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数学泰斗吴文俊:我很笨

2017-06-19高欣

青年与社会 2017年17期
关键词:拓扑学吴文俊计算机

高欣

很多人是在吴文俊去世后,才认识了中国数学泰斗吴文俊。这位在人类数学研究领域里作出过杰出贡献的首届国家最高科技奖得主、中国科学院院士,与华罗庚、钱学森等同一时期的科学家,一生低调,埋头科研。

5月11日,国务院前总理温家宝赶到八宝山殡仪馆送别吴文俊先生,并撰文回忆。文章结尾,前总理这样写道:“吴先生走了。他把自己的一切都献给了他深深热爱的祖国和数学,做到了鞠躬尽瘁,死而后已。他思考和工作直至生命的最后一刻,还有许多事情没有做完。我想,如果生命再给他一些时间,他还会为自己的国家在数学领域作出更大贡献。从这点上说,他同样做到了“鞠躬尽瘁,死而不已”。

闪耀的巨星

2017年5月7日,中国科学院数学与系统科学研究院发布讣告:当天7时21分,中国科学院院士吴文俊因病醫治无效,在北京逝世,享年98岁。

此时,距离吴老先生的98岁生日,只差五天。

媒体报道中规中矩,传播却没有铺天盖地。

“刚刚,巨星陨落,媒体反映竟如此冷淡!”“数学泰斗吴文俊院士走了!他让"外国人跟着中国人跑",年轻人却对他一无所知”……这样的标题被打了出来,了解吴文俊的一些人对于不了解吴文俊的另一些人,一股子恨铁不成钢的忿忿。

其实,早在16年前,吴文俊同袁隆平一起,从时任国家主席江泽民手中接过首届国家最高科技奖之前,除了数学界,知道他的人同样很少。

彼时,这位为人类的数学研究作出过杰出贡献、并为此奉献了终生的中国数学泰斗,就满脸笑容,并不在乎。他觉得,“科学工作就该冷冷清清的”。

在极为低调的一生中,吴文俊将拓扑学推进为数学基础性分支学科,开拓了完全崭新的数学机械化领域,建立了至今仍是国际符号计算领域最主要研究中心之一的数学机械化重点实验室。在他身上,也始终保有着那个时代知识分子的几乎所有的优良品质。

而今,在11日接受了八宝山的千人送别之后,大师谢幕。

那颗以他名字命名的小行星第7683号,会继续以永恒的姿态,闪耀在宇宙间。

为拓扑学奠基

伟大的数学家,吴文俊是当之无愧的。

1951年,如同那个时代许多科学青年的选择一样,32岁的吴文俊放弃法国的优厚待遇,毅然回国。五年后,凭借在拓扑学领域的成就,他获得了首届国家自然科学一等奖。

文革结束后,吴文俊又开始频频获奖。从中国科学院自然科学一等奖、第三世界科学院数学奖、陈嘉庚数理科学奖、首届香港求是科技基金会杰出科学奖,到“东方诺贝尔奖”——邵逸夫数学奖和国际自动推理最高奖——Herbr自动推理杰出成就奖,再到2000年的首届国家最高科技奖。

作为中国最具国际影响力的数学家之一,吴文俊最为瞩目的一大贡献,完成于回国前。

1950年前后,吴文俊在数学重要分支拓扑学领域获得重大突破,后来对拓扑学乃至其他相关学科影响深远的“吴示性类”“吴示嵌类”“吴公式”等一系列拓扑学基本概念,均源于此时。

而今,这些成果仍在国际范围内被同行广泛应用。

中国科学院数学与系统科学研究院执行院长王跃飞认为,在拓扑学的发展上,吴文俊承前启后、化繁为简,让拓扑学走上了一条“简洁、漂亮”的道路。

邵逸夫数学奖委员对吴文俊的学术评价为:“在学术研究和学科发展上做出了先驱性的突出贡献。这些领域中的许多主要科学家都曾接受他们的指导,或是跟随他们的足迹进行研究。”

拓扑学,如今已成为数学工作者的常识性基础内容。它是研究几何图形或空间在连续改变形状后还能保持不变的相关性质的学科。

向大众解释拓扑学的重要性,并不困难——

数学研究可大致分为连续性与离散性两大门类。拓扑学对于连续性数学有着根本意义;对于离散性数学也有着巨大的推动作用,这主要体现在与其他数学分支、其他学科(如经济学等)的相互作用上。

再将时间拨回到1947年。

彼时,在华裔数学大师陈省身先生的推荐下,吴文俊以留学交换生的身份赴法深造。

“陈省身先生没有让我去当时欧洲的数学中心巴黎,而是把我安排在法国的一个边界小城里,陈先生说,"你是去学习、做研究,应该离那些繁华喧嚣的城市远些"。”在后来接受央视采访时,吴文俊这样回忆。

于是,在法德边境小城斯特拉斯堡,吴文俊坐在咖啡馆的一角,埋头拓扑学。

那段时间里,他证明了4K维球无近复结构,在拓扑学界引起了不小的轰动,并引起了拓扑学大师霍普夫的质疑。

“他(霍普夫)带了助手来"兴师问罪"了,在校园中坐下,我们就开始讨论,最后他还是服气了。”多年后回忆起这段经历,吴文俊依然会开心地笑起来。

1949年,吴文俊完成《论球丛空间结构的示性类》论文,获得法国国家博士学位。同年秋天,应邀进入巴黎法国国家科学研究中心工作。

开创数学机械化新领域

在数学研究领域,吴文俊的另一个杰出贡献,是开创了数学机械化这个全新的研究方向。

他提出的用计算机证明几何定理的“吴方法”,被认为是自动推理领域的先驱性工作。这不仅对数学,还对计算机科学和信息领域,都产生了深远的影响。

从理论数学向应用数学转变的这一契机,源于文革期间。彼时,由于研究工作中断,吴文俊被下放到北京无线电一厂劳动。

“当时,这家工厂正在生产一种混合式电子计算机,用于援助阿尔巴尼亚。”吴文俊曾回忆,“在那里,我亲眼看见计算机的效率非常高。当时我就想,是不是可以把计算机应用到数学上来。数学家为计算机创建做了许多工作,反过来,是否可以用计算机来帮助数学家,比如证明几何定理?”

那个年代,计算机在中国远未普及,以计算机为基础设备的信息时代也尚未到来。甚至是计算机,在人类社会中出现也只有二十年。

吴文俊的想法却并非第一。

1948年,波兰数学家A·塔斯基证明了:初等几何和代数范围的命题,都可以通过机械方法判定。1959年,数理逻辑学家、美国洛克菲勒大学华裔教授王浩设计的计算机程序,仅用3分钟时间,就在IBM计算机上证明了怀特海《数学原理》中多条有关命题逻辑的证明,宣布了计算机进行定理证明的可行性。次年,王浩发表相关文章,首次提出“数学机械化”一词。

1976年10月,吴文俊开始验证自己的想法。历时三个月,到1977年农历大年初一,他发现自己的方法行得通。

“成了!”

下一步,是需要计算机的实践检验。

可当时,购买计算机需要外汇,找钱成了大问题。

有朋友建议他找时任中国科学院副院长李昌帮忙。李昌二话没说,马上批准给他大约两万美元。那时,中美尚未建交。

拿着这笔钱,1979年年初,应杨振宁邀请,吴文俊赴美学术访问。

“真正的计算机要几百万美元,我买不起,两万美元只能买放在桌子上的台式计算机。那时有不少台湾朋友在美国,他们帮我在两万美元的价格内挑了一台最好的,我就把它带回来了。”

用这台计算机,60岁的吴文俊开始学习计算机编程。学会Basic语言不久,Basic就被Algol淘汰;学会了Algol,又被Fortan淘汰,一切总得重新再来。

“那时很苦,这还是第一段,以后曲折还很多。”吴文俊说。

就在他准备用计算机验证想法时,国内数学界又有人对他提出了质疑:外国人搞机器证明,都是用数理逻辑的方法,为什么他要用代数几何的方法呢?

吴文俊后来回忆,那段时光,自己最感谢的是时任系统科学所所长关肇直。

“他是最理解我的,知道我工作的意義,给了我最大的自由,这是最珍贵的,我非常感谢他,那之后我基本上没有阻力了。这就是自由探索,这就是关肇直同志的气魄,现在也很少有人有我当年的这种自由。”

当时,关肇直送给吴文俊的话是:“你想干什么就干什么,你爱干什么就干什么。”

帮助吴文俊的,还有钱三强。

“当时钱三强主持中科院工作,帮我设立了一个机械化证明的项目。刚成立的国家自然科学基金委最高领导人之一也想办法,特别支持了我一台当时最好的计算机。”

终于,1984年,吴文俊的专著《几何定理机器证明的基本原理》由科学出版社出版。人类数学研究史上,一个完全由中国人开创的崭新领域由此开启。

吴文俊的研究成果首次实现了高效的几何定理的机器证明,打破了国际自动推理界在几何定理自动证明研究中长期徘徊不前的局面,也使中国在这一领域位于领先地位。

国际上后将其称为“吴方法”。如今,计算机科学、工程几何、人工智能、并联数控技术、模式识别等诸多领域取得的重大科研成果背后,都依靠有数学机械化的支撑与应用。

看不惯年轻人跟着外国人跑

在吴文俊看来,数学机械化思想贯穿于中国传统数学,是我国古代数学的精髓。晚年时光,他也将个人兴趣更多地放在中国数学史的钻研上。

“我非常欣赏"中国式"数学,而不是"外国式"数学。中国古代数学一点也不枯燥,简单明了,总有一种吸引力,有意思!”他曾这样说。

就在去世前两个月,今年3月,他还回信给国务院前总理温家宝。

信中提及:“我觉得,中国的古代数学成果集中表现在《九章算术》一书,该书可能成于汉初,但其材料应是长时期的积累,其中有些成果的取得有些不可思议。以后有机会再向您请教。”

早年,吴文俊与陈省身、程民德、胡国定等中国老一辈数学家,曾共同提出过“中国数学要在21世纪率先赶上世界先进水平,成为数学强国”的宏大目标,还提出了“三步走”及具体规划。

吴文俊说,他做梦都在想“哪个领域赶上去了”。

对于中国数学研究的发展,他的关心可谓细致入微。从“金融数学进展如何”,到“西部地区的年轻人申请基金是否困难”,他都抱有极大的关注。

他看不惯一些年轻人“跟着外国人跑”的做法。“如果光是发表个论文,不值得骄傲,应该有自己的东西。”

谈及自己,吴文俊说:“做研究不要自以为聪明,总是想些怪招,要实事求是,踏踏实实。功夫不到,哪里会有什么灵感?数学是笨人学的,我是很笨的,脑筋"不灵"。”

自称“很笨”的吴文俊,最初可是喜欢物理的。

那是在1933年,吴文俊在上海正始中学读高中。一次难度颇大的物理考试,他的成绩非常出色,引起了物理老师和学校方面的重视。

然而物理老师却认为,吴文俊物理考得好,主要是因为数学强。

高中毕业时,吴文俊获得了学校特设的奖学金——每年100块银元的资助。这笔钱,在当时几乎是全家人一年的花销。

拿到奖学金有个条件——必须报考校方指定的学校和系科。于是,1936年,17岁的吴文俊“一半主动、一半被动”地进入上海交通大学数学系,从此开启了艰苦而华丽的数学研究生涯。

根据公开报道,促使吴文俊回国的直接原因,是1950年10月抗美援朝战争的打响。1957年,吴文俊当选为中国科学院学部委员(院士);1979年,他以60岁的年纪,申请加入中国共产党。

年龄感永远年轻

吴文俊的年龄感似乎很低。在香港,70多岁的他独自跑去坐过山车,日后被问到,连忙笑着说“上去以后简直要命了”;访问泰国期间,又要坐在大象鼻子上开怀大笑;出访澳大利亚,他把蟒蛇缠在脖子上,吓得旁人连忙后退。

他曾对周围人说:“我有兴趣就会去做,至今在科学领域中,我也还有很多疑问,所以我还不想那么早死。现在不是有很多一百多岁的老人吗?如果65岁就退休,就不让自己创新了,那不是自己跟自己过不去吗?”

“我不想当社会活动家,我是数学家、科学家”。

2001年获得首届国家最高科技奖之后,吴文俊的低调生活曾一度被打破。

他笑着跟前去采访的记者调侃:“都说人怕出名猪怕壮,以前是我全副心思扑在数学上,想干什么都没人打扰,现在没办法了,想不当肥猪都不行了。”

接着,他又有些认真地说道:“现在,我还是向往宁静的生活,科学工作就该冷冷清清的,热热闹闹对科学没好处。所以我现在也是尽量排除干扰,学术会议我尽量参加,有些应酬能推就推。”

另一个场合里,他又重申:“我不想当社会活动家,我是数学家、科学家,我只能尽可能避免参加各种社会活动。”

吴文俊几乎不和媒体打交道,但却会一个人悄悄坐地铁,到八宝山参加老校友的追悼会。

他惦记的俗事

然而,老先生也并未“两耳不闻窗外事”。

在自己90岁生日会上,他拿出两三页纸,上面写了很多人名和单位。吴文俊说,这些都是曾经帮助过自己的人,要谢谢大家,然后把这些人名和单位,一一念出。

“连帮他安装过计算机、换过接线板的人,他都记得住名字。”中国科学院系统科学研究所所长张纪峰回忆。

另一次获奖答谢发言中,吴文俊同样把曾给予他帮助的很多人的名字一一道出。“奖不是我一个人的,不管一个人做出什么工作,都是在社会、国家的支持下完成的,是在许多前辈所做的工作的基础上更进一步而已。”他这样说道。

吴文俊也会关注“俗务”。中国数学会的不少规矩,都是在他的倡议下订立的,包括理事长只任一届。每每看到中国科学家做出重大成果,他都能高兴好几天。

中国科学院数学与系统科学研究院执行院长王跃飞说:“有一年,国家领导人看望他(吴文俊),他反复说起两件事,一是中国已是数学大国,但还要成为数学强国,二是中国要走自己的发展道路。”

看到中国中学生在国际数学奥林匹克竞赛中频频拿回好成绩,吴文俊表示过担忧,并直言不讳:“参加数学竞赛获奖是很可贵的,但是不能过分重视。因为它不能代表一名学生对数学的深度理解,也不能有效地训练数学思维。”

晚年,吴文俊还会经常去逛书店、看电影,偶尔还自己坐车到知春路喝喝咖啡。不仅钻研中国古代数学史,他还喜欢看历史小说。

最后的好奇心

满腹好奇心的他,曾跟人说:“玛雅民族的历史,突然中断了,我很好奇。前段时间,中国月球登月了。月球很奇怪,总是半个面孔对着地球,另一面不知道什么样。有很多人类不知道但非常重要的东西等待研究和发现。”

2010年5月4日,国际小行星中心发布公报通知国际社会,将国际永久编号第7683号小行星,永久命名为“吴文俊星”。

在有幸能在吴老生前采访过他的记者笔下,九十多岁的吴文俊满头银发,高兴得要发笑时,总是脖子一缩。在讨论到我国科技发展历程及现状时,又实事求是。

“最主要要对得起国家!对得起人民!对得起自己!”在谈到自己时,吴文俊措辞坚定。

吴文俊的学生、中国科学院数学与系统科学研究院副院长高小山回忆,自己博士毕业时,美国高校主动来信,邀请他去做博士后。“我去了以后和教授聊天,才知道是吳先生推荐的我,可吴先生从未向我提起……”

在王跃飞看来,吴文俊老先生身上这种谦谦君子之风,“是我们这个时代最稀缺的品质”。

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