刘嘉忆:19岁上大学,22岁当教授,1年攻克西方数学难题

2003年9月,刘嘉忆开始了他的中学生涯。然而开学第一天就很不顺利。这一年6月,他参加了大连市79中附属小学的小学升初中考试,因为理科是自己的弱项,在升学考试中权重又高,所以自己考得很不理想。刘嘉忆后来回忆说,当时其实知道自己成绩不行,但一直骗自己,心想考试已经结束了,一切都过去了,之后好好用功就好。

但他没有瞒过初中班主任。开学第一天的第二节课,是数学课。下课后,他正准备去操场活动,班主任高老师在班门口叫住了他,“刘路(当时还叫刘路,后来改成刘嘉忆),你过来一下”,说完就朝班级后面走去,刘嘉忆身体一哆嗦,心想,“这下完了。”初中开学前,同学们都在打听自己班级的老师和班主任。他们严不严厉,脾气怎样,是这些学生最关注的问题。一班班主任高老师,是全校公认最严厉的班主任,刘嘉忆心知肚明。他走到班级后面,高老师开门见山:

“你知道自己入学考试总分和排名吗?”一阵沉默后,高老师接着说,“语文、数学、英语,满分300分。你语文考了81.5分,英语考了77分,数学不及格,45分。总成绩全班倒数第5名。初中看似有3年6个学期,实际你只有2年。刚入学,你要适应吧?半学期过去了。初三下学期,你要复习中考吧?半学期又过去了。还剩两年。你如果这个学期成绩上不去,后面很难再上去了,自己的路,你自己要想明白。如果以后不想继续读,那就早做打算,如果还想好好学,那就从今天开始,一步一个脚印。听懂了吗?”

这样坦荡直白的话,看似冷峻,实则温暖。正是高老师的严厉训诫,让刘嘉忆看清了自己的水平,不再自欺欺人。第一学期开始后,当其他学生还在体验新的生活时,刘嘉忆已经悄悄发力。

“前几次的成绩依然不行”,他回忆道,“数学连续好几次不及格,最后连英语都不及格了,拿着自己的成绩单,看着周围同学的成绩,都不好意思问别人,当时心里特别自卑。”

但他没有气馁,依然十分努力,随着他逐渐适应了初中氛围,成绩开始慢慢好转。“初中一年级毕业,大概到了班里15名左右,在年级可以排到前100名了。”

此后,刘嘉忆的成绩虽然没有突飞猛进,但始终稳定在这个水平。2005年9月,他考取了大连市第一中学。进入高中后,刘嘉忆突然对数学产生了浓厚的兴趣。

“过去数学成绩一直不好,感觉这门课很没意思,加上当时老师实行轮班制,我们经常换数学老师,最后就越来越学不懂了,自己也很无奈。后来父亲给我买了一本牛顿的《自然哲学的数学原理》,我当时知道牛顿名气很大,是抱着这种敬佩和兴趣读这本书的,所以很有动力。遇到不会的地方,我就想尽办法搞明白,没想到最后居然读懂了很多内容。当时不但对数学再次提起了兴趣,还意识到:自己不是能力不行,只是没有兴趣。”

对数学产生兴趣后,刘嘉忆便一发而不可收。每天做完作业,所有时间都在阅读。期间,他从欧几里得的《几何原本》,到拉卡托斯的《证明与反驳》;从波利亚的《数学与发现》,到高斯的《算数研究》。刘嘉忆用浓烈的兴趣证明了一个简单的道理:只要智力正常,所谓的缺乏能力,只不过是缺乏热情。由于种种原因,应试教育下的许多学生,都或多或少对一些科目不感兴趣。这时候,因为学生年纪还小,加之教育引导无方,很容易让孩子产生一种偏见:某门课程学得不好,全都因为脑袋笨。事实并非如此。

这样,在高中毕业之前,刘嘉忆早已自学完成了大学数学,高二上学期,他就自修了中国大学数学专业的基础学科《数学分析》。高中毕业后,他以优异的成绩考取了中南大学数学科学与计算机学院。进入大学后,基础课程对于刘嘉忆来说已经是小菜一碟,他将重点放在了自己钻研上面。当时他最感兴趣的数学问题,就是西塔潘猜想(Seetapun Conjecture)。

1930年,英国数学家弗兰克·普伦普顿·拉姆齐(Frank·Plumpton·Ramsey)于他去世前几个月,在其出版的著作《形式逻辑上的一个问题》中,提出了拉姆齐二染色定理。而西塔潘猜想,则是后来英国的数理逻辑学家西塔潘,在1990年针对拉姆齐二染色定理提出的一个数学猜想。这个猜想具有世界级难度,提出后,全世界范围内许多数学家曾试图攻克这个难题,均以失败告终。西塔潘猜想非常复杂,如果不是专门研究数学的人,很难理解,大家可以看看:

[1]拉姆齐数定义:对于所有N顶图,包含k个顶得团或l个顶的独立集,具有这样性质的最小自然数N,就称为一个拉姆齐数,记作R(k,l);[2]拉姆齐二染色定理要解决的问题是:要找到一个最小数n,使得n个人中必定有k个人相识或l个人互不相识;[3]西塔潘猜想:西塔潘发现WKL_0并不强于RT_2^2,因此他猜想RT_2^2要强于WKL_0,(来源:西塔潘的论文:《On the Strength of Ramsey’s Theorem》)。

从大学一年级开始,刘嘉忆就对解决西塔潘猜想产生了浓厚兴趣,经过将近1年努力,他于2010年攻克了这个世界级数学难题,并在《符号逻辑杂志》(Journal of Symbolic Logic)2012年第二期第602页到609页,发表了他撰写的题为《RT_2^2 does not imply WKL_0》的论文。这篇论文发表后,立刻引发轰动,刘嘉忆一战成名。2012年,中南大学奖励了正在上大学四年级的刘嘉忆人民币100万元,同时,因为他的学术水平已经达到教授水平,在他22岁这一年,中南大学破格提拔他为教授。

刘嘉忆不是天才,他只是一个对数学非常热爱的普通学生。他曾经和许多人一样,因为种种原因,对数学失去了兴趣,成绩越来越差,最后挂科。但他和许多学生不同的是,他从不气馁、不甘心,不相信自己真的是因为能力不足,而学不好数学。这一点,或许比他攻克数学难题更加值得钦佩。