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华罗庚:数学为人民

作者:admin 2019-10-04 我要评论

华罗庚前半生是一位天才数学家,毛泽东在信中称呼他为华先生。在新中国的后半生,他是人民数学家,工人、农民管他叫老华。 1974年,巡回推广优选法的科学家华罗...

华罗庚前半生是一位“天才数学家”,毛泽东在信中称呼他为“华先生”。在新中国的后半生,他是“人民数学家”,工人、农民管他叫“老华”。

1974年,巡回推广“优选法”的科学家华罗庚教授与东北铁路工人交谈(李振盛 摄/FOTOE供图)

 

精通煤矿的数学家

1985年6月3日,华罗庚率领自己的助手计雷、陈德泉等一行八人乘机赴日本。这次访问筹划了许久,原本定于1982年就去,因为改革开放后各国邀请热烈,华罗庚先去了美国,日本行程推迟了三年。许多外国同行对华罗庚的印象还停留在半个世纪前那个英俊的、一心钻研数论问题的剑桥天才,而他这时已是75岁的老人了,来和大家交流这么多年他回到自己的祖国做了些什么。

据同行的计雷教授回忆,到日本后的行程非常顺利,尤其是重头戏准噶尔煤矿报告会。准噶尔煤矿是由日本政府带团建设的,华罗庚作为规划顾问,把煤矿规划讲得十分具体,如何把1500万吨产能建设出来,产煤之后要怎么运输、电力如何规划、城镇要做怎样的城市规划,华罗庚甚至还考虑到煤矿工人大多是男性,如何能够协调当地性别比例的问题。报告结束,十分成功,准噶尔委员会的负责人非常高兴,说以后只要是华罗庚小组论证的他们都通过。

仅凭这个报告甚至看不出他还是一位数学家——和绝大多数国外同行不同,华罗庚后半生以应用数学为工具,大量参与工业建设的实际事务。此前在美国访问时,华罗庚在去小石城的路上靠空中的气味嗅出造纸厂的存在,又推断该地的盐碱化现象,就让书斋中的美国数学家们震惊不已。

早在1977年,华罗庚就开始接触煤矿。他和学生计雷曾在山西大同的运煤车站用数学方法小试牛刀。这是全国最大的运煤车站,负责临近9个矿的运输任务,老大难问题是100万吨煤运不出去且自燃,而北京冬季恰恰严重缺煤。要解决的无非上水、除灰、加煤三排队问题,这是可以用统筹方法作数学优化的典型案例。华罗庚团队用一个月提出一个改进方案,实验当天日装车辆就从原来的700多车增长20%到800多车,最终达到1500车,整整翻了一番。最后的庆功会上,华罗庚没有讲自己作为数学家的功劳,而是以感谢对方结束讲话:“北京太缺煤了,你们是为北京作贡献,为全国作贡献。我是人民代表,我代表人民感谢你们。”

从这之后,华罗庚又多次指导矿企建设。1982年,万里找到华罗庚,希望他从微观过渡到宏观,为国家长远规划做些工作。华罗庚的答复是,他需要先打基础,清除信息、数据中过量的水分。此后他又计划带领学生们安排大范围的国民经济优化理论研究,参与到两淮煤炭十五年发展规划、准噶尔煤矿规划中,这才有了这次日本访问。

1985年去日本访问前,他的身体状况很不理想,此前有过三次心肌梗死,按照医生说法,即使一直住在医院,如果旧病复发,抢救成功的机会也不会超过1%。但华罗庚对这一次访问十分期待,坚持前往。从6月2日准备动身后他一直处在高度兴奋的状态中,到12日他还剩最后一项任务,即在东京大学向日本数学界做一个报告。

准备报告时,助手们察觉到了一些反常。原本他们都认为主要任务已经完成,最后的报告只是走个形式,再重复一遍华罗庚此前在世界教育大会上做过的关于应用数学的一个题目即可,内容并不复杂。可最后两天,一向热衷与各界人士交游的华罗庚却谢绝了许多社交活动,专心闭门准备起演讲来。

11日晚间,他一直准备到深夜。他已决定改变内容,要在报告中回顾自己这一生。计雷说当时华罗庚的这个想法就让他感到“不舒服”,但也不好说什么。因为体力衰竭,华罗庚试着写下提纲,字迹歪歪扭扭无法识别,于是改为口述,让自己的儿媳同时也是随队医生的柯小英以年代为经线,理论、普及两类工作为纬线,详细记录自己走过的数学生涯。

以前华罗庚的态度一向是“好汉不提当年勇”,甚至学生王元提出写传记时,华罗庚建议整个童年部分干脆可以跳过。可他的故事却一直为人们津津乐道。因为家贫,华罗庚初中毕业后就辍学去家里的杂货铺帮忙了,对数学的痴迷让他很快为人注意,曾经的中学老师等人也尽力帮助他。虽然具体的知识不足,华罗庚总能以非常初等的方法创造性地解决许多问题——20岁时一篇《苏家驹之代数的五次方程式解法不能成立之理由》让清华大学数学系主任熊庆来注意到他,破格招他进入清华大学图书馆担任馆员,做一份工的同时系统学习数学知识。一项项轰动国际数学界的成果诞生后,初中学历的华罗庚27岁即在清华大学取得正教授资格。抗战期间,华罗庚曾用一顿饭的工夫帮中国军队破译了日军的一组密码,又因享誉国际的研究成为第一位被民国政府嘉奖的数学家,那时他就已经是家喻户晓的天才了。新中国成立时,华罗庚正在美国伊利诺伊大学担任全职教授,他选择回到祖国——好友、另一位数学天才陈省身则留在美国。此后的数十年内,二人分别担任中国科学院的数学研究所所长和美国国家数学科学研究所的所长,在地球两端发展出了两种不同风格的数学。

把自己几十年的工作回顾一遍之后,11日晚间的华罗庚处在高度亢奋的状态,服用了安眠药后才勉强睡下。第二天一早,华罗庚继续在酒店准备演讲。下午2点,他坐在轮椅上参观了日本学士院并会见数学界院士。他送给日本院士们的书,不是高深的数论作品,而是其近著《华罗庚科普著作选集》。下午4时,在日本数学学会会长小松彦三郎的陪同下,拄着拐杖的华罗庚在掌声中步入东京大学报告厅,演讲开始。

1938年,在西南联大任教的华罗庚和家人在昆明的住宅前留影(IC photo供图)

 

跑遍每一个省

演讲一开始,华罗庚用中文讲,翻译译为日文,节奏不温不火。逐渐地,华罗庚越讲越投入,谈到他早年的数论工作,他如何为中学生组织数学竞赛,理论与普及的两条线索是如何一点点产生联系,愈发激动起来。一些提纲之外的专业数学名词,也超出了非数学专业的译员的能力。华罗庚向台下的日本数学家们临时提出,可否直接用英文演讲——1937~1939年,华罗庚在英国剑桥大学跟随数学大师哈代(Godfrey Harold)度过了自己在数学上的关键性两年,他的英文相当熟练,听众们一致同意。

华罗庚改用英文后,就不受大纲的局限畅快地讲起来了,不久就满头大汗,干脆从座位上站了起来,脱掉了西装外套,过一会儿又解下了领带,甚至挥舞起手中的拐杖如同教鞭。据后来的回忆,场下的中国助手们不约而同觉得这一幕像极了华罗庚在中科大给他们上课时的场景,那是他和学生们人生中的快乐时光。

1958年9月,隶属于中国科学院的中国科学技术大学在北京成立,华罗庚出任中科大副校长兼数学系主任,许多酝酿已久的想法开始实现。华罗庚早期的研究主要是在纯粹数学领域,这也是其国际声誉的来源,但他从未只把自己视作一个孤独地攀登智力高峰的数学家。后来人们在西南联大时期的一份笔记中见到了他为中国规划的数学蓝图,包括三部分:纯粹数学、应用数学和计算技术(计算数学和计算机)。华罗庚一开始对自己的定位就是中国数学学科发展的领导者,应用数学本就是重点。

当初在科大读书、日后成为华罗庚助手的杨德庄曾写道,不同于人们认为应用数学只是服务现实需求,因而是“较简单”的数学,实际上华罗庚推行应用数学的难度远比预期要大,因为“纯粹数学从古到今,国际上已经形成公认的套路,应用数学没有现成的套路可循”。体系如何规划、人才又该如何培养?华罗庚在科大开展了许多实验,例如重新编写教材、推动计算机专业发展,利用从速成中学保送的调干生摸索数学组织、管理者的培养。

杨德庄记得一个小例子,一次华罗庚带大家到农村劳动,收工之后,杨德庄带着大家直奔流经田里的水渠,跑过的路线与水渠垂直,洗刷好农具后,再瞄着住宿的村落直线回村。华罗庚看到了,只是问他:“你带大家走的路线对吗?”同学们这才恍然大悟没有走最短路线,这是一个初中生都能做的平面几何优化问题。华罗庚当时说的一句话给杨德庄留下了深刻印象:“你们做的是物理运动,我看到的是数学现象。”后来他跟随华罗庚几十年,才愈发理解华罗庚把数学看作自然的一个部分,反对只看作抽象的靠逻辑演绎的东西。“自然界存在着种种现象,物理现象、化学现象、生物现象……也存在数学现象。物理学是研究物理现象的,化学是研究化学现象的……数学就是研究数学现象的”。这是华罗庚对数学本源的认识。数学与自然的关系问题,从牛顿到冯·诺伊曼,大科学家们都做出过观点各不相同的论述。华罗庚后期对应用数学的重视,不只是一部分人认为的迫于现实形势,本来也包含着其数学观的自然延伸。

“文革”前后,华罗庚开始了他最为知名的工作,即在全国推广“双法”——优选法和统筹法。华罗庚骄傲地谈到,除了西藏、青海等地医生坚决不允许他去,台湾省尚未回归,其他每一个中国的省区他都到过了。国外学界对这样一位大数学家如何把数学和群众运动结合起来十分有兴趣,形象地把推广“双法”比作“龙方法”——在各省推广时,华罗庚先做报告,用香烟、纸条等各种道具,趣味横生地为劳动模范、工农代表讲解“0.618原理”等知识,提起他们对数学的兴趣,再和当地专业工作者详谈优化生产的数学原理,如同一个龙头。每个省通常组织多达上百人的推广双法总队,再分成若干小分队去不同城市,还分为建筑、化工、机械等若干组,在各地进行优化实验,成功后再推广,环环相扣,宛如一条长龙向基层传递。按照华罗庚自己的说法,他和学生们“到了上万个工厂”,“每到一省听众就有十几万人,应用范围遍及各行业,在实际中培养了一批骨干”,“四川省普及推广双法四个月时间的经济效果就是二亿三千万元”。这位曾经的少年天才也在实际工作中磨砺成了一位人民数学家。华罗庚虽有腿疾,在西南三线试点时还是与大家一起上山,大小便只能在山上解决,可他的腿又无法蹲下,只能别人拉着他,在斜坡上方便,十几年里几乎月月都有类似的情形。学生记得有一次在基层调研,开国上将王震来看望他们,身边人亲切又随意地“老华”“老华”地叫个不停,王震气愤喝断:“怎么能这么称呼华教授!”大家才恍然发觉,华罗庚早已和工人、农民们打成一片,变成“老华”了。

6月12日的演讲上,华罗庚兴致勃勃讲完了他在新中国与国际同行们迥异的数学生涯,原定45分钟的时间正好到了。台下日本数学家们的感想或许正可以用华罗庚以前在美国的同事、数学家贝特曼(P. T. Bateman)的评价总结:“人们可能会设想,如果他留在西方,他将可能完成更多的个人研究计划;然而,如果这样做,他就不可能如他最后30年所做的,在中国发展数学及其应用中起到中心作用。”著名数学家赛尔贝格(Atle Selberg)也曾说:“很难想象如果华罗庚不曾回国,中国数学会怎么样。”

华罗庚又临时向大会主席申请,能不能再给他几分钟,让他把最近和对未来工作的思考也讲出来,台下爆发出欢呼,请他继续讲下去。华罗庚又讲了近20分钟,他把重点放在80年代以来的工作,尤其是对经济问题的思考:“在一定生产条件下,各部门的最优比例关系是什么?发展的最高速度是多少?如果经济出现不平衡,如何调整与控制?在数学上有如下的结论……”此后是一些数学专业问题的探讨。演讲终于结束,他最后说了一句“谢谢大家”。

在暴风雨般的掌声中,华罗庚坐了下来,他的朋友白鸟富美子女士手捧鲜花向讲台走去,就在这时,华罗庚突然从椅子上滑了下去。大家惊叫着去扶他,但他紧闭着双眼,面色由于缺氧而呈紫色,已经没有了知觉。几十秒内,在场医生携氧气设备上台;三分钟内,东京大学最权威的心脏病专家杉木教授赶到,指挥医疗团队现场抢救,亲自实施人工呼吸和心脏按压;数十分钟内,华罗庚被转至东京心脏病抢救实力最强的东京大学急救部,中国驻日本大使等人在现场提出可以实施包括更换心脏等一切方式抢救;五个小时内,日本医生不间断进行抢救,一度发生医生晕倒事件,但终因华罗庚心脏坏死面积过大而无力回天。当晚10点左右,东京大学医院宣布华罗庚去世。

华罗庚去世的消息传出后,无数唁电和信件淹没了全国政协和中国科学院,其中大量来自他生前去指导过的工厂、农场、部队、村镇。


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