英国数学家John Conway因新冠去世,他曾发明风靡时代的电脑游戏

发布者:刘威发布时间:2020-05-11浏览次数:275


         当代最有趣的数学家John Horton Conway,因为新冠肺炎逝世了,享年82岁。


        有人评价他,世界上可能有比他更厉害的数学家,但是在顶尖的数学家里,没有人能比他科普做得更好。

        他在数学领域多点开花,是一个在组合博弈论、几何、数论、群论、算法甚至量子力学理论等多个方面都做出贡献的天才数学家。但是他却说,自己从没有工作过一天,而是都在玩。他的传记名字叫做“Genius At Play”。他发明的一款生命游戏,在上世纪70年代占据了1/4的计算机,成为那时极客的最爱。他还算出在24维空间的球迷密堆积中,每个球体都和196560个球体接触。

      皇家学会前主席,也就是那位声称证明黎曼猜想的迈克尔·阿蒂亚爵士(Sir Michael Atiyah)这样评价他:

康威是世界上最神奇的数学家。

从害羞少年到有魅力讲师

       康威在初中时,是一个内向害羞的男孩子,被一位老师称作“玛丽”。到了高中,他进入利物浦霍尔特男孩中学。学期开始后不久,校长叫每个男孩进入办公室,问他打算如何生活。

       康威说,想在剑桥读数学。他不是“玛丽”,而要被称为“教授”。

       后来,康威真的考入了剑桥大学。博士毕业后,他在剑桥大学得到了一份助理教授的职位。

在数学讲台上,康威的魅力充分展现出来。他从火车和汽车、猫和狗的角度讨论抽象概念。在讲对称性和柏拉图式固体时,他会带一个大萝卜和一把雕刻刀去课堂,将蔬菜切成薄片,组装成二十面体,边走边吃。后来,他在普林斯顿大学担任冯·诺伊曼教授。

       他本人就是一个数学顽童。他玩数学的方式就是发明各种各样的游戏,或者把无聊的游戏重新制定规则。

数学顽童的发明

生命游戏

康威最知名的莫过于生命游戏(Conway’s Game of Life),相当于1970年代的“我的世界”和“孢子”。

这款游戏的规则如下:

1、每个细胞有两种状态,存活或死亡。每个细胞与以自身为中心的周围八格细胞产生互动。

2、当前细胞为存活状态时,如果它周围的存活细胞低于2个时(不包含2个),该细胞变成死亡状态。(模拟生命数量过少)

3、当前细胞为存活状态时,如果它周围有2个或3个存活细胞时,该细胞保持原样。

4、当前细胞为存活状态时,如果它周围有超过3个存活细胞时,该细胞变成死亡状态。(模拟生命数量过多)

5、当前细胞为死亡状态时,当周围有3个存活细胞时,该细胞变成存活状态。(模拟繁殖)

        科学家可以用它来模拟生命过程,虽然早在1940年代冯诺依曼就提出了这一概念,但是直到康威把他设计成游戏才引起足够重视。

        史蒂芬·霍金在他的《大设计》一书中说:

       “我们可以想象,像生命游戏这样的东西,只有一些基本规律,可能会产生高度复杂的功能,甚至是智能。它可能需要包含数十亿个正方形的网格,但这并不奇怪。我们的大脑中有数千亿个细胞。”

末日规则

        在康威的诸多游戏里,末日规则可能是最容易被理解的。

这里的末日(Doomsday)规则可不是计算世界末日,而是如果随机给你一个日期,你能立刻算出这一天是星期几吗?

       康威设计了一种新的算法,只需2秒心算,就能得出答案。

       为了锻炼自己计算日历的能力,他还编写了一段计算机程序,每次登陆的时候都会问他某天是康威将星期日到星期六标记为0~6,然后通过一系列算法得出所在年份的“记忆日”,再得出每个月的“锚定点”,通过和锚定点的差值即可算出星期几。

量子力学

       遇事不决,量子力学。这是很多人对量子力学的调侃,连爱因斯坦也说,他不相信上帝会掷骰子。

       爱因斯坦认为,量子力学背后还存在着某种“隐藏的变量”,这种所谓的“隐变量”是确定的。事后无数的实验证明了爱因斯坦是错的。

        而康威用数学的方法证明了所谓自由意志定理,再次论证了“隐变量不存在”。自由意志定理指出,量子力学的测量结果无法通过实验之前的任何方法来确定。

用康威的话来说:

如果实验者有自由意志的话,那么基本粒子也是如此。

       当然,康威的成就远超于此,他在几何学、拓扑学、数论上都做出了颇多的成就。