數(shù)學(xué)家吳文俊拓?fù)淙松?br>
科技人生

他是我國唯一兩次獲得國家科學(xué)最高獎(jiǎng)的數(shù)學(xué)家;數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)在他的手中相遇;碰撞出了怎樣的火花?

1957年,在新中國首次 “國家自然科學(xué)獎(jiǎng)”頒獎(jiǎng)典禮上,與大名鼎鼎的華羅庚、錢學(xué)森同臺(tái)領(lǐng)獎(jiǎng)的有一位年僅37歲的年輕人。此后,這位年輕人很快就在公眾的目光中消失了。

 

45年后,當(dāng)首屆國家最高科技獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)時(shí),人們突然發(fā)現(xiàn)那位當(dāng)年獲獎(jiǎng)的年輕人又再度站在了領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)上。此時(shí),他已經(jīng)是82歲高齡的老者。他,就是享譽(yù)世界的著名數(shù)學(xué)家——吳文俊。 

吳文俊,中國科學(xué)院院士,中國數(shù)學(xué)機(jī)械化研究的創(chuàng)始人之一,國家自然科學(xué)獎(jiǎng)、國家最高科技獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)摺?br>   也許有人不相信,搞了一輩子數(shù)學(xué)研究,并在數(shù)學(xué)領(lǐng)域取得了世界公認(rèn)的巨大成就的吳文俊,卻說他本來不喜歡數(shù)學(xué)。 吳文俊說:“我原來是喜歡物理的,不太喜歡數(shù)學(xué),喜歡物理而不喜歡數(shù)學(xué)的吳文俊最后怎么成了數(shù)學(xué)家?”一段特殊的經(jīng)歷,讓年輕時(shí)的吳文俊險(xiǎn)些與數(shù)學(xué)研究擦肩而過。 

 

1919年,吳文俊出生于上海,上中學(xué)時(shí),吳文俊對(duì)物理產(chǎn)生了濃厚的興趣,考試成績(jī)異常優(yōu)秀。那時(shí),他從未想過要當(dāng)一名數(shù)學(xué)家。然而,就像是命運(yùn)開了個(gè)小小的玩笑,他所在的中學(xué)校長(zhǎng)格外看重他的數(shù)學(xué)才華,希望他報(bào)考上海交通大學(xué)數(shù)學(xué)系,并承諾為他提供一筆獎(jiǎng)學(xué)金。 
  吳文。骸澳莻(gè)校長(zhǎng)說,我要是考數(shù)學(xué)系就給我獎(jiǎng)學(xué)金。那時(shí)學(xué)費(fèi)很貴,我的家庭經(jīng)濟(jì)很一般,沒有辦法支付我的學(xué)費(fèi)!   

1936年,吳文俊以優(yōu)異的成績(jī)考取上海交通大學(xué)數(shù)學(xué)系,兩年后,他對(duì)“組合拓?fù)鋵W(xué)”產(chǎn)生了濃厚的興趣。

      

 然而,吳文俊的生活陷入了困境,抗日戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)后,原來中學(xué)發(fā)給他的獎(jiǎng)學(xué)金中斷了。這時(shí),已成為漢奸的中學(xué)校長(zhǎng)派人來找他。吳文。骸斑@個(gè)中學(xué)校長(zhǎng)通過另外的方式要繼續(xù)給我獎(jiǎng)學(xué)金,我拒絕了。就是因?yàn)樗菨h奸!1940年,吳文俊大學(xué)畢業(yè),由于時(shí)局動(dòng)蕩,生活困頓,不得不放棄數(shù)學(xué)研究,去中學(xué)當(dāng)教師。5年之后,他連這份工作也沒有了,陷入了失業(yè)的窘境。

就在吳文俊感到前途渺茫時(shí),他的命運(yùn)卻出現(xiàn)了重大轉(zhuǎn)機(jī)。出于對(duì)吳文俊數(shù)學(xué)才華的欽佩,他的大學(xué)同學(xué)趙孟養(yǎng)主動(dòng)把自己大學(xué)助教這一難得的職位讓給了吳文俊。 

吳文俊:沒有他的幫忙,數(shù)學(xué)根本就不要想。 

重新回到數(shù)學(xué)研究第一線的吳文俊,充分利用每一分鐘,潛心研究數(shù)學(xué)。
  這時(shí),一個(gè)人的出現(xiàn),又給吳文俊的學(xué)術(shù)生涯帶來了新的曙光。
  吳文俊遇到的這個(gè)人就是享譽(yù)國內(nèi)外的數(shù)學(xué)大師陳省身。當(dāng)時(shí)陳省身剛從國外回來,正籌建中央研究院數(shù)學(xué)研究所。得知這一消息后,生性靦腆的吳文俊主動(dòng)找到了陳省身,希望得到一份數(shù)學(xué)研究所的工作。經(jīng)過考試,吳文俊如愿以償。 
  從此,陳省身教授迅速把他帶到數(shù)學(xué)研究最前沿,吳文俊很快就在數(shù)學(xué)王國里找到了適合自己的研究領(lǐng)域和研究方法。 

      

拓?fù)鋵W(xué)是當(dāng)時(shí)世界最前沿的數(shù)學(xué)研究領(lǐng)域,它主要研究幾何圖形在連續(xù)改變形狀時(shí),還能保留一些不變的特性。它只考慮物體之間的位置關(guān)系,而不考慮它們的距離和大小。遵從陳省身先生的建議,吳文俊開始研究美國數(shù)學(xué)大師惠特尼的乘積公式。在不到一年的時(shí)間里,吳文俊就用簡(jiǎn)單而清晰的方式證明了惠特尼極為繁雜的乘積公式,攻克了這個(gè)數(shù)學(xué)難題,在拓?fù)鋵W(xué)研究領(lǐng)域嶄露頭角。 

吳文俊:惠特尼本來是要專門寫一本書的,我現(xiàn)在這個(gè)文章只有幾頁就說明白了, 這么一來,他就不寫了,流產(chǎn)了。

1947年,吳文俊經(jīng)陳省身推薦,到法國斯特拉斯堡大學(xué)學(xué)習(xí)。在法國留學(xué)期間,吳文俊的研究取得了重大突破,他的最新成果被國際上稱為“吳類”、“吳公式”,在國際數(shù)學(xué)界產(chǎn)生了巨大的影響。 

吳文俊在國際數(shù)學(xué)界初露鋒芒,他卻決定回國。這個(gè)出人意料的決定讓他的法國同行非常不解:法國有著這么好的研究環(huán)境,吳文俊為什么要回到中國呢?他們預(yù)測(cè),“拓?fù)淦娌拧眳俏目』氐街袊芸赡芤皇聼o成。1951年,他毅然離開法國,回到了新中國。  吳文。骸皩W(xué)成歸國是理所應(yīng)當(dāng),祖國永遠(yuǎn)是最神圣的地方! 

事實(shí)證明,回國并沒有影響吳文俊的學(xué)術(shù)研究,并且取得了優(yōu)異的成績(jī)。1957年,因“示性類和示嵌類”研究取得優(yōu)秀成果,吳文俊榮獲國家第一屆自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。 

他究竟是怎樣登上數(shù)學(xué)巔峰的呢? 

吳文。骸拔艺f數(shù)學(xué)應(yīng)該適合于笨人做的,我是很笨的,腦筋反應(yīng)比較慢!

就是這樣一位自認(rèn)為“很笨”的人,總能站在數(shù)學(xué)研究的最前沿,數(shù)學(xué)機(jī)械化就是他晚年創(chuàng)建的一個(gè)重要理論。

吳文俊晚年取得的這項(xiàng)新成就,源自他一次令人驚訝的選擇。在拓?fù)鋵W(xué)領(lǐng)域取得重大成就20年后,年近六旬的他忽然調(diào)轉(zhuǎn)研究方向,開始專注于中國數(shù)學(xué)史的研究。他一頭扎進(jìn)圖書館,全面系統(tǒng)地閱讀古今中外關(guān)于中國古代數(shù)學(xué)的文獻(xiàn)書籍,遇到難懂的外文資料就一遍又一遍地查字典。憑著這股鉆研精神,吳文俊發(fā)現(xiàn)了中國古代數(shù)學(xué)的完整邏輯體系,領(lǐng)會(huì)了中國古代數(shù)學(xué)的精髓。 

1975年,吳文俊在《數(shù)學(xué)學(xué)報(bào)》上發(fā)表了一篇題為《中國古代數(shù)學(xué)對(duì)世界文化的偉大貢獻(xiàn)》的論文,文章對(duì)中國數(shù)學(xué)和西方數(shù)學(xué)的發(fā)展進(jìn)行了深入的比較和分析,以史為據(jù),論證了16世紀(jì)前中國人在數(shù)學(xué)領(lǐng)域的輝煌成就,明確提出:近代數(shù)學(xué)之所以能夠發(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)。這篇文章的發(fā)表,在當(dāng)時(shí)的數(shù)學(xué)界引起了不小的轟動(dòng)。

正是在數(shù)學(xué)史研究方向上受到啟發(fā),吳文俊開創(chuàng)了國際數(shù)學(xué)界一個(gè)全新的研究領(lǐng)域:數(shù)學(xué)機(jī)械化。簡(jiǎn)單地說,數(shù)學(xué)機(jī)械化就是將數(shù)學(xué)龐大而繁瑣的運(yùn)算、證明和研究,交由電子計(jì)算機(jī)來完成,從而實(shí)現(xiàn)人類腦力勞動(dòng)的機(jī)械化。 

1971年,吳文俊在下工廠勞動(dòng)期間,第一次接觸到了簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)。他一下子就被這種機(jī)器深深地吸引住了。那時(shí),他就敏銳地預(yù)感到:“不久的將來,電子計(jì)算機(jī)必定成為數(shù)學(xué)家研究工作中不可或缺的一項(xiàng)工具”。 
 

   

吳文俊:數(shù)學(xué)研究苦得不得了,要大量地計(jì)算。后來我想,中國古代數(shù)學(xué)最適合計(jì)算機(jī)了,我就用計(jì)算機(jī)來考慮一些問題。 
  吳文俊所考慮的問題,是用計(jì)算機(jī)來證明幾何定理。 
  要使用計(jì)算機(jī)來證明幾何定理,必須有專門的程序。于是,吳文俊再次下“笨功夫”,從零開始學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)語言,編寫程序。   

吳文俊:我喜歡Algol語言, Algol語言跟我搞的機(jī)械化數(shù)學(xué)比較合拍。

   

學(xué)習(xí)編程語言,吳文俊很是下了一些“笨功夫”。他最初學(xué)的是BASIC語言,已經(jīng)編寫了四五千行證明定理的程序。結(jié)果BASIC語言被淘汰,換成ALGOL語言。迫不得已,他又得從頭學(xué)起。等他熟悉ALGOL語言之后,ALGOL語言又被棄用,編好的程序又作廢了,他只好再次另起爐灶。 

然而,20世紀(jì)70年代,在我國要找到一臺(tái)可以進(jìn)行大運(yùn)算量的計(jì)算機(jī)談何容易。于是,他在出國訪問期間,利用國外大學(xué)里的計(jì)算機(jī)抽空進(jìn)行“機(jī)器證明”;很長(zhǎng)時(shí)間以后,他在國內(nèi)才找到一臺(tái)大容量的高性能的計(jì)算機(jī)。 

從那時(shí)開始,在系統(tǒng)科學(xué)研究所的機(jī)房里,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一位70多歲老人的身影,不分晝夜地忘我工作。有很多年,吳文俊上機(jī)的時(shí)間是全數(shù)學(xué)所最多的。 
  功夫不負(fù)有心人,經(jīng)過近10年的努力,機(jī)器證明幾何定理終于取得了成功。 
  吳文俊在數(shù)學(xué)機(jī)械化理論和應(yīng)用領(lǐng)域作出了重大貢獻(xiàn),我國在人工智能、智能計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、物理學(xué)、化學(xué)、天體力學(xué)等多個(gè)重要研究領(lǐng)域取得的重大科研成果,其背后都有吳文俊數(shù)學(xué)機(jī)械化的廣泛應(yīng)用。  

圖7 1997年.吳文俊獲得“赫布蘭自動(dòng)推理杰出成就獎(jiǎng)”, 2006年,獲得 “邵逸夫數(shù)學(xué)科學(xué)獎(jiǎng)”。前者是國際自動(dòng)推理領(lǐng)域的最高獎(jiǎng),而后者被譽(yù)為數(shù)學(xué)的“東方諾貝爾獎(jiǎng)”。 

如今,吳文俊還在忙著設(shè)立“數(shù)學(xué)與天文絲路基金”的工作,他準(zhǔn)備沿著昔日的“絲綢之路”,組織開展有關(guān)“中算西傳”的研究。他的研究發(fā)現(xiàn)了中國古代數(shù)學(xué)的歷史,他的探索揭示著世界數(shù)學(xué)的未來。

吳文俊:難道中國古代數(shù)學(xué)的成就 不就是通過這條路傳到西方去的嗎? 我想知道在這條路上,究竟西方傳到東方,是怎么傳的;東方傳到西方,又是怎么傳的。 

吳文俊曾經(jīng)答應(yīng)過陳省身先生要“還債”。那是1946年暑假的一天,陳省身先生在圖書館遇到了正在看書的吳文俊,就叫他還債。 

吳文俊:陳省身先生跟我說,你看別人的東西,就是欠人家的債,你得還債。我問他怎么還呢?他說你不僅做研究,還要寫論文,讓別人來看你的文章,用這種方式來還債。 

直到今天,吳文俊還在努力地工作,努力地還債。