吳文俊,1919年出生,早年畢業(yè)于上海交通大學(xué)數(shù)學(xué)系,1949年獲法國Strassbourg大學(xué)博士學(xué)位,1957年當(dāng)選為中科院學(xué)部委員(后改為院士)?,F(xiàn)任中國科學(xué)院系統(tǒng)科學(xué)研究所名譽(yù)所長。1991年當(dāng)選第三世界科學(xué)院院士。吳文俊在拓?fù)鋵W(xué)、自動(dòng)推理、機(jī)器證明、代數(shù)幾何、中國數(shù)學(xué)史、對策論等研究領(lǐng)域均有杰出的貢獻(xiàn),在國內(nèi)外享有盛譽(yù)。他在拓?fù)鋵W(xué)的示性類、示嵌類的研究方面取得一系列重要成果,是拓?fù)鋵W(xué)中的奠基性工作,并有許多重要應(yīng)用。他創(chuàng)立的“吳文俊方法”在國際機(jī)器證明領(lǐng)域產(chǎn)生巨大的影響,有廣泛的重要的應(yīng)用價(jià)值。1991年,吳文俊任國家科委攀登項(xiàng)目“機(jī)器證明及其應(yīng)用”首席科學(xué)家。從1956年到2001年,他曾先后獲得國家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)、第三世界科學(xué)院數(shù)學(xué)獎(jiǎng)、陳嘉庚數(shù)理科學(xué)獎(jiǎng)、香港求是科技基金會(huì)杰出科學(xué)家獎(jiǎng)、國際Herbrand自動(dòng)推理杰出成就獎(jiǎng)、首屆國家最高科技獎(jiǎng)等。
許多研究數(shù)學(xué)的人知道,當(dāng)前國際流行的主要符號計(jì)算軟件都實(shí)現(xiàn)了中科院院士吳文俊的算法。然而,對于吳文俊作為一位戰(zhàn)略科學(xué)家的杰出作用和崇高風(fēng)范,人們了解得還不多。
八十一歲的學(xué)生
每逢星期四下午,中科院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院均開一個(gè)討論班。這個(gè)自由、開放的學(xué)術(shù)活動(dòng)形式是吳文俊院士八十年代中期創(chuàng)辦的,所有感興趣的人都可以參加,每次圍繞一個(gè)主題展開討論,至今已經(jīng)堅(jiān)持了十多年。
記者前一段到中科院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院采訪吳文俊那天,正好也是個(gè)星期四。下午三點(diǎn),吳文俊準(zhǔn)時(shí)走進(jìn)了教室,坐在第一排。參加討論班的人都知道他會(huì)來,對他的出現(xiàn)沒有一點(diǎn)意外。他的學(xué)生、系統(tǒng)科學(xué)所副研究員李子明說,十多年來只要吳先生不出差在外,就肯定會(huì)參加。這次主講是中科院理論物理所的吳可研究員,他向大家介紹了難解的“楊-巴斯方程”后,討論班成員就這個(gè)問題展開了熱烈的討論。
吳文俊一直認(rèn)真地聽著,誰發(fā)言他就把臉轉(zhuǎn)向誰,竭力了解每個(gè)人隨時(shí)迸發(fā)出來的想法。他的頭發(fā)早已全白,但氣色非常好。討論班結(jié)束后,記者就從當(dāng)天的問題入手與吳文俊交談。
“其實(shí)今天的難題我聽不懂?!眳俏目≈t遜地說,“我到現(xiàn)在還胡里胡涂的,但越是不懂的你越要聽,要學(xué)習(xí),要看其他人在做什么,否則科研就做不下去了?!?/P>
“您已經(jīng)八十一歲了,還有做學(xué)生的興趣嗎?”
“科研是永遠(yuǎn)做不完的。數(shù)學(xué)的難題有很多,簡直是越來越多。堅(jiān)持做科研可能是中國科學(xué)家的特點(diǎn),中國科學(xué)家后勁很足,年輕時(shí)做科研,六七十歲后仍在做科研,甚至八十歲后還在做。華羅庚先生是一個(gè)榜樣,我的老師陳省身先生也這樣。他們從來沒有放棄過研究。我得向他們學(xué)習(xí)?!眳俏目』卮饐栴}非常快。
一個(gè)勇于創(chuàng)新的人
在與吳文俊見面前,記者事先采訪過一些他帶過的學(xué)生和他的同事。數(shù)學(xué)研究院黨委書記李福安說:“吳先生一直是數(shù)學(xué)研究院科研工作者的榜樣,是中國數(shù)學(xué)界的戰(zhàn)略科學(xué)家。他從年輕時(shí)起,就一直熱衷于數(shù)學(xué)研究,從未間斷,并且時(shí)常有自己的創(chuàng)新。這些成果的取得不是偶然的,除了他的天賦和勤奮之外,他那種不計(jì)較名利、不懼怕艱辛的精神,正是我們很多年輕人所缺少的。我們?nèi)鄙俚牟皇且话愕膶W(xué)術(shù)骨干,不是一般的學(xué)術(shù)帶頭人,最缺少的就是吳先生這樣的戰(zhàn)略科學(xué)家。他對這個(gè)學(xué)科的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用?!?/P>
吳文俊培養(yǎng)的博士、數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院副院長劉卓軍說:“作為一個(gè)學(xué)術(shù)大家,他的出現(xiàn)有很多原因,但有兩點(diǎn)非常突出,一是非常勤奮,非常刻苦;二是他非常放得開,不在乎別人怎么說,心胸寬廣豁達(dá),不受私利困擾。另外,吳先生是個(gè)民族自豪感非常強(qiáng)的人,他一直以振興中國的數(shù)學(xué)為己任,這對我們年輕一代的影響不是用幾個(gè)字就能形容的。吳先生重視每個(gè)學(xué)生創(chuàng)造性的發(fā)展,他一直對我們說,學(xué)生不能被自己的導(dǎo)師所淹沒,學(xué)生當(dāng)然要學(xué)習(xí)、發(fā)揚(yáng)老師的某一部分,但也要有自己的想法,要學(xué)習(xí)其他老師的長處,這樣才可能有創(chuàng)造性?!?/P>
“吳先生的研究有他自己的特點(diǎn),一是創(chuàng)新性,另外一個(gè)是他能抓住事物的本質(zhì)。他做拓?fù)溲芯康臅r(shí)候,拓?fù)鋵W(xué)剛剛從艱難遲緩的發(fā)展走向突飛猛進(jìn),他一下子就抓住了拓?fù)涞暮诵膯栴},為代數(shù)拓?fù)鋵W(xué)的興起作出了影響深遠(yuǎn)的貢獻(xiàn)。他在1976年以后從事的機(jī)器定理證明也是這樣,他極其敏銳地看出了信息時(shí)代數(shù)學(xué)的發(fā)展趨勢。同時(shí)他的研究受到了中國古代數(shù)學(xué)的啟發(fā),汲取了中國傳統(tǒng)數(shù)學(xué)的養(yǎng)分。中國傳統(tǒng)數(shù)學(xué)是構(gòu)造性、算法性的,與西方的公理體系不大一樣,有自己的特點(diǎn)。使用吳先生的方法,很多數(shù)學(xué)定理的證明,或者說幾乎所有數(shù)學(xué)定理的證明,將可以由計(jì)算機(jī)來完成,大大節(jié)省人的腦力勞動(dòng),從而讓人類把精力放到更加宏觀的場面上去考慮數(shù)學(xué)問題。這是吳先生的創(chuàng)新之處。”他的另外一個(gè)學(xué)生、數(shù)學(xué)機(jī)械化中心主任、973計(jì)劃“數(shù)學(xué)機(jī)械化與自動(dòng)推理平臺”首席科學(xué)家高小山這樣說。
一個(gè)永不滿足的人
吳文俊對現(xiàn)在的成果并不滿足。從數(shù)學(xué)機(jī)械化研究來說,他覺得現(xiàn)在做的很多證明還是個(gè)案。他說:“一些人使用我的方法,用計(jì)算機(jī)花幾千個(gè)小時(shí),僅僅證明出一兩個(gè)定理。這只能稱為個(gè)案,并沒有節(jié)省腦力勞動(dòng)。要做到成千上萬個(gè)定理,用一個(gè)算法,用一個(gè)程序,就把它證明出來,這才是真正的機(jī)器證明定理,所以還有很長的路要走?,F(xiàn)在只能說是開了個(gè)頭,還局限于初等幾何方面,而數(shù)學(xué)各個(gè)領(lǐng)域都有定理證明,窮論有窮論的定理證明,數(shù)論有數(shù)論的定理證明,拓?fù)溆型負(fù)涞亩ɡ碜C明,這些用初等幾何的定理證明方法是套不了的,必須繼續(xù)研究,真正的關(guān)卡在后面。”
七十年代,吳文俊為了解決幾何定理機(jī)器證明和數(shù)學(xué)機(jī)械化問題,年近六十,還從頭學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)語言,親自在袖珍計(jì)算器和臺式計(jì)算機(jī)上編制計(jì)算程序,嘗盡了在微機(jī)上操作的甘苦。他的勤奮是驚人的,在利用HP-1000計(jì)算機(jī)進(jìn)行研究的那段時(shí)間內(nèi),他的工作日程經(jīng)常是這樣安排的:清早,他來到機(jī)房外等候開門,進(jìn)入機(jī)房之后便八九個(gè)小時(shí)不間斷工作;下午五點(diǎn)鐘左右,他步行回家吃飯,并利用這個(gè)時(shí)間抓緊整理分析計(jì)算結(jié)果;到傍晚七點(diǎn)種左右,他又到機(jī)房工作,有時(shí)候只在午夜之后回家休息,清晨又回到機(jī)房。為了節(jié)省時(shí)間,平時(shí)也節(jié)制業(yè)余愛好,讀小說也只讀短篇,怕長篇誤事,耽擱時(shí)間。長期繁重的工作,使他連自己60歲的生日也沒有記住,更別說老伴和孩子們的生日了。
一個(gè)成就輝煌的人
這些努力和勤奮經(jīng)過幾十年的積累終于結(jié)出了碩果。吳文俊從40年代起從事代數(shù)拓?fù)鋵W(xué)的研究,取得了一系列重要的成果,其中最著名的是吳示性類與吳示嵌類的引入和吳公式的建立,并有許多重要應(yīng)用,被編入許多名著。數(shù)學(xué)界公認(rèn),在拓?fù)鋵W(xué)的研究中,吳文俊起到了承前啟后的作用,在他的工作的影響下,研究拓?fù)鋵W(xué)的“武器庫”得以形成,極大地推進(jìn)了拓?fù)鋵W(xué)的發(fā)展。
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。示性類是刻畫流形與纖維叢的基本不變量。四十年代示性類研究處在起步階段,瑞士的斯蒂費(fèi)、美國的懷特奈、蘇聯(lián)的龐特里亞金和中國的陳省身先生等著名科學(xué)家,先后從不同的角度引入示性類的概念,大都是描述性的。吳文俊將示性類概念從繁化簡,從難變易,引入新的方法和手段。他的方法被稱為“吳示性類”和“吳公式”。公式給出了各種示性類之間的關(guān)系與計(jì)算方法,導(dǎo)致了一系列重要的應(yīng)用,使有關(guān)示性類理論成為拓?fù)鋵W(xué)中完美的一章。
此后,他繼續(xù)進(jìn)行代數(shù)拓?fù)鋵W(xué)示嵌類方面的研究,獨(dú)創(chuàng)性地發(fā)現(xiàn)了新的拓?fù)洳蛔兞?,其中關(guān)于多面體的嵌入和浸入方面的成果,至今仍居世界領(lǐng)先地位,被國際數(shù)學(xué)界稱為“吳示嵌類”。1958年,吳文俊應(yīng)邀在世界數(shù)學(xué)家大會(huì)作示嵌類方面的報(bào)告。這在數(shù)學(xué)界被認(rèn)為是很高的榮譽(yù)。數(shù)學(xué)家大會(huì)每4年舉辦一次,被邀請報(bào)告的工作是相關(guān)領(lǐng)域4年中最突出的成果。
五十年代,拓?fù)鋵W(xué)主導(dǎo)了數(shù)學(xué)科學(xué)的發(fā)展,被稱為現(xiàn)代數(shù)學(xué)的女王。正是吳文俊和同時(shí)代的幾位著名數(shù)學(xué)家的共同工作,推動(dòng)了拓?fù)鋵W(xué)蓬勃發(fā)展,使之成為數(shù)學(xué)科學(xué)的主流之一。吳文俊這方面的研究成果,曾獲1956年度國家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。1957年,吳文俊38歲時(shí)當(dāng)選為中科院學(xué)部委員。
七十年代,吳文俊開始花大力氣研讀中國數(shù)學(xué)史。他是一位具有戰(zhàn)略眼光的數(shù)學(xué)家,經(jīng)常思考的一個(gè)問題是:數(shù)學(xué)應(yīng)當(dāng)怎樣發(fā)展?他終于在中國古代數(shù)學(xué)中獲得啟發(fā)。中國古代數(shù)學(xué)曾經(jīng)獲得高度的發(fā)展,直到14世紀(jì),在許多數(shù)學(xué)領(lǐng)域都處于國際領(lǐng)先地位,是名副其實(shí)的數(shù)學(xué)強(qiáng)國。但是,西方一些數(shù)學(xué)史家卻忽略這一點(diǎn),不了解也不承認(rèn)中國數(shù)學(xué)的光輝成就,將其排斥于“數(shù)學(xué)主流”之外。吳文俊對此作了正本清源的研究。他指出,中國傳統(tǒng)數(shù)學(xué)注意解方程,在代數(shù)學(xué)、幾何學(xué)、極限概念等方面既有豐碩的成果,又有系統(tǒng)的理論。中國傳統(tǒng)數(shù)學(xué)強(qiáng)調(diào)構(gòu)造性、算法化,注意解決科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐中提出的各類問題,往往把得到的結(jié)論以各種原理的形式予以表述。吳文俊把中國傳統(tǒng)數(shù)學(xué)的思想,概括為機(jī)械化思想,指出它是貫穿中國古代數(shù)學(xué)的精髓。
也就是在這個(gè)時(shí)期,吳文俊到計(jì)算機(jī)工廠勞動(dòng),有機(jī)會(huì)接觸計(jì)算機(jī),切身體會(huì)到了計(jì)算機(jī)的巨大威力,敏銳地覺察到計(jì)算機(jī)的極大發(fā)展?jié)撃堋?976年底,受計(jì)算機(jī)與古代傳統(tǒng)數(shù)學(xué)的啟發(fā),他形成了一個(gè)初等幾何定理的機(jī)械化證明的思想。經(jīng)過幾個(gè)月的試驗(yàn),終于在1977年的春節(jié)前成功地用這一思想證明了一些定理。1986年,吳文俊第二次被邀請到國際數(shù)學(xué)家大會(huì)介紹這一發(fā)現(xiàn)。
這一研究開創(chuàng)了機(jī)器定理證明的時(shí)代,國際上稱為“吳文俊方法”和“吳消元法”,實(shí)現(xiàn)了初級幾何與微分幾何定理的機(jī)器證明,抓住了數(shù)學(xué)機(jī)械化研究的核心,居于世界領(lǐng)先地位。這些創(chuàng)新有重要的應(yīng)用價(jià)值,為實(shí)現(xiàn)笛卡爾與萊布尼茨提出的以機(jī)器代替人腦來促進(jìn)數(shù)學(xué)研究與思維方式、方法的變革邁出了一大步。八十年代,美國計(jì)算機(jī)科學(xué)界的權(quán)威曾聯(lián)名寫信給我國中央領(lǐng)導(dǎo),認(rèn)為吳先生的工作是“第一流的”,“獨(dú)自使中國在該領(lǐng)域走上了世界領(lǐng)導(dǎo)的崗位”。數(shù)學(xué)家李邦河分析說:“必須是具備多方面的數(shù)學(xué)知識和善于創(chuàng)造性思維的人,才可能作出這一獨(dú)特的發(fā)現(xiàn),一是他對中國古代數(shù)學(xué)的深刻理解,中國古代數(shù)學(xué)是構(gòu)造性的,可計(jì)算的,而只有構(gòu)造性的數(shù)學(xué)才可能在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn);二是對初等幾何的非一般可比的精通。三是熟悉代數(shù)幾何,他面對的是多項(xiàng)式系統(tǒng)?!?/P>
吳文俊還特別重視數(shù)學(xué)機(jī)械化的應(yīng)用。在他的影響下,中科院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院成立了數(shù)學(xué)機(jī)械化研究中心,對“吳方法”和“吳消元法”進(jìn)行大量的后續(xù)性研究工作。在這個(gè)中心,吳文俊的成就正被應(yīng)用于若干高科技領(lǐng)域,得到一系列國際領(lǐng)先的成果,包括曲面造型、機(jī)器人機(jī)構(gòu)的位置分析、智能計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、信息傳輸中的圖像壓縮等。在吳文俊的帶領(lǐng)和影響下,這個(gè)中心已經(jīng)形成了一支高水平的數(shù)學(xué)機(jī)械化研究隊(duì)伍,在國際上被稱為“吳學(xué)派”。
面對豐碩的成果,吳文俊表現(xiàn)得十分謙遜。他說:“不管一個(gè)人做什么工作,都是在整個(gè)社會(huì)、國家的支持下完成的。有很多人幫助我,我數(shù)都數(shù)不過來。我們是踩在許多老師、朋友、整個(gè)社會(huì)的肩膀上才上升了一段。我應(yīng)當(dāng)怎么樣回報(bào)老師、朋友和整個(gè)社會(huì)呢?我想,只有讓人踩在我的肩膀上再上去一截。我就希望我們的數(shù)學(xué)研究事業(yè)能夠一棒一棒地傳下去?!保T永峰)