8月13日,2026未来科学大奖“数学与计算机科学奖”授予袁新意,表彰他在算术几何领域作出的奠基性贡献。根据该奖规则,袁新意将获得约700万元人民币(等同于100万美元)的奖金。
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袁新意获奖海报。主办方供图
未来科学大奖创立于2016年,有“中国的诺贝尔奖”之誉。它采用“定向邀约提名+科学委员会多轮盲审投票”机制,由专属科学委员会独立评审产生获奖人,不接受个人申请或社会推荐。
2016年至今,未来科学大奖共评选出49位获奖者,包括袁隆平、薛其坤、施一公、潘建伟、王小云等,他们做出了原创性且产生了巨大国际影响的研究工作。
从“超级尺子”到“数论圣杯”
袁新意为何获此殊荣?2026未来科学大奖给他的颁奖词是:“表彰他在算术几何领域作出的奠基性贡献。特别是创立了阿拉克洛夫几何(Arakelov几何)中的算术大性理论,并将其开创性地应用于一致波戈莫洛夫猜想(Bogomolov猜想)和一致莫德尔猜想(Mordell猜想)。”
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袁新意给学生上课。受访者供图
近年来,他证明了一致波戈莫洛夫猜想(Bogomolov猜想),并进一步导出巴里·马祖尔(Barry Mazur)于20世纪80年代提出的一致莫德尔猜想的定量形式,在丢番图几何领域取得了重大突破。
用大白话来说:袁新意的“奠基性贡献”开创性地建立了一套完整理论(算术大性理论),并将这个理论工具,硬核地解开了两个困扰学界多年的著名数论猜想,而且解得比别人更精细,取得了决定性突破,同时还为解决更顶级的数学难题打下了重要根基。
袁新意的领域叫算术几何,核心任务是解方程,但只找“整数解”或“有理数解”。
比如著名的费马大定理,就是要找整数解。这种问题超级难,因为方程本身是几何图形(比如曲线或曲面),但限制解必须是整数,就像“戴着镣铐在几何世界里寻宝”。
他的三大贡献分别体现在:
首先是工具创新,他开创了阿拉克洛夫几何(Arakelov几何)中的算术大性(arithmetic bigness)理论,为研究代数簇上的小点问题建立了全新的理论框架,现在成了算术几何领域里常用的“标配工具”。
通俗解释:以前数学家研究方程的解时,有一套测量“解的大小”的方法。袁新意发明了一把更精密、更强大的“超级尺子”,不仅能测量单个解,还能测量一整片解的整体“丰饶程度”,这就是“算术大性”。
这好比:以前只能测一棵树有多高,现在能评估整片森林的“生物总量”,并且知道哪些地方的树很矮很小,从而判断这片森林的健康状况。
其二是攻克难题。袁新意把自己的理论,应用到两个困扰学界几十年的数论猜想:一致Bogomolov(波戈莫洛夫)猜想、一致Mordell(莫德尔)猜想。
一致莫德尔猜想是大数学家马祖尔(Mazur)在20世纪80年代提出的。它问:一个方程如果有有限个有理数解,那解的个数能不能被一个只和方程“几何形状”有关的统一数字控制住?
2021年已有数学家证明“存在这样的控制数”,但不知道具体多大。袁新意和合作者不仅证明了存在,还算出了这个数字的上限(比如不超过100亿),这相当于从“知道有答案”升级到“精确给出答案范围”,力度强得多。
这就好比:别人证明了“地球上肯定有宝藏”,袁新意直接给出了“藏宝图的高精度坐标范围”。
第三,他给更重大的“千禧年难题”铺路。他和张寿武、张伟合作,推广了著名的Gross–Zagier(格罗斯-查吉尔)公式,并证明了平均Colmez(科尔梅兹)猜想。
这两个成果是证明BSD猜想(克雷数学研究所的“千禧年大奖问题”之一)和André–Oort(安德烈-奥尔特)猜想的关键基石。
就好比:虽然没直接盖成摩天大楼,但他把最关键的地基钢筋和承重梁做好了,后面的人可以稳稳地往上建。
评委们认为:袁新意的工作提供了高屋建瓴的几何视角、建立了具有明确数量估计的结果,代表了丢番图几何领域的重要进展。
对话袁新意:“算术大性”是什么?
记者:能否用最通俗的语言介绍您的“算术大性”理论?它解决了什么问题?
袁新意:我的理论可以看作一个现代抽象数学框架,核心目标是解决经典的“丢番图方程”问题。
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袁新意在国际数学家大会上演讲。受访者供图
丢番图是公元3世纪的古希腊数学家。他提出的方程,就是我们今天说的丢番图方程。大家熟悉的“鸡兔同笼”,其实就是二元一次方程,用中学知识就能解。
但我的研究重点是次数更高的方程。比如勾股定理 a²+b²=c²,要找整数解——“勾三股四弦五”就是典型。这类方程次数如果是二次,已被研究得很透彻;但到三次、四次甚至更高,难度就指数级上升。
我关注的问题,例如:一个分数的5次方,加上1,等于另一个分数的平方——这就在我的研究范畴内。
这类方程,德国数学家法尔廷斯曾证明其有理数解只有有限多个,他也因此获得1986年的菲尔兹奖。
而我的研究,是在他“有限多个解”的结论之上,进一步追问:到底有多少个? 我想给出解的数量上限,比如“至多不超过100个”。法尔廷斯证明了“有限”,我试图用具体数字回答——这个“有限”,究竟有多“有限”。
数学的“无用之用”
记者:普通人看不懂这些猜想,为什么还要花巨大精力去攻克“没有现实用处”的问题?
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湖北籍数学家袁新意。受访者供图
袁新意:对我而言,是源于兴趣。但从历史看,很多抽象理论在做出来时不知有何用,多年后却有大用。最著名的例子是黎曼几何——19世纪提出来时非常抽象,后来爱因斯坦发展广义相对论,需要的数学基础正好就是黎曼几何,那时黎曼已去世几十年。
更深层地说,我们追求的是逻辑上漂亮、完美的东西,将来可能在物理、化学、计算机中碰到类似的模式,就能用上。科学的不同门类,包括数学在内,应看作一个共同体——今日看似无用的数学理论,未来可能成为其他学科的基石。
记者:算术几何有没有可能成为数字经济底层技术的数学来源?
袁新意:算术几何在密码学、区块链中已有应用,比如椭圆曲线密码,还有超椭圆曲线的雅可比簇——这些更接近我的研究。但具体到我做的东西,目前还没有看到直接应用。
记者:经过数学训练的毕业生在产业界为什么有“溢价”?
袁新意:产业界看重的是数学训练给学生带来的思维习惯、逻辑能力和抽象能力。
我们有非常严密的逻辑,这最终成了思考习惯;另外我们处理问题的抽象能力很强,能把具体问题抽象成数学模型。
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2026未来科学大奖评委会对袁新意获奖成就的介绍
算术几何利用代数几何的方法研究整数解及有理数解问题,是一门源于古希腊数学家丢番图、并在现代数学中蓬勃发展的学科。
该领域的重要成果包括:安德鲁·怀尔斯(Andrew Wiles)于1994年证明费马大定理;格尔德·法尔廷斯(Gerd Faltings)于1983年证明莫德尔猜想;伊曼纽尔·乌尔莫(Emmanuel Ullmo)和张寿武于1998年证明波戈莫洛夫猜想。
袁新意创立了算术大性理论。这一理论推广了吕西安·施皮罗(Lucien Szpiro)、伊曼纽尔·乌尔莫(Emmanuel Ullmo)和张寿武关于小点等分布的开创性工作,为研究算术簇上的小点提供了强有力的新工具,如今已成为算术几何和算术动力系统中的基础理论之一。
他利用算术大性理论证明了整体域上的一致波戈莫洛夫猜想,并与虞家伟、周胜铉合作证明了巴里·马祖尔(Barry Mazur)提出的一致莫德尔猜想的有效定量版本。
袁新意的工作提供了高屋建瓴的几何视角、建立了具有明确数量估计的结果,代表了丢番图几何领域的重要进展。
除上述工作外,袁新意还与张寿武,张伟开展了卓有成效的合作,完成了格罗斯-查吉尔(Gross–Zagier)公式的推广,并证明了平均科尔梅兹(Colmez)猜想。这些成果已成为证明贝赫和斯维纳通-戴尔猜想(BSD猜想)若干特例以及安德烈 - 奥尔特(André–Oort)猜想的重要基础。
(长江日报驻京记者柯丽芬)
【编辑:陈麒麟】
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