数学之路——对话恽之玮

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数学之路——对话恽之玮学长
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记者：姜子麟，王志宇，盛开
恽之玮学长是北京大学数学科学学院00级的学生，后去Princeton读研，2009年至2010年期间在高等研究所（Institute of Advanced Study）工作，目前在MIT就职，主要工作方向为几何表示论（Geometric Representation Theory）。
王志宇：学长是什么时候开始下决心做纯数学？
恽之玮：是在高中和大学之间，参加完竞赛之后。我有一段时间不想做纯数学，也可能是题做多了有点厌烦，想念计算机或者其他的。后来碰到南大的一个老师，她跟我说纯数学还是很有意思的，越念下去越有意思。我进大学后就一直觉得纯数学很有趣，后来就没有动摇过。
王志宇：你们那届做纯数学的有多少人？
恽之玮：现在还在做的大概有十个人或者更多。从之前和之后的比较来说这都是一个local的最大值，整体的不能说。
姜子麟：现在是否诱惑比较多，容易半途转行？
恽之玮：你说是应用方面，嗯，这个一直有很多人，数学学院毕业的做这些的是大多数人。做金融，统计啊等等。我个人对这些不太感兴趣。
姜子麟：学长当年如果转向了计算机，现在的轨迹会是什么样的？
恽之玮：我高中时候喜欢的那种计算机其实就是编程序，像现在的环境，清华有姚班，我也有可能去上。你们也知道那些竞赛题，有些组合跟计算机题挺像的，当时做的有点腻了，如果以我当时的状态，可能就不会选择进一步研究类似组合的问题。我觉得数学的好处在于，可能解问题时，最后还是要用一些组合的办法，但问题的方面更加广，像几何的数论的。同样的想法，可以有不同的包装。表面完全不同的问题，最后的想法又是相通的。
盛开：学长刚接触到大学课程的时候，对那些课程的感受是怎么样的？
恽之玮：上大学之前，我买了一本拓扑的教材。当时看不懂，但我觉得他讲得很清楚。大一寒假里，我再翻一翻，越看越有意思，拓扑是吸引我的一个方面。还有一个就是Galois理论，当时老师也没有时间教，主要是自己看的。像Galois理论，它证明五次方程没有根式解，中学里就听过，但一直不知道是怎么证的。我一直对它挺感兴趣。我对群的概念比较感兴趣，这两个都涉及到群的概念。对我比较影响比较大的几门课，高峡老师当时给我们讲了“模形式”，这门课非常适合本科生，是一门很综合的学科。现在不用着急，今后肯定要学一学。它把拓扑，复变还有群论这些东西都综合在一起，学了之后你会发现，前面的东西你可能都没学懂，真正用的时候不会操作。
王志宇：学长在低年级的时候就学这些高级课程？
恽之玮：我是在大三时候学的模形式。我听说你们现在越学越早，有些同学二年级就开始学代数几何。我前面两年对拓扑和微分几何感兴趣，后面才转向代数几何。我当时还参加讨论班，郑志明老师讲动力系统。高峡老师的讨论班不限定题目，可以读一个东西或者自己想点问题。当时陈维桓开了个研究生课程，是黎曼几何，我也去听了这个课。那个讲的更一般一些，相比本科的微分几何来说。其实研究生课程也不见得比本科的难多少，如果你把数学分析和代数学的比较好的话。
恽之玮：抽象代数其实应该早点学。依照我们的传统，比我更早学数学的人当中，学几何还有分析的比较多，学代数、数论、表示论这些都相对比较少一些。这可能就是因为我们代数学的时间比较靠后，而且讲的东西也不是很多。你们现在有抽代二，抽代二其实是研究生的课。如果把抽象代数一、二这两门都上下来，肯定比我们当时学得多。至少Galois理论，作为一个本科生，作为一个数学系的本科生，你一定得知道是怎么回事。相当于是数学在前一个世纪，也就是十九世纪最大的突破吧。学数学肯定得知道这个。
姜子麟：有时候会觉得学习代数有点枯燥，这方面学长怎么看？
恽之玮：你们学抽象代数是吧。我当时学群的时候也觉得很抽象，证明的那些关于群的定理，都是很抽象也很一般的，那些论述对所有群都是成立的。其实学群不应该这么学，应该学个别的具体的群。而且不要光学群，要学习群在空间中的作用。群作用的概念现在是有的，但是你对于每一个群都要想一想它作用在什么上面。如果你凭空造出来一个群，不作用在任何东西上面，它是没有意义的。比如说学习Galois理论你就知道了，这个群作用在这个域上。如果群不作用在任何东西上，就没有存在的意义。
王志宇：学长能举一些更具体的例子吗？
恽之玮：以前那个杨磊老师——现在不知道还开不开课，我们受他影响挺大的——他当时叫我们念Klein的《二十面体与五次方程》。那本书是二十世纪初翻译的，语言跟现在的有些不一样。但是它的内容都是很具体的、可以动手算的，我们当时做了个二十面体模型来看这里的对称群。它还可以被用来解某些五次方程；或者换句话说，五次方程不能用根式解，但是可以用椭圆函数解。相当于当时的数学基本上都能归纳到这本书里了。当时数学其实已经很丰富了，当时的比如模型式的理论，虽然不算很系统，但是模型式里的特殊函数、矩阵、线性变换群，还有Riemann曲面、常微分方程——你可以将里面的东西翻译成Riemann曲面的语言。这样书如果认真看的话可以学到很多东西。一般书讲的很抽象，上来看两页就不想看。但这本书不用当任务看，你可以当消遣看。能当消遣看的数学书不多。
恽之玮：我在Princeton的导师叫MacPherson，是个拓扑学家，也做代数几何和表示论，但他拿手的是拓扑。当然他现在在考虑一些应用数学问题，也很有意思。我没有跟他学过这些东西，但是完全是纯数学里的想法，相当于开创了拓扑的一个新的方向。他告诉我，一定要注重例子。比如说找几个曲线、曲面作为例子来算；定理成立与否的条件，这个条件是否必要也，可以举个例子。这一方面帮助你理解一般性的定理：有些时候通过分析一个例子你可以就知道一般性的问题该怎么做了；另一方面在今后做研究的时候，很多研究中的问题都来源于例子，而不是抽象的理论。最终的研究成品可能是一个推广了的、发展了的理论，是一套抽象的东西，但其实研究者的出发点肯定不是这样的。有一个具体的问题或具体的例子，原来的工具不够用了，从而迫使他来发现、来改进别人的结果，于是新发展了一套工具，而不是为了发展这个而发展。一定要以例子为中心。也有个别不看例子的，像 Grothendieck，他是代数几何的一代宗师。这种人毕竟是少数，他的逻辑思维的能力太强了，很少能有人能达到这个程度。其他的数学家，虽然写的有些东西很抽象，但他的想法，如果你跟他交谈或者是了解他私下里怎么思考，其实都是例子。
姜子麟：那怎么能挑选一个比较好的问题作为自己的入手？
恽之玮：其实我这方面也不算成功，我刚开始做本科生科研，跟着姜伯驹老师和王诗宬老师，最后什么都没有写出来，我也是不好意思的。其实本科生科研里有很多很具体的东西，上手并不难，是可以操作操作的。但是我自己没有找到什么比较好的问题。
王志宇：您当时是跟那两位老师做什么方面的？
恽之玮：姜伯驹老师让我读一些关于辫群的东西。那是很有意思的东西，我现在还很感兴趣，和纽结理论有一些关系，里面又有一些代数的操作，你可以具体地去算。但是我最后也没做出什么东西来。王诗宬老师当时开了一门课叫几何群论，几何群论的主要观点就是把每一个群都看成空间的基本群，换句话说就是把群作用在一个拓扑空间上。把每一个用几何的观点来看，然后推导出一些纯粹关于群的一些性质，也就是代数的性质。但是用几何的观点去看，你就看得自然一些。这个也是很有意思的一个学问，但是我的主要的经历还是放在学上面了。其实本科生搞科研可能还是早了点，当时我也没有找到什么合适的问题。
王志宇：学长是认为本科生具有的预备知识太少了嘛？
恽之玮：对，后来我在Princeton读研究生的时候有一些同学，他们本科的时候多少做过一些科研的，而且有的还写出文章来了，但是我觉得那个意思也不是很大。老师是手把手地把问题给你，大概怎么做给你，然后当然你自己需要一些聪明才智。但是即使你做出来，最后对整个框架性的东西还是不太了解。这个问题为什么要这么提，它的来龙去脉怎么样，不可能在这么短的时间又做出来又了解它的背景，总会是有得有失。他们拿出来的成果表面上比我们厉害，因为本科生的时候就有论文发表。但是我觉得不用急，不用急着做原创性的东西，但不要说人家做过的我就不去算，如果你要练习就还是要上手。你做的目的不是为了发现一个新的东西，至少你不能有意地去发现，你可以研究例子的时候无意地去发现。有时候你盯着一个最简单的例子来问，就可以问很多很多问题。基本上任何一个简单的问题最后问到足够深都能问到那种open problem不一定是别人做不出来的，但至少是别人没有考虑过的。这个也是很重要的一件事：提出问题。
王志宇：平面几何给人以形象的直观，但现代的几何就非常抽象，与我们所能看见的事物似乎没有什么联系了，这些理论究竟是在研究什么样的问题呢？
恽之玮：这个问题物理上有一些动机，研究弦理论的学者认为世界是高维度的，并且具有一些结构，例如 Calabi–Yau流形。数学上，比如代数几何，它的动机是研究多项式方程组的解，当变量增多的时候，维数自然就高了。代数几何学家想问题的时候，经常画一些图，只用到了一维，二维，三维的直觉来画一些类比的图形。比如画一条代数曲线，代数曲线应该是一个Riemann面，是二维的，他可能就画一条线来类比。很多情况看是看不见的，最多就能看到三维流形。我们平常只能看到最简单的三维流形，是在欧氏空间中的，那还有很多很复杂的三维流形，那些就只有从事三维流形研究的人能够想象了，他会做一些手术，比如粘合。比如Thurston，他主要研究三维流形，他就能在脑子里清楚的看到一些三维流形。也有时候，他们不是在想那个流形本身，而是划归为一些相对熟悉的东西，比如高维的球面，虽然不知道它的样子，但是还是能稍微想想的。还有一些流形，或者是代数几何中研究的代数簇，它局部上有的时候就像一个球一样，有的可能带有奇点，比如可能像一个锥。其实都是在用一些熟悉的图形在类比，只不过维数变高了。
王志宇：学长在Princeton学习和工作辛苦吗？能保持一直高效率的状态吗？
恽之玮：还可以，以前田刚老师跟我们说，他每天要工作12个小时。我数来数去我数不到，反正我自己工作不到12 个小时。我觉得有时候不要太苛求自己了，只要不浪费时间就可以了。我们当时，第一年要通过一个博士生资格考试，那个就可能花一个学期准备准备，那些都是考基础的知识为主，加上两个自选科目，形式是口试问答。之后最困难的就是需要找一个问题做，这有时候比解决问题还要困难。各个导师不一样，有的导师会给你一个问题，有的导师甚至把答案都告诉你，有的导师不给你问题也不给你答案，这个看运气了。但是最终你是要自己找一个问题了。
姜子麟：物理学家推导命题的时候经常不会特别严格，那做数学的时候会不会在某些步骤就一步跨过去呢？
恽之玮：对，你先要往前看几步，大概看看这个路能否走通。不能说，我一直往前推进，遇到一个问题就一直卡在那里。有的时候，你可能觉得这不是一个大问题，比如稍微加一个条件，或者是觉得再花点功夫能做出来。所以应该先往前看几步，回来再补一补。当然这个要有一定的直觉了，有时候你可能看的是不对的，觉得能做出来，其实做不出来，这也有可能发生，这就比较糟糕了。至少需要试着举几个例子，有时候一试就发现错了。
王志宇：学长接下来是准备一直待在美国吗？
恽之玮：这个目前还不知道，我接下来就是做两年博士后，做完了还要再找工作，希望能找到个比如教授的职务。现在美国属于找工作比较苦难的时期，因为金融危机之后，对于学校经费的影响有一定的滞后效应金融危机后，金融市场可能已经好转了，但是学校的拨款，有的是政府拨款，有的是私人捐款，还是会受到前两年的影响。今年用的可能是去年或者前年的资金，或者是前年就已经规划好了，所以它会滞后一些，这对找工作有一些影响。
姜子麟：据我所知，美国的教授职务属于继承式的，比如某个方向上一个教授退下去了，才会招一个做相同方向的教授，这些会对决定自己研究方向或者寻找工作带来很多限制吗？
恽之玮：美国有一些系只重点发展几个方向，基本上教授的总数总是保持差不多的，可以说退一个才能要一个。有几年是退休的高峰，工作就比较好找。申请工作的时候，不会第一名到第五十名的学校都去申请。事实上，有些学校肯定不会录取你，因为那个学校没有做你那个方向的。比如做代数几何的，到有的学校，那里一个做代数几何的都没有，审你材料的人不会对你感兴趣，所以选择不是特别多。美国有那么多学校，上百个学校，具体到每个方向，能有二十个学校选择已经很不错了。
王志宇：在美国，从学校出来，如果无法找到相应的工作，会怎么办？
恽之玮：一般就只能自己退出了。每个学校，比如说，今年招了20个研究生，但是它只招5个博士后，也就是说，如果每个学校都这么算的话，有四分之三的人就找不到工作了。如果是这样的话，有些人会选择往世界其他地方分，有回国的，有中途转业，但不是转得特别离谱的，比如转到应用方向的，或者是统计的，有的就在统计或者应用的方面做一些应用或者研究，做教授，有的就到工业界。
姜子麟：您当年是如何申请到Princeton的研究生的？
恽之玮：我觉得它一般就是看成绩。
王志宇：学长当年有多少同龄人去了像Princeton这样的比较好的学校？
恽之玮：有一个袁新意是我同学，他比我早一年毕业，3年就毕业了，他在Columbia大学做得很好，是张寿武的学生。我这一年毕业的有张伟，后来也师从张寿武，也在Columbia大学。还有一个叫朱歆文，去了Berkley大学。当年申请有两个99级的，比我们高一级，他们是三加二，三年本科，两年研究生，有一个和我去了Princeton大学，我们是同学，还有一个去了MIT。Stanford有一个念统计的同学。所以这些学校每年都会要北大的学生。
姜子麟：在Princeton求学的过程中，有没有发现国外学生一些特别的地方值得我们学习？
恽之玮：我说的可能不是普遍情况，但是就我接触到的，我有一个师兄，也是和我同一个导师的，给我印象最深的就是他的问问题的能力比较强。比如我们听同样一个报告，听完了我就问不出问题来，而他就能问出问题来，而且问问题问得很有意思，问的是那种确实值得去思考的问题。有的人虽然也能问问题，但问的内容，就比如这个理论能不能推广到高维，比较一般性的问题实际上没有多大意思。我的那个师兄问的问题就是针对那个讲座的，特别具体的一些问题，这个能力，我觉得，不是能够教出来的。可能大家讨论的话，情况会好一点，讨论班的话，会比较随便一点。比如黑板上就抄着一个定理，也不用管它的证明，那能不能就这个定理问一些问题？这个定理一定要去欣赏，很多时候写了一个定理，然后开始证明，证明完了，课也结束了。其实证明是其次的，如果真正感兴趣了，再去看证明，但首先需要欣赏，这个定理漂亮在哪里？有用在哪里？要花甚至比看证明更多的时间来想这个问题。当然，我现在是这么说，但我学的时候也不是这样，自学的时候也是看看定理的叙述，有时候自己再想一想，有时候想不出来就看看人家怎么做的。其实这些都是中学的学习方法，是不对的，真正学数学不应该这么学。