我的數學生涯 (上)


黃武雄


一、


1966年秋,我赴Rice大學讀研究所,隔年考過Ph.D qualify exam。本擬轉校至Berkeley跟隨陳省身先生,但系裡希望我不要轉校,仍維持Rice研究生的身份,Rice願意給我fellowship,讓我赴Berkeley與陳作論文。

1968年夏,我離開Rice去Berkeley。Berkeley正處於反戰運動的高峰期。這之前,在Rice讀書時,我已經開始懷疑資本主義與自由民主之間是否可以劃上等號。美國南方當時還很保守,種族歧視的問題極其嚴重。我在Rice的圖書館大量閱讀世界各國近代史的書籍,對於當時美國假藉自由民主之名,在第三世界國家扶持獨裁政權,捕殺異議人士深為難過。來到Berkeley,自然十分同情學生的反越戰運動,也認同黑人民權的抗爭。在Berkeley兩年,我通過觀察,閱讀及部份參與,重新思考了人道、民主、階級與自由這一連串概念較深一層的意義。

Berkeley兩年,關心反戰與民權運動的同時,我有五成以上的時間還是在做數學論文。1969年春,我把Chern-do Carmo-Kobaya8hi在球面S^N中的結果,延伸到複數射影空間CP_N。Cllerll-do Carmo-Kobayaslli所考慮的是球面中最小曲面的剛性(rigidity)問題。把它延伸到複數射影空間,情況便沒有那麼簡潔。我用複數正交標架法,一併考慮了實超曲面,複子流形及全實(totally real)子流形的三種情況。得到了最小曲面的剛性。實超曲面的情況,當時亦由Blain Lawson證明出來。Lawson把我們兩人分別獨力證明這件事,寫在他寄到Journal of Differential Geometry發表的文章中。陳省身先生看到了Lawson Preprint中的這段聲明,打電話找我,要與我商量學位論文的事。那時我不想急著畢業。我喜歡Berkeley的氣氛,多在Berkeley當一年學生,我就可以多在Berkeley學一點東西。Berkeley的數學研究及反戰運動同時都深深吸引著我。

子流形及全實子流形的情況,後來也分別由其他數學家完成並加以發表。記得到1976年Ogiue才發表了全實子流形的結果。我年輕時,對發表論文這類事情的態度很散漫,認為只要做出來就好,誰發表都一樣。何況當時所做的,也只是小結果。Spivak對“publish or erish?”所作的諷刺,我當時也深有同感。這種態度維持到我四十歲之後,自己才做了調整。但早年自己的心境,迄今仍很清楚,當時除了求得自己溫飽之外,較關心的還是人道與社會正義,其他對我來說便都是奢求,這樣的心境對三○年代與六○年代成長的知識份子來說,不致太難了解。可是十分明顯,對從事數學的專業研究而言,卻是不利的。

於陳省身先生出面,向Rice大學說明我想在Berkeley多待一年的意願,我得以延長在Berkeley做研究的期限。1969年冬,Blain Lawson找上我,說他有一個猜測﹕是否三度球面S^3中的最小曲面,會把球面分割成體積相等的兩半?如果這等積(equi-volume)猜測正確,那將是一個漂亮的結果。Lawson問我有無興趣與他一起工作。於是我開始動手﹕不久我想出了一個挖地道的方法,Lawson認為答案已經在望,並說做出來時由我自己發表。我認真的計算,用的是陳省身先生於四○年代證明Gauss-Bonnet定理時所發展的獨特手法。以陳省身這項著名的手法為基礎,我打造了contour technique。

算的結果,只得到等積問題的部分笞案。但相應也引出積分幾何中Santalo導過的所有公式,並予以推廣。Steiner公式也因而可以普遍化。可是這些都不是漂亮的結果。我只發表其中一小部份。有趣的是,到了1980左右,等積問題的猜測被的反例推翻了。


二、


1970年,也是我在Berkeley的第二年春天,陳省身先生問起我﹕不是該準備畢業了?為什麼都沒找他幫忙找教職的事?他說那年因越戰,學術預算大幅縮減,大家很競爭,幾個大校都已額滿。怎麼辦?當時已是三月多了。我寫信給在Wayne State University任教的朋友劉豐哲。劉豐哲在台大高我兩班,我們一向都關心台灣政治,反對獨裁,常書信往還,相交甚篤。劉不久打電話來問我是不是真的要去Wayne,我不假思索便說﹕「是」。幾天後Blain Lawson說他幫我在Rutgers University找了一個很好的職位。我說我已答應去Wayne。他極力反對,因Rutgers遠比Wayne好,去Wayne沒有好的幾何學家可以一起研究。他拿起電話便要替我辭掉Wayne的教職。我說我既然答應了,便不再更改。事後回想起來,會覺得自己堅持毫無道理,可是年輕時就是那付脾性。

1970年五月我赴密西根,至Wayne教夏季班。在Wayne兩年,我花了一些時間把Morse的方法用在固定點的存在定理,並證明對於緊緻流形上的週期函數,它的固定點集的Eulcr數與函數的Lcfschctz數相等。這論文後來發表在Transactions,AMS(1994),算是我第一篇發表的論文,也收集在Kobayashi後來編寫的“Transformation Groups”一書中。反而我的學位論文一直未加整理,沒送出去發表。


三、


1972年夏,我辭去Wayne State University的教職,回台大與中央研究院工作。那時台灣還是特務橫行的時代,常有政治迫害之事,校園裡也總有學生被抓。出入境管制非常嚴格。台灣與國際的數學研究圈幾乎隔絕。我們時常謔稱台灣在戒嚴之下早成了「文化沙漠」。這時期我關心的事,主要是社會與教育。幾年之間,我的數學研究工作,幾乎中斷。

○年代台灣的社會正由農業轉向工業。政府的政策是「犧牲農業,扶植工業」。農村雖未崩潰,但農業經營卻經常是赤字。人口大量湧向都市。1972年回台之後,我在中央研究院數學所代埋所務,輿論批評象牙塔的學術工作者不食人間煙火。我覺得中研院與台大的統計專業,可以做些實際應用的事。農業經濟調查是個切入點,於是申請了農業經濟的統計調查計劃。當時孫自健、唐文標與楊維哲都參與了計劃。我自己則深入農村發掘問題,以建立問卷,並著手組織學生,作全省抽樣調查。

一個我關注的對象是數學教育的改革。我回台之前,項武義先生已在台灣推動高中數學實驗教材,極力批判當時正流行於各地的「新數學」。1973年我接下了實驗教材三、四等兩冊的編寫工咋,並於翌年夏天赴中學實地試教,在各地捲起了數學教育改革的風潮。

1972年到1978年間,我數學研究的工作,乏善可陳,只寫了幾篇小論文,刊登在中研院的Bulletin。到1977年左右,台灣民主運動逐漸匯集起力量,黨外勢力慢慢在崛起。我一方面與黨外人士時常往來,另一方面則檢視自己荒廢多年的數學研究工作。Blain Lawson還時常把他的論文寄來給我,我清楚明白自己已經脫離研究的第一線,遠遠的掉隊落伍了。雖然要應忖當時台灣學術界對教授專業研究所作的要求,仍綽綽有餘,但心底終覺慚愧。1978年秋,我回Berkeley訪問,想做流形上eigenvalue的問題,苦無結果。隨後轉而研究球面上的Bernstein問題,這是陳省身提出的猜想。猜想的內容是﹕一個安裝(embedded)在S^{N+1}中的球面S^N如果是最小曲面,那麼它一定是赤道球。我廢寢忘食的做了幾個月,以為證明了這個猜想。項武義問我怎麼做的,我說用第二變分式,他說那很可能就走對了路子。1979年春,陳省身約丘成桐與彭家貴來他研究室,聽我把細節講一遍。我用的估計很複雜,在複雜的計算式中,丘成桐問了一個一針見血的問題﹕embedding的條件是不是完全用上了?這之前我以為已用上了,因為我的做法是把minimal cone smooth out成一勻滑的流形,而在上面作估計。可是我深一層想,覺得我的做法好像有些不對勁。我花了整整一個下午把證明講完。丘成桐臨走還告訴我「有希望」。不過我相信他已經看到了關鍵,不想澆我冷水。其後幾天,彭家貴幫我重新校對我的論文手稿。最後我們各自都找到了漏洞的位置。我努力想挽救,但終究失敗。幾天之間,我很沮喪,但隨後深自反省,終於相信自己並未抓到真正的節骨眼。幾個月不分晝夜的苦幹,一夕之間,付諸流水,看來白費心力,其實是非常珍貴的經驗。這次的投入與挫折,深化了我對數學研究的認識,也讓我明白自己的缺點﹕我不能徒有想像,紮實的苦功還是要做好。我在hard analysis方面太弱了。(待續)

 

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