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樹立遠(yuǎn)大理想 敢于攻破難關(guān)

王元 

王元,數(shù)學(xué)家,中國科學(xué)院院士。1930年4月29日出生于浙江省蘭溪縣。1952年畢業(yè)于浙江大學(xué)數(shù)學(xué)系,經(jīng)陳建功、蘇步青推薦到中國科學(xué)院數(shù)學(xué)研究所工作,在華羅庚教授指導(dǎo)下研究數(shù)論。

1960年,我看到新出版的原蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家布赫夕塔布寫的教科書《數(shù)論》第358頁上寫道:“王元在1958年成功地證明了定理347. 每一個(gè)充分大的偶數(shù)2N 都可以表成n+n’,其中n的素因子個(gè)數(shù)不超過2,而n’的素因子個(gè)數(shù)不超過3”(即“2+3”)。  

 

我總算為國家做出了一點(diǎn)貢獻(xiàn),激動(dòng)得熱淚盈眶,浮想聯(lián)翩。

1952年我大學(xué)畢業(yè),被分配到中國科學(xué)院數(shù)學(xué)研究所,跟著名數(shù)學(xué)家華羅庚先生學(xué)習(xí)并一起工作。華羅庚先生叫我搞數(shù)論,而且指導(dǎo)我研究篩法與哥德巴赫猜想。

1742年,德國數(shù)學(xué)家哥德巴赫寫信給大數(shù)學(xué)家歐拉,提出猜想,每個(gè)大于2的偶數(shù)都是兩個(gè)素?cái)?shù)之和,即“1+1”。二百多年來,這個(gè)問題吸引了世界各國很多優(yōu)秀數(shù)學(xué)家來研究它。

為了找到一切資料,我跑遍了北京的大圖書館。當(dāng)時(shí)找不到布赫夕塔布1938年與1940年的兩篇文章,研究工作陷入了困境,怎么辦呢?功夫不負(fù)有心人,有一天打聽到科學(xué)院圖書館從蘇聯(lián)進(jìn)了一批俄文版舊書籍和舊雜志。那時(shí),科學(xué)院圖書館在王府井,而數(shù)學(xué)所在清華園,每天只有一趟公共汽車進(jìn)城,朝發(fā)夕歸。我就抱著碰運(yùn)氣的心情,一大早從清華園趕到王府井。圖書館一開門,我就進(jìn)去了。工作人員對我很支持,讓我自己到書庫里去找。進(jìn)書庫一看,只見新到的舊書籍和舊雜志堆得滿地都是,原來他們剛剛打開箱子,還沒有來得及整理。工作人員說,我們也不知道你要的資料有沒有,你如果不怕麻煩就自己在地上翻吧。那天我運(yùn)氣非常好,沒多久就找到了我需要的兩本雜志,高興極了。當(dāng)時(shí)沒有復(fù)印機(jī),兩篇文章加在一起有20多頁,我趕快拿出筆紙埋頭抄,中午吃兩個(gè)燒餅再接著干,兩天終于抄完了。

就這樣,一連苦干了兩年,但是什么成果也沒有取得。我動(dòng)搖了,自卑了,懷疑自己沒有研究哥德巴赫猜想的天分,還不如做點(diǎn)力所能及的工作。正在這時(shí),我偶然用篩法取得了一些別的成果,并獲得好評。于是,我放棄了對哥德巴赫猜想問題的研究。

這時(shí),華羅庚先生嚴(yán)肅地批評了我:“你要有速度,還要有加速度!彼^速度,就是要出成果,加速度就是成果的質(zhì)量要不斷提高!澳悴灰僮鲞@些小問題了,你要堅(jiān)持搞哥德巴赫猜想!

 

我為自己的動(dòng)搖而慚愧,決心重新振作精神干下去。終于在1955年證明了“3+4”,這就第一次打破了布赫夕塔布在1940年的記錄“4+4”。以后,我把我用的方法加以改進(jìn),證明了更強(qiáng)的“3+3”與“2+3”,并在1958年全文發(fā)表了“2+3”的結(jié)果。這一成果很快得到國際承認(rèn)。

1958年,我們注意到蘇聯(lián)科學(xué)院1957年工作總結(jié)中提到數(shù)論在多重積分的近似計(jì)算中的應(yīng)用。華羅庚先生提出了用代數(shù)數(shù)論來研究多重積分的近似計(jì)算。這一問題有重要的理論與實(shí)際意義。他要我跟他一起去嘗試。對華羅庚先生來說,開辟一個(gè)新的研究方向是經(jīng)常的,他總是不滿足現(xiàn)有的理論和方法,總有很多超前的高瞻遠(yuǎn)矚的思想。但對我來說,則意味著過去熟悉的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)基本上都用不上了,許多東西要從頭學(xué)起,一切都要另起爐灶了。當(dāng)時(shí),我連最簡單的連分?jǐn)?shù)也不掌握,如何當(dāng)好他的助手呢?怎么辦?是沿著已經(jīng)熟悉的老路走,還是趁自己年輕的時(shí)候,另辟新路,在另一個(gè)領(lǐng)域也做出貢獻(xiàn)呢?我毅然選擇了后面這條更為艱難曲折的道路。這個(gè)課題,除需要很多數(shù)學(xué)知識(shí)外,還需要電子計(jì)算機(jī)。不懂,就從頭一點(diǎn)點(diǎn)地學(xué),一點(diǎn)點(diǎn)地將問題的研究逐步深入下去。當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)還很少,我們就盡量用筆算。完全不能用筆算時(shí),才用計(jì)算機(jī)算。

有一天,我看到一篇俄文的文章中講積分近似計(jì)算中的蒙特卡羅(Monte Carlo)方法,提到其中所需的隨機(jī)數(shù)服從一致分布等。我拿了文章去找華羅庚談。那天他很累,不想看。我說:“就看這一行,行不行?” 華羅庚看后很興奮地說:“蒙特卡羅方法實(shí)質(zhì)上就是數(shù)論中的一致分布論,這就好像隔著一層紙,戳穿了就那么一點(diǎn)點(diǎn)東西。”一些對華羅庚了解不深的人往往以為他的最大優(yōu)點(diǎn)是邏輯推導(dǎo)與計(jì)算能力強(qiáng),實(shí)際上他最強(qiáng)的數(shù)學(xué)才能恰好是他的數(shù)學(xué)直覺。華羅庚的另一個(gè)特點(diǎn)是先從一個(gè)具體而簡單的特例著手,單刀直入。所以我們先從二維的情形入手。他猜測用斐波那契(Fibonacci)數(shù)來構(gòu)造一致分布點(diǎn)列,可以得到最佳求積公式。根據(jù)這個(gè)思想,我只用了兩頁就證明了一個(gè)很好的結(jié)果。后來發(fā)現(xiàn)一位蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家也獨(dú)立地證明了這個(gè)公式,但他所用的方法要間接而麻煩得多。

高維空間的問題就不像二維時(shí)那樣順利了,用邏輯方法推導(dǎo)不出來。有半年多時(shí)間,每天一清早我就去華羅庚家,在他家一起進(jìn)早餐,飯后就演算,但總是一籌莫展。這時(shí)見到一位蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家借助于計(jì)算機(jī)編制的一個(gè)表,啟發(fā)我放棄用邏輯推導(dǎo)的方法,改用計(jì)算機(jī)模擬的手段,即根據(jù)華羅庚關(guān)于分圓域的想法,編了一個(gè)計(jì)算程序。經(jīng)過多次運(yùn)算和改進(jìn),終于得到了滿意的結(jié)果,這是一個(gè)構(gòu)造性的方法。

這項(xiàng)工作完成后兩年,“文化大革命”就開始了,我們的工作被中斷了多年。直到1972年華羅庚訪問日本,日本數(shù)學(xué)家對他說,你們的方法很成功,并送給他一本書,里面有一篇論述分圓域方法的文章,首次以“華—王方法”來命名。華羅庚回國后給我打電話:“你來我家,我告訴你一個(gè)消息。”我們一起分享了成功的喜悅。

后來我們又從理論上證明了分圓域方法的合理性,給出了誤差估計(jì)。1976年“文化大革命”結(jié)束前夕,我們著手撰寫專著《數(shù)論在近似分析中的應(yīng)用》,全面總結(jié)了這一領(lǐng)域的成果。該書1978年由科學(xué)出版社出版。1981年,西德斯普林格出版社與科學(xué)出版社聯(lián)合出版了該書的英文版。

回顧幾十年走過的道路,我深深感到,我們既要有雄心壯志和遠(yuǎn)大理想,無所畏懼,敢于攻關(guān),還要在具體工作中一絲不茍,踏實(shí)苦干。惟有這樣,才能有所成就。

撰稿人簡介:

中國科學(xué)院院士、數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院研究員王元曾任中國科學(xué)院數(shù)學(xué)研究所所長、中國數(shù)學(xué)會(huì)理事長、《數(shù)學(xué)學(xué)報(bào)》主編、中國科協(xié)常委。  

50年代在哥德巴赫猜想研究中曾居世界領(lǐng)先地位。50至60年代,與華羅庚合作,在用數(shù)論方法處理多重積分近似計(jì)算的研究中,創(chuàng)立了華—王方法。 

80年代中期開拓了代數(shù)數(shù)域上的丟番圖分析,并與方開泰合作首創(chuàng)了均勻設(shè)計(jì)法。他與合作者在經(jīng)典解析數(shù)論,包括哥德巴赫猜想;近似分析與統(tǒng)計(jì)中的數(shù)論方法與丟番圖分析方面共發(fā)表論文一百余篇,專著五本,其中有些著作已成為這些領(lǐng)域之基本文獻(xiàn)。1982年獲國家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)(與陳景潤、潘承洞),1990年獲陳嘉庚物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)(與華羅庚),1994年獲何梁何利基金獎(jiǎng),1999年獲華羅庚數(shù)學(xué)獎(jiǎng)。