吴文俊:30年开拓数学“中国路”

87岁 荣膺邵逸夫奖

 今年已87岁的吴文俊得过的大奖不计其数。37岁就以在拓扑学上的卓越成就,与华罗庚、钱学森一起,获国家自然科学一等奖;1990年获得第三世界科学院数学奖;1994年荣获首届香港求是科技基金会杰出科学家奖;2000年,81岁的吴文俊与袁隆平同获国家最高科技奖……但前段时间,在荣膺邵逸夫奖时,吴文俊仍然特别高兴。

吴老这次得奖的成果,是他辛勤开拓了30年的“数学机械化”领域。

        

这是现代数学中,一个由中国人在中国本土开创的基础研究领域。这个领域开辟伊始,便在争议中前行,既有许多科学家推崇和支持,也有人不理解,甚至反对。

然而,邵逸夫数学科学奖的5位评委,都是世界传统数学的顶级专家,有3位得过菲尔茨奖。这次,他们将邵逸夫数学奖授予吴文俊,意味着世界传统数学界对该领域的认可。

“这还仅仅是个开始,我们的成绩是不是配得上这个奖,还要看十年八年,还要走着瞧!”吴先生如是说。数学机械化将给现代数学的研究方式带来革命性的变化,将影响百年之后的数学发展。

57岁 “机器证明”推开门

一般认为,数学家最富创造力的年龄应该在40岁以前,可吴文俊开拓全新的“数学机械化”领域,却是从57岁开始的。

1946年,他进入中央研究院数学研究所,研习素有“现代数学女王”之称的拓扑学不到一年,就给出了惠特尼乘积公式的简洁证明。1947年,吴文俊去法国留学。在那几年里,他与另外3位法国的年轻数学家一起,引发了一次次拓扑学界的“地震”。后来,这3位同事中的两位,获得了菲尔茨奖(该奖只授予年龄不超过40岁的数学家)。

在那段时间里,吴示性类、吴示嵌类、吴示痕类、吴公式……一系列拓扑学的重大成果在他的纸笔下诞生。他的工作成为拓扑学研究中承前启后的经典,先后被5位菲尔茨奖得主引用,其中3位还在他们的得奖工作中使用了吴文俊的研究成果。

也是这些震动世界数学界的工作,使吴文俊在37岁时就捧得了1956年的国家自然科学一等奖。当时,他的一位法国导师劝他不要回国,但吴文俊最后还是决定回国创业。

回国后,吴文俊作出了一项又一项高水平的工作,但他总觉得不满足,直到他推开了“数学机械化”的大门。

1977年春节,在奋力计算了三四个月后,吴文俊终于迎来了他生命中最重大的时刻之一,他推开了“机器证明”的大门,他证实了把几何证明交给计算机完成是可行的,一个崭新的领域将在世界数学界崛起。

71岁 “单枪匹马”终告捷

从1977年开始,他几乎就是单枪匹马、孤军奋战。做机器证明,计算机是必不可少的。当时所里的计算机只有一台长城203,内存只有4K,一秒钟只能算几百次,而输入输出还得用纸带。“那纸带上的洞洞我就怎么也搞不清,每次都叫人家帮我看,没他们,我的研究也搞不成!”吴老总是想着人家帮他的事儿。

吴文俊几乎抓住任何机会做机械化研究。70年代末,一次一个美国代表团送了他一个HP25袖珍计算器,内存里有8个空位。吴文俊就利用这几个空位编程,最高可以解5次方程。

为了编程,已过花甲的吴文俊从头开始学计算机语言,从BASIC、ALGOL到FORTRAN,一旦一种语言被淘汰,他辛辛苦苦编的几千行程序就全作废了,但他都重新再来。

转折终于在他71岁那一年到来。1990年,国家科委给了吴文俊100万元特别支持费。也在这一年,数学机械化研究中心成立,吴文俊任中心主任。从此,他不再单枪匹马,不再孤军奋战。

1992年,中心承担下国家科委攀登项目“机器证明及其应用”;1998年,“数学机械化与自动推理平台”首批入选国家973项目。同时,在他的培养下,一批年轻人逐步接过了科研重担。

87岁 “淡出江湖”尚言早

近30年来,“吴方法”不仅已经根本改变了机械化证明的面貌,而且还被应用到许多不同的领域,例如智能计算机、机器人学、计算机图形学、工程设计等等。

如今,世界上许多大学和研究机构陆续举办“吴方法”研讨班。欧美各发达国家的科学基金会和大企业都积极支持开展“吴方法”的研究。全世界这一领域的许多领衔学者来自中国,以吴文俊为首的中国学派已成为全球机械化定理证明的主要推动力。

虽然数学机械化已经得到了国际数学界的认可,但吴文俊清楚,还有许多问题需要解决,“我还想再尝试一些证明,多解决一些问题。”他说,“很多人问我什么时候‘淡出江湖’,我总是告诉他们,还早!还早!”

■名词解释

数学机械化 以数学机械化初期的几何定理的机器证明为例,如果用一句话概括,就是“把‘巧而难’的几何定理证明工作,变成‘繁却易’的代数问题,交给计算机来完成,让数学研究告别‘一支笔,一张纸’的原始工作方式”。几何定理的机械化证明成功,是数学发展历史上的一次重大飞跃,因为此后计算机可以深入数学研究的各个领域,代替纸和笔,成为数学家的得力助手。

邵逸夫奖 2002年设立,旨在表彰在科学研究或应用方面获得突破性成果,并且对人类生活产生深远影响的科学家。目前,该奖在数学科学、天文学、生命科学与医学领域设有3个奖项,每年颁奖一次,每项奖金100万美元。第一届邵逸夫数学奖授予了现代微分几何学的奠基者陈省身教授。第二届邵逸夫数学奖授予了费马大定理的终结者怀尔斯教授。本届邵逸夫数学奖同时授予中国的吴文俊院士和美国的曼福德教授。