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纳什:无常命运中的美丽心灵

来源:不详       更新时间:2012-9-19 16:04:50
 

  很多人来说,数学家可能是遥不可及的存在。他们醉心于那个由各种抽象符号组成的世界,而似乎离现实很远很远。《美丽心灵》以诺贝尔经济学奖获奖者约翰·纳什的经历为素材,讲述了一位患上精神分裂症的数学天才,在爱与理智的帮助下,逐渐痊愈的感人故事。但电影毕竟是艺术抽象,它偏重于纳什博士与精神分裂症抗争的过程。那么,他属于数学家的一面,又是如何呢?
  
  年轻时的纳什
  
  “这人是个天才。”
  
  这就是纳什的硕士导师给他写的推荐信,只有一句话的推荐信。
  
  约翰·纳什的确是个天才。中学时代,在父母的支持下,他就开始在附近的大学旁听高等数学的课程了。尔后,他得到了卡耐基技术学院(今卡耐基-梅隆大学)的奖学金,攻读数学。仅仅用了三年时间,他就完成了硕士学位。在他寻找攻读博士的学校时,哈佛大学与普林斯顿大学都向他伸出了橄榄枝。普林斯顿提供的奖学金比较多,纳什认为这表明普林斯顿更看重他的才能。尽管哈佛大学的学术实力也很强,但“士为知己者死“,纳什还是选择了普林斯顿。
  
  刚进入普林斯顿的纳什,不像电影描述的那个腼腆的天才。相反,他属于骄傲好胜的类型。他不爱上课不爱看书,相对于跟随前人的步伐,他更喜欢自己在数学的世界探索。吹着巴赫曲子的口哨,他可以独自做上一整夜数学,不知疲倦。
  
  但普林斯顿并不是只有他一位数学天才。系主任莱夫谢茨,纳什的导师塔克,还有福克斯教授,都是当时各自领域的巨擘。而在与纳什同辈的学生中,也有像盖尔、沙普利这样日后的数学家,更值得一提的是当时的本科生米尔诺,这位日后的菲尔茨奖获得者。这些天才凑在一起,总爱分个高下,而像国际象棋和围棋之类的智力对抗游戏恐怕最对他们的胃口了,有事没事总有人在公共休息室里一局一局地下棋。不像电影中描述的那样,纳什其实算得上下棋高手。实际上,纳什当时研究的博弈论,正是一门以各种博弈为研究对象的应用数学分支。
  
  一个博弈的收益图,其中心点是这个博弈的纳什均衡
  
  当时博弈论仍然处于起步阶段,在高等研究所的冯·诺依曼是当时该领域的带头人,他对零和博弈作出了非常深入的研究。所谓零和博弈,即是所有对局者收益的综合为零,一方获益必然意味着一方损失。然而,现实生活中的博弈没有这么简单,双赢和两败俱伤的情况常有发生。就以当时美苏冷战为例,如果单纯将对方的损失看作己方的收益的话,双方的最优策略都是先发制人给对方最大的打击,这当然很不现实。由于这种局限性,尽管对零和博弈的研究非常深入,但在应用上价值不算太大。
  
  于是,当纳什在1950年发表对非合作博弈的研究时,博弈学界眼前为之一亮。他证明了,即使放弃了“所有对局者收益总和为零”的假定(简称零和假定),对于每个博弈,仍然存在一个“均衡点“。在均衡点处,对于每位对局者来说,更改自己的策略不会带来任何好处;也就是说,每位对局者的策略都是当前的最优策略。这样的均衡点后来被称为纳什均衡。如果所有对局者都是理性的话,最后博弈的结果一定落在某个均衡点上。这就是均衡点重要性所在之处:如果知道一个博弈的均衡点,就相当于知道了博弈的结局。又因为去掉了零和假定,纳什均衡的应用范围远比零和博弈广泛。
  
  以此为题材,在导师塔克的指导下,纳什完成了他的博士论文。可是,此时纳什的研究兴趣早已转向更纯粹的数学领域。甚至在他完成博士论文之前,他已经开始对代数几何——一个高度抽象的数学领域——产生了兴趣,并作出了一些开拓性的研究。
  
  与博弈论不同,尽管代数几何在今天已经成为数学主流,在实际生活中它并没有太多的应用。在数学家的眼中,通常代数几何被分类为“纯粹数学”,而博弈论则是“应用数学”中的一员。虽然数学在众多的领域中有着重要的应用,但可能令局外人惊讶的是,近代的数学家并不特别看重应用,而更关注数学本身的智力美感。英国数学家哈代在他的《一个数学家的辩白》中就曾写道:“用实践的标准来衡量,我的数学生涯的价值是零;而在数学之外,我的一生无论如何

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