網紅數學家傳奇人生：從不懂微積分變身斯坦福教授

時枝正（攝影：Constanza Hevia H）

　　來源：環球科學ScientificAmerican

　　一個被揉搓壓扁的紙氣球，在一左一右兩手的拍打中逐漸恢復了原狀；電動牙刷在螺栓的一端震動，螺母就能自動沿著螺紋向上或向下移動……美國斯坦福大學數學系教授時枝正（Tadashi Tokieda）拍攝了一系列視頻：利用隨處可見的身邊之物，設計桌面實驗，反應數學、物理原理，表現自然界的奇妙。這些視頻上傳到視頻網站後，短時間內吸引了數百萬次觀看。

時枝正的視頻片段

　　白紙、杯子、湯匙、電動牙刷、螺栓、螺母……時枝正收集了上百個他眼中的「玩具」，每一個都在你我身邊。他不喜歡設計精美的玩具，認為人們不過是那種玩具的奴隸——只能遵照設定的玩法。

　　他是一個非典型玩具的收藏者，也是一位擁有曲折職業經歷的數學家。從小早熟的他，很早就辦起了畫展，是個名副其實的畫家；後來對語言產生興趣，選擇古典語言學作為自己的專業，並掌握了七種語言；20多歲的時候，他對數學產生了興趣，幾個月的時間啃下了一本俄語數學書，後考入牛津大學、普林斯頓大學開啟了其數學學習和純數學的研究。

　　「我希望每次有一些小想法，或者寫完一篇論文，都可以設計一個小小的桌面實驗向大家展示，讓人們體會我在做研究時的那種興奮與驚喜。」時枝正說。「而且，我也希望向人們展示科學發現並不是專業科學家的專屬。」

　　見他人已見，想他人未想，這可能是對時枝正最好的詮釋，也是對科學家工作的最好說明。

　　不同尋常的職業經歷

　　時枝正自認為是一個早熟的孩子，在他年僅五歲的時候，就在東京的一個大畫廊中舉辦了個人畫展，他的家人常常提起，當時有一對來自夏威夷的夫婦看中了其中一幅畫作並希望高價購買，卻被時枝正的媽媽拒絕了。

　　時枝正喜歡繪畫，一直以來所有人包括時枝正自己都認為，未來他將沿著畫家這條道路一直走下去。

　　轉變的契機發生在時枝正去了法國之後，他回憶道：日本是一個島國，只能非常間接的了解其它語言和文化的存在，英語作為一門學科，既不能用它來生活，也不能用它來談戀愛，總是顯得那麼單薄，無法享受其中的精髓。

　　在法國，他真切地感受到了一個個法國人以及法國文化，「我很震撼，我必須開始學習語言。」時枝正說。

　　他在法國和日本完成了古典語言學學士與碩士學位，在撰寫論文的時候無意中發現的一本傳記再次改變了他的職業路徑。那是諾貝爾獎獲得者、物理學家列夫·達維多維奇·朗道（Lev Davidovich Landau）的傳記，朗道的數學功底非常紮實，喜歡用簡單而深刻的物理模型說明問題，曾經在莫斯科獨自創建了一所非常強大的理論物理學院。

　　因為時枝正剛好要坐火車旅行，需要一本讀物，就拿上了這本朗道的傳記。「事實上，那時候我和大部分人一樣，甚至都不知道科學是作為一項人類事業而存在。」時枝正回憶道。「什麼是數學家？什麼是物理學家？我聽說過這些話，但是這些人並不存在於現實生活中。」

　　時枝正在朗道的傳記中看道：54歲的朗道發生了嚴重車禍，昏迷了一個半月，當他醒來看到自己的兒子時，第一句話竟然問的是關於微積分的一道題。他的兒子拿出一張紙開始計算，卻無法獲得結果。朗道說：「你覺得自己是一個受過教育的人，卻無法完成這麼簡單的任務。」

　　當時枝正讀到這兒的時候，他發現，自己也一直驕傲的自認為是受過教育的人，但是他竟然連微積分都沒聽說過，他甚至不知道那一串符號意味著什麼。

　　他決定學習數學，直到能夠解決朗道提出的那個問題，年輕的時枝正似乎希望證明自己也是一個受過良好教育的人。朗道在傳記中說道：「不要把時間浪費在聽數學講座上，找一本數學問題大全，仔細閱讀。這才是學習數學的方法。」時枝正真的按照朗道的要求找到一本用俄語撰寫的數學問題全集。時枝正不會俄語，「但是年輕的語言學家不怕重新學習一門新的語言。」時枝正說。

　　他花了一整個冬天學習，大概一個半月之後，他終於能夠解決朗道提出的那道積分問題。但他停不下來了，三個月後，他意識到自己對數學還挺擅長。他決定休假兩年，全身心的學習數學。

　　這開啟了他作為數學家的職業旅程：他先在牛津大學學習數學，獲得了學士學位，之後去到美國普林斯頓大學獲得了博士學位。從此開始了純數學的研究。

時枝正在斯坦福大學校園內

　　大自然的驚喜

　　時枝正所研究的數學領域名為「辛拓撲」，這是微分幾何的一個分支，普通人一輩子可能都不會聽說更不會接觸。時枝正發現自己沒有辦法與家人、朋友分享他的成果，也無法讓他們體會到科學發現的驚喜。

　　時枝正博士後期間，又對物理產生了興趣，開始自學物理，他對宏觀現象非常著迷。他決定每次當他撰寫了一篇論文或者有了新的想法，他都要設計一個桌面實驗或者一個玩具，在餐廳里、花園中，向人們展示。在家人和朋友面前，他的每一次表演都大獲成功，人們感受到了數學、物理所揭示的大自然的驚喜之處。

　　後來，他在日常生活中尋找那些有趣的現象，並探尋其中蘊含的科學。

　　在時枝正提到的一個水流實驗時，他稱這個世界上99%的人都沒有注意一個現象：打開水龍頭，獲得穩定的細水流，讓手指沿著水流慢慢抬向水龍頭，會發現水流起了層層「波紋」。這種現象實際上可以用表面張力完美的解釋。

　　人們習以為常的許多自然現象，仔細探究和設計總會發現其中的驚喜和魔力，這也正是時枝正的興趣所在。「我對那些由人類制定規則的遊戲不感興趣，我只對大自然制定規則的遊戲感興趣。」

　　在這段視頻中，時枝正告訴我們，一個被揉搓壓扁的紙氣球，為何能在兩手的拍打中恢復原狀。

　　在時枝正眼中，人類總是故意製造一些難題讓他人破解，這並非如他所願，他希望所有人能夠一起合作，在自然界中找到真正優秀，並且令人驚訝的事物，然後去理解它們，這其中不應該有人為製造的困難，不應該加入任何額外的規則。「孩子和科學家應該可以分享來自於大自然的、同樣的驚喜。」

　　所以，在玩具店買到的東西，對於時枝正來說並不是玩具，因為這意味著已經有人為它設計了用途，孩子們只能按照那種方式來使用它。他甚至認為，如果購買那種非常複雜的電子玩具，某種程度上，還就成為了那些產品的奴隸。「有時候你會發現，孩子對玩具本身並不完全感興趣，而喜歡一直玩包裝紙和包裝盒，」時枝正說，「因為小孩子用自己的主動性和想像力，讓這些東西變得有趣。」

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