在中華大地上,傳頌著壹位學者的姓名和他所做出的貢獻;他就是當今國際上知名學者,被譽爲“學術界的多棲人”的周海中。下面就簡要介紹壹下這位學者的奮鬥曆程。
《周易》有言“天行健,君子以自強不息”,成爲許多仁人志士奮勇拼搏的金玉良言。周海中1955年10月生于廣東海康(現稱雷州),祖籍廣西合浦。1983年畢業于廣州外國語學院(現稱廣東外語外貿大學),現任中山大學教授。1988年被評爲首屆“廣州十大傑出青年”,同年榮獲廣東省人民政府頒發的立功證書,1990年獲得霍英東教育基金會第二屆高等院校青年教師研究類壹等獎,1992年起享受國務院政府特殊津貼。
周海中的父母親早年都畢業于廣西大學中文系,外祖父曾經是廣西大學、中山大學和廣西師範大學的漢語教授;然而,他偏偏酷愛數學。其實周海中讀小學時只對天文和地理感興趣,但由于條件的限制,如沒有望遠鏡等,身爲中學校長的父親就培養他對數學的興趣,因爲學數學有筆有紙、勤動腦筋就可以了。在知識廣博的父親引導下,他終于對數學産生了濃厚的興趣,從而使他與數字、符號等結下了不解之緣。
“文革”時期的初中與高中都是兩年制。初中還沒畢業,周海中就自學完解放前出版的《範氏大代數》;讀高中時,他又自學了“文革”前重慶大學、北京師範大學等校編寫的高等數學教材。這些數學書籍多數是從收破爛者那裏買來的,也有熟人送的。高二時他獲得全校數學比賽第壹名;由于數學方面的才能出衆,1973年高中畢業後他當了南興中學的高二數學代課教師。後因“知識青年”必須“上山下鄉”,1974年他到了農村插隊落戶。
在鄉下,周海中壹面積極參加生産勞動,壹面“見縫插針”地擠出時間來自學數論、數理邏輯等,甚至在勞動的間隙也不忘掏出稿紙演算。每次演算所耗費的稿紙之多,竟能將壹碟小鹹魚煮熟。1976年春節,周海中送外祖母去南甯,在南甯的舊書店裏他買了由數學家華羅庚編著的《數論導引》。他對書中提到的梅森素數特別感興趣;從那時起,他就努力攀登這座數學高峰。爲了能看懂壹本英文版的數學著作,他又開始自學英語,其記單詞方法就是背張其春、蔡文萦合編的《簡明英漢詞典》。
雖然周海中對數學癡迷,但曆史卻和他開了壹個不小的玩笑。1977年國家恢複高考,他取得了數學正題和附加題滿分的好成績,而且加試英語也獲得好成績,但由于“文革”中被打成“走資派”的父親尚未“平反”,他報考北京某名牌大學當時屬于機密專業的計算數學的願望落空了,但卻被廣州外國語學院錄取。當時的他感到十分懊惱和苦悶,還因此得了神經衰弱而回家休學壹年。
後來在父母親和朋友們的開導和勸慰下,周海中重返廣州外國語學院。他壹面學習英語專業課程,壹面又自學起模糊數學來,並得到了著名數學家汪培莊的鼓勵和指點。寒暑假他也不曾回家探親,而在校集中精力專攻梅森素數;他的做法得到父母親的支持和老師同學們的理解。命運的不公反倒練就了他剛強堅韌的性格。“功夫不負有心人”,在校學習期間,他已經在學術刊物上發表了12篇有關英語和數學的論文。
爲了有壹個較好的研究數學的環境,周海中1983年從廣州外國語學院畢業後就申請到中山大學工作。鑒于他當年的數學高考成績以及在校期間發表的科研成果,中山大學同意他來任教;從此他當上壹名講授公共英語課的教師。在教學之余,他常去數學系資料室看書,周末和寒暑假就在宿舍潛心研究數學難題,尤其是梅森素數。
什麽是梅森素數?2300年前,古希臘數學家歐幾裏得用反證法證明素數有無窮多個,並提出壹些素數可寫成“2^P-1”的形式,這裏的指數P也是壹個素數。這種特殊形式的素數具有許多獨特的性質和無窮的魅力,千百年來壹直吸引著衆多的數學家,如費馬、笛卡爾、萊布尼茲、哥德巴赫、歐拉、高斯、哈代、圖靈、埃爾德什等和無數的業余數學愛好者對它進行探究。
由于17世紀法國數學家、法蘭西科學院奠基人馬林•梅森是其中成果較爲卓著的壹位,因此後人將“2^P-1”型的素數稱爲“梅森素數”。迄今爲止,人類僅發現51個梅森素數。這種素數珍奇而迷人,因此被人們譽爲“數海明珠”。梅森素數曆來是數論研究的壹項重要內容,也是當今科學探索的熱點和難點之壹。
然而對人們來講,梅森素數卻仍然是個謎。梅森素數的個數是不是無窮的?梅森素數有什麽分布規律?從已發現的梅森素數來看,它在正整數中的分布時疏時密、極不規則,因此研究梅森素數的分布規律,尤其是個數問題似乎比尋找新的梅森素數更爲困難。雖然英、法、德、美等國的數學家曾提出過關于梅森素數分布的猜測,但他們的猜測有壹個共同點,就是都以近似表達式給出,其結果與實際情況的接近程度難如人意。
因當時國內有關這方面的資料十分匮乏,加之沒有計算機,所以周海中的探究在初期就困難重重,有過無數次的失敗,但他並不氣餒。他曾經嘗試過用篩理論、解析數論、數值計算、複變函數等方法,但所得出的結果也都是近似表達式。突然有壹天,他想到了“費馬數”的形式,這爲他後來解決梅森素數分布這壹難題找到了突破口。
牛頓說過:“沒有大膽的猜想,就作不出偉大的發現。”經過長期而艱辛的探索,周海中終于在1992年2月大膽地提出了梅森素數分布的猜想,並給出它的精確表達式。這壹成果爲人們探究梅森素數提供了方便,是素數研究的壹項重大突破。後來這項重要成果被國際上命名爲“周氏猜測”。近年來周氏猜測受到關注和好評,而且在壹些數學史、數學文化和數學難題的書籍中都有介紹。
美籍挪威數論大師、菲爾茨獎和沃爾夫獎得主阿特勒•塞爾伯格認爲周氏猜測具有創新性,開創了富于啓發性的新方法;其創新性還表現在揭示新的規律上。法籍華人數學家李明達在著名的《科學美國人》(中文版)中指出:周氏猜測是梅森素數研究中的壹項重大突破。由中國數學家、中科院院士張景中主編的《30年科技成就100例》壹書也指出:周氏猜測不僅是壹項重大突破,而且具有數學之美。
周海中在梅森素數的探究過程中曾經得到過華羅庚、柯召、潘承洞、潘承彪、梁之舜等著名數學家的鼓勵或指點,著名數論專家黎百恬爲他的公式簡化提出了很好的建議。順帶壹提:周氏猜測至今沒有解決,但許多專家認爲它是正確的可能性很大。困擾數學界的這壹猜測已有30多年曆史;不過就目前研究文獻來看,許多數學家和數學愛好者都嘗試過破解它,雖然絞盡腦汁,但仍壹無所獲。
在交叉科學方面,周海中把自己的科研目標主要放在數學與語言學、天文學等學科的研究方面。他與國內外專家學者合作,共同探究機譯系統的研發、宇宙語言的設計、地外生命的探索、近地小行星運行的數學模型等。如在語言科學方面,1991年他提出了“語言混噸論”的概念;語言混噸論主要從混噸論的角度審視語言及其相關現象,並用混噸論的方法及工具來探究語言問題。2000年他提出了“網絡語言學”;網絡語言學已引起國際學界的廣泛關注和深入探究,它對網絡語言的運用有著重要指導意義。
誰都知道,現在學術界的“生態環境”很不利于學術:僵化的量化考核制獨霸壹方,課題壹票否決制和項目化生存風靡域中。爲了專心從事科研工作,周海中從來不申請課題或項目,而是自己花錢來探究他覺得有興趣、有意義的學術問題。他認爲做學問、搞研究,要耐得住寂寞和清貧,要有平和的心態;不要急于求成,更不要爲名利所累。
周海中說,“數學,作爲壹門研究數量關系和空間形式的科學,在當代除了自身不斷發展和完善外,被應用的領域越來越廣泛。而我作爲壹名數學愛好者,今後會在數學的某些應用領域作些探究,希望能對社會有所貢獻”。這就是壹位學術界多棲人的期望和奮鬥精神。
(本文參考了人民日報《尋找梅森素數》、科學時報《周海中:語言學家的數學情懷》、中文網《周海中:學術界的多棲人》、中國網《專訪周海中:近地小天體是否威脅地球》等。在此向這些文章的作者表示謝意。)
文/彭小麗(作者系中國科學技術大學博士後)