1929年楊武之受聘到清華大學(xué)數(shù)學(xué)系執(zhí)教。1931年華羅庚來清華大學(xué)數(shù)學(xué)系先任圖書管理員、后任助理員,邊工作,邊學(xué)習(xí)。系里的華羅庚與柯召對數(shù)論比較感興趣,楊武之就指導(dǎo)他們進(jìn)行數(shù)論研究。
1936年,華羅庚與柯召去英國,分別進(jìn)入了劍橋大學(xué)和曼徹斯特大學(xué),師從哈代(G.H.Hardy)與莫德爾(L.J.Mordell)研究數(shù)論。
華羅庚在去英國前,就已經(jīng)開始研究當(dāng)時的主流數(shù)論,即哈代-李特伍德-拉馬努金圓法與維諾格拉朵夫指數(shù)與估計方法方面的工作,這使他掌握了數(shù)論的制高點(diǎn),所以他的數(shù)論工作,無論是在廣度與深度上,在中國都是最為突出的,他的數(shù)論工作在解析數(shù)論中有著持久的影響力,同時也受到國際同行的尊敬。另外華羅庚廣招學(xué)生,撰寫“數(shù)論導(dǎo)引”等入門書,所以在中國的數(shù)論發(fā)展中,他起到了領(lǐng)軍的作用。解放后,華羅庚、閔嗣鶴在這一研究上奠定了基礎(chǔ)。
華羅庚到劍橋大學(xué)世界數(shù)論研究中心學(xué)習(xí)進(jìn)修
1936年,在著名數(shù)學(xué)家維納推薦下華羅庚以訪問學(xué)者身份去英國劍橋大學(xué)進(jìn)修。那里有著名解析數(shù)論專家哈代,還有其他的數(shù)論專家。他在劍橋大學(xué)聽了許多課,參加討論班,得到著名學(xué)家哈代等人的指導(dǎo)。而華羅庚的刻苦努力以及取得的發(fā)表的文章也得到大家的贊許與認(rèn)可。40年代他本人在美國作過不少杰出的數(shù)論工作。他終于登上了數(shù)學(xué)研究的世界舞臺。
在云南聯(lián)大開設(shè)初等數(shù)論的課程
華先生很重視做學(xué)問需要有“看家工夫”。所謂看家工夫指的是作科研時必不可少的最基本而有用的本事。據(jù)他的學(xué)生回憶,說華羅庚在青年時期閱讀蘭道(E.Landau)的《數(shù)論教程》三大卷時候,共作了6大本筆記,可見他下的功夫之深。而這本《數(shù)論教程》使他獲得了從事數(shù)學(xué)研究的分析功底。
據(jù)華羅庚的學(xué)生徐利志回憶,1940年華羅庚在云南聯(lián)大開設(shè)過“初等數(shù)論”的課,他選修了這門課。華先生講課姿態(tài)很靈活,喜歡在黑板前面走來走去,邊走邊講。他在黑板上寫字不多,只寫出那些最必要的算式,而很注重講問題的來龍去脈和論證思想,有時也穿插講點(diǎn)小故事。所以聽他講課我感到是一種愉快的享受。
1941年華羅庚完成了數(shù)論巨著《堆壘素數(shù)論》
1941年,華羅庚曾把手稿寄給蘇聯(lián)的維諾格拉多夫,維諾格拉多夫立即以電報回復(fù):“我們收到了你的優(yōu)秀專著,待戰(zhàn)爭結(jié)束后,立即付印!币虼,這本書最早是1947年以蘇聯(lián)科學(xué)院“斯捷克洛夫數(shù)學(xué)研究所”第22號專著出版的。中國數(shù)學(xué)界對華羅庚的專著給予崇高的評價。而當(dāng)時的教育部幾乎無人能夠評審此書。老一輩數(shù)學(xué)家何魯冒著灼人的炎熱,曾在重慶的一幢小樓上揮汗審勘,閱稿時不時地?fù)舭附薪^,一再對人說:“此天才也!”他愛不釋手,居然親筆將《堆壘素數(shù)論》抄了一遍,何氏的手抄本曾存于中國科學(xué)院數(shù)學(xué)研究所圖書館中,不幸在“文革”劫難中散失。華羅庚的《推壘素數(shù)論》榮獲教育部的一等獎。
據(jù)報載,華羅庚在西南聯(lián)大曾講授過他的《堆壘素數(shù)論》,開始慕名而來的學(xué)生將教室擠得水泄不通,后來一天天減少,減到4個,一星期后,只剩下2個,即后來成為著名數(shù)學(xué)家的閔嗣鶴和鐘開萊。教室里只剩下師徒三人,因昆明天天空襲不絕,華羅庚干脆把教室搬到華家附近,租屋而居,進(jìn)行講授。華氏的這本書實(shí)在是太深了。
1946年華羅庚接受了訪問蘇聯(lián)的邀請,在這幾個月里,他與維諾格拉朵一起進(jìn)行研究,并取得了很大的成果。他們對三角和方法的發(fā)展改變了解析數(shù)論的中心主題。1946年,華羅庚赴美國訪問,先在普林斯頓高等研究所搞研究并講授數(shù)論,1948年轉(zhuǎn)入依利諾大學(xué),也對維諾格拉朵的中值公式做了重要的簡化、改進(jìn)與應(yīng)用。
1952年組織“數(shù)論”與“哥德巴赫猜想”兩個討論班
1953年冬中國科學(xué)院數(shù)學(xué)研究所數(shù)論組成立后,華羅庚親自組織并領(lǐng)導(dǎo)了兩個討論班,一個是“數(shù)論導(dǎo)引”,一個是“哥德巴赫猜想”討論班,每周一次,這兩個討論班一直堅持到了1956年。
雖然數(shù)學(xué)研究所成立時還沒有圖書館,但是華羅庚從美國帶回不會少書,雜志與單印本,數(shù)學(xué)所的人可以去自由借閱,只要在他辦公室的小本上簽個名就行了。這對數(shù)論組的人來說就更占便宜了。因?yàn)槿A羅庚的大部分書是跟數(shù)論有直接或間接的關(guān)系的。特別他有一個《解析數(shù)論》未發(fā)表的部分手稿,其中賽爾貝格的方法和素數(shù)定理初等證明的最新成果等。當(dāng)時能夠讀到這些東西,在全世界來說都是相當(dāng)早的。
按照華羅庚計劃與安排,哥德巴赫猜想討論班分為四個單元來進(jìn)行:
1、史尼爾曼密率,曼恩定理與賽爾貝格方法。
2、布倫篩法、布赫夕踏布方法。
3、林尼克大篩法,瑞尼定理。
4、素變數(shù)的三角和的估計方法、西革爾定理、維諾格拉朵三素數(shù)定理。
華羅庚計劃在討論班進(jìn)行完了之后,將這四個方面的材料寫成綜合性論文,在數(shù)學(xué)所的數(shù)學(xué)進(jìn)展上發(fā)表。那時在世界上的數(shù)論著作中,還只有包含了這四個方面成就的某些著作,所以這確實(shí)是一個頗吸引人的計劃。
討論班是由一個人主講,華羅庚等則不停地提問題,務(wù)必使得每一個點(diǎn)都完全弄清楚為止。華羅庚這種打破沙鍋問到底的搞法,常常使主講人講不下去,長時間在講臺上思考,這叫做“掛黑板”。有些報告材料往往在討論班上就得到了簡化,所以討論班進(jìn)行得很慢,但參加者得益很大。這是培養(yǎng)人才的好形式。既可以集思廣益,又可以活躍學(xué)術(shù)空氣。當(dāng)時,他經(jīng)常參加討論班,經(jīng)常不斷地提出問題和疑點(diǎn),把大家的思想推向一個更為積極、活躍的境界。 哥德巴赫猜想討論班的計劃并沒有完成,只進(jìn)行了一、二、四單元,就因“反右斗爭”的到來而中斷了。
華羅庚選擇“哥德巴赫猜想”作為數(shù)論組討論班的主題是很有眼光的。十幾年后,華羅庚回憶他的這個決定時仍然流露出滿意的神情。他說:“我不是要你們在這個問題上作出成果來,我的著眼點(diǎn)是哥德巴赫猜想跟解析數(shù)論中所有的重要方法都有聯(lián)系。以哥德巴赫猜想為主題來學(xué)習(xí),將可以學(xué)到解析數(shù)論中所有的重要的方法!,他說“ 哥德巴赫猜想真是美極了,現(xiàn)在還沒有一個方法可以解決它。”他還指出:“你們弄懂了解析數(shù)論,再學(xué)一點(diǎn)代數(shù)數(shù)論,就可以將解析數(shù)論的結(jié)果推廣到代數(shù)數(shù)域上去。關(guān)于代數(shù)數(shù)論,除了《數(shù)論導(dǎo)引》的第十六章外,再學(xué)兩條定理,狄里赫雷定理與戴德金定理就可以邊學(xué)習(xí)邊工作了!
華羅庚教授組織研究“哥德巴赫猜想”這個難題,是非常具有長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略眼光的,它也帶動解析數(shù)論的研究,不僅推動了數(shù)學(xué)的發(fā)展,同時在國內(nèi)也培養(yǎng)中國的數(shù)論研究人才。之后這個討論班的三個成員都在數(shù)論研究中作出了重要的貢獻(xiàn)與《哥德巴赫猜想》的研究也取得了重要的進(jìn)展。
從1954年開始,閔嗣鶴在北大開設(shè)了“數(shù)論專門化”,共有四個學(xué)生。他開這門數(shù)論課,指導(dǎo)他們做畢業(yè)論文,引導(dǎo)他們從事解析數(shù)論的研究。閔嗣鶴鼓勵他的學(xué)生多與數(shù)學(xué)所的數(shù)論組的人交流,多向華羅庚學(xué)習(xí)。數(shù)學(xué)所數(shù)論組的年青人也常向閔嗣鶴老師請教,彼此間的關(guān)系很密切。北大數(shù)論專門化的學(xué)生潘成洞、尹文霖與邵品琮也來數(shù)學(xué)所參加過哥德巴赫猜想討論班。
1957年,華羅庚的《數(shù)論導(dǎo)引》出版,書中包括了不少未發(fā)表的結(jié)果及關(guān)于三角和、丟番圖方程、模變換及華林與他利問題的基本材料。
后來華羅庚發(fā)現(xiàn)了陳景潤,并將其調(diào)入數(shù)學(xué)所。陳景潤經(jīng)過多年的努力,最后終于證明了1+2,取得了世界上關(guān)于證明哥德巴赫猜想的最好成果。
吳文俊曾說過:“陳景潤同志本來是一個無名小卒,華羅庚同志知道了他的某些工作,就把他引到數(shù)學(xué)所來。在數(shù)學(xué)所這樣一個環(huán)境里,在華羅庚先生親自指導(dǎo)之下,陳景潤同志做出了許多重要的工作。其中最突出的就是大家都知道的,所謂哥德巴赫猜想(1+2)的證明。這出現(xiàn)于1965年。我相信如果當(dāng)年陳景潤同志沒有被華羅庚同志引到數(shù)學(xué)所來,他的成長奇跡是不可能的。
1962年華羅庚科大開設(shè)數(shù)論與代數(shù)專業(yè)培養(yǎng)后備人才
華羅庚的學(xué)生馮克勤教授回憶說,1962年華羅庚想在我們年級開設(shè)數(shù)論與代數(shù)專業(yè),由于我從中學(xué)就喜歡數(shù)論,就報了名,于是包括我在內(nèi)的15位學(xué)生從四年級起進(jìn)入該專業(yè),由華羅庚親自講授“典型群”,王元講“數(shù)論導(dǎo)引”,萬哲先和曾肯成講“抽象代數(shù)”,吳方講解析數(shù)論,這集中了當(dāng)時國內(nèi)最強(qiáng)大的數(shù)論和代數(shù)教師陣營。大學(xué)五年級,吳方指導(dǎo)我作了一篇論文,內(nèi)容是把當(dāng)時陳景潤關(guān)于圓內(nèi)整點(diǎn)問題余項(xiàng)估計的最新成果作到橢圓上去,這是我所寫的第一篇論文。
華羅庚1963年來科大任副校長,并把他在科學(xué)院數(shù)學(xué)所的研究生帶到科大,連王元的關(guān)系也臨時轉(zhuǎn)到科大,準(zhǔn)備以科大為基地集中力量培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)研究。他給我的任務(wù)是學(xué)習(xí)代數(shù)數(shù)論,這是20世紀(jì)40年代他在美國做教授的一個數(shù)論研究領(lǐng)域,回國后,組織了解析數(shù)論的隊(duì)伍,但由于種種原因,代數(shù)數(shù)論的研究未能充分開展。此外,華羅庚和王元這時也正把數(shù)論用于積分近似計算,其中也用到代數(shù)數(shù)論工具,所以他這時希望在科大的三屆共十一位研究生中有人能研究代數(shù)數(shù)論。這是一個用代數(shù)方法研究數(shù)論的一門學(xué)問,很合我的胃口。
中國的數(shù)論研究取得了豐碩的成果
1973年,陳景潤關(guān)于哥德巴赫猜想的著名論文發(fā)表后,潘承洞又開始了解析數(shù)學(xué)論研究。這一時期工作的代表性論文是“一個新的均值定理及其應(yīng)用”。他的主要貢獻(xiàn)是提出并證明了一類新的素數(shù)分布的均值定理,給出了這一定理對包括哥德巴赫猜想在內(nèi)的許多著名數(shù)論問題的重要應(yīng)用。
1979年7月,在英國達(dá)勒姆舉行的國際解析數(shù)論會議上,潘承洞應(yīng)邀以此作了一小時的報告,受到華羅庚和與會者的高度評價。1982年,潘承洞發(fā)表了論文“研究哥德巴赫猜想的一個新嘗試”,提出了與已有研究截然不同的方法,對哥德巴赫猜想作了有益的探索。在1988到1990年間,華羅庚與潘承彪以“小區(qū)間上的素變數(shù)三角和估計”為題發(fā)表了三篇論文,提出了用純分析方法估計小區(qū)間上的素變數(shù)三角和,第一次嚴(yán)格地證明了小區(qū)間上的三素數(shù)定理,這是他對論文“堆壘素數(shù)論的一些新結(jié)果”的進(jìn)一步完善和改進(jìn)。
華羅庚與他的學(xué)生在數(shù)論方面的工作展示中國數(shù)學(xué)家在數(shù)論方面具有的很高的水平與才華,被世界數(shù)學(xué)界稱為“以華為首的中國學(xué)派”,這是中國數(shù)學(xué)家研究團(tuán)體在世界數(shù)學(xué)發(fā)展的過程中第一次得到的肯定與贊揚(yáng)。而這個結(jié)果是數(shù)學(xué)家們通過幾十年的努力才獲得的。
華羅庚系統(tǒng)地研究了華林問題——哥德巴赫問題。在19世紀(jì)40年代,懂得堆壘素數(shù)論的圓法與維諾格拉朵夫的兩個指數(shù)和估計方法的人還很少。華羅庚撰寫的專著《堆壘素數(shù)論》,包含了數(shù)論領(lǐng)域所有重要的研究成果,其中有華羅庚用一個很優(yōu)美的方法證明了一般三角和定理。這本書不僅結(jié)果是當(dāng)時最新的,而且寫得十分通俗易懂,除了西革爾關(guān)于 L-
函數(shù)的實(shí)零點(diǎn)估計外,所有定理都給出了證明,所以該書是自給自足的,是一本很好的數(shù)論專著。就像哈貝斯坦在悼念華羅庚時說的:“幾代數(shù)論學(xué)家都從華羅庚的至今仍有影響的1947年的專著《堆壘素數(shù)論》中學(xué)到了圓法的知識!
華羅庚在1958年改進(jìn)與簡化了維諾格拉朵夫關(guān)于魏爾(H.Weyl)和的估計,華羅庚關(guān)于華林問題研究成果與“華氏不等式”等都是數(shù)論十分重要的成果,被很多人引用。
華羅庚的學(xué)生王元在1956年先證明了(3+4),在1957年又證明了(3+3),(2+3)。1962年潘承洞證明了(1+5),之后潘承洞與王元又合作證明了(1+4)。1966年,陳景潤運(yùn)用龐比尼中值公式,非常出色地證明了(1+2)。
中國數(shù)學(xué)家在探索哥德巴赫猜想過程中,取得了重要的進(jìn)展,但是最后誰能摘下這個明珠,攻克這個世界難題,會不會是中國人?這些仍舊還是未知的謎,等待有人來回答。
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