英國(guó)全能數(shù)學(xué)家John Conway因新冠去世，他曾發(fā)明風(fēng)靡一個(gè)時(shí)代的電腦游戲，還能心算萬(wàn)年歷

曉查 2020-04-12 13:38:13 來(lái)源：量子位

凌晨 曉查 發(fā)自 凹非寺
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當(dāng)代最有趣的數(shù)學(xué)家John Horton Conway，因?yàn)樾鹿诜窝资攀懒?，享?2歲。

雖然他所在的普林斯頓大學(xué)未發(fā)出公告，但是他的同事David Spergel在Twitter上證實(shí)了這一消息。

有人評(píng)價(jià)他，世界上可能有比他更厲害的數(shù)學(xué)家，但是在頂尖的數(shù)學(xué)家里，沒(méi)有人能比他科普做得更好。

他在數(shù)學(xué)領(lǐng)域多點(diǎn)開(kāi)花，是一個(gè)在組合博弈論、幾何、數(shù)論、群論、算法甚至量子力學(xué)理論等多個(gè)方面都做出貢獻(xiàn)的天才數(shù)學(xué)家。

但是他卻說(shuō)，自己從沒(méi)有工作過(guò)一天，而是都在玩。他的傳記名字叫做“Genius At Play”。

他發(fā)明的一款生命游戲，在上世紀(jì)70年代占據(jù)了1/4的計(jì)算機(jī)，成為那時(shí)極客的最?lèi)?ài)。

他還算出在24維空間的球迷密堆積中，每個(gè)球體都和196560個(gè)球體接觸。

皇家學(xué)會(huì)前主席，也就是那位聲稱(chēng)證明黎曼猜想的邁克爾·阿蒂亞爵士（Sir Michael Atiyah）這樣評(píng)價(jià)他：

康威是世界上最神奇的數(shù)學(xué)家。

從害羞少年到有魅力講師

康威在初中時(shí)，是一個(gè)內(nèi)向害羞的男孩子，被一位老師稱(chēng)作“瑪麗”。到了高中，他進(jìn)入利物浦霍爾特男孩中學(xué)。學(xué)期開(kāi)始后不久，校長(zhǎng)叫每個(gè)男孩進(jìn)入辦公室，問(wèn)他打算如何生活。

康威說(shuō)，想在劍橋讀數(shù)學(xué)。他不是“瑪麗”，而要被稱(chēng)為“教授”。

后來(lái)，康威真的考入了劍橋大學(xué)。博士畢業(yè)后，他在劍橋大學(xué)得到了一份助理教授的職位。

在數(shù)學(xué)講臺(tái)上，康威的魅力充分展現(xiàn)出來(lái)。

他從火車(chē)和汽車(chē)、貓和狗的角度討論抽象概念。在講對(duì)稱(chēng)性和柏拉圖式固體時(shí)，他會(huì)帶一個(gè)大蘿卜和一把雕刻刀去課堂，將蔬菜切成薄片，組裝成二十面體，邊走邊吃。

后來(lái)，他在普林斯頓大學(xué)擔(dān)任馮·諾伊曼教授。

他本人就是一個(gè)數(shù)學(xué)頑童。他玩數(shù)學(xué)的方式就是發(fā)明各種各樣的游戲，或者把無(wú)聊的游戲重新制定規(guī)則。

數(shù)學(xué)頑童的發(fā)明

生命游戲

康威最知名的莫過(guò)于生命游戲（Conway’s Game of Life），相當(dāng)于1970年代的“我的世界”和“孢子”。

△ 康威正在玩他自己設(shè)計(jì)的生命游戲

這款游戲的規(guī)則如下：

1、每個(gè)細(xì)胞有兩種狀態(tài)，存活或死亡。每個(gè)細(xì)胞與以自身為中心的周?chē)烁窦?xì)胞產(chǎn)生互動(dòng)。

2、當(dāng)前細(xì)胞為存活狀態(tài)時(shí)，如果它周?chē)拇婊罴?xì)胞低于2個(gè)時(shí)（不包含2個(gè)），該細(xì)胞變成死亡狀態(tài)。（模擬生命數(shù)量過(guò)少）

3、當(dāng)前細(xì)胞為存活狀態(tài)時(shí)，如果它周?chē)?個(gè)或3個(gè)存活細(xì)胞時(shí)，該細(xì)胞保持原樣。

4、當(dāng)前細(xì)胞為存活狀態(tài)時(shí)，如果它周?chē)谐^(guò)3個(gè)存活細(xì)胞時(shí)，該細(xì)胞變成死亡狀態(tài)。（模擬生命數(shù)量過(guò)多）

5、當(dāng)前細(xì)胞為死亡狀態(tài)時(shí)，當(dāng)周?chē)?個(gè)存活細(xì)胞時(shí)，該細(xì)胞變成存活狀態(tài)。（模擬繁殖）

科學(xué)家可以用它來(lái)模擬生命過(guò)程，雖然早在1940年代馮諾依曼就提出了這一概念，但是直到康威把他設(shè)計(jì)成游戲才引起足夠重視。

在這個(gè)規(guī)則下，可以衍生處穩(wěn)定狀態(tài)：

振蕩狀態(tài)：

和移動(dòng)狀態(tài)：

生命游戲背后可能隱藏著自然界的某種特殊規(guī)律。

史蒂芬·霍金在他的《大設(shè)計(jì)》一書(shū)中說(shuō)：

“我們可以想象，像生命游戲這樣的東西，只有一些基本規(guī)律，可能會(huì)產(chǎn)生高度復(fù)雜的功能，甚至是智能。它可能需要包含數(shù)十億個(gè)正方形的網(wǎng)格，但這并不奇怪。我們的大腦中有數(shù)千億個(gè)細(xì)胞?！?/p>

末日規(guī)則

在康威的諸多游戲里，末日規(guī)則可能是最容易被理解的。

這里的末日（Doomsday）規(guī)則可不是計(jì)算世界末日，而是如果隨機(jī)給你一個(gè)日期，你能立刻算出這一天是星期幾嗎？

康威設(shè)計(jì)了一種新的算法，只需2秒心算，就能得出答案。

為了鍛煉自己計(jì)算日歷的能力，他還編寫(xiě)了一段計(jì)算機(jī)程序，每次登陸的時(shí)候都會(huì)問(wèn)他某天是星期幾。

康威將星期日到星期六標(biāo)記為1~6，然后通過(guò)一系列算法得出所在年份的“記憶日”，再得出每個(gè)月的“錨定點(diǎn)”，通過(guò)和錨定點(diǎn)的差值即可算出星期幾。

量子力學(xué)

遇事不決，量子力學(xué)。這是很多人對(duì)量子力學(xué)的調(diào)侃，連愛(ài)因斯坦也說(shuō)，他不相信上帝會(huì)擲骰子。

愛(ài)因斯坦認(rèn)為，量子力學(xué)背后還存在著某種“隱藏的變量”，這種所謂的“隱變量”是確定的。事后無(wú)數(shù)的實(shí)驗(yàn)證明了愛(ài)因斯坦是錯(cuò)的。

而康威用數(shù)學(xué)的方法證明了所謂自由意志定理，再次論證了“隱變量不存在”。自由意志定理指出，量子力學(xué)的測(cè)量結(jié)果無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)之前的任何方法來(lái)確定。

用康威的話來(lái)說(shuō)：

如果實(shí)驗(yàn)者有自由意志的話，那么基本粒子也是如此。

當(dāng)然，康威的成就遠(yuǎn)超于此，他在幾何學(xué)、拓?fù)鋵W(xué)、數(shù)論上都做出了頗多的成就。

網(wǎng)友懷念生前點(diǎn)滴

康威的去世讓很多數(shù)學(xué)愛(ài)好者不敢相信。

一位網(wǎng)友這樣評(píng)價(jià)他：

有更好的當(dāng)代數(shù)學(xué)家，也有一些更好的數(shù)學(xué)科普家，但是沒(méi)有人能將兩者結(jié)合得這么好。在我初中和高中的時(shí)候，我有幾次在不同場(chǎng)合遇到他，他對(duì)自己的時(shí)間總是很慷慨，尤其是和一個(gè)還不到合法喝酒年齡但是聰明的對(duì)話者的時(shí)候。

還有網(wǎng)友回憶起一些和他接觸的細(xì)節(jié)：

我的朋友在普林斯頓攻讀博士學(xué)位，我從他那里聽(tīng)說(shuō)，上課第一天，康威走進(jìn)去，一番介紹后，用左手拿起一支粉筆，迅速整齊地從黑板左上角開(kāi)始寫(xiě)。每個(gè)人都認(rèn)為“啊，他一定是左撇子”。當(dāng)他用完一半的黑板時(shí)，將粉筆切換到右手，繼續(xù)快速而整齊地書(shū)寫(xiě)。

我小時(shí)候去數(shù)學(xué)訓(xùn)練營(yíng)。約翰·康威是其中一位講師。他顯然是一個(gè)聰明的人，與大多數(shù)偉大的數(shù)學(xué)家一樣，有些古怪。但是他很謙虛，花了幾天的時(shí)間與一群討厭的孩子一起聚會(huì)，并教我們有關(guān)序數(shù)，紐結(jié)理論以及我覺(jué)得是拉姆齊數(shù)的知識(shí)。

新冠病毒仍在全球肆虐，又卷走一顆巨星。智慧的大腦，脆弱的肉體。而康威那顆大腦里誕生的趣味，依舊能被無(wú)數(shù)人品嘗。

這大概就是生命的一種悲哀與美妙吧。

不知道康威會(huì)不會(huì)在另一個(gè)世界繼續(xù)做他的頑童，感嘆一句：科學(xué)家有自由意志的話，可能病毒也是如此。

△ 漫畫(huà)版的康威 作者：Simon J Fraser

參考鏈接：

https://www.theguardian.com/science/2015/jul/23/john-horton-conway-the-most-charismatic-mathematician-in-the-world

https://www.quantamagazine.org/john-conways-life-in-games-20150828/