“肥皂泡先驅(qū)”成為首位獲得數(shù)學界“諾獎”女科學家

作者 | 韓揚眉

“阿貝爾獎”迎來歷史上首位女性獲獎者。

3月19日，2019年阿貝爾獎揭曉，獲獎者是美國數(shù)學家凱倫·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，以及在分析、幾何和數(shù)學物理領域的工作上的深遠影響”。

烏倫貝克也是該獎項自2003年設立以來的首位女性獲獎者。

1964年，烏倫貝克在密歇根大學獲得學士學位。1968年獲得布蘭迪斯大學的數(shù)學博士學位。

今年76歲的烏倫貝克是普林斯頓大學高級研究訪問學者，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，包括麥克阿瑟獎學金、美國數(shù)學會“斯蒂爾獎”、美國國家科學獎章等。

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

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

3月19日，挪威自然科學與文學院公布了烏倫貝克為獲獎者。她將獲得價值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、拓撲量子場論和可積系統(tǒng)等諸多“跨界”領域，都作出了有深刻影響力的開創(chuàng)性和奠基性貢獻，在分析、幾何和物理領域之間搭建了橋梁。

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，“烏倫貝克的貢獻顯著改變了數(shù)學領域。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。”

“肥皂泡”被數(shù)學家稱之為優(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。

烏倫貝克認為，將這些點進行“放大”，這是由于一個新的氣泡從表面分裂而引起的。

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

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者、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)學理解粒子物理、弦理論和廣義相對論中的模型至關重要。

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者和分析者的必備工具。

她的工作也為數(shù)學和物理學中的當代幾何模型奠定了基礎。

“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位獲得過科學學位。

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

但那時，父親希望她的弟弟而不是她成為科學家。

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于科學的書，當沒有什么東西可以讀時，我感到很沮喪。”

在密歇根大學一年級課程中學習了數(shù)學課程后，最初對物理學尤為感興趣的烏倫貝克便愛上了數(shù)學，“數(shù)學的結(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任職。1976年，烏倫貝克前往伊利諾伊大學芝加哥分校任教。1983年，她在芝加哥大學成為正式教授。

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

“女性參與數(shù)學”的堅定倡導者

在選擇攻讀研究生時，烏倫貝克已經(jīng)很清楚學術界男性占主導地位，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攻讀數(shù)學博士時，她是該系為數(shù)不多的女性之一。只有數(shù)學系的一些學者看到了她的非凡才能并鼓勵她學習數(shù)學，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?！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為是成功的?！?/p>

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)學與科學領域的性別多元化的堅定倡導者，堅定的擁護并倡導女性學習數(shù)學，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)學項目。

英國考文垂沃里克大學數(shù)學家、倫敦數(shù)學學會主席卡羅琳?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ΑＣ總€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一個榜樣，但在她這一代的女數(shù)學家取得了一些成功后，她意識到，通往公平的道路將比預期的要艱難得多?！拔覀兌颊J為，一旦法律障礙被打破，婦女和少數(shù)民族就可以穿過學術界的大門，占據(jù)自己應有的位置，修正大學比修正人們成長的文化背景更容易?！?/p>

她希望自己獲得的獎項能激勵新一代女性進入數(shù)學領域，就像女數(shù)學家艾米·諾特爾等人激勵她一樣。

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