尚有不少有趣的、悬而未决的问题。就如微分法能帮助我们找到在曲面上两点之间的最短路径,它也能决定蒙在一既定闭曲线上的最小面积的曲面。由此可见,几何分析能很好地套用于极小曲面的问题上。我在高研院期间,前后在这问题上写了好几篇文章。
那好极了,斯坦福当时已经是著名的学府(现在也是),而且我心仪的友云会在1973年的秋天到那里当博士后。我们已有两年身处美国的两端,她在圣迭戈,我在新泽西或纽约。我们终于有机会生活在同一海岸,实际上是同一校园。想到这,我不禁紧张起来,因为这是对我俩关系的考验。
极小曲面的研究,至少要追溯至18世纪意大利数学家约瑟夫—路易·拉格朗日(Joseph-Louis Lagrange),以及19世纪比利时物理学家约瑟夫·普拉托(Joseph Plateau)。经过多次利用肥皂泡进行实验后,普拉托提出,任何一条简单的闭曲线,都可以蒙上一个极小曲面。这个著名的猜想,一直到了1930年才被破解。
到斯坦福去,还有个乘便之处,我正在准备参加一个在当地举行的微分几何的重要会议,时间是从1973年7月30日到8月17日,全世界重要的几何学者都会出席,当然我也不会错过这难得的机会。
这个题目深具发展的潜力,尤其是几何分析中的新手法将会派上大用场。当时,人们主要用分析的角度看这问题,而几何学者则聚焦于问题的几何性质,两者就如站在大山的对面,看到全然不同的景象。我想把两者融汇起来,虽然前人早就有了少量偶然的尝试,我却想从事大规模而有系统的探究。
汽车是加州文化的重要组成部分,正如海滩男孩乐队(the Beach Boys)的几首大热单曲所说的那样,《双门小轿车》(Little Deuce Coupe)、《我到处去》(I Get Around)、《在我车内》(In My Car)。在加州必须有一部车子,换言之,我要开着那部大众方背横跨美国了。以在下的驾驶往绩来看,这是个大胆的尝试。幸好,西蒙斯的研究生项文潮对微分几何有兴趣,他也想参加会议,自告奋勇说可以一起开车。由于缺乏经验,我跑到AAA(美国汽车协会)拿地图、买司机保险和旅行支票,但头几天旅行支票就丢失了,幸好AAA立即补发(这便是使用旅行支票的好处)。项和我选好了一条经过黄石公园和其他景点的路线,我们打算花两星期到达加州,中间有充裕的时间观光。
约瑟夫·普拉托断言任何空间中的简单闭曲线,皆可以蒙上一个具有最小面积的“极小曲面”。图中的最小曲面叫恩内佩尔曲面,以德国数学家艾尔弗雷德·恩内佩尔(Alfred Enneper)命名。(原图引自格拉纳达大学弗朗西斯科·马丁)
5月的某一天我们出发了,“看看美国”,正如狄娜·肖尔(Dinah Shore)在老雪佛兰歌曲中高唱的那样。对我而言,这是初次有幸欣赏美国的自然风光,在近五千公里的车程中,可以感受到美国有多大。车子安全地完成了任务,只是有次轮胎在某处泄了气,项替我换了它。
到斯坦福之前,我先绕道伯克利看望郑绍远。他刚结了婚,太太就是我们住在欧几里得街时的邻居。次日早上,我往数学系看伍鸿熙,中途被项武义招到他的办公室。为了迎合他的口味,我告诉他自己近期的工作,利用微分几何中的偏微分方程解决了一个拓扑问题。项武义不以为然,说结果显而易见,用拓扑的方法便足以证明。同样的偏见,曾出现在以后的研讨班中。那次陈先生让我主讲,主题便是用微分几何来解决纯粹拓扑的问题。当时听众有五十多人,大家聚精会神听我讲一个新的用微分几何研究群作用的理论。项武义站起来,说:拓扑学者不需要几何学者来帮忙解拓扑问题,说罢就在陈先生和其他人的面前,拂袖而去。
我并没有将全部时间花在卡拉比猜想上,我爱同时兼顾不同的研究计划。在高研院那年,我开始从事“极小曲面”的研究。简略言之,极小曲面即是蒙在已知闭曲线上具有最小面积的曲面。你将一个圆形的铁线圈放进肥皂水盆中,然后拿出来,形成的水泡膜就是极小的面。它具有最小的表面积,同时平均曲率为0,即是平坦的。
于是,项武义在办公室的黑板上勾写他的做法,即如何不用几何去解决拓扑的问题,可是差不多过了一个钟头,还是没有找到头绪。他突然离开办公室,说要上洗手间去,可是过了大半个钟头,还没有回到办公室来。我只好和伍鸿熙吃饭去了,此后未闻项再谈此事。
无论是为了什么原因,沈平夫妇留了下来,在二十多年后搬到了香港。但另一方面,莫宗坚不理会众人苦苦劝告,1972年他回国了。他把所有家当都丢在美国,就连车子也是,他要平价卖掉却一时之间找不到买家。可是半年后,他就决定跑回来。或者他和其他人一样,被当时贫困的生活环境,还有微薄的收入惊醒了美梦。很不幸,那时在美国找事情也不容易。项武忠打电话给宗坚的论文导师舒里南·阿比安卡尔(Shreeram Abhyankar),帮助他把原来的职位找回来,因此项跟我说他是莫宗坚的衣食父母。谢谢老天,我听人家说,他的车子还停在那个地方,车身安然无恙,汽油和轮盖还在呢。
抵达斯坦福时正值6月,即开会前的一个月,我租了一间在大学道的公寓,其实是某大宅的仆人宿舍,美中不足之处是它并无厨房。不久,陈先生和师母来看我,师母看见我把电煮炉放在洗手间旁边,便指着马桶开玩笑说:这叫作量入为出!
1971年7月,尼克松总统宣布次年2月访问中国,这是1949年以来,首次有美国总统到访。中国看来要逐渐开放了,沈平和莫宗坚都说要回国服务了。很多人都劝说沈平和他太太不要这样做,沈太太正身怀六甲,回国后,购置必需用品不像在美国那么容易。也有人戏谑地逗他们说:你们怎能习惯那边的蹲厕呢!
公寓的缺点我是知道的,但我仍然喜欢它。不久,我便跟邻家的华人夫妇和他们的子女混熟了。附带一提,他们的女儿后来嫁给了我的朋友陈启宗,他是香港商人,曾慷慨捐助哈佛和我筹划的几个亚洲数学计划。
有时我们跑到纽约碰运气,虽然也没能找到很出色的,但在没有上千也有过百家中餐馆的纽约,总可以找到一些能满足大家的地方。
奥塞曼安排给我的办公室在数学大楼的二楼,办公室不大,但位置很好,利昂·西蒙的办公室就在隔壁。西蒙来自澳大利亚,很快他便成了我的好友。他两年前才从阿德莱德大学取得博士学位,斯坦福的系主任戴维·吉尔巴格(David Gilbarg)独具慧眼,从遥远而不那么有名的大学中把他聘来了。西蒙和我一起担任一位刚来的研究生的指导老师,孙理察只比我小一岁。正是适逢其会,西蒙和理察都是名副其实的具有原创性的数学家,和他们在一起可说是如虎添翼,我们三人合作无间,互相学习,采长补短。我深信以这小组为核心,紧密结合,不出数年,几何分析就会正式成为一门学科,而非一己迷恋的空想。
讨论由物理系研究生胡比乐带头,大家实在无法提问,或者进一步探讨,除了议论去哪间中国餐馆吃饭。但普林斯顿真的没有什么好的中餐馆。一间藏身在超市的食铺夸口说,杨振宁和李政道两位诺贝尔物理学奖得主都是他家的常客,虽然名气是够响了,但我仍然不喜其食物。
我很期待斯坦福的大会,那是一个真正国际性的大会,差不多所有做过一些和微分几何有关工作的人都会出席。陈先生和奥塞曼让我做两次报告,都是跟在高研院和石溪时做的极小曲面有关的。劳森则就我们关于怪球的工作做报告。在开会之前,很多事情都要想一想,为两个报告做准备,又看看劳森如何讲述我们的工作。
这些聚会对我来说有一个好处,就是能让我常常以中文交谈。我们大部分时间在讨论《毛主席语录》。我希望进一步了解毛主席和他的著作,之前我并无太多的机会细阅。
开会时,我听了芝加哥大学物理学家罗伯特·杰勒西(Robert Geroch)做的报告,留下深刻的印象。他说到了正质量猜想,这是广义相对论的命题,意谓每个孤立的系统,包括我们身处的宇宙,其总质量或总能量必须是正的。物理学者大都认为这是对的,但却无法验证之,杰勒西相信几何学者较具优势去证明它。在场绝大多数的几何学者对这问题兴趣不大,我却一听着迷。杰勒西的问题并非遥不可及,只因它能完全化为几何上的命题。即是说,当孤立的物理系统的物质密度为正时,则这系统源于重力的总质量为正。正的物质密度导至正的纯量曲率(scalar curvature,是曲率张量的一种平均值),而曲率正是几何学者一向重视的概念。我亦对曲率乐此不疲,故此随即思考极小曲面理论中的技巧能否用到这问题上。我把这问题好好记住了,几年之后果然有机会和理察一起研究它。
物理学者沈平来高研院访问,数学学者莫宗坚也从普渡大学来了,大家都在一起讨论。前面提过的项武忠也来了,他是和我同一年到高研院的。他似乎有一种与生俱来的能耐,不用刻意做就能冒犯别人。我也是他这种“天赋”的受害者,不过我不会放在心上。项太太却是十分和气的人,她不断补救丈夫的过失,纵然如此,在下认为她只有部分成功而已。
但在这次会上,发生了另一件令我一生难忘的事情。我跟好些人包括欧金尼奥·卡拉比、罗伯特·格林、路易斯·尼伦伯格、伍鸿熙等谈到几何时,对卡拉比猜想提出一些想法,我指出似乎可以构造出一两个典型的反例。消息一下子传开了,他们请我在晚饭后非正式地说一次。大约有三十人来了,包括卡拉比和他宾夕法尼亚大学的同事,房间里充满了期望,使我感到有点儿紧张,但我仍然充满信心。讲话进行了差不多一小时,过程很顺利,没有人找到论证中有什么漏洞,也没人刁难我的论据,而且我亦从容地回答了问题。
在高研院的日子,我从事研究,参加各式各样的研讨会,并且在各种场合和其他学者交流。此外,我还联系上一群关心中国的人。钓鱼岛事件触发了学生运动,但这时运动已渐趋沉寂。当时有一批人还想继续下去,虽然其中很多人已不再是学生,但激情仍在,还想搞活动。
到了研讨会结束,大家都觉得我已经推翻了卡拉比猜想,于是各自散去。卡拉比和陈先生都认为我找到个很好的反例,卡拉比一点也不失望,差不多悬在心上二十年的大石终于放下来了,他的心情顿时轻松了。陈先生则说这讲话是整个会议的高潮,我听后十分受用。
试以竖立的车胎或甜甜圈为例,说明莫尔斯理论如何界定流形。根据理论,甜甜圈共有四个临界点,最高点即“极大”,高度沿两个独立(互相垂直)的方向减小,莫氏指标为2。次高点为上方的鞍点,其指标为1,因高度只沿一个方向减小(此方向选定后,高度沿所有垂直于此方向的方向增加)。下方的鞍点,类似上方的鞍点,指标为1。最低点即“极小”,沿任何方向高度都增加,指标为0。因此甜甜圈从拓扑上可用“2,1,1,0”这组数字来描述。
会议在8月中结束了。我可以安顿一下,并准备斯坦福秋季学期的来临。我继续与西蒙和理察合作,亦开始认识系内其他人。我结识了代数几何学者布鲁斯·本内特(Bruce Bennett),他是日本菲尔兹奖得主广中平佑的弟子,本身也有一定的成就。他身材高大,异常健硕,有次硬把洗手间的门拆了下来,原因并非冲动起来搞破坏,只是急着要上厕所而已。加罗·基雷米德津(Garo Kiremidjian)和我同是系里的后进,同样研究复流形,因此有过不少有用的讨论。
我亦花了不少时间跟钟开莱在一起。钟开莱是概率论的专家,他出生于上海,比我大差不多三十岁。他喜欢在帕罗奥多(Palo Alto)的公园散步,我也陪他走过几次。散步时,他每每提到老一辈数学家的奇闻逸事,其中包括陈省身和华罗庚的竞争。我长于聆听而不多言,因此跟他很合得来。
我也认识了林秉芬,他在耶鲁取得博士学位,现在是马斯顿·莫尔斯(Marston Morse)的研究助理。莫尔斯在高研院德高望重,他以1930年代创立的“莫尔斯理论”闻名于世。这理论是一套把拓扑空间分类的全新方法,要点在于考虑离散的所谓“临界点”或过渡点,即空间形状急剧变化之处。我从约翰·米尔诺的书《莫尔斯理论》学到很多关于这理论的内容。很惊讶莫尔斯本人非常讨厌这本书和它的书名,说它应该叫《极限点理论》才对。传说莫尔斯收到这本书后,随即把它撕烂并扔进垃圾箱,他认为只有自己才配写这题目的书。这种反应好像过激了一点。但我个人对莫尔斯倒没有什么看法,他和他的夫人都挺和善。为了保持良好的关系,以免他发怒,我小心翼翼地不让他知道,我是多么喜爱米尔诺的书,并且从那儿学到不少几何知识呢。
在这些故事中,钟开莱对华罗庚每多溢美之词,早年他曾随华学习,而对陈则没什么好话。从这些交谈之中,再加上后来的四处打听,我知道了陈、华不和的部分原因,他们的交恶对整个中国数学界都有负面的影响,对我个人而言亦复如是。
新谷下了决心要在普林斯顿学习驾驶,奈何事与愿违,他先后三次考试过不了关。本人的驾驶技术也稀松平常,帮不了他,只能当反面教材,并不能做示范。九年之后,消息传来,三十七岁的新谷正当盛年,声誉日隆之际,竟然结束了自己的生命,我简直呆了。我们没有联络已久,因此不知道是什么令他走上绝路。我只能说,1971年在普林斯顿的新谷卓郎,是个充满活力的小伙子,到处给人带来欢乐。
根据钟开莱讲的故事,华罗庚是别人眼中的天才。他生长在贫穷的家庭,没受过什么教育,光靠自学,竟破解了数学上好些难题。陈省身终究成就更大,但这是后来的事了。陈并没有经济上的困难,他父亲是个法官,但华的父亲只是个店员,家境并不富裕。1941年,中国政府成立了国家科学大奖,第一届的得主是郭沫若和华罗庚。这个奖类似于美国的国家科学奖,由国家领导人亲自颁发。当时两人住在一起,可以想象这是对陈的打击。随着岁月的推移,陈的愤愤不平也许愈来愈盛,因他从未得过这荣誉,而说故事的钟开莱,其贡献当然未堪与陈比肩,但也得了个银奖。
和远方来的访客交流,尤其有兴味。例如,我就喜欢和日本数学家新谷卓郎在一起,他的公寓就在我的上一层。我从他那儿学习数论,他后来引入了新谷函数,那是黎曼函数的推广,和著名的黎曼猜想有解不开的关系,陈先生曾提议我就这猜想写博士论文。
陈、华之争,原来起自芥毫的差别,但随着岁月而加剧。据在下观察,纷争容易形成,但难以化解。有时直到当事人皆不在世,纷争都不见得消散。
那年来高研院访问的学者中不乏高明之士。代数几何学家戴维·吉泽克尔(David Gieseker)来自加州大学洛杉矶分校(UCLA),他精通代数几何,我十分留意他的想法,也常常记得讨论的内容,即使多年后,他的看法仍然影响我的工作。后来总结,这些对谈的机会,正是我到访高研院这类地方的主要因由,我想其他人也会有和我相同的经验吧。
钟为人孤僻,和系里其他人相处不来。他和萨姆·卡林(Sam Karlin)都是研究概率的,但从来不闻不问。虽然已经是教员,但我也去旁听一些课。钟开莱讲布朗运动,我去听了。布朗运动这现象源自分子的不断运动,数学上是由爱因斯坦首先解释的。
不过,光想想猜想的内容和它断言存在的神奇空间也蛮有趣味。那时,我认真地只想如何去推翻它。我采用的方法,其思维模式如下:假设卡拉比猜想为真,则它的几项推理(符合逻辑推演出来的后果)必须为真。故此,只要说明这几项推理中有一项为假,即是说,找到一个“反例”,那么这个猜想就不可能为真了。知易行难,但毕竟这是一个最简捷、最直接的做法,这种处理的方法叫“反证法”。即是说,假设某一命题为真,由此推出某些结论,然后证明这些结论是不对的,于是矛盾便出现了,由此知原来的命题为假。
学期的期终考试之后,钟开莱出了一道特别困难的题目,说谁做对了额外加分,有几个学生于是加倍努力。解题中需要引用拓扑上的某个命题,他们觉得应该是正确的。哈佛的安德鲁·格利森(Andrew Gleason)当时正在此间访问,他叫学生去找卡齐米日·库拉托夫斯基(Kazimierz Kuratowski)的一篇文章,他们果然从这文中找到了想要的东西。不久之后,学生便在课堂黑板上,向钟开莱讲解这道题,正当讲到要引用这结果时,钟叫停了他们,学生说是格利森指点他们去找这篇文章的。“和我想的一样”,他说了这话后,就愤愤然地离开了课室,把做讲解的学生扔在那儿待着。
卡拉比猜想是我们经常讨论的话题。卡拉比曾提出构造一大类具有某些几何特质的流形的方法,而这种流形至今连一个也找不到。假设发现了一颗新的行星,科学家很快便提出一个在行星上开采金子的详细计划。在一颗金原子也没有看见的时候,便说出了矿石要从哪里开掘,蕴藏量又有多少,等等,对此一笑置之是最自然的反应。而这正是许多人,包括希钦和我,都觉得卡拉比猜想“好到难以置信”的原因。
在场目睹整件事,我目瞪口呆。难以相信钟开莱对待学生如此冷酷(纵使他对我非常不错)。莫里·布拉姆森那时还在斯坦福当数学研究生,他告诉我,主要就是钟开莱这种傲岸的态度,使他决定离开斯坦福,到康奈尔完成博士学位的。
大部分来高研院的人都和我一样怀着相同的目的,就是为了和别人做思想的交流,并探究自己感到有趣的想法。其中一位常与之讨论的,便是年轻的几何学家奈杰尔·希钦(Nigel Hitchin)。比我大不了几岁的他从牛津取得博士学位,曾当过世界著名数学家迈克尔·阿提耶(Michael Atiyah)的助手。
虽然已是教员,但我仍是“后生”,因此和研究生混在一起的时间,往往比其他教授来得多。我时常和布拉姆森及系里其他年轻人外出吃饭,虽然我们常常光顾的是月宫,但到了周末就会去北京园,那里有“任你吃”的自助午餐。记得有一次,布拉姆森一下子就吃光了五大盘,然后说未来两天都不用再吃了(不过他回忆说是“一天不吃东西就活不下去”)。饭店的老板娘看见有人这么欣赏她家的手艺,高兴得很,竟不收他钱。
高研院是个很棒的地方,差不多每晚大家都在一起吃饭,所以时常能碰上有趣的人物,聊聊数学或其他大家关注的话题。总而言之,数学家讲行内话不会被打断,故此不时有所收获。
有次我在办公室听到门外有人在说标准的粤语,我以为是郑绍远,当时他正在斯坦福访问,但原来是一个叫戴维·贝利(David Bailey)的研究生。他是个摩门教徒,刚从杨百翰大学念完本科。贝利要通过外语考试,我捉弄他,给他一份困难的文件翻译。文件是用简体字写的,而贝利学的是繁体字,因此简体字却比繁体字难译。我以为贝利这次必会头痛了,可是出乎意料,他翻译得很好。
加州多山,太平洋沿岸的山脉一直延伸至伯克利校园。与之相反,普林斯顿乃一片平原。在新泽西州肥沃的内陆平原,连起伏的小丘都没有,更别说山峦了。然而,我却能感受到一座山峰豹隐其中,静候我攀登,我称之为“卡拉比峰”。我深知登山的第一步已不容易,首先要花些时间确定一条可行的路线,然后找工具在石头表面刻上记号。我考虑的崭新办法是把几何和非线性偏微分方程式结合起来,现在这办法通称为几何分析。其中需要面对的,是求解一系列前人未解过的微分方程式,我需要时间、毅力和大量的运气。直至准备工作通通完成前,我都不会贸然攻顶。然而,我不会忘记这个山峰,它时时刻刻都在脑海中浮现,从未远离。
又有一次,我听到他和另一位师兄的对答,他们就坐在我门外的沙发上。贝利在研究某个数学问题,想知道写出一篇高质量的论文后,如何在具审稿制度的学报上发表,因此向师兄求教。“做数学就像是和女孩子睡,”老大哥如此说,“第一次或许有点儿麻烦,但下一次就会顺利得多了。”我不会这样说,但师兄的话或许真的见效。贝利在数学界发展得不错,后来他转到计算机系,事业也同样成功。
我十分欣赏这种理念,而自己亦早就有了追寻的目标。从表面上看,它的确没有什么实际的用途,但我感到这项工作也许长远来说会有其用;不仅对我而言,对别人也如此。我亦深知必须大量吸收知识,才能有机会把这看来无用的工作,转变为弗莱克斯纳所谓的终究有用的东西。
对我来说,在斯坦福的日子愈来愈满意。我尽量找机会跟友云见面,大家都有新的工作,都忙不过来,是以在一起的时间并不多。就算经过了四十年的婚姻,我们在做学问时还是颇为独立的。在那个时候,我们的关系还未稳定下来,当时我的同事们都不认识友云,更不知道我和她交往了。写下数学方程式很容易,倾诉心事却很难,是以我们要过了这么多年才能确定下来。这也可说是数学人的通病,或更合理地说,是受数学吸引的那类人的特性。这些人和我一样,对数字要比说话来得流利顺畅。
普林斯顿高等研究院是这趟人生旅程的出发点。虽然在金钱上做了些牺牲,但还是要感谢陈师的点拨。高研院是世界著名的研究机构,是爱因斯坦度过他人生最后二十年的地方,围绕着它有不少世界级的研究所。高研院建于1930年,旨在供学者不受干扰,自由地从事研究,为学问而学问,不用为有没有实际的应用操心。1939年在《哈珀杂志》的一篇文章中,首任所长亚伯拉罕·弗莱克斯纳(Abraham Flexner)指出,对看来“无用知识”的追求,会出乎意料地成为“超乎梦想之应用”的源泉。
在这期间,斯坦福数学系内大部分人,都尽量令我有宾至如归之感。我第一次有了秘书,麦太太是个和蔼的中国人,她替我打论文,大大提高了工作效率。这时我仍然把绝大部分的时间花在数学上,但休憩的选项倒有不少。在校园散步,穿过收拾得整整齐齐的校园,从来是偷闲乐事。放眼皆是棕榈树和起伏的山丘,而西班牙殖民风格的楼房,粉墙红瓦,典雅美丽教人难忘。有时我们一起抛掷飞盘,或在办公室不远处打乒乓球。要找人到外面吃中餐也不难,此地中餐馆的选择远比普林斯顿多。
1971年,我二十二岁,从伯克利毕业,人生突然发生了重大的变化。从1954年五岁开始,我一直在上学;但到了这一刻,我再不是学生了。换言之,是时候独立生活,自己决定要走的路,而不是只为满足父母和老师的期望了。
总的来说,我在斯坦福过得很愉快,而斯坦福也很明显地对我很满意。只过了几个月就到了秋天,奥塞曼和系主任拉尔夫·菲利普斯(Ralph Phillips)便劝我留下来,他们会给我副教授的位子,虽非终身教职,但会在信上说明一年后便可拿到。
——《几何颂》选句,2002年
差不多同时,约翰斯·霍普金斯和康奈尔都说要请我当副教授,我不知道他们如何知道我,但陈先生应与此有关。他和霍普金斯的周炜良是老朋友,周来自上海。霍普金斯的条件不算很好,据我了解,副教授的位置一般是拿不到终身教席的。另一方面,康奈尔的王宪钟来自北京,陈先生是他的论文导师。康奈尔还有个自以为吸引人的“绝招”,就是王宪钟愿意牵红线,说可以替我找到一位中国姑娘共结连理。但这对我来说并不算吸引,因我已经心有所属,虽然坦白地说,我不肯定在这条路上能走多远。
临新纪以展望兮,翼四力以真求。
虽然只在斯坦福过了数月,除了要在几份不错的工作中选择外,一切颇为安稳。当前工作没有太多的压力,在斯坦福才刚刚开始,所以并不想很快便搬到别处去。我很想留下来,享受加州的生活方式,甚至放松一点儿,虽然我的字典中难找到“放松”一词,这段日子中,精神压力之低可说是前所未有的。
形与美之交接兮,心与物之融流。
就在这时,1973年的秋天,我收到卡拉比寄来的一封信,信简短而措辞得体。8月听过我的演讲后,他一直在想这个问题,深思之余对某些方面还感迷惘,他希望我把思路扼要地写下来,好教他更好地弄明白。对我来说,卡拉比的信就如暮鼓晨钟,把我惊醒了。在其后的两星期中,我把所有事情都抛在一旁,废寝忘食,不分昼夜地工作。我先把最强的反例找出来,然后开始导出矛盾,可是,在仔细检视下并不成功。在最后一刻,当我把所有论据放在一起时,问题便出现了。于是试用其他反例,可是一个接着一个都出现问题。太抓狂了,我进入了寝食难安的状态。当花的时间足够多时,我渐渐意识到这样做等于走进了死胡同。
先哲思而念远兮,奚术算之久留。
我花了两星期去证明卡拉比猜想不对,结果弄到差不多要挂掉了。到了此刻,必须考虑这个希钦和我,还有许多人,都认为“好到难以置信”的猜想或者是对的。确是如此,过了一段日子后,我渐渐相信它是对的了。于是我做了一百八十度的转变,倾注心力去证明卡拉比说的没有错。我尚未知道要如何去证明它,但有一点在一开始就再明白不过,那就是,它不会是唾手可得的。
穹苍广而善美兮,何天理之悠悠。