1968年，父母将13岁的他接回北京。张益唐在清华附中读了1年多初中，他的好记性让语文老师对他印象十分深刻。初中在读期间，他的父母先后被下放到农村。不久后，他随母亲前往江西，从事体力劳动。他的数学学习不得不中断。[9]
  
坐船回到上海后，张益唐又去书店淘在文革时期之前出版的一些数学书。[9]他在书店找到了夏道行的《π和ｅ》。[8]夏道行的书使他回忆起了不少以前了解过的数学知识，而且重新激起了他对数学的兴趣。[9]他从中知道了π和e是超越数[9]，但还不懂为什么π是无理数。
  
他半年后回到北京，但因为受父亲的历史问题影响，他没有就读高中的资格。[9]结果他没事就去北京西单书店翻看华罗庚的《数论导引》充实自己。[9][8]《数论导引》当时标价5块5角，他的零花钱不够，买不起，只能经常跑去书店翻看。[9]他从中学到了一些有用的知识，其中包括π为什么是无理数。[9]1973年，他看到了陈景润对有关哥德巴赫猜想的“(1,2)情形”给出的证明（见陈氏定理）。[9]虽然完全不清楚技术细节，但当时的他自认为弄懂了大致的证明思路，满足了好奇心。[9]
  
张益唐觉得自己在上大学之前兴趣广泛，所以看的书也很杂，知识凌乱而不够系统。[9]数学不是他唯一感兴趣的科目，但不知道为什么，他对数学的兴趣一直是最强烈的。[9]对数学的兴趣后来成功支撑他走到了人生的高峰
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