“肥皂泡先驱”成为首位获得数学界“诺奖”女科学家

作者 | 韩扬眉

“阿贝尔奖”迎来历史上首位女性获奖者。

3月19日，2019年阿贝尔奖揭晓，获奖者是美国数学家凯伦·乌伦贝克，以表彰她在“几何偏微分方程、规范理论和可积系统的开创性贡献，以及在分析、几何和数学物理领域的工作上的深远影响”。

乌伦贝克也是该奖项自2003年设立以来的首位女性获奖者。

1964年，乌伦贝克在密歇根大学获得学士学位。1968年获得布兰迪斯大学的数学博士学位。

今年76岁的乌伦贝克是普林斯顿大学高级研究访问学者，也是普林斯顿高等研究院的客座副教授。

乌伦贝克曾获得过多项表彰和荣誉，包括麦克阿瑟奖学金、美国数学会“斯蒂尔奖”、美国国家科学奖章等。

1990年，她成为继1932年艾美·诺瑟之后，第二位在国际数学家大会上发表全体演讲的女性数学家。

据报道，乌伦贝克于3月17日早上得知自己获奖的消息。当天，她收到朋友的信息，得知挪威自然科学与文学院正在试图联系她。

对于获奖，乌伦贝克说，“我十分惊讶，这完全是天方夜谭。”

3月19日，挪威自然科学与文学院公布了乌伦贝克为获奖者。她将获得价值600万挪威克朗（约合437万元）的奖金。不过她说，还未决定如何处理这笔奖金。

“肥皂泡先驱”

乌伦贝克是一位特立独行的数学家, 时常寻求新的研究方向。

她在非线性偏微分方程、微分几何、规范理论、拓扑量子场论和可积系统等诸多“跨界”领域，都作出了有深刻影响力的开创性和奠基性贡献，在分析、几何和物理领域之间搭建了桥梁。

乌伦贝克被称为“肥皂泡先驱”。这是因为她最具影响力、也是她最引以为豪的成果之一——发现了一种被称为“泡泡”的现象。

阿贝尔奖委员会主席 Hans Munthe-Kaas 称，“乌伦贝克的贡献显著改变了数学领域。她的理论彻底改变了我们对于极小曲面（minimal surface）的理解，例如肥皂泡的曲面，以及更为广泛、更高维度的最小化问题。”

“肥皂泡”被数学家称之为优化问题的一个例子，这些问题通常非常困难且不知道有多少个解。在早期的工作中，她在高维弯曲空间中找出了肥皂泡的形状。

对于此问题，乌伦贝克与合作者乔纳森·萨克斯共同研究了“极小曲面”，这是“肥皂膜如何将自己排列成能量最小化形状”的数学理论。然而，这一理论总是会因为出现能无限集中能量的点而遭到破坏。

乌伦贝克认为，将这些点进行“放大”，这是由于一个新的气泡从表面分裂而引起的。

她运用类似的技术在规范场的数学理论中做了基础性的工作，这是经典电磁场理论的概括，奠定了粒子物理标准模型的基础。

另一项引人注目的研究工作是规范理论，这是受阿贝尔奖获奖者、已故的迈克尔·阿蒂亚爵士的影响。

她从四维分析了杨—米尔斯方程，这对于现代数学理解粒子物理、弦理论和广义相对论中的模型至关重要。

乌伦贝克开发了用于全局分析的工具和方法，今天这些方法已成为每个几何学者和分析者的必备工具。

她的工作也为数学和物理学中的当代几何模型奠定了基础。

“无书可读时，我感到很沮丧”

乌伦贝克于1942年出生在俄亥俄州的克利夫兰，成长于新泽西。

她生活在一个很重视教育的家庭中，父亲是一位工程师，母亲是一位艺术家和教师。乌伦贝克在家中4个孩子里排行老大。兄妹四人有3位获得过科学学位。

小时候，父亲带回了弗雷德·霍伊尔（天文学家）和乔治·加莫（天体物理学家）的书，乌伦贝克深深被吸引，也从此爱上读书和物理学，梦想成为一名科学家。

但那时，父亲希望她的弟弟而不是她成为科学家。

她痴迷于读书，“read everything”。

乌伦贝克曾在1999年的一篇文章中写道：“在孩童时期，我读了很多书。过去常常在课桌下‘偷偷’阅读。我会去图书馆通宵读书，并读完了图书馆中所有关于科学的书，当没有什么东西可以读时，我感到很沮丧。”

在密歇根大学一年级课程中学习了数学课程后，最初对物理学尤为感兴趣的乌伦贝克便爱上了数学，“数学的结构、优雅和美丽立刻打动了我，我沉迷于此而无法自拔。”

乌伦贝克曾在多所大学任职。1976年，乌伦贝克前往伊利诺伊大学芝加哥分校任教。1983年，她在芝加哥大学成为正式教授。

1986年，乌伦贝克当选为美国国家科学院院士。1987年被任命为理查德森基金会的首位数学领域的主席，2012年当选为美国哲学学会会士。

“女性参与数学”的坚定倡导者

在选择攻读研究生时，乌伦贝克已经很清楚学术界男性占主导地位，并且经常有歧视女性倾向的文化氛围。

1968年，乌伦贝克在布兰代斯大学攻读数学博士时，她是该系为数不多的女性之一。只有数学系的一些学者看到了她的非凡才能并鼓励她学习数学，而有许多人却反对。

她在自传中写道：“因为我们是女性，所以被告知不能做数学。”“我喜欢做我这件不被支持的事情，这是一种‘合法的反叛’，因为我们是女性，所以社会没有期待, 也因此我们做得好的任何事情都被认为是成功的。”

乌伦贝克的人生受到家庭中坚强独立女性的影响。

取得一定成就后，她便一直是数学与科学领域的性别多元化的坚定倡导者，坚定的拥护并倡导女性学习数学，乌伦贝克在位于新泽西州的普林斯顿高等研究院创建了妇女和数学项目。

英国考文垂沃里克大学数学家、伦敦数学学会主席卡罗琳•赛义德称她为“女性的楷模和良师益友”。

乌伦贝克曾意识到，自己是年轻女性数学的榜样。

但在她看来，成为榜样很难, “因为你真正需要做的是向学生展示，不完美的人们仍然会成功。每个人都知道，聪明、有趣、漂亮的人们会取得成功。但你的不完美，也有可能成功。在我自己的生活中，我花了很长时间才意识到这一点。”

乌伦贝克表示，自己一开始并不想当一个榜样，但在她这一代的女数学家取得了一些成功后，她意识到，通往公平的道路将比预期的要艰难得多。“我们都认为，一旦法律障碍被打破，妇女和少数民族就可以穿过学术界的大门，占据自己应有的位置，修正大学比修正人们成长的文化背景更容易。”

她希望自己获得的奖项能激励新一代女性进入数学领域，就像女数学家艾米·诺特尔等人激励她一样。

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