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　　2001年2月19日，首屆中國國家最高科技獎在人民大會堂隆重頒發。獲得這一殊榮的是數學家吳文俊院士和“雜交水稻之父”袁隆平院士。
　　銀發滿頭、精神矍鑠的吳文俊先生向記者描述了他得知獲獎消息時的心情：“我能獲獎有些出乎意料，當然感到非常榮幸。去年我從報紙上得知這一獎項的設立，當時我認為與我沒有什么關系。我沒有想到數學家能得這一獎項，我能獲獎不但是對我的非常大的鼓勵，而且涉及我國對數學地位的評價問題。”
　　袁隆平院士是這樣向記者描述他得知獲獎消息時的心情：“得獎既是鼓舞，更是鞭策。這個獎是獎給農業戰線的科研工作者的，因為雜交水稻是全國很多人協作攻關的成果。這次國家重獎科學家，充分體現了黨和國家尊重人才、尊重知識，黨和國家不會忘記科技工作者做出的成績。我從來沒有感到這么大的壓力，我們力爭提前2年培育出超級雜交稻。”
　　根據1999年11月28日國務院通過的國家科學技術獎勵條例，國家最高科技獎授予下列科技工作者：一、在當代科學技術前沿取得過重大突破，或者在科學技術發展有卓越建樹的；二、在科學技術創新，科學技術成果轉化和高技術產業化中創造巨大社會效益的。國家最高科技獎每年授予人數不超過兩名。國家最高科技獎報請國家主席簽署，并頒發證書獎金，這個獎項是國家授予有杰出貢獻的科技工作者最高的獎勵和榮譽。
　　這次最高科技獎授予的兩位科學家，一個是自然科學里最基礎的數學科學領域，另外一個是與百姓生活最密切相關的農業科學領域。從表面上看兩個領域好像隔得比較遠，實際上有千絲萬縷的聯系。對于數學和農業的密切聯系，吳文俊和袁隆平有著深刻的見解。袁隆平自稱“數學學得很不好”。但他認為“數學是非常重要的，可以說是科學之母。”吳文俊認為，“農業是數學之父”。他說，農業和數學關系向來非常密切。比如幾何一字即來自希臘文“丈量土地”。從歷史上看，要發展農業，必須觀天測地，觀天發展成天文，測地發展成幾何，這就說明了幾何的來源。從中國來看，尤其是這樣。因為中國社會向來是以農業為主的，歷史上，中國的數學發展過程里面，有許許多多的問題都來自農業。
　　“吳公式”與“吳方法”
　　吳文俊的主要研究工作分成兩個階段，以文化大革命為界，文化大革命以前主要從事拓撲學的研究工作，文化大革命以后，主要從事機器證明的研究。他在這兩個領域的研究成果被國際上譽為“吳公式”與“吳方法”。
　　國際機器證明研究領域的權威人物J.S.穆爾這樣評價吳文俊的貢獻：“在吳文俊之前，機械化的幾何定理證明處于黑暗時期，而吳的工作給整個領域帶來光明。”
　　1977年，吳文俊證明初等幾何主要一類定理的證明可以機械化（即刻板化、程序化、算法化）。1978年，他又證明初等微分幾何中的一些主要定理的證明也可以機械化。其后，他把機器定理證明的范圍推廣到非歐幾何、仿射幾何、圓幾何、線幾何、球幾何等領域。
　　繼機器定理證明之后，他把研究重點轉移到數學機械化的核心問題——方程求解上來，得出了作為機械化數學基礎的整序原理及零點結構原理，它不僅可用于代數方程組，還可以解代數偏微分方程組，從而大大擴充了理論及應用的范圍。國際上公認的“吳方法”不僅在機器定理證明、代數系統求解的理論和算法上，而且在物理學、化學、計算機科學、數學科學和機器人機構學等方面的應用上都取得了國際領先成果。
　　機器證明是不是用計算機幫助我們證定理？吳文俊認為，從簡單的理解上可以這樣說。他說，“過去工業革命時代，是用機器來代替體力勞動，減輕體力勞動的負担。現在到了信息時代，要用機器來代替腦力勞動，數學的腦力勞動是典型的腦力勞動，機器證明也可以說就是用機器代替腦力勞動在數學領域里面的一個具體的實例。”
　　吳文俊說，幾何大家都比較熟悉，證定理的時候你要證明出來，每一步都要經過艱苦的思考，做了一步，不知道第二步應該怎么樣做，不知道從何下手。現在的機器證明就找到一個方法，可以使得你按部就班，依照一定的規律，從第一步就馬上到第二步，碰見什么情形怎么做，碰見另外一種情形怎么做，最后得到結論，說你這個定理是對的還是錯的。而且利用這種方法可以發現新的定理。
　　這么復雜的數學問題，特別是證明幾何定理，為什么能用計算機解決呢？吳文俊認為，這是由于解析幾何的出現。根據解析幾何的原理，一個幾何問題，可以引進坐標，這樣定理的假設部分和結論部分，都可以用方程式來表示，所以幾何證明問題就變成了代數問題，而解方程的算法本身又是計算機的長項。
　　談到機器證明的重要意義，吳文俊認為它可以把很繁雜的、簡單的腦力勞動，比如證定理，轉變成計算機能夠處理的程序，使得我們人類的腦力勞動獲得比較大的解放。數學是科學技術的基礎，把計算機引入到數學研究領域，使數學研究方式產生了一次突破，這種大的突破，不僅對數學，而且對整個的科學技術，對整個人類社會都會產生重大的影響。吳文俊希望盡可能多的腦力勞動用機器來代替，就好像過去體力勞動用機器代替一樣。數學達到這一目的應該說是比較容易的，最有可能做到，因為數學的表達比較簡明，比較嚴格，沒有什么例外，比較清楚。所以，它應該在各種腦力勞動里面有可能比較早地，比較容易地達到機械化，用機器來代替。事實上我們的機器證明也說明，的的確確是這樣的。
　　談到解放人類的腦力勞動，人們很容易想起人工智能。現在人工智能研究有兩個方向，一個是從硬件上解決，研制新式計算機，比如量子計算機、DNA計算機等等，另外從人類的思維方式來突破，其中機器證明就是一個突破口。吳文俊說，“機器證明在國外經常作為人工智能來考慮的，這個名稱也是國外人工智能的許多數學家提出來的。”
　　中國國家最高科技獎授予吳文俊院士，一是表彰他在機器證明方面的貢獻，二是表彰他在拓撲學領域的建樹。吳文俊早年成名，在拓撲學領域很有建樹，1957年，他38歲就當選中國科學院學部委員，也就是現在的院士，他在拓撲學上的成果被國際上稱為“吳公式”。
　　對于拓撲學，吳文俊做了一個通俗的比喻：橡皮泥幾何學。橡皮泥可以由原來的形狀變成許多新形狀，這種變形的數學抽象就是幾何圖形的拓撲變換，圖形在拓撲變換下保持不變的性質就是圖形的拓撲性質。拓撲學就是一門研究圖形的拓撲性質的學科，它是幾何學的一個嶄新分支。拓撲學的形成是19世紀末的事情。
　　吳文俊認為，盡管好多人認為拓撲學距離我們這么遠，但它有很多實際應用我們都很熟悉。比如，DNA的雙螺旋結構，兩條DNA鏈在什么地方打結，什么地方連接，都是拓撲學的問題。這說明拓撲學實際上和我們每個人都息息相關。利用拓撲學可進一步研究DNA的性質，從而推動基因技術的發展。另外，現在非常熱門的網絡技術也離不開拓撲學，因為幾億臺計算機構成的網絡，如何實現最佳線路配置，就需要拓撲學的研究方法。
　　雜交水稻的秘密
　　與吳先生從事的機器證明和拓撲學研究相比，雜交水稻研究還是比較容易理解的。談到雜交水稻的優勢，袁隆平說，“雜交水稻是運用一種雜種優勢現象，用兩個品種雜交，雜交之后，由于品種之間的遺傳有差異，這個差異就產生了內部矛盾，矛盾又產生了優勢。一般來講，我們現在在生產上運用雜交水稻比常用的品種增產20%左右。另外雜交水稻生存能力強，抗病性也比較常規品種好一點。”
　　兩個品種雜交以后的后代，會不會產生一種雜種劣勢？袁隆平認為事物都是一分為二的，有雜種優勢，也有雜種劣勢。農業科學家的工作就是把優勢后代選出來，把劣勢后代淘汰掉。他說：“我們培育100個不同的雜交后代，能選到一個優秀的，那就是不錯的。”
　　生物界雜交現象比較普遍，動物界基本上都是雜交的。為什么培育雜交水稻那么困難呢？袁隆平說，“以往的傳統遺傳學認為，水稻是自花授粉植物，沒有雜種優勢現象。自花授粉植物雌雄同花，雌雄蕊都在一朵花里面，外來的花粉很難進入，因而很難雜交。”袁隆平認為，當然可以用人工方式一朵花一朵花地雜交，但從實際操作上講，非常難。因為“水稻的花很小，而且一朵花只結一粒種子，不像辣椒、番茄等等，一朵花里有幾百粒種子，如果一朵朵花去雄、授粉，那是杯水車薪，不能滿足大面積種植的需要。”鑒于傳統遺傳學認為水稻沒有雜交優勢，而且從實際操作上很難實現大規模雜交，因此水稻雜交研究一直無人敢于問津。
　　袁隆平說，“培育雜交水稻要解決兩大問題。第一是研究水稻究竟有沒有雜種優勢。如果沒有雜種優勢，那雜交水稻研究就是徒勞的了。我們在實踐中看到了水稻是有雜種優勢現象的。第二是如何大量生產雜交水稻的種子。我們要找一個特殊的辦法，不能一朵一朵花人工地去做雜交，那是不行的。我們要專門培育一種雄花退化了的特殊的品種，叫做母稻，或者叫雄性不育系。”
　　培育雜交水稻的方法可以打這樣一個比喻，水稻如同一個自我封閉的村莊，男女數目相等，允許在村里通婚，不允許在外面結婚，這時候找一個辦法，把村里的男人趕走，使這個村莊成為“女兒村”，她們只好到別的村里尋女婿，這樣就實現了雜交。袁隆平說，“就是通過這種專門的方法，培育一種雄花退化了的品種，即雄性不育系。這種水稻的雄花沒有花粉，要靠外來的花粉繁殖后代。這樣，在田里種幾行雄性不育的水稻，在它們旁邊種幾行正常的水稻品種，讓它們同時開花。開花以后，用人工方法讓正常水稻的花粉滿天飛，播到雄性不育水稻的雌蕊上，就實現了水稻的大規模雜交。”
　　雜交水稻推廣以后，產生了非常大的經濟和社會效益。袁隆平介紹說，“雜交水稻比常規的品種增產20%左右，雜交水稻畝產470公斤左右，而常規水稻畝產為380公斤，目前兩種水稻在全國的種植面積各占一半，雜交水稻的產量占60%。雜交水稻還有連帶經濟效益，比如制種農民和制種公司的經濟收入就比較高。”
　　很多人有這種想法，雜交水稻確實產量很高，但是吃起來，口感好像比普通的水稻差一點。針對這一問題，袁隆平解釋說，“這是一個大誤會，雜交水稻背了一個黑鍋。很多人把早秈米誤認為是雜交稻，因而認為雜交稻不好吃。廣東省搞過一個米質鑒定會，參加鑒定的水稻包括兩種泰國大米，當地的王牌優質常規米，還有一個常規稻，編了號，最后讓專家品嘗、打分、投票。結果，我們的雜交稻名列榜首，最好吃，最好看。第二年又搞過一次鑒定會，還是我們的雜交稻名列榜首。再舉一個例子，我們培育的超級雜交稻，被兩院院士評為2000年十大科技進展之首。它的品質怎么樣？廣東省澄海市委書記1999年12月到我們單位訪問，他說我們澄海市經濟很發達，但是糧食不夠吃，你這里有沒有既優質又高產的大米。我說有，今天中午請你嘗一嘗超級雜交稻，結果他那天吃了五碗。隔了兩天，港深記者團來采訪，有五位年輕小姐，吃飯都很挑剔，我就把澄海市委書記的故事講給她們聽，她們不太信。我就請她們吃，結果四位小姐每人吃了四碗。”
　　中國古代科學思想的動力
　　記者在采訪兩位獲獎者的過程中深切地感到，兩位科學家的研究方法都是從科學思想上入手，特別是受到了中國古代科學思想的啟發。
　　吳文俊告訴記者，“中國文化歷史悠久，給我們提供了許多思想上、方法上的幫助。我個人的體會，我在機器證明方面的研究，得益于對中國傳統數學的學習。”吳文俊認為，中國古代數學與西方數學是兩個平行發展的流派。簡單地說，西方數學的核心可稱為“證定理”，中國數學的核心可稱為“解方程”。中國數學就是關于算法的數學，這實際上就是當代計算機科學的核心思想。整個中國傳統數學里的成果都是用算法的形式來表示的，而算法由于它的程序性、刻板性，就可以把它變成現代的計算機程序，就可以用計算機處理。“中國古代的數學是一種機械化的數學，更加適合于信息時代計算機這個工具。”
　　袁隆平在科研中也受到過傳統農業科技的啟發。他說：“我們國家的農業在古代是很發達的，現在在生產上還在應用。精耕細作就是在傳統的農業上發展起來的。中國古代農業里有很多傳統的寶貴經驗，值得我們繼承發揚。像很多農諺，比如說‘水是稻的命，又是稻的病’。種水稻沒有水不行，水多了又不行。”
　　吳文俊認為，優秀的科學家應當是戰略家。“科學家跟軍事家有某種相似之處。我覺得毛主席的關于戰爭的許多論述對于科學是有某種指導作用的。毛主席講，怎么樣把劣勢轉變成優勢，有很多戰略戰術，也有很多的論述。當時我考慮到中國的數學處于劣勢，怎么樣把劣勢轉變成優勢呢？剛巧中國的傳統數學給我一種啟示，使我認識到不必照西方的道路走，而是走另外一條道路，我就從幾何定理的機器證明這個方向突破，結果成功了。”
　　袁隆平也認為學術帶頭人應該是戰略家。“我們科技人員有很多組成，其中最重要的是學術帶頭人，他給你戰略思想，領導研究工作一步步走，如果戰略搞錯了，再拼命，結果還是打敗仗。戰略思想在科學領域是非常重要的。我在雜交水稻上面也提出了一個戰略設想，雜交水稻的發展分三個階段，就是三步走，從三系法到兩系法到一系法，方法越來越簡單，但是效率越來越高。實踐證明這個戰略至今還是正確的。現在看來，沒有一個戰略，沒有一個長遠的目標，那是短期行為，要取得大的發展是不可能的。”
　　袁隆平認為，吳文俊機器證明的研究方法是把中國古代數學思想和當代計算機技術結合起來，有點類似于“遠緣雜交優勢”，這就是為什么交叉學科容易出成績。他說，“近親繁殖肯定要退化，當然親緣關系也要適度的遠，太遠了也有一定的問題”。
　　成功＝知識＋汗水＋靈感＋機遇
　　袁隆平在國際上被譽為世界“雜交水稻之父”。在培育雜交水稻的過程中，他多次抓住了機遇。其中1970年被稱為“野敗”的野生稻的發現就是一次重要機遇。
　　1964年，袁隆平開始研究雜交水稻，到1969年，他與其他科技人員一起，先后用了1000多個品種，做了3000多個組合，進行了多方面的艱苦探索，但都沒有成功。1970年，他們總結經驗教訓，發現了原來所用的品種親緣關系很近，很難產生雜交優勢，于是袁隆平決定用野生稻和栽培稻雜交。在這個思想指導下，很多科研人員開始尋找野生稻。1970年秋天，袁隆平的助手李必湖和技術員馮克珊在海南島發現了雄花敗育的普通野生稻“野敗”！這一重要發現，為三系的選育成功，打開了一個突破口！
　　發現“野敗”的故事，使人們想起許多科學家在科研工作中都曾經有過的機遇光顧。吳文俊也有同感。他說，“我本來根本沒有想到我會跟計算機打交道。一直到文化大革命，要我到工廠學習，我到北京無線電一廠。這次學習對我來說非常有成果，因為無線電一廠當時轉向制造計算機，我在那兒真正接觸到計算機，我對于計算機的效率大為驚奇，我覺得這是一個非常重要的武器，這就促使我注意計算機方面的知識。這是一個機遇。另外一個機遇就是1974年學習中國數學史。兩者一對照，我覺得中國數學的思想和方法跟現在的計算機是合拍的，就促使我進行一些機器證明方面的嘗試”。
　　吳文俊和袁隆平的這段經歷，使我們可以看到機遇只光顧有準備的頭腦，但是有準備的頭腦能不能在機遇來臨的時候不失時機地抓住它，需要科學家敢于打破慣有思維的勇氣和創新精神。比如，吳文俊開始研究“機器證明”的時候已經55歲了。吳文俊說，“我想失敗的可能性當然是很大的，因為我對計算機完全是外行，而且那個時候的計算機使用起來不像現在那么容易，而中國又沒有好的計算機，我所能夠接觸到的計算機還不如現在放在口袋里的那種，使用也不方便。沒有什么絕對的把握一定會成功。如果失敗會產生什么樣的結果？我想我不會放棄，因為我已經認識到，這個方向是有重大意義的。如果暫時失敗的話，我可能會暫時擱在一邊，把它認識更清楚，對計算機，對數學更能夠進一步了解，能夠理解失敗的原因在哪兒，我想我一定還會再嘗試的。
　　人們常說“失敗是成功之母”，往往在大的失敗里孕育著非常大的機遇。袁隆平在研究過程中失敗不斷，但每次失敗都給他新的啟示。他認為最大的靈感來自于一次大失敗。“1960年，我在田間選種的時候，發現一株特別好的優良水稻。當時我估計，這個品種的畝產量可能在千斤以上。第二年我把它小心翼翼地種下去，就望品種成龍，結果一看大失所望，它的后代高的高，矮的矮，沒有一株那么好。當時我特別沮喪。就在失望的時候，突然來了靈感：純種水稻不會有性狀分離現象，只有雜種水稻才有性狀分離現象！我發現的這株水稻很可能就是天然雜交稻！這一靈感促使我決定研究雜交水稻。”
　　要培育雜交水稻就必須找到雄性不育株。袁隆平尋找雄性不育株的過程再次證實了這一公式的正確性。袁隆平說，“玉米和高粱都有天然雄性不育株，既然玉米和高粱有，水稻也應該有。1964年，我從水稻開花開始天天下田去找，一連好多天沒有發現。后來到了第14天，我想再找找吧，結果突然間就發現了一株雄性不育株。這說明有志者事竟成，關鍵是不要泄氣。”
　　袁隆平經常講述這樣的公式：成功＝知識＋汗水＋靈感＋機遇。談到知識、汗水、靈感和機遇的關系，袁隆平說，“我認為知識是基礎，現在科學技術這么發達，你是個文盲，是不可能成功的。第二點，要有汗水。特別是農業研究，需要試驗田和實驗室的工作，因此必須付出汗水。第三，要有靈感，在科研領域，靈感與藝術創作有同樣的重要性。靈感是抓不到的，是來無蹤去無影的東西，我的體會就是靈感是知識、經驗，還有思索和追求綜合在一起的升華產物，它往往在外來因素刺激下突然產生了。靈感就是一種思想火花。所以我想，思想火花一閃的時候，馬上就要抓住它，不然會忘記的。我奉勸從事科學研究的同志，要善于抓住思想火花，不要把它忘記了。”
　　一顆熾熱的愛心
　　記者在采訪兩位獲獎者的過程中，不論是他們的學生、同事，還是家人都認為兩位科學家有一顆熾熱的愛心。除了普通人具有的愛心外，作為大科學家，他們的愛心更博大，這集中表現在愛祖國、愛人類。
　　人類已經進入新世紀、新千年，但人類文明中種種不良現象，特別是科技發展帶來的負面效應讓兩位老人担憂。在回答一位中學生的提問時，吳文俊堅決反對用機器證明代替對青少年基本數學技能的培訓，他認為正如同發明了火車、汽車之后，人類還應當像走路一樣，青少年決不能放棄在證明幾何定理、基本數學運算等方面的學習。盡管袁隆平認為未來雜交水稻的發展必須采用基因工程，但他對轉基因作物的安全性也表示担憂，并且他已經開始在目前的研究中考慮到轉基因作物的安全性的問題。
　　袁隆平回憶說，20世紀60年代初的三年自然災害期間，全國糧食大規模減產，他作為一名農業科技工作者非常自責，從那時開始他下決心解決糧食增產問題。20世紀90年代，曾有一位美國專家寫了一本書《誰能養活中國？》他的理由是到2030年，中國人口將達16億，誰能養活16億人口呢？對此，袁隆平給予了有力反駁。他對記者說：“全國雜交水稻現在的種植面積達2.3億畝，平均畝產是400多公斤。現在我們培育的超級雜交水稻，畝產超過700公斤。如果加上其他農作物的增產，我對中國人養活自己，充滿了信心。”
　　在談到對自己影響最大的人時，袁隆平說：“做人方面，我母親對我的影響很大，她教我做一個誠實的人，做一個有道德的人。在思想方法上，毛主席的《矛盾論》和《實踐論》對我的影響最大。《矛盾論》講過內部矛盾是推動一切事物發展的動力，雜種優勢就是兩個遺傳上有差異的品種雜交，有矛盾，才有優勢。我們現在搞亞種超級雜交稻，就是把矛盾擴大了。另外，關于水稻有沒有雜種優勢，也是通過實踐證明它是有優勢的，然后在理論上加以提高，再用來指導實踐，這是《實踐論》的思想方法。我對毛主席著作學習比較膚淺，但是兩論對我的思維方法有非常大的作用。”
　　吳文俊認為對他影響最大的是陳省身先生。“陳先生是一個國際影響非常大的數學家。我有幸在1946年認識了陳先生，他把我吸引到他主持的中國科學研究院數學研究所工作。在陳先生的指導之下，我一方面學習了當時最活躍的拓撲學，更重要的就是他教會了我怎么樣選擇正確的研究方向，怎么樣從事科學研究，這是終身受益的。”
　　談到新中國成立后為什么毅然回國，吳文俊說，“當時出國的時候，就沒有想到不回國，想的就是學成了要回國。新中國成立之初的朝鮮戰爭對我的思想沖擊很大。中國在此前的100多年，一直受列強的欺負，每戰必敗，而且面臨生死存亡的危機，可是新中國居然在朝鮮戰場上跟這樣了不起的美國干了一仗，而且取得了勝利，這在中國近代歷史上是不可想像的事情。所以我就趕緊回來了。”
　　對吳文俊的話，袁隆平深有同感。他說，“這跟人生觀有很大關系。如果為了名利的話，我就到國外去了，聯合國糧農組織高薪聘請我，一天550美元。但我認為中國這么一個大國，這么多的人口，糧食始終是頭等大事，我在國內工作比在國外發揮作用更大。我與吳老有同感，我們小的時候中國飽受列強欺負，我們那時候經常紀念國恥，‘九一八’國恥等等，好多的國恥紀念，都要降半旗的，我們總是抬不起頭來。我們想，我們國家總是受人欺負，應該強大起來，特別是解放初的時候，中國人民站起來了，我們也要做一番事業，為中國人爭一口氣，為自己的國家作貢獻，這是最大的心愿。”
　　字庫未存字注釋：
　　 ＠①原字目加僚右
《ｌàｏ＠①望》京22～26N1科技管理姜巖20012001本刊記者 姜巖 作者：《ｌàｏ＠①望》京22～26N1科技管理姜巖20012001

網載 2013-09-10 22:00:56

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