华罗庚有多了不起?仅凭一条新闻,就轻松破解苏联军事机密
我们中国地大物博,人杰地灵,从古至今出现了许多英雄豪杰和优秀人才。这些人降生在不同的时代,但是都无一例外的推动着他们所处的年代的发展,并且在整个中国历史上都产生了划时代的意义。有老百姓开玩笑说,这些人的诞生,就好像是老天看不过去中国所遭受的苦难,安排他们来拯救世人一样。由此可见,他们拥有多么重要的历史地位。
中国近现代伟大的数学家华罗庚,就是这样一位人才。众所周知,华罗庚在数学上的成就,中国国内近乎无人企及,但鲜有人知的是,华罗庚其实只有初中学历,之后他能取得的成就全部都是靠自己的坚持和努力。在国外深造的时候,他就一直想着拼命多学点东西,回来报效祖国。
1949年,他排除千难万险,终于回到了国家的怀抱。他凭借一条新闻,就轻松破解了苏联的军事机密,为中国增加了不少的底气。华罗庚有多了不起?我们一起来回顾一下他的一生。
华罗庚的家境,完全可以用一贫如洗来形容。他的父母虽然也在工作,但是能带回家中的钱实在是少之又少。不过虽然物质条件十分匮乏,他的父母却给予了他非常温暖的关爱和浓厚的期待。所以他是在一个充满爱的原生家庭中长大的,这也成为了他之后坚持不懈奋斗的动力。
从刚开始上小学起,华罗庚就对数学这门学科产生了浓厚的兴趣。他可以不吃饭,不睡觉,不和小伙伴出去玩,但是不可以没有数学书来看。他喜欢自己一个人待在小房子里,在草稿纸上演算各种数学公式。这些在别人看来枯燥无味的事情,对于华罗庚来说却是最有趣的游戏。
可是他的求学之路却在初中毕业后戛然而止,这并不是因为他不思上进,而是因为他的经济条件已经无法让他继续读书了。虽然老师们都为这个学生而感到可惜,但华罗庚不愿意接受别人的帮助,他想的很开,就算没办法在学校上学也没关系,只要手中有书,他就能够自学。
于是他仅仅只用了五年的时间,就一边打工,一边自学完了高中和大学的数学课程。清华大学数学系的教授听闻了华罗庚的事迹,实在不想放过这样一位天才人物,便邀请他来到清华大学当数学系的助教。在这里,华罗庚拥有了更加丰富的营养来源,图书馆里面的数学书几乎都被他给看遍了。
1936年,他去往国外深造,接触更加广阔的数学海洋。同时国外的那些经历,也丰富了他的视野。越往后面学,华罗庚越明白,数学不仅仅只是一门基础学科,它可以为国家的许多建设方面做出奠基一般的贡献。所以他更拼命的学,想要把自己的成果全部带回祖国。
1949年,华罗庚排除千难万险,终于在我国的支持之下回到了新中国。他利用自己在国外的所学所闻,努力填充国内数学事业的空白,并且培养了陈景润等一批后起之秀。不仅如此,他还能够在中国的军事国防事业上做贡献。
其实早在抗日战争时期,华罗庚就已经利用自己对数学的认知和对数字的敏感,帮助军队破获了很多日本军队的机密文件。敌人的机密文件都是数字密码的加密方式,普通人难以理解其中的奥秘,但这正好是华罗庚最擅长的地方。所以他很快能够破解出来,帮助我们国家把牺牲降低到最低。
1965年,他又发挥了同样的作用。当时苏联试验成功了第一颗洲际导弹,这在全世界范围内都走在最前面,所以苏联在军事实力上拥有更强大的底气,并且公开宣告,任何人胆敢踏入他们的洲际导弹发射范围之内,都必须要做好付出代价的准备。这番话很狂,但当时的苏联确实有这个实力。
他们把这一番话刊登在了报纸之上,并且还用一个莫名其妙的四边形,把洲际导弹的范围框了起来。只不过这个四边形非常奇怪,没有任何规律,所以很多人都没能破解其中的秘密。正好华罗庚看到了这则新闻,并且用自己的方式开始推算这个四边形呈现出来的规律。
经过几天的研究,他终于发现了本质的内容。原来苏联的洲际导弹发射范围大概就是在高原山脉附近,而且他还通过公式推导,大致推测出了这枚导弹的爆发力度。这在当时的中国几乎是没有人能够办到的事情,但是华罗庚办到了,无怪乎许多人将他称之为神。
时至今日,华罗庚依旧是众多数学系学子心中最大的偶像,也是他们最渴望成为的前辈。
华罗庚发现自己所学的数学对国家安全建设有用时,是在他国外深造的时候。如果不是对数学有了更加深入的了解,他还一直处在闭门造车的阶段。也是在这个时间,他坚定了自己的决心,以后一定会回到祖国。
当他决定回国的时候,国外用高薪的工作诱惑他,试图留住他,但是在华罗庚心中,经济利益在国家情谊面前不值一提。而回到祖国之后,华罗庚取得了一系列成就,那些曾经和他是同僚的外国人,就更想把他争取过去。
他们会给他写信,一方面是联络感情,另一方面是想给他介绍在国外更优质的工作。虽然国内的研究环境非常辛苦,但对于这些“好心”的信件,他都一一拒绝了。
华罗庚的身上,浓缩着许多中国科学家的影子。他们都在祖国最需要的时候,义无反顾的回归,不求任何利益回报。
能够以毕生所学为国家做贡献,这对于一位科学家来说,其实是非常幸运的事情。个人价值和社会价值,二者可以兼得。
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知识即战斗力!数学家华罗庚投入特殊抗战,一夜译破日军密码
作者:亚克西
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有句话叫“知识就是力量”,这句话千真万确,是颠扑不破的真理。事实上,知识何止只是力量,在不同行业、不同领域,知识都是决定性的推动因素。在经济界它是财富,在医学界它是生命,对于战争而言,知识就是强大的战斗力!二战时期,美军为何能崛起,其核心秘诀就是将大量科技成果投入战争实践,研发出大量的先进武器装备,在对德、对日作战中占据优势。
抗战时期的中国,国力弱小,科技落后,但中国也有一批世界顶级的科技人才。许多立志改变中国贫穷落后面貌的科技人才,发愤图强,付出远比西方同行更多的汗水甚至血泪,取得了丝毫不亚于外国的科学成就,也用知识为抗战做出了杰出贡献。今天我们就介绍一下著名数学家华罗庚是如何运用数学知识,为抗战做贡献的。
密码本
现代化战争,信息是制胜因素。信息化程度是衡量一支军队现代化程度的主要尺度之一。从一战前开始,无线电技术在战争中的重要作用就越来越显著。二战时期,各国之间的情报战,已经不再单纯依靠间谍窃取情报,而是注重在无形电波中获取情报。参战各国的情报人才,甚至不出国门,也不必置身战火硝烟,在千里万里之外的密室之中,就可以通过一系列繁复玄奥的数字解析,破解敌人密码,从而获得宝贵的情报!
众所周知,人类最早的电讯密码是摩尔斯密码,就是把每一个字符转化为四个数字,传发出去。对方收到后,按照一定的规律,把这些电码从数字转化为文字,从而完成信息的传送。不过,这样固定规则的电码非常容易破解,几乎初级学员都能掌握破译方法。这样播发的信息,就是尽人皆知了,所以被称作“明码”。
要想绝密传送,就必须用别人无法掌握的规则重新排列电码,这就是密码。于是在战争中,电码专家都绞尽脑汁发明各种玄奥莫测的密码。道高一尺魔高一丈,你发明了密码,对手就会组织专家,绞尽脑汁地破解密码。而这些专家,有许多人其实是大学里的数学家。我们说知识就是战斗力,也正是这个理。
抗战时期,华罗庚先生已经是世界级的数学大师。他从英国剑桥大学毕业,回国后在昆明西南联大任教,他和所有抗战时期的中国知识分子一样,并不只是只埋头书案和讲堂,还努力寻找机会报效祖国。
1943年,国府兵工署署长俞大维找到华罗庚。一见面,不用俞大维开口,华罗庚就猜到有事找他。果然,俞大维告诉他,最近一段时期,日军的密码升级了,国军的密码专家无论怎么努力,都无法破译。当时中国的密码专家曾经破译日军将偷袭珍珠港的电报,连美国密码专家都惊叹,这些能干的专家也遇到了难题,看来日军新的密码是怎样诡秘。
俞大维拿给华罗庚一张日军最新的电码,全都是毫无规律的杂乱数字,仿佛是随意筛选的数字。华罗庚先生接了过来,郑重其事地说:“好,让我试试看!”
前文说过,许多密码专家其实就是数学家,为什么呢?古希腊有句话:“数学是参透世界万物奥妙的钥匙。”此话不假,科学证明有许多事物的运行规律都可以用数学原理来分析,甚至于有数学家开玩笑说:“数学发展有无限未来,将来即便是恋爱中的姑娘情感会如何发展,都可以用数字计算出来。”看似杂乱无章、毫无逻辑的一堆数字,数学家可以运用数学知识,找出它内在的微妙规则。
华罗庚精通数论,这个学科门类正好跟密码学是“同门兄弟”,可以触类旁通,所以华罗庚颇有信心地受领了这一任务。
华罗庚把自己关在房间里,谁都不许进入。从早到晚,一直枯坐在书桌前,尝试用不同方式解析。夜深了,华先生为了提神,就一根接一根地抽,苦思冥想。俞大维留下一个特工负责保护华罗庚,深怕打扰他,静悄悄地坐在角落里,一声不吭。就这样陪华罗庚一整夜,迷迷糊糊靠墙睡着了。
不知过了多久,华罗庚轻轻拍拍这个特工,递给他一张写满数学公式的纸张,告诉他:“可以了,我破解出来了,你拿回去吧,我也要睡一会了。”
美军二战密码破译仪
特工马上返回,俞大维一听华罗庚只用一夜就完成了破译,大为惊讶。他拿过那张纸仔细看,俞大维不是等闲之辈,也是一个出洋留学的学者。他仔细看后,发现华罗庚经反复运算,掌握了日军的暗码使用了墨比乌斯函数,便运用反函数,将日军电文还原成了明文:日军即将对昆明的盟军机场进行偷袭。多亏这份破解的电文,昆明飞虎队早早做好防范,未让日军得逞。
这位家喻户晓的天才数学家,讲课一线工人也能懂,还能指导实践
今天的人们并不理解,为什么华罗庚会被称作“人民的数学家”?很多年前,他的外国同行也不懂,为什么华罗庚一定要把中国的数学搞上去,而不是把自己的数学搞上去?一个天才数学家为什么非要从理论研究转向应用数学?在华罗庚诞辰110周年之际,让我们走近这位数学天才,重温华罗庚精神的历史意义与时代价值。
0.618,黄金分割率,一个经典的数学与美学结合的概念。从古希腊帕特农神庙到中国兵马俑,很多美学上的巅峰之作都验证了这一规律。
鲜为人知的是,在科学与工业领域也有一个“0.618”,即“0.618法”。这是一种典型的优选法,能够通过较少的试验次数找到最合理的工艺条件。实践证明,解决同样的问题,用“0.618法”做16次试验,就可达到常用的枚举法2500次试验的效果。
何为“优选”?大概没有人比数学家华罗庚理解得更透彻。他一生面临一次次重大选择,也在一次次的“优选”中定义自己的人生。
华老来了,办法就有了?
“一个数学家,竟然能够直接给一线的工人讲课,工人还能听懂,立即动手解决问题。”
20世纪六七十年代,曾有过一阵“华罗庚热”。华罗庚所到之处,总会有很多群众赶来听课,高校、科研院所、工农一线、厂矿车间的都有。据说一些新产品在打样开发时,工人们甚至会默念“华罗庚保佑”。
索光明第一次见到华罗庚时,刚出师不满一年。她是大庆油田钻井装建大队的一名电焊工,初中学历。当年,华罗庚去大庆油田做推广“双法”(优选法、统筹法)的报告,“当我听到数学家的名字,脑海里立刻出现一个问题:数学家的方法,我一个初中生怎么能听得懂呢?”
到了现场,索光明发现自己不但听得懂、学得会,在焊接工艺中也能用得上。华罗庚那次报告的内容就是介绍“0.618法”。
课堂上,负责演示的同志拿出一张纸,纸上画好100度到200度的刻度,分别选择不同点位,第一点试验是162度,第二个试验点是138度,两个数字对比,留下好的,剪掉坏的……多次试验,论证结果。
华罗庚在讲解黄金分割点
“影响焊接效率和质量的工艺参数有很多,比如电压、电流、焊条材质、运条方法和角度等等,不好把握。华罗庚那个方法的好处是能够尽快找出合适的工艺参数,有效提高焊接质量和效率。”索光明说。“0.618法”帮助她解决了焊接工艺的难题,也帮助她成长为技术能手,一线“小徒工”后来成长为高级工程师。
为了让更多工人受益,1965年,华罗庚把深奥数学原理转变为最朴素易懂、易操作的“双法”,写成了几乎全是大白话的小册子《统筹方法平话及补充》。与此同时,华罗庚身先士卒亲自去了20多个省份办培训、搞推广。
1977年的冬天,山西大同口泉车站,100万吨存煤运不出去,北京的缺煤问题却越来越严重。华罗庚在山西大同临时组建一个实验小组,用统筹法解决上水、除灰、装煤三排队问题,当天运力就提高了20%。等实验结束,运力翻了一倍。
“一个数学家,竟然能够直接给一线的工人讲课,工人还能听懂,立即动手解决问题。”中国优选法统筹法与经济数学研究会理事长池宏说,他曾跟随华罗庚担任助手工作。华罗庚在向工人们解释什么是统筹法的时候,用的是“烧水泡茶喝”的大白话。
华罗庚(右二)在内蒙古自治区呼和浩特市纺织系统推广优选法
走到哪儿,华罗庚都离不开拐杖。从小左腿残疾,他走路要左腿先画一个大圆圈,右腿再迈上一小步,这种费力的步履,被他称作“圆与切线的运动”。“双法”就是华罗庚给工人们打造的“拐杖”,所到之处,走进死胡同的项目有了转机,停滞不前的项目有了进展。
穷理以致其知,反躬以践其实。
在他的带领下,研究应用推广“双法”的科技工作者队伍不断壮大。20世纪60年代开始时,参与者只有他和几个学生;1972年形成“双法”小分队,1977年中科院成立了“应用数学研究推广办公室”;到了1981年,“中国优选法统筹法与经济数学研究会”正式成立,各地分会也设立起来,“双法”推广工作有了进一步条件保障,成为服务国民经济的重要力量。
1972年,华罗庚(中)在湖北宜昌制药厂
因天赋而不凡,因选择而伟大
1936年,华罗庚赴英国剑桥大学读书,以极快的速度同时攻读七八门学科。
1937年,抗战爆发,华罗庚立即决定放弃剑桥的学习,尽快回国。“东方来的人,不稀罕剑桥大学博士学位的,你还是第一个!”
是什么让一位功成名就的数学家,选择在自己学术生涯关键期走出书斋,走向一线?记者向华罗庚的家人、朋友、学生问这一问题时,很多人都给了类似的答案——这就是华罗庚的选择,这就是他会做的事。
20世纪初的金坛清河桥东有一家“乾生泰”杂货店,店主华瑞栋从小就精明勤俭,不料人到中年遭遇火灾,家道中落。1910年11月12日华罗庚出生后,家庭财力有限,初中毕业后没有上高中,而是考取了设在上海的中华工商职业学校会计专业,“初中”——这也是他终身最高学历。
华罗庚17岁时在江苏金坛家乡
因为天赋,华罗庚的数学人生极富戏剧性。1930年,仅凭自学的华罗庚撰写的论文《苏家驹之代数的五次方程式解法不能成立之理由》在上海《科学》杂志发表,引起清华大学数学系主任熊庆来的重视。1931年秋,清华大学破格邀请华罗庚到清华大学任数学系助理员。
进入清华后,他两年完成了数学系课程,自学英语、法语和德语,并在国外权威杂志上多次发表论文。1933年冬,清华大学破格任命他为助教。
1936年,华罗庚赴英国剑桥大学读书,以极快的速度同时攻读七八门学科,两年内就“华林问题”“他利问题”“奇数的哥德巴赫问题”写了十多篇论文,先后发表在英、苏、法、德等国的杂志上。1982年,华罗庚成为美国国家科学院首位中国籍院士……
如果说,数学天赋决定了他的人生注定不走寻常路,人生在重要关口的选择,则决定了他不仅仅是一名数学家。
1937年,抗战爆发,华罗庚立即决定放弃剑桥的学习,尽快回国。“东方来的人,不稀罕剑桥大学博士学位的,你还是第一个!”彼时,剑桥大学海尔布伦教授表达了他的诧异。
华罗庚坦率地给出答案:“我来剑桥大学是为了求学问,不是为了学位。”
1938年,华罗庚加入清华大学与北京大学、南开大学联合组成的西南联合大学,华罗庚来到昆明。白天,他拖着病腿给同学们上课;晚上,就着昏暗的油灯埋头苦学。就是在那样困顿的条件下,他完成了自己的第一部数学名著《堆垒素数论》。
西南联大时期的华罗庚一家人
新中国成立后,1950年,华罗庚选择尽快回国。1950年2月,他在归国途中写下《致中国全体留美学生的公开信》。他在这封长达2000多字的公开信中深情地呼唤:“为了抉择真理,我们应当回去;为了国家民族,我们应当回去;为了为人民服务,我们应当回去……”“朋友们!‘梁园虽好,非久居之乡’,归去来兮!”
那一年,华罗庚、朱光亚、邓稼先、叶笃正等1000多名留美学生冲破重重阻碍奔向新中国,很多人加入中国。
1937年、1950年两度放弃优渥条件,华罗庚毅然选择回到祖国的怀抱。在书斋研究与解决实际问题面前,他选择奔赴一线,帮扶工农,把论文写遍祖国大地……
华罗庚常说,科学无国界,但科学家有祖国。矢志报国是华罗庚精神最深沉的底色,也是中国科学家的精神之魂。晚年,华罗庚不顾年迈体弱,为讲学、交流而在世界各地奔走,发出中国数学的学研之声,直到疾病突发,倒在三尺讲台。
何为最优的选择?
华罗庚决心用数学为人民服务,走出一条中国式应用数学之路。
中国科学院院士林群说,一次他搭乘出租车时,当司机得知他是搞数学的,那位司机顺口就说出了:“哦,0.618。”这正是优选法里普及的黄金分割数据。
一个人能将数学的财富让这么多人分享是十分了不起的。
科学技术是生产力,为社会主义服务的脑力劳动者是劳动人民的一部分。这是1978年全国科技大会上的一句重要论断。
对那个年代的知识分子来说,这句话意义非凡。
建国初期,国家积贫积弱,工农业水平落后,许多棘手的生产难题有待解决。而1966年爆发的“文化大革命”,对全国科学技术工作造成了空前的破坏。十年动乱中,华罗庚数次被批斗、被抄家,甚至珍贵的研究资料被盗。但也正是在那样的环境之下,华罗庚决心用数学为人民服务,走出一条中国式应用数学之路。
华罗庚(左)在农村
20多年间,“双法”广泛应用于化工、电子、邮电、冶金、煤炭、石油、电力、轻工、机械制造、交通运输、粮油加工、建工建材、医药卫生、环境保护、农业等行业,受益者众多。
许多单位在基本不增加人力、物力、财力的情况下,应用“双法”选择合理的设计参数、工艺参数,统筹安排,提高了经营管理水平,取得了显著的经济效果。
比如,江苏省在1980年取得成果5000多项,半年时间实际增加产值9500多万元,节约2800多万元,节电2038万度,节煤85000吨,节石油9000多吨。四川省推广“双法”,5个月增产节约价值2亿多元。
曾高度评价“华氏双法”,在给华罗庚的信中说:“几十年来,你给予人们认识自然界的东西,毕竟超过了自然界赋予你的东西。”
中国科学院院士林群说,为“双法”的影响之深远而更感震撼的是他的一次亲身经历。一次,他在外地搭乘出租车时,当司机得知林群是搞数学的,那位司机顺口就说出了:“哦,0.618。”这正是优选法里普及的黄金分割数据。
短短一句话让林群非常惊讶,一个人能将数学的财富让这么多人分享是十分了不起的。
作为教育者,在奖掖后学的育人工作里,华罗庚同样不拘一格,甚至喜欢和自己“对着干”的学生。
年轻的学生陈景润曾在信中对他的《堆垒素数论》提出了不少改进建议,令他欣喜不已。尽管有人说陈景润有“怪癖”,但华罗庚并不介意,他力邀陈景润来到北京最高数学学府。又一位数学大师开启了治学生涯。
师者华罗庚(中)
家有“家风”,校有“校风”,同一师门中也有“门风”。中国科学院院士、数学家王元说,自己受恩师华罗庚影响,绝不鼓励科研人员钻营名利,他认为科学家应该保持好奇、求实求知、创新探索的初心本能。他也鼓励今天的教育能打破框架,培育出真正的创新人才。
科技创新是一代又一代人的接力赛,持续培养后备人才,科技事业方能长青。
中国科学院院士、中国科学院数学与系统科学研究院研究员周向宇说,华罗庚先生一直主张“读书从薄到厚,再由厚到薄”,要重视科普。“我本人就曾经读过他写的科普读物《从杨辉三角谈起》《从孙子的神奇妙算谈起》等,深受启发。”
如今,在华罗庚的家乡,华罗庚曾就读的“金坛县立初级中学”现已更名为“江苏省华罗庚中学”。
“每年新生入校的一大传统,就是参观华罗庚纪念馆,重温华罗庚精神。”该校党委副书记、校长谭瑞军说,“在我们学校的课堂上,学生能自主解决的知识模块绝不多讲,而是鼓励学生在实操中发现问题。教师的职责是激发学生的钻研动力,引导他们热爱思考,为创造性解决问题奠定基础。”
什么是最优的选择?数学上的黄金分割率是化繁为简,迅速择优,达成目标。放到科学家身上呢?那一代科学家有着更朴素的理想,在新中国成立时,选择回家报国;在奖掖后学的育人工作里,不拘一格降人才;在建设时期,选择走出书斋,奔赴一线,把论文写遍祖国大地。
1973年,华罗庚(前排右三)在哈尔滨汽轮机厂听取工人介绍应用统筹算法取得的成果
华罗庚曾说:“人有两个肩膀,我要让双肩都发挥作用。一肩挑起‘送货上门’的担子,把科学知识和科学方法送到工农群众中去;一肩当做‘人梯’,让年轻一代搭着我的肩膀攀登科学的更高一层山峰,然后让青年们放下绳子,拉我上去再做人梯。”
时刻跟人民站在一起,让大多数人得到发展,这才是最优的选择。
再一次
向华老致敬
来源:新华每日电讯
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