科学家简介
王元(1930年4月—2021年5月14日),中国科学院院士,数学家。
王元在解析数论、代数数论、数论方法应用上取得了卓越成就,是新中国数学事业的先行者之一;他对哥德巴赫猜想的研究使中国第一次站到了这一世界领域的前列;他与华罗庚一起开拓了高维数值积分的研究方向,并创造了“华—王方法”,在代数数域上的丢番图分析以及数论方法在统计中的应用也取得了杰出成果。
1948年,18岁的王元在报纸上读到一则消息:华罗庚的《堆垒素数论》在苏联科学院出版了。他激动不已,想起父亲一直希望自己学习数学,年轻的王元脱口而出:“将来我要拜华罗庚为师!”父母听了,笑起来反问他:“他肯收你吗?”而这看似遥远的梦想,却在4年后照进了现实。1952年,王元走进了中国科学院数学研究所,站在了华罗庚面前,开启了一段“多年师生成兄弟”的传奇,他们在数学的高峰上,共同完成了从“仰望”到“并肩”,再到“共同开拓”的动人接力。
挑战哥德巴赫猜想
1952年,22岁的王元从浙江大学毕业,被推荐到中国科学院数学研究所,师从华罗庚研究数论。
华罗庚当时正组织“哥德巴赫猜想讨论班”,这道困扰世界数学界近两百年的难题,当时在国际最好成绩是苏联数学家布赫夕塔布1940年证明的“4+4”。
华罗庚与王元(右)讨论问题
来源|中国科学家博物馆
初出茅庐的王元很快便成了讨论班中的积极分子,他下定决心要攀爬哥德巴赫猜想的高峰。
那时的王元精力充沛,中午只要打一个小盹,整夜都不用睡觉,充分利用数学所唯一一台手摇计算机开展工作,直到计算机被摇坏。
然而,这样苦干了两年,王元却“一无所获”。他一度灰心,怀疑自己没有研究哥德巴赫猜想的天分,还不如做点力所能及的工作。
就在他陷入迷茫之际,波兰数学家库拉托夫斯基来华访问交流。王元在交流中研读了波兰数学界的研究成果,并对相关内容进行了改进与完善。随后,他与另一位波兰数学家辛哲尔联名撰写的两篇数论函数论文先后在波兰发表。
中国青年能和国外数学家合作发论文,这在当时是件大事儿,因此被媒体大篇幅报道。
经过此事,王元动摇了研究哥德巴赫猜想问题的决心,转而想要从事上述论文相关方向的研究。
看王元打了退堂鼓,华罗庚严肃地指出:“你做这些问题不太重要,不是中心问题,你要坚持做哥德巴赫猜想。”
被老师点醒后,王元重新聚焦研究哥德巴赫猜想。为查阅关键的俄文文献,他在中国科学院图书馆引进的一批旧的俄文杂志里埋头翻找,花了一整天的时间,抄写了布赫夕塔布的两篇文章。他将塞尔伯格筛法与布赫夕塔布的迭代法结合,于1956年证明了“3+4”,次年又证明了“2+3”。
1957年,27岁的王元让中国数学家首次跻身哥德巴赫猜想研究的世界前沿,其成果为国内外有关文献频繁引用,并因方法上的创新而对后续的研究产生了影响。
这一研究成果成为王元数学生涯中最闪亮的篇章之一,也奠定了中国数学家在哥德巴赫猜想上不断取得成果的坚实基础。
师生联手,开创“华-王方法”
在哥德巴赫猜想上取得突破后,王元没有停下脚步。他与老师华罗庚携手,共同开拓了数论与计算数学交叉的研究领域,将中国人的智慧再次镌刻在世界数学的版图上。
1957年,王元与华罗庚在数学所看到一份苏联科学院的总结报告,其中提到数论与多重积分近似计算的关系,这个将纯数论应用于计算数学的崭新方向,瞬间吸引了他们的目光。
“看了之后,我们一下子就觉得这是一个方向。”王元回忆道。
尽管当时他在哥德巴赫猜想的研究上势头正盛,但面对这个充满潜力的交叉领域,他毅然选择了挑战。
从1958年开始,王元与华罗庚合作,致力于研究数论在近似分析中的应用,特别是用数论方法解决高维数值积分这一计算难题。
他们巧妙地将数论中的“一致分布”理论应用于高维空间的布点问题,使得复杂高维多重积分的计算效率与精度大幅提升。
1973年,他们证明了用分圆域独立单位系构造高维单位立方体一致分布点列的一般定理。这项奠基性的工作在国际上引起了巨大反响,他们创造的方法被学术界誉为“华—王方法”。
王元出国考察手稿
来源|中国科学家博物馆
此后,王元与华罗庚系统总结了他们的研究成果,于1979年出版了专著《数论在近似分析中的应用》,后被译成英文由德国斯普林格出版社出版,产生了广泛的国际影响。
从纯数论的巅峰到应用数学的开拓,“华—王方法”的诞生,不仅是王元学术生涯中又一次华丽的转型,更是他与华罗庚“多年师生成兄弟”情谊在科研上的结晶。
1981年王元(右二)与同行讨论问题
来源|中国科学家博物馆
1985年,华罗庚逝世。为完成恩师生前的夙愿,王元抽出十年光阴,遍访亲友、整理史料,潜心撰写《华罗庚》传记,以亲历者的视角,还原恩师从自学成才到引领中国数学发展的传奇一生。
该书1994年出版后,被译成多语种由斯普林格出版社全球发行。这不仅是对恩师的告慰,更是对中国数学精神的传承与弘扬。
科学家说:
“所谓创新,一定是前人没有想到的、没有做到的。靠老师手把手地去教,一定教不出来创新人才。”在王元看来,培养独立创新精神才是育人的关键。
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