网红数学家的传奇人生
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时枝正（摄影：Constanza Hevia H）
撰文 | 李晓慧
一个被揉搓压扁的纸气球，在一左一右两手的拍打中逐渐恢复了原状；电动牙刷在螺栓的一端震动，螺母就能自动沿着螺纹向上或向下移动……美国斯坦福大学数学系教授时枝正（Tadashi Tokieda）拍摄了一系列视频：利用随处可见的身边之物，设计桌面实验，反应数学、物理原理，表现自然界的奇妙。这些视频上传到视频网站后，短时间内吸引了数百万次观看。
时枝正的视频片段
白纸、杯子、汤匙、电动牙刷、螺栓、螺母……时枝正收集了上百个他眼中的“玩具”，每一个都在你我身边。他不喜欢设计精美的玩具，认为人们不过是那种玩具的奴隶——只能遵照设定的玩法。
他是一个非典型玩具的收藏者，也是一位拥有曲折职业经历的数学家。从小早熟的他，很早就办起了画展，是个名副其实的画家；后来对语言产生兴趣，选择古典语言学作为自己的专业，并掌握了七种语言；20多岁的时候，他对数学产生了兴趣，几个月的时间啃下了一本俄语数学书，后考入牛津大学、普林斯顿大学开启了其数学学习和纯数学的研究。
“我希望每次有一些小想法，或者写完一篇论文，都可以设计一个小小的桌面实验向大家展示，让人们体会我在做研究时的那种兴奋与惊喜。”时枝正说。“而且，我也希望向人们展示科学发现并不是专业科学家的专属。”
见他人已见，想他人未想，这可能是对时枝正最好的诠释，也是对科学家工作的最好说明。
时枝正自认为是一个早熟的孩子，在他年仅五岁的时候，就在东京的一个大画廊中举办了个人画展，他的家人常常提起，当时有一对来自夏威夷的夫妇看中了其中一幅画作并希望高价购买，却被时枝正的妈妈拒绝了。
时枝正喜欢绘画，一直以来所有人包括时枝正自己都认为，未来他将沿着画家这条道路一直走下去。
转变的契机发生在时枝正去了法国之后，他回忆道：日本是一个岛国，只能非常间接的了解其它语言和文化的存在，英语作为一门学科，既不能用它来生活，也不能用它来谈恋爱，总是显得那么单薄，无法享受其中的精髓。
在法国，他真切地感受到了一个个法国人以及法国文化，“我很震撼，我必须开始学习语言。”时枝正说。
他在法国和日本完成了古典语言学学士与硕士学位，在撰写论文的时候无意中发现的一本传记再次改变了他的职业路径。那是诺贝尔奖获得者、物理学家列夫·达维多维奇·朗道（Lev Davidovich Landau）的传记，朗道的数学功底非常扎实，喜欢用简单而深刻的物理模型说明问题，曾经在莫斯科独自创建了一所非常强大的理论物理学院。
因为时枝正刚好要坐火车旅行，需要一本读物，就拿上了这本朗道的传记。“事实上，那时候我和大部分人一样，甚至都不知道科学是作为一项人类事业而存在。”时枝正回忆道。“什么是数学家？什么是物理学家？我听说过这些话，但是这些人并不存在于现实生活中。”
时枝正在朗道的传记中看道：54岁的朗道发生了严重车祸，昏迷了一个半月，当他醒来看到自己的儿子时，第一句话竟然问的是关于微积分的一道题。他的儿子拿出一张纸开始计算，却无法获得结果。朗道说：“你觉得自己是一个受过教育的人，却无法完成这么简单的任务。”
当时枝正读到这儿的时候，他发现，自己也一直骄傲的自认为是受过教育的人，但是他竟然连微积分都没听说过，他甚至不知道那一串符号意味着什么。
他决定学习数学，直到能够解决朗道提出的那个问题，年轻的时枝正似乎希望证明自己也是一个受过良好教育的人。朗道在传记中说道：“不要把时间浪费在听数学讲座上，找一本数学问题大全，仔细阅读。这才是学习数学的方法。”时枝正真的按照朗道的要求找到一本用俄语撰写的数学问题全集。时枝正不会俄语，“但是年轻的语言学家不怕重新学习一门新的语言。”时枝正说。
他花了一整个冬天学习，大概一个半月之后，他终于能够解决朗道提出的那道积分问题。但他停不下来了，三个月后，他意识到自己对数学还挺擅长。他决定休假两年，全身心的学习数学。
这开启了他作为数学家的职业旅程：他先在牛津大学学习数学，获得了学士学位，之后去到美国普林斯顿大学获得了博士学位。从此开始了纯数学的研究。
时枝正在斯坦福大学校园内
时枝正所研究的数学领域名为“ 辛拓扑 ”，这是微分几何的一个分支，普通人一辈子可能都不会听说更不会接触。时枝正发现自己没有办法与家人、朋友分享他的成果，也无法让他们体会到科学发现的惊喜。
时枝正博士后期间，又对物理产生了兴趣，开始自学物理，他对宏观现象非常着迷。他决定每次当他撰写了一篇论文或者有了新的想法，他都要设计一个桌面实验或者一个玩具，在餐厅里、花园中，向人们展示。在家人和朋友面前，他的每一次表演都大获成功，人们感受到了数学、物理所揭示的大自然的惊喜之处。
后来，他在日常生活中寻找那些有趣的现象，并探寻其中蕴含的科学。
在时枝正提到的一个水流实验时，他称这个世界上99%的人都没有注意一个现象：打开水龙头，获得稳定的细水流，让手指沿着水流慢慢抬向水龙头，会发现水流起了层层“波纹”。这种现象实际上可以用表面张力完美的解释。
人们习以为常的许多自然现象，仔细探究和设计总会发现其中的惊喜和魔力，这也正是时枝正的兴趣所在。“我对那些由人类制定规则的游戏不感兴趣，我只对大自然制定规则的游戏感兴趣。”
在这段视频中，时枝正告诉我们，一个被揉搓压扁的纸气球，为何能在两手的拍打中恢复原状。
在时枝正眼中，人类总是故意制造一些难题让他人破解，这并非如他所愿，他希望所有人能够一起合作，在自然界中找到真正优秀，并且令人惊讶的事物，然后去理解它们，这其中不应该有人为制造的困难，不应该加入任何额外的规则。“孩子和科学家应该可以分享来自于大自然的、同样的惊喜。”
所以，在玩具店买到的东西，对于时枝正来说并不是玩具，因为这意味着已经有人为它设计了用途，孩子们只能按照那种方式来使用它。他甚至认为，如果购买那种非常复杂的电子玩具，某种程度上，还就成为了那些产品的奴隶。“有时候你会发现，孩子对玩具本身并不完全感兴趣，而喜欢一直玩包装纸和包装盒，”时枝正说，“因为小孩子用自己的主动性和想象力，让这些东西变得有趣。”
参考链接：
https://www.quantamagazine.org/tadashi-tokieda-collects-math-and-physics-surprises-20181127
https://news.stanford.edu/2018/05/02/mathematical-surprises-phenomena-daily-life/
https://en.wikipedia.org/wiki/Tadashi_Tokieda
https://mathematics.stanford.edu/people/department-directory/name/tadashi-tokieda/
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