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人民科學(xué)家吳文俊
2019-12-15 | 來源:文史春秋

        2019年9月17日,,國家主席令,,授予吳文俊“人民科學(xué)家”國家榮譽稱號,。在世界數(shù)學(xué)史上,,吳文俊不僅是中國數(shù)學(xué)的旗幟,,還代表了世界數(shù)學(xué)的“高度”,。吳文俊的“吳方法”對于數(shù)學(xué)機械化的貢獻是歷史性的,。

        吳文俊,,37歲就與華羅庚,、錢學(xué)森一起獲首屆國家自然科學(xué)一等獎,,82歲高齡又站在首屆國家最高科技獎的領(lǐng)獎臺上。

        吳文俊 (1919—2017),, 中國科學(xué)院院士,,中科院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院研究員,曾任中國數(shù)學(xué)會理事長,、中國科學(xué)院數(shù)理學(xué)部主任,、全國政協(xié)常委,、2002年國際數(shù)學(xué)家大會主席、中國人工智能學(xué)會名譽理事長,、中國科學(xué)院系統(tǒng)所名譽所長等,。吳文俊在拓撲學(xué)、數(shù)學(xué)機械化和中國數(shù)學(xué)史研究領(lǐng)域有著劃時代的成就,。他獲得首屆國家最高科技獎,、首屆國家自然科學(xué)一等獎、邵逸夫數(shù)學(xué)獎,、國際自動推理最高獎Herbrand自動推理杰出成就獎等眾多大獎,。2010年,經(jīng)國際天文學(xué)聯(lián)合會小天體命名委員會批準(zhǔn),,國際編號第7683號小行星被永久命名為“吳文俊星”,。


從小興趣廣泛

        吳文俊,1919年5月12日出生于上海,,他的整個童年都在弄堂中度過,。才4歲,早慧的吳文俊便進了學(xué)堂,,不過由于自他上學(xué)開始,,中國便處于長期的戰(zhàn)亂當(dāng)中,再加上他年齡較小,,成績一度不甚理想,。在上初二的時候,由于躲避日本侵略軍者的轟炸,,吳文俊的父親曾經(jīng)帶領(lǐng)全家遷至青浦朱家角的鄉(xiāng)下,,吳文俊也因此落下了很多課程,結(jié)果在期末考試中,,他的數(shù)學(xué)得了0分,。此時,恐怕連吳文俊本人也不會想到自己以后會成為一名足以改變中國科學(xué)進程的科學(xué)家,。多虧教吳文俊的數(shù)學(xué)老師教導(dǎo)有方,,想出了一種“吊黑板”的考試方式,在黑板上當(dāng)堂出題,,讓學(xué)生上講臺來做,,老師再加以點評。這對要強的學(xué)生們來說顯然是行之有效的,,很快,,吳文俊就將以前落下的功課補了回來,在高中時期,他的物理和數(shù)學(xué)還一度得過滿分,。

        高中畢業(yè)后,,吳文俊以第二名的成績考入上海交通大學(xué),在選擇專業(yè)的時候,,他的老師認(rèn)為吳文俊物理成績的優(yōu)異和其扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)大有關(guān)聯(lián),,故而建議其去學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。這一建議成了吳文俊數(shù)學(xué)研究的起點,。

        吳文俊讀大學(xué)時,,中國數(shù)學(xué)研究才剛剛起步,整個上海交大就屬數(shù)學(xué)系規(guī)模最小,,吳文俊入學(xué)時是第四屆,可是包括他在內(nèi),,四屆學(xué)生加起來也不過6人而已,。由于人數(shù)太少,數(shù)學(xué)系往往和理學(xué)院其他系并在一起上課,,條件之艱苦可見一斑,。不但如此,在吳文俊大二那年,,“淞滬會戰(zhàn)”爆發(fā)了,,烽火連綿數(shù)月,此后,,上海淪陷,,上海交大遷至法租界內(nèi)。戰(zhàn)火使教學(xué)活動難以正常進行,,同學(xué)們常常由于生活物資匱乏和生活環(huán)境的動蕩而無心學(xué)習(xí),。這時,上海交大數(shù)學(xué)系各位名師對吳文俊悉心的指導(dǎo)成為了這位后來的數(shù)學(xué)家得以不斷前行的動力,。

        吳文俊開始廢寢忘食地攻讀經(jīng)典著作,,很快就打下堅實的基礎(chǔ)。在有了實變函數(shù)論的基礎(chǔ)之上,,很快進入康托爾的集合論,,然后進而鉆研點集拓撲。20世紀(jì)初,,正是點集拓撲學(xué)的黃金時代,,出版一系列經(jīng)典名著,最著名的有德國數(shù)學(xué)家豪斯道夫的《集論大綱》,,至今這還是一本經(jīng)典,,后來的發(fā)展都來源于此。此外,還有德國數(shù)學(xué)家舍恩夫利斯的著作以及英國數(shù)學(xué)家楊格的《集合論》,。這些書吳文俊都精心鉆研過,。

        在學(xué)術(shù)領(lǐng)域取得巨大成就之后,吳文俊仍經(jīng)?;貞浧鹱约捍髮W(xué)時代的老師,,特別是胡敦復(fù)先生。胡敦復(fù)先生曾經(jīng)是上海大同大學(xué)校長,,卸任后任上海交大數(shù)學(xué)系主任,,少年時赴美國康奈爾大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué),此后一生致力于數(shù)學(xué)的研究和教學(xué)工作,,是中國數(shù)學(xué)研究的開創(chuàng)者之一,,也是著名的數(shù)學(xué)教育家。在胡敦復(fù)的主持下,,上海交通大學(xué)的數(shù)學(xué)系不斷壯大,,他不斷地擴大招生規(guī)模,并引進名師,,在吳文俊大三的時候,,數(shù)學(xué)系已經(jīng)可以單獨開課。這對吳文俊來說是一個絕好的消息,,此后兩年,,雖然環(huán)境依然艱苦,但是在這種環(huán)境下,,吳文俊比之前更加沉得住氣,,向著數(shù)學(xué)研究的高峰不斷前行。


“吳方法”與數(shù)學(xué)機械化

        拓撲學(xué)主要研究幾何形體的連續(xù)性,,是許多數(shù)學(xué)分支的重要基礎(chǔ),,被認(rèn)為是現(xiàn)代數(shù)學(xué)的兩個支柱之一。1947年,,吳文俊赴法國留學(xué),。法國是拓撲學(xué)的中心,吳文俊在這里漸入境界,。1950年,,吳文俊提出“吳示性類” 和“吳公式”,將拓撲學(xué)中示性類的概念由繁化簡,,由難變易,,并給出了示性類之間明確的關(guān)系和可以計算的公式。吳文俊的工作為拓撲學(xué)開辟了新的天地,,被稱為 “拓撲學(xué)的地震”,。

        1940年代中期,,陳省身在國內(nèi)各著名大學(xué)數(shù)學(xué)系召集了10多位優(yōu)秀畢業(yè)生進入數(shù)學(xué)研究所做助理研究員,吳文俊就是其中一員,。在陳省身指導(dǎo)下,,吳文俊得以在“現(xiàn)代數(shù)學(xué)女王”拓撲學(xué)的深水中游泳。那時美國數(shù)學(xué)家惠特尼推導(dǎo)出一個著名的“對偶定理”,,可是證明十分長,。經(jīng)過精心推導(dǎo),吳文俊給出了一個只有幾頁紙的證明,。當(dāng)時最具權(quán)威的美國《數(shù)學(xué)年刊》刊載了這個公式,,惠特尼說:“我的證明可以扔掉了?!?/p>

        在完成“對偶定理”證明的同一年,,吳文俊考上了中法交換生,于1947年赴法深造,,僅花兩年時間就獲得了法國國家科學(xué)博士學(xué)位,。在斯特拉斯堡大學(xué)期間,吳文俊和他的導(dǎo)師埃瑞斯曼一起,,就拓撲學(xué)中的示性類問題進行深入的研究。為參考更多外國文獻,,他自學(xué)了英語,、法語、德語和俄語,。他居住的旅館房間沒有光線,,每天起床后,就去附近咖啡館做研究,。沉浸在這種鍥而不舍的鉆研里,,他證明了公式W=SqV(后來的“吳公式”),引發(fā)了“拓撲地震”,,且解決了數(shù)學(xué)界最棘手的難題——證明4k維球無近復(fù)結(jié)構(gòu),。當(dāng)時歐洲的數(shù)學(xué)大師都難以相信這是一個中國留學(xué)生的成績。甚至有權(quán)威專家特地從蘇黎世來到斯特拉斯堡和吳文俊探討這個問題,,結(jié)果權(quán)威專家為吳文俊所折服,,并邀請其去蘇黎世大學(xué)進行學(xué)術(shù)訪問和交流。此后,,吳文俊的研究成果又多次被命名為“吳方法”“吳公式”“吳示性類”等,,在學(xué)術(shù)界留下了他的地標(biāo)。

        在法國期間,,吳文俊在數(shù)學(xué)研究界已經(jīng)是一位頗有名氣的新星了,,他和他的法國同事們所做的研究,被當(dāng)時的學(xué)界稱為“拓撲地震”。而當(dāng)他的同事們紛紛獲得各項國際獎項的時候,,吳文俊卻默默地離開了法國,,回到了他闊別已久的祖國。當(dāng)美國普林斯頓大學(xué)的聘書到達法國的時候,,吳文俊已經(jīng)身在回國的船上了,。一回國,他便到北京的一棟兩層小樓里繼續(xù)他的研究,, 這棟小樓就是剛剛成立的中國科學(xué)院數(shù)學(xué)研究所,, 所長名叫華羅庚。

        1970年代后期,,吳文俊認(rèn)識到中國傳統(tǒng)數(shù)學(xué)的機械化思想與現(xiàn)代計算機科學(xué)是相通的,。在中國傳統(tǒng)數(shù)學(xué)思想的啟發(fā)下,他開創(chuàng)了嶄新的數(shù)學(xué)機械化領(lǐng)域,,創(chuàng)立的用計算機證明幾何定理的“吳方法”,,被認(rèn)為是自動推理領(lǐng)域的先驅(qū)性工作,對中國現(xiàn)代數(shù)學(xué)的振興乃至復(fù)興做出了巨大貢獻,。

        相比起吳文俊自己最得意的中國古代數(shù)學(xué)史和拓撲學(xué)的研究,,數(shù)學(xué)機械化反而是吳文俊最為人們所熟知的研究成果。

        “數(shù)學(xué)機械化”一詞取自數(shù)理邏輯學(xué)家王浩的著作《數(shù)理邏輯總覽》中的“向機械化數(shù)學(xué)前進”一節(jié),。雖然“數(shù)學(xué)機械化”一詞由王浩提出,,吳文俊利用中國古代數(shù)學(xué)“機械化”的方法才更好地體現(xiàn)出了“機械化”的含義。吳文俊說自己從中國古代數(shù)學(xué)研究思路中找到了靈感,,這一方面固然有老一輩科學(xué)家對中國傳統(tǒng)的捍衛(wèi)的成分在內(nèi),,但對于吳文俊這樣一通則百通的高人這里也不完全是一句空話。

        為了解決機器證明幾何定理的問題,,吳文俊拋開已成就卓著的拓撲學(xué)研究,,年近花甲從頭學(xué)習(xí)計算機語言。那時,,在中科院系統(tǒng)科學(xué)研究所的機房里,,經(jīng)常會出現(xiàn)一位老人的身影,不分晝夜地忘我工作,。有很多年,,吳文俊的上機操作時間都是整個研究所的第一名。

        數(shù)學(xué)是化繁為簡的科學(xué),,吳文俊恰恰具備化繁為簡的天賦,。吳文俊能夠在用機器證明幾何定理上取得一定成功,主要是因為他有數(shù)學(xué)的基礎(chǔ),,對數(shù)學(xué)的認(rèn)識深,。吳文俊開創(chuàng)了近代數(shù)學(xué)史上的第一個由中國人原創(chuàng)的研究領(lǐng)域——數(shù)學(xué)機械化(國際稱“吳方法”),,實現(xiàn)了將繁瑣的數(shù)學(xué)運算、證明交由計算機來完成,。此后人工智能,、模式識別等很多領(lǐng)域取得的重大科研成果,都有數(shù)學(xué)機械化的廣泛應(yīng)用,。1986年,,國際人工智能領(lǐng)域最權(quán)威雜志《人工智能》曾刊出一本300多頁的“吳方法”論文專輯,里面全是“吳方法”在人工智能各領(lǐng)域的運用,。


獨特的數(shù)學(xué)史觀

        2002年,,國際數(shù)學(xué)家大會在北京召開,吳文俊擔(dān)任大會主席,,在開幕式上他引用了拿破侖的一句話“數(shù)學(xué)的發(fā)展與國家的繁榮密切相關(guān)”,。吳文俊作了題目為《中國古代數(shù)學(xué)的實數(shù)系統(tǒng)》公眾報告。他還從他榮獲的國家最高科學(xué)技術(shù)獎獎金中撥出100萬元建立了“數(shù)學(xué)與天文絲路基金”,,鼓勵支持有潛力的年輕學(xué)者深入開展古代及中世紀(jì)中國與其他亞洲國家數(shù)學(xué)與天文學(xué)沿絲綢之路交流傳播的研究,。

        吳文俊的研究從根本上澄清了:中國古代數(shù)學(xué)也是現(xiàn)代數(shù)學(xué)發(fā)展的源頭之一,除了希臘歐幾里得公理化的演繹推理體系,,還有另一條與之平行的中國古代數(shù)學(xué),。他指出,中西方認(rèn)識世界和進行總結(jié)規(guī)律上的出發(fā)點并不一樣,,與中國古人重視實際效果的“實用主義”不同,,古希臘人從一開始就力圖探索和總結(jié)世界的本元——如畢達哥拉斯學(xué)派甚至認(rèn)為,整個世界的本體就是“數(shù)”,,任何事物都都可以用數(shù)來描述,。在吳文俊看來,,中國古代數(shù)學(xué)的關(guān)鍵字是“術(shù)”,,無論“大衍求一術(shù)”“更相減損術(shù)”或者其他的“術(shù)”,都是以機械化的解答方式,,來解決數(shù)學(xué)中的實際問題,。它的方法是“機械”的,與西方數(shù)學(xué)“靈機一動”的證明過程不一樣,。而這也是中國古代將數(shù)學(xué)稱之為“算術(shù)”的原因——所謂算術(shù),,就是計算的“術(shù)”,這個“術(shù)”用今天的話來說就是算法,,換言之,,中國古代數(shù)學(xué),就是一部算法大全,。

        1974年,,吳文俊研究興趣轉(zhuǎn)向中國古代數(shù)學(xué),,他以敏銳的目光和深邃的思想把中國傳統(tǒng)數(shù)學(xué)的特點概括為構(gòu)造性與機械化,不僅將其成功地應(yīng)用于數(shù)學(xué)機械化新領(lǐng)域,,成為古為今用,、自主創(chuàng)新的典范,而且也開創(chuàng)和引領(lǐng)了繼李儼,、錢寶琮之后中國數(shù)學(xué)史研究的新局面,。他獨特的數(shù)學(xué)史認(rèn)識論和方法論,被概括為“吳文俊數(shù)學(xué)史觀”,。

        1975年起,,吳文俊發(fā)表了一系列的數(shù)學(xué)史論著,這些論著包含了豐富的成果,,但有一個貫穿始終的主題,,就是中國古代數(shù)學(xué)對世界數(shù)學(xué)主流的貢獻。這在國內(nèi)外引起了巨大反響,,可以說開辟了中國數(shù)學(xué)史研究的新階段,。

        1980年代,中國數(shù)學(xué)史界連續(xù)掀起了對中國古代數(shù)學(xué)再認(rèn)識的研究高潮,。吳文俊推出十卷本巨著《中國數(shù)學(xué)史大系》,,其觀念在國外產(chǎn)生了廣泛的影響。1986年,,在美國伯克利舉行的國際數(shù)學(xué)家大會上,,吳文俊應(yīng)邀作了關(guān)于中國數(shù)學(xué)史的45分鐘報告。他在回顧中國古代數(shù)學(xué)偉大成就時感慨道,,中國古代的勞動人民在廣泛實踐的基礎(chǔ)上,,建立了世界上最先進的數(shù)學(xué)方法,直到16世紀(jì),,我國數(shù)學(xué)在最主要的領(lǐng)域一直居于世界領(lǐng)先地位,。特別是自古就有的完美的十進位位值制記數(shù)法,是中國的獨特創(chuàng)造,,是世界其他古代民族所沒有的,。在他眼中,中國古代數(shù)學(xué)就是一部算法大全,,簡單明了,,有著世界最早的幾何學(xué)、最早的方程組,、最古老的矩陣,。中國人的祖先創(chuàng)造出了非常適合應(yīng)用于計算機的數(shù)學(xué),這是很不可思議的,。吳文俊提出的“古證復(fù)原”原則,,已被越來越多的同行所認(rèn)同,,它本身就成為數(shù)學(xué)史界乃至整個科學(xué)史界的寶貴財富。

        有人如此評價吳文?。骸八难芯科鸬搅苏厩逶吹淖饔?,證實了中國古代數(shù)學(xué)是世界數(shù)學(xué)的主流之一,促進了西方數(shù)學(xué)與中國數(shù)學(xué)兩大主流的融合,,推動了數(shù)學(xué)的發(fā)展,,同時也掀起了對中國數(shù)學(xué)史再認(rèn)識的新高潮?!蔽?/p>


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