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数学家传记

迈克尔·弗里德曼Michael Freedman

出生
1951年4月21日 美国加利福尼亚州洛杉矶

迈克尔·弗里德曼是一位美国数学家,因在儒勒·昂利·庞加莱猜想方面的工作而获得了约翰·查尔斯·菲尔兹奖章。

完整传记

迈克尔·弗里德曼的父母Benedict和Nancy 弗里德曼都相当有名。他的母亲Nancy Mars于1920年出生于芝加哥,在进入芝加哥艺术学院、洛杉矶城市学院和南加州大学之前曾出演过一些角色。她于1941年6月29日与Benedict Freedman结婚。Benedict Freedman的父亲弗洛伦斯·南丁格尔·大卫出生于罗马尼亚。Benedict是一位才华横溢的数学家、音乐家和作家。他曾就读于加利福尼亚州格伦代尔的柯蒂斯-赖特技术学院,获得航空工程学位。20世纪40年代,他在柯蒂斯-赖特教授航空工程,同时还有一份平行的职业,担任广播节目编剧、戏剧评论家和报纸编辑。Benedict和Nancy 弗里德曼是几部著名小说的合著者。他们有三个孩子:Johanna、弗里德曼和Deborah。
弗里德曼在成长过程中展现出非凡的数学天赋。然而,他也喜欢以表现主义风格绘画,1968年进入加利福尼亚大学乔治·伯克利分校时,他仍未在数学和艺术之间做出决定。他很快就坚定地决定学习数学,但在第一学年临近结束时,他决定申请到普林斯顿大学攻读研究生。弗里德曼喜欢下围棋,他知道普林斯顿的数学家拉尔夫·福克斯是一位围棋冠军。他读了拉尔夫·福克斯1963年的著作Introduction to Knot Theory,并在1969年申请普林斯顿时附上了自己的猜想。1973年,他因博士论文Codimension-Two Surgery被普林斯顿授予博士学位。他的学位论文导师是威廉·布劳德

毕业后,弗里德曼被任命为加利福尼亚大学伯克利分校数学系讲师。他从1973年起担任此职,直到1975年成为普林斯顿高等爱德华·斯图迪研究所成员。1976年,他被任命为加利福尼亚大学圣迭戈分校数学系助理教授。

弗里德曼于1979年在圣迭戈晋升为副教授。1980/81学年,他在普林斯顿高等斯图迪研究所度过,之后回到加利福尼亚大学圣迭戈分校,并于1982年晋升为教授。除这一职位外,他还于1985年被任命为Charles Lee Powell数学讲席。

弗里德曼因在儒勒·昂利·庞加莱猜想方面的工作于1986年获得菲尔兹奖儒勒·昂利·庞加莱猜想是20世纪数学著名问题之一,它断言一个单连通的闭3维流形是一个3维球面。高维儒勒·昂利·庞加莱猜想声称,任何与nn球面homotopy equivalent的闭nn-流形必定是nn-球面。当n=3n = 3时,这等价于儒勒·昂利·庞加莱猜想。斯蒂芬·斯梅尔于1961年对至少为5的nn证明了高维儒勒·昂利·庞加莱猜想。弗里德曼于1982年对n=4n = 4证明了该猜想,但原猜想一直悬而未决,直到被格里戈里·佩雷尔曼解决,他因这一证明被授予2006年约翰·查尔斯·菲尔兹奖章。

约翰·米尔诺在描述弗里德曼的工作时——该工作使他在1986年于伯克利举行的国际数学家大会上获得菲尔兹奖章——说道:-

弗里德曼不仅证明了4维topological流形的儒勒·昂利·庞加莱猜想,从而刻画了球面S4S^{4},而且还为我们给出了更一般的4维流形的分类定理,这些定理易于陈述和使用,但难以证明。他在拓扑情形下结果的简单性质,必须与如今已知在研究可微和分段线性4维流形时出现的极端复杂性形成对比。……弗里德曼1982年对4维儒勒·昂利·庞加莱猜想的证明是一项非凡的壮举。他的方法如此犀利,以至于实际上给出了所有紧致单连通拓扑4维流形的完整分类,产生了许多此前未知的此类流形实例,以及许多此前未知的已知流形之间的同胚。

弗里德曼因其工作获得了许多荣誉。他于1984年被评为加州年度科学家,同年,他被授予麦克阿瑟基金会研究员称号,并当选为国家科学院院士。1985年,他当选为美国艺术与科学院院士。除了在1986年获得菲尔兹奖章外,他还在同年获得了美国数学会颁发的奥斯瓦尔德·维布伦奖。奥斯瓦尔德·维布伦奖的颁奖词写道(见[3]):-

在60年代初发现了儒勒·昂利·庞加莱猜想的证明以及维数大于四的单连通流形的其他性质之后,最大的未解决问题之一,除了三维儒勒·昂利·庞加莱猜想之外,就是闭单连通四维流形的分类。在其发表于《微分几何杂志》(1982年)的论文《四维流形的拓扑》中,弗里德曼解决了这个问题,特别是四维儒勒·昂利·庞加莱猜想。主要创新在于通过证明Casson提出的一个同伦论条件——用于在带边四维流形中嵌入一个2-柄,即一个加厚圆盘——解决了单连通手术问题。

除了这些关于闭单连通四维流形的结果外,弗里德曼还证明了:

  1. 任何与R4\mathbb{R}^{4}真等价的四维流形都同胚于R4\mathbb{R}^{4};对于S3×RS^{3} \times \mathbb{R}也有一个相关的结果。
  2. 存在不可光滑化的闭四维流形。
  3. 四维的Hauptvermutung是假的;即存在具有不等价组合三角剖分的四维流形。

最后,我们注意到上述论文的结果,连同西蒙·唐纳森的工作,产生了R4\mathbb{R}^{4}的奇异光滑化的惊人例子。

在他的回复中,弗里德曼感谢了他的老师们(他说其中包括他的学生),并给出了一些关于数学的引人入胜的观点[3]:

我对几何学的主要兴趣在于它揭示流形拓扑学的方式。在这里,似乎重要的是对从形式到具体的整个几何谱系持开放态度。所谓谱系,我指的是我们思考数学结构的各种方式。在一个极端,问题的直觉几乎完全来自心理图像。在另一个极端,几何负担被转移到符号和代数思维上。当然,从代数的观点来看,这个极端只是一个中间地带,代数准备在形式运算的方向上走得更远,并完全放弃几何直觉。

在同一回复中,弗里德曼还谈到了数学对世界可能产生的影响,以及数学家应如何表达他们的想法:-

在十九世纪,有一场运动,雅各布·施泰纳是其主要代表,旨在保持几何学的纯粹性,抵御代数的侵蚀。今天我认为我们感到数学的许多力量来自于结合该学科看似遥远分支的洞见。数学与其说是一组不同的科目,不如说是一种思维方式。因此,它可以应用于任何知识分支。我要赞扬数学家们现在为发表关于教育、能源、经济、国防和世界和平的想法所做的努力。数学内部的经验表明,不必是某个领域的老手才能做出贡献。在数学之外,情况不太清楚,但我不禁感到,在那里,将重要问题完全留给专家也是一个错误。

1987年6月,弗里德曼在白宫由罗纳德·里根总统授予国家科学奖章。次年,他获得了洪堡奖,并于1994年获得了古根海姆奖学金奖。

弗里德曼继续在加州大学圣迭戈分校担任查尔斯·李·鲍威尔数学讲席教授,直到1998年他离开学术界,接受了Station Q的职位,这是微软的一个研究小组,从事拓扑量子计算研究。这样一来,弗里德曼成为第一位离开学术界为公司工作的菲尔兹奖章得主。弗里德曼成为Station Q的主任,为了了解他研究的一些主题,我们将看看他在随后十年里所写论文的一些标题。首先我们注意到,他于1998年在柏林国际数学家大会上就Topological views on computational complexity作了邀请报告。然后他发表了诸如:Quantum computation and the localization of modular functors(2001);Projective plane and planar quantum codes(2001);Poly-locality in quantum computing(2002);Simulation of topological field theories by quantum computers(2002);Topological quantum computation (2003); Approximate Counting and Quantum Computation(2005);Topological quantum computation(2006);Topological quantum computing with only one mobile quasiparticle(2006);Interacting anyons in topological quantum liquids: The golden chain(2008);Measurement-Only Topological Quantum Computation(2008);以及Topological Phase in a Quantum Gravity Model(2008)等论文。他还发表了一些与量子计算无关的论文,如Extension of incompressible surfaces on the boundaries of 3-manifolds(2000)、Diameters of Homogeneous Spaces(2003)和Covering a nontaming knot by the unlink(2007)。

参考文献

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