作者:王兆昱 来源:科学网微信公众号 发布时间:2025/4/29 20:31:24
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从北大退博后,他自学5个月破解世界数学难题

 

文|《中国科学报》记者王兆昱

2024年6月14日凌晨,北京西二旗周边已是一片寂静,键盘的敲击声却在一间出租屋内响起。快3点半了,周忠鹏终于写完了这封长邮件,邮件中是他5个月以来“白天上班、夜里钻研”的成果。将邮件发送给日本数学家望月新一和西湖大学数学教授Ivan Fesenko后,他倒在床上,沉沉睡去。

周忠鹏做了个梦。梦里是2018年夏天,他以优异的成绩从北京大学数学系本科毕业,直博本校,还获得了“校长奖学金”。

那时的他痴迷数论——“1,2,3,4”,连孩童都会的计数,背后却蕴含着无尽奥妙。他很期待在读博时能做自己感兴趣的研究,然而此后的五年却不太顺利。2023年,周忠鹏仅以硕士学历拿到一家互联网公司的offer。

梦醒了,周忠鹏意外地收到了两位数学家的回复——他的工作被高度肯定!Fesenko更是兴奋地邀请他:“我来买机票,你来杭州找我聊聊!”

这一聊,就聊出两篇重磅论文。而周忠鹏的人生,也由此转弯。

在北大读本科时的周忠鹏(左一)

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1 初见

周忠鹏深夜发送的邮件,关乎数论中一个“超级难题”——比尔猜想。自上世纪80年代起,它就一直困扰着全世界数学家。该猜想的提出者、美国数学家安德鲁·比尔是一名银行家和亿万富翁,他以100万美元作为悬赏金额,只求有人解决这一难题。

美国数学协会坦言,比尔猜想的证明难度大于另一个数学史难题“费马大定理”,后者经350多年才被英国数学家安德鲁·怀尔斯证明,他因此获得了世界瞩目和大量奖项。

“而周忠鹏,这个年轻的小伙子证明了广义的费马大定理的绝大多数情况(约等于比尔猜想)。在严格的数学意义上,他的结果比怀尔斯的结果强无穷多倍。”Fesenko告诉《中国科学报》。

邮件发出一周后,周忠鹏应邀飞往杭州,来到Fesenko的办公室。对于新的数学结果,两人都很兴奋。2024年9月,周忠鹏辞去了互联网大厂的工作,来到西湖大学做访问学生,和Fesenko共同推进研究。

如今,在Fesenko的帮助下,周忠鹏的两篇论文已经以预印本的形式公布,并投稿到国际期刊,预计在两年内发表。

论文一的摘要

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论文二的摘要

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今年3月,周忠鹏受邀前往日本京都,在国际会议上作了40分钟的学术报告。报告非常顺利,多位国际知名数学家发来祝贺,如美国哥伦比亚大学教授多里安·戈德菲尔德、德国哥廷根大学教授普雷达·米哈列斯库,等等。

Fesenko透露,中国某位资深数学家也发来邮件祝贺,并提及,将于明年邀请周忠鹏在全国顶级数学会议上发言。

周忠鹏在日本京都作学术报告

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事实上,与周忠鹏的初次见面,就给Fesenko留下了极为深刻的印象。

作为资深数学家,Fesenko深知什么样的人具备数学天赋。从教40年,自他课题组走出的60名博士、博士后,如今分散在世界各地顶尖高校担任教职。其中,他的学生Caucher Birkar于2018年获得了数学界最高奖——菲尔兹奖,现于清华大学任教。

“在忠鹏身上,我看到了Birkar的影子。”Fesenko说。

和初见Birkar时一样,Fesenko向周忠鹏提出了一些数学难题,后者解决问题的速度比他预想的快10倍。

在Fesenko看来,周忠鹏和Birkar都展现出少见的数学直觉和内在自信,且一心投入纯粹的数学研究;两人年纪虽轻,却能纠正Fesenko的错误,并提出更好的解决方法。

这并不是Fesenko第一次接受《中国科学报》的采访。在去年的专访中,他就强调,年轻的数学人才应当被视为“国宝”。天才数学家尤其需要大量的心理支持,而老师的作用至关重要。(具体参见报道:《著名海外教授入职西湖大学!他想为中国培养“菲尔兹奖”得主》)

在认识周忠鹏后,Fesenko再次联系《中国科学报》。他郑重地向记者推荐了这位年轻人:“你一定要了解一下周忠鹏。他很腼腆,你要温柔地提问。”

2 彷徨

2006年,江苏省连云港市,小学生周忠鹏的妈妈做好了简单的家常菜,等他放学回家吃饭。

这个小男孩平时很安静,他最大的爱好是解数学题。一张白纸、一支铅笔,可以坐上好一会儿。他不想结果能否成功,只是觉得这些题目很好玩。

妈妈看出小忠鹏对数学的喜爱,给他报了一些数学辅导班,并鼓励他参加“华罗庚金杯”数学竞赛。

初中时,周忠鹏凭一腔兴趣找来数学的课外书,广泛阅读。初三暑假,他在网上冲浪,无意间发现一道全国高中数学奥林匹克竞赛(CMO)题目。要知道,CMO是高中阶段最具含金量的数学竞赛之一,15岁的周忠鹏没怎么学过,却将这道题完美地解了出来。

在妈妈的鼓励下,一上高中,周忠鹏就联系了学校负责竞赛的老师,开始学习竞赛内容。最终,他在CMO比赛中获得全国一等奖,获得北京大学降分至一本线的录取资格。

“如果没有数学,生活对我而言是平淡的,总感觉缺了点什么。”周忠鹏已经记不清自己参加过多少场数学竞赛。不过,他从小到大的奖牌,都被妈妈小心地收在房间里。

进入北大后,本科课程对周忠鹏来说不算太难。在课余时间,他除了参加一些校园活动,就是在网上自学数学知识。在广阔的数学海洋中,周忠鹏尤其对数论感兴趣。“数数儿”,如此简单的事情却蕴含深奥的数学知识。“至繁”根植于“至简”,这让他如痴如醉。

不过,自那时起,周忠鹏心里就有一个挥之不去的困扰:数学中有这么多知识和问题,自己到底应该研究哪些具体的内容?

开始读博后,这个困扰在周忠鹏的生活里愈加凸显。博士前两年,他尝试给一些数论方向的老师发送邮件,想找一位导师带自己做研究,但并未得到正向的回应。

与实验学科不同,数学没有“实验室”或“项目”可加入。并且,那时的周忠鹏没有明确自己的方向,也不知该如何向对方展示自身的能力。而大多数导师,可能更倾向于接收已有成果、方向清晰的学生。

对本科毕业不久的周忠鹏来说,这是一场几乎无从着手的考验。日复一日,连上课也变得无意义起来——“很多课程在本科时都自学或上过一遍了。”

一边是毫无方向感的博士生活,一边是不断逼近的现实压力。最终,周忠鹏作出了一个决定:退博,转为硕士毕业。

从博士第三年开始,周忠鹏花了大量时间为找工作做准备。他自学了计算机编程知识,并先后进行了几份实习。此时,他找到了一位导师,可以带他完成硕士学业。

2023年夏天,周忠鹏结束了他在北大5年“博转硕”的学习生涯。同年年底,他入职一家互联网大厂。

周忠鹏所在的公司位于北京市海淀区西二旗。在附近工作和租房的年轻人将这里戏称为互联网“打工人”集结地。到了后半夜,一排排高楼里的灯还亮着,看起来很繁华,却又分外孤独。

尽管工作并不轻松,周忠鹏的心里却敞亮了不少,他把毕业的心理负担完完全全卸下了,不用再时刻想着“下一步该怎么办”。他将那些厚厚的数学书收进角落,默默告诉自己,未来可能无法继续做数学了。

殊不知,属于他的那条数学之路,正在悄悄地回到他的身边。

工作后的周忠鹏

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3 重启

周忠鹏的岗位名叫“风控算法工程师”,主要是识别和处置平台上时不时“冒出来”的黑灰产账号。

这是他的第一份正式工作。刚入职时,他对很多东西都不了解,且互联网大厂的工作强度并不低。周忠鹏租住在公司附近,每天上午10点半前到达工位;晚上10点后结束工作。每一天都被各种各样的新任务填满。

不过,周忠鹏很喜欢自己的工作状态。他的部门氛围很好,团队leader是个很负责的人。另外,拥有稳定的工作和收入也给了周忠鹏更多安全感,他不再以学生的身份看待自己,而是更多去思考:自己究竟想过怎样的一种人生。

“除了工作,还是想再做点什么,否则这一生就太无聊了。”周忠鹏说。

本科时,他曾听说过数论中一个“天书般的理论”——IUT理论,由日本数学家望月新一提出。目前,世界上仅有几十人能读懂这一理论。

每天晚上10点多回到出租屋,简单洗漱后,周忠鹏把睡前的时间都用来在网上找一些数学论文来看。一篇篇论文翻看下去,他对IUT理论有了更深入的理解。继而,他找到了Fesenko和其他合作者的文章。

直觉告诉他:Fesenko等人的结论还能被进一步推广。他一边读着论文,一边不知不觉地拿出笔、纸,开始写写画画……

此后的5个月,周忠鹏将晚上所有的时间都留给了这项研究。终于,他写出了第一版论文草稿。在周忠鹏的论证中,IUT理论可以得到应用,用来证明广义费马大定理(约等于比尔猜想)等问题。

就这样,开头的那一幕发生了。

在收到Fesenko递来的“橄榄枝”后,周忠鹏决定辞去工作,申请做Fesenko的博士生。从2024年9月起,周忠鹏先在西湖大学做为期一年的访问学生,并将于今年9月正式开启他崭新的博士生涯。

在日本京都的学术会议上,周忠鹏(左后二)参与讨论

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采访中,这个小伙子始终温和腼腆地笑着,他认真地帮助记者理解晦涩的数学原理,时不时扶扶眼镜。

采访的最后,记者问出了心中最想知道的问题:为什么反而是在毕业工作后,你找到了方向,独立做出了成果?

周忠鹏想了想,慢慢说道:

“寻找方向是一件很困难的事。如果你能很早就确立清晰的方向,这很好。但这是可遇不可求的。

读书时,我很希望获得认可,向老师证明自己的能力。现在,我研究数学的心态完全发生了转变——数学对我而言,更纯粹了。我只是专注于事情本身,慢慢地理解、思考。”

他顿了顿,补充道,其实无论是工作,还是做数学研究,本质上都是一样的。在北大时,他什么都想学一点;而现在,他已经学会了以目标为导向,在解决问题的过程中,一点点搭建起自己的知识体系。

数学的路还在延伸。属于他的故事,才刚刚开始。

*文中图片均为受访者提供

 
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