传奇数学家纳什

作者: 邵红能

来源: 百科知识

发布日期: 2016-06-27

约翰·纳什,诺贝尔经济学奖获得者,以其卓越的数学才能和对博弈论的贡献闻名。他的生活充满传奇,从早慧的天才少年到成为普林斯顿大学的教授,再到因精神分裂症经历人生低谷,最终在数学领域取得重大成就并获得诺贝尔奖。纳什的故事不仅展示了天才的辉煌,也揭示了天才背后的挣扎与坚持。

约翰·纳什,被世人称作“传奇”的诺贝尔经济学奖获得者,同时还是奥斯卡获奖电影《美丽心灵》主人公原型、“博弈论”大师、著名数学家。2015年3月25日纳什因在非线性偏微分方程方面做出的卓越贡献,与数学家路易斯·尼伦伯格一同获得2015年度阿贝尔奖(也有人把它称为“数学界的诺贝尔奖”)。然而,就在领奖之后不到两个月,纳什和妻子因为车祸双双离世。

纳什和夫人早慧的天才少年约翰·纳什曾担任普林斯顿大学数学系教授、美国科学院院士,其主要研究领域为博弈理论,同时,在代数簇理论、黎曼几何、抛物和椭圆型方程上取得了一些突破。纳什写的论文不多,仅仅几篇便足够引起学界瞩目。1928年6月13日,约翰·纳什出生于美国西弗吉尼亚州的一个中产家庭,父亲是电力公司的工程师,母亲同样受过良好教育,做过教师。

纳什的才华在小学四年级就显露出来,不过,他的数学成绩只有B-。纳什的老师告诉他的母亲,说他不怎么懂得做功课,但母亲很清楚孩子已经学会自己的方式去解决问题。到了高中阶段,当老师好不容易才做出一个冗长的证明,纳什却只用两三步就能解决问题。

高中毕业后,纳什进入了卡耐基梅隆大学学习,之后又进入卡耐基技术学院化学工程系。

1948年,大学三年级的纳什同时被美国几所顶尖高校哈佛、普林斯顿、芝加哥和密执安大学录取。普林斯顿大学则表现得更加热情,当数学系主任列夫谢茨感到纳什的犹豫时,就立即写信敦促他选择普林斯顿,这促使纳什接受了一份1150美元的奖学金。由于优厚的奖学金以及离家乡较近的地理位置,纳什选择了普林斯顿,来到爱因斯坦当时生活的地方。在此,纳什显露出对拓扑学、代数几何、博弈论和逻辑学的浓厚兴趣。

孤独天才造就神奇的“纳什均衡”1950年,纳什把自己的研究成果撰写成主题为《非合作博弈》的长篇博士论文,当年11月发表后,立即引起轰动。这篇论文所探讨的问题后来也被称为“纳什均衡”。“纳什均衡”首先是指个人理性与集体理性的冲突,各人追求利己行为而导致的最终结局,也是对所有人都不利的结局;其次,“纳什均衡”是一种非合作博弈均衡,在现实中非合作的情况要比合作情况普遍。

“纳什均衡”的提出和不断完善为博弈论广泛应用于经济学、管理学、社会学、政治学、军事科学等领域奠定了坚实的理论基础。生活中,常见的“价格战博弈”“污染博弈”“易自由与壁垒”这3种现象可以用来直观地理解“纳什均衡”。

纳什是一个天才数学家,然而,他的天才发现——非合作博弈的均衡(纳什均衡),并不是一帆风顺的。1948年,纳什来到普林斯顿大学,那一年他不到20岁。当时,普林斯顿可谓人杰地灵,大师云集。

爱因斯坦、冯·诺依曼、列夫谢茨(数学系主任)等人全都在这里。其实,博弈论的主体架构是由冯·诺依曼创立的。早在20世纪初,塞梅、鲍罗和冯·诺伊曼已经开始研究博弈的准确的数学表达。直到1939年,冯·诺依曼遇到经济学家奥斯卡·摩根斯特恩,并与其合作才使博弈论进入广阔的经济学领域。1944年,冯·诺依曼与奥斯卡·摩根斯特恩合著的巨作《博弈论与经济行为》出版,标志着现代系统博弈理论的初步形成。

其中,合作型博弈在20世纪50年代达到了巅峰期。然而,其局限性也日益暴露出来,这表现在它过于抽象、应用范围极有限。在很长时间里,人们对博弈论的研究知之甚少,它只是少数数学家的专利。正是在这个时候,非合作博弈(纳什均衡)应运而生了,它标志着博弈论的新时代的到来!

纳什当时研究的博弈论,正是一门以各种博弈为研究对象的应用数学分支。

1950年后,纳什的两篇关于非合作博弈论的重要论文,彻底改变了人们对竞争和市场的看法。他证明了非合作博弈及其均衡解,并证明了均衡解的存在性,从而揭示了博弈均衡与经济均衡的内在联系。纳什的研究奠定了现代非合作博弈论的基石,后来的博弈论研究基本上都沿着这条主线展开的。然而,纳什天才的发现却遭到冯·诺依曼的断然否定,在此之前,他还受到爱因斯坦的冷遇。骨子里挑战权威的本性,使纳什坚持了自己的观点。

走向学术巅峰却堕入生命谷底当我们回首纳什的年轻时代,仍然会被其天才的智慧和传奇的经历而吸引。1945年,纳什进入卡耐基梅隆大学,他的数学天才在这里得到了公认,教授们称他为“年轻的高斯”。1948年,在普林斯顿热情地召唤下,纳什来到了这里并很快表现出他的机敏和才能。不久,他就发明了一种在洗手间里六角形瓷砖上打记号玩的游戏,并一时风靡。

1950年6月13日,是纳什22岁生日,也恰好是他获得博士学位的日子。1950年11月,纳什的博士论文发表,这背后纳什的师兄戴维·盖尔功不可没。就在遭到冯·诺依曼“贬低”几天之后,纳什遇到盖尔,并向他介绍了自己的想法,盖尔听得很认真,意识到纳什的思路比冯·诺依曼的合作博弈的理论更能反映现实的情况,而对其严密优美的数学证明极为赞叹。盖尔建议他马上整理出来发表,以免被别人捷足先登。

纳什这个初出茅庐的年轻人,根本不知道竞争的险恶,从未想过要这么做。结果还是盖尔充当了他的“经纪人”,代为起草致科学院的短信,系主任列夫谢茨则亲自将文稿递交给科学院。

1957年,纳什结婚了。之后,漫长的岁月证明,这也许是纳什一生中比获得诺贝尔奖更重要的事。1958年,纳什因其在数学领域的优异表现被美国《财富》杂志评为新一代天才数学家中最杰出的人物。

然而,纳什不是一个善于为人处世并受大多数人欢迎的人,他有着天才们常有的骄傲、自我为中心的毛病。虽然事业爱情双双得意,但纳什还是喜欢独来独往,喜欢解决折磨人的数学问题,而且被称为“孤独的天才”。

30岁时,纳什突然出现了许多古怪的举动:他担心被征兵入伍而毁了自己的数学创造力;他梦想成立一个世界政府;他认为《纽约时报》上每一个字母都隐含着神秘的意义,而只有他才能读懂其中的寓意;他认为世界上的一切都可以用一个数学公式表达;他给联合国写信,跑到华盛顿给每个国家的大使馆投递信件,要求各国使馆支持他成立世界政府的想法;他迷上了法语,甚至要用法语写数学论文,他认为语言与数学有神秘的关联……最终,他因为幻听被确诊为严重的精神分裂症,后来是接二连三的诊治与复发。

1962年,当他被认为是理所当然的菲尔兹奖获得者时,他的精神状况却使他与奖项失之交臂。

正当纳什处于梦境一般的状态时,他的名字开始出现在20世纪七八十年代的经济学课本、进化生物学论文、政治学专著和数学期刊等各领域中。同时,他的名字已经成为经济学或数学中的常见名词,如“纳什均衡”“纳什谈判解”“纳什程序”“德乔治-纳什结果”“纳什嵌入”和“纳什破裂”等。

20世纪80年代末的一个清晨,当普林斯顿高等研究院的戴森教授像平常一样向纳什道早安时,纳什回答说:“我看见你的女儿今天又上电视了。”从来没有听到过纳什说话的戴森仍然记得当时的震惊之情:“我觉得最奇妙的还是这个缓慢的苏醒。渐渐地他就越来越清醒,还没有任何人曾经像他这样清醒过来。”

纳什渐渐康复,从疯癫中苏醒,这似乎是为了迎接他生命中的一件大事:荣获诺贝尔经济学奖!当1994年瑞典国王宣布年度诺贝尔经济学奖的获得者是约翰·纳什时,数学圈里的许多人惊叹的是:原来纳什还活着。

从未停止思考的数学大师纳什没有因为获得了诺贝尔奖就放松自己的研究,在诺贝尔奖得主自传中,他写道:“从统计学看来,没有任何一个已经66岁的数学家或科学家能通过持续的研究工作,在其以前的成就基础上更进一步。

但是,我仍然继续努力尝试。由于出现了长达25年部分不真实的思维,相当于提供了某种假期,我的情况可能并不符合常规。因此,我希望通过目前的研究成果或以后出现的任何新鲜想法,取得一些有价值的成果。”20世纪50年代,美国麻省理工学院的数学家纽曼曾对纳什有过这样的评价:“其他人通常会在山上寻找攀登顶峰的道路。纳什干脆爬上另外一座山,再反过来从那个遥远的山峰用探照灯照射这座山。

”20世纪70年代,普林斯顿大学的师生们总能在校园里看见一个非常奇特、消瘦而沉默的男人在徘徊,他穿着紫色的拖鞋,偶尔在黑板上写下“数字命理学”(亦称为“占卜算术”)的论题。他被称为“幽灵”,人们知道这个“幽灵”是一个数学天才,只是突然发疯了。如果有人敢抱怨纳什在附近徘徊使人不自在的话,他会立即受到警告:“你这辈子都不可能成为像他那样杰出的数学家!”

其实,纳什就是一个生活在无穷远区域的边缘人。推一推,他就掉下去了,将永远不能回来。在深渊边缘徘徊的纳什,最后还是被爱他的妻子,被那些无条件帮助他的朋友,被一种宽容的、自由的、没有压力的环境,一齐拉了回来。最终,在经历了无数痛苦的日子之后,纳什的“美丽心灵”还是从“梦”中醒来了。

对很多人来说,数学家可能是遥不可及的存在。他们醉心于那个由各种抽象符号组成的世界,而似乎离现实很远很远。那么,我们到底该如何评价纳什呢?“这是一个天才”——这是纳什的硕士导师给他写的推荐信,只有一句话的推荐信。如果回顾纳什的一生,我们似乎也可以用一句话来总结:“这是一个传奇。”

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