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发布时间:2020-10-11 10:00:56

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作者:蒲永平,王海龙

出版社:安徽人民出版社

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走不出的科学怪圈

走不出的科学怪圈试读:

前言

奥秘是我们身边的更大境界,总是如影随形地陪伴着我们,是我们认识和选择个别事物的先决条件,只要你去发现它,你就会进入一个个新的时空,使你生活在无限的自由天地里。

其实,在一切认知与选择的行动中,我们总是不断地接触到更大的境界,但是这境界却常常保持着奥秘的特点。这奥秘就像太阳一般,在它光照下我们才能看见一切事物,但我们的注意力却不在于阳光。

我们生存世界的奥秘,那简直是无穷无尽,从太空到地球,从宇宙到海洋,真是无奇不有,怪事迭起,奥妙无穷,神秘莫测,许许多多的奥秘简直不可思议,使我们对自己的生命现象和生存环境是捉摸不透。破解这些奥秘,就有助于我们人类社会向更高层次不断迈进。其实,宇宙世界的丰富多彩与无限魅力就在于那许许多多的奥秘,使我们不得不密切关注和发出疑问。我们总是不断地去认识它、探索它。虽然今天科学技术日新月异,达到了很高程度,但对于那些无限奥秘还是难以圆满解答。古今中外许许多多科学先驱不断奋斗,一个个奥秘不断解开,并推进了科学技术大发展,但又发现了许多新的奥秘现象,又不得不向新的问题发起挑战。

宇宙奥秘是无限的,科学探索也是无限的,我们只有不断拓展更加广阔的生存空间,发现更多的丰富宝藏,破解更多的奥秘现象,才能使之造福于我们人类的文明,我们人类社会才能不断获得发展。

为了普及科学知识,激励广大读者认识和探索宇宙世界的无穷奥妙,我们根据中外最新研究成果,特别编辑了本套书。主要包括科技、宇宙、太空、自然、地球、海洋、灾难、动物、植物、古文明等存在奥秘现象、未解之谜和科学探索诸内容,具有很强系统性、科学性、可读性和新奇性。

本套书内容精炼、语言简洁,深入浅出,通俗易懂,图文并茂,形象生动,非常适合广大青少年学生阅读和收藏,其目的是使广大青少年学生在兴味盎然地领略宇宙世界奥秘现象的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识各种奥秘现象,激起热爱科学和探索科学的热情,掌握开启科学世界的金钥匙,使我们真正成为世界的主人,成为科学的主人。

第一篇 数学篇

第一章 走近著名的数学家

1.圆周率之父祖冲之

著名的圆周率之父,祖冲之是南北朝的一位杰出科学家。他不仅是一位杰出的数学家,而且还广泛涉及了天文历法、机械制造、音乐等领域,是一个不可多得的全能型人才。

祖冲之,字文远,祖籍是古代的范阳郡遒县也就是今天的河北涞源。公元429年祖冲之生于建康也就是现在的江苏南京的一个官宦人家,尽管他的原籍在北方,但他的几代祖先都在江南做官且通晓历法。其祖父掌管土木工程建筑,父亲也学识渊博,所以他从小就有机会接受家传科学知识,青年时代进入专门研究学术的华林学省学习研究。祖冲之曾作过州从事史,公府参军,县令,最高官至长水校尉,享受着四品官员的俸禄,公元500年去世,享年71岁。

身为中国古代伟大的数学家和天文学家,祖冲之有很多的生平著作,内容也涉及了很多的方面。但令人遗憾的是,他数学方面的论著,均已不幸失传。在历代国内外的各种图书目录中,可以见到他所写的数学著作的书名有“缀术”6卷,“九章算术义注”9卷,“重差注”1卷。在天文历法方面,他编制成《大明历》,并为大明历写了“驳议”。在古代典籍的注释方面,祖冲之有,《易义》、《老子义》、,《庄子易》、《释论语》、《释孝经》等著作,但亦均已失传。他文学作品方面的《述异记》10卷,有部分片段被收藏在《太平御览》等书中。

青年时期的祖冲之已经表现出了对天文学和数学的极大兴趣与天分。他把自古至他生活时代的各种有关数学及天文的文献、记录、资料等几乎都搜罗来进行学习研究,并且亲自进行精密的测量和仔细的推算。他曾如此描述自己的学习研究状态:“亲量圭尺,躬察仪漏,目尽毫厘,心穷筹策”。他对刘歆、张衡、郑玄、阚译、王番、刘徽等科学家的工作进行了仔细研究,并一一驳正了他们的错误,总结出了许多极有价值的结果,众所周知的圆周率就是他研究成果的最好证明。

在古代,世界各地的人们最早使用的圆周率都是3。中国也不例外,这一误差很大的数值一直沿用到汉代。汉代以后,不少科学家对圆周率的改进都作了一定的工作,最为著名的是魏晋时期的数学家刘徽,他以他的“割圆术”把圆周率延伸到3.14,为中国的数学发展史添上了浓重的一笔。而后来祖冲之在数学方面上的突破,可以说在中国古代的数学史上具有里程碑的意义。因为圆周率π的计算不仅只是一个简单的数学公式,它还标志着一个国家和民族科学水平的进步。《隋书·律历志》是我们惟一可以找到有关祖冲之在圆周率方面工作的史料。而且史料中还记载了祖冲之给出的两个圆周率的近似分数值:

密率:π=355/113,小数点后6位准确

约率:π=22/7,小数点后2位准确。

欧洲的数学家们是晚于祖冲之1100多年后才算出355/113这一数值,并称这一数据为“安东尼兹率”。而在1912年日本的数学家三上义夫提出应称π=355/113为“祖率”。

人们很好奇在计算工具很落后的古代祖冲之是通过什么得出如此精密的结果的,但是令人遗憾的是人们并没有找到任何的史料有此方面的记载。人们推测祖冲之用的还是刘徽的“割圆术”,如果真的是如此的话,祖冲之需要计算出园内接正12288边形和正24576边形的面积,要进行加、减、乘、除、开方等运算多达130次以上,而且每次运算都要精确到9位数字。很难想象在当时用罗列算筹等落后的计算方法来进行进算,是需要祖冲之花费何等的精心与超人的毅力才能最终得出影响世界的结果。

祖冲之的儿子祖暅也在数学方面颇有天赋,他于父亲合作共同推出了关于球体体积计算的公式,父子二人是根据刘徽在“九章算术注”中提出的正确方法,求得了球体体积公式,即V=(4/3)πr3。

而且在求出球体积公式的过程中,祖氏父子还总结出了所谓的“祖氏原理”。在西方由意大利数学家卡瓦列里发现了这一原理所以被称为“卡瓦列里原理”,但西方的发现要比祖氏父子晚1100多年。

祖冲之所编的《大明历》以及为《大明历》所写的“驳议”里包含了很多他在天文历法方面的成就。祖冲之通过精密的观察测量,发现当时奉行的由前辈著名天文学家何承天所编制的元嘉历有不少错误,于是着手编制大明历,公元462年编成,时年只有33岁。祖冲之对历法的编制做出了很多创造性的贡献,尽管《大明历》是那个时代最好的一部历法,却遭到皇旁宠臣的反对。《大明历》得以正式颁行是在祖冲之死后多年,在其儿子祖暅的坚决请求以及对天象的实际校验后,才使这本出能够为世人所知。

2.“勾股定理”与毕达哥拉斯

所谓的勾股定理就是,如果一个直角三角形的两直角边长分别为222a和b,斜边为c,则有:a+b=c。勾股定理还可以用来解释几何方面的问题,那就是直角三角形两直角边上的两个正方形的面积之和,等于斜边上正方形的面积。

如果从简单的数学方面来看,勾股定理只是揭示了直角三角形三条边之间客观存在的相对数量关系,但是从它对社会的现实意义来看,它的力量却带动了几千年的数学和自然科学的发展。因此,勾股定理在2004年被一本英国的科学期刊公布为读者选出的科学界最伟大的公式之一。

在我国勾股定理又被称为商高定理,商高是我国公元前西周时期的数学家,在古代是最早是由他解释了“勾三股四弦五”的原理。秦汉时期的数学著作《周髀算经》中记载:昔者周公问于商高曰:“窃闻乎大夫善数也。请问古者包牺(伏羲氏)立周天历度,夫天不可阶而升,地不可得尺寸而度。请问数安从出?”商高曰:“数之法,出于圆方。圆出于方,方出于矩,矩出于九九八十一。故折矩,以为勾广三,股修四,径隅五。既方其外,半之一矩,环而共盘,得成三四五。两矩共长二十有五,是谓积矩。故禹之所以治天下者,此数之所生也。”由此推断勾股定理在中国历史传说中的伏羲氏时代就有所运用。

因此也有人认为早在伏羲氏时期,古人在观测天文日月、创立八卦易理时,就已经发现了勾股定理的原理。据推断,当时原始先民们怀着敬畏的心情面朝太阳跪在地上观测日影,发现人影随日月运行而变化,跪着的小腿水平方向叫“勾”,膝盖以上的身高也就是竖直的大腿方向叫“股”,而由人的头顶到影子的头顶的距离叫“弦”,勾、股、弦之间存在着某种约束的关系。后来用“卜”的方法进行“立竿见影”的测算,再后来筑土成坛,进行更加精确的计算。从《易经》中我们可以理解到,先天八卦和天文历法始创于伏羲氏时代,发展于炎黄时代,成熟于夏商周时代,由此可想祖先们的数学水平和哲学智慧着实令人惊叹。尽管当时古人还无法用文字记录下来他们的智慧,但是大多数的中国人依然相信在伏羲时代就已经有了勾股定理的雏形。

到了商高生活的西周时代中国人已经清楚地知道,直角三角形的外接圆直径等于直角三角形的斜边。故称“径”。半圆似弓,直径是最大的弦,所以直角三角形的斜边也称“弦”。“故折矩,勾广三,股修四,径隅五”也就是说,矩形可以被分成两个勾宽为3、股长为4、径边为5的直角三角形。勾股定理的地位我国古代数学中十分显赫,而以勾股定理及其应用为核心的中国式几何学就是由此发展而来的。

在国外,根据出土的巴比伦泥板上现实的数据可以推断,在大约公元前1700年巴比伦人也发现了勾股定理。但是西方人习惯把勾股定理称为是毕达哥拉斯定理,这又是为什么呢?

毕达哥拉斯是古希腊著名的哲学家、数学家、天文学家。他曾在意大利南部的希腊属地成立过一个秘密结社,这个社团里男女地位一律平等,一切财产都归为公有,每个学员在学术上达到了一定的水平。社团的有严密的组织纪律,甚至带有浓厚的宗教色彩。

尽管早在毕达哥拉斯之前就有古巴比伦人和古中国人知道了勾股定理,但是毕达哥拉斯最早明确的提出并证明了这一理论。希腊的一位数学家在编著一本名叫《几何原本》的书时时,以为此定理是毕达哥达斯最早发现的,并将其命名为“毕达哥拉斯定理”,此后勾股定理就以“毕达哥拉斯定理”的名字流传开了。以后相继出现了所谓的毕达哥拉斯学派,毕达哥拉斯学派很重视数学,他们企图用数学来解释一切,但是他们研究数学的目的只是为了探索自然的奥秘并不实用。

有一次毕达哥拉斯应邀参加一位朋友的餐会,这位朋友的餐厅铺着是正方形美丽的大理石地砖,由于大餐迟迟不上桌,让大家都有些饥肠辘辘,但是毕达哥拉斯并没有像其他的贵宾一样颇有怨言,这位善于观察和理解的数学家凝视脚下那些排列规则、美丽的方形瓷砖,但毕达哥拉斯不只是欣赏瓷砖的美丽,而是研究起了它们和数学之间的联系,只见他选了一块瓷砖以它的对角线AB为边画一个正方形,他发现这个正方形面积恰好等于两块瓷砖的面积和。他很好奇,于是再以两块瓷砖拼成的矩形之对角线作另一个正方形,他发现这个正方形之面积等于5块瓷砖的面积,也就是以两股为边作正方形面积之和。于是毕达哥拉斯作了大胆的假设:任何直角三角形,其斜边的平方恰好等于另两边平方之和。就此勾股定理的大概模式在毕达哥拉斯的脑海了已经逐渐成形。

毕达哥拉斯不仅在数学方面的成就突出,而且在音乐和天文方面也有所成就。他是音乐理论的鼻祖,因为他阐明了单弦的乐音与弦长的关系。在天文方面,毕达哥拉斯首创地圆说。他的思想不仅对希腊的科学发展带来巨大的影响,对世界的科学发展也有着一定的影响。

3.中国数学界的伯乐熊庆来

熊庆来,字迪之,中国数学家,熊庆来主要从事函数论方面的研究工作,他在“函数理论”领域有着极高的造诣。1932年他代表中国第一次出席了瑞士苏黎世国际数学家大会,1934年,他发表了论文《关于无穷级整函数与亚纯函数》,并以此获得法国国家博士学位,这是第一个获得法国国家博士学位的中国人。熊庆来所定义的“无穷级函数”,被国际上称为“熊氏无穷数”,并被载入了世界数学史册。

熊庆来1893年出生于云南省弥勒县的息宰村,1907年,考入昆明方言学堂,1909年,升入云南英法文专修科,1911年进入云南省高等学堂学习,1913年公费赴比利时学习采矿。第一次世界大战爆发后,被迫转赴法国,在格诺大学、巴黎大学等大学功读数学,获理科硕士学位。他以独特、精辟、严谨的论证用法文撰写发表的《无穷极之函数问题》等多篇论文,获得法国数学界的交口称赞。

1921年,学业有成的熊庆来回到祖国,并在我国各大高校担任教授。比如清华大学、南京大学、西北大学等,直到1934年仍在清华大学任教,1937年又在云南大学担任校长。1949年熊庆来出席了在巴黎召开的联合国教科文组织会议,并继续留在法国从事数学研究的工作。1957年熊庆来再次回国,在中国科学院数学研究所工作。熊庆来于1969年逝世,享年77岁。

熊庆来具有超凡的记忆力与天才般的语言接受能力,再加上自幼就勤奋好学,所以他在数学方面表现出的天赋常令教育过他的中外老师们惊叹不已。我国达到许多著名科学家也都曾是他的学生,比如数学家有华罗庚、段学复、许宝騄、庄圻泰等,物理学家有赵忠尧、严济慈、钱三强、赵九章等,还有化学家柳大纲等。到了耄耄之年的熊庆来,还坚持抱病指导学生学习,后来那些学生里也出了两个著名的数学家,他们就是杨乐和张广厚。可以说熊庆来既是中国近代数学的先驱,又是在数学方面识千里马的伯乐。

潜心于学术研究与著述的熊庆来,编写的《高等数学分析》等10多种大学教材是首批中文版的数学教科书。他还创办了清华大学算学研究部和东南大学、清华大学等3所大学的数学系,算是中国近代史上第一个数学研究机构,中国数学报也是由他发起并创办的。

熊庆来除了自己的工作之外就一直把培育人才当作他的头等大事。所以他总是毫无怨言的解囊相助于有培养前途的穷学生。著名的物理学家严济慈,也是因得到熊庆来资助才得以出国深造。为资助严济慈、刘光等这样的贫困生,当自己经济拮据时,熊庆来不惜让夫人当去自己御寒的皮大衣。熊庆来在清华大学当数学系主任时,看到了华罗庚发表的《论苏家驹教授的五次方程之解不能成立》论文之后,觉得华罗庚是数学方面的天才。于是他毅然打破常规,让只有初中文化程度的华罗庚进入清华大学,并把他安排在数学系图书馆任助理员,后来又破格任助教工作,在后来又直接升为教授,并派往英国留学,在熊庆来的帮助下华罗庚终于成了国际知名的大数学家。

熊庆来多年来主持校务都十分重视清廉。尽管每年新生考试前,都会有不少人托人情,送礼,但是他都会原物退还。有一年,熊庆来赴法国,向教育部申请了1万美金的款项,准备为云南大学添购数学书籍。不料后来因云南大学解散,他也就此留在美国,尽管在美国的生活非常拮据,但他却始终没有动用这笔款项一分钱。直到几年后,他几经周折才把那笔钱所购得的图书转给交云南大学。

1937年,熊庆来接受云南省的聘请出任云南大学校长,为云大的发展作出了不可磨灭的贡献。当时的云大人力、物力、财力等都极为落后,所以教学质量明显不高。熊庆来就利用抗战初期各方人才大量涌入昆明的机会招贤纳士,他先后延聘了全国著名教授吴文藻、顾领刚、白寿彝、楚图南、费孝通、吴暗、赵忠尧、刘文典、张奚若、方国瑜等100多人担任云大的教授,还延聘了一些外国教授,使云大成为与西南联大同享盛名的又一处著名专家学者荟萃之地,教学质量因此跃入全国名牌大学之列,被吸收进《大英百科全书》之中;在他的带领之下云大的各方面实力都得到大幅度的提高。1939年他又创办了云大附中;他还不断充实图书教学设备,使图书馆藏书达十余万册,理科各系都有比较完善的实验室和标本资料室,医学院拥有附属医院及解剖室,农学院有实验农场,数学系在东郊凤凰山建立了天文台,工学院有实习工厂,航空系有飞机等,这些成就在全国高校中是极为罕有的。熊庆来带领云大前进的时代被认为的云大的第一个黄金时代。

l949年联合国教科文组织会议在巴黎召开,前往巴黎出席会议不的熊庆来不幸患脑溢血而致右半身瘫痪,但他并未向病魔屈服,以顽强的毅力用左手学会写字,艰难地在法国投人数学的研究工作。1957年熊庆来在周恩来总理的亲切关怀下,不顾台湾当局的引诱与威胁,毅然回到祖国,并任中国科学院数学研究所研究员、全国政协委员等多个职位。令人万分痛心的是,因为当年推荐华罗庚任教清华时曾说过“不聘华罗庚,我就走”的话,所以在接下来的“文化大革命”中,被迫背上了“学术权威”和“熊华黑线”的罪名,遭到了无休无止的批斗和摧残。终于在1969年初的深夜,著名的数学家熊庆来与世长辞。历史却不会忘记这位为中国数学做出巨大贡献的人。终于在1978年,熊庆来的冤案得到了平反。有人为他题词以表哀悼,“太华巍巍,拔海千寻;滇池森森,万山为襟;卓哉吾校,与其同高深。努力求新,以作我民;努力求真,文明允臻。”

21世纪初,一所被命名为“庆来中学”的学校,在他的家乡弥勒县建立起来,不仅表示了对熊庆来的怀念,更多的是希望后人们能沿着熊庆来开辟的研究道路继续前进。

4.爱国数学家苏步青

苏步青,浙江平阳人,是我国著名的数学家,被誉为数学王,与同是平阳人的棋王谢侠逊、新闻王马星野,并称为“平阳三王”,他们都被平阳人视为自己的骄傲。苏步青主要从事徽分几何学和计算几何学等方面的研究。他的研究范围很广,涉及了仿射徽分几何学、射影徽分几何学、一般空间徽分几何学、高维空间共轭理论、几何外形设计、计算机辅助几何设计等很多方面的研究。

苏步青于1902年出生在一个家境清贫的小山村里,他从小就表现的天资聪慧,所以他的父母省吃俭用,拼死拼活也要供这个孩子上学。其实苏步青读初中时,对数学并不感兴趣,因为他一学就会,所以觉得数学太无聊。他没想到后来的一堂数学课影响了他的一生。

苏步青初中时就读于浙江省立十中,上初三时他们班来了一位刚从东京留学归来的教数学课的杨老师。杨老师在第一堂课上并没有讲数学课,而是与同学们共同探讨了当时的社会时况。他说:“当今世界,弱肉强食,世界列强依仗船坚炮利,都想蚕食瓜分中国。中华亡国灭种的危险迫在眉睫,救亡图存、发展实业、振兴科学在此一举。‘天下兴亡,匹夫有责’,在座的每一位同学都有责任。”他旁征博引,讲述了数学在现代科学技术发展中的巨大作用。这堂课的最后一句话是:“为了救亡图存,必须振兴科学。数学是科学的开路先锋,为了发展科学,必须学好数学。”苏步青对于这节课深受影响,并终身难忘。

杨老师的言论给他的思想注入了新的活力。让他知道读书不仅为了摆脱个人困境,更是为了拯救中国广大的苦难民众;读书,不仅是为了个人找出路,更是为了中华民族求新生。当天晚上,苏步青辗转反侧,彻夜难眠。在杨老师的影响下,苏步青的兴趣从文学转向了数学,并从此立下了“读书不忘救国,救国不忘读书”的座右铭。处于爱国的心理,苏步青迷上了数学,此后不管是酷暑隆冬,霜晨雪夜,苏步青都沉迷于读书、思考、解题、演算等别人看来枯燥无味的生活里。苏步青在4年中就演算了上万道数学习题。苏步青的母校,现在的温州一中还珍藏着苏步青的一本几何练习簿。

苏步青17岁赴日留学,他进入东京高等工业学校是以第一名的成绩,他在那里对于学习依然是饥似渴。为国争光的信念驱使苏步青较早地进入了数学的研究领域,在完成学业的同时,写了30多篇论文,在徽分几何方面取得令人瞩目的成果,并于1931年获得理学博士学位。获得博士之前,苏步青已在日本帝国大学数学系当讲师,正当日本一个大学准备聘他去任待遇优厚的副教授时,苏步青却毅然决定回到当时还很贫困的祖国任教。回到浙大任教授的苏步青对于当时的自己生活的窘迫条件如是说:“吃苦算得了什么,我甘心情愿,因为我选择了一条正确的道路,这是一条爱国的光明之路啊!”可见这位数学家的赤子之心。

苏步青还先后承担过各类职务,曾在1952年的全国院系调整中,被派往复旦大学任教,任教务长、副校长、校长等职,1983年又起任复旦大学名誉校长。1985年起任温州大学名誉校长。历任第七、八届全国政协副主席,第五、六届全国人大常委,民盟中央副主席。1955年当选为中国科学院数学物理学部委员,兼任学术委员会常委,专长徽分几何,创立了国内外公认的徽分几何学派。撰有《射影曲线概论》、《射影曲面概论》等多部数学专著。他的研究成果“船体放样项目”、“曲面法船体线型生产程序”也先后获得国家各类奖项。

苏步青去法国做学术访问时,一位陪同他的法国人想刁难一下这个来自中国的数学家,于是给他出了几个题目。

题目是一个关于行程的问题:有A, B两地相距50千米。甲在A地、乙在B地,两人同时出发,相对而行,甲每小时走3千米,乙每小时走2千米,那么他俩几小时可以碰到呢?

苏步青说生活中关于行程问题一般分相遇和追及两大类,而这是一个很典型的相遇问题,只要列出一个一元一次方程就会很好解决。即设甲乙两人x小时相遇,根据题意可得:

3x+2x=50

5x=50

x=10

所以,他们要到10小时之后才能相遇。法国数学家没想到这个中国人能这么快地回答了自己的问题。接着又提了一个问题。

一只小狗每小时跑5千米,它同甲一起出发,碰到乙时它就返身往甲的方向跑,碰到甲时它就返身往乙的方向跑,问小狗在甲、乙相遇时一共跑了多少千米?

苏步青很快就说,显然小狗的往返奔跑,直到甲、乙相遇时才能停下来,所以小狗跑的时间就是甲、乙相遇的时间,问题也就迎刃而解。依照上题甲、乙一共跑了10个小时可以得出,小狗也跑了是个10个小时,也就是一共跑了50千米。那个法国人由衷的佩服这个被他低估的中国人苏步青。

大家都知道苏步青是个大数学家,却很少有人知道他刚开始喜欢的是文学,尤其是他对诗的热爱能让人看到他的文学功底,就是因为当时决定立志救国才决定弃文从数的,但是攻克数学难关的他却一直坚持着这对自己文学梦想的追求,他对文学的创作从他十几岁开始就没有中断过。

苏步青的诗不仅反映了他对祖国的热爱,还渗透着浓郁的乡情。仅以《苏步青业余诗词钞》几百首诗来说,赞美家乡的就有几十首,瓯江雁荡、卧牛带溪等都在诗词中尽展风姿。诗是苏步青的人格投影、情感物化和生命结晶。“卧牛山下农家子,牛背讴歌带溪水。欲砍青阶竹作鞭,牵牛去耕天下田”就是出自苏步青的《卧牛山谣》,这首诗不仅体现了小苏步青的天真烂漫,更人看到他立志救国的志向。

早在抗战时期,身处“流亡大学”境地的苏步青,仍不忘把家乡的关怀寄情于诗,“画角声声催铁血,烽烟处处缺金瓯”、“万里家乡隔战尘,江南烟雨梦归频”、“遥怜儿女牵衣小,无奈家山归梦长”等,都表达了他对家乡父老的情意。抗战胜利后,他到台湾负责接收台北大学,有人劝他留在台湾,但他依然决定回浙大。1946年3月,苏步青在从台湾归来的飞机上作了一首充满思乡之情的《忆秦娥》:“台湾峡,深蓝一片波声歇。波声歇,孤机遥指,浙东瓯北。白云开处山重叠,晴空万里归时节。归时节,红楼幽楼,菱花新雪。”后来蒋介石又发动内战,陷人民于水深火热之中。苏步青“极目东西无净土”、“愁闻鼙鼓动余哀”等诗词又流露出心忧天下的情感,他的沉郁之作使其赤子之心跃然于纸上。

5.数学天才高斯

德国著名的数学家、物理学家、天文学家、大地测量学家,卡尔·弗里德里希·高斯1777年生于不伦瑞克的一个工匠家庭,幼时家境贫困,但聪敏异常,受一位贵族的资助才进学校受教育。1795~1798年在格丁根大学学习1798年转入黑尔姆施泰特大学,1799年因证明了代数基本定理而获博士学位。从1807年起担任格丁根大学的教授、格丁根天文台的台长直至1855年在哥廷根逝世。

高斯在十五岁就进入不伦瑞克学院,并在那里开始了对高等数学的研究。他独立发现了二项式定理的一般形式、二次互反律、质数分布定理以及算术几何平均等数学规律。1795年高斯进入哥廷根大学。1796年,19岁的高斯得到了一个数学史上极重要的结果,就是《正十七边形尺规作图之理论与方法》。5年后的1801年高斯又证明了“Fermat素数”等。此后高斯对数学的研究一直都没有停止过,直到1855年2月一天的清晨他于睡梦中去世。

高斯的数学研究成就遍及了数学的各个领域,在数论、非欧几何、徽分几何、超几何级数、复变函数论以及椭圆函数论等方面均有开创性贡献。与毕达哥拉斯派的数学研究相反,他对数学的研究很注重其应用性,并且很喜欢用数学研究天文学、大地测量学和磁学。

高斯小的时候,他的父亲是一个泥瓦厂的工头,所以每星期六他总是要发薪水给工人。有一次高斯的父亲发薪水的时候,小高斯站起来说:“爸爸,你弄错了。”然后他说了另一个与父亲所算的不同的数目。别看小高斯一直趴在地板上没事人似的,其实他一直在暗地里跟着爸爸计算该给谁多少工钱。结果他们又重算了一遍证明小高斯是对的,这使大人们都吓得目瞪口呆,因为当时的小高斯才三岁。高斯还常说其实他在学讲话之前就已经学会计算了,还常说他问了大人字母如何发音后,就自己学着读起书来。

高斯是7岁进的小学。后来老师在算数课上出了一道难题:把1到100的整数写下来,然后把它们加起来!看着孩子们才刚开始学做题,老师心想他可以休息一下了,没想到的是还不到几秒钟,高斯已经把答案交到讲桌上了。其他的学生把数字一个个加起来,额头都出了汗水,但高斯却静静坐着,对老师投来的,轻蔑的、怀疑的眼光毫不在意。考完后,老师一张张地检查着答案。大部分都做错了,出错的学生就要挨一顿鞭打。最后,高斯的答案被翻了过来,老师大吃一惊,只见上面只有一个数字5050,这当然就是正确答案。高斯对他的答案给出了这样的解释:1+100=101,2+99=101,3+98=101……49+52=101,50+51=101,一共有50对和为101的数目,所以答案是50×101=5050。如此小小年纪的高斯就找到了算术级数的对称性,可见他在数学方面的天性。

质数分布定理和最小二乘法被高斯发现是在他18岁的时候。高斯随后专注于曲面与曲线的计算,并成功得到高斯钟形曲线即正态分布曲线,其函数被命名为标准正态分布或者是高斯分布,并被大量运用于概率的计算中。

高斯对复数运用的总结是在计算谷神星轨迹时进行的,而三角形全等定理的概念和二次互反律的证明是在他的第一本著名的著作《数论》中论述的。高斯在他的建立在最小二乘法基础上的测量平差理论的帮助下,结算出天体的运行轨迹。并用这种方法,发现了谷神星的运行轨迹。谷神星于1801年由意大利天文学家皮亚齐发现,但他因病耽误了观测,失去了这颗小行星的轨迹。皮亚齐以希腊神话中“丰收女神”来命名它,即谷神星,并将以前观测的位置发表出来,希望全球的天文学家一起寻找。高斯通过以前的三次观测数据,计算出了谷神星的运行轨迹。奥地利的一位天文学家依照高斯计算出的轨道,成功发现了这颗谷神星的位置。高斯由此闻名于天下,在他的著作《天体运动论》中曾著述过他推测谷神星轨迹的方法。

为了获知任意一年中复活节的日期,高斯还推导出了复活节日期的计算公式。高斯还主导了汉诺威公国的大地测量工作,通过他发明的各类数学测量方法,使测量的精度得到显著的提高。出于对实际应用的兴趣,他发明了日光反射仪,可以将光束反射至大约450公里外的地方。高斯后来不止一次地为原先的设计做出改进,他成功试制的镜式六分仪被广泛应用于对大地的测量。

当时高斯又开始研究曲面和投影的理论,是因为椭圆在球面上的正形投影理论可以解决当时大地测量中出现的许多问题。他还独立地提出了不能证明欧氏几何的平行公式具有‘物理的’必然性。但他的非欧几何理论并未发表。而后来的物理学相对论证明了高斯理论的正确性。

高斯曾试图在大地测量中通过测量三个山头所构成的三角形的内角和,以验证非欧几何的正确性,但并未成功。而后高斯的朋友鲍耶的儿子雅诺斯证明了非欧几何的存在,高斯对此感到很是欣喜。1840年,俄国人罗巴切夫斯基又用德文写了《平行线理论的几何研究》一文。这篇论文发表后,引起了高斯的注意,他非常重视这一论证,积极建议哥廷根大学聘请罗巴切夫斯基为通信院士。为了能直接阅读他的著作,63岁的高斯又开始学习俄语,并成功的搞定了这门语言。高斯在数学方面的种种成就使他无可非议的成为了徽分几何的始祖之一。

6.自学成才的数学家华罗庚

华罗庚,江苏人,世界著名数学家。他是中国解析数论、矩阵几何学、典型群、自安函数论等多方面的创始人和开拓者。国际上很多的数学科研成果都是以华氏命名的。比如“华氏定理”、“怀依—华不等式”、“华氏不等式”、“普劳威尔—加当华定理”、“华氏算子”、“华—王方法”等,可见华罗庚在国际数学界的地位。在中国华罗庚更是家喻户晓、妇孺皆知的大数学家。

于1910年出生在江苏省金坛县的华罗庚,从小就家景贫寒。初中毕业后,由于父母再也供不起他上学,所以年仅14岁的华罗庚就开始在父亲经营的小杂货铺里当伙计。但是他的中学老师很欣赏他的数学才华,就鼓励他不要放弃,应该继续自学数学。华罗庚19岁那年突然染上伤寒,此后在腿部留下了残疾。但他并不悲观、气馁,而是顽强地发奋自学。有一次,他发现一个有名的教授的一篇论文中有错误。于是他把自己的计算结果和看法写成文章,投寄给上海《科学》杂志社。第二年《科学》杂志发表了这篇文章,就是这篇文章改变了这个二十岁青年的命运。

当时被称为数学界伯乐的熊庆来正在清华大学担任数学系主任,他对华罗庚的文章大为赞赏,于是到处打听华罗庚是哪个大学的教授。此时大家并不知道这个被熊庆来找疯了的华罗庚到底是谁?碰巧数学系有位教员知道华罗庚这个人。他告诉熊庆来,说华罗庚并不是什么大学教授,而只是一个自学青年。熊庆来爱才心切,并不在乎学历,当即托人邀请华罗庚来清华大学工作。1931年,清华大学的工作人员接来了拖着残腿、拄着拐杖的华罗庚。起初,他在数学系当助理员,此间他一边工作,一边自学,还经常被熊庆来邀请去听课。勤奋好学的华罗庚只用了一年时间,就把大学数学系的全部课程学完了,学问大有长进。熊庆来对这位年轻人十分器重,有时碰到了复杂的计算都会找华罗庚帮忙。1933年,华罗庚被破格提升为助教,继而升为讲师。后来,华罗庚又被选送到英国剑桥大学去深造。1938年,只有28岁的华罗庚回国后在西南联大担任教授职位。后来的华罗庚没有辜负他的恩师熊庆来和中国人民的期望,他成了世界著名的数学家,他的数学研究成果在很多领域都得到了广泛的运用,并为世界的发展做出了卓越的贡献。

华罗庚不仅在数学上成就非凡,在文学上也颇有见解。一九五三年,科学院组织多名数学界精英出国考察,其中团长由著名科学家钱三强担任,团员则有华罗庚、张钰哲、赵九章、朱冼等人。途中闲暇无事,华罗庚题出一则上联“三强韩、赵、魏”要求大家对下联。

他出的这个对子在对联中属于有点难度的一类。早在北宋时期,辽国出使中原的使者就以“三光日月星”的上联要求大宋给出下联,当时的大文豪苏东坡以“四诗风雅颂”解决了辽国的刁难。

清代著名书画家郑板桥曾受到过一副对联,但打开一看只有上联“三绝诗书画”,此联正好贴切的点明了郑板桥的才情所在,但下联确颇难对,竟然难住了郑板桥。后来还是郑板桥的友人以“一官归去来”为下联回复了这个难题。这里的“一官”有“归去来”的三重性,不仅对应了上联的数字难题,又引用了陶渊明的《归去来辞》的典故,把郑板桥与诗书画偕隐的性格突出,由此可看板桥友人的对法丝毫不输给苏东坡。

但是此时华罗庚所提出的上联又有了新的难题。对联里的“三强”不仅是指战国时期韩、赵、魏三个国家,还暗隐着团长钱三强的名字,这就不仅要解决数字联的困难,还要在下联中加入另一位科学家的名字。华罗庚见大家面面相觑却还是无人能对出下联,于是自己说出了下联“九章勾、股、弦”。下联里的“九章”不仅是指我国古代著名的数学著作《九章》,而且恰好是代表团另一位成员,物理学家赵九章的名字。华罗庚的妙对一出立即赢得了满堂彩。

中国象棋有个规则就是“观棋不语真君子,落棋无悔大丈夫”,但是华罗庚却在其中加了一些句子成分,马上改变了它的意思,有了新的象征意义。1980年华罗庚在苏州指导统筹法和优选法时写了以下对联:

观棋不语非君子,互相帮助;

落子有悔大丈夫,纠正错误。

华罗庚在古对联上修改的对联,不仅文字对列规整,而且他恰到好处的表扬和鼓励大家对于出现的错误要及时纠正。

华罗庚为中国数学的发展做出的贡献举世瞩目,他还是中国多复变函数论的创立者,有人说这几十年来,华罗庚开创的多复变函数论之路一直被中国更多的数学专家们延续着走下去。华罗庚一生为我们留下的不仅有200余篇的学术论文,几部科普作品,还有十部数学专著,其中八部还被国外翻译出版,有些还被列入20世纪数学经典著作之列。在代数方面,证明了一维射影几何的基本定理;他对体的正规子体一定包含在它的中心之中的证明简单、明了,被称为嘉当—布饶尔—华定理。其专著《堆垒素数论》系统地总结、发展与改进了哈代与李特尔伍德圆法、维诺格拉多夫三角和估计方法及他本人的方法,他的主要研究成果发表40余年来,依然居世界领先地位,并被多国翻译出版,也是20世纪经典数论著作之一。

7.数学传人欧拉

莱昂哈德·欧拉,18世纪最优秀的数学家之一,也是世界上最伟大的数学家之一。由于他的惊人的观察分析能力而被称为是“分析的化身”。20世纪时还有一位叫“欧拉”化学家,即匈牙利的化学家乔治·安德鲁·欧拉。

欧拉于1707年出生在瑞士的巴塞尔城。欧拉之所以能成为世界上如此著名的数学家,是因为他在数论、几何学、天文数学、徽积分等多个数学的分支领域中的成就和贡献都很突出。但是这个成就非凡的大数学家在孩提时代却并也不讨他的老师喜欢,而且他在上小学时竟然被学校除过名,但是生活中的小欧拉却经常可以帮到父母的忙。

欧拉被开除的原因只是因为他和老师因为天上的星星而发生了争执。欧拉小的时候在一个教会学校度数,有一次,他问老师天上有几颗星星,他的老师的神学的信徒,圣经上没写过天上有几颗星星,所以他也不知道。但是这位老师不想在学生面前丢了面子,于是不懂装懂的说,天上几颗星星并不重要,你只要知道它们是上帝镶嵌上去的就够了。

对于星星十分好奇的欧拉就感到很奇怪:“天那么大,那么高,地上没有扶梯,上帝是怎么把星星一颗一颗镶嵌到一在幕上的呢?上帝亲自把它们一颗一颗地放在天幕,他为什么忘记了星星的数目呢?上帝会不会太粗心了呢?”

天真大胆的欧拉又向老师发出了他的疑问,这个可怜的老师又一次被问住了,红着脸不知如何回答才好。这位的神学信徒的老师心中顿时升起一股怒气,不仅是因为一个刚刚上学什么都不懂的小孩子,向他这样一个高高在上的老师提出了这样的问题使他下不了台。更重要的是,作为神学信徒的老师把上帝看得高于一切,而小欧拉居然责问上帝为什么忘了记住星星的数目,这在老师的心目中,就是对上帝的大不敬,是在怀疑万能上帝的能力,这可是个严重的问题。在当时的年代,对上帝是绝对不能怀疑的,所以欧拉的老师就让他离开了学校。

回家后无事可做的欧拉开始帮助爸爸放羊,成了一个小小的牧童。但是他还是坚持一面放羊,一面读书,当时他读的书中大部分都是数学书。

随着欧拉爸爸的羊群渐渐增多到了100只,原来的羊圈也开始显得拥挤,于是欧拉的爸爸决定建造一个更大的羊圈。他用尺子量出了一块长40米,宽15米的长方形土地,面积是600平方米,正好是平均每一头羊占地6平方米。当他正打算动工的时候,却发现材料只够围100米的篱笆。若要围成长40米,宽15米的羊圈,其周长将是110米,这使得父亲感到很为难。小欧拉却向父亲说,他有办法,既不用缩小羊圈,也不用担心每头羊的领地会小于原来的计划。父亲当然不相信他这样一个几岁小孩子会有什么好办法,所以根本就没有理他。小欧拉对于父亲的态度很是气氛,就高声地说只需要改变一下木桩的位置就可以了。父亲听了直摇头,但是,小欧拉却一直坚持要用自己的办法。无奈的父亲终于同意让儿子试试看。

只见小欧拉以一个木桩为中心,将原来的40米的边长缩短到25米,父亲一看就急者说这样肯定不行,羊圈会变小的。但是子有主张的小欧拉并不回答他的疑问,而是跑到另一条边上,将原来15米的边长又增加了10米,也变成了25米。这样羊圈就变成了一个边长为25米的正方形。然后,小欧拉很自信又得以的说现在所有的问题不都解决了吗?

父亲也感到让那么小又那么聪明的孩子放羊似乎太可惜了。于是他想办法让小欧拉认识了一个大数学家伯努利。通过这位数学家的推荐,小欧拉成了巴塞尔大学里最年轻的大学生,因为那一年他才13岁。

欧拉28岁的时候,因为过度的工作而使眼睛染上了疾病,并且不幸右眼失明,但是这并不能阻挡他对数学的热爱。1741年,他应普鲁士彼德烈大帝的邀请,到柏林担任科学院物理数学所所长,直到1766年在沙皇喀德林二世的诚恳敦聘下又重回彼得堡,让人遗憾的是没有多久,欧拉是左眼视力也逐渐衰退,直至最后完全失明。完全失明后的欧拉,以惊人的毅力与黑暗进行搏斗,失明的欧拉不仅解决了使牛顿头痛的月离问题和很多复杂的分析问题,他还凭着惊人的记忆和心算继续他的研究,这种研究一直坚持了17年。但让他心碎的是1771年的一场大火使他的书房和他多年来大量研究成果全部化为灰烬。尽管如此,64岁的欧拉并没有因此一病不起,他发誓要把他所损失的成果都找回来,所以神奇的欧拉仅用了一年的时间就口述了他所有的论文并进行了修订。此后欧拉还成功的计算了气球的上升定律,而正当他和朋友庆贺这一成功的时候,他的疾病发作,就此与世长辞,享年76岁。

瑞士、俄国和德国都是欧拉生活和工作的国家,所以他们都把欧拉当作自己国家的数学家,为他曾在自己的国家工作和生活过而感到骄傲。

8.几何之父刘徽

刘徽,三国后期魏国人,尽管他是我国古代杰出的数学家,也是中国古典数学理论的创始人之一。但是关于他的生卒年月、生平事迹等,史书上记载不多。刘徽的数学著作能够留传于后世的很少,所留大多都是辗转传抄之作。

他的主要著作有:《九章算术注》、《重差术》也叫《海岛算经》、《九章重差图》,但是后两种早在宋代就已经失传于世。

刘徽在数学方面的成就主要就是他整理了中国古代的数学体系,并且奠定了数学体系的理论基础。他的《九章算数注》,已经形成了一个比较完整的体系。在数系理论方面,他用数的同类以及异类阐述了通分、约分、四则运算,以及繁分数化简等的运算法则;在开方术的注释中,他以开方不尽的理论论述了无理方根的存在,并创造了用十进分数无限逼近无理根的方法。在筹式的演算理论方面,他给率下了明确的定义,又以遍乘、通约、齐同等三种基本运算为基础,建立了数与式运算统一的理论基础,中国古代数学中的“方程”也就是现代数学中线性方程组的增广矩阵,被他定义为“率”。在勾股理论方面,他逐一论证了有关勾股定理与解勾股形的计算原理。在面积与体积理论方面,他用出入相补、以盈补虚的原理及“割圆术”的极限方法提出了刘徽原理,并解决了多种几何体积、面积等各类问题。他的这些数学理论到现在依然有利用的价值。

刘徽的另一成就就是他在继承的基础上提出了自己的创见。这一点首先体现在他的割圆术和圆周率上,他在《九章算术·圆田术》注中,用割圆术证明了圆面积的精确公式,并给出了计算圆周率的科学方法。他首先从圆内接六边形开始割圆,每次的边数倍增,算到192边形的面积,得到π=157/50=3.14,又算到3072边形的面积,得到π=3927/1250=3.1416,称为“徽率”。其次,在《九章算术·阳马术》注中,他在用无限分割的方法解决锥体体积时,提出了关于多面体体积计算的原理,被人称为是刘徽原理。再次,他在《九章算术·开立圆术》注中,指出了当时球体积公式的精确性问题,并引入了“牟合方盖”这一概念,“牟合方盖”是指正方体的两个轴互相垂直的内切圆柱体的贯交部分。此后“牟合方盖”成为了著名的几何模型。而且,刘徽还运用了比率算法的思想,提出了解决线性方程组的新方法。重差术,也是刘徽的自创,而且他还运用“类推衍化”的方法,使重差术由两次测望发展为“三望”、“四望”。而关于两次测望的问题欧洲是在15~16世纪才开始研究的。《九章算术》是我国流传至今最古老的一本综合性的历史著作,这部书的完成经过了一段历史过程,书中所收集的各种数学问题,长期以来经过多人删补、修订,最后被西汉时期的数学家整理完成。现今流传的定本的内容在东汉之前已经形成。它是中国最重要的一部经典数学著作,它的完成奠定了中国古代数学发展的基础,在中国数学史上占有极为重要的地位。但是它没有确切的作者,很多人都为他做过注释,其中比较著名的就有刘徽。

刘徽从小就开始学习《九章算术》,长大以后更是为了这本书下了很大功夫。但是刘徽很喜欢独立思考,而且他并不完全迷信书本上的东西。随着他对《九章算术》研究的深入,他发现这本书也有一些不足之处,它只是着重的介绍了解题的方法,却缺少对数学原理的理论论证的阐述。

刘徽认为,数学就像树干和树枝一样是有共通的基本原理的。于是刘徽便写了《九章算术注》对《九章算数》进行更为详细的修订,对书里的公式和定理给出了更加合理和详细的证明。他还对其中的一些重要概念也给出了更加严格的定义,刘徽的这一细心举动为中国古代的数学研究体系建立了更为完备的理论。

刘徽不但不迷信书本和前人的思想,敢于提出自己的见解推翻他们的错误理论,他还对自身有着严格的要求,勇于承认自己的“无知”。比如,在《九章算术》里关于球体体积计算的公式给的并不精确,后来也有人进行了改进的努力,谁知误差却更大。刘徽提出了前人的错误之处,自己试图提出了一种计算方法,但是同样没有成功。于是刘徽就把自己的想法和没解决的问题都写进了他的《九章算术注》里,希望后人你能帮他解决这个难题。果然几百年后,他的难题被后来的大数学家祖冲之解决了。

刘徽在《九章算术注》里正确地阐述了正负数的定义,还创造了十进位小数记法。但是,刘徽最著名的数学成就,是他用“割圆术”求圆周率的方法。刘徽先在圆内做一个内接正六边形。圆内接正六边形,有一个特点,就是每一条边长都和圆的半径相等。这样一来,圆内接正六边形的六条边加起来就等于三倍的直径长。也就是说,圆内接正六边形的周长和圆的直径的比例是3。如果再把圆周分割成12等份,做出圆内接12边形,那么它的面积和周长就比圆内接正六边形更接近于圆的面积和周长了。如果再进行细分,做出圆内接正24边形,正48边形……依此类推就会求出更精确的圆周率近似值。最后,刘徽一直割到圆内接正3072边形,得出圆周率的近似值是3.1416,刘徽得出的这一近似值是当时世界上最接近圆周率近似值的结果。

刘徽在数学方面的研究成果,不仅影响了中国古代数学发展史,而且在世界数学史上也有极高是地位。因此,刘徽还被称作是“中国数学史上的牛顿”。

9.情系祖国的数学家陈景润

陈景润,福建福州人,中国著名数学家。1966年陈景润发表的《表达偶数为一个素数及一个不超过两个素数的乘积之和》成为哥德巴赫猜想研究上的里程碑。陈景润所发表的成果也被称之为陈氏定理。我国曾发行过纪念陈景润的邮票,紫金山天文台将一颗行星命名为“陈景润星”,我国也曾专门拍摄过有关陈景润的电视剧。大家都是想以此纪念这个伟大的数学家。

陈景润1933年生于福建省福州市。这个从小就内向的孩子的童年却不孤单,因为他喜欢数学,所以那些在别的孩子眼里枯燥无味的数学方程式就成了他童年里最好的玩伴。

毕业于厦门大学的他曾在北京四中任教时,因口齿不清而被拒绝上讲台授课,只可批改作业。后来又被调回厦门大学任资料员,同时研究数论,对组合数学与现代经济管理、科学实验、尖端技术、人类生活的密切关系等问题也作了研究。再后来由于他对数论中一系列问题的出色研究,受到华罗庚的重视,被调到中国科学院数学研究所工作。

1953年陈景润从厦门大学数学系毕业的时候,曾被留校当了一名图书馆的资料员,他不仅要整理图书资料外,还要为数学系学生批改作业。尽管工作繁忙,但仍然不能阻挡陈景润对数学坚持不懈地研究。在此期间陈景润不仅大量的阅读了我国著名数学家华罗庚的很多数学专著,他还为了能直接阅读外国资料、掌握最新信息而攻读了英语、俄语、德语、法语、日语、意大利语和西班牙语等多门语言。一个数学家学习那么多的外语已经让人感到震撼,但是对于陈景润来说,他在不断突破自己的同时也不断给人们带来惊喜。

当年陈景润在福州英华中学读书时,有幸聆听了清华大学调来的一名很有学问的数学教师沈元讲课。当时沈元老师给同学们讲了一道世界数学难题:“大约在200年前,一位名叫哥德巴赫的德国数学家提出了‘任何一个大于2的偶数均可表示两个素数之和’,简称1+1。他一生也没证明出来,便给俄国圣彼得堡的数学家欧拉写信,请他帮助证明这道难题。欧拉接到信后,就着手计算。他费尽了脑筋,直到离开人世,也没有证明出来。之后,哥德巴赫带着一生的遗憾也离开了人世,却留下了这道数学难题。200多年来,这个哥德巴赫猜想之谜吸引了众多的数学家,从而使它成为世界数学界一大悬案。”这堂课让陈景润对“哥德巴赫猜想”留下了极为深刻的印象,而且他也有心向那个极为神秘的答案发起进攻。

为了实现自己的理想,那时的陈景润在一个不足6平米的小屋里,不屑于严寒酷暑的考验,食不知味、夜不能眠的他,只借着一盏煤油灯,一支笔就创造了震惊世界的奇迹。他把所以的精力都投入到对数学的研究上,最终攻克了世界著名的数学难题“歌德巴赫猜想”中的“1+2”。陈景润把这一研究结果发表在了他的论文《表达偶数为一个素数及一个不超过两个素数的乘积之和》中,论文一经发表就马上引起了世界数学界的一度震惊,英国数学家哈伯斯坦和德国数学家黎希特把陈景润的论文写进他们自己的数学书中,并称之为“陈氏定理”。陈景润研究的哥德巴赫猜想以及数论问题的成就,世界上至今无人超越,所以陈景润被称为“哥德巴赫猜想第一人”。

陈景润以他的“歌德巴赫猜想”一举成为了世界知名的大数学家,深受人们的敬重。但是荣誉一身的陈景润并没有因此而产生骄傲自满的情绪,而且他把他所取得的成绩归功于祖国和人民。陈景润为了维护祖国的利益,还不惜牺牲个人的名利。

国际数学家联合会主席曾现在1977年给陈景润写过一封信,邀请他出席国际数学家大会。参加这次大会的3000多人都是由世界著名的数学家组成的。而大会共指定了10位数学家作学术报告,陈景润就是其中之一。这对一位数学家而言,是极大的荣誉,而且可以极大的提高个人的国际知名度。

但是陈景润并没有自作主张一口答应联合会主席的邀请,而是立即向研究所党支部作了汇报,请求党的指示。党支部把这一情况又上报到科学院。科学院的党组织对这个问题比较慎重,因为由于台湾的原因,中国在国际联合会上并没有明确的席位。

科学院的党组织认为应该尊重陈景润的个人意见,因此让他自己做主。经过慎重考虑,陈景润最后决定放弃这次难得的机会。他在答复国际数学家联合会主席的信中这样写道:“第一,我们国家历来是重视跟世界各国发展学术交流与友好关系的,我个人非常感谢国际数学家联合会主席的邀请。第二,世界上只有一个中国,惟一能代表中国广大人民利益的是中华人民共和国,台湾是中华人民共和国不可分割的一部分。因为目前台湾占据着国际数学家联合会我国的席位,所以我不能出席。第三,如果中国只有一个代表的话,我是可以考虑参加这次会议的。”就这样,为了维护祖国母亲的尊严,陈景润牺牲了个人的利益,放弃了扩张自己国际知名度的机会。

1979年,美国普林斯顿高级研究所邀请陈景润去美国作短期的研究访问工作。为了充分利用普林斯顿研究所的优良环境,陈景润就挤出一切可以节省的时间,拼命工作,连中午饭也不回住处去吃。有时候外出参加会议,旅馆里比较嘈杂,他便躲进卫生间里,继续进行研究工作。经过如此的艰辛奋斗,他终于完成了论文《算术级数中的最小素数》,成功地把最小素数从原来的80推进到16,这是当时世界上最先进的研究成果。

当时陈景润每个月从可研究所获得2000美金的报酬,但是节俭的他都是吃自己带去的干粮和水果,在其他的方面也都相当的节俭,以至于在美国生活五个月,除去房租、水电花去1800美元外,伙食费等仅花了700美元。也就是说五个月陈景润获得的10000美元,他到走的时候还剩下7500美元。这笔钱在当时不是个小数目,他完全可以像其他人一样,从国外买回些高档家电。但他把这笔钱全部上交给了国家。别人问他原因时,他这样答到“我们的国家还不富裕,我不能只想着自己享乐。”陈景润的爱国之心,可见一斑。

由于陈景润在数学研究上的不凡表现,他还两次受到过国际数学家大会最高规格的邀请。除了数学上的突出成绩,陈景润还在组合数学与现代经济管理、尖端技术和人类密切关系等方面进行了深入的研究和探讨。1996年,陈景润在患帕金森氏综合征10多年之后,由于突发性疾病而逝世,终年63岁。

10.统计大师许宝騄

许宝騄,字闲若,原籍浙江杭州,我国著名数学家。许宝騄开创了中国概率论和数理统计的教学与研究工作。在参数估计理论、多元分析、极限理论等方面也取得卓越成就,而且参加开拓了多元统计分析学科。

许宝騄在1910年出生于北京,他的祖父曾任苏州知府,父亲曾任两浙盐运使,算得上是名门世家。兄弟姊妹七人中他是最小的那个。其兄许宝驹、许宝骙均是民主人士,此三人被称为“杭州许氏三杰”,而他的姊夫俞平伯也是著名的文学家。

许宝騄幼年随父赴任,从小就攻读《四书》、《五经》、历史及古典文学,10岁后就学作文言文,因此他的文学修养很深,用语、写作都很精练、准确。1928年考入燕京大学理学院。由于中学期间受亲人的影响,使他对数学颇感兴趣,入大学后了解到清华大学数学系最好,决心转学念数学。所以1929年许宝騄考入清华大学数学系,当时的老师有熊庆来、孙光远、杨武之等数学界的元老级人物,而一起学习的同学更是有以后数学界的佼佼者华罗庚、柯召等人。1934年在任北京大学数学系助教的许宝騄,曾先后两年担任正在访问北京大学的美国哈佛大学教授奥斯古德的助教,奥斯古德在他后来出版的书中,提到了许宝騄的帮助。奥斯古德是分析方面的专家,在这两年内许宝騄做了大量的分析方面的习题,也开始了一些研究。1936年许宝騄再次考取了赴英留学,在统计系学习数理统计,攻读博士学位。1938年许宝騄因成绩优异,研究工作突出,第一个被伦敦大学破格用统计实习的口试来代替。同年他获得了哲学博士学位。而且许宝騄被推荐提升为伦敦大学讲师。1940年发表的3篇文章中有两篇成为了数理统计学科的重要文献,为多元统计分析和内曼-皮尔逊理论奠基了工作基础,因此他又获得了科学博士的学位。

抗日战争爆发后,具有爱国精神的许宝騄决定为国效劳,于是他在1940年从英国到了昆明的西南联合大学任教。以后也同样成为数学家的钟开莱、王寿仁、徐利治等均是他的学生。1948年他当选为中央研究院院士,不久却发现已患肺结核。但他依然长期带病工作,教学科研一直未断,在矩阵论,概率论和数理统计方面发表了10余篇论文。1963年许宝騄被发现肺部有空洞,而且他的结核菌已有抗药性,组织屡次安排他休养,但他依然带领青年人搞科研,就算后来的“文化大革命”也没能阻止他对统计学的研究。

十几年后,德国施普林格出版社刊印了由钟开莱主编的《许宝騄全集》,全集共收录了已发表的、未被发表的论文40篇。书评中有这样一句话:许宝騄被公认为在数理统计和概率论方面第一个具有国际声望的中国数学家。1980年与1990年秋,北京大学两次为许宝騄举办纪念会,并出版了《许宝騄文集》。

安德森曾为纪念许宝騄而写过一篇文章,文中一开始就这样写道:“从1938年到1945年,许所发表的论文处于多元分析数学理论发展的前沿。1945年后,他在哥伦比亚大学和北卡罗莱纳大学讲授多元分析,在那里他培养学生从事这一领域的研究。如同一个有高度素养的数学家那样,许推进了矩阵论在统计理论中的作用,同时也证明了有关矩阵的一些新的定理。”

安德森的这一段话明确的评价了许宝騄的工作,并阐明了他研究工作的特色。多元统计分析中,维希特所导出正态总体样本协差阵的分布,被认为是多元分析历史的开始,但是没有一个严格而清晰的证明。但是许宝騄解决了这一困难,他通过把矩阵演算融合于分析的积分计算之中,给出了一个漂亮的证明。

有倔强精神的许宝騄在学术研究上一直都坚持知难而进,每次都会积极参与重大问题的探讨,并且力求彻底解决问题的所在。他不仅自己在多元分析方面有很多开创性的工作,还培养出了像安德森、奥肯等这样国际多元分析学术带头人,所以许宝騄无可非议的被公认为是多元统计分析的奠基人之一。在斯坦福大学统计系的走廊上,许宝騄和很多世界著名的统计学家们一起被悬挂在墙上,被一代代的学子们瞻仰。

许宝騄为祖国的科学事业而长期带病搞科研和教学,直到1970年12月他去世时床边依然放着他用来进行科研的钢笔和未完成的手稿。

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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