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吴文俊:在数学世界立起两座丰碑
苗若玖 高小山
2017年5月7日,中国科学院院士、首届国家最高科技奖获得者吴文俊与世长辞,享年98岁。这位中国著名的数学家,用一生时间在数学世界立起了两座丰碑:拓扑学与数学机械化。
1949年秋天,在到法国学习将近两年之后,昊文俊从法德边境上的斯特拉斯堡来到首都巴黎,开始了跟随法国数学大师亨利·嘉当学习的日子。此后的两年里,他在法国完成了一场拓扑学的“革命”,也成了这个学科的世界级名人。
示性类是拓扑学中最基本的整体不变量。20世纪50年代前后,示性类研究还处在起步阶段。吴文俊给出了示性类之间的关系与计算方法,将示性类概念由繁化简,由难变易。让示性类可以计算,就相当于把拓扑和代数结合起来,开辟了拓扑学通向应用的道路。这项成就不仅震动了法国,也震动了世界拓扑学界。
1956年,已经学成归国的吴文俊又提出了吴示嵌类,发展了统一的嵌入理论。他凭借在示性类与示嵌类的研究,与华罗庚和钱学森共同获得首届国家自然科学奖一等奖。第二年,时年仅38岁的吴文俊,成为最年轻的中国科学院学部委员(院士)。此时,他已经是全球数学界公认的拓扑学大家。
但在20世纪70年代末,已近花甲之年的他毅然改变了学术研究的方向,进入与拓扑学完全不搭界的数学机械化研究领域。对于数学家来说,这样的改变需要极大的勇气,因为人的创新能力会随着年龄的增长而削弱,步入中老年的数学家很难在陌生的领域取得建树。
使吴文俊改变学术方向的,或许是中国古代数学典籍带来的触动。一个偶然的机会,他了解到南北朝时期数学家祖冲之计算圆周率时,使用的竟然是三国时期数学家刘徽给出的“割圆术”。他认为,中国传统教学的思想方法,是“以算为主,以术为法”,并不特别强调证明;这与欧洲的教学体系,比如古希腊《几何原本》先给出公理再做逻辑证明的思路,是两种彼此平行的教学思想。
他进一步推想,中国古代数学实际上是一种“机械化的数学”,从汉至宋元,已经积累了大量针对不同数学问题的“构造性算法”,有一些甚至带有现代计算机程序的特征。虽然此前从来接触过计算机编程,但他还是迅速确定了未来的努力目标,那就是用中国传统数学的思维方式,在计算机上实现对几何定理的证明,迈出“数学机械化”的第一步。
于是,年近花甲的吴文俊一头扎进计算机房,学习算法语言,编制算法程序。惊人的勤奋最终有所收获。20世纪90年代,吴文俊在“数学机械化”方面的开创性研究成果,得到了国内外的一致高度评价。2000年,他凭借在这个新领域中的成果,获得了首届国家最高科学技术奖。
在吴文俊看来,“数学机械化”在21世纪的价值会越来越明显,因为将逻辑推理、公式推导、方程求解、定理证明等大部分数学工作交给计算机后,人们就可以把宝贵的脑力劳动用在不能或一时不能机械化的部分,去更高效地进行创造性的数学思考。这种新的可能性,是古代中国人留给现代社会的一笔财富。
在获得国家最高科学技术奖之后,吴文俊用一部分奖金设立了“吴文俊数学与天文丝路基金”,用以探讨古代东西方之间数学、天文学交流与传播的历程,以便让更多的科学家能够从科学
史中获得研究的灵感。在中国开始实施“一带一路”战略的今天,这项多年前的安排正越来
越显现出它的前瞻性。
(选自2017年第7期《知识就是力量》)
【小题1】下列对材料相关内容的理解,不正确的一项是
A.示性类研究还处在起步阶段的时候,吴文俊所给出的示性类之间的关系与计算方法,使拓扑学由理论走向应用。 |
B.吴文俊年轻有为,38岁的时候,就已经成为我国最年轻的中国科学院院士和世界著名的拓扑学大家。 |
C.拓扑学与数学机械化虽然属于不同的数学分支,但有着相似性,吴文俊这才在接近花甲之年时改变了研究方向。 |
D.吴文俊认为中国传统的数学思想与欧洲的数学思想,一个不特别强调证明,一个强调证明,但它们彼此平行、互不矛盾。 |
【小题2】下列对材料相关内容的分析和评价,正确的两项是
A.吴文俊在法国的留学期间,就成了拓扑学的世界级名人,震动了世界拓扑学界。 |
B.吴文俊归国后,凭借所提出的嵌人理论获得了首届国家自然科学奖一等奖。 |
C.年近花甲的吴文俊凭借自己的勇气、勤奋,毅然进入陌生的数学机械化研究领域。 |
D.数学机械化的价值体现在把数学工作交给计算机,以利于更好地进行科学创新。 |
E.多年前吴文俊设立“吴文俊数学与天文丝路基金”,目的之一就是配合今天的“一带一路”战略的实施。 |
【小题3】吴文俊在数学世界立起两座丰碑,请从主观方面概括分析他取得这些成就的原因。