Nash

De tijd van John Nash

John Nash groeide op in West Virginia, USA, in de jaren vlak voor en tijdens de Tweede Wereldoorlog. Hij begon vervolgens zijn studietijd vlak na W.O.II in de tijd van de Koude Oorlog, de niet uitgevochten maar wel beleefde spanning tussen de USA en West-Europa en de toenmalige Sovjet-Unie en Oost-Europa. Deze strijd stond vooral in het teken van wederzijdse verdachtmakingen en spionage. Ook werden er in deze atmosfeer kleinere oorlogen uitgevochten waarbij beide kampen tegenover elkaar stonden (Korea, Vietnam).
Militair strategisch denken stond in de USA in die tijd sterk in het teken van deze Koude Oorlog. Mensen als de politicus McCarthy zagen overal communisten en communistische complotten. En van deze stemming kreeg ook Nash een tik mee toen hij er via de RAND Corporastion mee in (zij het zijdelingse) aanraking kwam.

 

 

 

Over John Nash

John Forbes Nash werd in 1928 geboren in Bluefield in de staat West Virginia in de USA. Zijn vader, John Nash senior, werkte daar bij de Appalachian Power Company (een energiebedrijf) als electrisch ingenieur. Zijn moeder, Virginia Martin, had talen gestudeerd en was voor haar huwelijk met John Nash senior tien jaar lang lerares.
John Nash was een in zichzelf gekeerd kind, dat meestal alleen zijn gang ging. Hij genoot een aandachtige en liefderijke opvoeding. Na een paar jaar kreeg hij een zus: Martha. Maar John toonde weinig belang in andere kinderen. Terwijl zijn zusje en haar neefjes en nichtjes de gebruikelijke kinderspelletjes deden, hield John zich bezig met zijn eigen speelgoed en met boeken. Door zijn ouders werd zijn belangstelling voor boeken verder aangewakkerd, waardoor hij al op jonge leeftijd veel (ook wetenschappelijke boeken) kreeg te lezen.
Op school werd zijn talent niet ontdekt, eerder liep zijn gebrek aan sociale vaardigheid in het oog. Het lijkt er op, dat John (hoogbegaafd als hij was) zich er stierlijk verveelde en daarom onder de maat presteerde. Wel deed hij thuis allerlei wetenschappelijke experimenten. Zijn ouders probeerden wel om zijn sociale gedrag wat te verbeteren, maar hij vond bezoekjes aan verwanten, deelnemen aan sportactiviteiten en dansgelegenheden maar vervelende afleidingen van zijn boeken en experimenten.

 

Op veertienjarige leeftijd toonde hij voor het eerst belangstelling voor de wiskunde. Hij kreeg het boek van E.T. Bell 'Men of mathematics' in handen en werd er door geïnspireerd. Hij bewees voor zichzelf enkele stellingen van Fermat die Bell in zijn boek had opgenomen. Deze wiskunde vond Nash veel interessanter dan wat hij op school leerde.
In 1941 ging hij naar Bluefield College waar hij wiskunde, natuurkunde en scheikunde studeerde. Hij begon er op te vallen vanwege zijn vaak briljante probleemaanpak. Maar vrienden had hij ook daar niet en zijn gedrag was nogal eccentriek en soms zelfs kwaadaardig.

 

Nash won een beurs die hem toeliet tot het Carnegie Institute of Technology, waar hij in 1945 begon met een studie voor chemisch ingenieur. Al snel echter kreeg zijn belangstelling voor wiskunde de overhand. Daarbij kwam hij in contact met John Synge, het hoofd van de wiskundige faculteit. Synge en zijn collega's ontdekten al snel Nash' bijzonder talenten op het gebied van de wiskunde.
Nash wilde snel laten zien hoe goed hij in de wiskunde was, maar slaagde er twee keer niet in om de William Lowell Putnam Mathematics Competition te winnen. Hijzelf beschouwde dat als een nederlaag. Bovendien werd hij door zijn medestudenten als een vreemde eend in de bijt gezien. Hij was sterk en werd daarom niet openlijk gepest, maar door zijn vreemde gedrag (hij kon soms uren achtereen op de piano hetzelfde accoord spelen, of een smeltend ijsje op zijn uitgetrokken kleren laten liggen, of over een kamergenoot heen lopen om het licht uit te doen) werd er achter zijn rug om hem gelachen en stond hij altijd alleen.

 

In 1948 studeerde Nash af aan het Carnegie Institute of Technology, waarna hij verder wilde studeren aan één van de toonaangevende universiteiten. Uiteindelijk besloot hij naar Princeton te gaan. Daar begon hij in september 1948. Hij raakte er geïnteresseerd in diverse wiskundige onderwerpen zoals topologie (vormleer), algebraïsche meetkunde, speltheorie en logica. Maar echt lessen volgen en studeren uit boeken deed hij weinig; hij ontwikkelde de theorie liever zelf. En zo werd hij één van de meest originele wiskundigen met een geheel eigen probleemaanpak.
In 1949 schreef hij een artikel over evenwichtsstrategieën in niet-coöperatieve spelen. De daarin beschreven theorie bleek belangrijk bij de analyse van verkiezingsstrategiën, de analyse van de oorzaken die tot oorlog leiden, de analyse van economische strategieën, etc. Met dit artikel won hij vele jaren later de Nobelprijs voor economie...

 

Zijn gedrag in die tijd bleef voor zijn medestudenten een groot raadsel. Hij bleef teruggetrokken, beantwoordde een vraag die hij als nutteloos ervoer gewoon niet, keek niemand aan, kortom leefde uitermate geïsoleerd tussen de anderen. Hij bedacht een ingewikkeld topologisch spel, dat naar hem 'Nash' werd genoemd. En altijd zat hij vol wiskundige ideeën.
Hij was bovendien behoorlijk overtuigd van het belang van zijn ideeën. Zo bezocht hij Einstein niet lang na zijn aankomst in Princeton en vertelde hem over zijn opvattingen over de zwaartekracht. Nadat hij Einstein een uur lang de meest ingewikkelde wiskunde had voorgelegd raadde die hem aan om meer natuurkunde te gaan studeren. Maar enkele jaren later bleek er ook een natuurkundige te zijn die vergelijkbare opvattingen als die van Nash publiceerde.

 

In 1950 studeerde Nash af op het onderwerp "niet-coöperative spelen". En in de zomer van dat jaar werkte hij voor de RAND Corporation waar zijn werk op het gebied van de speltheorie hem een vooraanstaand expert op het terrein van de Koude Oorlog maakte. De RAND Corporation werkte namelijk aan de ontwikkeling van diplomatieke en militaire strategie.
Toch werd Nash' werk niet meteen herkend als erg belangrijk en om te laten zien wat hij op het gebied van de wiskunde waard was richtte hij zich op de algebraïsche meetkunde. En in 1952 publiceerde hij een artikel over dat onderwerp. Ondertussen gaf hij lessen aan het Massachusetts Institute of Technology M.I.T. (op een nogal onorthodoxe manier). Hij ontwikkelde daarnaast zijn wiskundige theorieën, maar begon naast zijn sociale problemen ook meer en meer persoonlijkheidsstoornissen te vertonen. Hij had verschillende verhoudingen met vrouwen en enkele speciale vriendschappen met mannen.
In februari 1957 trouwde Nash met Alicia, een vroegere studente van hem in het M.I.T., en eind 1958 raakte zij zwanger. Op dat moment raakte John Nash in acute psychische problemen. Hij verdween een paar weken en keerde terug met de boodschap dat hij naar verborgen berichten in de New York Times moest zoeken. Hij zag overal communistische complotten waarvan de deelnemers elkaar in het geheim boodschappen stuurden, hij hoorde vreemde stemmen in zijn hoofd die het met zijn ideeën niet eens waren, hij vond dat zijn hele omgeving zich vreemd gedroeg tegenover hem. Kortom verschijnselen die achteraf wezen op schizofrenie.

 

De wiskundige Norbert Wiener was de eerste die herkende dat Nash' persoonlijkheidsstoornissen echt symptomen waren van een psychisch probleem. Na maanden van bizar gedrag liet Alicia hem opnemen in een psychiatrisch ziekenhuis in de buurt van Boston. Na zijn ontslag uit die inrichting nam Nash onmiddellijk ontslag van M.I.T. en vertrok hij naar Europa. Zijn vrouw Alicia liet haar pasgeboren zoon achter bij haar moeder, spoorde hem op en liet hem terugsturen naar de USA.
Daarna vestigden beiden zich in Princeton, waar Alicia een baan kreeg. Nash' ziekte bleef voortduren en veranderde hem in een spookachtige verschijning. Hij verbleef het grootste deel van zijn tijd op de Princeton Campus in en over zichzelf pratend, rare kaarten schrijvend en bellend met vroegere collega's die stoïcijns naar zijn eindeloze gesprekken over getaltheorie en politiek luisterden.
In januari 1961 namen Alicia, John's moeder en zijn zuster Martha het moeilijke besluit om hem in het Trenton State Hospital een zware insuline-coma therapie te laten ondergaan. Daarna kwam er een heel moeilijke periode van behandeling, herstel, terugval, nieuwe behandeling, etc. In 1962 scheidde Alicia van Nash, maar in 1970 probeerde ze hem weer te helpen door hem in de kost te nemen. Hij leek echter totaal vervreemd van de wereld, hoewel hij veel tijd doorbracht in de wiskundefaculteit in Princeton.

 

Langzaam herstelde Nash in de loop van de jaren '90 van zijn zenuwziekte. Op het tiende wereldcongres van de psychiatrie in 1996 was hij in staat een verhandeling over deze ziekte en zijn herstel te geven. En ook zijn vermogen om wiskundig werk van hoge kwaliteit te verrichten keerde terug.
In 1994 kreeg Nash (samen met Harsanyi en Selten) de Nobelprijs voor economie voor zijn werk op het gebied van de speltheorie. En in 1999 kreeg hij de Leroy P. Steele-prijs van de American Mathematical Society voor zijn totale werk.

 

In 2015 kwam Nash op 86-jarige leeftijd samen met zijn echtgenote om het leven toen de taxi waarin zij zaten verongelukte door een fout van de chauffeur.

 

 

 

Nash-evenwicht: het gevangenendilemma

Twee misdadigers A en B die samen een bank hebben beroofd worden gepakt. Als A bekent en B niet, wordt A getuige en daarom vrijgelaten en krijgt B 20 jaar cel. Andersom als B bekent en A niet wordt B vrijgelaten en krijgt A 20 jaar cel. Als beiden niet bekennen krijgen ze elk 2 jaar cel (gebrek aan bewijs). Als beiden bekennen krijgen ze elk 5 jaar cel.

De optimale strategie is duidelijk: als beiden de mond houden krijgen ze elk 2 jaar.
Denkbaar is echter dat A eerst de voor hem gunstigste keuze maakt: hij bekent. Dan zal ook B vervolgens de voor hem nog meest gunstige strategie kiezen: hij bekent ook. Nu krijgen ze elk 5 jaar cel. Dit noem je een evenwichtsstrategie, de bijborende "uitbetaling" heet het Nash-evenwicht (naar John Forbes Nash).

 

 

 

Nash over zichzelf

Deze korte autobiografie is te vinden op de site van de Nobelprijswinnaars:

 

My beginning as a legally recognized individual occurred on June 13, 1928 in Bluefield, West Virginia, in the Bluefield Sanitarium, a hospital that no longer exists. Of course I can't consciously remember anything from the first two or three years of my life after birth. (And, also, one suspects, psychologically, that the earliest memories have become "memories of memories" and are comparable to traditional folk tales passed on by tellers and listeners from generation to generation.) But facts are available when direct memory fails for many circumstances.
My father, for whom I was named, was an electrical engineer and had come to Bluefield to work for the electrical utility company there which was and is the Appalachian Electric Power Company. He was a veteran of WW1 and had served in France as a lieutenant in the supply services and consequently had not been in actual front lines combat in the war. He was originally from Texas and had obtained his B. S. degree in electrical engineering from Texas Agricultural and Mechanical (Texas A. and M.).
My mother, originally Margaret Virginia Martin, but called Virginia, was herself also born in Bluefield. She had studied at West Virginia University and was a school teacher before her marriage, teaching English and sometimes Latin. But my mother's later life was considerably affected by a partial loss of hearing resulting from a scarlet fever infection that came at the time when she was a student at WVU.
Her parents had come as a couple to Bluefield from their original homes in western North Carolina. Her father, Dr. James Everett Martin, had prepared as a physician at the University of Maryland in Baltimore and came to Bluefield, which was then expanding rapidly in population, to start up his practice. But in his later years Dr. Martin became more of a real estate investor and left actual medical practice. I never saw my grandfather because he had died before I was born but I have good memories of my grandmother and of how she could play the piano at the old house which was located rather centrally in Bluefield.
A sister, Martha, was born about two and a half years later than me on November 16, 1930.
I went to the standard schools in Bluefield but also to a kindergarten before starting in the elementary school level. And my parents provided an encyclopedia, Compton's Pictured Encyclopedia, that I learned a lot from by reading it as a child. And also there were other books available from either our house or the house of the grandparents that were of educational value.
Bluefield, a small city in a comparatively remote geographical location in the Appalachians, was not a community of scholars or of high technology. It was a center of businessmen, lawyers, etc. that owed its existence to the railroad and the rich nearby coal fields of West Virginia and western Virginia. So, from the intellectual viewpoint, it offered the sort of challenge that one had to learn from the world's knowledge rather than from the knowledge of the immediate community.
By the time I was a student in high school I was reading the classic "Men of Mathematics" by E. T. Bell and I remember succeeding in proving the classic Fermat theorem about an integer multiplied by itself p times where p is a prime.
I also did electrical and chemistry experiments at that time. At first, when asked in school to prepare an essay about my career, I prepared one about a career as an electrical engineer like my father. Later, when I actually entered Carnegie Tech. in Pittsburgh I entered as a student with the major of chemical engineering.
Regarding the circumstances of my studies at Carnegie (now Carnegie Mellon U.), I was lucky to be there on a full scholarship, called the George Westinghouse Scholarship. But after one semester as a chem. eng. student I reacted negatively to the regimentation of courses such as mechanical drawing and shifted to chemistry instead. But again, after continuing in chemistry for a while I encountered difficulties with quantitative analysis where it was not a matter of how well one could think and understand or learn facts but of how well one could handle a pipette and perform a titration in the laboratory. Also the mathematics faculty were encouraging me to shift into mathematics as my major and explaining to me that it was not almost impossible to make a good career in America as a mathematician. So I shifted again and became officially a student of mathematics. And in the end I had learned and progressed so much in mathematics that they gave me an M. S. in addition to my B. S. when I graduated.
I should mention that during my last year in the Bluefield schools that my parents had arranged for me to take supplementary math. courses at Bluefield College, which was then a 2-year institution operated by Southern Baptists. I didn't get official advanced standing at Carnegie because of my extra studies but I had advanced knowledge and ability and didn't need to learn much from the first math. courses at Carnegie.
When I graduated I remember that I had been offered fellowships to enter as a graduate student at either Harvard or Princeton. But the Princeton fellowship was somewhat more generous since I had not actually won the Putnam competition and also Princeton seemed more interested in getting me to come there. Prof. A. W. Tucker wrote a letter to me encouraging me to come to Princeton and from the family point of view it seemed attractive that geographically Princeton was much nearer to Bluefield. Thus Princeton became the choice for my graduate study location.
But while I was still at Carnegie I took one elective course in "International Economics" and as a result of that exposure to economic ideas and problems, arrived at the idea that led to the paper "The Bargaining Problem" which was later published in Econometrical. And it was this idea which in turn, when I was a graduate student at Princeton, led to my interest in the game theory studies there which had been stimulated by the work of von Neumann and Morgenstern.
As a graduate student I studied mathematics fairly broadly and I was fortunate enough, besides developing the idea which led to "Non-Cooperative Games", also to make a nice discovery relating to manifolds and real algebraic varieties. So I was prepared actually for the possibility that the game theory work would not be regarded as acceptable as a thesis in the mathematics department and then that I could realize the objective of a Ph. D. thesis with the other results.
But in the event the game theory ideas, which deviated somewhat from the "line" (as if of "political party lines") of von Neumann and Morgenstern's book, were accepted as a thesis for a mathematics Ph. D. and it was later, while I was an instructor at M.I.T., that I wrote up Real Algebraic Manifolds and sent it in for publication.
I went to M.I.T. in the summer of 1951 as a "C.L.E. Moore Instructor". I had been an instructor at Princeton for one year after obtaining my degree in 1950. It seemed desirable more for personal and social reasons than academic ones to accept the higher-paying instructorship at M.I.T.
I was on the mathematics faculty at M.I.T. from 1951 through until I resigned in the spring of 1959. During academic 1956 - 1957 I had an Alfred P. Sloan grant and chose to spend the year as a (temporary) member of the Institute for Advanced Study in Princeton.
During this period of time I managed to solve a classical unsolved problem relating to differential geometry which was also of some interest in relation to the geometric questions arising in general relativity. This was the problem to prove the isometric embeddability of abstract Riemannian manifolds in flat (or "Euclidean") spaces. But this problem, although classical, was not much talked about as an outstanding problem. It was not like, for example, the 4-color conjecture.
So as it happened, as soon as I heard in conversation at M.I.T. about the question of the embeddability being open I began to study it. The first break led to a curious result about the embeddability being realizable in surprisingly low-dimensional ambient spaces provided that one would accept that the embedding would have only limited smoothness. And later, with "heavy analysis", the problem was solved in terms of embeddings with a more proper degree of smoothness.
While I was on my "Sloan sabbatical" at the IAS in Princeton I studied another problem involving partial differential equations which I had learned of as a problem that was unsolved beyond the case of 2 dimensions. Here, although I did succeed in solving the problem, I ran into some bad luck since, without my being sufficiently informed on what other people were doing in the area, it happened that I was working in parallel with Ennio de Giorgi of Pisa, Italy. And de Giorgi was first actually to achieve the ascent of the summit (of the figuratively described problem) at least for the particularly interesting case of "elliptic equations".
It seems conceivable that if either de Giorgi or Nash had failed in the attack on this problem (of a priori estimates of Holder continuity) then that the lone climber reaching the peak would have been recognized with mathematics' Fields medal (which has traditionally been restricted to persons less than 40 years old).
Now I must arrive at the time of my change from scientific rationality of thinking into the delusional thinking characteristic of persons who are psychiatrically diagnosed as "schizophrenic" or "paranoid schizophrenic". But I will not really attempt to describe this long period of time but rather avoid embarrassment by simply omitting to give the details of truly personal type.
While I was on the academic sabbatical of 1956 - 1957 I also entered into marriage. Alicia had graduated as a physics major from M.I.T. where we had met and she had a job in the New York City area in 1956 - 1957. She had been born in El Salvador but came at an early age to the U.S. and she and her parents had long been U.S. citizens, her father being an M. D. and ultimately employed at a hospital operated by the federal government in Maryland.
The mental disturbances originated in the early months of 1959 at a time when Alicia happened to be pregnant. And as a consequence I resigned my position as a faculty member at M.I.T. and, ultimately, after spending 50 days under "observation" at the McLean Hospital, travelled to Europe and attempted to gain status there as a refugee.
I later spent times of the order of five to eight months in hospitals in New Jersey, always on an involuntary basis and always attempting a legal argument for release.
And it did happen that when I had been long enough hospitalized that I would finally renounce my delusional hypotheses and revert to thinking of myself as a human of more conventional circumstances and return to mathematical research. In these interludes of, as it were, enforced rationality, I did succeed in doing some respectable mathematical research. Thus there came about the research for "Le Probleme de Cauchy pour les Equations Differentielles d'un Fluide Generale"; the idea that Prof. Hironaka called "the Nash blowing-up transformation"; and those of "Arc Structure of Singularities" and "Analyticity of Solutions of Implicit Function Problems with Analytic Data".
But after my return to the dream-like delusional hypotheses in the later 60's I became a person of delusionally influenced thinking but of relatively moderate behavior and thus tended to avoid hospitalization and the direct attention of psychiatrists.
Thus further time passed. Then gradually I began to intellectually reject some of the delusionally influenced lines of thinking which had been characteristic of my orientation. This began, most recognizably, with the rejection of politically-oriented thinking as essentially a hopeless waste of intellectual effort.
So at the present time I seem to be thinking rationally again in the style that is characteristic of scientists. However this is not entirely a matter of joy as if someone returned from physical disability to good physical health. One aspect of this is that rationality of thought imposes a limit on a person's concept of his relation to the cosmos. For example, a non-Zoroastrian could think of Zarathustra as simply a madman who led millions of naive followers to adopt a cult of ritual fire worship. But without his "madness" Zarathustra would necessarily have been only another of the millions or billions of human individuals who have lived and then been forgotten.
Statistically, it would seem improbable that any mathematician or scientist, at the age of 66, would be able through continued research efforts, to add much to his or her previous achievements. However I am still making the effort and it is conceivable that with the gap period of about 25 years of partially deluded thinking providing a sort of vacation my situation may be atypical. Thus I have hopes of being able to achieve something of value through my current studies or with any new ideas that come in the future.

 

 

 

---

Math4all