丘成桐

丘成桐

丘成桐(Shing-Tung Yau),原籍廣東省蕉嶺縣,1949年出生於廣東汕頭,同年隨父母移居香港,美籍華人,國際知名數學家,菲爾茲獎首位華人得主,美國國家科學院院士、美國藝術與科學院院士、台灣中央研究院院士、中國科學院外籍院士。現任香港中文大學博文講座教授兼數學科學研究所所長、哈佛大學WilliamCasperGraustein講座教授、清華大學丘成桐數學科學中心主任。2003年出任香港中文大學博文講座教授;2013年起任哈佛大學物理系教授。丘成桐證明了卡拉比猜想、正質量猜想等,是幾何分析學科的奠基人,以他的名字命名的卡拉比-丘流形,是物理學中弦理論的基本概念,對微分幾何和數學物理的發展做出了重要貢獻。丘成桐囊括了維布倫幾何獎(1981)、菲爾茲獎(1982)、麥克阿瑟獎(1985)、克拉福德獎(1994)、美國國家科學獎(1997)、沃爾夫數學獎(2010)、馬塞爾·格羅斯曼獎(2018)等獎項。特別是在1982年度榮獲最高數學獎菲爾茲獎,是第一位獲得這項被稱為“數學界的諾貝爾獎”的華人,也是繼陳省身後第二位獲得沃爾夫數學獎的華人。

基本信息

人物生平

求學階段

丘成桐丘成桐
丘成桐,漢族客家人。丘鎮英之子,祖籍廣東省梅州市蕉嶺縣文福鎮。

丘成桐的母親梁若琳,是梅城最後一位秀才梁伯聰之女,出身書香門第,未出閨門就受到傳統中華文化的薰陶,後來時常規勸與告誡子女不可對做人準則有任何逾越,希望他們將來名留史冊。這樣的激勵,伴隨了丘成桐的成長,丘成桐後來的刻苦自勵與其父母良好而深刻的影響不無關係。

父親曾在香港香江學院及香港中文大學的前身崇基學院任教 。但在他14歲那年,父親突然辭世,一家人頓時失去經濟來源,丘成桐不得不一邊打工一邊學習 。在香港培正中學就讀時勤奮鑽研數學,成績優異。1966年入香港中文大學數學系,1969年提前修完四年課程,為美國伯克利加州大學陳省身教授所器重,破格錄取為研究生。在陳省身指導下,1971年獲博士學位。

美國階段

19歲的時候來到美國加州大學伯克利分校。“21歲畢業時就注定要改變數學的面貌”這不是作者的話,這是幾年前加州大學洛杉磯分校希望把丘教授聘請過來的時候,系裡討論時一個年紀很大的幾何學家引用陳省身先生說的一句話。在伯克利學習期間他證明了卡拉比猜想、正質量猜想,開創了一個嶄新的領域:幾何分析。當年他只有28歲。也就是說,從入學伯克利到他在世界數學家大會做一小時報告之間相隔還不到10年。在他作報告的那一年,陳景潤先生也同時被邀請做45分鐘的報告。
丘成桐丘成桐

20世紀70年代左右的伯克利分校是世界微分幾何的中心,雲集了許多優秀的幾何學家和年輕學者。在這裡,丘成桐得到IBM獎學金,並師從著名微分幾何學家陳省身。數學是奇妙的,也是生澀的。即使是立志在數學領域建功立業的年輕學生,能堅持到最後並出成果的,也是寥若晨星。丘成桐正可謂這樣一顆“晨星”。常常有這樣的情景——偌大的教室中,聽課的學生越來越少,最後竟然只剩下教授一人面對講台下唯一的學生悉心教誨。這唯一的學生,就是丘成桐。到伯克利分校學習一年後,丘成桐便完成了他的博士論文,文中巧妙地解決了當時十分著名的“沃爾夫猜測”。他對這個問題的巧妙解決,使當時的世界數學界意識到一個數學新星的出現。

1976年,丘成桐被提升為史丹福大學數學教授。

1978年,他應邀在芬蘭舉行的世界數學大會上做題為《微分幾何中偏微分方程作用》的學術報告。這一報告代表了20世紀80年代前後微分幾何的研究方向、方法及其主流。這之後,他又解決了“正質量猜測”等一系列數學領域難題。

丘成桐的研究工作深刻又廣泛,涉及微分幾何的各個方面,成果纍纍。

1981年,他32歲時,獲得了美國數學會的維布倫獎(Veblen)——這是世界微分幾何界的最高獎項之一;

1982年,他被授予菲爾茲(Fields)獎章——這是世界數學界的最高榮譽;

1989年,美國數學會在洛杉磯舉行微分幾何大會,丘成桐作為世界微分幾何的新一代領導人出任大會主席。命運是公平的,獎章、榮譽,授予了那個在教室中堅持到最後的人。但這並不會讓丘成桐止步不前,他繼續進行著大量繁雜的研究工作,並不斷取得成就。堅韌、堅持、鍥而不捨,這就是丘成桐的精神。著名數學家鄭紹遠先生回憶說,對於許多艱深的數學問題,丘成桐已思考近20年,雖然仍未解決,他還是沒有輕易放棄思考。

回港任教

1993年,丘教授返回母校香港中文大學,領導成立中大數學科學研究所,同時擔任研究所所長,帶領研究工作,並定期回港教學及指導研究生。

丘成桐在香港中文大學數學科學研究所丘成桐在香港中文大學數學科學研究所
1994年,他又榮獲了克勞福獎(Crawford)。2003年,出任香港中文大學博文講座教授。2010年,獲得沃爾夫數學獎,這是在阿貝爾獎出現前最接近諾貝爾獎的獎項,是數學界的終身成就獎。
2013年,丘成桐教授應邀擔任香港中文大學五十周年傑出學人講座系列的主講嘉賓,在校園主持“哈佛百年,中大五十——從哈佛百年數學看培育下一代”講座。2018年,被授予“馬塞爾·格羅斯曼獎”,以表彰其在證明廣義相對論中總質量的正定性、完善“準局域質量”概念、證明“卡拉比猜想”,以及在黑洞物理研究等工作中的巨大貢獻。這是該物理大獎首次頒給華人數學家。

取得成就

數學成就

丘成桐丘成桐
丘成桐是公認的當代最具影響力的數學家之一。他的工作深刻變革並極大擴展了偏微分方程在微分幾何中的作用,影響遍及拓撲學、代數幾何、表示理論、廣義相對論等眾多數學和物理領域。

解決Calabi猜想,即一緊Kahler流形的第一陳類≤0時,任一陳類的代表必有一Kahler度量使得其Ricci式等於此陳類代表。這在代數幾何中有重要的套用。

蕭蔭堂合作證明單連通Kahler流形若有非正截面曲率時必雙全純等價於復歐氏空間,並給Frankel猜想一個解析的證明。

在各種Ricci曲率條件下估計緊黎曼流形上Laplace運算元的第一與第二特徵值。

1976年解決關於凱勒-愛因斯坦度量存在性的卡拉比猜想,其結果被套用在超弦理論中,對統一場論有重要影響。第一陳類為零的緊緻凱勒流形稱為卡拉比-丘流形,在數學與弦論中都很重要。作為套用,丘成桐還證明了塞梵利猜想,發現Miyaoka-丘不等式。丘成桐對c1>0情形的凱勒-愛因斯坦度量存在性也作出了重要的貢獻,猜想了它與代數幾何中幾何不變數理論意義下的穩定性的關係。這激發了Donaldson關於數量曲率與穩定性等一系列的重要工作。

與鄭紹遠合作證明實與復的Monge-Ampère方程解的存在性,並證明高維閔科夫斯基問題,擬凸域的凱勒-愛因斯坦度量存在性問題。

丘成桐開創了將極小曲面方法套用於幾何與拓撲研究的先河。通過對極小曲面在時空中行為的深刻分析,1978年他與R.舍恩合作解決了愛因斯坦廣義相對論中的正質量猜想。

丘成桐與KarenUhlenbeck合作證明了任意緊緻凱勒流形上穩定叢的Hermitian-Einstein度量的存在性,推廣了Donaldson關於射影代數曲面,以及Narasimhan和Seshadri關於代數曲線的結果。

丘成桐與Meeks合作解決了三維流形極小曲面一個著名的問題,即一條極值約當曲線的極小圓盤的Plateau問題的Douglas解,當邊界曲線是一個凸邊界的子集,那么它在三維空間中是嵌入的。他們接著證明這些嵌入極小曲面在有限群作用下是等變的。他們的工作與Thurston的工作相結合,可以推出著名的史密斯猜想。

丘成桐與連文豪、劉克峰合作證明了弦論學家提出的著名的鏡對稱猜想。這些公式給出了用對應的鏡像流形上的Picard-Fuchs方程表示的一大類卡拉比-丘流形上有理曲線數目的顯式表達。

丘成桐與劉克峰、孫曉峰合作證明曲線模空間上各種幾何度量的等價性,被國際學術界命名為劉孫丘度量。

1984年與Uhlenbeck合作解決在緊Kahler流形上穩定的全純向量叢與Yang-Mills-Hermite度量是一一對應的猜想,並得出陳氏的一個不等式。

丘成桐正研究的鏡流形,是Calabi-丘流形的一特殊情形,與理論物理的弦理論有密切關係,引起數學界的廣泛注意等等。

其他領域

丘成桐在物理學和工程學上都有非常重要的影響,他也因此被聘為哈佛大學物理學的終身教授,成為哈佛大學有史以來兼任數學系教授和物理系教授的唯一一人。丘成桐教授在工程學的各個分支做出了很重要的貢獻,這些學科包括控制論、圖論(套用到社會科學)、數據分析、人工智慧和三維圖像處理,丘成桐在這些方面已經發表了幾十篇重要的論文,多次被工程學大會邀請做重要演講和大會報告。

對中國貢獻

丘成桐對中國的數學事業一直非常關心。
從1984年起,他先後招收了十幾名來自中國的博士研究生,要為中國培養微分幾何方面的人才。他的做法是,不僅要教給學生一些特殊的技巧,更重要的是教會他們如何領會數學的精闢之處。他的學生田剛,也於1996年獲得了維布倫獎,被公認為世界最傑出的微分幾何學家之一。
丘成桐丘成桐
丘成桐教授是第一位榮獲菲爾茲獎的華裔人士。他熱心於幫助發展中國的數學事業。自1979年以來多次到中國科學院進行高質量的講學。由科學出版社出版了專著《微分幾何》,內容主要是他的研究結果。他還直接指導培養中國的數學博士生,至今已有10餘人,成績顯著。1994年6月8日當選為首批中國科學院外籍院士。
雖然丘成桐是在香港長大的,但他出生於中國大陸,深受中國傳統文化的影響,並堅信幫助中國推動數學發展是自己的責任。在二十世紀七十年代中國對外開放後,丘成桐受到中國著名數學家華羅庚的邀請,於1979年訪問中國。
為了幫助發展中國數學,丘成桐想盡了各種辦法,與他鑽研數學問題頗為相似。他培養來自中國的留學生,建立數學研究所與研究中心,組織各種層次的會議,發起各種人才培養計畫,並募集大量資金。
丘成桐建立的第一個數學研究所是1993年成立的香港中文大學數學研究所。第二個是1996年建立的北京晨興數學中心。中心建立與運作的大部分經費都是丘成桐從香港晨興基金會籌得的。第三個是建立於2002年的浙江大學數學科學中心。第四個2009年建立的清華大學數學研究中心。
丘成桐是這三大研究機構的主任,經常例行工作視察,作報告,指導學生,組織學術會議與暑期學校等。除了這三個研究中心,丘對於台灣理論科學中心的建立以及台灣數學的發展作出了重要的貢獻。1997年,他受台灣新竹清華大學校長劉炯朗邀請,作為講席教授訪問一年。若干年後,他建議已是台灣國家科學委員會主席的劉炯朗,建立理論科學中心。正式成立是在1998年。他擔任理論科學中心顧問委員會主任直到2005年。
為了增進華人數學家的交流與合作。丘成桐發起組織國際華人數學家大會。會議每三年一屆。除了邀請報告外,還邀請幾位非華裔數學家作晨興講座。每次大會的焦點是頒發晨興數學獎,陳省身獎。第一屆大會於1998年12月12-18日在北京晨興數學中心召開。來自世界各地華人數學家的反響與支持非常熱烈,有400多人與會。這是第一次在中國舉行的重要數學國際會議。第二屆大會於2001年在台灣召開,第三屆大會2004年在香港舉行,第四屆大會2007年在浙江大學舉行,第五屆大會於2010年在清華大學舉行。第六屆大會於2013年在國立台灣大學舉行。從第三屆大會開始正式設立面向大學生,碩士與博士生的新世界數學獎。
為了激發中學生對於數學研究的興趣和創造力,培養和發現年輕的數學天才,2004年,丘成桐首先在香港成立了面向香港中學生的兩年一屆的“恒隆數學獎”。
2008年,丘成桐中學數學獎正式成立。

獲得榮譽

院士

2008年 印度科學院外籍院士
2005年 義大利Lincei 科學院外籍院士
2005年7月 中國國務院華人事務辦公室顧問組的海外專家
2003年 俄羅斯科學院外籍院士
1995年 中國科學院外籍院士
1993年 美國科學院院士
1993年 美國科學促進協會會員
1990-1992年 美國數學理事會成員
1989年 美國伯克利數學科學研究中心學術委員會成員
1989年 美國科學院數學科學委員會成員
1985年 美國物理學會會員
1985年 美國工業與套用數學學會成員
1984年 台灣中央研究院院士
1983年 美國紐約科學院院士
1982年 美國藝術與科學院院士
1980年 中國科學院數學研究所學術委員會名譽委員
1971年 美國數學會會員

獲獎

2018年 馬塞爾·格羅斯曼獎
2010年 以色列沃爾夫數學獎
2003年 中華人民共和國國際科學技術合作獎
1997年 美國國家科學獎章
1994年 瑞典皇家科學院克拉福德獎
1991年 德國Humboldt 基金會研究獎
1985年 麥克阿瑟獎
1984年 《科學文摘》評選的美國100位40歲以下最具影響力的科學家
1983年 國際數學家大會菲爾茲獎
1981年 美國科學院Carty 獎
1981年 美國數學會韋布倫獎
1980年 John Simon Guggenheim 獎
1979年 美國加州年度傑出科學家
1975-1976年 斯隆研究獎

榮譽博士

2010年6月5日 台灣成功大學
2009年5月18日 美國Lehigh 大學
2005年11月15日 國立台灣大學
2004年11月 香港科技大學
2004年7月 國立中央大學
2003年5月 浙江大學
2002年 澳門大學
2000年 台灣清華大學
1997年 台灣交通大學
1980年 香港中文大學

名譽教授

2009年 湖南師範大學名譽教授
2009年 西北大學名譽教授
2009年 中北大學名譽教授
2006年 華中科技大學名譽教授
2002年 浙江大學名譽教授
1999年 中國科學技術大學名譽教授
1998年 北京大學名譽教授
1993年 華南理工大學名譽教授
1987年 清華大學名譽教授
1987年 杭州大學名譽教授
1983年 復旦大學名譽教授
1983年 中國科學院名譽教授

受邀講座

2016年 《開講啦》講座
2013年 香港中文大學五十周年傑出學人講座
2010年 加拿大滑鐵盧大學數學系
2007年 傑出系列講座,加州大學洛杉磯分校
2005年 華羅庚數學講座,中國科學院數學與系統科學研究院
2005年 國際弦理論大會,加拿大多倫多Fields 數學研究所
2005年 Andrewesky 講座,德國哥廷根
2004年9-12月 Eilenberg 講座,美國哥倫比亞大學數學系
2004年5月 Bloomberg 講座,美國德克薩斯州奧斯丁大學
2003年 華南理工大學理學院
2003年 Andre Aisenstadt Chair 系列講座,加拿大蒙特婁大學數學系
1999年 Hans Rademacher 講座,美國賓夕法尼亞大學數學系
1999年 Stefan Bergman 講座,美國史丹福大學數學系
1998年 邵逸夫傑出學者講座,中國香港中文大學
1997年 Rufus Bowen 講座,美國加州大學伯克利分校數學系
1988年 美國數學會研討會
1983年 James K.Whittemore 講座,美國耶魯大學數學系
1982年 Alexander Ziwet 講座,美國密西根大學數學系
1982年 國際數學家聯合會特邀講座,瑞士蘇黎士
1981年 第33屆英國數學研討會,倫敦數學會
1979年 Milton Brockett Porter 講座,美國萊斯大學數學系
1978年 國際數學家大會,一小時報告,芬蘭赫爾辛基

與霍金

與霍金
丘成桐在1976年對卡拉比猜想的證明闡明了“萬有理論”所要求的十維時空大部分都捲曲起來,消失於現在被稱為卡拉比-丘空間的視野之外。1973年,丘成桐又證明了另外一個關於愛因斯坦廣義相對論的重要結果:愛因斯坦方程的任何解都必須具有正能量。從此,丘成桐開始了他跨學科的研究生涯,也因此與史蒂芬·霍金結成好友。

1978年,丘成桐與霍金第一次見面。已經聲名遠揚的霍金,懷著很大的興趣,認真傾聽了丘成桐解釋正在做的愛因斯坦猜想(正質量猜想),這個理論跟霍金的黑洞研究有直接關係。此後開始了兩人長達三十多年的友誼。由於對霍金的欽佩,丘成桐兩次邀請霍金來中國。他這樣描述霍金:“我第一次見到他時,他雖然有殘疾,但還可以活動,話也還能講得出來。10年後再見到他時,他幾乎完全不能動了,話也講不出來。在這樣情形下能戰勝殘疾,進行思考,我覺得這個人有無比的勇氣,很值得尊重。他必須有無比的毅力、無比的集中、無比的興趣才能做自己的學問。他的學問是第一流的,年齡已經七十多歲了,這樣的年紀還在做很好的學問,我覺得很值得佩服。他很風趣,也很認真,人家請他看的文章他也真的去看,不是馬馬虎虎敷衍了事。很多身體好的數學家,都沒有他這么負責任。他也很有天賦,很多數學家或者物理學家都比不上他。”

個人生活

丘成桐丘成桐
丘成桐的父親丘鎮英是一位哲學教授,父親經常要求兒子背誦古文詩詞。父親離世那年,丘成桐才14歲。為了緩解悲傷,他發憤苦讀,還當起了家教,以維持家裡的生計。

由此家境陷入赤貧,還背負債務。有親戚建議讓孩子們輟學,養鴨子貼補家用,但43歲體弱多病的母親梁若琳斷然拒絕,毅然承擔起家庭的重負。年逾古稀的母親去世後,丘成桐回憶當年為了趕功課,睡眠不足,還要早起上學,母親叫他起床的聲音,既溫柔又不忍,總不免黯然神傷。

丘成桐是一個模範丈夫,一個慈父。1976年,丘成桐與台灣套用物理學家郭友雲結婚。他的家人比他先搬到了美國聖地亞哥。研究所的同事驚奇地發現,有一個時期,丘成桐每晚都會對著電話唱中文歌。原來,他在給他的孩子們唱搖籃曲。時下,兩個兒子都長大成人,研究生物。丘成桐指出“作者希望他們為人忠厚。”

丘成桐喜好中國古典文學,少年時就喜歡閱讀《紅樓夢》、《三國演義》等古典小說,也喜愛閱讀《史記》、《漢書》等歷史書籍。1982年獲得數學界的“諾貝爾獎”—菲爾茲獎,是迄今為止僅有的兩個獲得該獎的華人數學家之一。

人物評價

丘成桐丘成桐
丘成桐曾被國際數學大師唐納森(SingerDonaldson)譽為“近1/4世紀裡最有影響的數學家”。美國《紐約時報》將其稱為“數學王國的凱撒大帝”,其中暗含對他個性的概括:不屈不撓,勇往直前。這種個性顯然是他成功的重要基石。

美國《紐約時報》曾刊登過丘成桐的人物報導,標題是《數學界的國王》。這是《紐約時報》歷史上篇幅最長的科學家報導。文章這樣說:“丘成桐的故事就是展示中國的一個視窗,通過他可以看到一個擁有五千年歷史傳統的國家,欲與現代科學結合在一起,如果這種交融獲得成功,那么最後可能就會重塑世界科技的平衡。”

前浙江大學黨委書記張浚生緩緩而悠揚地吟誦著丘成桐的《浙江大學數學科學研究中心志》,他指出,短短的一篇文章,就已經充分體現了丘成桐對中國經典文學著作的自如引用。“丘先生的古文功底哪怕是如今的中文系教授也沒幾個人比得上,若這是一篇聯考作文,估計也能得滿分了。”

人物爭議

丘成桐宣布,“曹懷東、朱熹平已經完成了龐加萊猜想的封頂之作”,9月1日,一個叫丁偉岳的人卻發出了另一種聲音。
“國際上的普遍看法是數學家佩雷爾曼給出了龐加萊猜想的完整證明”,“國內媒體出現這種失誤和丘成桐誤導有重大關係”,“現在,曹懷東、朱熹平倆人文章是否經過了正常評審的程式都有疑問。”丁偉岳如是說。
“對於丘成桐,我一直對他在數學上的成就非常敬佩。但是他在其他方面的看法和言論往往失之過激和武斷,甚至違背事實,這不利於問題的解決。我國數學界原有的團結局面被破壞,我想是與他的言行分不開的。對此,我與國內絕大多數數學家一樣,深感痛心和憂慮。”

榮獲菲爾茲獎的數學家們

數學,是人類科學的技術,是人類思維王冠上的珍珠,數學家可以說是這個世界上最聰明的人,讓我們來默念著他們的名字吧

歷屆菲爾茲獎得主

獲獎時間(公元)獲獎人國籍
2006年

安德烈·奧昆科夫

俄羅斯
格里戈里·佩雷爾曼俄羅斯
2006年陶哲軒澳大利亞
2006年文德林·維爾納法國

2002年

洛朗·拉福格法國
1990年弗拉基米爾·沃埃沃德斯基烏克蘭
1998年理察·博赫茲

英國

1998年威廉·蒂莫西·高爾斯英國
1998年馬克西姆·孔采維奇俄羅斯
1998年柯蒂斯·麥克馬倫美國
1998年讓·布爾甘比利時
1994年皮埃爾·路易·利翁法國
1994年讓·克里斯托夫·約科茲法國
葉菲姆·澤爾曼諾夫俄羅斯
1990年弗拉基米爾·德林費爾德烏克蘭
1990年沃恩·弗雷德里克·蘭德爾·瓊斯紐西蘭
1990年森重文日本
1990年愛德華·威滕美國
1986年西蒙·唐納森英國
1986年格爾德·法爾廷斯德國
1986年麥可·哈特利·弗里德曼美國
1982年阿蘭·孔涅法國
1983年威廉·瑟斯頓美國
1983年丘成桐中國
1978年皮埃爾·德利涅比利時
1978年查爾斯·費夫曼美國
1978年格列戈里·亞歷山德羅維奇·馬爾古利斯前蘇聯
1978年丹尼爾·格雷·奎林美國
1974年恩里科·邦別里義大利
1974年大衛·芒福德美國
1970年艾倫·貝克英國
1970年廣中平祐日本
1970年謝爾蓋·諾維柯夫蘇聯
約翰·格里格斯·湯普森美國
1966年麥可·阿蒂亞英國
1966年保羅·寇恩美國
1966年亞歷山大·格羅滕迪克猶太裔無國籍
1966年史蒂芬·斯梅爾美國
1962年拉爾斯·赫爾曼德瑞典
1962年約翰·米爾諾美國
克勞斯·弗里德里希·羅思英國
1958年勒內·托姆法國
1954年小平邦彥日本
1954年讓·皮埃爾·塞爾法國
洛朗·施瓦茨猶太人
1950年阿特勒·塞爾貝格美國
1936年拉爾斯·瓦萊里安·阿爾福斯芬蘭
1936年傑西·道格拉斯美國

中國科學院外籍院士名單

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