1
厨子有厨子的才能,国王有国王的才能。
人各有天赋,莫扎特会谱曲、凡·高会画画。而我的天赋是,能一眼看出函数的极值。
这实在是一个很不够直观的天赋,特别是因为我其他部分的脑子还只是堪堪够用的普通人程度。
回忆我所剩无几的孩提时代记忆,似乎这个天赋一开始的体现,是我能够一眼看出抛出的球会在哪里到达最高点、看出星星和月亮在天空的轨迹,但这些事情看起来实在平平无奇,彼时彼刻我也并未发觉有什么特别之处。
上小学后,和所有贪玩的孩子一样,我也不爱读书,对每个科目都兴趣缺缺。唯一让我有些学习热情的记忆,是学到一元一次方程的时候,我能一眼就看出答案,那些抽象的数字和未知数似乎从纸上活了过来,成为具体的图案,但这些图案实在太过无聊,一元一次方程永远都是一条单调的直线。
当我兴致勃勃地和老师分享我的发现时,他笑着说:“你什么时候也会预习了呀,这就是我们下一章要讲的直角坐标系和数形结合,不过我们班里有几位同学可是在学期一开始就预习过了……”
能一眼看出方程式的答案也并没有带来多少便利,小学时代每位成绩优异的同学的数学都是满分。即使相对于其他科目,数学是我成绩比较好的一门,我也总会因为粗心扣掉几分。和其他科目再一平均,整个小学时代我的成绩永远都是中不溜,不招人担心也不引人注意。
上了初中后,学习到了一元二次方程,脑海中的图案终于丰富了一点,这个时候我才明白原来小时候的抛球,可以用这样一套简单方程和几个简单的参数来控制。
到了初中,一眼看出方程式的答案只能让我解决更小部分的题目,而且简答题一定要写过程,只写个答案是没有分的。我每次都只能再装模作样写上一个求根公式,我不理解为什么会有这么画蛇添足的事情。
我的成绩依然平平无奇,虽然没有落到中专,但也只上了一所普通高中,我开始觉得考个普通本科,在县城里找一个普通的工作,就是我普通的人生了,没什么不好的。
直到那一天,我的人生将再也不会回到我所预料的轨迹。
这也是我一生中唯一没有把函数的图像看对的一次……
2
那是一个无聊的午后,无聊的考试,无聊的数学。我写到了最后一个填空题。
看到这是一道函数题,我松了口气,函数题是我最擅长的题型,这次不用再空着了。
这道题目构造了一个复合函数,集合嵌套了一些常见函数,要求出函数的极值。我看了又看,这是个我从未见过的复杂函数图像。
永远循环的正弦函数、一路单调的指数函数,只有几道弯曲的幂函数,这些普通的函数在我眼中已经太过无聊了,但把它们组合起来却呈现出了难以想象的复杂,我脑海中的图像不再是安静的线条,而是一条在暴风雨中飞速爬行的蟒蛇,在无数密集的雨点中辗转腾挪。当暴风雨终于停歇,这条蛇也停下了,它的轨迹布满了整个雨林。我像一个猎人一样,寻觅着它的踪迹,看到了它爬到的最高点。没错,那就是函数的极值点。看到这个点后,无数的数字在我脑海里浮现,这是一个无理数,而我无法描述它,后来我才知道,这叫作超越数。
我不甘心,这个答案的数字像另一条蟒蛇,我抓住了它的尾巴,疯狂地向前奔跑,希望能抓住它的脑袋……此时,我在纸上写下了越来越长的小数。直到我写下的数字超过了试卷的长度,我才从这场追逐中醒来……
在纸上我写下了整整七十五位数字,它们清清楚楚地出现在我脑海中,而且还在飞快地延长。但和无限长的数字比起来,我甚至都没有抓到它的一角。
坐在试卷前,我开始感到一阵莫名的兴奋和失落,我曾经以为无比无聊的数学世界,原来可以如此混沌无常!但又无法描述……
“不好意思同学们,试卷有误。”一位老师走进了考场,“填空题最后一题,函数g(x)=……这里的系数应该加个Π。”
纠正题目的老师姓李,我们都认识,他曾是一位数学系高才生,毕业后留在大学里教书,后来非升即走,被学校辞退;陆陆续续干了别的工作,又因为不擅交际,四十多岁的年纪只留在我们这个县城的普通高中教书。
他在学生中出名的原因是,他出的卷子永远会有偏题怪题,引得大家怨声载道。
考场里的安静被打破,出现了一阵骚动。“我就知道是李老师出的题……”“哎,我说呢,这个这样就能约掉了……”“不早说!这道题我都看了十分钟了……”
“好了,安静!”监考老师敲了敲黑板。
我从刚才的情绪中平静了下来,确实,改完后这道题目虽然也很复杂,但某处的函数在组合以后就变成了一个常数,原来那条在暴风雨中狂舞的蛇也乖乖地变回了一条安静的曲线,答案也只是一个普普通通的整数。我涂掉了刚才写的一大串数字,补上了正确答案。
三天以后,班主任找到我说:“李老师想找你聊一下,他好奇你是怎么看出最后一个填空题答案的……”
我走进数学教研室,李老师的办公桌在一个角落,上面堆满了书本,还有一个老式的大屁股显示器,他正坐在电脑前改上次的数学试卷,偶尔抬起头看一眼屏幕。
我一眼就看到了桌子上我写的试卷,因为那一长串的数字实在太显眼。
他看见我来了,对我说:“是小陈同学吧,我改卷的时候看到了一些奇怪的地方,一定要找你聊聊,没有打扰你吧?”
一个老师对我如此客气让我也有些不知所措。我忙说没有打扰,只想知道是什么事情。
李老师推了推眼镜,让我坐下,指着试卷说:“这道题目是我打印的时候抄错了。没错,加上π以后,这个余弦函数的结果就是一个常数。这道题你答案写对了,应该不需要我解释。”
“但是你在上面还写了这么一长串数字,我刚才用计算机验证了一下,居然是原来错题的答案。”他指了指电脑屏幕,上面有十几个数字,隔了几十秒又蹦出来一个,他的语气有一些颤抖,难掩饰内心的激动,“没有错,你写下的数字一点儿都没有错,甚至超过了计算机的精度。我的电脑花了五分钟才算出来十五位……不过也确实是我这台电脑太老了……但!你这里有,有七八十位有效数字?!”
“告诉我你是怎么算的?”李老师转过身看向我。
我也很难解释是怎么计算的,我只能支支吾吾,试图用语言给他描述我脑海中这个函数的样子。
听完我的话,李老师躺在椅子上,望着天花板。“你说的我理解,数学天才是能看到普通人看不到的世界的。我也学数学,我也能看见抽象的世界……历史上有一位数学家叫拉马努金,他能看见更抽象更难以置信的世界,他还说那是女神托梦给他的。但你似乎……有更令人难以想象的能力。”
我也有些意外。我这样一位丢在人堆里都找不到的普通学生,如何能和数学天才这几个字联系起来。
我说:“老师,我还想说,我总觉得这个函数不应该只有一个极值,似乎在别的地方隐隐约约还有,而且应该是两个。”
李老师思考了一会儿,突然噌的一声又站了起来,把我吓了一跳,“你说得对,是还有两个,不过是在复数域!天呐!你居然——你,天呐!你知道什么是复数吗?”
“负数。啥?哦,负数,负数不就是小于0的数吗?”
“你连复数都不知道,就能看出还有两个极值……我的天。”李老师脸涨得通红,我看到他厚厚的眼镜后面发出了光,“快上课了,要不你先……不对,你下节课是什么?我和你班主任说一下,先别去了……哎,算了算了,你放学再来找我。”
李老师让我先回去上课,放学再来办公室找他,同时他拿出来一沓草稿纸开始在纸上疯狂地运算……
下一堂课是什么如今我都忘记了,我在脑海里重现了那条蟒蛇,回忆它在暴风雨中穿梭的样子,穿梭……穿梭……它在雨林里逃脱我的追捕,另外两个极值点会在哪儿呢?……穿梭,穿梭。
突然!犹如一道金光照亮了那片潮湿的雨林,没错啊,森林不是一个平面,是立体的!森林里有无数棵树,蛇当然不会只停留在某一个平面上!而另外两个极值就藏在这个空间的坐标系里。
但我要如何描述它呢?那个点就在那里,它从平面纸张上飘了出来,它就在我面前悬浮着。
我开始寻找它和其他空间中其他点的联系。我向上找又向下看,我想到了屈原的诗句“吾将上下而求索”。
于是,我找到了让平面变得立体的那条坐标,它就像镜子里的数字,似乎只要通过某些简单的但又出乎意料的运算就能把这些数字显示出来……似乎只要把这面镜子旋转一下,就能与现实世界重合。
旋转,复数。负数。
负数旋转180度就是正数,隐藏在它们中间,那些0—180度中间无比广阔的原野上。我之前从未见过的数字,是什么?
没错,把负数也开根号,这个目前教科书上还不存在的操作,就能得到我要的数字!
放学后,我走进了李老师的办公室,递给他一张A4纸,上面写着满满的三个数字,“我找到它所有的极值点了。”
李老师对着纸看了很久,“你用一节课的时间,明白了复数域的概念,还计算……不对,还能看出这三个无比精确的答案,我不用计算机,只算到了小数点后一位。”
接下来,他对我的能力进行了全方位的测试。
首先,虽然我能看到脑海中的图像,但只能得到函数的极值,其他的点没有确切的数字;其次,对于这个点的数值,如果它不是超越数,那么就能写出表达式,反之只能写出小数。
“你一次就写了这么多位,其实在工程中完全没有必要,比如说即使我们要计算宇宙的周长,几十位有效数字的圆周率也足够精确到一个原子的长度。”李老师补充道。
除了这一点之外,李老师还发现了我能力的不足,在我不知道新函数的情况下,无法只靠自己的能力来获取新知识,只有当我确切知道函数的意义,我才能在脑中“渲染”出这些图景。
接着,他简单地跟我介绍了线性代数的知识。在花了一点时间看懂矩阵乘法公式以后,我脑内的坐标系从二维的平面拓展到了三维,之后又再一次上升到无限维度;又花了很久,我明白了傅里叶变换和Z变换的概念,脑海中的世界彻底变得不一样了。此时天色已晚,李老师打了个电话给我家里,说我今天不能回去吃饭,然后带我去了附近的一个餐馆。
饭桌上,他喝了一点酒,很明显他不会喝酒,几杯啤酒下肚就开始上脸,这个四十多岁的中年人借着酒劲,和我讲述了他郁郁不得志的前半生,他如何从一位小镇做题家到大城市去拼搏,最后又回到小镇的故事,如今孤家寡人蜗居在一方天地的柴米油盐和一地鸡毛里。
他叹了口气,看向我,“我们可以改变世界。”
接下来的事情发生得有些迅速,仿佛他在脑海中演练过很多次。
他周末直接买了两张去省城的票,带我去了他的母校。
在那里,我第一次进了大学的实验室。在我的想象中,实验室就是电影里的那样,研究人员穿着白大褂对着五颜六色的烧杯和试管调配会爆炸的液体。但在数学系,实验室就像一个大网吧,每个人面前都有不止一个大屏幕,主机的风扇声嗡嗡作响,房间里昏暗又闷热。
我见到了他的老师,是一位姓王的老教授,七十多岁依然奋战在科研一线,和他的学生一起在实验室里办公。
教授听完他的描述,一脸怀疑地皱了皱眉,然后在纸上写下了一个方程式,“看看这个函数的极限值是什么?”
我完全不明白那个方程式是什么意思,还有几个莫名其妙的符号,还有倒三角形。
“老师,他只是一个高中生,NS方程他还是难以理解的。”
“如果你有这样的天赋,那只要和你解释一下符号的含义,理解起来应该不是问题。”教授推了推眼镜说道,“得到普通函数的极值,计算机也可以做到,但物理世界需要微分方程来描述。”
教授说得没错,那个时候我对微积分和微分方程一无所知,但变化率的概念却直观得像1+1一样。我用了半个小时就明白了NS方程的含义——纳维—斯托克斯方程,无数人都在研究的用于描述流体的方程。
理解之后,原来教授在纸上写的函数在我脑海中又活了过来,这次不再是蟒蛇和雨林,而是一汪流水,流过小山坡,在地上、石头上溅起水花。我写下了约束条件下的极值,是一个解析解,看来是教授刻意凑了一个答案给我。
接着,教授打开电脑,在一个文件中又找出几个参数,填回原来的变量,又在上面加了几条方程式。
我脑海中原本的涓涓细流变成了一片大海,上面狂风在呼啸,云层在聚集,接着在大海中央出现了低压区,随后孕育出台风,在大海上狂躁地旋转,携带着雨水往北方前进……
“我看到了……台风?还有暴雨……t的极值是313122,r的极值是201736……”
教授表情很凝重,“你说的结果,不对。”
李老师和我都吃了一惊,在这几天的测试中,我还从未失手。
教授打开一个终端,一边敲击键盘,一边说:“NS方程可以用来预测天气,刚才这些参数正是最近天文气象站采集到的数据,也就是说我们正在预测未来几天的天气。我用新模型在超级计算机上算出了结果,和你的不太一样。




