吳文俊:30年開(kāi)拓?cái)?shù)學(xué)“中國(guó)路”

87歲 榮膺邵逸夫獎(jiǎng)

 今年已87歲的吳文俊得過(guò)的大獎(jiǎng)不計(jì)其數(shù)。37歲就以在拓?fù)鋵W(xué)上的卓越成就,與華羅庚、錢學(xué)森一起,獲國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng);1990年獲得第三世界科學(xué)院數(shù)學(xué)獎(jiǎng);1994年榮獲首屆香港求是科技基金會(huì)杰出科學(xué)家獎(jiǎng);2000年,81歲的吳文俊與袁隆平同獲國(guó)家最高科技獎(jiǎng)……但前段時(shí)間,在榮膺邵逸夫獎(jiǎng)時(shí),吳文俊仍然特別高興。

吳老這次得獎(jiǎng)的成果,是他辛勤開(kāi)拓了30年的“數(shù)學(xué)機(jī)械化”領(lǐng)域。

        

這是現(xiàn)代數(shù)學(xué)中,一個(gè)由中國(guó)人在中國(guó)本土開(kāi)創(chuàng)的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域。這個(gè)領(lǐng)域開(kāi)辟伊始,便在爭(zhēng)議中前行,既有許多科學(xué)家推崇和支持,也有人不理解,甚至反對(duì)。

然而,邵逸夫數(shù)學(xué)科學(xué)獎(jiǎng)的5位評(píng)委,都是世界傳統(tǒng)數(shù)學(xué)的頂級(jí)專家,有3位得過(guò)菲爾茨獎(jiǎng)。這次,他們將邵逸夫數(shù)學(xué)獎(jiǎng)授予吳文俊,意味著世界傳統(tǒng)數(shù)學(xué)界對(duì)該領(lǐng)域的認(rèn)可。

“這還僅僅是個(gè)開(kāi)始,我們的成績(jī)是不是配得上這個(gè)獎(jiǎng),還要看十年八年,還要走著瞧!”吳先生如是說(shuō)。數(shù)學(xué)機(jī)械化將給現(xiàn)代數(shù)學(xué)的研究方式帶來(lái)革命性的變化,將影響百年之后的數(shù)學(xué)發(fā)展。

57歲 “機(jī)器證明”推開(kāi)門

一般認(rèn)為,數(shù)學(xué)家最富創(chuàng)造力的年齡應(yīng)該在40歲以前,可吳文俊開(kāi)拓全新的“數(shù)學(xué)機(jī)械化”領(lǐng)域,卻是從57歲開(kāi)始的。

1946年,他進(jìn)入中央研究院數(shù)學(xué)研究所,研習(xí)素有“現(xiàn)代數(shù)學(xué)女王”之稱的拓?fù)鋵W(xué)不到一年,就給出了惠特尼乘積公式的簡(jiǎn)潔證明。1947年,吳文俊去法國(guó)留學(xué)。在那幾年里,他與另外3位法國(guó)的年輕數(shù)學(xué)家一起,引發(fā)了一次次拓?fù)鋵W(xué)界的“地震”。后來(lái),這3位同事中的兩位,獲得了菲爾茨獎(jiǎng)(該獎(jiǎng)只授予年齡不超過(guò)40歲的數(shù)學(xué)家)。

在那段時(shí)間里,吳示性類、吳示嵌類、吳示痕類、吳公式……一系列拓?fù)鋵W(xué)的重大成果在他的紙筆下誕生。他的工作成為拓?fù)鋵W(xué)研究中承前啟后的經(jīng)典,先后被5位菲爾茨獎(jiǎng)得主引用,其中3位還在他們的得獎(jiǎng)工作中使用了吳文俊的研究成果。

也是這些震動(dòng)世界數(shù)學(xué)界的工作,使吳文俊在37歲時(shí)就捧得了1956年的國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。當(dāng)時(shí),他的一位法國(guó)導(dǎo)師勸他不要回國(guó),但吳文俊最后還是決定回國(guó)創(chuàng)業(yè)。

回國(guó)后,吳文俊作出了一項(xiàng)又一項(xiàng)高水平的工作,但他總覺(jué)得不滿足,直到他推開(kāi)了“數(shù)學(xué)機(jī)械化”的大門。

1977年春節(jié),在奮力計(jì)算了三四個(gè)月后,吳文俊終于迎來(lái)了他生命中最重大的時(shí)刻之一,他推開(kāi)了“機(jī)器證明”的大門,他證實(shí)了把幾何證明交給計(jì)算機(jī)完成是可行的,一個(gè)嶄新的領(lǐng)域?qū)⒃谑澜鐢?shù)學(xué)界崛起。

71歲 “單槍匹馬”終告捷

從1977年開(kāi)始,他幾乎就是單槍匹馬、孤軍奮戰(zhàn)。做機(jī)器證明,計(jì)算機(jī)是必不可少的。當(dāng)時(shí)所里的計(jì)算機(jī)只有一臺(tái)長(zhǎng)城203,內(nèi)存只有4K,一秒鐘只能算幾百次,而輸入輸出還得用紙帶。“那紙帶上的洞洞我就怎么也搞不清,每次都叫人家?guī)臀铱,沒(méi)他們,我的研究也搞不成!”吳老總是想著人家?guī)退氖聝骸?

吳文俊幾乎抓住任何機(jī)會(huì)做機(jī)械化研究。70年代末,一次一個(gè)美國(guó)代表團(tuán)送了他一個(gè)HP25袖珍計(jì)算器,內(nèi)存里有8個(gè)空位。吳文俊就利用這幾個(gè)空位編程,最高可以解5次方程。

為了編程,已過(guò)花甲的吳文俊從頭開(kāi)始學(xué)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言,從BASIC、ALGOL到FORTRAN,一旦一種語(yǔ)言被淘汰,他辛辛苦苦編的幾千行程序就全作廢了,但他都重新再來(lái)。

轉(zhuǎn)折終于在他71歲那一年到來(lái)。1990年,國(guó)家科委給了吳文俊100萬(wàn)元特別支持費(fèi)。也在這一年,數(shù)學(xué)機(jī)械化研究中心成立,吳文俊任中心主任。從此,他不再單槍匹馬,不再孤軍奮戰(zhàn)。

1992年,中心承擔(dān)下國(guó)家科委攀登項(xiàng)目“機(jī)器證明及其應(yīng)用”;1998年,“數(shù)學(xué)機(jī)械化與自動(dòng)推理平臺(tái)”首批入選國(guó)家973項(xiàng)目。同時(shí),在他的培養(yǎng)下,一批年輕人逐步接過(guò)了科研重?fù)?dān)。

87歲 “淡出江湖”尚言早

近30年來(lái),“吳方法”不僅已經(jīng)根本改變了機(jī)械化證明的面貌,而且還被應(yīng)用到許多不同的領(lǐng)域,例如智能計(jì)算機(jī)、機(jī)器人學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、工程設(shè)計(jì)等等。

如今,世界上許多大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)陸續(xù)舉辦“吳方法”研討班。歐美各發(fā)達(dá)國(guó)家的科學(xué)基金會(huì)和大企業(yè)都積極支持開(kāi)展“吳方法”的研究。全世界這一領(lǐng)域的許多領(lǐng)銜學(xué)者來(lái)自中國(guó),以吳文俊為首的中國(guó)學(xué)派已成為全球機(jī)械化定理證明的主要推動(dòng)力。

雖然數(shù)學(xué)機(jī)械化已經(jīng)得到了國(guó)際數(shù)學(xué)界的認(rèn)可,但吳文俊清楚,還有許多問(wèn)題需要解決,“我還想再嘗試一些證明,多解決一些問(wèn)題!彼f(shuō),“很多人問(wèn)我什么時(shí)候‘淡出江湖’,我總是告訴他們,還早!還早!”

■名詞解釋

數(shù)學(xué)機(jī)械化 以數(shù)學(xué)機(jī)械化初期的幾何定理的機(jī)器證明為例,如果用一句話概括,就是“把‘巧而難’的幾何定理證明工作,變成‘繁卻易’的代數(shù)問(wèn)題,交給計(jì)算機(jī)來(lái)完成,讓數(shù)學(xué)研究告別‘一支筆,一張紙’的原始工作方式”。幾何定理的機(jī)械化證明成功,是數(shù)學(xué)發(fā)展歷史上的一次重大飛躍,因?yàn)榇撕笥?jì)算機(jī)可以深入數(shù)學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域,代替紙和筆,成為數(shù)學(xué)家的得力助手。

邵逸夫獎(jiǎng) 2002年設(shè)立,旨在表彰在科學(xué)研究或應(yīng)用方面獲得突破性成果,并且對(duì)人類生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的科學(xué)家。目前,該獎(jiǎng)在數(shù)學(xué)科學(xué)、天文學(xué)、生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域設(shè)有3個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng),每年頒獎(jiǎng)一次,每項(xiàng)獎(jiǎng)金100萬(wàn)美元。第一屆邵逸夫數(shù)學(xué)獎(jiǎng)授予了現(xiàn)代微分幾何學(xué)的奠基者陳省身教授。第二屆邵逸夫數(shù)學(xué)獎(jiǎng)授予了費(fèi)馬大定理的終結(jié)者懷爾斯教授。本屆邵逸夫數(shù)學(xué)獎(jiǎng)同時(shí)授予中國(guó)的吳文俊院士和美國(guó)的曼福德教授。