数学很“热”。在今天开幕的浦江基础科学发展论坛上,来自全球的数学家更加确信了这一点。比起“一个人、一支笔、一台电脑”的传统研究方式,当下的数学研究其实更需要“朋友圈”。
以“基础科学”为名,为期三天的论坛邀请国内外近40位顶尖科学家齐聚上海,其中包括多位菲尔兹奖得主和中外院士,共同探讨“基础科学的现状与未来”。在科学研究范式发生深刻变革、学科交叉融合不断地发展的今天,这场论坛本身就很有意义。
上海市副市长刘多,科技部副秘书长贺德方致辞。
学科交叉带动数学“热”起来
“数学的发展从来都是与其他学科紧密相连的。”中国科学技术大学数学研究所所长胡森说。作为一门古老的学科,数学不仅与物理学、化学、生命科学等其他基础学科的发展息息相关,更是人工智能、电子信息、新材料等应用学科和新技术的基石。当其他学科高速发展时,数学也会有比较大的发展。从这个意义上而言,交叉是数学与生俱来的属性,也是促进数学学科发展的动力所在。
中国科学技术大学数学研究所所长胡森。沈湫莎摄
胡森的研究方向是数学物理。著名物理学家杨振宁曾在演讲《二十世纪数学与物理的分与合》中谈到,数学与物理学之间是“书画同源”。事实上,数学发展的一个原动力就是去认识物理世界。反过来,对物理世界的描述和深入理解又需要数学这样精确的语言和方法。
如果说基础研究是“水”,应用研究是“鱼”,那么数学正是“水美鱼肥”的关键。苏步青先生用数学方法为船体放样,谷超豪先生为某型号产品定型计算,李大潜先生建立测井数学模型……这些都是上海数学家将基础科学应用于产业的范例。
从事理论数学研究的上海数学中心主任李骏也强调了数学与其他学科交叉的重要性。他看好的一个领域是数学与医学的交叉,即用算法梳理医学大数据,从中有可能产出重要成果。他透露,上海数学中心正在与企业合作,攻克这一难题。
重大基础问题已如“平静的火山口”
科学界常常用一个比喻形容当下物理学的发展状态:一棵树上低垂的果子已经被摘完,想要摘到高一点的果子,就需要增加新工具。胡森认为,数学就是“能摘到新果子”的重要工具。
“数学上还有许多基本问题需要解决。”胡森说。比如,量子场论及弦理论是物理学家使用的理论,但在数学上是没有定义的。如果在这方面有所突破,不仅能解决困扰物理界已久的“大统一模型”,而且对超导、超流的微观机制,乃至对通用量子计算机等技术的发展都将起大巨大推动。
事实上,早在20世纪30年代,数学家们就开始了量子场论及弦理论的研究,这方面目前虽看似处于平静状态,但实则已有突破迹象。胡森表示,在量子场的数学构造、拓扑绝缘体实验方面,中国处于全球第一梯队,想要让“火山”早日喷发,关键还是看领军人才。
“上海在基础研究方面已经具备了很强的优势,在吸引国际人才方面又有得天独厚的条件,应该瞄准基础研究中的一些关键问题去探索,一定会有突破。”胡森说。
愿意花10年等待年轻的科学家冒出来
围绕建设全球科创中心的目标,上海近年来不断营造适合基础研究的环境。
“环境分大环境和小环境。”李骏说,小环境是指科研人才所处的办公环境,大环境是指培育创新的土壤。在上海数学中心,不会对科学家设置具体的考核目标,在行政事务上坚持“做减法”,尽可能让研究人员从与科研无关的琐事中解放出来。“我们很有耐心,愿意花10年时间去等待,等一批年轻的未来数学家冒出来。”
上海数学中心主任李骏。沈湫莎摄
事实上,上海数学中心成立11年,至今已在国际公认的数学“四大顶刊”上发表研究论文11篇,其中2021年至2022年发表了7项突破性成果。要知道,这四本数学顶尖期刊,一年发表论文的总数不过150篇。
当下,数学已不再是“一个人、一支笔、一台电脑”就能产出轰动成果的时代。胡森认为,想要做出一流成果,决不能与外界脱节,只有和其他领域同样优秀的人打成一片,才有可能做出突破性成果。
在推动数学、物理学、生命科学等基础科学发展方面,上海集聚了复旦大学、上海交通大学、中国科学院上海有机化学研究所、李政道研究所、上海数学中心等一批高水平、研究型大学和科研机构,牵头组建的国家实验室实现高质量入轨运行,已建和在建重大科技基础设施达15个。这些都将成为吸引国际一流人才近悦远来,扎根上海“问鼎”最重要基础科学问题的土壤。
作者:沈湫莎
图片:除注明外为主办方提供
责任编辑:任荃
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