鄭凡的數學生涯錨定在十多年前的印尼海嘯中。
2004年12月26日,印尼海嘯爆發,造成至少30萬人死亡或失蹤。當時在上海的12歲國中生鄭凡恰好正在讀一本關于海洋如何移動的課外書籍,其中談到了利用數學知識來預測和分析海嘯。
正是這場海嘯給了他更多的學習數學的動力。

圖|海嘯給人類帶來的災難(來源:東方IC)
多年後,在2020年阿裡巴巴全球數學競賽頒獎典禮上,獲得金牌的鄭帆在頒獎緻辭中特别提到了印尼海嘯對自己的影響。
圖|鄭凡在頒獎典禮上發言(來源:阿裡巴巴佛法學院)
今天,他在西班牙進階科學研究所學習流體力學,包括使用數學知識來預測海嘯。
海水本身是流動的,是以要研究海嘯,你必須了解流體力學。在描述流體力學的運動時,有些人可能認為應該使用一些實體方程,但數學家已經寫了這些方程。
<h1類="pgc-h-arrow-right">數學,在預防海嘯方面很有希望</h1>
從數學的角度來看,海嘯是波動幅度大的波和災難性的波。以前,該領域的專家大多在海面平靜的時候進行研究。
然而,有時在海面上會有巨大的波浪,而這種波浪的原因還不為人類所知。有的船隻在海面上航行,突然發生了傾覆事故,很可能是因為這股巨浪。
衛星觀測發現,這些未知波的振幅遠遠超出了人類的想象,這表明可能存在一些人類尚未掌握的數學困難。
一般來說,地震會引起海嘯或海浪。以前在這個領域的研究也主要是圍繞海嘯或海浪的蔓延。然而,人類目前面臨的痛點是,海嘯通常是由海底地震引起的,其源頭在海底50公裡以内,裡氏6.5級以上。
地震通常伴随着餘震,餘震震中可能遠離主震中,是以鄭凡的研究課題是:如果兩個地方同時發生地震,兩地同時發生海嘯,那麼兩次海嘯有多大,它們之間是否會有互相作用。
在他的具體研究中,他做的第一件事就是穿透流體力學中的一個重要模型:重力波模型。該模型有着悠久的曆史,1959年,劍橋大學保羅M.教授保羅A.M狄拉克用數學方法證明了引力波的存在。
圖|鄭帆的研究
在流體力學中,引力波是液體媒體内或兩種媒體界面之間的波,例如大氣和海洋之間的波。
當一小團液體離開液位或進入同一液體的不同密度區域時,由于重力作用,液體斑點将以波動的形式擺動。這種振蕩産生的波是海嘯的原因。
經過一年多的研究,鄭凡寫了一篇名為《3D重力水波的長期規律性》的論文。
這篇論文的結論是,占據一半三維空間的不可壓縮流體在自身的重力作用動。簡單來說,引力波模型在預測多次地震引起的海嘯方面仍然具有相當的準确性。
他計劃真正将這項研究推向海嘯預測。據鄭凡介紹,利用研究成果,可以建構更精确的海嘯模型,輔以計算機數值模拟,更準确地預測海嘯的傳播規律,使潛在受災地區做出更充分的應對計劃。
<h1 class="pgc-h-arrow-right" >研究波浪的"後波"家夥</h1>
這個研究波浪的"後浪潮"家夥的成長經曆也相當棘手。鄭凡幾歲的時候,當父母帶他去社群散步時,他發現自己喜歡盯着車牌,能很快背誦車牌号。
家長們判斷這是一個有數學天賦的孩子,并計劃訓練他學習數學。是以,鄭凡的學生時間很多都花在了數學科普書籍、數學遊戲和數學競賽上。
在國小時,鄭凡的學校每周六都有奧林匹克興趣課,雖然課程難度大,但他學得很好。碰巧數學老師說有一些比賽要參加,是以從國小開始,他就一直是數學領域的常客。
幾年後,鄭凡考入了上海著名的世北國中,該校也有許多比賽、綜合比賽成績和往常成績,他進入上海中學讀高中。
在上海中學,鄭凡開始參加上海高中數學聯盟,并名列前茅。憑此,他有資格參加全國中學生數學冬令營。
在冬令營中,鄭帆的成績排在前六位。然後,他代表國家隊參加了國際數學奧林匹克競賽,以及其他傑出的球員。最終,包括鄭帆在内的六名學生獲得了金牌。
圖|鄭凡獲得國際奧林匹克金牌(來源:受訪人)
根據他在比賽中的成績和通常的成績,他被護送到北京大學數學學院,在大二時轉學到麻省理工學院學習基礎數學,後來被普林斯頓大學錄取攻讀博士學位,獲得數學偏微分方程博士學位。
圖|鄭凡在北京大學(來源:受訪人)
值得一提的是,阿裡巴巴全球數學競賽的四位金牌得主鄭凡,在大學學習期間都曾在北京大學數學學院學習。
現在鄭凡在西班牙數學科學院做博士後研究,主要研究方向是流體力學。
<h1級="pgc-h-arrow-right">"二戰"賽事,獲得金牌</h1>
鄭凡出生于1992年,在本次比賽的金牌得主中,他年紀稍大一些,在頒獎詞上更加成熟,展現出更高的視野。這也與他相對豐富的經驗有關。
這是他第二次參加阿裡巴巴全球數學競賽,第一次他也參加了比賽并獲得了銅牌。兩年後,他再次争奪金牌,他認為這主要是由于選擇了"分析與方程"賽道,這也是他正在努力的方向。
談及第二次參加比賽的初衷,他說這是因為阿裡巴巴全球數學大賽的很多話題都與生活息息相關。比如,有些數學測試是為外賣兄弟規劃路線,有些是分析如何使用淘寶優惠券。接地氣的數學問題也讓鄭凡決定"第二次出門"。
雖然标題看似流行,但卻隐藏着神秘,沒有一定的數學基礎,很難通過習俗,有網友評論說"話是明白的,但不會做到的。
據了解,全球超過5萬人報名參加本次比賽,超過15000人送出了答卷,最終有500多名選手進入決賽,而鄭凡的成績則位居前四,獲得金獎。
由于獲勝的機率隻有0.15%,這次比賽也被網友評為"史上最難的數學比賽"。參加比賽後,鄭帆最大的感受就是數學無處不在。阿裡巴巴達摩院還表示,數學是所有自然科學的基礎,許多前沿技術研究與數學密不可分。
2020年初以來,中國抗擊疫情,利用雲計算、人工智能、大資料等技術建構了強大的"技術免疫系統",而這些技術的出現和發展,都是建立在基礎數學的有力支撐之上的。
中國科學院院士、美國藝術與科學院院士、北京國際數學研究中心主任、大賽命題委員會和指導委員會主任田剛在頒獎典禮上也表示,中國需要培養一批優秀的年輕數學家,才能使中國真正成為數學強國。
什麼是年輕的數學家?第一個一定是年輕的,第二個必須是聰明的,那就是優秀的"背波"。而鄭帆的"背波"恰好是研究海浪的。當"後浪"去征服海浪時,它必須能夠乘風破浪。