數(shù)學(xué)家的故事:吳文俊
來源:奧數(shù)網(wǎng)整理 2019-08-27 11:49:38
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數(shù)學(xué)家說,數(shù)學(xué)研究是繼理論研究和實(shí)驗(yàn)研究之后的第三種研究方法。近代、現(xiàn)代的許多重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)進(jìn)步,往往是人們先用數(shù)學(xué)算出了它,然后才有了科學(xué)發(fā)現(xiàn)。海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)是如此,火箭的上天也源于數(shù)學(xué)上的“第一宇宙速度”。大到宇宙形態(tài),小到基因組合,數(shù)學(xué)都可以通過計算來認(rèn)識世界。于是,有人說,上帝是按照數(shù)學(xué)語言來創(chuàng)造世界的。
數(shù)學(xué)家吳文俊的故事
2001年2月19日, 81歲高齡的數(shù)學(xué)家吳文俊從江澤民主席手中接過國家最高科學(xué)獎的證書,此刻,這位年過八旬的數(shù)學(xué)家的數(shù)學(xué)人生又一次放射出最明亮的光輝。
在一個下午,我走進(jìn)了中科院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院,走近了滿頭華發(fā)的吳文俊先生與他的年輕的助手,走近了吳先生的數(shù)學(xué)人生。
2001年2月19日,在北京人民大會堂接受江澤民主席親自頒發(fā)的國家最高科學(xué)技術(shù)獎。
一個沉默寡言的人引起了“拓?fù)鋵W(xué)的地震”
吳文俊談笑風(fēng)生,性格開朗?蓞窍壬f他從少年時代起,很多年一直是個沉默寡言的人,甚至可以整天不說一句話。可是,這樣一個人卻有著別人所不及的數(shù)學(xué)天資。
吳文俊先生的青少年時代是在抗戰(zhàn)的炮火中度過的。1940年他從上海交通大學(xué)數(shù)學(xué)系畢業(yè),到處奔波才在郊區(qū)的中學(xué)找到了一個位置。此后整整五年,沒有接觸數(shù)學(xué)研究?箲(zhàn)勝利后,吳先生由親友推薦結(jié)識了陳省身先生。此時,拓?fù)鋵W(xué)正在興起,被稱為現(xiàn)代數(shù)學(xué)的王后,陳省身先生把他引上了拓?fù)鋵W(xué)的正途。在陳省身身邊一年多的時間里,吳文俊展露了穎異的才華,極受陳先生賞識。
1946年,吳文俊考取了留學(xué)生,來到法國,兩年之后獲得法國國家科學(xué)博士學(xué)位。法國是拓?fù)鋵W(xué)的中心,吳文俊在這里御風(fēng)而飛,漸入境界。1950年, 吳文俊提出“吳示性類” 和“吳公式”,將拓?fù)鋵W(xué)中示性類的概念由繁化簡,由難變易,并給出了示性類之間明確的關(guān)系和可以計算的公式。吳文俊抓住本質(zhì)的鮮明工作,如同撥云見日,為拓?fù)鋵W(xué)開辟了新的天地,被稱為 “拓?fù)鋵W(xué)的地震”。 1951年吳文俊回到祖國,繼續(xù)拓?fù)鋵W(xué)方面的研究,又作出了“吳示嵌類”的發(fā)現(xiàn)。
因在拓?fù)鋵W(xué)方面的重要成就,吳文俊獲得了1956年度的第一屆國家自然科學(xué)獎一等獎,1957年當(dāng)選中國科學(xué)院學(xué)部委員。這一年他38歲,是當(dāng)時最年輕的中科院學(xué)部委員。1958年,吳文俊應(yīng)邀在世界數(shù)學(xué)家大會做示嵌類方面的報告,這在數(shù)學(xué)界被認(rèn)為是很高的榮譽(yù)。
拓?fù)鋵W(xué)至今仍是數(shù)學(xué)的主流之一,并有著廣泛的應(yīng)用。而吳文俊的成果成為影響深遠(yuǎn)的經(jīng)典性成果,引發(fā)了大量的后續(xù)研究,其中一些至今仍居世界領(lǐng)先地位。許多著名的科學(xué)家從他的成果中受到啟發(fā),或直接以他的成果為研究的起始點(diǎn)。
五十年代從事拓?fù)鋵W(xué)研究 (《人民畫報》1957年第4期) 攝影 錢浩
連接古代與未來——開辟數(shù)學(xué)機(jī)械化的新領(lǐng)域
數(shù)學(xué)機(jī)械化思想的提出和成果鑄就了吳文俊數(shù)學(xué)人生的第二塊里程碑。
這源于兩次偶然的機(jī)遇。一次是在無線電廠的勞動,一次是對中國古代數(shù)學(xué)的重新認(rèn)識。
“文革”期間吳文俊在北京無線電一廠勞動,但這里并不做無線電,而是轉(zhuǎn)向制造計算機(jī),在這里吳文俊第一次了解了計算機(jī),并感到了計算機(jī)的巨大威力,認(rèn)為計算機(jī)是一個了不起的工具。
1974年,吳文俊開始涉足中國古代數(shù)學(xué)史,漸漸地深入進(jìn)去,他對中國古代數(shù)學(xué)有了一個重要發(fā)現(xiàn),就是貫穿中國古代算術(shù)的思想是機(jī)械化的思想,是非常符合現(xiàn)代計算機(jī)的思想。這促使他想二者合一,解決一些數(shù)學(xué)問題。他開始選擇了初等幾何定理證明作為嘗試。經(jīng)過試驗(yàn)—失敗—再試驗(yàn)—再失敗的艱苦工作,機(jī)器證明定理終于取得了成功。
1984年,年輕的中國數(shù)學(xué)家周咸青去美國丹佛參加“全美定理機(jī)器學(xué)術(shù)會議”,在會上他提交了一篇《用吳方法證明幾何定理》的論文,同時在現(xiàn)場用電腦進(jìn)行演示,短短的十幾分鐘證明了幾百條幾何定理,整個會場頓時嘩然。
“吳方法”的神奇之處在于,可以讓電腦代替人腦去進(jìn)行幾何定理的證明,這樣對于人腦來說,原本很復(fù)雜和繁瑣甚至不太可能的計算和推理就變得輕而易舉了。把這一方法運(yùn)用到各種科研和技術(shù)領(lǐng)域中,就能顯著提高工作效率。
后來,吳文俊在他的閱讀中零星地讀到,在他之前,世界上也有數(shù)學(xué)家提出過減輕繁重腦力勞動的想法,像解析幾何的發(fā)明者笛卡爾等,但他們或是沒有進(jìn)行過嘗試,或是迷失了路徑。而吳文俊以他敏銳的目光在世界電腦發(fā)展初露端倪之時,立即把電腦與自己所研究的中國古代算術(shù)思想聯(lián)系起來,開辟了一條與西方迥然不同的數(shù)學(xué)機(jī)械化道路,開創(chuàng)了機(jī)器定理證明的時代,國際上稱為“吳文俊方法”和“吳消元法”。吳文俊的名聲又一次鵲起,1986年,吳文俊第二次應(yīng)邀在世界數(shù)學(xué)家大會上介紹這一發(fā)現(xiàn)。
這里不應(yīng)該忽略的是吳文俊對中國古代數(shù)學(xué)史的貢獻(xiàn),西方人一直對中國古代數(shù)學(xué)存有偏見。他對古代數(shù)學(xué)史進(jìn)行了整個檢查后,卻有了一個重要發(fā)現(xiàn):就是中國古代數(shù)學(xué)自成一體,不僅與西方理論是完全不同的兩套思路,而且對現(xiàn)代數(shù)學(xué)也有啟迪。1977年,吳文俊發(fā)表了《中國古代數(shù)學(xué)對世界文化的偉大貢獻(xiàn)》,明確指出近代數(shù)學(xué)之所以能發(fā)展到今天,主要是靠中國(式)的數(shù)學(xué)而非希臘(式)的數(shù)學(xué),決定數(shù)學(xué)歷史發(fā)展進(jìn)程的主要是靠中國(式)的數(shù)學(xué)而非希臘(式)的數(shù)學(xué)。1987年,他發(fā)表了更加重要的《中國傳統(tǒng)數(shù)學(xué)的再認(rèn)識》,引起了數(shù)學(xué)界的極大興趣。這是對數(shù)學(xué)史正本清源的研究。據(jù)說,一向謙虛謹(jǐn)慎的吳文俊也口吐“狂言”:“我是真正理解中國古代數(shù)學(xué)的第一人。”
老當(dāng)益壯,寧移白首之心
已年逾八旬的吳文俊先生至今仍活躍在數(shù)學(xué)機(jī)械化研究的第一線,他主要的精力是致力于數(shù)學(xué)機(jī)械化的應(yīng)用。
在吳文俊的培養(yǎng)帶領(lǐng)和影響下,中國有了一支高水平的數(shù)學(xué)機(jī)械化研究隊伍,在國際上被稱為“吳學(xué)派”。
目前,“吳方法”已經(jīng)在高科技領(lǐng)域開始了成功的應(yīng)用。運(yùn)用“吳方法”,北京大學(xué)的科學(xué)家使得可視電話的傳輸效果比傳統(tǒng)傳輸方法大大改善;而正在研制的新一代數(shù)控機(jī)床將更加精巧、靈便,可加工更為復(fù)雜的曲面,被科學(xué)家稱為“21世紀(jì)的機(jī)床”。北京理工大學(xué)的科研人員已經(jīng)將“吳方法”成功應(yīng)用到一種常見的機(jī)械結(jié)構(gòu)“四連桿”的設(shè)計制造中,現(xiàn)在已經(jīng)可以向工廠推廣進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段了。
吳先生說,數(shù)學(xué)機(jī)械化的研究目前僅僅處于起步階段,主要局限于代數(shù)幾何、微分幾何等領(lǐng)域,如何擴(kuò)大數(shù)學(xué)機(jī)械化的范圍,將是今后需要長期探索的問題。
采訪結(jié)束,問及吳先生為何如此高壽,仍精力過人,答曰:沒有心理負(fù)擔(dān),沒有煩惱。
而他的學(xué)生對此解釋有二:一為家族遺傳,一應(yīng)歸結(jié)為吳先生個人修養(yǎng)。吳先生摯愛數(shù)學(xué),一心只在學(xué)術(shù),一生淡泊名利,不計成敗得失。雖為學(xué)術(shù)大家,但謙虛謹(jǐn)慎,毫無霸氣,為人正直,平易近人,而且不失天真之心,令人可親可敬。
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