数学有多重要？这位中科院院士说了，欧美大国都是数学强国

sowang

人民政协网 2019-07-16 22:34:20

数学有多重要？在中科院院士、南方科技大学副校长汤涛眼里，现代科技发展的轨迹，背后是数学发展演变的历程。

“纵观工业革命以来的西方史，数学实力影响着国家实力，世界强国必然是数学强国。”汤涛对记者表示，17到19世纪的英国、法国，后来的德国，都是欧洲大国，也是数学强国。

17世纪英国牛顿发明了微积分，用微积分研究了许多力学、天体运动的问题，在数学上是一场革命，由此英国曾在数学上引领了潮流。法国本来就有良好的数学文化传统，对数学家十分推崇，如今埃菲尔铁塔上刻着的名人，有四分之一是数学家。到了20世纪初，德国哥廷根成为世界数学的中心。

俄罗斯数学从19世纪开始崛起，到了20世纪苏联时期成为世界数学强国之一。1958年，当时的苏联成功发射了第一颗人造地球卫星，震撼了全世界。重视包括数学在内的基础科学教育，是它雄厚实力的一个重要原因。

“第二次世界大战前美国只是一个新兴国家，在数学上还落后于欧洲，但是今天他已经成为唯一的数学超级大国。”汤涛说，美国对数学家的重视和吸纳效应很明显，战前德国纳粹排犹，大批欧洲的犹太裔数学家被迫移居美国，东欧剧变和苏联解体后，美国又吸纳了其中大批的优秀数学家，迅速成为一个数学强国。

说到信息技术，就不得不说它的鼻祖香农。香农是美国数学家、信息论创始人。他提出了信息熵的概念，为信息论和数字通信奠定了基础。后来的通信研究都是围绕着著名的香农三定理进行的。“当今，从2G、3G、4G甚至到5G的通信变更，基本都是延续了香农定理的思路。”汤涛表示。

冯·诺依曼是20世纪最重要的数学家之一，他提出存储程序原理，把程序本身当做数据来对待，确定了存储程序计算机的五大组成部分（运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备），提出了数据以二进制表示。半个多世纪以来，计算机制造技术发生了巨大变化，但冯·诺依曼体系结构仍然沿用至今。而英国天才数学家阿兰·图灵，被称为计算机科学之父、人工智能之父，是计算机逻辑的奠基者。

数学在医学、天气预报方面的贡献也居功甚伟。“世界上第一次数值天气预报的尝试，是在1916年。”汤涛说，上世纪初，数学家理查森出版了《用数学预测天气》，1916年，他组织了大量人力进行了第一次数值预报尝试。

“那时的手摇计算机要得到24小时的预报，一个人不停地计算需要6万4千天；或者一个6万4千人同时工作的计算工厂，可以预报24小时天气。”在汤涛看来，这个“异想天开”的创新，是现代计算数学的重要起步。随着计算机的出现，理查森的天气预报梦想实现了。

CT的数学原理，正是数学家拉东定义的“拉东变换”。1972年，英国出现了“计算机辅助X射线断层成像仪”（CT)，能提供人体各部位的断层X射线图像，也产生了1979年的诺贝尔医学奖。而今天广泛应用的指纹识别、图像识别技术，原理便是将凹凸不平的指纹线纹通过具有一定夹角的光源和光学传感器，反射回去的光线就会明暗不一，投射到数字半导体器件上面，转换成字符串形式的数字信号。

“数学到底研究什么？”在汤涛看来，基础数学、应用数学、计算数学、金融数学、概率统计构成了数学的基础门类，渗透了社会生活的方方面面。“一个强大的国家，必然要重视数学、发展数学，将数学用到极致，作出引领性的创新和贡献。”汤涛表示。

记者：朱婷

编辑：刘聪

审核：周佳佳