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考过零分的数学大师

2017-12-29杨宗

老年博览·上半月 2017年7期

吴文俊是我国唯一一位两次获得国家科学最高奖的数学家。他的示性类和示嵌类研究被国际数学界称为“吴公式”“吴示性类”“吴示嵌类”,影响深远,至今仍被国际同行广泛引用。他继承和发展了中国古代数学传统(即算法化思想),转而研究几何定理的机器证明,彻底改变了这个领域的面貌。他的方法被称为“吴方法”,在数学界产生了巨大影响。

走上数学道路

吴文俊1919年5月出生于上海。初中时,由于战乱他常常不得不逃难,因此缺课严重,数学曾考过零分。好在学校组织补课时安排的那位补课老师教得非常好,吴文俊的数学成绩很快便高居第一名。不过那时他对数学并无偏爱。

高中毕业时,学校为鼓励吴文俊和另外两名学生,特设了三个奖学金,资助他们上大学,但要求他们必须报考指定的学校和专业。那时学费很贵,吴文俊的家庭经济条件又很一般,没办法支付他的学费,他便按要求考进了上海交通大学数学系。

“因为这笔奖学金,我歪打正着走上了数学这条路,可以说是一半主动,一半被动。”吴文俊说。

吴文俊还说:“我的兴趣很杂。在大学二年级之前,最感兴趣的是物理。真正对数学感兴趣、想当数学家,是在大学三年级的时候。这跟老师有关。有一个老师讲的课特别吸引我,改变了我對数学的看法,我就上了道。”

抗日战争爆发后,原来中学发给他的奖学金中断了。已成为汉奸的中学校长派人来找吴文俊,想通过其他方式继续给他奖学金,吴文俊拒绝了。

1940年,吴文俊大学毕业。由于时局动荡,他不得不放弃数学研究,去中学当教师。5年后,他连这份工作也没有了。就在这时,他的大学同学赵孟养主动把自己大学助教这一难得的岗位让给了他。

也是在赵孟养的引荐下,吴文俊见到了数学大师陈省身。当时陈省身刚从国外回来,正在筹建中央研究院数学研究所。吴文俊提出想去数学所工作,很快便如愿以偿。

进入数学所后,吴文俊在图书馆阅读了大量的数学书籍。有一天,陈先生突然对他说:“你整天看书、看论文,看得够多了,应该‘还债’了。”吴文俊明白过来,于是准备写论文。他的第一篇论文被陈省身送到《法国科学院周报》发表了,吴文俊受到极大鼓舞。

1947年春天,吴文俊经推荐去法国留学,于当年秋天到达法国斯特拉斯堡。在法国留学期间,吴文俊的研究取得了重大突破,他的研究成果被国际上称为“吴类”“吴公式”,在国际数学界产生了巨大的影响。1949年7月,吴文俊通过答辩,获得法国国家博士学位。

一位数学界的权威人士曾风趣地说:“拓扑学在20世纪50年代前后闹过5次‘地震’,其中4次是外国人闹的,一次是中国人闹的,这个中国人就是吴文俊。”

在国际数学界初露锋芒,吴文俊却决定回国。1956年,在拓扑学研究方面做出突出贡献的吴文俊和华罗庚、钱学森等人一起,荣获首届国家自然科学奖一等奖。

逆境中的坚守

在那几年里,吴文俊建立了幸福美满的家庭。他与在上海工作的陈丕和女士结为伉俪,月明、星稀、云奇三个女儿和儿子天骄也先后降生。

但没过多久,“大跃进”开始了。中国科学院各研究所重新规划学科发展方向,吴文俊进入了运筹学研究组。此后,他被安排去安徽农村参加“四清”,之后又去工厂接受了“再教育”。有段时间,他被关在单位的“单间”里,没办法进行数学研究,他便很认真地学习了马列著作,还阅读了大量中国古代数学典籍。

凭着这股子钻研精神,吴文俊发现了中国古代数学的完整逻辑体系,掌握了中国古代数学的精髓。正因为在数学史研究方向上受到启发,吴文俊开创了国际数学界一个全新的研究领域:数学机械化。简单地说,数学机械化就是将数学庞大而烦琐的运算和证明交由电子计算机来完成,从而实现人类脑力劳动的机械化。

吴文俊说:“我本来根本没有想到我会跟计算机打交道,一直到‘文化大革命’时要我到工厂学习,我到了北京无线电一厂。”一个教授到无线电厂劳动,引起了厂里工人的好奇,他们纷纷跑去看一位教授是怎么工作的。在车间里,吴文俊戴着眼镜,认真地焊接线路,脸凑得很近。围观的工人看着都笑了,有人说:“教授要把自己的鼻子焊上去。”

无线电一厂当时转向制造计算机,吴文俊在那儿真正接触到了计算机。他对计算机的运行效率大感惊奇,觉得这是一个很重要的武器。吴文俊考虑的,是要用计算机来证明几何定理。要用计算机来证明几何定理,必须有专门的程序,吴文俊便再次下“笨功夫”,从零开始学习计算机语言,编写程序。

20世纪70年代,在我国要找到一台可以进行大量运算的计算机谈何容易。于是,吴文俊就在出国访问期间利用国外大学的计算机抽空进行机器证明。功夫不负有心人,经过近10年的努力,机器证明几何定理终于取得了成功。

吴文俊在数学机械化理论和应用领域做出了重大贡献,在他的影响下,中科院数学与系统科学研究院成立了数学机械化研究中心。我国在人工智能、智能计算机、自动控制、物理学、化学、天体力学等多个重要研究领域取得的重大科研成果,背后都有吴文俊数学机械化理论的广泛应用。

数十年间,吴文俊不仅建立了“吴公式”“吴中心”,更形成了“吴学派”。诺贝尔奖没有设立数学奖,人们通常把菲尔兹奖誉为数学界的诺贝尔奖,而吴文俊的工作被5位菲尔兹奖获得者引用,其中3位的获奖工作还使用了吴文俊的方法。

在一次访谈中,吴老曾这样说:“搞数学,光发表论文不值得骄傲,应该有自己的东西。不能外国人搞什么就跟着搞什么,应该让外国人跟着我们跑。这是可以做到的。”