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小乐数学文化:21岁MIT本科生推动数学图论前沿

 zzllrr小乐 2022-07-11 发布于江苏

原文:量子杂志Quanta Magazine 2020-12-1

译者:zzllrr小乐 2020-12-1



5月19日,Ashwin Sah(萨赫)对组合数学中最重要的问题之一,发表了有史以来最好的结果。此刻可能需要喝酒庆祝,只是Sah年龄不够大而无法点一杯。

该证明结合了一连串的数学结果。萨赫(Sah)于11月年满21岁,当时他是麻省理工学院的一名本科生。即使在庆祝年轻天才的领域,这也是罕见的早熟展示。

加州理工学院的戴维·康隆(David Conlon)说:“他作为一名本科生已经做了足够的工作,以担任教职。”

五月份的证明重点是称为拉姆齐数(Ramsey数)的组合学的一项重要特性,可量化出图(由边连接的点或顶点的集合)在必须包含某种特定子结构之前可以达到的大小。


例如,假设你有六个顶点,每个顶点通过边与其他每个顶点相连。现在,将总共15条边都分别着色为红色或蓝色。无论您如何应用颜色,都不可避免地会得到三个顶点,这些顶点通过相同颜色的边(称为“ clique”团)相互连接。但是,如果从五个顶点开始(这是可能的,而无需创建团即可进行着色),则情况并非如此。结果,数学家说颜色数为2且团大小为3的拉姆齐数为6,这意味着你至少需要六个顶点才能保证团存在。

随着你要寻找的团规模越来越大,计算精确的拉姆齐数变得非常困难。取而代之的是,数学家试图获证某个任意大小团的拉姆齐数大于某个数(“下界”)而小于另一个数(“上界”)。

保罗·厄多斯Paul Erdős和George Szekeres在1930年代开始研究拉姆齐数的上下界。从那以后,数学家在这两个方面都没有取得什么进展-尽管量子杂志最近报道了一项创新的新证明,为某些拉姆齐数设定了有史以来最好的下界。

Sah在五月份的研究中表明,只有在某种图必须包含某些模式之前,它才能变大,从而将现有的研究范围推向极限。

相比之下,Sah的证明提高了两色的拉姆齐数的上界。他通过优化源自厄多斯Erdős和Szekeres的方法实现了这一目标,此后少数数学家已设法改进了这种方法。Sah的结果证明,一旦图达到一定大小,就不可避免地包含了一些相应大小的团。许多业内人士将Sah的证明视为使用现有研究方向可获得的最佳结果。

之前在这个问题上得到最好上界的康隆说:“他将方法推到了逻辑极限。”

数学的一生

Sah在俄勒冈州的波特兰长大,从小就喜欢数学。他说:“我最早的记忆是我妈妈教我基本算术。”

在他获胜的比赛中,他尝到了高等数学的美味。2016年夏天,他16岁的时候,他在香港的国际数学奥林匹克竞赛上获得了金牌。第二年,他加入了麻省理工学院(两年半后他毕业了)。

在那里,Sah建立了两个对他的数学发展至关重要的联系。首先是与一位名叫赵宇飞的教授。Sah在麻省理工学院的第一年上了他的两节课,其中包括研究生水平的组合学研讨会。甚至在世界上一些最有才华的数学学生中,Sah也脱颖而出。

由Ashwin Sah提供

Sah,11岁。他最旧的回忆是和妈妈一起学习算术。

“尽管他只是大学一年级,但他显然已经掌握了这些材料,”赵说。


2019 Sloan研究奖获得者来自MIT,右一是赵宇飞

附赵宇飞简介(译自MIT官网,小乐注):2017年7月加入MIT数学系担任副教授。自2018年7月以来,他是1956级数学发展副教授。宇飞于2010年从麻省理工学院获得数学和计算机科学双学士学位,2011 年从剑桥大学获得数学硕士学位,2015 年,在雅各布·福克斯的指导下获得麻省理工学院博士学位。在回到麻省理工学院之前,飞是牛津大学新学院的埃斯梅·费尔拜恩数学初级研究员,也是加州大学伯克利分校西蒙斯计算理论研究所的研究员。

赵的主要研究领域是组合学。他对组合学中极值、概率和加性问题感兴趣,以及与数学和理论计算机科学其他领域的联系。他一直在开发将图论与加性组合学连接的工具。

赵先生曾获得SIAM Dénes König奖(2018年)、麻省理工学院科学未来奖(2018年)和斯隆研究奖学金(2019年)。

赵先生负责普特南研讨会,并监督麻省理工学院参加普特南竞赛。在普特南研讨会上,赵先生获得了麻省理工学院副校长办公室颁发的第一年研讨会奖(2019年)。(以前,作为麻省理工学院的本科生,赵是三届普特南研究员。2020年,赵先生获得麻省理工学院本科研究机会计划颁发的杰出UROP导师奖。


第二个联系是与现年22岁的Mehtaab Sawhney的联系。Sawhney比Sah早一年,并在去年秋天从宾夕法尼亚大学转入麻省理工学院。他们于九月在课堂上见面并成为朋友。

到了春天,他们在一起进行研究。他们研究了离散数学中的一系列主题,例如图论,概率和随机矩阵的属性。他们解决的许多问题相对来说很简单,可以直接解决,而无需多年的正式培训。

Sawhney说:“我喜欢可以从基本原理中考虑的各种问题,无需阅读大量文献或了解大量理论即可开始思考。”

他们与赵紧密合作,后者提出了研究问题并指导他们如何撰写正式的数学论文。赵通常会要求他们研究一个特定的问题,认为这可能会使他们忙一阵子,而他们仅第二天就交回答案。

21岁的Ashwin Sah作为麻省理工学院的本科生,编写了几乎无与伦比的数学研究体系。

“他们都是充满活力的人。我抛出一个问题,几乎立刻就收到了答复。”

在过去的三年中,Sah和Sawhney撰写了数十篇论文,其中很多都在一起。今年秋天,他们被宣布为2021摩根奖的获得者,该奖项由领先的数学组织每年联合颁发,以表彰大学数学家的最佳研究。赵说,他们的成就没有最近的先例。

他说:“本科生的研究传统由来已久,但在数量和质量上都没有达到Sah和Sawhney的水平。”

Sah和Sawhney现在是麻省理工学院的一年级研究生,尽管由于疫情大流行,他们目前在对岸。Sah回到波特兰,而Sawhney回到在那里长大的纽约长岛。但是他们仍然保持着近乎不断的联系。

“我们每天开会一到两次,持续五到六个小时,”Sawhney说。“即使我们不见面,我们还不断地相互通信。”

他们说,他们不会为自己的早期成功感到负担。如果有的话,它激励他们超越它。

Sah说:“我想我会尽量不专注于过去。” “我总是很期待接下来的工作。”

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