寻找宇宙中的“定海神针”

刘潇

艾维·威格森

爱因斯坦说，“上帝不掷骰子”，宇宙不是随机的。艾维·威格森要证明这一点——虽然宇宙中的随机性看起来无处不在，但连掷骰子都不是随机的。“掷骰子得出的结果不是真正的随机，完美的随机是不可言传、难以证实的。”威格森说。

利用随机性研究，能让计算机做更多的事，比如信息加密和预测未来。一方面，计算机产生真正的随机数列，就能帮助设定完美的密码；另一方面，以数学的力量“消灭”随机性，获得确定性，就能演算、预测各种复杂环境，最终预测未来。

几十年来，威格森不断逼近目标，相信凭借计算机的算力，总有一天人类能真正驯服随机性。他告诉《环球人物》记者：“我做研究纯粹靠对科学和宇宙的好奇驱使，它们却出乎意料地在实用领域产生了作用。”知名科技媒体《科技聚焦》撰文称：“如果没有威格森的研究，算力强大的智能手机就不会出现在我们每个人的口袋中。”加密货币的诞生，也有赖于他的研究。

内心住着那个冲浪小子

威格森是普林斯顿高等研究院的数学家。今年4月，美国计算机协会将2023年度图灵奖授予他，以表彰他对计算理论，尤其是计算中随机性作用的重大贡献。以英国数学家、逻辑学家图灵命名的这个奖项，被称为“计算机界的诺贝尔奖”。此前，威格森还与匈牙利学者拉兹洛·洛瓦兹共同获得了2021年度阿贝尔奖。这是国际数学领域的最高荣誉，被称为“数学界诺贝尔奖”。

威格森所在的普林斯顿高等研究院，曾是爱因斯坦及“计算机之父”冯·诺依曼工作的地方。但同时获得阿贝尔奖和图灵奖的，威格森是全院同时也是全世界第一人。

威格森（中）参加学术活动。

图灵奖的奖金为100万美元（约合722万元人民币），与诺贝尔奖奖金差不多。威格森没想到自己会得这个奖。他回忆得知自己获奖时的场景：4月10日那天，“他们（图灵奖组委成员）让我打开视频上线。他们也是数学家，我还以为是要讨论数学问题，就急匆匆上线了。一上线，他们就祝贺我，我才明白自己获奖了。”获奖消息“官宣”后，普林斯顿高等研究院院长戴维·纽伦堡问他：“您到底是数学家还是计算机科学家？”威格森说：“我两者都是。我是理论计算机科学家，研究计算机科学的数学基础。”

1987年，威格森开始对随机性研究着迷。从上世纪90年代开始，他就随机性研究发表了一系列论文。1994年，经过大量的演算，他终于证明“随机性可以被消灭”，也就是说，在理论范畴中，宇宙中的任何问题都有确定性，威格森找到了宇宙的“定海神针”。

威格森向《环球人物》记者解释，随机数最重要的特性是它在产生时，前后的数毫无关系。随机数分为3类：伪随机数、密码学安全的伪随机数以及真随机数。而产生随机数有多种方法，这些方法被统称为随机数发生器。

在研究中，威格森不停地给随机数发生器“出难题”。他发现，问题越难，得出的结果越确定，便越能对复杂的问题进行干预和预测。这一研究可以被用于“预测股市走势或计算风暴移动的路径”。

威格森的研究影响了当下数学和计算机科学的众多领域。正是因为在标准假设下，宇宙中的随机性可以被驯服，那些包含随机性、难以运行的算法，能够被确定、被计算且被更容易地运行。普林斯顿大学教务长珍妮弗·雷克斯福德教授说，威格森对“什么东西可以有效计算”的深层问题给出了重要见解。该校计算机科学教授兰·拉兹说：“他是理论计算机科学中最核心的人物之一。”

随着研究深入，威格森触碰到这样一个“烧脑”问题：如何让别人相信某问题已被证明，却不让别人知道证明的方法。于是，威格森推演出新的伪随机发生器，成功研究出如何在不泄露信息的情况下证明信息的真实性，也即“零知识证明”。后来，这个方法成为加密货币的理论基础。加密货币诞生后席卷全球，但威格森不为所动，继续在数学世界中探索。

对外行人来说，这听起来十分复杂。但对于威格森，这是浩瀚的未知海洋，他用思考“冲浪”。在他的内心深处，还住着当年那个冲浪小子。

热爱冲浪、足球和解“烧脑”题

1956年，威格森出生在以色列海法。他在海边长大，对户外运动非常热爱。

威格森向记者回忆：“我的童年是在海法一个小小的社区中度过的，那时，我每天都与冲浪、足球为伴，尤其喜欢冲浪。小时候，我父亲有许多关于解数学谜题的俄语书，阅读那些书不仅满足了我的探索欲，让我后来爱上了数学，也让我不知不觉学会了俄语。我的两个兄弟没那么喜欢数学，他们一个成了生物学家，一个成了电子工程师。” 前些年，威格森依旧喜欢与孩子们一起去海边冲浪，现在年纪大了，就爱上了散步。

2019年3月14日，威格森（右）和美国数学家赫尔穆特·霍弗在纽约参加爱因斯坦纪念晚会。

安静下来的威格森喜欢用脑，这源自他的工程师父亲。他父亲对世界充满好奇，热衷于解决智力难题，还经常给孩子们出题，尤其是“烧脑”的数学题。在威格森的记忆中，一块儿解难题是全家最开心的娱乐之一。

父亲这种不断挑战自我、探索答案的性格，深深影响了威格森。2021年，已经65岁的威格森在被授予阿贝尔奖时，特意提到了父亲。“父亲给了我很大的启发，他尤其喜爱挑战难题，以及探究数学的基础问题。他对数学基础问题的爱好，如同病毒一样传染给了我。”

1970年，威格森考入以色列理工学院。这所学校有“以色列的麻省理工”的美誉，与美国麻省理工学院、英国帝国理工学院齐名。爱因斯坦1912年倡议设立该校，并创建该校首届学会，亲任主席。

一开始，威格森填报的是数学专业，然而“父母让我换专业，选择计算机科学，认为这样我毕业后更好找工作”。最终，威格森在两个领域都深耕，收获硕果。

1980年，威格森从该校毕业，前往美国普林斯顿大学读研。1983年，他完成题为《计算复杂性研究》的论文，获计算机科学博士学位。此后，他先后在加州大学伯克利分校、圣何塞IBM研究院、美国国家数学科学研究所短期工作。1986年，他回到以色列，在耶路撒冷希伯来大学计算机科学系当高级讲师。1990年，他在普林斯顿大学计算机科学系任客座副教授，1993年任希伯来大学计算机科学研究所主席。

授课中的威格森。

1994年，威格森因在计算复杂性理论方面的工作，获得内万林纳奖。这是理论计算机科学方面的国际奖项。1999年，他成为普林斯顿高等研究院教授。2003年，他放弃希伯来大学教职，全职在该研究院工作。2013年，他当选美国国家科学院院士；2021年，又当选挪威科学与文学院院士。

以色列魏茨曼科学研究所教授奥德·戈德里克如此评价威格森：“过去40年中，他对计算理论的贡献，是无出其右的。”

威格森从不吝惜与同行分享研究成果。他对自己的研究领域太喜欢了，还写了本“入门手册”，放在网上供人免费阅读，希望吸引更多的学者加入。

威格森在学术上取得众多荣誉，但平时的打扮非常随意，经常穿着毛衣和长裤，脚上却是凉拖鞋，如爱因斯坦般顶着一头凌乱的银发。他告诉《环球人物》记者：“我的一天基本是这么安排的——与合作者探讨、参加班级研讨会、阅读论文，余下的时间，我就沉浸在思考中。”

不可能“每天有新业绩”

《环球人物》：您为什么对随机性研究感兴趣？

威格森：自古以来，人类就对随机性着迷，并且不断利用随机性来解决问题。几个世纪以来，统计学家和科学家一直在对随机性进行研究。随着电子计算机的诞生，人类利用随机性能够解决的问题也更加广泛。

《环球人物》：在许多报道中，您被形容为一个“纯粹靠兴趣”搞理论研究的人。

威格森：我的确不是一个追求实用性研究的人，在实际应用方面，我没什么动力。但是，利用我在理论研究上的结果提高算法效率，进而完成重要的计算任务，保证加密协议的安全，这些都能帮助手机软件和电子商务的发展。

《环球人物》：您一直喜欢与全世界的同行合作、指导学生。

威格森：我喜欢敞开心扉与人们合作，尤其喜欢指导研究生和博士生——在他们那个年纪，正是思维活跃、处于初始状态的时候。

《环球人物》：对于立志成为科学家的中国年轻人，您能给出一些建议吗？

威格森：我觉得年轻人应该通过尝试各种活动和研究，来寻找自己热爱的领域。一旦找到了自己热爱的东西，就应该努力精进，追求卓越，使之成为自己的事业，并且你应该享受这份事业。

《环球人物》：在您看来，成为学术工作者，需要哪些心理准备？

威格森：对于学术工作者来说，大部分时候，我们的一天是以解题失败而告终的。

成功当然非常诱人，但它是极为稀少的，我们得花大量时间去寻找。所以，如果选择了学术道路，就得做好心理准备，我们无法实现（像其他行业那样的）所谓高效的一天，每天都能产生新业绩。我们所能做的就是不断探索，进行深度思考，期盼这些思考能让我们离那个目标更近一些。

编辑 毛予菲/美编 徐雪梅/编审 凌云