英国全能数学家John Conway因新冠去世,他曾发明风靡一个时代的电脑游戏,还能心算万年历
“如果实验者有自由意志的话,那么基本粒子也是如此。”
凌晨 晓查 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI
当代最有趣的数学家John Horton Conway,因为新冠肺炎逝世了,享年82岁。
虽然他所在的普林斯顿大学未发出公告,但是他的同事David Spergel在Twitter上证实了这一消息。
有人评价他,世界上可能有比他更厉害的数学家,但是在顶尖的数学家里,没有人能比他科普做得更好。
他在数学领域多点开花,是一个在组合博弈论、几何、数论、群论、算法甚至量子力学理论等多个方面都做出贡献的天才数学家。
但是他却说,自己从没有工作过一天,而是都在玩。他的传记名字叫做“Genius At Play”。
他发明的一款生命游戏,在上世纪70年代占据了1/4的计算机,成为那时极客的最爱。
他还算出在24维空间的球迷密堆积中,每个球体都和196560个球体接触。
皇家学会前主席,也就是那位声称证明黎曼猜想的迈克尔·阿蒂亚爵士(Sir Michael Atiyah)这样评价他:
康威是世界上最神奇的数学家。
从害羞少年到有魅力讲师
康威在初中时,是一个内向害羞的男孩子,被一位老师称作“玛丽”。到了高中,他进入利物浦霍尔特男孩中学。学期开始后不久,校长叫每个男孩进入办公室,问他打算如何生活。
康威说,想在剑桥读数学。他不是“玛丽”,而要被称为“教授”。
后来,康威真的考入了剑桥大学。博士毕业后,他在剑桥大学得到了一份助理教授的职位。
在数学讲台上,康威的魅力充分展现出来。
他从火车和汽车、猫和狗的角度讨论抽象概念。在讲对称性和柏拉图式固体时,他会带一个大萝卜和一把雕刻刀去课堂,将蔬菜切成薄片,组装成二十面体,边走边吃。
后来,他在普林斯顿大学担任冯·诺伊曼教授。
他本人就是一个数学顽童。他玩数学的方式就是发明各种各样的游戏,或者把无聊的游戏重新制定规则。
数学顽童的发明
生命游戏
康威最知名的莫过于生命游戏(Conway’s Game of Life),相当于1970年代的“我的世界”和“孢子”。
这款游戏的规则如下:
1、每个细胞有两种状态,存活或死亡。每个细胞与以自身为中心的周围八格细胞产生互动。
2、当前细胞为存活状态时,如果它周围的存活细胞低于2个时(不包含2个),该细胞变成死亡状态。(模拟生命数量过少)
3、当前细胞为存活状态时,如果它周围有2个或3个存活细胞时,该细胞保持原样。
4、当前细胞为存活状态时,如果它周围有超过3个存活细胞时,该细胞变成死亡状态。(模拟生命数量过多)
5、当前细胞为死亡状态时,当周围有3个存活细胞时,该细胞变成存活状态。(模拟繁殖)
科学家可以用它来模拟生命过程,虽然早在1940年代冯诺依曼就提出了这一概念,但是直到康威把他设计成游戏才引起足够重视。
在这个规则下,可以衍生处稳定状态:
振荡状态:
和移动状态:
生命游戏背后可能隐藏着自然界的某种特殊规律。
史蒂芬·霍金在他的《大设计》一书中说:
“我们可以想象,像生命游戏这样的东西,只有一些基本规律,可能会产生高度复杂的功能,甚至是智能。它可能需要包含数十亿个正方形的网格,但这并不奇怪。我们的大脑中有数千亿个细胞。”
末日规则
在康威的诸多游戏里,末日规则可能是最容易被理解的。
这里的末日(Doomsday)规则可不是计算世界末日,而是如果随机给你一个日期,你能立刻算出这一天是星期几吗?
康威设计了一种新的算法,只需2秒心算,就能得出答案。
为了锻炼自己计算日历的能力,他还编写了一段计算机程序,每次登陆的时候都会问他某天是星期几。
康威将星期日到星期六标记为1~6,然后通过一系列算法得出所在年份的“记忆日”,再得出每个月的“锚定点”,通过和锚定点的差值即可算出星期几。
量子力学
遇事不决,量子力学。这是很多人对量子力学的调侃,连爱因斯坦也说,他不相信上帝会掷骰子。
爱因斯坦认为,量子力学背后还存在着某种“隐藏的变量”,这种所谓的“隐变量”是确定的。事后无数的实验证明了爱因斯坦是错的。
而康威用数学的方法证明了所谓自由意志定理,再次论证了“隐变量不存在”。自由意志定理指出,量子力学的测量结果无法通过实验之前的任何方法来确定。
用康威的话来说:
如果实验者有自由意志的话,那么基本粒子也是如此。
当然,康威的成就远超于此,他在几何学、拓扑学、数论上都做出了颇多的成就。
网友怀念生前点滴
康威的去世让很多数学爱好者不敢相信。
一位网友这样评价他:
有更好的当代数学家,也有一些更好的数学科普家,但是没有人能将两者结合得这么好。在我初中和高中的时候,我有几次在不同场合遇到他,他对自己的时间总是很慷慨,尤其是和一个还不到合法喝酒年龄但是聪明的对话者的时候。
还有网友回忆起一些和他接触的细节:
我的朋友在普林斯顿攻读博士学位,我从他那里听说,上课第一天,康威走进去,一番介绍后,用左手拿起一支粉笔,迅速整齐地从黑板左上角开始写。每个人都认为“啊,他一定是左撇子”。当他用完一半的黑板时,将粉笔切换到右手,继续快速而整齐地书写。
我小时候去数学训练营。约翰·康威是其中一位讲师。他显然是一个聪明的人,与大多数伟大的数学家一样,有些古怪。但是他很谦虚,花了几天的时间与一群讨厌的孩子一起聚会,并教我们有关序数,纽结理论以及我觉得是拉姆齐数的知识。
新冠病毒仍在全球肆虐,又卷走一颗巨星。智慧的大脑,脆弱的肉体。而康威那颗大脑里诞生的趣味,依旧能被无数人品尝。
这大概就是生命的一种悲哀与美妙吧。
不知道康威会不会在另一个世界继续做他的顽童,感叹一句:科学家有自由意志的话,可能病毒也是如此。
△ 漫画版的康威 作者:Simon J Fraser
参考链接:
https://www.theguardian.com/science/2015/jul/23/john-horton-conway-the-most-charismatic-mathematician-in-the-world
https://www.quantamagazine.org/john-conways-life-in-games-20150828/
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