数学史 · 中文镜像

数学家传记

丹尼斯·苏利文Dennis Sullivan

出生
1941年2月12日 美国密歇根州休伦港

丹尼斯·苏利文是一位美国数学家,以在代数拓扑学和几何拓扑学以及动力系统方面的工作而闻名。他获得了包括沃尔夫奖和尼尔斯·阿贝尔奖在内的多项重要数学奖项。

完整传记

丹尼斯·苏利文 实际上应该是 苏利文 III,因为他的父亲和祖父都叫 苏利文。他的父亲,被称为 苏利文 Jr(1920-1978),于1920年7月27日出生在密歇根州的休伦港。他在密歇根州韦恩县迪尔伯恩的六角工具与工程公司工作。苏利文 Jr于1940年3月25日在密歇根州圣克莱尔县休伦港与丽塔·简·特林德(1922-2014)结婚。丽塔出生于1922年6月16日,是百货商店经理查尔斯·G·特林德及其妻子弗朗西斯的女儿。苏利文和丽塔苏利文有两个孩子,苏利文(1941年2月12日出生,本传记的主人公)和迈克尔Francis Sullivan(1942年7月22日出生)。迈克尔在长期与病魔斗争后,于1957年7月26日在德克萨斯州休斯顿去世,年仅十五岁。丽塔苏利文于1945年9月11日提出离婚,并于1946年8月7日获得绝对离婚判决。

苏利文出生于密歇根州休伦港,由母亲在得克萨斯州休斯顿抚养长大,一直自认为是得克萨斯人。2014年他母亲去世时,她的讣告写道[48]:-

苏利文是休斯顿的长期居民,其职业生涯跨越广播、电视、广告和房地产,于2014年8月9日星期六上午去世。

他在休斯顿上学,之后进入同样位于休斯顿的莱斯大学学习化学。他在[58]中解释说,尽管高中老师建议他不要申请莱斯大学,他还是申请了:-

我在高中时算是个差生,因为我不学习。我想这是因为我其实近视。我不知道你应该能看见黑板。所以当我告诉老师我要申请莱斯大学时,那是一所位于我居住的得克萨斯州休斯顿的非常好的学校,她说:“你不应该申请那里。你不够优秀。”

当他发现他所修的数学课程是所有科学课程中最令人兴奋的时,他从化学转到了数学[58]:-

我们学了很多科学。我不知道还有数学家这样的人。然后,在我的二年级数学课上,教授[已故的]Guy Johnson向我们展示了一个奇妙的数学定理,它远远超出了方程和计算等事物的智力水平,而这是我以为数学就是的东西。我对此非常震撼。一旦你理解了更深层的真正数学,事物的意义就变得惊人地清晰。没有歧义,而几乎所有其他事物与数学相比都更加模糊和晦涩。这其中有很大的安慰。这就是吸引我的地方。

把苏利文变成数学家的教授是Guy Johnson Jr(1922-2017)。他于1955年从莱斯大学获得博士学位,其两部分学位论文为第一部分:Collective Singularities of Families of Analytic Functions。第二部分:Regions of Flatness for Analytic Functions and their Derivatives ,由索勒姆·曼德尔布罗伊特作为他的学位论文导师。由于这一事件如此关键,我们给出更多细节。Guy Johnson [26]:-

……画了一个肾形游泳池和一个圆形游泳池的图。他说,你可以把这个肾形游泳池变形为圆形游泳池。在每个点,变形都是通过缩放进行的。这一点上的一个小三角形映射到另一点上的一个相似三角形。在每个点上,这都是真的。我们有这个映射的公式,因为我们在学微积分,我们有讨论它的记号,我们一直在学习。但这就像一个几何图像。这个映射本质上是唯一的。而且,这个陈述的性质与我以前见过的任何数学陈述都完全不同。它是,就像,普遍的、深刻的,哇!而且是真的!所以,几周之内,我把我的专业转到了数学。

他在莱斯大学攻读数学专业时学到的一个教训,他觉得这对他的研究方法很重要[64]:-

……我们有一次作业,上面有一道题谁也做不出来,所以不知为什么我就一直做下去。那是一道非常奇怪的题,两周后我做出来了。但我并不是班上最好的学生,班上有好几个非常优秀的学生。就在那时我意识到,如果你真的想理解某件事,你就必须坚持不懈地钻研,最终你会理解它,基本上就是这样。所以之后你必须找到一些简单的、可以着手的东西,这样你就不会被复杂性和信息完全弄糊涂。

苏利文于1963年获得莱斯大学颁发的学士学位。他于1963年8月10日在得克萨斯州哈里斯与Kathleen Rose McGuire结婚。随后他前往普林斯顿大学攻读数学研究生。在普林斯顿,他的学位论文导师是威廉·布劳德,苏利文于1966年因其学位论文Triangulating Homotopy Equivalences获得博士学位。Anthony Phillips写道[44]:-

当时威廉·布劳德的学生们正在从割补理论中挖掘拓扑学的金矿。苏利文的学位论文就属于这一路数,并引出了他关于主猜想的工作(1967)。

正是这项工作使苏利文于1971年从美国数学会获得奥斯瓦尔德·维布伦几何学奖。该奖项的第六次颁发情况如下[61]:-

苏利文因其关于主猜想的工作而获奖,该工作总结于论文《论流形的主猜想》,《美国数学会通报》,第73卷(1967)……

获得博士学位后,苏利文被任命为英格兰华威大学的北约研究员。我[EFR]当时是华威大学的研究生,我记得许多个晚上,我和 fellow research students 一起打桥牌,而苏利文则在邻桌撰写数学论文。在华威大学担任研究员之后,苏利文在乔治·伯克利的加利福尼亚大学担任Miller研究员,研究弗兰克·亚当斯猜想、K理论和étale同伦。1969年,他前往麻省理工学院,担任斯隆数学研究员,在那里[40]:-

……他的工作集中于他命名为几何拓扑的领域(特别是对埃瓦里斯特·伽罗瓦对称性的研究)以及利用微分形式为流形的有理同伦型构造极小模型。

1970年,他撰写了一套题为Geometric topology: localization, periodicity and Galois symmetry的笔记。同年,他受邀在法国尼斯举行的国际数学家大会上作报告,作了题为Galois symmetry in manifold theory at the primes的演讲。这项工作的重要性可以从以下事实清楚地看出:2005年,即写成三十五年后,讲稿笔记和苏利文在尼斯大会上的演讲均由Springer-Verlag出版。弗瑞兹·约翰 McCleary在评论2005年出版物[62]时写道:-

1970年,苏利文散发了一套笔记,即“MIT笔记”,将拓扑空间的局部化和完备化引入同伦论,以及其他对拓扑学发展产生重大影响的重要概念和构造。该笔记的一个版本以“同伦论的遗传学和Adams猜想”(1974)为题发表。尽管自1970年以来已过去很长时间,它们现在的出版不仅仅是一项历史性工作。……C T C Wall在谈到MIT笔记时写道:“很难如此简短地总结苏利文的工作:应当阅读(笔记中)完整的哲学阐述。”笔记中的阐述集中于认识论问题——特别是,流形的底层代数本质是什么,我们如何知道它?……我旧的MIT笔记副本中包括作者的一张照片,经过如此多的复印后几乎无法辨认。新书中作者及其子女的照片以及后记,为了解深刻数学思想的发展提供了难得的洞见。这些笔记仍然值得一读,因为其思想的大胆、对所掌握现有结构的清晰驾驭,以及它们为几何拓扑提供的新图景。必须感谢编者[Andrew Ranicki]使这些笔记能为另一代拓扑学家所用。

在伯克利,一座新建筑Evans Hall于1971年竣工,供数学系使用。许多人认为其设计绝对难看,研究生们决定粉刷一些墙壁以照亮他们的环境。苏利文在2002年写信给Lee Mosher,解释了他所起的作用[40]:——

1971年,我作为加利福尼亚大学的客人,在数学系讲课。与此同时,校董与研究生等人之间发生了对抗。后者计划继续通过绘制有吸引力的壁画来装饰系里的墙壁,而校董禁止了此事。喝茶时,一些学生走过来,邀请我第二天加入他们的绘画。当一个留胡子的家伙[威廉·瑟斯顿]给我看了一幅令人难以置信的图,画的是三孔圆盘中嵌入的曲线,并问我是否认为这画起来会很有趣时,我变得热情起来。我说:“当然,”第二天我们花了一整个下午来做这件事。当我们把图形转移到墙上时,很自然且自动地一次处理一束束的线——作为一个近似的叶状结构——然后在最后只要数目对得上就把它们连接起来。因此几年后,在76年,当Bill就他的曲面变换理论作了一场即兴的3小时演讲时,在经历了71年几个小时的绘画之后,我毫不费力地在启发式层面上吸收了它。

苏利文在1973-74学年在法国访问巴黎-奥赛大学。在这次逗留结束时,他受邀成为巴黎郊外高等科学研究所的永久教授,并于1974年就任此职。在IHÉS,苏利文[33]:——

……是一位善于在来访者中组织活动、激发兴趣的大师,对年轻人尤其有效。最近的约翰·查尔斯·菲尔兹奖得主柯蒂斯·麦克马伦就是苏利文影响力的一个很好的例子:尽管柯蒂斯·麦克马伦在哈佛大学获得博士学位,他实际上是苏利文的学生,正是在访问IHÉS期间,柯蒂斯·麦克马伦产生了他的学位论文问题的想法。另一个例子是米哈伊尔·格罗莫夫:正是苏利文的邀请,才在1977年首次把米哈伊尔·格罗莫夫作为访问者带到IHÉS,那是在米哈伊尔·格罗莫夫离开苏联三年之后。

1981年,苏利文被任命为纽约市立大学研究生中心的阿尔伯特·爱因斯坦科学讲席,但继续以兼职方式在高等科学研究所[29]保留他的教授职位:-

在20世纪80年代,[阿尔伯特·爱因斯坦]讲席的资源使得能够创立一个关于几何与混沌理论的定期讨论班,把一流的国际学者带到CUNY[纽约市立大学]和纽约市。随后,该讨论班一直得到研究生中心的支持,探究拓扑学与由量子场论和流体力学所提供的自然数学模型之间的联系。

在写到这个讨论班时,苏利文解释了代数拓扑与量子场论之间的紧密关系从何而来[29]:-

我尤其感兴趣的是代数拓扑的方法,它把线性对象(同调群)与带点的非线性对象(流形……)联系起来,就像量子理论把状态线性空间与带点的经典系统联系起来一样。代数拓扑中的主要角色是幂零算子或边界算子,而在量子场论中,被称为Q和“delta”的幂零算子扮演着重要角色,它们编码特定理论的作用量中存在的任何对称性,并衡量对所有路径的积分不变地赋予意义的障碍。在代数拓扑中有一个强有力的思想,最初归功于Stasheff,但超越了他著名的、优雅的无穷同伦结合代数概念,它允许人们在一个新的世界中容忍略微错误的代数恒等式,在那里它们变得有效为真。在量子场论中,正则化或截断的必要性有时会破坏——但只是略微破坏——表达各种对称性和结构的恒等式,这可能提供一个机会来使用这个来自代数拓扑的强有力的思想。最后,代数与几何拓扑一直把它的努力指向以代数方式理解像流形这样的几何对象,流形是时空的经典模型,而量子场论往往从定义在遍布时空的经典场上的经典作用量开始指定一个特定理论,然后进行其代数算法。

1996年,苏利文辞去他在巴黎的教授职位,去担任纽约州立大学石溪分校的数学教授,同时继续在纽约市立大学研究生中心保留他的兼职职位。在1998-99学年,SUNY把苏利文提升为杰出教授。他们的公告如下[1]:-

苏利文,石溪数学系,是我们时代最伟大的数学家之一,也是过去100年里最重要的拓扑学家之一。他对数学的多个不同领域做出了贡献,包括拓扑学、几何学、动力系统和复分析。

苏利文还获得了其他重要荣誉。除了上述1971年奥斯瓦尔德·维布伦几何学奖之外,他还于1981年获得了法国科学院颁发的埃利·嘉当奖,1994年获得了费萨尔国王国际科学奖(数学),并于1998年获得了巴西科学院颁发的国家科学勋章。他于1997年获得了纽约市市长科学与技术卓越奖。2004年,乔治·W·布什总统在白宫举行的仪式上授予他国家科学奖章[35]:-

因其在数学方面的成就,包括解决了一些最困难的问题并创建了全新的活动领域,以及揭示了看似无关领域之间惊人而出人意料的联系。

导致他获得该奖章贡献的描述见[35]:-

苏利文的早期工作是在同伦论和割补术方面,他为此带来了新的几何观点。他的几何洞察力导致了关于流形拓扑学的许多重要结果。他基于微分形式的实同伦型和有理同伦型理论有着深刻的应用,例如,在复代数簇的拓扑学中。苏利文在叶状结构和动力系统的研究中做出了重要贡献。他还证明了拟共形和鲁道夫·利普希茨流形的基本结果,这些范畴介于拓扑流形和光滑流形之间。在20世纪80年代和90年代,他促成了共形动力系统领域的出现,使其成为跨越纯数学和应用数学传统边界的活跃而重要的数学分支。近年来,他开创了弦拓扑学领域。

2006年,苏利文获得了美国数学会颁发的Leroy P 凯瑟琳·斯蒂尔终身成就奖。引文写道[2]:-

苏利文 对数学的许多分支做出了根本性的贡献。苏利文 的局部化理论和 埃瓦里斯特·伽罗瓦 对称性理论,在他1970年著名的麻省理工学院[Massachusetts Institute of Technology]讲义中传播开来,一直是同伦论中许多后续发展的核心。苏利文 用它解决了组合流形的 弗兰克·亚当斯 猜想和主猜想。后来 苏利文 发展并应用有理同伦论来解决关于闭测地线、有限复形的自同构群、埃里希·凯勒 流形的拓扑学以及光滑流形分类的问题。他多次重塑自己,在动力系统、克莱因群和低维拓扑学中扮演了主要或主导角色。这些简短的评论不足以体现 苏利文 思想和影响的广度。除了他发展的具体理论和解决的问题——这里还有许多重要的未提及——他对数学的统一愿景渗透在他的工作中,并激励了他周围的人。多年来,他一直是 IHÉS [Institut des Hautes Études Scientifiques] 数学对话的中心。后来他搬到纽约,他的每周讨论班仍然是该市数学生活的一个重要特色。

他因对代数拓扑学和共形动力学的贡献于2010年获得沃尔夫数学奖 [60]:-

苏利文 在许多领域做出了根本性的贡献,特别是在代数拓扑学和动力系统方面。他的早期工作为高维流形分类的割补理论方法奠定了基础,尤其是提供了给定同伦型内单连通流形的完全分类。他发展了同伦论中的局部化和完备化概念,并利用这一理论证明了 Adams 猜想(也由 丹尼尔·奎伦 独立证明)。苏利文 和 丹尼尔·奎伦 引入了空间的有理同伦型。苏利文 表明可以使用相关微分分次代数的最小模型来计算它。苏利文 的思想在代数拓扑学中产生了深远的影响和应用。苏利文 最重要的贡献之一是锻造了新的数学技术,以严格确立 米切尔·费根鲍姆 的重整化作为动力系统中普适性现象解释的预测。苏利文 的“无游荡域”定理解决了 波恩哈德·黎曼 球面上迭代有理映射的动力系统分类,解决了 皮埃尔·法图茹利亚 六十年前的猜想。他的工作通过将拟共形方法引入该领域,并在有理映射和克莱因群之间建立了一个持续令人感兴趣的启发式词典,引发了大量活动。他的克莱因群刚性定理在 奥斯瓦尔德·泰希米勒 理论和 威廉·瑟斯顿 的3-流形几何化纲领中有重要应用。他最近关于拓扑场论和弦论形式体系的工作可以看作是他寻求对空间本质及其如何编码在奇异代数结构中的终极理解的副产品。苏利文 的工作一直具有创新性和启发性。除了解决困难的未决问题外,他的工作还产生了许多数学家追求的重要而活跃的研究领域。

苏利文 继续被授予最负盛名的奖项。2014年,他被授予巴尔赞数学奖(纯数学/应用数学)[15]:-

因他对拓扑学和动力系统理论的重大贡献,为后代开辟了新的视角。因他在数学许多领域(如拓扑学、几何学、克莱因群理论、分析和数论)的杰出成果。

他当选为 国家科学院 成员(1983年)、Brazilian National Academy of Sciences 成员(1984年)和 纽约科学院 成员(1984年)。他还当选为 美国艺术与科学院 会士(1991年)、Irish Royal Academy 通讯成员(2012年)和 伦敦数学会 荣誉成员(2013年)。他曾担任 美国数学会 副主席(1990-93年)。他获得了华威大学(1983年)和里昂高等师范学院(2001年)的荣誉学位。另一项荣誉是2002年9月在纽约市立大学研究生中心举行的会议,以庆祝他被任命为纽约市立大学 阿尔伯特·爱因斯坦 科学讲席20周年。他于2012年当选为 美国数学会 会士。

尼尔斯·阿贝尔奖被公认为授予数学家的最高奖项。该奖于2022年颁发给苏利文[63]:

……因其在最广泛意义上的拓扑学,特别是其代数、几何和动力方面做出的开创性贡献。

关于该奖项的新闻稿和颁奖词,见THIS LINK

苏利文现在与数学家Moira Chas结婚。她于1998年获得巴塞罗那自治大学的博士学位,学位论文为Minimum Periods of Homeomorphisms of Orientable Surfaces。他有六个孩子:Lori、Amanda、Michael、Tom、Ricardo和Clara。Michael Sullivan是一位数学家,于1999年获得斯坦福大学的博士学位,学位论文为K-theoretic invariants for Floer homology

最后,让我们先引用苏利文在采访[26]中的一些想法:-

我可以讲一些我对研究生说的话:批判性思维很重要。批判性地思考、审视你的信念、理解它们为何被普遍持有,这很好,然后也许在某些情况下,你必须稍作修改,使它们更好地发挥作用。这就是帮助我更好地理解数学的原因。例如,甚至你从硕士阶段学到的东西,有时也是他们的视角。拥有一个视角是极好的,这有点像一种偏见。它是好的,因为它使你更有效率,你可以把精力投入到那些方向上,对吧?但有时,它并不正确。在某些情况下或某些观点下,有另一种看待它的方式。这可能帮助你在被先前视角阻塞的方向上取得进展。这不是消极意义上的批判,而是审视意义上的批判。所以批判性思维是,我借用伯特兰·罗素在1952年一次精彩采访中的话,他说了许多非常迷人和非常聪明的事情,但他也强调了这一点:当你有一个视角时,它有时允许你做出非理性的理性决定。所以保持批判是好的,甚至对你自己的信念也是如此,因为它有帮助。这在数学中也同样适用。

最后引用他在[64]中的想法:-

数学这个词名声不好。人人都说“我很不擅长数学”,但这很荒谬。当他们五六岁的时候,他们做得很好;他们在探索空间,充满好奇。坚持成为数学家的人们只是那些克服了困难并且仍然对新发现感兴趣的人,因为这很迷人。例如,幼儿并不是在玩耍,他们在工作,他们在弄清楚事物是如何运作的。首先,他们研究空间,然后研究数字——他们正在起步,他们是小数学家。

参考文献

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延伸资源

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