“人民的數(shù)學(xué)家”:華羅庚最優(yōu)的“優(yōu)選”
華老誕辰110周年之際,重溫華羅庚精神的歷史意義與時代價值
【編者按】:
今天的人們并不理解,為什么華羅庚會被稱作“人民的數(shù)學(xué)家”?很多年前,他的外國同行也不懂,為什么華羅庚一定要把中國的數(shù)學(xué)搞上去,而不是把自己的數(shù)學(xué)搞上去?一個天才數(shù)學(xué)家為什么非要從理論研究轉(zhuǎn)向應(yīng)用數(shù)學(xué)?
11月12日,華羅庚誕辰110周年系列活動在他的家鄉(xiāng)——江蘇省常州市金壇區(qū)舉行,來自中科院學(xué)部局、數(shù)學(xué)與應(yīng)用研究院等單位的20多名院士走進(jìn)金壇,重溫華羅庚精神的歷史意義與時代價值。
0.618,黃金分割率,一個經(jīng)典的數(shù)學(xué)與美學(xué)結(jié)合的概念。從古希臘帕特農(nóng)神廟到中國兵馬俑,很多美學(xué)上的巔峰之作都驗證了這一規(guī)律。
鮮為人知的是,在科學(xué)與工業(yè)領(lǐng)域也有一個“0.618”,即“0.618法”。這是一種典型的優(yōu)選法,能夠通過較少的試驗次數(shù)找到最合理的工藝條件。實踐證明,解決同樣的問題,用“0.618法”做16次試驗,就可達(dá)到常用的枚舉法2500次試驗的效果。
何為“優(yōu)選”?大概沒有人比數(shù)學(xué)家華羅庚理解得更透徹。他一生面臨一次次重大選擇,也在一次次的“優(yōu)選”中定義自己的人生。 華老來了,辦法就有了
20世紀(jì)六七十年代,曾有過一陣“華羅庚熱”。華羅庚所到之處,總會有很多群眾趕來聽課,高校、科研院所、工農(nóng)一線、廠礦車間的都有。據(jù)說一些新產(chǎn)品在打樣開發(fā)時,工人們甚至?xí)睢叭A羅庚保佑”。
索光明第一次見到華羅庚時,剛出師不滿一年。她是大慶油田鉆井裝建大隊的一名電焊工,初中學(xué)歷。當(dāng)年,華羅庚去大慶油田做推廣“雙法”(優(yōu)選法、統(tǒng)籌法)的報告,“當(dāng)我聽到數(shù)學(xué)家的名字,腦海里立刻出現(xiàn)一個問題:數(shù)學(xué)家的方法,我一個初中生怎么能聽得懂呢?”
到了現(xiàn)場,索光明發(fā)現(xiàn)自己不但聽得懂、學(xué)得會,在焊接工藝中也能用得上。華羅庚那次報告的內(nèi)容就是介紹“0.618法”。
課堂上,負(fù)責(zé)演示的同志拿出一張紙,紙上畫好100度到200度的刻度,分別選擇不同點位,第一點試驗是162度,第二個試驗點是138度,兩個數(shù)字對比,留下好的,剪掉壞的……多次試驗,論證結(jié)果。
“影響焊接效率和質(zhì)量的工藝參數(shù)有很多,比如電壓、電流、焊條材質(zhì)、運(yùn)條方法和角度等等,不好把握。華羅庚那個方法的好處是能夠盡快找出合適的工藝參數(shù),有效提高焊接質(zhì)量和效率?!彼鞴饷髡f。“0.618法”幫助她解決了焊接工藝的難題,也幫助她成長為技術(shù)能手,一線“小徒工”后來成長為高級工程師。
為了讓更多工人受益,1965年,華羅庚把深奧數(shù)學(xué)原理轉(zhuǎn)變?yōu)樽顦闼匾锥⒁撞僮鞯摹半p法”,寫成了幾乎全是大白話的小冊子《統(tǒng)籌方法平話及補(bǔ)充》。與此同時,華羅庚身先士卒親自去了20多個省份辦培訓(xùn)、搞推廣。
1977年的冬天,山西大同口泉車站,100萬噸存煤運(yùn)不出去,北京的缺煤問題卻越來越嚴(yán)重。華羅庚在山西大同臨時組建一個實驗小組,用統(tǒng)籌法解決上水、除灰、裝煤三排隊問題,當(dāng)天運(yùn)力就提高了20%。等實驗結(jié)束,運(yùn)力翻了一倍。
“一個數(shù)學(xué)家,竟然能夠直接給一線的工人講課,工人還能聽懂,立即動手解決問題。”中國優(yōu)選法統(tǒng)籌法與經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)研究會理事長池宏說,他曾跟隨華羅庚擔(dān)任助手工作。華羅庚在向工人們解釋什么是統(tǒng)籌法的時候,用的是“燒水泡茶喝”的大白話。
走到哪兒,華羅庚都離不開拐杖。從小左腿殘疾,他走路要左腿先畫一個大圓圈,右腿再邁上一小步,這種費(fèi)力的步履,被他稱作“圓與切線的運(yùn)動”。“雙法”就是華羅庚給工人們打造的“拐杖”,所到之處,走進(jìn)死胡同的項目有了轉(zhuǎn)機(jī),停滯不前的項目有了進(jìn)展。
窮理以致其知,反躬以踐其實。
在他的帶領(lǐng)下,研究應(yīng)用推廣“雙法”的科技工作者隊伍不斷壯大。20世紀(jì)60年代開始時,參與者只有他和幾個學(xué)生;1972年形成“雙法”小分隊,1977年中科院成立了“應(yīng)用數(shù)學(xué)研究推廣辦公室”;到了1981年,“中國優(yōu)選法統(tǒng)籌法與經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)研究會”正式成立,各地分會也設(shè)立起來,“雙法”推廣工作有了進(jìn)一步條件保障,成為服務(wù)國民經(jīng)濟(jì)的重要力量。 因天賦而不凡,因選擇而偉大
是什么讓一位功成名就的數(shù)學(xué)家,選擇在自己學(xué)術(shù)生涯關(guān)鍵期走出書齋,走向一線?記者向華羅庚的家人、朋友、學(xué)生問這一問題時,很多人都給了類似的答案——這就是華羅庚的選擇,這就是他會做的事。
20世紀(jì)初的金壇清河橋東有一家“乾生泰”雜貨店,店主華瑞棟從小就精明勤儉,不料人到中年遭遇火災(zāi),家道中落。1910年11月12日華羅庚出生后,家庭財力有限,初中畢業(yè)后沒有上高中,而是考取了設(shè)在上海的中華工商職業(yè)學(xué)校會計專業(yè),“初中畢業(yè)文憑”——這也是他終身最高學(xué)歷。
因為天賦,華羅庚的數(shù)學(xué)人生極富戲劇性。1930年,僅憑自學(xué)的華羅庚撰寫的論文《蘇家駒之代數(shù)的五次方程式解法不能成立之理由》在上?!犊茖W(xué)》雜志發(fā)表,引起清華大學(xué)數(shù)學(xué)系主任熊慶來的重視。1931年秋,清華大學(xué)破格邀請華羅庚到清華大學(xué)任數(shù)學(xué)系助理員。
進(jìn)入清華后,他兩年完成了數(shù)學(xué)系課程,自學(xué)英語、法語和德語,并在國外權(quán)威雜志上多次發(fā)表論文。1933年冬,清華大學(xué)破格任命他為助教。
1936年,華羅庚赴英國劍橋大學(xué)讀書,以極快的速度同時攻讀七八門學(xué)科,兩年內(nèi)就“華林問題”“他利問題”“奇數(shù)的哥德巴赫問題”寫了十多篇論文,先后發(fā)表在英、蘇、法、德等國的雜志上。1982年,華羅庚成為美國國家科學(xué)院首位中國籍院士……
如果說,數(shù)學(xué)天賦決定了他的人生注定不走尋常路,人生在重要關(guān)口的選擇,則決定了他不僅僅是一名數(shù)學(xué)家。
1937年,抗戰(zhàn)爆發(fā),華羅庚立即決定放棄劍橋的學(xué)習(xí),盡快回國。“東方來的人,不稀罕劍橋大學(xué)博士學(xué)位的,你還是第一個!”彼時,劍橋大學(xué)海爾布倫教授表達(dá)了他的詫異。
華羅庚坦率地給出答案:“我來劍橋大學(xué)是為了求學(xué)問,不是為了學(xué)位?!?/p>
1938年,華羅庚加入清華大學(xué)與北京大學(xué)、南開大學(xué)聯(lián)合組成的西南聯(lián)合大學(xué),華羅庚來到昆明。白天,他拖著病腿給同學(xué)們上課;晚上,就著昏暗的油燈埋頭苦學(xué)。就是在那樣困頓的條件下,他完成了自己的第一部數(shù)學(xué)名著《堆壘素數(shù)論》。
新中國成立后,1950年,華羅庚選擇第一時間回國。1950年2月,他在歸國途中寫下《致中國全體留美學(xué)生的公開信》。他在這封長達(dá)2000多字的公開信中深情地呼喚:“為了抉擇真理,我們應(yīng)當(dāng)回去;為了國家民族,我們應(yīng)當(dāng)回去;為了為人民服務(wù),我們應(yīng)當(dāng)回去……”“朋友們!‘梁園雖好,非久居之鄉(xiāng)’,歸去來兮!”
那一年,華羅庚、朱光亞、鄧稼先、葉篤正等1000多名留美學(xué)生沖破重重阻礙奔向新中國,很多人加入中國共產(chǎn)黨。
1937年、1950年兩度放棄優(yōu)渥條件,華羅庚毅然選擇回到祖國的懷抱。在書齋研究與解決實際問題面前,他選擇奔赴一線,幫扶工農(nóng),把論文寫遍祖國大地……
華羅庚常說,科學(xué)無國界,但科學(xué)家有祖國。矢志報國是華羅庚精神最深沉的底色,也是中國科學(xué)家的精神之魂。晚年,華羅庚不顧年邁體弱,為講學(xué)、交流而在世界各地奔走,發(fā)出中國數(shù)學(xué)的學(xué)研之聲,直到疾病突發(fā),倒在三尺講臺。 何為最優(yōu)的選擇?
科學(xué)技術(shù)是生產(chǎn)力,為社會主義服務(wù)的腦力勞動者是勞動人民的一部分。這是1978年全國科技大會上的一句重要論斷。
對那個年代的知識分子來說,這句話意義非凡。
建國初期,國家積貧積弱,工農(nóng)業(yè)水平落后,許多棘手的生產(chǎn)難題有待解決。而1966年爆發(fā)的“文化大革命”,對全國科學(xué)技術(shù)工作造成了空前的破壞。十年動亂中,華羅庚數(shù)次被批斗、被抄家,甚至珍貴的研究資料被盜。但也正是在那樣的環(huán)境之下,華羅庚決心用數(shù)學(xué)為人民服務(wù),走出一條中國式應(yīng)用數(shù)學(xué)之路。
20多年間,“雙法”廣泛應(yīng)用于化工、電子、郵電、冶金、煤炭、石油、電力、輕工、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、糧油加工、建工建材、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)等行業(yè),受益者眾多。
許多單位在基本不增加人力、物力、財力的情況下,應(yīng)用“雙法”選擇合理的設(shè)計參數(shù)、工藝參數(shù),統(tǒng)籌安排,提高了經(jīng)營管理水平,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效果。
比如,江蘇省在1980年取得成果5000多項,半年時間實際增加產(chǎn)值9500多萬元,節(jié)約2800多萬元,節(jié)電2038萬度,節(jié)煤85000噸,節(jié)石油9000多噸。四川省推廣“雙法”,5個月增產(chǎn)節(jié)約價值2億多元。
胡耀邦曾高度評價“華氏雙法”,在給華羅庚的信中說:“幾十年來,你給予人們認(rèn)識自然界的東西,畢竟超過了自然界賦予你的東西?!?/p>
中國科學(xué)院院士林群說,為“雙法”的影響之深遠(yuǎn)而更感震撼的是他的一次親身經(jīng)歷。一次,他在外地搭乘出租車時,當(dāng)司機(jī)得知林群是搞數(shù)學(xué)的,那位司機(jī)順口就說出了:“哦,0.618?!边@正是優(yōu)選法里普及的黃金分割數(shù)據(jù)。
短短一句話讓林群非常驚訝,一個人能將數(shù)學(xué)的財富讓這么多人分享是十分了不起的。
作為教育者,在獎掖后學(xué)的育人工作里,華羅庚同樣不拘一格,甚至喜歡和自己“對著干”的學(xué)生。
年輕的學(xué)生陳景潤曾在信中對他的《堆壘素數(shù)論》提出了不少改進(jìn)建議,令他欣喜不已。盡管有人說陳景潤有“怪癖”,但華羅庚并不介意,他力邀陳景潤來到北京最高數(shù)學(xué)學(xué)府。又一位數(shù)學(xué)大師開啟了治學(xué)生涯。
家有“家風(fēng)”,校有“校風(fēng)”,同一師門中也有“門風(fēng)”。中國科學(xué)院院士、數(shù)學(xué)家王元說,自己受恩師華羅庚影響,絕不鼓勵科研人員鉆營名利,他認(rèn)為科學(xué)家應(yīng)該保持好奇、求實求知、創(chuàng)新探索的初心本能。他也鼓勵今天的教育能打破框架,培育出真正的創(chuàng)新人才。
科技創(chuàng)新是一代又一代人的接力賽,持續(xù)培養(yǎng)后備人才,科技事業(yè)方能長青。
中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院研究員周向宇說,華羅庚先生一直主張“讀書從薄到厚,再由厚到薄”,要重視科普。“我本人就曾經(jīng)讀過他寫的科普讀物《從楊輝三角談起》《從孫子的神奇妙算談起》等,深受啟發(fā)。”
如今,在華羅庚的家鄉(xiāng),華羅庚曾就讀的“金壇縣立初級中學(xué)”現(xiàn)已更名為“江蘇省華羅庚中學(xué)”。
“每年新生入校的一大傳統(tǒng),就是參觀華羅庚紀(jì)念館,重溫華羅庚精神。”該校黨委副書記、校長譚瑞軍說,“在我們學(xué)校的課堂上,學(xué)生能自主解決的知識模塊絕不多講,而是鼓勵學(xué)生在實操中發(fā)現(xiàn)問題。教師的職責(zé)是激發(fā)學(xué)生的鉆研動力,引導(dǎo)他們熱愛思考,為創(chuàng)造性解決問題奠定基礎(chǔ)。”
什么是最優(yōu)的選擇?數(shù)學(xué)上的黃金分割率是化繁為簡,迅速擇優(yōu),達(dá)成目標(biāo)。放到科學(xué)家身上呢?那一代科學(xué)家有著更樸素的理想,在新中國成立時,選擇回家報國;在獎掖后學(xué)的育人工作里,不拘一格降人才;在建設(shè)時期,選擇走出書齋,奔赴一線,把論文寫遍祖國大地。
華羅庚曾說:“人有兩個肩膀,我要讓雙肩都發(fā)揮作用。一肩挑起‘送貨上門’的擔(dān)子,把科學(xué)知識和科學(xué)方法送到工農(nóng)群眾中去;一肩當(dāng)做‘人梯’,讓年輕一代搭著我的肩膀攀登科學(xué)的更高一層山峰,然后讓青年們放下繩子,拉我上去再做人梯?!?/p>
時刻跟人民站在一起,讓大多數(shù)人得到發(fā)展,這才是最優(yōu)的選擇。(記者 蔣芳)
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