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监狱里的数学家:美国重刑犯发现数论新规律

 芥舟 2020-06-27

在美国,一名因为杀人罪入狱的受刑犯人在服刑期间发现了一生所爱——数学,并且成功替数论研究打开了一扇新的大门......

监狱里的数学家:美国重刑犯发现数论新规律

宛如电影的数学家之路

接下来要说的故事,可能令在荧幕前的你大呼“怎么这么像好莱坞电影”,但是,对今年40岁、在美国华盛顿州监狱服刑的克里斯托弗·黑文斯(Christopher Havens)来说,他的数学家之路就跟电影一样不真实。

目前人在华盛顿州监狱服刑的黑文斯,早年是一名高中辍学后无所事事的瘾君子,翘课犯罪样样来,最后因为杀人而被判25年有期徒刑,目前还有16年的刑期要服。

监狱里的数学家:美国重刑犯发现数论新规律

网络公开图片:克里斯托弗·黑文斯

上图为在狱中靠着自学数学受到外界关注的黑文斯,今年40岁的他因为杀人而入狱,目前还剩16年的刑期要服。

从自学开始 很快就觉得不够

在坐牢服刑的这段日子,黑文斯发现自己对数学很有兴趣,他先从自学高等数学的基础知识开始,很快就发现这远远不够。于是,黑文斯寄了一封短短的手写信给专门出版数学期刊的出版社,想要询问出版社可否提供他几期《数学年刊》。

《数学年刊》是美国普林斯顿大学和普林斯顿研究所共同编辑的数学期刊,在数学界享誉盛名。

把数学当作一生“志业”

在黑文斯的信中,他写到数字就是他的“志业”,他打算利用坐牢的时间精进在数学领域的知识。然而,他也在信中抱怨牢中没有人可以跟他讨论复杂的数学问题。

数学系教授来出题考核

接到黑文斯信件的编辑将信件转给了他的女友玛塔(Marta Cerruti),玛塔是加拿大麦基尔大学材料工程学的副教授,她的父亲赛鲁蒂(Umberto Cerruti)是意大利都灵大学的数学系教授。很快的,黑文斯的信就到了赛鲁蒂的手上。

一开始,赛鲁蒂怀疑黑文斯的数学能力,但拗不过女儿的要求,他回了一封信给黑文斯,并且在信中给了他一道数学难题,想要看看黑文斯的数学实力究竟到了什么程度。

长达120公分的回信上写满方程式

结果,赛鲁蒂收到了一张长120公分、上头写满方程式的回信。在赛鲁蒂将黑文斯写下的方程式一一输入电脑验证后,他发现黑文斯成功地解开了他出的难题。于是,赛鲁蒂决定邀请黑文斯一起帮他解开古希腊数学家欧几里得(Euclid)留下的“连分数”(continued fraction)亘古难题。

监狱里的数学家:美国重刑犯发现数论新规律

上图是被称为“几何学之父”的古希腊数学家欧几里得,他留下的“连分数”是后世数学家研究的重点。

找到“连分数”的规律

靠着笔和纸,黑文斯成功地将他对连分数的发现记录下来,并且首次在一大类数字的近似值中找出规律,让应用在现代密码学、金融财务和军事通讯上的连分数理论更完整。

在《数论期刊》发表论文

2020年1月,《数论期刊》上出现了一篇黑文斯和赛鲁蒂共同发表的论文。在赛鲁蒂的协助下,黑文斯在论文中用严谨的数学证明呈现他发现的规律,替数论研究打开一扇新的大门。虽然研究结果可能无法马上应用在现实社会上,但对数论学家而言,怎么描述数字是再重要不过的问题。

每天花十小时算数学

在黑文斯的论文发表后,外界开始好奇这位在监狱里成名数学家,玛塔也将他的故事发表在网络上,里头包含他在监狱中如何发现自己的兴趣,以及他的日常生活。

黑文斯表示:“我每天都花大约十个小时在研究数学...这就是我的时间表:吃饭,算数学,正视自己的问题,刷牙,洗澡,不断重复。这是我人生中重要的时光。”

监狱里的数学家:美国重刑犯发现数论新规律

黑文斯在狱中的日子很简单:吃饭、研究数学、洗澡、睡觉、无限循环

书籍被监警拦截,除非愿意教数学

在监狱外的赛鲁蒂为了培养黑文斯,寄了成堆的数学研究书籍给黑文斯,然而这些书籍全都被狱方给挡了下来,直到黑文斯答应狱方、在狱中开办教导受刑人数学的“监狱数学计划”后,黑文斯才能正常地收到赛鲁蒂寄来的书籍。

一种还债的方式 把成就献给受害者

在和玛塔用电话谈天的过程中,黑文斯也提到了数学对他而言一种“偿还社会债务的方式”,并说:“我当然已经订好了长期生活计划,来偿还身上的无价债务。我知道这条道路是永久的……永远没有还完的一天。但是这种债务的长期存在也不是坏事,这是一种启发。虽然这听起来有点蠢,但我在受害者灵魂的陪伴下服刑,我把我最大的成就都献给了他。”

其他受刑人也爱上数学,一起庆祝π日

在黑文斯的“还债之路”上,有许多受刑人受到他的影响也开始爱上数学,他们也一同在狱中组了数学同好会,并且在每年的3月14日都会一起庆祝“圆周率π日”。

赛鲁蒂也曾在重重严格的维安措施下进入监狱,和黑文斯等人一起庆祝。赛鲁蒂也对一名能背出圆周率小数点后461位数字的受刑人印象深刻,并且把这件事记录在他发表于《数学地平线》杂志的文章《铁窗后的π日──在监狱中算数学》中。

监狱里的数学家:美国重刑犯发现数论新规律

上图为德国柏林工业大学外的马赛克π镶嵌装饰。每逢3月14日,黑文斯都会和狱中热爱数学的狱友一起庆祝“圆周率π日”。

出狱后想做什么?

接下来,黑文斯还有16年的刑期要服,他除了表示自己会在狱中继续研究数学外,他也希望出狱后可以正式将数学作为人生“志业”,进一步从事数学研究工作。或许,到时黑文斯的故事会被好莱坞相中拍成电影也不一定。

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