数学

　 公元前212年，罗马军队入侵叙拉古，将近80岁的阿基米德正在全神贯注地研究沙堆中的一个几何图形，疏忽了回答一个罗马士兵的问话，结果被长矛戳死。

　 18世纪的巴黎女孩索非？热尔曼在一本叫《数学的历史》书中看到这一章，便得出这样的结论：如果一个人会如此痴迷于一个导致他死亡的几何问题，那么数学必定是世界上最迷人的学科了。

　 她马上对这最迷人的学科着了迷，经常工作到深夜，研究欧拉和牛顿的著作。父母没收掉她的蜡烛和衣服，搬走所有可以取暖的东西，以阻止她继续学习。她用偷藏的蜡烛并用床单包裹着自己继续学习，即使墨水已经在墨水瓶中冻成冰。最后她的父母妥协了。

　 在那个充满偏见和大男子主义的时代，她冒名“勒布朗先生”，通过书信在只接受男性的巴黎综合工科学院学习，并以这个身份与“数学家之王”高斯通信探讨费马大定理。1806年，拿破仑入侵普鲁士，热尔曼拜托一位法国将军保证高斯的安全。得到特殊照顾的高斯这才知道她的真实身份，否则，她对费马大定理的杰出贡献恐怕就被永远记在那个“勒布朗先生”的头上了。

　 高斯在致谢信中谈到数学的魔力：“还没有任何东西能以如此令人喜欢和毫不含糊的方式向我证明，这门为我的生活增添了无比欢乐的科学所具有的吸引力决不是虚构的。”

　 他的表述太过冗长了。还是让热尔曼的同类来回答这个问题吧―――当有人问公元4世纪时的女性数学家希帕蒂娅为什么一直不结婚时，她说，她已经和真理结了婚。

　 就像两千年间涌现出的大多数女数学家一样，索非？热尔曼终身未婚。

　 凡物皆数，这就是数学的魔力。

　 数字会奇妙地出现在各种各样的自然现象中。综观世界上所有曲曲弯弯的河流，剑桥大学的地球科学家汉斯？亨利克发现，从河源头到河入海口之间，实际长度与直线距离之比，基本接近于圆周率的值。爱因斯坦提出，这个数字的出现是有序与紊乱相争的结果。

　 事实上早在公元前6世纪，毕达哥拉斯就发现了数与自然之间的关系。他认识到自然现象是由规律支配的，这些规律可以用数学方程来描述。比如，他在铁匠铺里发现了音乐和声与数的调和之间的关系：那些彼此间音调和谐的锤子有一种简单的数学关系，它们的质量彼此之间成简单比，或者说简分数，像1／2、1／3、1／4。

　 在昆虫中，蝉的生命周期是最长的，17年。这个素数年数有没有特殊的意义？按照生物学家的解释，这个素数的生命周期保护了它。只有两种寄生物可以威胁到它：1年期或17年期。于是，生命周期为素数有着某种进化论意义上的优势。事实也证明了这一点：蝉的寄生物从未被发现。

　 数字本身的神秘，更是扣人心弦。完满数意即一个数的因数之和恰好等于其本身的数，比如6的因数为1、2、3，相加是6，所以是完满数。这个概念已经提出将近3000年了，而数学家们发现的完满数才30个。再比如26，费马注意到它被夹在一个平方数（25是5的平方）和一个立方数（27是3的立方）之间。他寻求其他这样的数都没有成功，那么26是不是惟一的？迄今没有人能够拿出证明。

　 说一不二，是数学的另一个魔力。

　 在数学王国，不存在公说公有理，婆说婆有理。不存在正方反方的辩论赛，参赛者抓阄决定自己的立场，最后获胜的居然是口才好的人。

　 在数学词典中，数学证明是一个有力而严格的概念，它高于物理学家或化学家所理解的科学证明。科学证明靠的是观察和理解力，按照评判系统来运转，如果有足够多的证据证明一个理论“摆脱了一切合理的怀疑”，那么这个理论就被认为是对的。而数学并不依赖于容易出错的实验的证据，它立足于不会出错的逻辑，推导出无可怀疑的正确并且永远不会引起争议的结论。

　 科学仅仅提供近似于真理的概念，而数学，本身就是真理。数学赋予科学一个严密的开端，在这个绝对不会出错的基础上，科学家再添加上不精确的测量和有缺陷的观察。

　 于是我们就能理解数学家们的残酷，依靠计算机的帮助，有人能断定费马大定理对直到400万为止的幂都是对的，但该命题依然不算被证明。

　 在这方面不是没有反例。31、331、3331、33331、333331、3333331、33333331，经过仔细的探究，数学家们证明了这些数都是素数，那么是不是这种形式的数都是素数呢？下一个数333333331就不是，它可以被分解为17乘以19607843。

　 费马大定理之后，欧拉也提出过一个猜想，即不可能将一个高于2次的幂写成三个同样次幂的和。200多年来没有人能证明这一猜想，后来用计算机细查，仍未找到解，没有反例是这个猜想成立的有力证据，但谨慎的数学家是不会因此而承认欧拉猜想的。果然，1988年，哈佛大学的内奥姆发现了一个解：26824404＋153656394＋187967604＝206156734。

　 依靠一块块绝对可靠的公理定理，数学家构筑出坚固的数学大厦，每一块基石都是可靠的，整栋大厦成为人类智慧家园里最可信任的一幢。

　 这是数学的荣耀。

　 数学的魅力，在乎对人类智力和好奇心的挑战。

　 发展到现在，数学已经成为世界上最孤独的科学。致力于尖端问题研究的数学家，如果试图找到与其对话的人，遍寻全世界，都可能仅以个位数计。但他们肯定以这种孤独为傲。

　 面对费马大定理，数学家们经受了三个多世纪的壮烈失败，任何卷入其中的数学家都冒着白白浪费生命的风险。他们为什么还要这样前赴后继？

　 如果能够证明大定理，那么就是解决了其他同行几百年来都深受困扰的难题，在其他人失败过的地方取得了成功。除了这种胜人一筹的成就感，就是人类与生俱来的难以克制的好奇心。解答某个数学问题的欲望多半是出于好奇，而回报则是因解决难题而获得的单纯而巨大的满足感。数学家蒂奇马什说过：“弄清楚圆周率是无理数这件事可能是根本没有实际用处的，但是如果我们能够弄清楚，那么肯定就不能容忍自己不去设法把它弄清楚。”

　 数学在科学技术中有它的应用，但这不是驱使数学家们的动力。有个学生问欧几里得他正在学习的数学有什么用处，欧几里得转身让奴仆将其逐走：“给这个孩子一个硬币，因为他想在学习中获得实利。”哈代在《一个数学家的自白》中坦言：“从实用的观点来判断，我的数学生涯的价值等于零。”

　 当安德鲁？怀尔斯知道自己将要付出10年心血并且破解费马大定理的机会并不大时，他依然开始了孜孜演算：“即使它们并未解决整个问题，它们也会是有价值的数学。我不认为我在浪费自己的时间。”

　 数学是最大的浪漫。

　 数学家

　 天文学家、物理学家和数学家坐着火车在苏格兰的大地上奔驰。他们往外眺望，看到田野里有一只黑色的羊。天文学家说：“多么有趣，所有的苏格兰羊都是黑色的。”物理学家反驳道：“不！某些苏格兰羊是黑色的。”数学家慢条斯理地说：“在苏格兰至少存在着一块田地，至少有一只羊，这只羊至少有一侧是黑色的。”

　 伊恩？斯图尔特在《现代数学的观念》中通过这个笑话，揭示出数学家一丝不苟的严格态度：需要经过确实无疑的证明才能承认某个结论。

　 所以，一个真正的数学家从来不说过头话。有人问格丁根大学的埃德蒙？蓝道，他的同事埃米？诺特是否真是一个伟大的女数学家，他回答道：“我可以作证她是一个伟大的数学家，但是对她是一个女人这点，我不能发誓。”

　 也只有数学家，才有资格说出那么不容置疑的话。1986年，两位数学家里贝特和梅休尔出席伯克利的国际数学家大会时，在一家咖啡馆巧遇。里贝特说起正在试图证明的椭圆方程，以及他一直在探索的实验性策略。梅休尔一边品着他的卡布其诺咖啡，一边听着里贝特的叙说。他突然停下咖啡，用确定无疑的口吻说：“难道你还不明白？你已经完成了它！你还需要做的就是加上一些M－结构的γ－0，这就行了。”

　 确定无疑的，世界上只有极少数的人能在随便喝杯咖啡的时候想出这一步。

　 数学家在某方面表现得近乎迂直。费马在世时是一名文职官员，还在司法部门工作。为了避免这个职务上的人陷入人情腐败，政府要求法官不得参加社交活动，他于是得以潜心研究数学问题。但无论如何，数学都只能算是他的业余爱好，埃里克？贝尔就称他是“业余数学家之王”。但有人对这样的描述并不满意。朱利安？库利奇写《业余大数学家的数学》一书时，执意将费马排除在外：“他那么杰出，他应该算作专业数学家。”

　 他们的脾气也同样火暴。索非？热尔曼对费马大定理的证明作出过杰出的贡献，她在物理学领域也颇有建树，并荣获法国科学院的金质奖章，成了第一位不是以某个成员夫人的身份出席科学院讲座的女性。在高斯的说服下，格丁根大学准备授予她名誉博士学位，遗憾的是，此时热尔曼已经死于乳腺癌。

　 当那些官员为热尔曼出具死亡证明时，竟将她的身份写成“无职业未婚妇女”，而不是女数学家。而对材料弹性理论作出极大贡献的她，也没有出现在埃菲尔铁塔上所铭刻的72名专家的名字中。莫赞斯为此大事鞭挞：“对一位如此有功于科学并且由于她的成就而在名誉的殿堂中已经获得值得羡慕的地位的人作出这种忘恩负义的事情来，那些对此负有责任的人该是多么的羞耻。”

　 文学家永远成不了数学家，但数学家却可能写出非常动人而性情的文字。

　 因为说一不二，因为非此即彼，因为无可争议，所以数学家有着异于常人的愿赌服输的磊落和坦荡。《美丽心灵》中，一群数学家在大厅里向约翰？纳什纷纷献上钢笔，作为一种致敬的方式。这一幕体现出数学王国里特有的江湖道德和伦理。

　 为鼓励证明费马大定理，法国科学院设立了一系列奖项和巨额奖金。1847年，加布里尔？拉梅登上科学院的讲台，自信地预言几个星期后他会在科学院杂志上发表一个关于费马大定理的完整证明。

　 拉梅一离开讲台，另一位数学家柯西也要求发言。他宣布自己一直在用与拉梅类似的方法进行研究，并且也即将发表一个完整的证明。

　 3个星期后，两人各自声明已经在科学院存放了盖章密封的信封，里面是他们各自的证明方法。数学界的许多人都暗暗希望是拉梅而不是柯西赢得这场竞赛，因为后者是一个自以为是的家伙，一个狂热的教徒，特别不受同事欢迎。

　 出乎意料的是，一个月后德国数学家库默尔致函法国科学院，根据拉梅和柯西透露出来的少量细节，他指出了两人共同犯下的逻辑错误。

　 库默尔的信使得拉梅一下子泄了气，但柯西却拒绝承认失败，几个星期内，他连续发表文章予以辩解，直到夏季结束才变得安静下来。

　 10年后，不招人待见的柯西、一贯自以为是的柯西，向法国科学院递交了关于费马大定理的最终报告：“数学科学应该为几何学家，尤其是库默尔先生，出于他们解决该问题的愿望所做的工作而庆幸。委员们认为，如果撤销对这个问题的竞赛而将奖授予库默尔先生，以表彰他关于由单位根和整数组成的复数所做的美妙工作，那将是科学院作出的一项公正而有益的决定。”

　 后记

　 1986年，安德鲁？怀尔斯作出了那个改变其生命历程的决定：证明谷山－志村猜想，进而证明费马大定理。这一年，我也需要作出影响生命历程的选择：上文科，还是理科？

　 数学是我最爱的学科。当时看过张洁的小说《祖母绿》，曾令儿喜欢上一个绣花枕头的草包男人，她也不会向他撒娇卖嗲，只会不停地做数学题，比任何别人都快都好。这一幕烙在心中，觉得那个黝黑的渔家女儿有着说不出的性感。

　 非常幸运的是，我遇上了一个优秀的数学老师，他叫邰宝先。邰老师的课，永远是全校笑声最多最大的课堂，他的动作和表情都极为丰富，讲至兴处，能将板擦顺利完成左右手交接工作，兼以复杂的空中旋转，而他的粉笔头，也能准确地呼啸击中那些打瞌睡的同学。经常在晚自习的时候，他悄无声息地溜进教室，在黑板上写下几道题，然后扬长而去。第二天上课，再一脸坏笑地问我们做出来没有：“一想到你们被难住，我就乐得不行”，然后将更漂亮的解法告诉我们。那一个学期，是我最轻松愉快的时光，解析几何不知不觉就学完了，从此再没有题能难得住我。

　 但在天平的另一端，尽管只有一个砝码，却沉重无比：我是色盲，上理科，会有许多专业不能报考。当年能考上个学就不错了，谁还考虑你的个人志趣和未来设计？在一片懵懂中，我经过痛苦的犹豫挣扎，最终去了文科班……

　 20年后，我看到了《费马大定理》这本书。惟一确定无疑的感觉就是，如果在1986年的那一天，我能看到这本书，肯定会学理科，考数学系。

　 人生若只如初见。我永远不能假设，行走在另一条轨迹上的我，会是什么样子。当我以极大的兴趣和耐心将《费马大定理》一书拆散，以《读者文摘》的笔法将其重新归置梳理，一字一句敲在电脑中时，心中涌动着巨大的惆怅。

　 但愿有一个少年，能够在如我那个决定命运的关键时刻，读到这个故事。

　 （本文根据《费马大定理―――一个困惑了世间智者358年的谜》一书改写

　 作者 西蒙？辛格［英］ 译者 薛密 上海译文出版社出版）