愛因斯坦的追隨者——記世界著名數學和物理學家Demetrios Christodoulou
轉自：數學中國
哲學園鳴謝
愛因斯坦的追隨者
——記世界著名數學和物理學家Demetrios Christodoulou
作者：丁佳
原載：《科學時報》
他身上流淌著阿基米德的血液，一生都在追尋愛因斯坦的腳步；他師承「黑洞之父」約翰·惠勒（John Wheeler），也是著名數學家丘成桐的摯交；他以其對廣義相對論的貢獻聞名於世，不過更多時候，他只是一個隨和開朗的希臘老頭。
坐在清華大學數學中心的辦公室里，季米特里奧斯·赫里斯托祖盧（Demetrios Christodoulou）會大談特談北京猿人了不起的發明，也會狡黠地眨眨眼，講一點丘成桐的八卦。這個年近花甲的教授似乎對一切都還抱有孩童般的好奇心，和他聊一會兒，人們就會忘記他頭上數學和物理學巨匠的光環。
天才是如何煉成的
和人們在書上讀到的「神童」故事不同，赫里斯托祖盧直到14歲才發現了自己在數學和物理上的天賦。
「其實在那之前我對自然科學不怎麼感興趣，而是一心想當運動員。」赫里斯托祖盧告訴《科學時報》記者，「但有一次我玩雙杠的時候，從上面摔了下來。我的運動生涯就此終結了，所以我得找點其他事來干。」
這個意外讓赫里斯托祖盧和初等幾何相遇了。那一年夏天，他沒有再去海里游泳，而是待在屋裡讀書，對數學王國的故事越來越著迷。「我去書店買了好多書，很快我就把學校幾年後才教的知識都學完了。」
赫里斯托祖盧的父母發現了兒子的天分，委託他們的朋友阿喀琉斯·帕帕佩特魯（Achilles Papapetrou）給小赫里斯托祖盧找個老師。帕帕佩特魯當時是巴黎一所大學的工程師，後來也成了一名非常著名的物理學家。
赫里斯托祖盧很幸運。當時美國的物理大師、「黑洞」概念提出者惠勒來到巴黎，帕帕佩特魯便藉機向他推薦了這個男孩。
惠勒寫信給赫里斯托祖盧的父母說：「能否請你們把這個男孩帶到巴黎來，我想考考他。」
不出所料，赫里斯托祖盧的成績很好，所以惠勒就把他帶到了美國普林斯頓大學。僅用了半年時間，赫里斯托祖盧就完成了本科階段的學習，又過了兩年，他於1970年11月發表了自己的第一篇學術論文，19歲時拿到了博士學位。
儘管有著這樣傳奇般的經歷，赫里斯托祖盧還是不太習慣被人稱作「天才」。「天才是個相對的概念，每個時代都有每個時代的天才。」他說，「尋找你最適合做的事，喜愛你正在做的事，也是同樣重要的。我相信每個人都會對這個世界作出自己的貢獻。」
丘成桐是我的「非官方」老師
取得學位後，赫里斯托祖盧發現自己一直埋頭學物理，數學知識卻還停留在小時候看的書里。他有點「吃不飽」了。
赫里斯托祖盧開始留意學習數學的機會。不久後，他有幸得到德國馬普研究所（Max Planck Institute）一位先生的資助，到巴黎學習數學的一個分支——分析學，這門學科一直是法國人的強項。
從歐洲學成之後，赫里斯托祖盧先後在美國雪城大學（Syracuse University）和紐約大學庫朗研究所（Courant Institute）擔任過物理和數學教授。
但愛因斯坦工作過的普林斯頓始終是赫里斯托祖盧心中的一個結。他決定仍住在母校，每周在紐約州和普林斯頓之間通勤。這種「空中飛人」的生活，直到1992年他真正成為普林斯頓的教授才結束。
在普林斯頓教了10年書後，赫里斯托祖盧回到了歐洲，在瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zürich）任教，這所學校也正是愛因斯坦當年求學的地方。
1981年，赫里斯托祖盧回美國遇到的第一個人就是丘成桐。當時丘成桐已經是普林斯頓高等研究所的一名教授了。
赫里斯托祖盧回憶道：「我和丘一見如故，很快就成了好朋友。在之後的5年里，我大部分時間都和丘待在一起，很多時間甚至就住在他家裡。丘喜歡在深夜工作，所以我們倆經常凌晨兩點爬起來演算。」
「丘對我說，你是一個希臘人，古希臘人是以幾何學聞名於世的，你卻一點都不懂幾何，這怎麼行呢？」 赫里斯托祖盧覺得這個中國人說得挺有道理，就跟著丘成桐學起了幾何。
20世紀90年代初，赫里斯托祖盧與普林斯頓大學教授塞爾秀·克萊納爾曼（Sergiu Klainerman）合作，證明了閔可夫斯基時空（Minkowski space-time）的非線性穩定性。這是赫里斯托祖盧第一個重要的研究，裡面涉及到的幾何分析幫了他許多忙。
「我從丘成桐那裡學會了幾何，我不會忘記他對我的幫助。」赫里斯托祖盧說。
40年解出一道題
1968年夏天，惠勒給赫里斯托祖盧出了一道題，要他用數學推導黑洞的形成。
這個問題實在太難了，年輕的赫里斯托祖盧感到束手無策。惠勒決定還是別難為這個17歲的孩子了，就給了他另一個簡單一些的題目。赫里斯托祖盧憑著這篇論文拿到了博士學位。
這篇博士論文堪稱黑洞研究的經典之作，30多年過去了，還是有人在不斷地引用它。2010年，赫里斯托祖盧應邀去哈佛大學訪問，物理系的人聽說後，還特別騰出了兩堂課的時間，請赫里斯托祖盧講講他的博士學位論文。
當然，和大多數年輕人一樣，赫里斯托祖盧也有過迷茫的時候。「那時候我太年輕，不夠成熟，分不清哪些問題不重要，哪些問題更重要。我甚至有一段時間還試圖設計一台時光機器，幸好惠勒沒讓我把這篇東西當做論文發出來。」
不過赫里斯托祖盧並沒有忘記老師給自己的第一道題目。在40年後的2008年，他終於解開了這道題，用數學方法嚴格證明了引力波坍縮成黑洞的機制。這篇論文後來結集成一本名為The formation of black holes in general relativity的書，於2009年問世。
「如果當時惠勒堅持要我研究這個問題的話。」 赫里斯托祖盧開玩笑說，「我可就不是19歲，而是57歲才能拿到博士學位了。」
這本書當然極其艱澀難啃，不過學界還是一致認為，這本書是與數學有關的廣義相對論中最好的一部著作，是一個里程碑式的結果。赫里斯托祖盧自己也很滿意這項成果。
未知正是科學之美
1984年，赫里斯托祖盧用數學推導了恆星坍縮的過程，發現恆星的體積收縮到零時，會形成一個裸奇點（singularity）。
奇點是廣義相對論中的一個核心問題。愛因斯坦曾預言，奇點是宇宙的開始，在奇點處，人類所有的定律及可預見性都會失效。
令無數物理學家競折腰的奇點也打破了經典物理學教給赫里斯托祖盧的價值觀。他意識到，就算是素以精確而著稱的數學和物理學，其理論都是有適用範圍的，過了這個界限，理論就會失效。
牛頓定律在大引力場存在的時候會完全失效，這時候廣義相對論就成為牛頓定律的一個修正；而廣義相對論也有其適用範圍，它受到量子理論的制約。可能在奇點處，量子理論會接替相對論起作用，使人類最終進入這個「禁地」。
不過，赫里斯托祖盧相信奇點背後的可能性還有更多：「也許在未來，科學的唯一性會被各種各樣的可能性所打破。已知給人類帶來了自信，未知雖然令人恐懼，但也是極其美麗的。」
赫里斯托祖盧也相信傳承的力量。像自己的導師惠勒一樣，他把這道難題「布置」給了自己在普林斯頓任教時的一個學生。在多年的磨鍊下，這個學生成長為英國劍橋大學的教授。
儘管科學的世界正被越來越多的可能性所瓜分，赫里斯托祖盧還是堅信自己的理論不會在歷史長河中被抹得一乾二淨。
「新的理論不會完全毀滅舊的理論，只會在此基礎上有所修正，使整個理論體系越來越完善，應用範圍越來越廣。」 赫里斯托祖盧說。
的確如此，幾千年前歐幾里得的幾何知識，至今仍在被人們所應用；物理學的情況儘管有所不同，但只要在其適用範圍內，各種經典理論還仍然在起作用。
赫里斯托祖盧在平時的工作中也十分注意這一點，努力讓自己的成果更有價值。他說：「現在人們都強調發論文，我並不贊成這種急功近利的做法。我每產生一個想法，都會花上幾年的時間去思考，在這個層面上講，這會使我的想法在將來有用的幾率更高一些。」
誰說數學家都是怪人？
許多人都認為數學家和物理學家的性格比較古怪，包括近年來熱播的美國電視劇《生活大爆炸》，編劇也將物理學家描畫成一群難以接近的怪人。
赫里斯托祖盧認為這些都是人們的偏見，其實數學家和物理學家也有許多種不同的性格，有些人是工作狂，另外一些人則可能完全相反。
著名數學家、有「Ricci流之父」之稱的理查德·漢密爾頓（Richard Hamilton）是赫里斯托祖盧的好朋友，赫里斯托祖盧覺得漢密爾頓就是一個很放鬆的人。「他今年68歲了，看起來卻比我還年輕，我想這跟他健康的生活方式有關。」
儘管「外面的人有什麼樣的性格，這裡的人就有什麼樣的性格」，可赫里斯托祖盧還是承認這個群體有一個共同的特徵，那就是他們做事的時候，能夠無限地專註。
這樣的例子在古希臘就有很多。在「阿基米德之死」的故事中，羅馬軍隊攻破敘拉古時，阿基米德正在沙地上演算，對周圍的喧囂一點都沒有注意到。
也正因為這樣，赫里斯托祖盧一直非常鼓勵年輕人學習數學知識。更重要的是，數學能夠訓練人的思維能力。「雖然目前有些學科和數學還沒有直接的關聯，但數學能夠培養人的邏輯思維，如果你學會了這種思維方式，對學習和生活都是很有幫助的。」 赫里斯托祖盧說。
到中國來
大約因為丘成桐的關係，赫里斯托祖盧對中國有些特殊的感情。「我2015年就要退休了，丘很支持我到中國來做一些事情。」他說，「我退休之後，會在中國度過更長的時間。」
2010年4月，赫里斯托祖盧到清華大學數學中心講學，中國年輕學生的好學令他印象深刻。「我發現這裡的年輕人充滿熱情，也非常用功。我教的班裡還有上海和廣州的學生，他們大老遠跑到北京來，就是為了能聽聽這門課程。」
看到自己的研究能被更多人分享，讓赫里斯托祖盧感到很開心，而他回饋給學生的就是更加辛勤的工作。
一名教師介紹說，即便是在普林斯頓，一個數學教授一學期通常只開設一門課，每周一次課。可赫里斯托祖盧在清華的這一個月，主動申請每周教3次課，每次兩個小時，其間還要去中科院等院校作報告。他從來不會用工作時間出去旅遊，周一到周五只要沒有課，都會堅持來辦公室工作。
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