在本周早些时候获得麦克阿瑟基金会奖学金的 23 位杰出人士中，有数学家玛丽亚·丘德诺夫斯基，她的丈夫是一位中提琴演奏家，以及弦乐器弓制造者贝诺瓦·罗兰。尽管这两位获奖者在完全不同的领域工作，但他们因个人兴趣而联系在一起，而且奇怪的是，还带有一种科学艺术。数学家经常将他们的领域描述为艺术和科学，而弓的制造则涉及大量的实验和工程。
玛丽亚·丘德诺夫斯基：图论家
丘德诺夫斯基七岁时，她梦想着在友好的天空中飞行。“在放弃了当一名空姐的计划之后，”她说，“数学或多或少是下一个选择。”多年后，在普林斯顿大学读研究生时，她帮助解决了一个名为图论的数学领域中长期存在的问题。她现在是哥伦比亚大学工业工程和运筹学系的教员。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
图论领域处理的不是 x 轴和 y 轴上的数据图，而是外行可能称之为网络的图。图由节点或顶点以及节点之间的连接组成，用线条表示。例如，参加聚会的人可以是节点，如果他们彼此认识，则可以连接起来。在更大的范围内，数学家使用图论来研究诸如 Facebook 之类的社交网络。
丘德诺夫斯基研究的许多问题都与图的着色有关。这意味着您使用不同的颜色来标记图的节点，以便没有两个相连的节点可以共享相同的颜色。“您想避免冲突，”她说。例如，图着色可以用于安排任务。每个任务都是一个节点，如果它们不能同时完成（例如，如果它们需要相同的工具），则节点是连接的。节点的着色对应于为任务分配时间的方式：每种颜色都是可以完成相应任务的时间间隔。然而，丘德诺夫斯基的工作是理论性的而不是应用性的。
她对该领域的第一个主要贡献是作为证明“强完美图猜想”的小组的一员。该猜想由数学家克劳德·贝尔热于 1961 年提出，它指出两种不同类型的图，称为贝尔热图和完美图，实际上是相同的。换句话说，如果您确定一个图是贝尔热图，您就知道它是完美的，反之亦然。他们的证明表明存在有限数量的贝尔热图类型，并且所有这些图都是完美的。从数学上讲，他们的理解比最初的猜想更强一些。丘德诺夫斯基还致力于寻找高效的算法来确定图是否是完美的。
丘德诺夫斯基说，当她做研究时，她对每个问题的方法都不同。一种常用的技术是找到一个小案例来进行尝试，看看它是否可以为她提供有关更大问题的任何线索。她说，这项奖学金在五年内提供 50 万美元，没有任何附加条件，不会改变她所做研究的类型，但它让她可以自由地解决以前看起来风险太大的问题。“现在我会尝试它们。这项奖学金的最大优势是，如果我为一个问题工作一年但失败了，人们不会说，‘她不行’。”
从历史上看，玛丽亚并不是第一个获得麦克阿瑟奖学金的名为丘德诺夫斯基的数学家。格里高利·V·丘德诺夫斯基，没有关系，他在数论、数学物理和计算机科学领域工作，于 1981 年，即该奖学金设立的第一年入选。
贝诺瓦·罗兰：弓制造者
贝诺瓦·罗兰
图片：由约翰·D·和凯瑟琳·T·麦克阿瑟基金会提供
罗兰出生于巴黎，从四岁起开始跟随他的音乐会钢琴家祖母学习钢琴，并在九岁时转为小提琴。
从音乐学院毕业后，他再次转变——这次是从演奏音乐到制作小提琴。“然后有一天，我看到了一把漂亮而精美的弓，”他说。“我立刻知道这是我想做的事情。”在学习了这门手艺后，他开始创新。大多数弓都是用一种名为巴西红木的濒危巴西木材制成的。就像乐器本身一样，它们对于学生来说可能非常昂贵。1981 年，罗兰开始研究高质量、价格实惠的碳纤维弓。
“这个想法是在我航海时产生的，”他说。他注意到帆船通常由玻璃纤维等复合材料制成。“有一天我想，‘好吧，我为什么不尝试用这些材料制作弓呢？’所以我卷起袖子开始研究它。”他征求了工程师的帮助，最终得到了一种由碳纤维和玻璃纤维组成的复合材料（不同于用玻璃增强塑料的玻璃纤维）。经过多次试运行和原型设计，“最后，我制造出了一把弓，它重现了 19 世纪最好的弓的最佳品质。”
罗兰继续创新。他制作了一把带有螺旋形毛的弓，这意味着毛不是在整个长度上与棒平行，而是以部分螺旋形缠绕。为了实现这一点，弓尾（通常是乌木制的，弓的块状部分，手握住的地方）偏移了 15 度。罗兰说，这把弓将通过允许更多的毛在演奏低音时接触琴弦来提高演奏者的音质。该弓目前处于原型阶段，他说它应该在未来几个月内上市。
罗兰怀着敬畏的心情谈论弓：“弓的行为必须像人体的肌肉一样。这把弓是将音乐家的情感、个性和音乐性与乐器联系起来的纽带。通过弓，所有这些感受都必须被传达出来，”他说。“两把弓之间可能存在一个世界。这些物体的精妙之处令人难以置信。当然，我的目标是让弓最终被音乐家手中的遗忘。这样，音乐家就可以自由地演奏，并走到世界的尽头。”
罗兰对其他几项创新有想法，并表示该赠款将有助于设计、创建和测试他的发明的劳动密集型过程。“如今，借助手头的科学手段，我们可以解释很多事情——当然，不是全部。我们无法解释感觉、演奏风格。” 罗兰测量他所能测量的东西，并尝试新的设计，以科学家的身份和工匠的身份对待他的工艺。
其他麦克阿瑟奖得主包括：研究无脊椎动物中的气味检测以了解和预防昆虫和线虫传播疾病的艾莉莎·哈勒姆；设计和优化算法的理论计算机科学家丹尼尔·斯皮尔曼；萨基斯·马兹曼尼安，他关于微生物和人类细胞之间相互作用的研究可能有助于解释和治疗自身免疫性疾病；以及研究墨西哥湾“死亡区”的南希·拉贝莱斯。大众科学祝贺他们和今年所有其他获奖者获得这一殊荣。