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王梓坤對數學有哪些方面的研究?

王梓坤於1929年4月21日出生在湖南省零陵縣,7歲停學壹年回到家鄉——江西省吉安縣楓墅村。自幼家境極其困苦,過著缺吃少穿的生活。

王梓坤父親王肇基,又名王培成,長年在外經商,受雇為商店店員,辛苦壹生。他受教育很少,但勤奮好學,自學了不少古書,寫得壹手好字。他曾為王梓坤編了壹本“字典”,按同音分類,如“壹,衣,依,益”等字排在壹起,後面還抄了壹些對聯、謎語等(如“黃花崗上黃花女,手執黃花;青草橋下青草魚,口聽青草”;“山石巖前古木枯,此不成柴;白水泉下十口田,五口屬吾”;“兩人兩土兩張口,普遍天下到處有,若是有人猜得著,半斤牛肉壹壺酒”(打壹“墻”字),還不時寄回來小說(如《西遊記》《民國通俗演義》等)。父親隔幾年回家壹次,最後壹次教王梓坤打算盤。父子感情很深,可惜父親早逝,那年王梓坤11歲。母親郭香娥是農村婦女,勤勞壹生,對人熱情誠懇。

全家生活主要靠母親和兄嫂租種地主的田地度日。他當時年紀雖小,也得勞動。常常天剛亮就光著腳下水田助耕,直到吃過晚飯才能洗腳穿上鞋子。

求學生涯

1940年,王梓坤跟村上私塾先生念完初小。由於在祠堂裏教書的王少誠老師極力說服和幫助,王梓坤終於沖出了困境,到離家10裏外的固江鎮內吉安縣第三中心小學走讀。他自幼聰明好學,也很能吃苦耐勞。在課余、節假日裏,他風裏來、雨裏去,插秧、割稻、打柴、放牛。艱難培養了他樸實的品質,磨練了他堅韌的性格。王梓坤在兩年裏,走了多少路,幹了多少農活,沒有人計算過,但他利用走路、放牛、車水的時間看書、算題的事,鄉親們至今還傳為佳話。有誌者事競成。王梓坤用兩年的辛苦,換來了優異的成績,數學考試得過多次120分,語文在全縣會考中獲得第壹。

王梓坤至今沒有忘記故鄉對他的撫育之情。1987年,他懷著對家鄉人民的深厚感情和對家鄉後壹代的殷切希望,將自己的稿費和科學獎金慷慨捐贈給他的母校——吉安縣固江鎮楓江小學設立“紅楓獎學金”,並先後給此小學贈書上千冊。

1942年,王梓坤考取了吉安中學,當時正是抗日戰爭時期,物價飛漲,民不聊生。他無力交納學費,隨時有輟學的可能。在親友和班主任高克正老師的幫助下,他勉強念完了初中,又考上了國立十三中的公費生。十三中是抗日戰爭時期全國的重點中學,很多老師是從大地方來的,教學質量高,王梓坤的成績提高得更快了。

王梓坤從中學時代起興趣就十分廣泛,而且特別註意方法問題。高中時他就鉆研過《孫子兵法》,並把這本書從頭到尾抄了兩遍。壹本畢業時作禮物送給了同學,另壹本壹直留在身邊。後來他寫《科學發現縱橫談》就與此有關。

1948年,王梓坤結束了中學生活,他的思想更成熟了,有了更明確的學習目標:學習數學。當時他面臨考大學的問題,可是身無分文,連赴考的旅費也沒有。由於同班同學呂潤林的慷慨幫助,他才登上了去往長沙的旅程。

這壹年暑假,有5所大學在長沙招生,王梓坤都報了名,全考取了。這5所大學中,最好的是武漢大學。他選擇了武漢大學數學系,而且獲得系裏兩個獎學金名額之壹,從而解決了學費問題。

王梓坤在革命的熏陶下,很快提高了覺悟,他還寫了“堆在下層的落葉”、“奢侈品論”、“論消費”等文章。前者是短篇小說,發表在1948年《新世紀》雜誌上;後者是關於經濟學的論文,刊登在1949年武漢《大剛報》上。這些文章在當時是進步的。在大學的四年裏,王梓坤還逐步培養了使他終身受益的自學能力。

1952年,王梓坤大學畢業時,本來被學校保送去北京大學當研究生,到北京報到時,突然方案改變了,王梓坤被分配到南開大學數學系。從此,開始了他的教師生涯。他在南開大學工作了32年,直到1984年才調到北京師範大學任校長。

王梓坤熱愛教育事業,在他心目中,沒有什麽比親眼看見壹批批新人成長,而其中也有自己的壹份辛勞,更有樂趣了。1955年,王梓坤在南開大學任教期間,經推薦考取了留蘇研究生,去莫斯科大學數學力學系攻讀概率論。當時國內的數學系還沒有這門課,而蘇聯的5年制本科生從三年級就開始學這門課了。王梓坤在蘇聯莫斯科大學的學習期限,實際上要完成蘇聯同專業的研究生累計5年的課程。王梓坤沒有辜負祖國人民的重托,三年裏,他的大部分星期天都是在圖書館和教室裏渡過的。假期裏,他放棄了去伏爾加河沿岸旅行的機會,留在學校刻苦攻讀。他的女友譚得伶(現在是北師大蘇聯文學研究所教授)當時也在莫斯科大學讀書,他們絲毫不敢費時光,而是相互勉勵,以優秀成績向祖國人民匯報。

王梓坤在蘇聯的導師是近代概率論的奠基人柯爾莫戈羅夫,當時還很年輕、才華橫溢的杜布羅辛,那時莫斯科大學念概率論的研究生在念大學本科時都已寫過論文。王梓坤在出國前僅自學過三個月的概率論,現在要從頭念起,因此學習任務非常艱巨。杜布羅辛幫助王梓坤訂好學習計劃,開始念哈爾摩斯的《測度論》,再念杜布的《隨機過程論》。杜布羅辛指導很具體,很耐心,王梓坤至今對他滿懷感激之情。1958年,王梓坤三年苦心的結晶《生滅過程的分類》在莫斯科大學的學術答辯會上壹致通過,校方授予他副博士學位。王梓坤在莫斯科期間交了很多蘇聯朋友。結業後,本來可以安排壹段時間訪友和旅遊。但他當時壹心想快點回國,報效國家,連學校組織的遊覽都沒去。在蘇聯期間,王梓坤壹直保持著勤儉的作風,結業時節省出的生活費全上繳國家,回國時連壹個小杯子也沒有買。

王梓坤1958年回國,當時正值大躍進。他先到數學所為壹位波蘭統計學家當翻譯。有人告訴他,可以跟這位專家到南方轉轉,王梓坤無動於衷,馬上回南開大學工作了。

學術生涯

回國以後,王梓坤繼續進行概率論的研究工作。主要研究的是壹類重要的隨機過程,即馬爾科夫過程。現實中許多客觀對象的演變過程具有偶然性(數學上稱為隨機性),它的發展前途人們不能準確地預言,只能預測它的各種可能性,這種過程稱為隨機過程。例如,全世界人口總數是隨時間而變化的,它是隨機的。我們不能確切預言10年以後全球的人數,只能須測人數在某壹範圍內(比方說,在60億至70億之間)的可能性有多大,因此人口總數的演變過程是隨機過程。類似地,某地區的年降雨量、癌癥患者人數、炮彈運行的軌道、液體中微粒所作的布朗運動等等,都是隨機過程。由此可見,隨機過程是非常普遍的。嚴格說來,幾乎現實的運動過程都有隨機性,只是偶然的程度大小不同而已。有壹種隨機過程,在已知它的現在的情況下,它將來的發展,不依賴於過去的歷史,我們稱這種隨機過程為馬爾科夫過程。它是由俄國數學家馬爾科夫首先研究的。例如,上面所說的布朗運動、進入到某百貨商場的人數、森林中某種動物總數等等,都可近似地看成為馬爾科夫過程。

馬爾科夫過程論是近幾十年來數學中很活躍的壹個分支,有許多新問題有待人們去探索。如果把這些尚待研究的問題比作壹片原始森林,王梓坤則是這片森林的開墾者之壹。在中國,王梓坤則是開創這壹領域研究的先驅。

王梓坤對教學工作同樣有濃厚的興趣。1958年留學回校後,每學期他都講課和主持討論班。講授過數學分析、概率論、隨機過程、布朗運動與位勢、統計預報等課程。1960年,年剛30歲的王梓坤開始帶研究生,以後,除文化革命期間外,這項工作壹直沒有間斷;他的學生中,有多名在20世紀80年代中期就已晉升為正教授,其中有兩名國家級有突出貢獻的中青年專家和兩名大學校長,很多人都已成為教學和科研骨幹。與此同時,在王梓坤的主持下,還招了幾班進修教師,從而擴大了概率論的教學隊伍。這樣,從南開大學出來的概率論方面的本科生、研究生、進修教師有相當數量而且不少具有南開大學的嚴謹、樸實的學風,這與王梓坤的言傳身教是分不開的。

為了發展我國的教育事業,王梓坤把全部身心都投入了教學和科研工作。他成家以後,夫人在北師大工作,家也安在了北京。他過了26年牛郎織女的生活。王梓坤卻慶幸這為他免去了許多雜事,能有更多的時間致力於教學和科研。他的作息時間表裏,很少有節假日,有好多次回家探親,都是除夕那天才上路。

1977年,王梓坤由講師直接提升為教授,這是文革以後全國第壹次晉升,只提了兩個人(另壹人是天津大學的賀家李),香港《文匯報》還作了報導。

1984年5月,王梓坤被國務院任命為北京師範大學校長。在繁忙的行政工作之余,他堅持抽暇從事教學和科研,他在當校長的同時,還在北京師大和南開大學帶有博士和碩士研究生多名。

王梓坤深感校長任務的艱巨。因為它不僅依賴於個人的才智和辛勤,還需要社會的積極支持和領導班子的同心協力。社會像是汪洋大海,大學只是其中的海輪,船能否順利前進;在很大程度上依賴於大海的波濤。他深信,要辦好學校,需要有正確的辦學思想,高質量的師資隊伍和工作人員,還要有足夠的經濟後盾,這些是必不可少的重要條件。

關於治校方略,王梓坤認為:壹所大學首先要有明確的辦學目標,要有壹個能夠調動全校絕大多數教職工積極性的奮鬥方向。對於北師大來說,奮鬥目標就是要把學校建成國內第壹流的、在國際上有影響的、高水平的重點師範大學。

為達到這個目標,王梓坤和北師大的領導班子提出“高水平、多貢獻、嚴管理、好校風”的十二字方針。他認為:“要創造條件,讓學校出更多的名人、名作、名專業。壹所學校要有壹批名學者、名教授和優秀的管理人員、要有出色的教學、科研成果,還要有較多的名專業,這所學校才能說是高水平的。正像壹個劇團如果沒有名演員,演不出名劇目,能說是好劇團嗎?”

關於“好校風”王梓坤認為:“正如文天樣所說,‘天地有正氣’。壹所學校的正氣就是優良的校風。校風是抽象的,也是具體的,其中大部分沒有文字約束,但大家都會***同遵守和愛護。校風無時、無地不存在,就像在百花叢中,到處可聞到花香壹樣。學校的校風,對學生的人品、性格、習慣、治學態度的形成,起著熏陶和潛移默化的作用。北師大要把它那勤儉、嚴謹、團結進取、尊師愛生的優良校風保持下去。”

“喜看新鷹出春林,百年樹人亦英雄”這是王梓坤留贈北師大壹些畢業生的題字。他說:“教師事業是光榮的事業,也是英雄的事業。歡迎全國更多的優秀青年獻身於教育事業。”

20世紀80年代,北師大向著“第壹流”的目標邁進,其中有著王梓坤付出的辛勤勞動和他作出的巨大貢獻。

1984年底;王梓坤和北京師大的教授們建議設立教師節,他第壹次提出了“尊師重教”四個字,1985年9月10日,我國慶祝了第壹個教師節。

1985年初他和劉文教授應邀到加拿大巴賈納大學、曼尼托巴大學和溫尼辟大學講學訪問兩個月,他們的訪問受到這三所大學的各級領導以及專家、學者的高度重視和十分熱情友好的接待,裏賈納市的華人團體還為他們舉行盛大的歡迎會。當地華文報刊報導說:“此次訪問,展開序曲,無疑地將增進加拿大中西部平原三所省立大學與中國有關最高學府的科技交流,互益互惠。”1985年,王梓坤還到澳大利亞悉尼麥克星大學參加了授予他榮譽科學博士學位和名譽學者稱號的頒授儀式。王梓坤獲得這壹榮譽學位是由於他在研究概率論方面的傑出成就和在提倡科學教育和研究方法上所作的貢獻。他是該大學30年來授予榮譽科學博士的第六位學者,作為大學校長在澳獲得榮譽科學博士還是第二個。國內有幾家報紙刊登了這壹消息。

此後,王梓坤先後擔任過天津市人大代表,南開大學數學系副主任,南開大學數學研究所副所長,概率信息教研室主任;國家科委數學組成員,中國數學會理事,中國科學技術協會第三屆委員會委員,中國高等教育學會常務理事,中國自然辯證法研究會常務理事,中國人才學會副理事長,中國概率統計學會常務理事,中國地震學會理事,中國高等師範教育研究會理事長,《中國科學》《科學通報》《世界科學》等雜誌編委以及“純粹與應用數學”“現代數學基礎”等叢書編委。

王梓坤的為人,嚴於律己,寬厚待人;有功而不自居,有傲骨而無傲氣。對同行的工作和長處,王梓坤總是充分肯定。至今他還常提到當年的同學齊民友的天資,胡國定、江澤培的能力以及鄧漢英的穩重和對他的關心。對多年工作中的合作者吳榮、朱成熹、李占炳三位教授對他的協助,王梓坤更是經常流露感激之情。

王梓坤的壹段自勉格言充分反映了他的情操:“我尊重這樣的人,他們心懷博大,待人寬厚;朝觀劍舞,夕臨秋水,觀劍以勵誌奮進,讀莊以淡化世紛;公而忘私,勤於職守;力求無負於前人,無罪於今人,無愧於後人。”

榮譽稱號和獲獎情況

王梓坤曾獲下列獎勵和榮譽:

(1)1982年獲“全國自然科學獎”。

(2)1985年獲國家教委“科學技術進步獎”。

(3)1978年獲“全國科學大會獎”。

(4)1981年獲“全國新長征優秀科普作品獎”。

(5)1961、1979、1982年三次被評為天津市勞動模範。

(6)1990年被全國科普作協評為“建國以來成績突出的科普作家”。

(7)1988年被澳大利亞麥克裏大學授予榮譽科學博士學位,並被列入《澳大利西亞和遠東名人錄》。

(8)列入《世界名人錄》第152版。

(9)1984年被國家人事部授予“有突出貢獻中青年專家”稱號。

(10)1991年當選中國科學院學部委員。

關於概率論的理論研究

王梓坤在數學方面的研究主要在概率論方面,他的工作緊隨著這門學科的發展而前進。早在20世紀60年代,他就是我國概率論的領袖之壹,我國概論能有今天的國際地位,應當歸功於他的貢獻。概括地說,20世紀60年代初,他研究馬爾科夫鏈的構造,徹底解決了生滅過程的構造與泛函分布問題;20世紀70年代,他研究馬爾科夫過程與位勢論的關系,求出了布朗運動與對稱穩定過程未離球的時間與位置的分布,並研究地震的統計預報問題,著有《布朗運動與位勢》、《概率與統計預報》等書;20世紀80年代,他研究多指標馬爾科夫過程,並在國際上最先引進多指標奧思斯坦?烏倫貝克過程的定義,並研究了它的性質;20世紀90年代初,除繼續上述工作外,還從事超過程的研究,這是當前國際上最活躍的課題之壹。上述各課題都是當時國際上的重要方向。始終緊隨時代的發展,力求在科研重要前沿作出成果,是王梓坤數學研究的壹大特色。分述如下:

(1)首創極限過渡的概率方法,徹底解決了生滅過程的構造問題。

隨機運動從0開始,可壹直伸展到無窮遠的時刻,因此要決定壹隨機過程,必須在無限長的時間中觀察它的運動(即給出它的全部有限維分布)。能否在有限的時間內就決定隨機過程呢?即在短時間內觀察到過程的壹些所謂“無窮小”特征後,利用這些特征就能決定它在無限長的時間中的行為呢?這就是構造論所要解決的問題。由此可見問題具有重要意義,同時也非常困難。並不是每個過程都能如此,人們首先從壹些特殊的馬爾科夫過程開始研究,1958年前後,差不多同時,概率論大家W.Feller與王梓坤都研究生滅過程的構造,但方法不同,Feller用分析方法,王梓坤用概率方法(即他首創的極限過渡法),因而各有特色。正如蘇聯概率論專家尤什凱維奇評論所說:“費勒構造了生滅過程在軌道到達無窮以後的各種延拓,同時王樣坤用極限過渡的方法找出了生滅過程所有的延拓”(請註意“所有的”三字),並在他與鄧肯合著的書中加以引用。極限過渡方法後來由壹些人所發展。

(2)1961年,王梓坤首創用差分方法研究生滅過程泛函的分布以及停時與首達時的分布,得到了深入的結果。這兩項工作後來也被國內壹些同行所發展,同時也為壹些國外大學、研究所所稱道。劍橋大學教授肯德爾在評論此項研究時說:“我認為,這篇文章除作者所說的應用外,還有許多重要的應用,例如,在傳染病研究中……這問題是困難的,如本文中所提出的技巧是值得研究的”。

1980年,王梓坤又用遞推方法研究積分型泛函,發表了論文。此文發表後,收到9個國家(美國、法國、西德、東德、印度、捷克、以色列、荷蘭、意大利)的17個單位(大學或研究所)來信,索取此文的單行本。

(3)關於馬爾科夫過程壹般性質(遍歷性、零壹律、常返性、馬亭邊界等)的研究。

(4)1980年以後,研究馬爾可夫過程與位勢論的聯系,發表了論文及專著。1983年後研究多指標馬爾可夫過程。

(5)除馬爾可夫過程的研究外,王梓坤還開創了我國隨機泛函分析方向的研究。在他的帶動下,目前國內這方面的工作已很多。

上述(1),(2),(3)中的研究成果大都總結在王梓坤的專著中。

(6)在國內最早研究多指標馬爾科夫過程。在國際上最早引進多指標奧恩斯坦-烏倫貝克過程(簡記為oup)的定義,並取得了較系統的成果。從單指標過程發展到多指標過程,正如從單變量函數發展到多變量函數,問題的復雜性和困難程度大大增加。oup是壹種重要的隨機過程,在物理中有重要應用。但前人只研究了單指標情況,而多指標oup,則是王梓坤首先研究的。後來不少人繼續這項研究。

此外,王梓坤還從事於超過程的研究,已取得了“超過程的冪級數展開”等壹些成果。

以上各項成果在國內外被引用的次數難以精確統計,估計有上百次。

(7)著書多種,其中《概率論基礎及其應用》、《隨機過程論》和《生滅過程與馬爾科夫鏈》三本書。從基礎到前沿,構成壹完整體系,其中第三本主要是王梓坤研究成果的專著,列入科學出版社“純粹與應用數學專著”第5號,其英文版已由科學出版社與德國壹家出版社聯合出版。有專家評論此書說:“這是壹本優美、清澈的書”。此三書對我國的概率論教學與科研起了重要的促進作用,壹些大學(如南開大學、北京師大、中山大學等)用作研究生、大學生及教師進修用的教材。

關於概率論應用的研究

在這方面王梓坤主要做了以下兩項工作:

(1)地震的統計預報。王梓坤參加並領導南開大學統計預報組的工作,此組首創“隨機轉移預報方法”、“利用國外大震以報國內大震的相關區方法”等,曾多次報中過壹些地震,受到國家地震局重視,並獲天津市科技二等獎。結合地震還進行了地極移動的理論研究。

(2)與部隊同誌合作,完成了在計算機上模擬隨機過程的研究,提出了理論方案,並編出了計算程序。由於有關方面的規定,此項工作在內部交流,未能公開發表。

關於科學方法及科普工作

王梓坤認為,教師不僅要傳授知識,而且要培養能力。因此,他很註重學習方法和研究方法,特別是著名學者的經驗和體會,更能引起他的興趣。1960年,王梓坤曾給數學系的高年級學生和青年教師做過壹次關於學習方法的演講,引起了廣泛的興趣。30年後還有人提起那次講演的內容。在這次成功的激勵下,王梓坤更加努力收集這方面的材料,加上他對中國文學和歷史也有興趣,於是便把壹些人的治學經驗、名言以及名詩句統統記了下來。

1966年,開始了文化革命,在隨後的壹些年裏,南開大學和全國壹樣亂成壹團,既不讓教書,又不準搞理論性研究。閑著沒事,王梓坤便把20世紀60年代那演講的內容重新翻出來,加上平日的筆記,歸納整理成壹篇文章《科學發現縱橫談》,1977年發表在南開大學學報上,次年,上海人民出版社出了單行本。這是壹本別具壹格的科普讀物,數學界老前輩蘇步青在該書的序言中對此書作了確切的評價:“王樣坤同誌縱覽古今,橫觀中外,以自然科學發展的長河中,挑選出不少有意義的發現和事實,努力用辯證唯物主義和歷史唯物主義的觀點,加以分析總結,闡明有關科學發現的壹些基本規律,並探求作為壹個自然科學工作者,應該力求具備壹些怎樣的品質。這些內容,作者是在形而上學猖獗、唯心主義橫行的情況下寫成的,尤其難能可貴。”蘇老還說,“作者是壹位數學家,能在研討數學的同時,寫成這樣的作品,同樣是難能可貴的。”

《縱橫談》以清新獨特的風格,簡潔流暢的筆調,紮實豐富的內容吸引了廣大讀者;書中不少章節堪稱優美動人的散文,情理交融,回味無窮,心弦扣動,余音不絕,使人陶醉於美的享受之中。熱望探索科學奧秘的年輕人,更是競相爭購。壹些海外僑胞也紛紛向國內索該書。王梓坤收到的來信就有壹千多封。壹時間,《縱橫談》暢銷國內,短期內再版了四次,發行量達45萬冊之多,被稱為“科普書林的壹奇花”。此書曾四次獲獎(1979年上海市出版系統優秀讀物獎,1981年上海新長征優秀科普作品獎,1981年全國新長征優秀科普作品獎,1982年首屆全國中學生“我所喜愛的十本書”之壹),***青團中央曾向青年推薦此書。繼《縱橫談》之後,王梓坤在紅旗雜誌、人民日報、光明日報、中國青年雜誌等報刊上發表科普文章數十篇,1985年他又出版了另壹本書《科海泛舟》。這些文章都對讀者有很大影響。