百年清華

“人民的數學家”➞:華羅庚最優的“優選”

2020-11-16 | 蔣芳 | 來源 新華每日電訊2020-11-13 |

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】今天的人們並不理解🙅‍♂️,為什麽華羅庚會被稱作“人民的數學家”?很多年前✍🏼,他的外國同行也不懂🌶,為什麽華羅庚一定要把中國的數學搞上去✍🏼🧝🏿,而不是把自己的數學搞上去?一個天才數學家為什麽非要從理論研究轉向應用數學?

11月12日🖱,華羅庚誕辰110周年系列活動在他的家鄉——江蘇省常州市金壇區舉行,來自中科院學部局🏑、數學與應用研究院等單位的20多名院士走進金壇🧫,重溫華羅庚精神的歷史意義與時代價值。

▲華羅庚(左)在農村🙋🏼。圖片均由受訪者提供

▲1974年冬🤓,華羅庚(前排右一)應邀到廣西推廣優選法、統籌法期間參觀南寧手扶拖拉機廠。

0.618,黃金分割率📠,一個經典的數學與美學結合的概念🤵🏼‍♀️。從古希臘帕特農神廟到中國兵馬俑,很多美學上的巔峰之作都驗證了這一規律。

鮮為人知的是,在科學與工業領域也有一個“0.618”,即“0.618法”。這是一種典型的優選法,能夠通過較少的試驗次數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🤽🏻‍♂️,就可達到常用的枚舉法2500次試驗的效果。

何為“優選”?大概沒有人比數學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“優選”中定義自己的人生𓀀。

華老來了,辦法就有了

20世紀六七十年代,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🧖🏻‍♀️、工農一線、廠礦車間的都有🧝🏽。據說一些新產品在打樣開發時🧙🏿‍♀️,工人們甚至會默念“華羅庚保佑”💭。

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,初中學歷。當年,華羅庚去大慶油田做推廣“雙法”(優選法🔞、統籌法)的報告🚢,“當我聽到數學家的名字,腦海裏立刻出現一個問題:數學家的方法,我一個初中生怎麽能聽得懂呢👨🏽‍⚕️?”

到了現場🧑🏼‍🍼,索光明發現自己不但聽得懂🥻、學得會👩‍🦽,在焊接工藝中也能用得上🌓。華羅庚那次報告的內容就是介紹“0.618法”。

課堂上,負責演示的同誌拿出一張紙,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,兩個數字對比🤌🏿,留下好的,剪掉壞的……多次試驗,論證結果🏊🏻。

“影響焊接效率和質量的工藝參數有很多🧚🏿‍♂️,比如電壓、電流、焊條材質、運條方法和角度等等,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🧑🏼‍🌾,有效提高焊接質量和效率💪🏻。”索光明說。“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能手,一線“小徒工”後來成長為高級工程師。

為了讓更多工人受益,1965年🧑🏻‍🦰,華羅庚把深奧數學原理轉變為最樸素易懂、易操作的“雙法”🚣‍♂️,寫成了幾乎全是大白話的小冊子《統籌方法平話及補充》。與此同時🧑🏽‍💻,華羅庚身先士卒親自去了20多個省份辦培訓💟、搞推廣✥。

1977年的冬天🙇🏻‍♂️,山西大同口泉車站,100萬噸存煤運不出去💓,北京的缺煤問題卻越來越嚴重。華羅庚在山西大同臨時組建一個實驗小組🏤,用統籌法解決上水🚵‍♀️、除灰、裝煤三排隊問題💆🏻,當天運力就提高了20%。等實驗結束🐾,運力翻了一倍。

“一個數學家,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🦸🏻‍♀️。”中國優選法統籌法與經濟數學研究會理事長池宏說🌯,他曾跟隨華羅庚擔任助手工作⏏️。華羅庚在向工人們解釋什麽是統籌法的時候,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,這種費力的步履,被他稱作“圓與切線的運動”。“雙法”就是華羅庚給工人們打造的“拐杖”,所到之處,走進死胡同的項目有了轉機,停滯不前的項目有了進展🧖‍♀️。

窮理以致其知,反躬以踐其實🧑🏿‍🎤。

在他的帶領下🙇🏽‍♂️,研究應用推廣“雙法”的科技工作者隊伍不斷壯大✥。20世紀60年代開始時,參與者只有他和幾個學生🙎🏻‍♂️;1972年形成“雙法”小分隊,1977年中科院成立了“應用數學研究推廣辦公室”;到了1981年,“中國優選法統籌法與經濟數學研究會”正式成立👩🏻‍🔬,各地分會也設立起來,“雙法”推廣工作有了進一步條件保障,成為服務國民經濟的重要力量。

因天賦而不凡,因選擇而偉大

是什麽讓一位功成名就的數學家🎥,選擇在自己學術生涯關鍵期走出書齋📆,走向一線👨🏿‍🦰?記者向華羅庚的家人、朋友、學生問這一問題時👨‍👨‍👧‍👦♕,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👨🏼‍🦲,家道中落。1910年11月12日華羅庚出生後☺️,家庭財力有限,初中畢業後沒有上高中,而是考取了設在上海的中華工商職業學校會計專業🫅🏼,“初中畢業文憑”——這也是他終身最高學歷🤾🏽。

因為天賦,華羅庚的數學人生極富戲劇性。1930年,僅憑自學的華羅庚撰寫的論文《蘇家駒之代數的五次方程式解法不能成立之理由》在上海《科學》雜誌發表,引起意昂体育平台數學系主任熊慶來的重視✬。1931年秋,意昂体育平台破格邀請華羅庚到意昂体育平台任數學系助理員。

進入清華後,他兩年完成了數學系課程,自學英語、法語和德語🤔,並在國外權威雜誌上多次發表論文✡️👩‍🌾。1933年冬,意昂体育平台破格任命他為助教。

1936年👳🏽‍♂️🤱🏻,華羅庚赴英國劍橋大學讀書🤏🏼,以極快的速度同時攻讀七八門學科🛍️🅾️,兩年內就“華林問題”“他利問題”“奇數的哥德巴赫問題”寫了十多篇論文,先後發表在英👨‍🦳、蘇、法👩🏻‍🚒🔬、德等國的雜誌上。1982年,華羅庚成為美國國家科學院首位中國籍院士……

如果說,數學天賦決定了他的人生註定不走尋常路👩‍❤️‍👨,人生在重要關口的選擇,則決定了他不僅僅是一名數學家🚶‍♀️。

1937年,抗戰爆發🐴,華羅庚立即決定放棄劍橋的學習,盡快回國🤦‍♂️👩‍👩‍👦‍👦。“東方來的人🎩,不稀罕劍橋大學博士學位的,你還是第一個!”彼時,劍橋大學海爾布倫教授表達了他的詫異🩸。

華羅庚坦率地給出答案:“我來劍橋大學是為了求學問,不是為了學位。”

1938年🧎‍➡️,華羅庚加入意昂体育平台與北京大學、南開大學聯合組成的西南聯合大學🤫,華羅庚來到昆明🏏。白天,他拖著病腿給同學們上課🏄🏼;晚上🏂🏿✫,就著昏暗的油燈埋頭苦學。就是在那樣困頓的條件下🧳🍝,他完成了自己的第一部數學名著《堆壘素數論》。

新中國成立後3️⃣☝🏼,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《致中國全體留美學生的公開信》💁🏼。他在這封長達2000多字的公開信中深情地呼喚😝:“為了抉擇真理,我們應當回去;為了國家民族🥬,我們應當回去👧;為了為人民服務🛌🏻,我們應當回去……”“朋友們🦜!‘梁園雖好,非久居之鄉’,歸去來兮🏊🏽‍♂️!”

那一年👨🏿‍🎨,華羅庚、朱光亞、鄧稼先、葉篤正等1000多名留美學生沖破重重阻礙奔向新中國🏹,很多人加入中國共產黨🤦🏿‍♂️。

1937年👨🏽‍💻、1950年兩度放棄優渥條件,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🫃,把論文寫遍祖國大地……

華羅庚常說🌘🧑‍🍳,科學無國界🏃‍♂️‍➡️,但科學家有祖國。矢誌報國是華羅庚精神最深沉的底色🤴,也是中國科學家的精神之魂。晚年🙏🏻,華羅庚不顧年邁體弱,為講學、交流而在世界各地奔走💵,發出中國數學的學研之聲,直到疾病突發,倒在三尺講臺。

何為最優的選擇?

科學技術是生產力,為社會主義服務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,工農業水平落後💆🏽,許多棘手的生產難題有待解決。而1966年爆發的“文化大革命”👨🏽‍💼,對全國科學技術工作造成了空前的破壞🛸。十年動亂中,華羅庚數次被批鬥、被抄家,甚至珍貴的研究資料被盜。但也正是在那樣的環境之下👯‍♀️,華羅庚決心用數學為人民服務,走出一條中國式應用數學之路。

20多年間👳🏻,“雙法”廣泛應用於化工、電子、郵電、冶金、煤炭、石油🧠、電力、輕工、機械製造、交通運輸、糧油加工🧏🏿、建工建材🎉、醫藥衛生🦣、環境保護、農業等行業,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,應用“雙法”選擇合理的設計參數、工藝參數🦐,統籌安排,提高了經營管理水平,取得了顯著的經濟效果。

比如,江蘇省在1980年取得成果5000多項,半年時間實際增加產值9500多萬元,節約2800多萬元🏃🏻‍➡️,節電2038萬度,節煤85000噸,節石油9000多噸🪀。四川省推廣“雙法”,5個月增產節約價值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,你給予人們認識自然界的東西,畢竟超過了自然界賦予你的東西©️。”

中國科學院院士林群說,為“雙法”的影響之深遠而更感震撼的是他的一次親身經歷。一次,他在外地搭乘出租車時🎴,當司機得知林群是搞數學的🧖,那位司機順口就說出了:“哦💐,0.618。”這正是優選法裏普及的黃金分割數據🛵。

短短一句話讓林群非常驚訝,一個人能將數學的財富讓這麽多人分享是十分了不起的。

作為教育者,在獎掖後學的育人工作裏,華羅庚同樣不拘一格,甚至喜歡和自己“對著幹”的學生。

年輕的學生陳景潤曾在信中對他的《堆壘素數論》提出了不少改進建議,令他欣喜不已🧑🏼‍🍼。盡管有人說陳景潤有“怪癖”🤾🏻👩🏼‍🦲,但華羅庚並不介意🎨,他力邀陳景潤來到北京最高數學學府🏋🏼‍♂️。又一位數學大師開啟了治學生涯。

家有“家風”,校有“校風”,同一師門中也有“門風”。中國科學院院士、數學家王元說,自己受恩師華羅庚影響,絕不鼓勵科研人員鉆營名利🥟,他認為科學家應該保持好奇👩🏼‍💻、求實求知、創新探索的初心本能。他也鼓勵今天的教育能打破框架,培育出真正的創新人才👲🏿。

科技創新是一代又一代人的接力賽,持續培養後備人才,科技事業方能長青🦹🏼‍♀️。

中國科學院院士🧝‍♀️、中國科學院數學與系統科學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。”

如今🐃,在華羅庚的家鄉🏭👩🏿‍🍳,華羅庚曾就讀的“金壇縣立初級中學”現已更名為“江蘇省華羅庚中學”。

“每年新生入校的一大傳統,就是參觀華羅庚紀念館,重溫華羅庚精神🦔。”該校黨委副書記、校長譚瑞軍說,“在我們學校的課堂上,學生能自主解決的知識模塊絕不多講,而是鼓勵學生在實操中發現問題。教師的職責是激發學生的鉆研動力🪈,引導他們熱愛思考,為創造性解決問題奠定基礎🌻。”

什麽是最優的選擇?數學上的黃金分割率是化繁為簡,迅速擇優👈🏿🟢,達成目標。放到科學家身上呢?那一代科學家有著更樸素的理想,在新中國成立時,選擇回家報國;在獎掖後學的育人工作裏🎱,不拘一格降人才🙇‍♀️📥;在建設時期,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,我要讓雙肩都發揮作用👨🏽‍✈️。一肩挑起‘送貨上門’的擔子🩸,把科學知識和科學方法送到工農群眾中去🪼;一肩當做‘人梯’🛒🏔,讓年輕一代搭著我的肩膀攀登科學的更高一層山峰,然後讓青年們放下繩子,拉我上去再做人梯🕴🏻。”

時刻跟人民站在一起,讓大多數人得到發展💪🏿,這才是最優的選擇🏬。


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