Stack Exchange 網絡包含184個問答社群,其中包括最大且最受信賴的開發者社群 Stack Overflow,供開發者學習、分享知識並發展職涯。

我必須先道歉,因為這不是本網站常見的問題類型,但過去 MathOverflow 曾對本科生提出類似問題時給予極大幫助與善意,近來我越來越擔憂這個問題,因此覺得必須提出來。

我的問題是:像我這樣的人,能為數學做出什麼貢獻?

我覺得數學是由像高斯和歐拉這樣的人創造的——雖然我們可以學習並理解他們的工作,但僅僅這樣並不會創造出新的東西。或許可以用現代語言和符號重寫他們的著作,或引導他人學習,但我從未認為這是數學家的重要工作;真正重要的是創造原創數學。考慮到有許多非常聰明的人在努力研究數學,似乎已經沒有什麼留給像我這樣沒有特殊天賦的人去做的了。或許我的價值只是像炮灰一樣?因為只要派出足夠多的人,總會突破某些障礙。

我不想多說,但我真的很想找到這個問題的答案——無論是來自經驗、人物傳記或其他任何地方。

你不需要為數學本身做出貢獻。問題更深層:你如何通過追求數學來為人類,甚至為世界的福祉做出貢獻?這個問題無法純粹用理智回答,因為我們行動的影響遠超我們理解。我們是深具社會性和本能的動物,我們的福祉依賴於許多難以用理智解釋的行為。因此,你最好跟隨你的心和熱情。單靠理性很可能會誤入歧途。沒有人足夠聰明和智慧能純理智地解答這個問題。

數學的產物是清晰與理解,而非定理本身。例如,費馬大定理或龐加萊猜想這些著名結果真的有什麼實質意義嗎?它們的重要性不在於具體陳述,而在於挑戰我們的理解,提出挑戰促使數學發展,增進我們的理解。

世界並不缺乏清晰與理解(委婉說)。具體數學如何以及是否能改善世界(無論那是什麼意義)通常難以釐清,但整體來說數學極其重要。

我認為數學有很大一部分是心理學,因為它強烈依賴人類思維。去人性化的數學會更像電腦程式碼,截然不同。數學思想,即使是簡單的,也常難以從一個人傳達到另一個人。許多數學概念難以理解,但一旦理解就很容易。因而數學理解並非單調增長,我們的理解也會退化。退化的原因有幾個:專家退休、逝世或轉向其他領域而遺忘;數學通常以符號和具體形式解釋和記錄,這些形式易於傳達,但不易理解;從概念到具體符號的轉換比反向容易,符號形式往往取代了概念理解;數學慣例和既定知識會變化,舊文獻可能變難理解。

簡言之,數學只存在於活躍的數學家社群中,這個社群傳播理解並賦予新舊思想生命。數學的真正樂趣在於向他人學習並與他人分享。我們每個人對少數事物有清晰理解,對更多事物概念模糊。想法永遠不會枯竭。誰是第一個踏上某塊土地的人其實次要。革命性變革重要,但革命少且不自持——它們極度依賴數學家社群。

我曾有幸與已故理論物理學家費曼討論類似問題。他告訴我:「你持續學習,很快就會學到沒有人學過的東西。」這是他的建議;我的建議?勇敢嘗試!

你不必成為籃球界的喬丹才能打籃球。

我欣賞原提問者的問題,但我認為「重寫他們的著作或引導他人學習並非數學家重要工作,重要的是創造原創數學」這觀點是一種普遍誤解。也許90%的數學工作不是原創,而是消化、重組累積的洞見,並以有用方式呈現給他人(這代和下一代)。這是一項龐大且令人滿足的創造性工作,會帶來新洞見、理解主要洞見的後果及其基礎。

其中一部分是:教學與寫作。良好的闡述可能是「普通人」最重要的貢獻(我們的集體生計可能也依賴此——Rota在《Indiscrete Thoughts》中有深刻見解)。你甚至可以在本科階段開始:一旦理解某事,與他人分享。在當地數學社團做個好報告。傳承下去!

陶哲軒也寫過相關主題,我想你會喜歡他的結論。摘錄如下:

「有趣的數學研究領域和問題數量龐大,遠超所謂『最佳』數學家能詳盡涵蓋的範圍,有時你擁有的工具或想法會發現其他優秀數學家忽略的東西,尤其是即使是最偉大的數學家在某些研究方面仍有弱點。只要你有教育背景、興趣和合理的天賦,就會有數學領域你能做出穩固且有用的貢獻。」

費馬的座右銘是「Multi pertransibunt et augebitur scientia」(許多人將通過,知識將增長)。他也曾談及「將火炬傳給下一代」,我覺得這特別美好。

「當國王建築時,車夫有活可做。」克羅內克在1891年9月寫給康托爾的信中引用此話。

現在是新年凌晨12:40,也許不是寫 MO 回答的最佳時機,但我很喜歡大家對這問題的鼓勵回答。(順帶一提,@Lubin:跟你學代數和代數數論很激勵人心。)總之,我對原提問者的建議是多學習,努力解決你感興趣的問題。別太擔心是否證明了突破性定理,只要盡力理解你最感興趣的數學部分。(「理解」當然是深入核心,弄清真相,盡可能證明。)也別擔心你不會解決所有問題(甚至多數問題),也別擔心永遠無法完全理解問題;這就是為什麼總有更多值得探究的地方。十年或二十年後回頭看,你會發現自己確實為人類數學知識做出貢獻。

即使在做研究時,也很難判斷自己成果的重要性。我覺得困難在於,經過一兩年努力並取得足夠進展寫出論文後,你對問題理解太深,能證明的似乎微不足道,未完成的又顯得無望。所以我說「等十年或二十年」可能有點過,但確實值得等幾年再評價自己的工作。

祝 MO 的大家新年快樂。

我不太有資格回答這問題……或者說我有,因為我不是陶哲軒!我認為我們帶給數學的是我們獨特的個人經驗視角。越多人嘗試做數學越好,因為這增加了解決眾多問題的多元視角。此外,正如常說,數學要做的事遠超任何少數強者能完成。這是一個「大帳篷」。

我讀過有人描述柯爾莫哥洛夫和以色列·格爾凡的差異:「柯爾莫哥洛夫進入新數學領域時會立刻找最高山攀登,格爾凡進入同一領域時會立刻開始修路。」(有人請補充這引言出處,我記得是在 Notices)

有人說,我們大多數數學工作是整理和清理,為未來的博學者如馮·諾依曼鋪路,有些修路者建了令人難以置信的道路。(塞爾曾說他大部分生涯都在重寫別人的工作?)

我不知你怎麼想,但我很滿意這樣!總比我的名字出現在太空梭某未知電路板的晶體管位置上好……當然那也沒什麼不好!

總之,別擔心沒事可做……有的是!

另一種思考這個午夜問題的方式是,問問自己哪些較小的成果對你重要或有趣,然後感謝那些發現或發明它們的數學家。我猜每個人都能列出一長串非高斯、歐拉等級的數學家成果。我自己的清單很長,其中一些成果甚至是 MO 用戶最近發現的。

我喜歡炮灰比喻——讓我笑了!我有時也這麼想自己。不過,內心深處我喜歡相信自己比想像中聰明。如果我堅持下去,也許能挖掘出隱藏的洞見。還有,記得《傳道書》裡的話:

「我轉念觀看日光之下,賽跑的未必是跑得最快的,爭戰的未必是勇士,智慧人的未必得糧食,聰明人的未必得財富,技藝人的未必蒙恩寵,聰明數學家的定理未必多得;惟有時機和機會臨到他們眾人。」

好吧,關於數學家的定理那句可能不是原文,但你懂我的意思 :-)

如果你是本科生,你還不知道自己能為數學做什麼貢獻,尤其不知道自己是否能創造原創數學,或能做到什麼程度。幸運的是,你不必完全靠自己摸索;如果繼續攻讀數學研究所,你會有指導教授,幫助你發揮潛力。即使博士畢業後,你也不孤單;現今許多最佳數學工作是合作完成的,你的弱點可以由合作者的強項彌補(你也用你的強項彌補他們的弱點)。

我在 G. H. Hardy 的《數學家的自白》結尾段落中找到很大安慰:

「我生命的理由,或任何以我相同意義成為數學家的人,是:我為知識增添了些東西,並幫助他人增添更多;這些東西的價值只在程度上不同,而非本質上不同,與偉大數學家或其他藝術家留下的紀念相同。」

數學需要創造者、解說者、綜合者、應用者、教師、學習者,甚至需要以社會可接受方式傳教者。如果你想要接近不朽的名聲,解決極難問題或創造既解決又提出難題的東西。如果你想成為偉大的數學貢獻者,就盡你心力做上述事情。

你想為數學做什麼?

Gerhard "Ask Me About System Design" Paseman,2010年10月27日

Muad,你提出了一個非常重要且頗具謎團的問題。我13年前完成數學碩士後離開數學,這些年我發現自己無法入睡,因為腦中總想著純數學中要發現或發明的新事物。數字一直纏繞著我。我對相對論數學著迷,也熱愛數論。我試圖找到合適主題做原創研究,但最終放棄,轉向完全不同的領域。我開了一家名為 e=mc^2 的餐廳,但仍睡不好。經營成功的熱門餐廳近4年後,我決定轉向電腦圖形學,這也是我的另一個熱情,因為我也熱衷美術和詩歌。畢業於溫哥華電影學校後,我現在是視覺特效工作室的電腦圖形技術總監,每天更親密地與數學打交道。我的自傳式廢話重點是:只要你有正確動機且足夠好奇,你就有東西可發現。我的夜晚依然無眠,因為我還沒找到要發現的東西!所以我認為數學就在你體內,等待被發現,只要你夠熱情!!

我猜大多數有趣的數學結果會引出更多問題而非解決問題,所以你不必擔心。

@muad:你說自己數學不強。我不知道是否真如此,但為討論起見,假設你無法做數學發現。

你可以考慮為數學寫軟體。例如 TeXmacs 項目。我會很感激你能學習 Scheme 程式語言,並在從 TeXmacs 匯出到 LaTeX 時,編寫正確的 LaTeX 巨集創建程式。

你喜歡我提出的你能做的事嗎?

我考慮自己花時間做這事,但這會偷走我寶貴的數學時間。

這是個好問題。有時你需要聽從直覺,而非他人意見。一般來說,問數學家這類問題,他們會給你留下繼續做數學、值得做、你貢獻重要等理由。但問非數學家,答案可能完全不同。在我看來,大多數非數學家認為當代數學研究大多浪費時間。我自己也厭倦了向外行推銷我的研究領域(大約是數論)——總是那幾個「應用」被拿出來說。或許問題在於數學被視為值得追求的自我目的,但實際上這追求與各種低層次誘因糾纏在一起。金錢、權力、名聲,應有盡有。我認為這是非常糟糕的組合。為了心靈健康,最好以完全脫離這些低層誘因的方式追求有價值的事物。

只要你有動力,就盡力而為。數學讓人很快意識到有比你更聰明的人,這是事實(至少對大多數人如此)。但數學創造力有時超越純粹智力。

擁有數學學位,我們能獨特地翻譯歐拉、高斯、懷爾斯、Andrew Ng、Dijkstra、Paul Erdős、Robert Tarjan 等人的作品,並向教室或外行人解釋數學真正是什麼。他們一生認為數學只是加減乘除。所以當你說你是數學家,他們說「我討厭數學」,他們其實不討厭數學研究,而是討厭他們被教導的算術。但我們有能力展示數學不只是那樣。

其次,我同意費曼的話。我們的知識是我們學到的東西。我們學到的東西是我們感興趣的東西。你的興趣可能與我不同。但如果你上學期學了拓撲學,而我學理論計算機科學,這不代表任何一門課不好。但如果我們都在解決同一問題,我們會有不同的武器庫和思考過程。

最後,我想說數學是關於證明,這是無法迴避的。但我也認為學習編程是寶貴資產,能幫助你做數學。你可以測試小案例,驗證證明背後的直覺。還有 Lean 和 Coq 等形式化工具幫助驗證正式證明。這對「翻譯」像 Dijkstra 和 Tarjan 的工作也很有價值。

通過提問找到你問題的答案。

參見相關標籤的類似問題。