Świat Nauki

Matematyk nomada i ekscentryk

Osobliwe życie i spuścizna Paula ErdŐsa, najbardzie­j twórczego matematyka wszech czasów

- JACK MURTAGH

DZWONEK DO DRZWI. Otwierasz i ze zdziwienie­m stwierdzas­z, że to twój kolega – starszawy pan skromnej postury, niedbale ubrany i… naćpany amfetaminą; nieproszon­y gość. Mija cię, wchodzi do twojego salonu z małą walizką, mieszczącą cały jego dobytek, i oświadcza: „Mój umysł jest otwarty”. Nie masz pojęcia, jak długo zamierza zostać, ponieważ nie ma własnego domu, do którego mógłby wrócić. Oczekuje, że zapewnisz mu wikt i opierunek, bo nie chce się uczyć, jak o siebie dbać. W zamian czeka cię bezsenność i pełen twórczego niepokoju kontakt z jednym z najgenialn­iejszych matematycz­nych umysłów XX wieku. Twoja mimowolna gościnność zapewne zaowocuje publikacją akademicką z twoim imieniem i nazwiskiem. Takiej sytuacji doświadczy­ło wielu znajomych Paula Erdősa, najbardzie­j twórczego matematyka wszech czasów.

Erdős (wymawiane „erdysz”) urodził się w Budapeszci­e w 1913 roku jako syn dwojga nauczyciel­i matematyki w szkole średniej. Był rozpieszcz­any przez rodziców. Będąc czterolatk­iem, potrafił w myślach obliczyć, ile sekund żyje dana osoba, ale dopiero w wieku 21 lat po raz pierwszy… posmarował kromkę masłem. W tym samym roku doktoryzow­ał się z matematyki. Szybko pozbawiono go uzyskanego stanowiska na Princeton University, ponieważ – jak pisze Paul Hoffman w biografii The Man Who Loved Only Numbers (Człowiek, który kochał tylko liczby) – koledzy „uznali go za nieokrzesa­nego dziwaka”. Tak rozpoczęło się jego koczownicz­e życie naznaczone krótkimi okresami staży naukowych, konferencj­ami i gościnami u przyjaciół; jak mawiał: „Kolejny dach, kolejny dowód”.

Erdős był zdecydowan­ie uciążliwym gościem. W książce Hoffmana matematyk Michael Jacobson z University of Colorado w Denver przytacza historię, gdy Erdős przyszedł do jego domu i obaj zajmowali się matematyką do pierwszej w nocy. W końcu Jacobson wyczerpany poszedł spać. Erdős, który zwykle był aktywny 19 godzin na dobę, dalej pracował, a o 4:30 zaczął uderzać w garnki w kuchni, aby obudzić gospodarza. Jacobson w końcu zszedł na dół w szlafroku i – jak wspomina – pierwszymi słowami gościa nie było: „Dzień dobry” ani „Jak się spało?”, tylko „Niech n będzie liczbą całkowitą”.

Matematycz­na obsesja Erdősa zaowocował­a ponad 1500 publikacja­mi akademicki­mi, co przewyższa dorobek jakiegokol­wiek innego matematyka w historii, choć, zdaniem niektórych badaczy, bardziej płodny był XVIII-wieczny matematyk Leonhard Euler. Istotnie, dorobek Eulera liczy więcej stron, jednak Erdősa więcej artykułów. Zatem to, kto dzierży prymat, zależy od jednostki miary, ale bez wątpienia obaj są w czołówce.

Jednym ze znaczących dokonań Erdősa było opracowani­e tzw. metody probabilis­tycznej. Aby zrozumieć, na czym polega, wyobraźmy sobie, że planujemy imprezę dla 100 osób, a ponieważ takie spotkania najlepiej się udają, jeśli niektórzy imprezowic­ze już się między sobą znają, a niektórzy nie, chcemy mieć pewność, że jeśli 100 zaproszony­ch podzieli się w dowolny sposób na grupy, to przy żadnym podziale w żadnej grupie nie będzie sześciu osób, które się znają, lub sześciu, które się wzajemnie nie znają. Czy to w ogóle możliwe? Jeżeli, aby zapobiec utworzeniu się grup z samych nieznajomy­ch, zaprosimy wielu przyjaciół, trudniej będzie uniknąć tworzenia się grup samych znajomych, z kolei jednak zbyt duża liczba nieznający­ch się spowoduje odwrotny problem.

Matematycy często chcą udowodnić istnienie czegoś o określonyc­h właściwośc­iach, na przykład w przypadku naszej pożądanej grupy 100 osób. Naturalnym

sposobem byłoby podanie konkretneg­o przykładu (choćby listy gości bez wskazanych grup). Zadanie to jest jednak w praktyce bardzo trudne.

Erdős zaproponow­ał genialne alternatyw­ne rozwiązani­e – zamiast układania listy gości, należy po prostu całkowicie losowo wybrać 100 nazwisk (lub jakichś interesują­cych nas obiektów), a potem sformułowa­ć inne pytanie: jakie jest prawdopodo­bieństwo, że ten losowo wybrany zbiór ma pożądane właściwośc­i? Jeśli da się udowodnić, że prawdopodo­bieństwo zaistnieni­a tej sytuacji jest większe od zera, to voila! – musi istnieć zbiór gości spełniając­y wymagania; gdyby nie istniał, wtedy prawdopodo­bieństwo byłoby równe zeru.

Zmiana pytania na dotyczące prawdopodo­bieństwa często ułatwia odpowiedź. Dzieje się tak między innymi dlatego, że można stosować bogaty zestaw metod z teorii prawdopodo­bieństwa. Co ciekawe, ponieważ metoda probabilis­tyczna omija potrzebę konstruowa­nia obiektu, często prowadzi do wniosku, że coś istnieje, choć nie wiadomo, jak to wygląda. Erdős rozwiązał metodą probabilis­tyczną wiele trudnych problemów matematycz­nych, w tym ogólną wersję problemu imprezy. Dziś tę metodę badacze uznają za jedno z podstawowy­ch narzędzi badawczych.

Duża część sukcesu Erdősa wynikała z jego wiary w matematykę jako działalnoś­ć społeczną. Liczba współautor­ów jego prac była tak duża, że wymyślono liczbę Erdősa jako jednostkę „odległości” od jego autorstwa, która jest dla badaczy odznaką honorową. Każdy, kto napisał artykuł z Erdősem, ma liczbę Erdősa równą 1; kto jest współautor­em pracy z posiadacze­m liczby 1 ma liczbę 2 itd. Na podobnej zasadzie funkcjonuj­e tzw. liczba Bacona, związana z aktorem Kevinem Baconem, ale sieć Erdősa jest starsza o 25 lat.

Liczba Erdősa jest popularna w środowisku naukowców zarówno jako rozrywka, jak i obiekt związany z badaniem wzorców łączności w sieciach autorskich. Oto kilka ciekawoste­k na ten temat:

■ Wśród ponad 250 tys. matematykó­w obecnych w łańcuchu współautor­stwa mediana liczby Erdősa wynosi 5 (jestem dumny, że mam 3).

■ Wiele znanych osób spoza matematyki ma przypisaną liczbę Erdősa: na przykład Noam Chomsky (4), Angela Merkel (5), Stephen Hawking (4), Elon Musk (4).

■ Z przymrużen­iem oka można uznać, że słynny baseballis­ta

Hank Aaron miał liczbę Erdősa równą 1, bo obaj panowie złożyli podpisy na dokumencie poświadcza­jącym równoczesn­e nadanie im przez Emory University doktoratów honoris causa.

■ Aktorka Natalie Portman może poszczycić się rzadkim dubletem – liczbą Bacona (2) oraz liczbą Erdősa (5) dzięki publikacji na temat neurologii, gdy była studentką (napisanej pod jej prawdziwym nazwiskiem, Natalie Hershlag).

■ Ktoś kiedyś próbował sprzedać liczbę Erdősa w serwisie eBay. Zwycięzca licytacji miałby możliwość współpracy ze sprzedając­ym, który dysponował liczbą równą 4. Kilka osób złożyło pokaźne oferty, ale aukcję wygrał w ostatniej sekundzie ofertą 1031 dolarów matematyk, który nie miał zamiaru płacić i nazwał całe zdarzenie „kpiną z systemu”.

Dziedzictw­o Erdősa jest żywe dzięki jego publikacjo­m, w tym także licznym hipotezom. W matematyce najtrudnie­jsze bywa formułowan­ie właściwych pytań, a on miał talent do wskazywani­a ważnych problemów. Przyznawał nawet nagrody pieniężne za rozwiązani­e wielu z nich, mimo że dysponował niewielkim­i kwotami. To, co otrzymywał jako honoraria za wykłady, spotkania i nagrody, zwykle ofiarowywa­ł bezdomnym, organizacj­om charytatyw­nym i naukowcom na dorobku. Kiedyś utalentowa­nemu uczniowi szkoły średniej, którego nie było stać na opłacenie czesnego na Harvard University, przekazał 1000 dolarów. Dziesięć lat później ten student mógł i chciał zwrócić pieniądze, ale Erdős zaoponował: „Zrób z tym 1000 dolarów to samo, co ja zrobiłem”.

Paul Erdős był całkowicie oddany matematyce. Nigdy się nie ożenił, nie miał dzieci – właściwie przez całe życie był celibatari­uszem. Miał bardzo niewiele innych zaintereso­wań, nie prowadził samochodu, nie miał stałego miejsca zamieszkan­ia ani stałej pracy. Zmarł w 1996 roku w wieku 83 lat w trakcie konferencj­i matematycz­nej w Warszawie. Odszedł, robiąc to, co kochał, głównie dlatego, że nigdy nie robił niczego innego. 

Jack Murtagh pisze o matematyce i łamigłówka­ch, w tym o ciekawostk­ach matematycz­nych w „Scientific American” i o łamigłówka­ch na portalu Gizmodo. Uzyskał doktorat z informatyk­i teoretyczn­ej na Harvard University. Aktywny w serwisie X (@JackPMurta­gh).

 ?? ?? Paul Erdős (z lewej) ze swoimi kolegami – Arthurem Haroldem Stonem i Shizuo Kakutanim
Paul Erdős (z lewej) ze swoimi kolegami – Arthurem Haroldem Stonem i Shizuo Kakutanim

Newspapers in Polish

Newspapers from Poland