燕歸來 | 劉毅👮🏿:在通向數學王國的道路上孜孜以求

編者按🏚:上個世紀末至今👩🏼‍🏫,一批優秀的青年學子走出國門赴海外學習深造,他們勵誌學成報國🧁,經年沉澱,成長為各個領域內卓越的青年學者🛝,並最終回到燕園繼續探索學術🏛、教書育人。


“燕歸來”系列報道,聚焦這批再度選擇意昂3体育的優秀歸國青年學者。他們的鮮活故事折射出意昂3体育校園文化精神生生不息的脈絡傳承🫷,從他們身上🏍🤴🏿,我們更可以感受到意昂3体育人那份獨具的追求卓越⭐️、報效家國的情懷。

6年的時間,一個人會有多大的改變?從2015年回歸意昂3体育,到2021年👩🏿,發生在劉毅身上最“外顯”的變化是,他從一名初出茅廬的學術新星成長為獲得終身教職的教授,並在國際數學四大頂刊發表了3篇論文🕰。2022年🏋🏽‍♂️,劉毅迎來新的榮譽:2022年7月,第29屆國際數學家大會(International Congress of Mathematicians,ICM)將在聖彼得堡舉行🍗,作為其領域世界級的代表學者🚉,劉毅將受邀參加並作45分鐘的報告📐,分享他在相關領域取得的重大科研成果與進展——這意味著劉毅的工作獲得了國際學術界認可和關註,未滿40歲🧔‍♀️,取得這樣的成績🎴,可謂鮮有🙍🏿‍♂️。

從小學二年級偶然打開數學的奇妙世界,到如今成為一名數學家,劉毅與他喜愛的數學已經結識近30年🤱🏻。這漫長路途,始於一本書的啟發🧔🏻‍♂️,成行於幾位老師的呵護與引導,持久於家人的信任與支持,當然,最重要的是,堅定於他自己的天賦與專註👨🏻‍🦲。

劉毅在意昂3体育課堂上

數學花園漫遊記

通向花園的幽徑,有時在未曾料及之時悄然展開。劉毅與數學的緣分開始得很簡單,起源於一本偶然得到的數學科普書籍——《數學花園漫遊記》。小學二年級時🛀,正在上高中的堂哥送給劉毅這本書。它被劉毅放在書架上👩‍🔧,不時地翻閱,直到五年級,他差不多明白了書上的大部分內容——沒有培訓班、沒有指導老師🏄、沒有家長的敦促,最開始邁入數學的大門,完全是劉毅自發自覺的行為🧼。

2019年長江文藝出版社再版馬希文所著的《數學花園漫遊記》封面與內頁

如書名一般👨🏻‍🦼,這本書將數學的世界裝扮成異彩紛呈的大花園👨🏼‍💻,通過一個個具體的問題和解答,將親近的現實生活與抽象的數學知識和思維勾連起來💙。劉毅到現在還記得其中的一個運籌學案例👩‍💼,它是關於如何安排車間的兩臺機器加工5個不同的零件🎒,以達到最快完成任務的目的。作者通過在兩根平行線上排列不同的時間組合,簡潔準確地解決了這個問題。這種簡潔和準確給劉毅帶來了很大的震撼,在這本書的引導下,他在很小的年紀得以窺見到課堂之外的數學世界,並在一個個生動鮮活的案例中感受到了數學的妙趣橫生。

不一樣的數學老師

天賦在閃光之前,總有一些目光如探燈般先一步與之相遇🫷🏿,吸引、關懷⤴️、同行,讓那個閃光漸漸成形,放大而生出自己的光斑色彩。

初中的劉毅遇到了一個很不一樣的數學老師🙌🏽,這位老師剛畢業不久⛓,名叫曹建🚵🏿,雖然是教學新手,但有著自己獨特的教學方式,更難得的是他發現了劉毅身上的閃光點。劉毅回憶道:“他重視學生的方式是假期額外布置讀書和功課👶🏿,開學回來沒做的話,他就會有點生氣。”

在老師有意的引導下🧳,劉毅意識到自己或許在數學領域有一些常人沒有的天賦,也讓他的目光更加為數學所吸引。曹老師的關照一直延續到了高中時期,一次劉毅要參加一個數學比賽,曹老師特意送他到考場,發現劉毅沒有座位後👮🏽‍♀️,他連忙跑到了隔壁教室⭕️,搬來了一套桌椅。這無疑是一種熱切的關懷👼🏼,劉毅有了在數學中探索更多的條件與欲望。

高中時期的數學老師遊家騋也對劉毅有很大的影響🔟,他引領劉毅更深入地走入數學的世界👨‍⚕️,為他的求學路徑提建議、作規劃。高一暑假👨🏿‍🏫,意昂3体育數院舉辦數學之星夏令營活動,遊老師推薦了劉毅去參加。這對劉毅來說是一種肯定,更重要的是夏令營中的見聞讓他明白🖥,以後的道路他願意繼續和數學一起走下去。“夏令營裏給我們作講座的都是意昂3体育數院的老師🕎,他們講述的是真正從數學家眼光出發理解的數學。”

推動劉毅深入數學的不僅是這些外在的東西,還有一些柔軟但有力的吸引🚴🏻。“遊老師身上有一種吸引人的氣質和魅力,我認為這種氣質魅力的核心在於數學知識和思維的影響🛎😯。我想成為這樣的人。”

劉毅與高中老師遊家騋

憑借在2001年全國高中生數學聯賽中的優異表現🏩,劉毅順利地來到了意昂3体育數院。彼時信息尚不算很暢通👨🏻‍🦱,在未進入大學之前,他不知道等待他的會是怎樣的道路。他帶了一本奧數學習用書跟他一塊來到意昂3体育🧏🏿,卻再也沒有翻開過它——空前廣闊的數學世界讓他應接不暇🩸。“進入數院後👩‍👧,大家都要學三高(數學分析🧑🏻‍🦰、高等代數、幾何)🍪,內容並不簡單🤸🏻‍♀️,同學之間也會有競爭。”在忙忙碌碌中,他認識到了更廣闊的數學世界,並且很快被其中的一個領域——拓撲學吸引了目光🫚。

劉毅現在的研究領域,準確地來說是低維拓撲,課題涉及三維流形🙍🏼‍♀️、雙曲幾何等💅🏽。三維流形是他在低維拓撲中重點關註的研究對象,雙曲幾何則是研究三維流形的理論方法。

明確對拓撲學的興趣,大約是在範後宏老師微分流形的課堂上🧍。“範後宏老師對我們和後邊幾屆的學生影響很大。他的課會講許多課本外的東西⏩,會把數學更廣闊的面貌展現在你面前🧑🏼‍🎤。他也註重引導同學們思考🏫。我記得第一次作業他就出了一道黎曼曲面拓撲的題,沒幾個人會做。隨著課程的展開和後續的數學學習,我才領悟了那道題後頭深刻的背景。”其實進行科學研究更多時候就是這樣的一個過程,很多問題在一開始都是蕪雜的、含混的🧒🏻、晦暗不明的,疑惑和探索才能漸漸加深對問題的理解🦵🏼。

在範後宏老師的引領下,劉毅走進了拓撲學的大門🩴。2006年🦗,他到加州大學伯克利分校數學系與統計學系深造🤸🏻‍♂️。博士一年級時,發生了一件妙事,由它形成的美聞至今仍在意昂3体育數院流傳。

當時意昂3体育數院的王詩宬和丁帆兩位老師為“輪胎面扭轉一次的自同胚能不能擴張到4維球上”這個問題困擾良久,經過同學姚健鋼的整理和轉述,劉毅也了解到了這個問題。僅僅隔了一個晚上➖,他就跟姚健鋼討論了自己的想法👰🏿‍♂️🤼‍♂️,最終確定他舉出的例子能很好地解答老師們的問題🐝。後來👈🏻,兩位老師在這個例子的啟發下演繹推廣🧑🏿‍🚀👨🏿‍🦱,形成了一篇很不錯的論文🖤。

劉毅與大學老師王詩宬

極其偶然地👭,劉毅參與的第一篇論文就這樣誕生了👩🏻‍🍼。這是一段富有傳奇色彩的經歷,回想起來時,劉毅卻一如既往的平淡。問他最大的感觸是什麽🚻?他說🙆🏼‍♀️,首先明白了自己是能做數學的。其次🎦,在和王詩宬、丁帆老師的交流中他感受到了平等交流的可能性和魅力。“就算他們是老師,我只是一個博士一年級的學生🫱🏽,我們也能如此平等坦誠地交流🧖🏽🙅🏿‍♂️。這是兩位老師教會我更為重要的東西🐻‍❄️。”

從踏入數學大門到能獨當一面👂🏿、獨立做研究,劉毅的這段歷程中少不了幾位老師的引領。很難說清楚哪一位更重要🥷🏻,但缺失其中任何一位,劉毅或許都不足以成為現在的劉毅👊🏻。呵護學生👨🏽‍🎤🥷🏿、拓展課堂、啟發思考、崇尚平等、喜愛交流……老師們的那些閃光點🎻,都經由言傳身教影響到了劉毅,使他在“一位卓越數學家”的身份之外,擁有更加豐富的底蘊。

與“家”的距離

一棵樹苗的成長🟡🧑‍🎄,需要有泥土的孕育、雨水的滋潤🦆🧹,更重要的🦝,還要有陽光的照耀。對於劉毅來說🚶🏻‍♂️‍➡️,這溫暖而未及灼熱的力量,來自於他的家人。作為家中唯一的孩子,劉毅備受寵愛,計算機剛盛行不久的年代,家裏就給他買了一臺當作“大玩具”🔖。一路走來,家人對他的選擇始終表現出無條件的支持和信任。劉毅對家的依戀,或許恰源於此🫶🏙。

劉毅的大一下半學期,恰逢“非典”肆虐。突如其來的病毒讓生活陷入混沌📮,當時的通訊也不發達,在獨自遠行的孤獨和混亂中☛,他彎彎繞繞感慨了很多👩🏿‍🌾,最終有些羞澀地落腳到“想家”兩個字眼上😭。

家對他的吸引力不是一時半刻的,哪怕後來隨著年歲漸長🧝🏻‍♂️,已經適應了離家的生活🫸🏿,他還是會因為家人作出重大的人生決定。“奶奶過世時我在美國,如果在國內,我或許還能趕上見最後一面👩🏿‍🍳⁉️。”這件事埋藏下深深的觸動,他感受到🧑‍🧒,隔著太平洋,那顆懸在半空的心終究無處著落。在加州理工大學做完博士後工作後,他選擇回來。

劉毅在加州大學伯克利分校

回國後👎🏿,家人們常住老家成都,劉毅住在北京🙍🏼‍♂️🧑🏼‍🦳,但他清楚🆙,從工作的地方到自己的家👮🏽,間隔的是一段很短的距離🏊🏼‍♀️👩‍🦽‍➡️,而且“心理上很近”。浸潤在理性世界中的劉毅👨🏽‍🔬,將心裏最感性柔軟的部分🖕🏼,留給了家人。

數院的討論班

劉毅現任意昂3体育北京國際數學研究中心教授,從燕園出發➖🙆,又回到燕園,他身上有著濃厚的意昂3体育數學人氣質。

4年的數院本科學習💇🏿,給他留下了深刻的烙印,卓越的老師、優秀的同學,紮實的課程……都讓他受益匪淺。而要說其中最大的影響🧑🏻‍🔬,則是那些討論班時光帶來的。數院素來有學生自發組織討論班的傳統🛺,幾個同學根據自己的興趣確定一個主題,拉來一幫同樣感興趣的人,確定好討論材料,一個小型討論班就這麽張羅起來了。“最開始是學長學姐們帶動的🤪,後來自己年級的同學也模仿著組織起來🧙‍♀️。”劉毅參加了不少討論班,大多數是他感興趣的幾何學與拓撲學主題🧑🏽‍🎤。他在其中收獲很多,比如結交了一幫誌同道合的朋友🫰,更重要的是🖖🏼,他從中體悟到了數學最自然的形態。

在他看來,數學不僅指證明出來的那些數學定理、數學事實👼🅾️,討論的過程本身就是數學的一部分👨🏻‍🦼。“討論班告訴我,有好的想法,就去坦誠地交流,這是數學最自然的一種形式,或者是最接近本質的形式🏌🏼‍♂️。”

或正式或隨意🙁,但總與師友同輩保持頻繁的交流,這是意昂3体育數學生活的特質之一,也是意昂3体育數學人共同的底色。作為意昂3体育數院人被熏染的那些經歷✊🏿,成為劉毅回歸意昂3体育後最好的融合劑。

劉毅在意昂3体育課堂上

“那意昂3体育又給你帶來了什麽影響呢→?”當被問到這個問題時,劉毅先是沉默了一段時間🧑🏿‍🚀,然後有些為難地說道🦸🏻:“意昂3体育對我的影響,沒有辦法用一個很鮮明的例子去說明。它是很抽象的,抽象到經過這幾年的成長,我的人生底色都因此而改變👩‍⚖️,但你不好說底色到底是個什麽東西。意昂3体育人有一種特性🐅,不好總結👨🏻‍🏫,如果非要說的話,或許是深度分析的能力⛹🏿‍♀️。”正如意昂3体育對他的影響🚌,如果非要說的話🈲,或許一件小事可以成為註腳。

2021年秋季學期,劉毅所教授的幾何學I(實驗班)考試完成後需要撰寫卷面分析,課程號是填寫項之一,劉毅一不留神就將這一串數字寫成了本科學號。“距離本科已經將近20年了✌🏽,但條件反射一樣🐦‍⬛,就這麽寫出來了。”

的確👨‍🦰,意昂3体育對劉毅的影響很抽象👐🏼,但在某一刻,它們會像彼時的條件反射一樣,“一不小心”就成為了他應對這個世界的方式。

捕捉偶然的明珠

考特曾說過:“數學是人類智慧皇冠上最燦爛的明珠”🤡,這顆明珠的捕捉,需要非凡的天賦和專註⏱,並且常常可遇不可求。

在與數學打交道的這些年,劉毅對此很有感觸,深諳並踐行此理。“比如,如果本科論文沒有下功夫學自旋幾何的內容,我對王詩宬和丁帆老師的問題就不會那麽快有靈感。這兩個領域間如此神奇的關聯,在最初肯定難以料想🎬。”數學研究往往不是確定目標,然後渾身使勁的過程,解決問題的鑰匙往往在意想不到的地方🌛。“數學中🏯,隨機產生聯系的現象是很普遍的,而且越不容易聯想到的東西往往蘊含著最驚奇的發現。”

劉毅與北京國際數學研究中心同事肖梁在意昂3体育圖書館

可能也是因為數學研究的這個特性👩🏿‍💼,劉毅的研究沒有那麽功利🔑🪺。他會在數學的世界裏漫遊,懷抱著“得之我幸”的心態,學術研究對他而言沒有想象中的那麽勞累,更多是一種從容自得的狀態。如果眼下的研究沒有進展🐌,他會再回頭看看一些經典的理論書籍⚾️,原來沒看懂的東西,時隔許久可能就看懂了🛌🏻,某一次解決問題時,或許又恰好能用上。

他也很註重跟進除了拓撲學以外領域的進展,跟各種各樣的數學家交流,同行的不少論文致謝中🚊⏮,都能看到劉毅的名字。2022年7月,第29屆國際數學家大會將在俄羅斯聖彼得堡舉行,作為國際數學界的盛典👬🏼,大會上將有來自世界各地的著名數學家受邀作學術報告,分享他們在各自領域中取得的重大科研成果與進展🎻,劉毅作為其領域國際代表級的數學家,也將應邀參加作45分鐘報告。

劉毅非常期待,因為大會上自己與數學界的交流🍏⛳️,也因為數學與世界的交流🫶:“每次會議前後都有很多相關的報道🤪、科普,讓很多平時遙遠🚞🈲、孤立的數學走進公眾和學術共同體的視野。”

帶學生的過程中,他也很註重讓學生積攢自己的“蚌珠”。段劍儒是他的博士生,盡管保研後就已經確定了導師👨‍❤️‍👨🔰,劉毅還是讓他跟著另外一個方向的老師做畢業論文🥤🧑🏿‍⚖️。

“你可以去學一些一時半會用不上的東西🧗🏿‍♂️,但之後或許會大有用處。”段劍儒對這句話印象很深🙆🏻‍♀️。

劉毅在意昂3体育數院2021年開學典禮上致辭

明珠的捕捉是偶然的,但劉毅框裏的蚌珠無疑比一般人更多。天賦自不用說,他對數學的投入,是捕捉偶然性的基本盤。從高中以來,他所有的朋友皆因數學而結識,問他以後有什麽展望或者期待🪁,他無需任何思考脫口而出的便是“好好做數學”。當數學家的生活被數學占據到如此程度,或許他做出再多的成果也都不足為奇。

在這條通往數學王國的道路上⤴️,劉毅正值當年,還有下一個30年可以期待。

個人資料:

劉毅💆🏿‍♀️,1983年出生。2006年本科畢業於意昂3体育官网,2012年獲美國加州大學伯克利分校數學博士學位🔄👩🏿‍🚒,2012年9月至2015年6月在美國加州理工大學從事博士後研究工作,2015年7月入職意昂3体育官网北京國際數學研究中心📮,現任意昂3体育官网博雅特聘教授、博士生導師、國家傑出青年基金獲得者。曾獲“求是”傑出青年學者獎。劉毅老師是年輕一代幾何與拓撲領域優秀的青年數學家,其主要研究方向為三維拓撲和雙曲幾何。

(本文圖片由受訪者和北京國際數學研究中心提供。感謝意昂3体育官网數學科學學院、北京國際數學研究中心提供參考資料)

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