生命游戲之父、英國全能數學家約翰·康威因新冠肺炎去世
2020-04-12 15:20

生命游戲之父、英國全能數學家約翰·康威因新冠肺炎去世

本文來自微信公眾號:量子位(ID:QbitAI),作者:凌晨、曉查,原標題:《英國全能數學家John Conway因新冠去世,他曾發明風靡一個時代的電腦游戲,還能心算萬年歷》題圖來自Wikipedia


當代最有趣的數學家John Horton Conway,因為新冠肺炎逝世了,享年82歲。



雖然他所在的普林斯頓大學未發出公告,但是他的同事David Spergel在Twitter上證實了這一消息。



有人評價他,世界上可能有比他更厲害的數學家,但是在頂尖的數學家里,沒有人能比他科普做得更好。


他在數學領域多點開花,是一個在組合博弈論、幾何、數論、群論、算法甚至量子力學理論等多個方面都做出貢獻的天才數學家。


但是他卻說,自己從沒有工作過一天,而是都在玩。他的傳記名字叫做“Genius At Play”。



他發明的一款生命游戲,在上世紀70年代占據了1/4的計算機,成為那時極客的最愛。


他還算出在24維空間的球密堆積中,每個球體都和196560個球體接觸。


皇家學會前主席,也就是那位聲稱證明黎曼猜想的邁克爾·阿蒂亞爵士(Sir Michael Atiyah)這樣評價他:


康威是世界上最神奇的數學家。


從害羞少年到有魅力講師


康威在初中時,是一個內向害羞的男孩子,被一位老師稱作“瑪麗”。到了高中,他進入利物浦霍爾特男孩中學。學期開始后不久,校長叫每個男孩進入辦公室,問他打算如何生活。


康威說,想在劍橋讀數學。他不是“瑪麗”,而要被稱為“教授”。


后來,康威真的考入了劍橋大學。博士畢業后,他在劍橋大學得到了一份助理教授的職位。


在數學講臺上,康威的魅力充分展現出來。


他從火車和汽車、貓和狗的角度討論抽象概念。在講對稱性和柏拉圖式固體時,他會帶一個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,他在普林斯頓大學擔任馮·諾伊曼教授。


他本人就是一個數學頑童。他玩數學的方式就是發明各種各樣的游戲,或者為無聊的游戲重新制定規則。


數學頑童的發明


生命游戲


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


康威正在玩他自己設計的生命游戲


這款游戲的規則如下:


1、每個細胞有兩種狀態,存活或死亡。每個細胞與以自身為中心的周圍八格細胞產生互動。


2、當前細胞為存活狀態時,如果它周圍的存活細胞低于2個時(不包含2個),該細胞變成死亡狀態。(模擬生命數量過少)


3、當前細胞為存活狀態時,如果它周圍有2個或3個存活細胞時,該細胞保持原樣。


4、當前細胞為存活狀態時,如果它周圍有超過3個存活細胞時,該細胞變成死亡狀態。(模擬生命數量過多)


5、當前細胞為死亡狀態時,當周圍有3個存活細胞時,該細胞變成存活狀態。(模擬繁殖)


科學家可以用它來模擬生命過程,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計成游戲才引起足夠重視。


在這個規則下,可以衍生出穩定狀態:



振蕩狀態:



和移動狀態:



生命游戲背后可能隱藏著自然界的某種特殊規律。


史蒂芬·霍金在他的《大設計》一書中說:


“我們可以想象,像生命游戲這樣的東西,只有一些基本規律,可能會產生高度復雜的功能,甚至是智能。它可能需要包含數十億個正方形的網格,但這并不奇怪。我們的大腦中有數千億個細胞。”


末日規則


在康威的諸多游戲里,末日規則可能是最容易被理解的。


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


康威設計了一種新的算法,只需2秒心算,就能得出答案。


為了鍛煉自己計算日歷的能力,他還編寫了一段計算機程序,每次登陸的時候都會問他某天是星期幾。


康威將星期日到星期六標記為1~6,然后通過一系列算法得出所在年份的“記憶日”,再得出每個月的“錨定點”,通過和錨定點的差值即可算出星期幾。



量子力學


遇事不決,量子力學。這是很多人對量子力學的調侃,連愛因斯坦也說,他不相信上帝會擲骰子。


愛因斯坦認為,量子力學背后還存在著某種“隱藏的變量”,這種所謂的“隱變量”是確定的。事后無數的實驗證明了愛因斯坦是錯的。


而康威用數學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,量子力學的測量結果無法通過實驗之前的任何方法來確定。


用康威的話來說:


如果實驗者有自由意志的話,那么基本粒子也是如此。


當然,康威的成就遠超于此,他在幾何學、拓撲學、數論上都做出了頗多的成就。


網友懷念生前點滴


康威的去世讓很多數學愛好者不敢相信。


一位網友這樣評價他:


有更好的當代數學家,也有一些更好的數學科普家,但是沒有人能將兩者結合得這么好。在我初中和高中的時候,我有幾次在不同場合遇到他,他對自己的時間總是很慷慨,尤其是和一個還不到合法喝酒年齡但是聰明的對話者的時候。


還有網友回憶起一些和他接觸的細節:


我的朋友在普林斯頓攻讀博士學位,我從他那里聽說,上課第一天,康威走進去,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始寫。每個人都認為“啊,他一定是左撇子”。當他用完一半的黑板時,將粉筆切換到右手,繼續快速而整齊地書寫。


我小時候去數學訓練營。約翰·康威是其中一位講師。他顯然是一個聰明的人,與大多數偉大的數學家一樣,有些古怪。但是他很謙虛,花了幾天的時間與一群討厭的孩子一起聚會,并教我們有關序數,紐結理論以及我覺得是拉姆齊數的知識。


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,依舊能被無數人品嘗。


這大概就是生命的一種悲哀與美妙吧。


不知道康威會不會在另一個世界繼續做他的頑童,感嘆一句:科學家有自由意志的話,可能病毒也是如此。


漫畫版的康威  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/


本文來自微信公眾號:量子位(ID:QbitAI),作者:凌晨、曉查

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