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人民科學(xué)家吳文俊

●  邵紅能

2019年9月17日,，國(guó)家主席令,，授予吳文俊“人民科學(xué)家”國(guó)家榮譽(yù)稱號(hào),。在世界數(shù)學(xué)史上,，吳文俊不僅是中國(guó)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(duì)于數(shù)學(xué)機(jī)械化的貢獻(xiàn)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(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng),，82歲高齡又站在首屆國(guó)家最高科技獎(jiǎng)的領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)上。

吳文俊 （1919—2017）,， 中國(guó)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(guó)數(shù)學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院數(shù)理學(xué)部主任,、全國(guó)政協(xié)常委,、2002年國(guó)際數(shù)學(xué)家大會(huì)主席、中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)名譽(yù)理事長(zhǎng),、中國(guó)科學(xué)院系統(tǒng)所名譽(yù)所長(zhǎng)等,。吳文俊在拓?fù)鋵W(xué)、數(shù)學(xué)機(jī)械化和中國(guó)數(shù)學(xué)史研究領(lǐng)域有著劃時(shí)代的成就,。他獲得首屆國(guó)家最高科技獎(jiǎng)、首屆國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng),、邵逸夫數(shù)學(xué)獎(jiǎng),、國(guó)際自動(dòng)推理最高獎(jiǎng)Herbrand自動(dòng)推理杰出成就獎(jiǎng)等眾多大獎(jiǎng)。2010年,，經(jīng)國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)小天體命名委員會(huì)批準(zhǔn),，國(guó)際編號(hào)第7683號(hào)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(gè)童年都在弄堂中度過(guò)。才4歲,，早慧的吳文俊便進(jìn)了學(xué)堂,，不過(guò)由于自他上學(xué)開始，中國(guó)便處于長(zhǎng)期的戰(zhàn)亂當(dāng)中,，再加上他年齡較小,，成績(jī)一度不甚理想。在上初二的時(shí)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(shí),，恐怕連吳文俊本人也不會(huì)想到自己以后會(huì)成為一名足以改變中國(guó)科學(xué)進(jìn)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(tái)來(lái)做，老師再加以點(diǎn)評(píng),。這對(duì)要強(qiáng)的學(xué)生們來(lái)說(shuō)顯然是行之有效的,，很快,，吳文俊就將以前落下的功課補(bǔ)了回來(lái)，在高中時(shí)期,，他的物理和數(shù)學(xué)還一度得過(guò)滿分,。

高中畢業(yè)后，吳文俊以第二名的成績(jī)考入上海交通大學(xué),，在選擇專業(yè)的時(shí)候,，他的老師認(rèn)為吳文俊物理成績(jī)的優(yōu)異和其扎實(shí)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(diǎn),。

吳文俊讀大學(xué)時(shí)，中國(guó)數(shù)學(xué)研究才剛剛起步,，整個(gè)上海交大就屬數(shù)學(xué)系規(guī)模最小,，吳文俊入學(xué)時(shí)是第四屆，可是包括他在內(nèi),，四屆學(xué)生加起來(lái)也不過(guò)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,。不僅如此，在吳文俊大二那年,，“淞滬會(huì)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(dòng)難以正常進(jìn)行,，同學(xué)們常常由于生活物資匱乏和生活環(huán)境的動(dòng)蕩而無(wú)心學(xué)習(xí),。這時(shí)，上海交大數(shù)學(xué)系各位名師對(duì)吳文俊悉心的指導(dǎo)成為了這位后來(lái)的數(shù)學(xué)家得以不斷前行的動(dòng)力,。

吳文俊開始廢寢忘食地攻讀經(jīng)典著作,，很快就打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在有了實(shí)變函數(shù)論的基礎(chǔ)之上,，很快進(jìn)入康托爾的集合論,，然后進(jìn)而鉆研點(diǎn)集拓?fù)洹?0世紀(jì)初，正是點(diǎn)集拓?fù)鋵W(xué)的黃金時(shí)代,，出版一系列經(jīng)典名著,，最著名的有德國(guó)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(lái)的發(fā)展都來(lái)源于此,。此外,，還有德國(guó)數(shù)學(xué)家舍恩夫利斯的著作以及英國(guó)數(shù)學(xué)家楊格的《集合論》。這些書吳文俊都精心鉆研過(guò),。

在學(xué)術(shù)領(lǐng)域取得巨大成就之后,，吳文俊仍經(jīng)常回憶起自己大學(xué)時(shí)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(zhǎng)，卸任后任上海交大數(shù)學(xué)系主任,，少年時(shí)赴美國(guó)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(guó)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?cái)U(kuò)大招生規(guī)模，并引進(jìn)名師,，在吳文俊大三的時(shí)候,，數(shù)學(xué)系已經(jīng)可以單獨(dú)開課。這對(duì)吳文俊來(lái)說(shuō)是一個(gè)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(jī)械化

拓?fù)鋵W(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(gè)支柱之一。1947年,，吳文俊赴法國(guó)留學(xué),。法國(guó)是拓?fù)鋵W(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?fù)鋵W(xué)中示性類的概念由繁化簡(jiǎn),，由難變易,，并給出了示性類之間明確的關(guān)系和可以計(jì)算的公式。吳文俊的工作為拓?fù)鋵W(xué)開辟了新的天地,，被稱為 “拓?fù)鋵W(xué)的地震”,。

1940年代中期,，陳省身在國(guó)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(jìn)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?fù)鋵W(xué)的深水中游泳。那時(shí)美國(guó)數(shù)學(xué)家惠特尼推導(dǎo)出一個(gè)著名的“對(duì)偶定理”,，可是證明十分長(zhǎng),。經(jīng)過(guò)精心推導(dǎo)，吳文俊給出了一個(gè)只有幾頁(yè)紙的證明,。當(dāng)時(shí)最具權(quán)威的美國(guó)《數(shù)學(xué)年刊》刊載了這個(gè)公式,，惠特尼說(shuō)：“我的證明可以扔掉了?！?/p>

在完成“對(duì)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(shí)間就獲得了法國(guó)國(guó)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?fù)鋵W(xué)中的示性類問題進(jìn)行深入的研究,。為參考更多外國(guó)文獻(xiàn)，他自學(xué)了英語(yǔ),、法語(yǔ),、德語(yǔ)和俄語(yǔ)。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(lái)的“吳公式”）,，引發(fā)了“拓?fù)涞卣稹保医鉀Q了數(shù)學(xué)界最棘手的難題——證明4k維球無(wú)近復(fù)結(jié)構(gòu),。當(dāng)時(shí)歐洲的數(shù)學(xué)大師都難以相信這是一個(gè)中國(guó)留學(xué)生的成績(jī),。甚至有權(quán)威專家特地從蘇黎世來(lái)到斯特拉斯堡和吳文俊探討這個(gè)問題，結(jié)果權(quán)威專家為吳文俊所折服,，并邀請(qǐng)其去蘇黎世大學(xué)進(jìn)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(guó)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(guó)同事們所做的研究,，被當(dāng)時(shí)的學(xué)界稱為“拓?fù)涞卣稹?。而?dāng)他的同事們紛紛獲得各項(xiàng)國(guó)際獎(jiǎng)項(xiàng)的時(shí)候，吳文俊卻默默地離開了法國(guó),，回到了他闊別已久的祖國(guó),。當(dāng)美國(guó)普林斯頓大學(xué)的聘書到達(dá)法國(guó)的時(shí)候，吳文俊已經(jīng)身在回國(guó)的船上了,。一回國(guó),，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(guó)科學(xué)院數(shù)學(xué)研究所,， 所長(zhǎng)名叫華羅庚,。

1970年代后期，吳文俊認(rèn)識(shí)到中國(guó)傳統(tǒng)數(shù)學(xué)的機(jī)械化思想與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)是相通的,。在中國(guó)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(jī)械化領(lǐng)域，創(chuàng)立的用計(jì)算機(jī)證明幾何定理的“吳方法”,，被認(rèn)為是自動(dòng)推理領(lǐng)域的先驅(qū)性工作,，對(duì)中國(guó)現(xiàn)代數(shù)學(xué)的振興乃至復(fù)興做出了巨大貢獻(xiàn)。

相比起吳文俊自己最得意的中國(guó)古代數(shù)學(xué)史和拓?fù)鋵W(xué)的研究,，數(shù)學(xué)機(jī)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(jī)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(jī)械化數(shù)學(xué)前進(jìn)”一節(jié)。雖然“數(shù)學(xué)機(jī)械化”一詞由王浩提出,，吳文俊利用中國(guó)古代數(shù)學(xué)“機(jī)械化”的方法才更好地體現(xiàn)出了“機(jī)械化”的含義。吳文俊說(shuō)自己從中國(guó)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(duì)中國(guó)傳統(tǒng)的捍衛(wèi)的成分在內(nèi),，但對(duì)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(jī)器證明幾何定理的問題,，吳文俊拋開已成就卓著的拓?fù)鋵W(xué)研究,，年近花甲從頭學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。那時(shí),，在中科院系統(tǒng)科學(xué)研究所的機(jī)房里,，經(jīng)常會(huì)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(jī)操作時(shí)間都是整個(gè)研究所的第一名。

數(shù)學(xué)是化繁為簡(jiǎn)的科學(xué),，吳文俊恰恰具備化繁為簡(jiǎn)的天賦,。吳文俊能夠在用機(jī)器證明幾何定理上取得一定成功，主要是因?yàn)樗袛?shù)學(xué)的基礎(chǔ),，對(duì)數(shù)學(xué)的認(rèn)識(shí)深,。吳文俊開創(chuàng)了近代數(shù)學(xué)史上的第一個(gè)由中國(guó)人原創(chuàng)的研究領(lǐng)域——數(shù)學(xué)機(jī)械化（國(guó)際稱“吳方法”）,，實(shí)現(xiàn)了將繁瑣的數(shù)學(xué)運(yùn)算、證明交由計(jì)算機(jī)來(lái)完成,。此后人工智能,、模式識(shí)別等很多領(lǐng)域取得的重大科研成果，都有數(shù)學(xué)機(jī)械化的廣泛應(yīng)用,。1986年,，國(guó)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(yè)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(yùn)用,。

獨(dú)特的數(shù)學(xué)史觀

2002年,，國(guó)際數(shù)學(xué)家大會(huì)在北京召開，吳文俊擔(dān)任大會(huì)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(guó)家的繁榮密切相關(guān)”,。吳文俊作了題目為《中國(guó)古代數(shù)學(xué)的實(shí)數(shù)系統(tǒng)》公眾報(bào)告。他還從他榮獲的國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獎(jiǎng)金中撥出100萬(wàn)元建立了“數(shù)學(xué)與天文絲路基金”,，鼓勵(lì)支持有潛力的年輕學(xué)者深入開展古代及中世紀(jì)中國(guó)與其他亞洲國(guó)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(guó)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(guó)古代數(shù)學(xué),。他指出，中西方認(rèn)識(shí)世界和進(jìn)行總結(jié)規(guī)律上的出發(fā)點(diǎn)并不一樣,，與中國(guó)古人重視實(shí)際效果的“實(shí)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(dá)哥拉斯學(xué)派甚至認(rèn)為，整個(gè)世界的本體就是“數(shù)”,，任何事物都都可以用數(shù)來(lái)描述,。在吳文俊看來(lái)，中國(guó)古代數(shù)學(xué)的關(guān)鍵字是“術(shù)”,，無(wú)論“大衍求一術(shù)”“更相減損術(shù)”或者其他的“術(shù)”,，都是以機(jī)械化的解答方式，來(lái)解決數(shù)學(xué)中的實(shí)際問題,。它的方法是“機(jī)械”的,，與西方數(shù)學(xué)“靈機(jī)一動(dòng)”的證明過(guò)程不一樣。而這也是中國(guó)古代將數(shù)學(xué)稱之為“算術(shù)”的原因——所謂算術(shù),，就是計(jì)算的“術(shù)”,，這個(gè)“術(shù)”用今天的話來(lái)說(shuō)就是算法，換言之,，中國(guó)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(guó)古代數(shù)學(xué),，他以敏銳的目光和深邃的思想把中國(guó)傳統(tǒng)數(shù)學(xué)的特點(diǎn)概括為構(gòu)造性與機(jī)械化,，不僅將其成功地應(yīng)用于數(shù)學(xué)機(jī)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(guó)數(shù)學(xué)史研究的新局面,。他獨(dú)特的數(shù)學(xué)史認(rèn)識(shí)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(gè)貫穿始終的主題,，就是中國(guó)古代數(shù)學(xué)對(duì)世界數(shù)學(xué)主流的貢獻(xiàn),。這在國(guó)內(nèi)外引起了巨大反響，可以說(shuō)開辟了中國(guó)數(shù)學(xué)史研究的新階段,。

1980年代,，中國(guó)數(shù)學(xué)史界連續(xù)掀起了對(duì)中國(guó)古代數(shù)學(xué)再認(rèn)識(shí)的研究高潮。吳文俊推出十卷本巨著《中國(guó)數(shù)學(xué)史大系》,，其觀念在國(guó)外產(chǎn)生了廣泛的影響,。1986年，在美國(guó)伯克利舉行的國(guó)際數(shù)學(xué)家大會(huì)上,，吳文俊應(yīng)邀作了關(guān)于中國(guó)數(shù)學(xué)史的45分鐘報(bào)告,。他在回顧中國(guó)古代數(shù)學(xué)偉大成就時(shí)感慨道，中國(guó)古代的勞動(dòng)人民在廣泛實(shí)踐的基礎(chǔ)上,，建立了世界上最先進(jìn)的數(shù)學(xué)方法,，直到16世紀(jì)，我國(guó)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(jìn)位位值制記數(shù)法，是中國(guó)的獨(dú)特創(chuàng)造,，是世界其他古代民族所沒有的,。在他眼中，中國(guó)古代數(shù)學(xué)就是一部算法大全,，簡(jiǎn)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(guó)人的祖先創(chuàng)造出了非常適合應(yīng)用于計(jì)算機(jī)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(lái)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(gè)科學(xué)史界的寶貴財(cái)富。

有人如此評(píng)價(jià)吳文?。骸八难芯科鸬搅苏厩逶吹淖饔?，證實(shí)了中國(guó)古代數(shù)學(xué)是世界數(shù)學(xué)的主流之一，促進(jìn)了西方數(shù)學(xué)與中國(guó)數(shù)學(xué)兩大主流的融合,，推動(dòng)了數(shù)學(xué)的發(fā)展,，同時(shí)也掀起了對(duì)中國(guó)數(shù)學(xué)史再認(rèn)識(shí)的新高潮?！?/p>