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2026-05-21
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科学是世界上最浪漫的语言

日期:06-09
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版面:第12版:江南周末       上一篇    下一篇

  

  编辑人语:科学是世界上最浪漫的语言。每一条定律、每一个公式都是科学家写下的诗篇,每一次实验、每一个证明都是科学的变奏。

  无论是书写着“宇宙语言的最高形式”的数学家,还是在一个个领域实现“从0到1”突破的开创者,嘉兴人璀璨夺目。

  

  数学天空中的嘉兴繁星

  

  ■陈 苏

  

  1973年,陈景润证明弱版本的哥德巴赫猜想(即陈氏定理“1+2”),风靡大江南北。

  当时,一位18岁中学生看到陈景润的报道,坚定了数论研究的梦想。

  40多年后,在学界,他与陈景润并提,甚至有人认为他已超越陈景润。

  他被“数学的闪电劈中了两次”,在孪生素数猜想、黎曼猜想取得重要突破,“敲开了世纪数学猜想的大门”,“是中国人有史以来在数学领域对世界的最大贡献之一”。

  他就是华人数学家张益唐。

  1900年,第二届国际数学家大会,“数学界的无冕之王”希尔伯特提出23道最重要的数学问题,其中,第8道素数问题,包含赫赫有名的黎曼猜想、哥德巴赫猜想和孪生素数猜想。

  哥德巴赫猜想和孪生素数猜想的最佳结果属于华人数学家,前者是陈景润,后者是张益唐。

  2013年5月,58岁的张益唐证明孪生素数猜想的一个弱化形式,证明“存在无穷多个之差小于7000万的素数对”,被国际权威科技期刊《自然》称为“重要的里程碑”。

  九年后,67岁的张益唐再次被“数学的闪电劈中”。

  去年11月8日,他宣布“本质上已经解决了朗道-西格尔零点猜想问题”,为彻底解决黎曼猜想奠定了坚实一步。

  很多人可能并不知道张益唐的祖籍是平湖,祖父张大本(号励成)生活在乍浦,父亲张以进在清华大学任教。

  素数研究,嘉兴籍数学家早在清代已经开始了。

  海宁人李善兰专著《考数根法》,是中国素数论最早的著作,代表晚清数论研究最高水平。李善兰证明著名的费马素数定理,并指出它的逆定理不真。

  李善兰,名心兰,字竟芳,号秋纫,别号壬叔,中国近代著名数学家、天文学家、力学家和植物学家。

  李善兰在数学上最大的成就是创立尖锥术和对中国传统数学垛积术的独创性研究。

  他在29岁时写出《方圆阐幽》,创造出“尖锥求积术”,是确定面积(或体积)的普遍算法。虽然,当时他还未接触微积分,但他对“尖锥曲线”的描述,相当于给出了直线、抛物线、立方抛物线等方程。

  李善兰还对中国传统数学垛积术进行了独创性研究,自创三角自乘垛和乘方垛两类新的垛积,提出“李善兰恒等式”,西方文献称之为“李壬叔恒等式”。这一恒等式,后世数学家章用、华罗庚等高度评价,并给出证明。

  在晚清,李善兰是致力于西方自然科学著作翻译的第一个中国学者。他推动了中国近代科学的传播和发展,被誉为“中国近代科学的先驱”。

  他与伟烈亚力合译《几何原本》后九卷及《代数学》《代微积拾级》,创译了如系数、根、方、方程式、函数、几何学等许多沿用至今的概念、名词、符号,将西方高等数学引入中国。世界著名华人数学家丘成桐认为李善兰翻译的这几本书,对东方近代数学发展史有重要意义。

  嘉兴为什么早在清代就成为数学渊薮之地?

  这与清代重视算学分不开,数学研究重镇浙江的数学家大多集中在杭嘉湖一带。

  在清乾嘉学者阮元等撰写科学史名著《畴人传》中,顺治至嘉庆年间嘉兴就有徐发、张雍敬、陈訏、陈世仁、葛宜、万光泰、王元启、盛百二、朱鸿、张豸冠、钱仪吉、李善兰12人。

  34岁时,李善兰从海宁来到数学氛围浓厚的嘉兴,完成最重要的数学著作《对数探源》《麟德术解》《垛积比类》等。

  当时,嘉兴经济繁荣、教育发达。

  繁荣的嘉兴书院邀请许多知名学者讲学。黄宗羲在海宁讲学五年,陈訏、王元启、朱鸿、李善兰等清代数学大家都受其影响。

  天文历算学等甚至成为海宁陈氏家学,陈訏有普及数学入门教育的专著《句股引蒙》。其子陈世佶及侄子陈世仁等各有数学著述,陈世佶有《开方捷法》《弧矢割圆》等。陈世仁被选入《畴人传》,他补遗梅文鼎的《方程论》,特别是《少广补遗》发展了宋元以来的垛积术研究,独出机杼。

  嘉兴丰富的藏书传统也为数学提供了丰富的土壤。

  李善兰在9岁时,从父亲藏书中发现中国古代数学名著《九章算术》,从此与数学结下不解之缘。被列入《畴人传》的万光泰、钱仪吉等数学家也都是著名藏书家。

  因此,有清一代,嘉兴籍数学家远多于《畴人传》所载。

  譬如《畴人传》所载徐发,精于象数之理,著有《天元历理》,他的堂兄弟徐善,也是数学研究者,有《周髀密率会通》等专著。《畴人传》之后,嘉兴又出现了陈其晋、劳乃宣、沈善蒸、徐森、陈维祺、缪朝铨、葛宜等各有所长的数学家。

  嘉兴的数学传统数代相传,从未中断。

  最亮的一颗无疑是“陈省身星”。

  1911年,这位“微分几何之父”生于嘉兴秀水县下塘街(现建国路665号)。

  在国际数学界,他等同于20世纪下半叶的几何学。

  1945年,他的论文《闭黎曼流形高斯-博内公式的一个简单的内蕴证明》发表于《数学纪事》,运用嘉当首创的外微分方法,给出经典数学公式“高斯-博内公式”的内蕴证明,创造整体几何(也称为大范围几何)崭新的研究方法。

  这一年,他在美国数学大会上的演讲,被后来成为国际数学家联盟主席的霍普夫认为“表明整体微分几何新时代的到来”。

  这一年,他完成《埃尔米特流形的示性类》论文,发现复流形上一种新的不变量——“陈类”或称“陈示性类”,为整体微分几何奠定基础。

  陈省身高维“高斯-博内公式”的内蕴证明以及“陈类”的推出,开创了整体微分几何的新纪元。“陈类”成为解开现代几何学、拓扑学、高能物理学和凝聚态物理学背后奥秘的钥匙。

  1975年,陈省身学生杨振宁和吴大峻的论文《不可积相因子概念和规范场的整体公式》,把物理领域内的规范场术语和数学领域内的纤维丛术语做了对应。

  这一对师生在不同领域碰到“同一头牛的不同部分”。

  杨振宁题诗赠老师,一句“欧高黎嘉陈”将陈省身与欧几里得、高斯、黎曼和嘉当并列,并获得学界认可。

  1984年5月,陈省身成为首位获得沃尔夫奖的华人数学家。

  陈省身在嘉兴的继承者是中国科学院院士吴文俊。

  正是在老师陈省身的引领下,他真正步入数学的殿堂。1946年夏,吴文俊第一次见到仰慕已久的陈省身。然而,他花了很多功夫写的文章,陈省身却认为,“方向不对”“没有什么意义”。一向“没胆量”的吴文俊“大胆”申请加入陈省身建立的中央研究院数学研究所,从此,拜于陈氏门下。陈省身点醒沉迷于书海的吴文俊做自己的研究,还写信给老师E·嘉当的儿子、大数学家H·嘉当推荐吴文俊。

  陈省身的“陈类”是代数拓扑学和微分几何的重要概念。

  吴文俊发现了与“陈类”并行的一组不变量——“吴类”(吴示性类),被证明与“陈类”几乎同等重要,他还建立了“吴公式”。

  “吴类”使示性类变得易于理解、适宜应用,“吴公式”则提供了方便计算的手段。

  这些公式给出各种示性类之间的关系与计算方法,其广泛应用使示性类理论成为拓扑学中完美的一章。

  上世纪70年代,吴文俊的数学研究转向中国古代数学,他用算法的观点对中国古算作了正本清源的分析,认为贯穿中国古代数学的思想恰恰是机械化的思想。

  1977年,他在中国古算启发下,开拓机械化数学,引入几何定理机器证明的“吴方法”。

  1997年,吴文俊荣获国际自动推理的最高奖项Herbrand(赫布兰)自动推理杰出成就奖,颁奖辞盛赞,“吴方法”是几何定理自动推理领域的突破。

  “论成就则是可与李俨、钱宝琮鼎足而立。”这是吴文俊评价严敦杰在中国数学史领域的杰出成就。

  其中涉及三位嘉兴籍数学家。

  除了吴文俊,还有两位中国数学史研究领域的奠基者钱宝琮、严敦杰。

  钱宝琮早在南开大学任教期间,就率先开设了数学史课。

  他被陈省身称为“大学的启蒙老师”。

  钱宝琮是陈省身父亲的好友。15岁的陈省身跳级报考大学时,他看中少年陈省身的数学天赋,建议其报考南开大学数学系。陈省身的确在南开大学开始了终身事业,曾专门撰文回忆老师对他的指导启蒙之恩。

  钱宝琮最著名的著作是《中国数学史》,系统介绍自上古到辛亥革命中国数学的发展,总结各时期数学成就,历数杰出数学家,并给予适当评价,史论结合、体系严整、脉络清晰、考订翔实、立论精审,是中国数学史研究领域的经典之作。

  吴文俊对中国古代数学的钻研也是从钱氏《中国数学史》入手,了解中国数学的概貌。

  华罗庚曾说:“我们今天得以弄清中国古代数学发展的面貌,主要是依靠李俨与钱宝琮先生的著作。”

  被吴文俊认为可与李、钱鼎足而立的是另一位嘉兴人严敦杰。

  他从19岁发表数学史处女作,穷其一生,收集了大量祖冲之珍贵散佚文献,发表多篇研究祖冲之科学成就的论文,并对祖冲之著作,进行校勘和注释,完成《祖冲之科学全集》书稿。

  除此,他还系统研究了众多中国古代科学家,如刘徽、祖暅、一行、秦九韶、徐光启、程大位、梅文鼎、梅穀成、明安图、李锐、李善兰等。

  他在素数论、招差术、数码字等方面有开创之功。

  他在《中算家的素数论》对嘉兴先贤李善兰“考数根法”作了诠释,指出李善兰证明了著名的费马素数定理;《中算家的招差术》第一次对中算家在数学史上的重大成就——内插法和垛积招差术做了明确和全面的论述。

  纵观嘉兴籍数学家,无论是希望以算学振兴科技、抵抗外侮的李善兰,还是“整理国故”“发扬国学”的钱宝琮,抑或是做出“最后的事业在中国”决定的陈省身,他们和从古至今的嘉兴学者一样,大多传承着嘉兴人经世致用的治学态度,会通中西的广博胸怀,赤诚的家国情怀。

  

  这些领域的“创始人”都是嘉兴人

  

  ■赵宇微

  

  洗衣机、电风扇、日光灯、家庭电话……这些大大小小物件填满了日常生活,在某个特定时间,你一定发出过“没它不行”的感叹。

  是谁发明改进了它们?又是谁推动它们落地运行?

  今天我们就来讲讲,那些我们生活中离不开的嘉兴“创始人们”。

  华生牌电风扇,有点年纪的人不会陌生,它在当年可谓是炙手可热,绝对是那个时代的“国货之光”。华生牌电风扇的出名,就要说到丁舜年。

  “转型成功”是丁舜年身上不可忽视的标签之一。1934年,丁舜年辞去国立交通大学(今上海交通大学)助教职务,应聘成为华生电器厂工程师。

  其间,丁舜年为华生牌电风扇的产品开发和工艺改进做了很多工作,陆续研制成功噪声极低的“无声”台扇、落地扇及可正反转的吊扇,完善电扇系列,创出华生品牌,几乎占领了当时国内全部市场,并远销港澳和南洋各地。

  丁舜年更大的贡献在发电机的设计。

  1934年,他负责设计了110千伏安、375转/分、2300伏三相交流发电机,后来还设计了更大的500千伏安发电机,都是当时国内最大的自制发电机。

  他还在1936年主持设计当时国内自制的最大变压器。

  在国家第一机械工业部电器科学研究院任院长期间,丁舜年带领研究院研制成功了我国第一套体积小、性能高的磁放大器,为空对空导弹研制提供配套使用的磁放大器。

  1960年,丁舜年组织建成一机部系统内第一个电子计算机站,当时全国变压器统一设计就是在这里进行计算的。

  夜幕降临,灯火阑珊。为中国发明荧光灯的,是嘉兴人吴祖垲,“中国电子束管之父”。

  新中国刚刚成立,中国还没有能力生产自己的荧光灯。吴祖垲购买了一只从美国进口的荧光灯进行研究。没有高温电炉,他就用玻璃炉代替,用人工操作的办法,将一只白金坩埚放在铲子上,送入玻璃炉炼烧。经过半年多的辛勤努力,终于研制出中国第一批荧光粉。1952年,我国的第一只荧光灯在741厂生产出来。

  1958年9月,吴祖垲调任773厂任第一副厂长兼总工程师。773厂是电子束管专业化大型企业。1960年苏联专家撤走,国家经济异常困难,吴祖垲排除万难,先后成功生产出我国第一根5英寸直观式储存管、第一根超正析像管和第一根43厘米电压穿透式多色显示管。

  通信设备在日常生活中也是必不可少的。在家庭电话还不普及的年代,“破局”的人,是邬江兴。

  1983年,随着中国进入程控电话时代,中国市场被七个国家八种制式的机型垄断,国外对中国技术封锁,一些跨国公司断言,20世纪中国人根本造不出大容量程控交换机。但仅仅17个月,邬江兴就研发出千门规模的模拟程控用户交换机。

  不够大,还不够大。

  邬江兴继续蓄力,最后以不到千万元人民币、不足两百人、仅四年时间,就完成从小型用户交换机到大容量局用程控交换机的跳跃。要知道,这件事国外花了几亿美元、动用几千人才做成。正是04机的规模化生产,把“七国八制”逼出中国,家庭电话在中国逐渐普及。

  邬江兴为中国自主建成世界上最大的、现代化的通信网做出里程碑式的贡献。他被称为“大容量程控数字交换机之父”。

  他们的发明在潜移默化中融入我们的生活,成为必需品。而在这些发明背后,丁舜年“投笔从研”,是为中国;吴祖垲研制中国自己的电子束管,是为中国;邬江兴打破“七国八制”,更是为中国。他们背后的家国情怀,清澈明朗。

  张直中在没有任何借鉴和参数的情况下,领着20多名技术骨干和新分配来的大学生,从零开始,进行全机系统及天线馈线设计。测绘、试制、改进,关关难过关关过,最终仿制成功第一部国产中程防空米波警戒雷达。

  从此以后,中国开始自行制造雷达。

  中国第一位系统地掌握地球物理勘探理论、方法和技术的学者顾功叙,手把手带出新中国第一批地球物理勘探人才,他在地质部地球物理勘探局担任总工程师期间,指导金属矿、煤田、石油地区的地球物理普查工作,结合地质调查和钻探等发现了不少国家建设中急需的新矿种和矿产基地。

  他主张去东北松辽平原开展物探普查,两次到现场亲自指导勘探工作,最终找到规模大又完整的大同镇成油构造,我国从此摘掉了“中国贫油”的帽子。

  视线回归到现实生活。

  新冠病毒持续三年,无数病毒学研究者为此鞠躬尽瘁。中国病毒学的奠基人,是嘉兴人高尚荫。

  1958年,在捷克斯洛伐克科学院组织的国际病毒学讨论学会上,高尚荫的论文《培养家蚕脓病病毒的组织培养方法研究》引起轰动,国际病毒学界公认这一研究成果是无脊椎动物组织培养的重大突破。

  他在武汉大学和中国科学院武汉病毒研究所从事教学和科研工作。他创建我国的第一个病毒研究室,还创办了国内大学中第一个微生物专业。1976年,高尚荫筹办我国第一个病毒学专业,是我国培养病毒学专门人才的主要基地。

  念书的时候,大家大概都看过《中国历史地图集》,历史教科书上一直都在用,这本地图集被誉为“新中国社会科学最重大的两项成就之一”,它的作者是历史地理学科奠基人谭其骧。

  和高尚荫、谭其骧同为学科奠基人、学科之父的,还有中国古地理研究的奠基人周廷儒、自动化控制之父张钟俊……

  1964年,北京师范大学地理系创建中国第一个新生代古地理研究室,周廷儒任研究室主任。1981年,北师大地理系新生代古地理研究室成为中国第一个古地理研究的博士学科点,周廷儒被批准为博导。

  张钟俊最早在国内讲授自动控制课程,他在上海交通大学建立了电力系统动态模拟实验室,是我国最早建成的大型控制系统实验室之一。他根据当时中国电力系统教育的情况,编写了《电力系统电磁暂态过程》,为我国电力系统的教学提供了完整的教材,填补当时的空白。他也是第一批将现代控制理论应用于实际工程的,他将卡尔曼滤波技术应用到“远航仪”的接收信号处理中,开创了我国现代控制理论应用的先河。

  他们不畏艰难、迎难而上,创造一个又一个新的开始。

  他们的故事,是时代更迭之下的非凡力量。

  不止他们,还有他们。中国遗传学奠基人之一陈世騠、中国近代植物学开拓者和奠基人之一钱崇澍、中国昆虫生理学主要奠基者钦俊德……

  他们都是嘉兴之子。仰望苍穹星河遥,不负韶华行且知。