“人民科學家”吳文?。嚎蒲袌髧?，引領中國傳統(tǒng)數(shù)學復興

文/陳全忠

吳文俊是我國最具國際影響的數(shù)學家之一，他對數(shù)學的核心領域拓撲學作出了重大貢獻，開創(chuàng)了數(shù)學機械化新領域，對數(shù)學與計算機科學研究影響深遠。

人民科學家吳文俊

中國人工智能學會原名譽理事長、中國科學院院士吳文俊獲國家榮譽稱號“人民科學家”。作為數(shù)學界的“泰斗”，吳文俊曾因在拓撲學上的杰出成就而獲中國最高科技獎——國家自然科學獎一等獎，同期獲此殊榮的還有華羅庚和錢學森。他的一生，與國家、民族命運緊密聯(lián)系在一起，在數(shù)學領域銳意創(chuàng)新，堪稱科研報國的典范。

曾是數(shù)學零分的中學生

吳文俊，1919年5月12日出生于上海，在家中是長子，下面有一個弟弟和兩個妹妹。他的父親一直在上海的書局、報館做翻譯工作，家里有許多藏書，因此在孩提時代，吳文俊就養(yǎng)成了喜愛閱讀的習慣。初二那年，日軍對上海實行了大轟炸，吳文俊跟著家里人在鄉(xiāng)下躲了好幾個月。可是學校并未停課，等到他們返回城里，吳文俊的成績一落千丈，數(shù)學根本無法聽懂，甚至期末考試得了零分。少年吳文俊不僅挨了家里人的批評，自己也深刻反省了一番。后來，學校為那些因為躲避轟炸而無法學習的同學補課，數(shù)學老師采用“吊黑板”的形式在黑板上出題，讓學生上來做，老師當場評判。這種方法果然奏效，很快吳文俊就掌握了幾何的基本內(nèi)容和方法。

此時國內(nèi)民不聊生，為了實現(xiàn)報國的心愿，吳文俊決定奮起直追。正巧在高中時期，他遇到一位教學非常認真的英語老師，加上父親給吳文俊在課外的啟蒙教育和指點，為他打下了良好的英文基礎。吳文俊的物理成績也不錯，有一次還考了滿分。物理老師告訴校長，吳文俊之所以物理學得好，是因為數(shù)學功底好。畢業(yè)時校方討論保送吳文俊，物理老師以他獨特的目光推薦吳文俊學數(shù)學，校長說，只要吳文俊報考數(shù)學系，可以給他100大洋的獎學金。這對吳文俊無疑是一個很大的激勵，于是他決定聽從學校的安排，并以第二名的成績被上海交通大學理學院錄取。

吳文俊大一時在上海徐家匯上學，即如今上海交通大學本部。當時，在激戰(zhàn)3個月的“淞滬大戰(zhàn)”后，上海淪陷了。江浙滬的大部分大學都向其他地方轉(zhuǎn)移了，交通大學的主體部分也搬到了重慶，但還有一部分留在了上海的租界內(nèi)，相當于一座“孤島”。

“孤島”的教學環(huán)境艱苦、生活不安定，師資也不如以前。原本吳文俊還打算換系，但是當數(shù)學系開課以后，他遇到一位教實變函數(shù)論的老師武崇林副教授。武老師循循善誘，還在自己家里給他“開小灶”，并借給他一本印度出版的英文著作《代數(shù)幾何》，至此，這門課向吳文俊開啟了現(xiàn)代數(shù)學的大門。他終于真正喜歡上了數(shù)學，隨后還研讀了集合論、點集拓撲和代數(shù)拓撲的經(jīng)典著作，有些還是德文原版。

雖然條件艱苦，但吳文俊發(fā)揮自學為主的才能，他自創(chuàng)了一套學習方法“讀學懂”。所謂“讀”是課本本身，“學”是指合上書自己能推導課本里的定理，而“懂”是指所有概念和定理之間的相互關系。很快，他在高等數(shù)學領域“登堂入室”，小有心得，并寫出了畢業(yè)論文《用力學方法證明帕斯卡爾定理》，讓導師很贊賞。等到大學畢業(yè)，吳文俊已經(jīng)有成為數(shù)學家的志向和自信心了。

年輕時的吳文俊在講課

發(fā)掘中國古代數(shù)學的價值

抗日戰(zhàn)爭爆發(fā)后，吳文俊被迫中斷了自己鐘愛的數(shù)學研究，在上海租界的一所中學教書。1941年由于日軍侵入上海租界，吳文俊一度失業(yè)，全家生活也處于困頓之中。為生計所迫，半年后吳文俊再上講臺，繁重的教務工作令他有5年半的時間沒再進行數(shù)學研究。

1946年，抗戰(zhàn)剛剛結束，吳文俊到上海臨時大學任教，迫不及待地恢復了自己的研究工作。然而他沒有想到，自己孤身一人摸索的結果，卻是在數(shù)學名詞中鉆牛角尖，強烈的精神痛苦每時每刻都在折磨著他。正在這時，一個機緣使他結識了剛到上海組建中央研究院數(shù)學研究所的陳省身。陳省身當時在國際數(shù)學界因為完成了“高斯—博內(nèi)公式”證明及構建陳氏理論而聞名遐爾。那天，吳文俊在同學的陪同下到陳省身家里，他帶了自己最近的一些研究成果給陳省身看，陳省身敏銳地指出他的研究方向不對，應該從過去偏狹的古老學科轉(zhuǎn)向代數(shù)拓撲學這條路。

這句話點醒了吳文俊，與此同時，一個更加大膽的從師念頭在吳文俊心頭升起。他冒昧地提出想到中央研究院數(shù)學研究所學習的要求，沒想到陳省身把它記在了心上。沒多久，吳文俊就接到了數(shù)學研究所任助理研究員的通知。此時的吳文俊內(nèi)心充滿了陽光，不僅數(shù)學研究方向得以明晰，生活狀況也得以改善。他每天泡在圖書館里，研究工作突飛猛進。不久，開始獨立研究的吳文俊便對示性類的對偶定理給出了一個簡單的證明，這一重要成果現(xiàn)已成為經(jīng)典。

在中央研究院數(shù)學研究所，吳文俊有很多時間和機會向陳省身當面求教，而陳省身也漸漸喜歡上這個勤奮的年輕人。1947年，陳省身推薦吳文俊到法國留學，但安排他去的地方卻不是巴黎，而是法國邊境的斯特倫斯堡，這讓吳文俊有些納悶。后來他才明白老師的苦心，去清靜的地方是為了專心致志做學問。吳文俊在法國果然做出了一些比較重要的成果，不僅2年就拿到博士學位，他提出的“吳示性類”“吳公式”等，還承前啟后地為拓撲學開辟了新天地。1951年夏天，美國普林斯頓大學聘請吳文俊為教授，可當聘書寄到巴黎時，他已經(jīng)在回國的輪船上了。具有強烈愛國心的吳文俊放棄了在法國的優(yōu)越條件而回國，先在北大數(shù)學系任教，1年后調(diào)到新成立的中國科學院數(shù)學所。

此后5年，他刻苦鉆研，開始非同倫性拓撲不變量的研究，由此引入示嵌類并開展復合形嵌入、浸入與同胚的研究。他的工作是20世紀50年代前后拓撲學的重大突破之一，成為了影響深遠的經(jīng)典性成果。他的工作也曾被5位國際數(shù)學最高獎——菲爾茲獎得主引用，其中3位還在他們的獲獎工作中使用了吳文俊的結果。由于吳文俊在拓撲學示性類及示嵌類方面的貢獻，1956年，他榮獲了第一屆國家自然科學一等獎，并于1957年增選為中科院學部委員。

20世紀70年代后期，吳文俊的興趣轉(zhuǎn)向中國數(shù)學史，用算法及可計算性的觀點來分析中國古代數(shù)學。中國古代數(shù)學所蘊涵的數(shù)學機械化思想，對信息時代的數(shù)學現(xiàn)代化發(fā)揮著重大作用。在吳文俊眼里，中國古代數(shù)學就是一部算法大全，有著世界最早的幾何學、最早的方程組、最古老的矩陣。中國古代數(shù)學的價值已被世界淡忘，但吳文俊卻洞察出，其中包含著的獨特的機械化思想，它能夠把幾何問題轉(zhuǎn)化為代數(shù)，再編成程序，輸進電腦后，代替大量復雜的人工演算，這樣就可以就把數(shù)學家從繁重的腦力勞動中解放出來，進而推進科學發(fā)展。這就是機器證明，后來吳文俊把它冠名為“數(shù)學機械化”。

已近花甲之年時，吳文俊接觸到了計算機。為了驗證自己所提出的機器證明方法的有效性，他開始學習計算機編程，用Fortran語言（公式翻譯）實現(xiàn)了符號計算和幾何定理證明的算法。編程的工作量是巨大的，他每天長達10多個小時在機房連續(xù)工作。他從幾何定理機器證明與議程求解兩個具體研究方向入手，創(chuàng)造了新的方法，開創(chuàng)了嶄新的數(shù)學機械化領域，提出了用計算機證明幾何定理的“吳方法”，這被認為是自動推理領域的先驅(qū)性工作。正因此，他獲得了國際自動推理最高獎“Herbrand自動推理杰出成就獎”。

用電腦編程的吳文俊

吳文俊在教課

“永遠不老”的背后

有感于師恩深重，吳文俊此后一生都以陳省身為榜樣，不斷鼓勵和幫助后輩，并終生矢志不渝地推進數(shù)學學科的發(fā)展。2007年，已88歲高齡的吳文俊仍站在講臺上傳道授業(yè)，為數(shù)學院研究生作了題為《消去法與代數(shù)幾何》的報告并解答了學生們的問題。在近2個小時的過程中，吳文俊始終站著，聲音鏗鏘。

吳文俊一直十分關心年輕人的成長。他看不慣現(xiàn)在少數(shù)年輕人“跟著外國人跑”的做法，他說：“如果光是發(fā)表論文，不值得驕傲，應該有自己的東西?！彼冀K強調(diào)年輕人要有獨立的思想、看法，敢于超越現(xiàn)有的權威，絕不能人云亦云。說起自己成功的經(jīng)驗，吳文俊首先想到的是：“做研究不要自以為聰明，總是想些怪招，要實事求是，踏踏實實。功夫不到，哪里會有什么靈感？”正是這種日積月累、刻苦努力的“笨功夫”，經(jīng)過近10年的努力，吳文俊開創(chuàng)了在國際上被稱為“吳方法”的全新領域，吸引了各國數(shù)學家前來學習。此后人工智能、并聯(lián)數(shù)控技術、模式識別等很多領域取得的重大科研成果，背后都有數(shù)學機械化的廣泛應用。

“永遠不老”的背后，是徜徉在數(shù)學王國中的純粹。吳文俊的一位學生在中科院圖書館和國家圖書館借了大量數(shù)學專業(yè)書，發(fā)現(xiàn)幾乎每一本書的借書卡上都留有吳文俊的名字。許多人評價吳文俊，“一輩子都在做學問，一心一意地做學問”。中國科學院數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院院長席南華院士說：“吳先生對數(shù)學、對生活都有一顆單純的心，今天的我們能否做到像他那樣單純？我不知道答案，但我知道我們需要。當我們感到迷茫的時候，我們可以從吳先生留下的珍貴數(shù)學和精神財富中得到啟示。吳先生為我們樹立了一個楷模，我們深深地感謝他?！?/p>

獲得國家最高科技獎后，各種活動邀約不斷，吳文俊能避就避，認為自己只是數(shù)學家、科學家，不想當社會活動家。他曾謙遜地說：“不管一個人做什么工作，都是在整個社會、國家的支持下完成的。我們是踩在許多老師、朋友，乃至整個社會的肩膀上才上得到今天的成績。我應當怎么樣回報老師、朋友和整個社會呢？我想，只有讓人踩在我的肩膀上去超越自己，也希望我們的數(shù)學研究事業(yè)能夠一棒一棒地傳下去?！?/p>

2017年5月7日，吳文俊在北京逝世，享年98歲。海內(nèi)外數(shù)學界同仁、吳文俊的生前好友、同學和學生等百余位各界人士通過各種方式表示沉痛哀悼，并對吳文俊的一生給予高度評價，教育科研工作者丘成桐先生撰詞挽聯(lián)“同蘇公高壽，受榮名于國家，福難比矣。繼陳氏示性，揚拓撲乎中土，功莫大焉！”；嚴加安先生撰寫詩詞“先生雖逝去，偉業(yè)已長存。兩類一公式，堪稱拓撲魂。證明歸計算，玩轉(zhuǎn)幾何門。學界群星燦，數(shù)壇吳獨尊?！奔缺磉_了數(shù)學界對吳文俊的崇高敬意，也是對他一生的真實寫照。

吳文俊和上海交通大學的學生在一起