美国密歇根大学的理科夏校之学术篇

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游学
这是UMich夏校session1的最后一天。

“这是08年到今年夏天来我带过的研究生。”教授指着墙上的一串照片说到。

“他去了Caltech”

”他现在在Google”

”他在Facebook”

“他刚拿到数学博士学位”

”他改行学工程了”

“他在这里读PhD”

”他已经去MIT当Assistance Professor了”

”他在Microsoft”

说到后面,我们都摇着头笑了。我环顾了一下教授的私人办公室。一个对着窗户的大写字台上放了两个台式机,一角有一沓草稿纸,两支笔插在马克杯里。墙上贴满了照片,有他的学生同事、也有他的妻子和孩子们。办公室另一堵墙上挂着几幅巨大的数学图像画作,美的惊人。中间还夹杂了教授与妻子的漫画头像,煞是温馨。

 

办公桌旁是一个硕大的木质书柜,放满了数学教材和书籍,甚至有些书横在其他书上,看着未免有些凌乱。书前面放了数十个数学、物理的小玩具,顺着教授的手指一个个看过来,听着他讲每一个小玩意儿都证明了什么定理 —— 有些是耳熟能详的。他突然转过身给我们看窗台上放着的(升级版)牛顿摆,兴奋地调好位置给我们演示。我们自然是看得目瞪口呆,教授也欣喜地笑着。

 

走出办公室时,大家跟一位在电梯里正要去赶shuttle bus的同学挥手、告别,另几位同学也匆匆离去,你一言我一句的“travel safe”让人心里很不是滋味。

与剩下零星几个人一起吃过午饭,看着同学们一个个离去。送走了一起讨论题目、从教授那里拿小奖品、会说带一点台湾口音对普通话的Stephanie后,一个人走回空荡荡的门廊(迎接下一个session),感慨万千 —— 认识了不到两周的同学们结下的友谊竟也能如此深厚。

课程回顾

首先回顾一下两周为一期的课程。

MMSS的全称是Michigan Math and Science Scholars,顾名思义,课程内容便是数学与科学了。

三期的课程中数学方面有:

  • Graph Theory(图论)
  • Hex and the 4 C’s (Hex棋盘游戏、数学建模与拓扑学)等下会举例
  • Mathematics and Music(数学与音乐)
  • Art and Mathematics(艺术与数学)
  • Mathematics of Decisions, Elections and Games(决策、投票、游戏中的数学)
  • Mathematics and the Internet(数学与互联网)
  • Mathematics of Cryptography(密码学)
  • Fibonacci Numbers(斐波那契数列)
  • 3D Visualization of Knots and Braids (3D可视化)

科学方面的课程

科学方面的课程更是数不胜数,生物、物理、化学方面都有覆盖,甚至在环境科学、法医学等方面也有所涉及。例如:

  • Forensic Physics(法医学)
  • Dissecting Life(解剖学)
  • Organic Chemistry(有机化学)
  • Catalysis, Solar Energy and Green Chemical Synthesis(催化,太阳能,绿色化学合成)
  • The Physics of Magic and the Magic of Physics(物理的魔法以及魔法中的物理)
  • Life, Death and Change: Landscapes and Human Impact(环境科学与人类的影响)

...

这里的教授们都对日本产的Hagoromo羽衣粉笔情有独钟;第一期的教授甚至办公室里有黑板擦专用吸尘器...

这里的国际学生们来自世界各地——韩国、日本、印度、意大利、西班牙、瑞士、波多黎各等等,加州的同学特别多,感觉华裔还算比较多的(如果你觉得华裔的理科普遍比较好的话,那么作为一个理科夏校还是合理的。当然,作为一个理科夏校,我并不觉得有什么问题…尤其是第二期graph theory班上的华裔给人感觉学术水平更好些)

Session 1 六棋课程

我详细介绍一下Hex and the 4C's(Hex棋盘游戏、数学建模与拓扑学)这一期课程。

Hex六贯棋:

六边形连成的棋盘上两位玩家轮流下棋,现将本方棋子从菱形的一端连到另一端的玩家获胜)

4C's:

“我从纸板上撕下纸张。我可以对纸撕、揉、折叠、旋转、移动等等,但当我把纸放回纸板(竖直投影在纸板中)后,我声称:这张纸一定有至少一个点在原先位置的正上方。什么情况下我错了?”

第一天的上午,教授便通过一个定理简单解释了4个C的代表含义。Continuous连续的(将纸撕成两半后交换位置),Complete完整的(纸板中间有一个洞,直接旋转纸张),Compact无限的(平移一点点即可),Connected连接的(两块板交换纸张)。

其实这个比喻的背后是topology(拓扑学)的一个重要定理——Brouwer’s Fixed Point Theorem: if f:(I^2 -> I^2) is continuous, then f has a fixed point.

当然,我们也每天下棋。尽管题目提到了Hex六贯棋,但直到最后一天之前我们都没有发觉这个游戏与4个C开头的(数学名词)有什么关系。当然,最后一天上午听完了教授的“big proof”— 用这个定理证明为什么六贯棋一定会有一个赢家后,也被深深震撼到了。

此外,这一期课程的上课的方式也深受同学们的喜爱。每天上午、下午分别三小时的课主要由教授/助教讲课和小组讨论组成。课程共有15位同学,每一次讨论都随机分为5组,讨论3-5分钟后换组,这样下来两天内就跟所有同学熟悉了起来。对于同一个题目,尽管是数学问题,(所以不会出现不同文化背景下的不同观点吧)有高年级同学用微积分的思路想问题,有的思路广泛,有的擅长用数学语言,有的擅长algebra…讨论的大部分内容都是逻辑/概念/ideas,当然,最有意思的还是讨论如何定义一个词/概念(比如“两个点离得多近才算很近”)。

上课的氛围也非常愉快:教授很幽默,课上也有那么两三个会插嘴讲笑话的同学(是good jokes);有时候上课时教授会让助教给我们做爆米花,有一天提早十分钟下课带我们去喝奶茶;每天1-2次的休息时间不固定 —— 通常是下棋或者玩飞盘,第一个周五的下午教授带我们去了一个图书馆看学校的“馆藏”书籍……

总的来说,两期共四周的课程还是紧凑而丰富的。在课程内容以外,这里教授的上课风格也令我耳目一新。由于任教的都是密歇根大学安娜堡分校的教授,水平一定是过硬的。相较于去年在Choate高中参加的夏校的课程,我个人觉得这里的教授的课程氛围更好,课程的设置也很棒。

课程评价

诸多课程在挑选时可谓是令人眼花缭乱,最终选到的课分别是Session 1的Hex and the 4 C’s 以及Session 2的Graph Theory。下面是那里的朋友们对不同课程的评价

L同学:

Life, death and change , landscape and human impact:

Instructor超级nice,很尊重学生,能够给每个学生足够的关注——他之前说如果不能在开课的第一个周四之前记住所有学生的名字,就给忘记名字的同学买一个礼物,结果周四的时候他忘了两个中国同学的名字,就真的给他们买了巧克力。而且他对国际学生很友好。我们的课基本都在户外的花园和森林里上,课程内容大多与植物的研究有关,都很有意思,每天都有小组合作和讨论,所以同学之间也相互很熟悉。

Art and Mathematics

Art 是我喜欢的领域,math我不是很感兴趣… 这个课我不太满意的地方就是感觉art 和math 没有很好地结合起来,有的时候就是单纯的讲math,对我来说有些无聊。但是还是有很多有意思的活动,比如在街上画3D画,做几何形状的饼干去安娜堡的art fair上做 scavenger hunt(借机在上课时间逛街╮(╯▽╰)╭)

另一位L同学:如果你喜欢立体几何与艺术,那这一定会很有意思。课上不会reference到许多艺术品,但会在课堂上自己制作许多自己的成品!

S同学:

3D visualization of Knots and Braids

每人都做了课程相关的一个project,课上主要讲关于knot theory的研究,(与Hex and the 4 C’s一样)也是和topology相关的,但是同时融合了其他学科。重点:但是Hex有意思多了!

F同学:

Sustainable Polymers(Chemistry)

对polymer之前毫无研究(申了relativity被调剂的我),instructor却对我笑着说没有关系。虽然说十天洗了几百只烧杯,吸了不少毒气,但亲自动手做lab的经历不可复制。教授和TA们超级热心,全天候的lab体验和惊喜field trip充满了经费燃烧的味道。【强烈上海以及其他垃圾分类地区的小朋友参加,对认知塑料回收情况很有帮助!】(哈哈哈哈哈哈哈哈)

H同学:

Hex and the 4 C's

我可以说Hex and 4cs可以用mind-blowing来形容,我可以说这是我第一次踏入了数学的领地。我们是开局一个本子,白手起家,一点一点“mathmaticateTM”在证明之路上摸黑前行的每一步,尝试总结并证明需要的每一个定理。我也曾经怀疑这个数学课为什么要讲一堆看似不相关的东西,还玩board game,知道最后一天做总证明的时候,才发现之前学的每一点知识都被调动了起来,一齐发力,完成了证明,令人直呼过瘾。我要强烈安利一波MMSS的Hexs and 4cs!!!

W同学:

Forensic anthropology

Forensic anthropology中文就是法医人类学,主要学的就是人体的骨骼。在课堂上的第一个星期,我们把人体的206根骨头每一根的名字都背了一遍,包括它们上面的一些landmark(记号)。在后一个星期,我们以两人为小组单位,分析研究了一套真实的人体骨头。我们分析了整套骨骼的缺失状况,包括骨骼主人的性别 年龄 祖籍,还有生前遭受的骨骼创伤、骨骼疾病,以及骨骼变异等等。在此期间,教授也带过我们去参观博物馆、实地考古、以及去大学实验室做一些分析研究。在program的最后一天,我们整理出了一份报告并且向班级里进行讲解与说明。另外再提一下,我们每天早上都会有一个小考试,测试对前一天知识的理解度。一共有两次practical exam,都是直接针对骨骼本身并且可以上手进行研究的。整体来说,课程学术性很强。理论课确实会有些难度并且有丝枯燥,但是在之后的实验课里,亲自动手分析研究是十分有趣的。喜欢生物的朋友们还是很推荐来这个program的~

作者Jasmine:

Graph Theory

主要介绍了图论的基础概念和一些定理, 课程的安排主要是上午professor讲课、下午小组讨论完成习题(3天换一个组)。虽说图论在数学上是一个与几何代数等方面相对独立的一个分支,但整个理论还是比较有趣的(题目极易理解,概念极易掌握,但证明起来也有点困难…)如果来学这个课,目标应该是“了解一个数学的分支 并且做有趣但难的题目”啦。

 

本文源自微信公众号:FindingSchool