作為基礎學科,數學的重要性已經無須贅述——它不僅是其他自然科學和技術學科的基礎,同時在重大技術創新和發展中更是發揮巨大的作用。
就拿高科技企業華為來說。據任正非介紹,華為有工程師6萬多人,從事基礎研究的科學家6000多人,而數學家就有700多名,其中就有菲爾茲獎得主拉福格這樣的頂尖數學家。這些數學家在工科前沿技術難題上扮演著關鍵角色。
或許,普通人對數學在前沿科學和技術研究中的重要性很難有直觀的感知,但對于數學對于提高人的推理能力、分析判斷能力的獨特作用必定有深刻的體會。
北京大學是國內數學學科最頂尖的高校,數學科學學院是“四大瘋人院”之首,數學天才云集,而北大的數學專業編號為“01”,在全國所有高校的專業編號中排第一。這個編號絕非偶然,而是因為數學的重要性早已成為共識。
北大數學科學學院
也正因如此,我國一直在不遺余力培養高層次的數學人才,致力于打造數學大國。通過參加國際奧林匹克數學競賽(以下簡稱“國際奧數”)來遴選有數學天賦的青少年,就是其中一種方式。
自1985年以來,我國每年都會在全國選拔有數學天賦的中學生國際奧數,并以多年連續總分第一、獎牌總數第一成為該賽事的霸主。不過,遺憾的是,100多位國際奧數金牌得主卻鮮有人稱為世界級的數學家,本土的數學家也至今還未摘得“菲爾茲獎”“沃爾夫獎”等數學界至高榮譽。
這不得不令人心生疑慮:我們耗費大量人力、財力參加國際奧數,究竟有什么意義,這是通往數學大國的必經之路嗎?
國際奧林匹克數學競賽
國際奧數金牌數第一
國際奧數是全球范圍內數學領域級別最高的賽事之一,也是培養高水平數學人才、提升中學生數學水平的重要賽事,吸引了全球100多個國家和地區參與。2023年,參加國際奧數的國家和地區達到空前的114個之多。
1959年,第一屆國際奧數在羅馬尼亞舉行,此后每年舉辦一屆(僅在1980年中斷過),到2024年第65屆國際奧數暫定于7月11日-22日在英國巴斯舉辦。中國代表隊從1985年才開始參賽,但這并不影響中國成為這項賽事的“最強王者”。
據統計,從1985年至今中國共累計選派224人次參加國際奧數,一共獲得金牌180枚、銀牌36枚和銅牌6枚,并且24次奪得團體總分第一名,遙遙領先于其他參賽隊伍。作為對比,排在第二名的美國從1974年開始參加該競賽,累計收獲141枚金牌,與中國隊相差甚遠。
在2022年第63屆國際奧數中,中國代表隊的6名隊員悉數獲得滿分,此時距離上一次有全員滿分,已經過去28年。
中國學子在第63屆國際奧數中全員滿分
從歷年的成績來看,中國隊在國家奧數中確實是“斷檔式”的領先。這本該是一件十分令人自豪的事情,但事實上,國內關于“奧數”的爭議卻從來沒停止過。
之所以會引起爭議,歸根到底是因為“國際奧數”與國內的奧數競賽沒有本質差別。在擅長解題的中國學生面前,不管難度再高,所有的“試題”都能找到破解之法。然而,競賽考取的只是對現有知識的運用,難以培養出有創新能力的人才,學生反而會在長期的訓練中導致思維固化,未必能培養真正的數學人才。
“國際奧數”的難度之高,自然不用多說,能夠參與的學生如鳳毛麟角。每一年,經過層層選拔,最后能參加國際奧數的學生僅有6人。最終,能夠在賽事中取得優異成績的學生,多數會被北大、清華等名校優先錄取。
然而,奧數真的能夠遴選出真正的數學人才嗎,這些“萬里挑一”的學生,最后能夠成為數學家的又有多少呢?這個問題久久困擾著我們。
中國學子參加第64屆國際奧數
從奧數金牌到頂尖數學家
毋庸置疑,中國學子在國際奧數中能有“出類拔萃”的表現,足以證明他們是非常優秀的。然而,從1985年首次參賽至今近40年時間過去了,這些學子有誰成為享譽國際的數學大家了嗎?
要衡量一個數學家的水平,首先看他有沒有在國際頂級數學期刊上發表了成果論文。例如,數學界四大期刊《數學年刊》《數學學報》《數學新進展》《美國數學會雜志》等,均是行業公認的頂級期刊,是數學家們向世界展示自身成果的最佳平臺。
其次,有沒有在國際數學家大會上做過報告,有沒有解決數學界知名猜想?這都是衡量一個數學家水平的重要標準。
第三,也是最重要的,看他有沒有獲得數學界公認的國際大獎。菲爾茲獎、沃爾夫獎為國際上公認的數學界最高獎,國內的“晨興數學獎”“陳省身數學獎”“華羅庚數學獎”等在國內外也有很大影響力,能夠獲得這些大獎,才是受到行業認可的“數學大師”。
世界華人數學家大會
國際奧數主要面向中學生,他們在競賽中嶄露頭角之后,往往會提前被名牌大學錄取,成為數學專業的學生。他們當中,有些人確實在數學的世界里走得很遠。
2000年,18歲的惲之瑋以滿分斬獲國際奧數金牌,之后被北京大學錄取。經過二十余年的奮斗,惲之瑋已經成為國際上頗具影響力的數學家。他于2012年獲SASTRA拉馬努金獎,并且在2018世界數學家大會上受邀作45分鐘報告;
從小就學習奧數的張瑞祥,在2008年獲得國際奧數金牌,同年進入北京大學學習數學。如今,在美國加州大學伯克利分校擔任助理教授的張瑞祥,憑借在限制理論和調和分析方面取得的顯著研究成果,被授予2023年度拉馬努金獎。
在北大,被稱為“韋神”的韋東奕,兩次參加國際奧數,均以滿分獲得金牌,被保送至北京大學完成了本碩博的課程,現在是北京大學數學科學學院微分方程教研室研究員。
北京大學韋東奕(左)
此外,劉若川、袁新意等數學家也都曾是國際奧數金牌獲得者。他們在國際奧數中展露鋒芒,被錄取到國內外各大高校學習數學,然后再通過深入研究,在數學科學領域取得豐碩成果。他們當中,一定還有更多學者,能夠在將來取得更高建樹。
如何走向數學大國?
從奧數體系中成長起來的數學家,絕非只有這幾位。中國首位拉馬努金獎獲得者張偉、2016年拉馬努金獎獲得者許晨陽等數學家,雖然沒有參加國際奧數,但他們從小學習奧數,也是通過國內的數學競賽選拔出來的優秀人才。
這是否就說明,奧數就是培養數學人才的“良方”呢?其實未必。
一方面,這些優秀的數學家,本身就具有突出的數學天分,就算沒有奧數這樣的平臺,他們的才能也一定能通過其他方式被發現和認可;另一方面,成為世界級數學家的學者,在奧數金牌得主中的占比并不高。180枚奧數金牌,到目前為止能成為在國際上具有一定影響力的數學家,不超過10位。
更何況,這些數學家中,到目前為止還沒有人獲得過數學界的最高獎——菲爾茲獎和沃爾夫獎。
華裔數學家陶哲軒
就拿菲爾茲獎來說。菲爾茲獎每4年頒發一次,獲獎者必須在該年元旦前未滿40歲。參加國際奧數的中學生通常未滿20歲,距離菲爾茲獎授予的最高年齡,有超過20年的時間。這20年,正是研究數學的“黃金時期”。
從1985年我國首次參賽至今,菲爾茲獎共頒發了10屆,共有39名數學家獲得這項殊榮。但國內的國際奧數金牌得主們還未曾問鼎。
事實上,菲爾茲獎和國際奧數之間并不矛盾,也沒有鴻溝。中國人十分熟悉的華裔數學家陶哲軒,13歲就在國際奧數中斬獲金牌,31歲獲得菲爾茲獎,成為享譽世界的數學家。
迄今為止,有13位菲爾茲獎得主曾經參加過國際奧數,并取得優異成績。除了陶哲軒之外,俄羅斯數學家佩雷爾曼、德國數學家舒爾茲、越南數學家吳寶珠等,以及加盟華為的拉福格,這些菲爾茲獎得主,都是國際奧數的選手。相較之下,我國作為國際奧數的“王者”,卻沒有人斬獲國際數學界最具代表性的獎項,怎能不令人覺得惋惜?
丘成桐在清華
華裔數學家丘成桐就曾多次公開表示:“奧數”培養不出大數學家,更成就不了數學大國夢。發出這樣的感慨,絕不是丘成桐一時興起。
丘成桐是誰?他是“菲爾茲獎”首位華裔得主,被紐約時報稱為“數學皇帝”,是享譽世界的當代數學大師。從哈佛大學退休后,丘成桐就全職加入清華大學,幫助清華打造世界一流的數學中心。
長期以來,丘成桐一直在關注和推動國內數學人才的培養,憑借自身在數學界的影響力,切實地推動中國建設世界數學大國。他對國際奧數的看法,絕不是無稽之談。
我們要建設數學大國,有若干位具有世界影響力的數學家,取得業界公認的頂尖成果,是基本條件。就目前來看,中國距離成為世界數學大國,還有巨大的鴻溝需要逾越。四十年來,國際奧數也沒有遴選和培養出世界頂尖的數學家,如此看來,要建設數學大國,僅僅依靠國際奧數是不夠的。
丘成桐向學子頒發證書
創新型人才培養,無關競賽
迄今為止,中國還沒有一位本土數學家獲得菲爾茲獎或沃爾夫獎。即使是國內數學最高殿堂——北京大學數學科學學院,也依然還在為此努力著。這就跟中國科學家屢屢與“諾貝爾獎”無緣一樣,著實令人憤憤不平,又十分不解。
2015年,屠呦呦被授予諾貝爾生理學或醫學獎,才結束了我國在諾貝爾科學類獎項中“掛零”的尷尬歷史。那么,我們的數學家又要等到哪一年,才能問鼎國際數學界的最高榮譽呢?
北京大學
我們不僅在國際奧數中屢屢勇奪第一,在國際物理學奧林匹克、國際化學等賽事中同樣表現搶眼,為什么我們的科學家在基礎科學研究中,就是無法延續這種領先呢?歸根到底,各種競賽所考取的都是對現有知識的運用,而基礎自然科學研究,需要的除了扎實的專業功底之外,更需要突出的原始創新能力。這種能力,是難以通過競賽來培養的。
如今,我們的大學逐漸摒棄“一刀切”的招生模式,通過多種模式錄取學生,再通過各種“英才班”“強基計劃”等模式培養創新型人才,讓學生在競賽之外,切實提升原始創新能力。
希望假以時日,我們能從“奧數大國”發展成為真正的數學大國,在基礎科學研究領域也能一馬當先。
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