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　　2001年2月19日，首届中国国家最高科技奖在人民大会堂隆重颁发。获得这一殊荣的是数学家吴文俊院士和“杂交水稻之父”袁隆平院士。
　　银发满头、精神矍铄的吴文俊先生向记者描述了他得知获奖消息时的心情：“我能获奖有些出乎意料，当然感到非常荣幸。去年我从报纸上得知这一奖项的设立，当时我认为与我没有什么关系。我没有想到数学家能得这一奖项，我能获奖不但是对我的非常大的鼓励，而且涉及我国对数学地位的评价问题。”
　　袁隆平院士是这样向记者描述他得知获奖消息时的心情：“得奖既是鼓舞，更是鞭策。这个奖是奖给农业战线的科研工作者的，因为杂交水稻是全国很多人协作攻关的成果。这次国家重奖科学家，充分体现了党和国家尊重人才、尊重知识，党和国家不会忘记科技工作者做出的成绩。我从来没有感到这么大的压力，我们力争提前2年培育出超级杂交稻。”
　　根据1999年11月28日国务院通过的国家科学技术奖励条例，国家最高科技奖授予下列科技工作者：一、在当代科学技术前沿取得过重大突破，或者在科学技术发展有卓越建树的；二、在科学技术创新，科学技术成果转化和高技术产业化中创造巨大社会效益的。国家最高科技奖每年授予人数不超过两名。国家最高科技奖报请国家主席签署，并颁发证书奖金，这个奖项是国家授予有杰出贡献的科技工作者最高的奖励和荣誉。
　　这次最高科技奖授予的两位科学家，一个是自然科学里最基础的数学科学领域，另外一个是与百姓生活最密切相关的农业科学领域。从表面上看两个领域好像隔得比较远，实际上有千丝万缕的联系。对于数学和农业的密切联系，吴文俊和袁隆平有着深刻的见解。袁隆平自称“数学学得很不好”。但他认为“数学是非常重要的，可以说是科学之母。”吴文俊认为，“农业是数学之父”。他说，农业和数学关系向来非常密切。比如几何一字即来自希腊文“丈量土地”。从历史上看，要发展农业，必须观天测地，观天发展成天文，测地发展成几何，这就说明了几何的来源。从中国来看，尤其是这样。因为中国社会向来是以农业为主的，历史上，中国的数学发展过程里面，有许许多多的问题都来自农业。
　　“吴公式”与“吴方法”
　　吴文俊的主要研究工作分成两个阶段，以文化大革命为界，文化大革命以前主要从事拓扑学的研究工作，文化大革命以后，主要从事机器证明的研究。他在这两个领域的研究成果被国际上誉为“吴公式”与“吴方法”。
　　国际机器证明研究领域的权威人物J.S.穆尔这样评价吴文俊的贡献：“在吴文俊之前，机械化的几何定理证明处于黑暗时期，而吴的工作给整个领域带来光明。”
　　1977年，吴文俊证明初等几何主要一类定理的证明可以机械化（即刻板化、程序化、算法化）。1978年，他又证明初等微分几何中的一些主要定理的证明也可以机械化。其后，他把机器定理证明的范围推广到非欧几何、仿射几何、圆几何、线几何、球几何等领域。
　　继机器定理证明之后，他把研究重点转移到数学机械化的核心问题——方程求解上来，得出了作为机械化数学基础的整序原理及零点结构原理，它不仅可用于代数方程组，还可以解代数偏微分方程组，从而大大扩充了理论及应用的范围。国际上公认的“吴方法”不仅在机器定理证明、代数系统求解的理论和算法上，而且在物理学、化学、计算机科学、数学科学和机器人机构学等方面的应用上都取得了国际领先成果。
　　机器证明是不是用计算机帮助我们证定理？吴文俊认为，从简单的理解上可以这样说。他说，“过去工业革命时代，是用机器来代替体力劳动，减轻体力劳动的负担。现在到了信息时代，要用机器来代替脑力劳动，数学的脑力劳动是典型的脑力劳动，机器证明也可以说就是用机器代替脑力劳动在数学领域里面的一个具体的实例。”
　　吴文俊说，几何大家都比较熟悉，证定理的时候你要证明出来，每一步都要经过艰苦的思考，做了一步，不知道第二步应该怎么样做，不知道从何下手。现在的机器证明就找到一个方法，可以使得你按部就班，依照一定的规律，从第一步就马上到第二步，碰见什么情形怎么做，碰见另外一种情形怎么做，最后得到结论，说你这个定理是对的还是错的。而且利用这种方法可以发现新的定理。
　　这么复杂的数学问题，特别是证明几何定理，为什么能用计算机解决呢？吴文俊认为，这是由于解析几何的出现。根据解析几何的原理，一个几何问题，可以引进坐标，这样定理的假设部分和结论部分，都可以用方程式来表示，所以几何证明问题就变成了代数问题，而解方程的算法本身又是计算机的长项。
　　谈到机器证明的重要意义，吴文俊认为它可以把很繁杂的、简单的脑力劳动，比如证定理，转变成计算机能够处理的程序，使得我们人类的脑力劳动获得比较大的解放。数学是科学技术的基础，把计算机引入到数学研究领域，使数学研究方式产生了一次突破，这种大的突破，不仅对数学，而且对整个的科学技术，对整个人类社会都会产生重大的影响。吴文俊希望尽可能多的脑力劳动用机器来代替，就好像过去体力劳动用机器代替一样。数学达到这一目的应该说是比较容易的，最有可能做到，因为数学的表达比较简明，比较严格，没有什么例外，比较清楚。所以，它应该在各种脑力劳动里面有可能比较早地，比较容易地达到机械化，用机器来代替。事实上我们的机器证明也说明，的的确确是这样的。
　　谈到解放人类的脑力劳动，人们很容易想起人工智能。现在人工智能研究有两个方向，一个是从硬件上解决，研制新式计算机，比如量子计算机、DNA计算机等等，另外从人类的思维方式来突破，其中机器证明就是一个突破口。吴文俊说，“机器证明在国外经常作为人工智能来考虑的，这个名称也是国外人工智能的许多数学家提出来的。”
　　中国国家最高科技奖授予吴文俊院士，一是表彰他在机器证明方面的贡献，二是表彰他在拓扑学领域的建树。吴文俊早年成名，在拓扑学领域很有建树，1957年，他38岁就当选中国科学院学部委员，也就是现在的院士，他在拓扑学上的成果被国际上称为“吴公式”。
　　对于拓扑学，吴文俊做了一个通俗的比喻：橡皮泥几何学。橡皮泥可以由原来的形状变成许多新形状，这种变形的数学抽象就是几何图形的拓扑变换，图形在拓扑变换下保持不变的性质就是图形的拓扑性质。拓扑学就是一门研究图形的拓扑性质的学科，它是几何学的一个崭新分支。拓扑学的形成是19世纪末的事情。
　　吴文俊认为，尽管好多人认为拓扑学距离我们这么远，但它有很多实际应用我们都很熟悉。比如，DNA的双螺旋结构，两条DNA链在什么地方打结，什么地方连接，都是拓扑学的问题。这说明拓扑学实际上和我们每个人都息息相关。利用拓扑学可进一步研究DNA的性质，从而推动基因技术的发展。另外，现在非常热门的网络技术也离不开拓扑学，因为几亿台计算机构成的网络，如何实现最佳线路配置，就需要拓扑学的研究方法。
　　杂交水稻的秘密
　　与吴先生从事的机器证明和拓扑学研究相比，杂交水稻研究还是比较容易理解的。谈到杂交水稻的优势，袁隆平说，“杂交水稻是运用一种杂种优势现象，用两个品种杂交，杂交之后，由于品种之间的遗传有差异，这个差异就产生了内部矛盾，矛盾又产生了优势。一般来讲，我们现在在生产上运用杂交水稻比常用的品种增产20%左右。另外杂交水稻生存能力强，抗病性也比较常规品种好一点。”
　　两个品种杂交以后的后代，会不会产生一种杂种劣势？袁隆平认为事物都是一分为二的，有杂种优势，也有杂种劣势。农业科学家的工作就是把优势后代选出来，把劣势后代淘汰掉。他说：“我们培育100个不同的杂交后代，能选到一个优秀的，那就是不错的。”
　　生物界杂交现象比较普遍，动物界基本上都是杂交的。为什么培育杂交水稻那么困难呢？袁隆平说，“以往的传统遗传学认为，水稻是自花授粉植物，没有杂种优势现象。自花授粉植物雌雄同花，雌雄蕊都在一朵花里面，外来的花粉很难进入，因而很难杂交。”袁隆平认为，当然可以用人工方式一朵花一朵花地杂交，但从实际操作上讲，非常难。因为“水稻的花很小，而且一朵花只结一粒种子，不像辣椒、番茄等等，一朵花里有几百粒种子，如果一朵朵花去雄、授粉，那是杯水车薪，不能满足大面积种植的需要。”鉴于传统遗传学认为水稻没有杂交优势，而且从实际操作上很难实现大规模杂交，因此水稻杂交研究一直无人敢于问津。
　　袁隆平说，“培育杂交水稻要解决两大问题。第一是研究水稻究竟有没有杂种优势。如果没有杂种优势，那杂交水稻研究就是徒劳的了。我们在实践中看到了水稻是有杂种优势现象的。第二是如何大量生产杂交水稻的种子。我们要找一个特殊的办法，不能一朵一朵花人工地去做杂交，那是不行的。我们要专门培育一种雄花退化了的特殊的品种，叫做母稻，或者叫雄性不育系。”
　　培育杂交水稻的方法可以打这样一个比喻，水稻如同一个自我封闭的村庄，男女数目相等，允许在村里通婚，不允许在外面结婚，这时候找一个办法，把村里的男人赶走，使这个村庄成为“女儿村”，她们只好到别的村里寻女婿，这样就实现了杂交。袁隆平说，“就是通过这种专门的方法，培育一种雄花退化了的品种，即雄性不育系。这种水稻的雄花没有花粉，要靠外来的花粉繁殖后代。这样，在田里种几行雄性不育的水稻，在它们旁边种几行正常的水稻品种，让它们同时开花。开花以后，用人工方法让正常水稻的花粉满天飞，播到雄性不育水稻的雌蕊上，就实现了水稻的大规模杂交。”
　　杂交水稻推广以后，产生了非常大的经济和社会效益。袁隆平介绍说，“杂交水稻比常规的品种增产20%左右，杂交水稻亩产470公斤左右，而常规水稻亩产为380公斤，目前两种水稻在全国的种植面积各占一半，杂交水稻的产量占60%。杂交水稻还有连带经济效益，比如制种农民和制种公司的经济收入就比较高。”
　　很多人有这种想法，杂交水稻确实产量很高，但是吃起来，口感好像比普通的水稻差一点。针对这一问题，袁隆平解释说，“这是一个大误会，杂交水稻背了一个黑锅。很多人把早籼米误认为是杂交稻，因而认为杂交稻不好吃。广东省搞过一个米质鉴定会，参加鉴定的水稻包括两种泰国大米，当地的王牌优质常规米，还有一个常规稻，编了号，最后让专家品尝、打分、投票。结果，我们的杂交稻名列榜首，最好吃，最好看。第二年又搞过一次鉴定会，还是我们的杂交稻名列榜首。再举一个例子，我们培育的超级杂交稻，被两院院士评为2000年十大科技进展之首。它的品质怎么样？广东省澄海市委书记1999年12月到我们单位访问，他说我们澄海市经济很发达，但是粮食不够吃，你这里有没有既优质又高产的大米。我说有，今天中午请你尝一尝超级杂交稻，结果他那天吃了五碗。隔了两天，港深记者团来采访，有五位年轻小姐，吃饭都很挑剔，我就把澄海市委书记的故事讲给她们听，她们不太信。我就请她们吃，结果四位小姐每人吃了四碗。”
　　中国古代科学思想的动力
　　记者在采访两位获奖者的过程中深切地感到，两位科学家的研究方法都是从科学思想上入手，特别是受到了中国古代科学思想的启发。
　　吴文俊告诉记者，“中国文化历史悠久，给我们提供了许多思想上、方法上的帮助。我个人的体会，我在机器证明方面的研究，得益于对中国传统数学的学习。”吴文俊认为，中国古代数学与西方数学是两个平行发展的流派。简单地说，西方数学的核心可称为“证定理”，中国数学的核心可称为“解方程”。中国数学就是关于算法的数学，这实际上就是当代计算机科学的核心思想。整个中国传统数学里的成果都是用算法的形式来表示的，而算法由于它的程序性、刻板性，就可以把它变成现代的计算机程序，就可以用计算机处理。“中国古代的数学是一种机械化的数学，更加适合于信息时代计算机这个工具。”
　　袁隆平在科研中也受到过传统农业科技的启发。他说：“我们国家的农业在古代是很发达的，现在在生产上还在应用。精耕细作就是在传统的农业上发展起来的。中国古代农业里有很多传统的宝贵经验，值得我们继承发扬。像很多农谚，比如说‘水是稻的命，又是稻的病’。种水稻没有水不行，水多了又不行。”
　　吴文俊认为，优秀的科学家应当是战略家。“科学家跟军事家有某种相似之处。我觉得毛主席的关于战争的许多论述对于科学是有某种指导作用的。毛主席讲，怎么样把劣势转变成优势，有很多战略战术，也有很多的论述。当时我考虑到中国的数学处于劣势，怎么样把劣势转变成优势呢？刚巧中国的传统数学给我一种启示，使我认识到不必照西方的道路走，而是走另外一条道路，我就从几何定理的机器证明这个方向突破，结果成功了。”
　　袁隆平也认为学术带头人应该是战略家。“我们科技人员有很多组成，其中最重要的是学术带头人，他给你战略思想，领导研究工作一步步走，如果战略搞错了，再拼命，结果还是打败仗。战略思想在科学领域是非常重要的。我在杂交水稻上面也提出了一个战略设想，杂交水稻的发展分三个阶段，就是三步走，从三系法到两系法到一系法，方法越来越简单，但是效率越来越高。实践证明这个战略至今还是正确的。现在看来，没有一个战略，没有一个长远的目标，那是短期行为，要取得大的发展是不可能的。”
　　袁隆平认为，吴文俊机器证明的研究方法是把中国古代数学思想和当代计算机技术结合起来，有点类似于“远缘杂交优势”，这就是为什么交叉学科容易出成绩。他说，“近亲繁殖肯定要退化，当然亲缘关系也要适度的远，太远了也有一定的问题”。
　　成功＝知识＋汗水＋灵感＋机遇
　　袁隆平在国际上被誉为世界“杂交水稻之父”。在培育杂交水稻的过程中，他多次抓住了机遇。其中1970年被称为“野败”的野生稻的发现就是一次重要机遇。
　　1964年，袁隆平开始研究杂交水稻，到1969年，他与其他科技人员一起，先后用了1000多个品种，做了3000多个组合，进行了多方面的艰苦探索，但都没有成功。1970年，他们总结经验教训，发现了原来所用的品种亲缘关系很近，很难产生杂交优势，于是袁隆平决定用野生稻和栽培稻杂交。在这个思想指导下，很多科研人员开始寻找野生稻。1970年秋天，袁隆平的助手李必湖和技术员冯克珊在海南岛发现了雄花败育的普通野生稻“野败”！这一重要发现，为三系的选育成功，打开了一个突破口！
　　发现“野败”的故事，使人们想起许多科学家在科研工作中都曾经有过的机遇光顾。吴文俊也有同感。他说，“我本来根本没有想到我会跟计算机打交道。一直到文化大革命，要我到工厂学习，我到北京无线电一厂。这次学习对我来说非常有成果，因为无线电一厂当时转向制造计算机，我在那儿真正接触到计算机，我对于计算机的效率大为惊奇，我觉得这是一个非常重要的武器，这就促使我注意计算机方面的知识。这是一个机遇。另外一个机遇就是1974年学习中国数学史。两者一对照，我觉得中国数学的思想和方法跟现在的计算机是合拍的，就促使我进行一些机器证明方面的尝试”。
　　吴文俊和袁隆平的这段经历，使我们可以看到机遇只光顾有准备的头脑，但是有准备的头脑能不能在机遇来临的时候不失时机地抓住它，需要科学家敢于打破惯有思维的勇气和创新精神。比如，吴文俊开始研究“机器证明”的时候已经55岁了。吴文俊说，“我想失败的可能性当然是很大的，因为我对计算机完全是外行，而且那个时候的计算机使用起来不像现在那么容易，而中国又没有好的计算机，我所能够接触到的计算机还不如现在放在口袋里的那种，使用也不方便。没有什么绝对的把握一定会成功。如果失败会产生什么样的结果？我想我不会放弃，因为我已经认识到，这个方向是有重大意义的。如果暂时失败的话，我可能会暂时搁在一边，把它认识更清楚，对计算机，对数学更能够进一步了解，能够理解失败的原因在哪儿，我想我一定还会再尝试的。
　　人们常说“失败是成功之母”，往往在大的失败里孕育着非常大的机遇。袁隆平在研究过程中失败不断，但每次失败都给他新的启示。他认为最大的灵感来自于一次大失败。“1960年，我在田间选种的时候，发现一株特别好的优良水稻。当时我估计，这个品种的亩产量可能在千斤以上。第二年我把它小心翼翼地种下去，就望品种成龙，结果一看大失所望，它的后代高的高，矮的矮，没有一株那么好。当时我特别沮丧。就在失望的时候，突然来了灵感：纯种水稻不会有性状分离现象，只有杂种水稻才有性状分离现象！我发现的这株水稻很可能就是天然杂交稻！这一灵感促使我决定研究杂交水稻。”
　　要培育杂交水稻就必须找到雄性不育株。袁隆平寻找雄性不育株的过程再次证实了这一公式的正确性。袁隆平说，“玉米和高粱都有天然雄性不育株，既然玉米和高粱有，水稻也应该有。1964年，我从水稻开花开始天天下田去找，一连好多天没有发现。后来到了第14天，我想再找找吧，结果突然间就发现了一株雄性不育株。这说明有志者事竟成，关键是不要泄气。”
　　袁隆平经常讲述这样的公式：成功＝知识＋汗水＋灵感＋机遇。谈到知识、汗水、灵感和机遇的关系，袁隆平说，“我认为知识是基础，现在科学技术这么发达，你是个文盲，是不可能成功的。第二点，要有汗水。特别是农业研究，需要试验田和实验室的工作，因此必须付出汗水。第三，要有灵感，在科研领域，灵感与艺术创作有同样的重要性。灵感是抓不到的，是来无踪去无影的东西，我的体会就是灵感是知识、经验，还有思索和追求综合在一起的升华产物，它往往在外来因素刺激下突然产生了。灵感就是一种思想火花。所以我想，思想火花一闪的时候，马上就要抓住它，不然会忘记的。我奉劝从事科学研究的同志，要善于抓住思想火花，不要把它忘记了。”
　　一颗炽热的爱心
　　记者在采访两位获奖者的过程中，不论是他们的学生、同事，还是家人都认为两位科学家有一颗炽热的爱心。除了普通人具有的爱心外，作为大科学家，他们的爱心更博大，这集中表现在爱祖国、爱人类。
　　人类已经进入新世纪、新千年，但人类文明中种种不良现象，特别是科技发展带来的负面效应让两位老人担忧。在回答一位中学生的提问时，吴文俊坚决反对用机器证明代替对青少年基本数学技能的培训，他认为正如同发明了火车、汽车之后，人类还应当像走路一样，青少年决不能放弃在证明几何定理、基本数学运算等方面的学习。尽管袁隆平认为未来杂交水稻的发展必须采用基因工程，但他对转基因作物的安全性也表示担忧，并且他已经开始在目前的研究中考虑到转基因作物的安全性的问题。
　　袁隆平回忆说，20世纪60年代初的三年自然灾害期间，全国粮食大规模减产，他作为一名农业科技工作者非常自责，从那时开始他下决心解决粮食增产问题。20世纪90年代，曾有一位美国专家写了一本书《谁能养活中国？》他的理由是到2030年，中国人口将达16亿，谁能养活16亿人口呢？对此，袁隆平给予了有力反驳。他对记者说：“全国杂交水稻现在的种植面积达2.3亿亩，平均亩产是400多公斤。现在我们培育的超级杂交水稻，亩产超过700公斤。如果加上其他农作物的增产，我对中国人养活自己，充满了信心。”
　　在谈到对自己影响最大的人时，袁隆平说：“做人方面，我母亲对我的影响很大，她教我做一个诚实的人，做一个有道德的人。在思想方法上，毛主席的《矛盾论》和《实践论》对我的影响最大。《矛盾论》讲过内部矛盾是推动一切事物发展的动力，杂种优势就是两个遗传上有差异的品种杂交，有矛盾，才有优势。我们现在搞亚种超级杂交稻，就是把矛盾扩大了。另外，关于水稻有没有杂种优势，也是通过实践证明它是有优势的，然后在理论上加以提高，再用来指导实践，这是《实践论》的思想方法。我对毛主席着作学习比较肤浅，但是两论对我的思维方法有非常大的作用。”
　　吴文俊认为对他影响最大的是陈省身先生。“陈先生是一个国际影响非常大的数学家。我有幸在1946年认识了陈先生，他把我吸引到他主持的中国科学研究院数学研究所工作。在陈先生的指导之下，我一方面学习了当时最活跃的拓扑学，更重要的就是他教会了我怎么样选择正确的研究方向，怎么样从事科学研究，这是终身受益的。”
　　谈到新中国成立后为什么毅然回国，吴文俊说，“当时出国的时候，就没有想到不回国，想的就是学成了要回国。新中国成立之初的朝鲜战争对我的思想冲击很大。中国在此前的100多年，一直受列强的欺负，每战必败，而且面临生死存亡的危机，可是新中国居然在朝鲜战场上跟这样了不起的美国干了一仗，而且取得了胜利，这在中国近代历史上是不可想像的事情。所以我就赶紧回来了。”
　　对吴文俊的话，袁隆平深有同感。他说，“这跟人生观有很大关系。如果为了名利的话，我就到国外去了，联合国粮农组织高薪聘请我，一天550美元。但我认为中国这么一个大国，这么多的人口，粮食始终是头等大事，我在国内工作比在国外发挥作用更大。我与吴老有同感，我们小的时候中国饱受列强欺负，我们那时候经常纪念国耻，‘九一八’国耻等等，好多的国耻纪念，都要降半旗的，我们总是抬不起头来。我们想，我们国家总是受人欺负，应该强大起来，特别是解放初的时候，中国人民站起来了，我们也要做一番事业，为中国人争一口气，为自己的国家作贡献，这是最大的心愿。”
　　字库未存字注释：
　　 ＠①原字目加僚右
《ｌàｏ＠①望》京22～26N1科技管理姜岩20012001本刊记者 姜岩 作者：《ｌàｏ＠①望》京22～26N1科技管理姜岩20012001

网载 2013-09-10 22:00:56

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