一文带你走入全球顶尖应用数学家的世界!

作者: 山寺小沙弥

来源: 科普最前线

发布日期: 2017-04-18 11:07:11

本文通过介绍牛津大学的应用数学团队,特别是生物数学中心,展示了应用数学家们的工作和他们对科学界的巨大影响。文章还强调了这些数学家在科普工作中的努力,以及他们如何将复杂的数学理论普及给大众。

提到数学家,可能许多读者脑海中浮现的第一帧画面是这样的:图片来自'The hundred greatest mathematicians of the past'。尽管来自于不同时代,说着不同的语言,头发和胡子数量也有巨大差异,每张照片里面却都凝聚着同样伟大的智慧,同样深邃的思想。数学的半壁江山浓缩在一张三寸不足的泛黄纸片上,大道至简,令人惊叹不已;藏诸塌侧,半月三旬后再度翻看,又令人回味无穷。

然而美中不足之处在于,以上名单主要考虑对象是在纯数学领域有重大影响的人物,很多伟大的应用数学家,例如费希尔、香农、维纳和伊藤清等则未能出现在这个榜单中。事实上这些应用数学家对整个科学界的影响是极为巨大的,只不过往往被纯数学家们的光辉掩盖住了。

笔者的目的,便是通过介绍牛津大学的一个应用数学团队,让读者们对应用领域的数学家们有所认识,让这些被掩盖住的光辉重见天日。

第一部分 牛津大学生物数学中心

笔者曾和一位本系(数学系)的东欧小哥讨论过欧美学术界的异同。当谈到生物数学时,小哥信誓旦旦地说:“生物数学?!欧洲可没多少人做这个!”看来要让生物数学这话足足让我扫兴了一个星期。然而一星期后笔者就收到了牛顿研究所一个生物数学会议的邀请通知:牛顿研究所位于英国的剑桥大学,这说明生物数学在欧洲还是相当有关注度的!

生物数学在英国还是人气颇高的。除了剑桥大学牛顿研究所旗下的生物数学研究院,牛津大学也有一个“沃夫森生物数学中心”(Wolfson Center for Mathematical Biology)。这个中心的头目叫Philip Maini,是爱尔兰生物数学家。Maini在整个应用数学界都非常活跃,可以是这几十年来全球应用数学的发展的见证者。

第二部分 形态发生

那么沃夫森生物数学中心的数学家们平常都在研究什么呢?我们可以从Maini的研究列表中得到线索。这些研究方向看似五花八门,但基于的数学模型主要有三个:连续力学模型、细胞的趋性模型和图灵模型。以上每个模型都对应着一类方程,称作耗散结构方程。这一类方程依赖于时间“t”和空间坐标“x”,之所以叫做“耗散结构”,是因为系统的“能量”会随着时间的推移而逐渐减小,熵增原理便是耗散结构方程的一个特例。

第三部分 科普工作

笔者随后发现,Maini所掌管的生物数学中心还经常做一些科普性的工作,尤其是该中心的研究员Thomas Woolley。作为热衷于把复杂的数学理论散步于大众的青年科学家,Woolley身上不仅沿袭了沃夫森数学中心所特有的激情洋溢,而且形成了自己的独立风格。他的演示文稿主要由五彩斑斓的图片构成,以致于听完他的报告后,听众们很难相信他其实是数学家。

第四部分 总结

也许读者们已经清晰地感受到,大师其实离我们并不遥远。并非所有数学界的大师都是板着一副面孔的,相反,他们很乐意传递自己的所见所闻,很愿意和不同背景的人们交流。而笔者和他们的交流,更多像是平辈之间的相互探讨,或许这种探讨更有助于思维的对冲碰撞和新想法的横空出世。这和笔者“严谨而不拘谨”的科研观点颇为相似。应用数学家们善于把数学融入生活的方方面面。

也许正是因为太过“通俗”,他们对世界的影响往往容易被人们所忽视。笔者也希望通过本文,让更多读者了解到应用数学家们不可磨灭的贡献,同时希望让大家知道,数学的趣味性不仅仅局限于数论、组合、代数方程等;它的渗透力之强,扩散范围之广,早已隐含在生活中的方方面面。

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