7.2 *一名物理学家的教育历程 知识点题库

吴文俊的数学世界

    吴文俊小学时成绩平平，也没有显示出独特的数学才华，初中时数学甚至得过零分，高中时最喜欢的是物理而非数学，但他从小就对读书有浓厚兴趣，初中时国文成绩一直不错，尽管高三时物理得了满分，但教物理的赵贻经老师却看出了他的数学潜力，力荐他入数学系。正始中学决定，吴文俊必须报考数学系，才能得到每年一百块大洋的奖学金，加之他父母又不放心独子离开上海，吴文俊就进入了上海交大数学系，所谓“知之不如好之，好之不如乐之”，吴文俊向来是以兴趣为先导来读书的，因为他对物理有兴趣，甚至一度想要转系。是大三时教数学的武崇林老师帮助他摆脱了专业上的困惑，使他认识到数学的巨大魅力。

    1940年，吴文俊从交大毕业，先后在育英中学、培真中学担任数学教员，直到1946年见到了影响他一生的恩师陈省身，他才由一个普通的中学数学老师成为数学研究所的专业研究员。对于吴文俊的数学研究，他的学生高小山总结说：“吴先生做拓扑研究，一下子就能抓住核心问题，为代数拓扑学的兴起作出了影响深远的贡献。他从事机器定理证明也是这样，极其敏锐地看出了信息时代数学的发展趋势，他的研究受到中国古代数学的启发，汲取了中国传统数学的养分。使用吴先生的方法，几乎所有数学定理的证明，都可以由计算机来完成，从而让人类把精力放到更加宏观的层面上去思考问题。”

    对吴文俊来说，虽然最初选择数学是被动的，但综观其一生，数学已逐渐成为他生命的一部分。从事数学研究，吴文俊特别强调数学思维。他说：“要创新，就要独立思考，就不能总是跟着人家亦步亦趋，当然开始的时候参考借鉴也是必要的，牛顿就说过，他之所以获得成功，因为他站在巨人的肩膀上，才能看得远，所以不能忽略学习，可是除了学习之外，还要能够独立思考，这是创新的必要条件。现在摆在中国面前的是，数学就要靠下一代、下下代在创新方面取得巨大成功，中华民族才可以得到复兴。”吴文俊自己的经历就是很好的例子。他在数学上的一系列成就，特别是他运用机械化思想来考察数学，发现了数学的不同侧面，并建立了新的模式，这全得益于他的独辟蹊径。

    对我国的数学基础教育，吴文俊也颇有心得。我国中学生多次在国际奥数竞赛中获奖，被当作我国数学教育成功的证明，但吴文俊更赞同丘成桐的观点：“奥数应该是一种建立在兴趣之上的研究性、高层次学习，中国的奥数学习过分关注海量题目，直接与考试、竞赛挂钩，对系统学数学不利。作为基础学科，应着重引导学习的兴趣，不应当过分追求功利。”吴文俊同样清醒认识到：“竞赛获奖固然可贵，但也不能看得过重，因为它不能代表学生对数学的深度理解，也不能有效地训练数学思维。”他认为，数学教育更重要的是培养数学的思维方式。

    有人曾揶揄数学家迂腐，吴文俊不但不迂腐，而且兴趣广泛，内心充满童趣，他说：“我是个想怎样就怎样的人，想玩就玩，想工作了就会安安静静地工作，从不多想。”他喜欢看电影、读历史小说，也喜欢看围棋比赛。老伴说他“贪玩”，他却说：“读历史书籍、看历史影片，帮助了我的学术研究；看围棋比赛，更培养了我的全局观念和战略眼光。”

    吴文俊37岁时就获得了国家自然科学一等奖，四十多年后，他再次获得国家最高科技奖。如此长的学术生命，在数学界是非常罕见的。当记者提出疑问时，吴文俊反问道：“我为什么不能保持这么长的学术生命？”在他看来，学术生命是能够终生保持的，很多人做不到，那是他们自己的问题，应该自我反省。他特别强调研究数学要下扎实的功夫。他说：“外国许多数学家，尽管有的我非常佩服，可是我并不认同他们靠所谓巧思妙想研究数学的办法。应该根据客观实际具体分析，一切以事实为主。这是我主要的想法。”

（摘编自柯琳娟《吴文俊传》）

相关链接：①1974年，吴文俊转向中国数学史研究，从中得到启发，开创了具有中国传统数学特点的数学机械化之路。他提出的“吴方法”，继承和发扬了中国古代数学基于“计算”的传统，与通常基于逻辑的方法根本不同，首次实现了高效的几何定理自动证明。国际机器证明研究领域的权威人物S．穆尔说：“在吴文俊之前，机械化的几何定理证明处于黑暗时期，而吴的工作给整个领域带来光明。”（黄婷、邱德胜《数学大师：华罗庚、陈省身、吴文俊》）②一般说来，吴教授的工作，都是独辟蹊径，不袭前人，富有创造性的。（陈省身为吴文俊颁发杰出科学家奖时的评语）

    天文学并不是新开拓的科学，它的渊源可以追溯到人类的远古时期，我们从现代天文学的基本概念中很容易发现它的痕迹。也许在文字产生以前，人们就知道利用植物的生长和动物的行踪来判断季节，这种物候授时是早期农业生产所必需的，甚至到上一世纪50年代，中国一些少数民族还通行这种习俗。物候虽然与太阳运动有关，但由于气候变化多端，不同年份相同的物候特征常常错位几天甚至更多，物候授时比起后来的观象授时就要粗糙多了。观象授时，即以星象定季节。比如《尚书·尧典》记载，上古的人们以日出正东和初昏时鸟星位于南方子午线标志仲春，以日落正西和初昏时虚星位于南方子午线标志仲秋，等等。

当人们对天文规律有更多的了解，尤其是掌握了回归年长度以后，就能够预先推断季节和节气，古代历法便应运而生了。据史料记载，夏商时期肯定已有历法，只是因为文字记载含意不明，其内容还处于研究之中。春秋战国时期，流行过黄帝、颛顼、夏、商、周、鲁等六种历法。它们的回归年长度都是365.25日，但历元不同，岁首有异。

    从西汉到五代是古代天文学的发展、完善时期，出现了许多新的观测手段和计算方法。南北朝的姜岌以月食位置来准确推算太阳的位置，隋朝刘焯用等间距二次差内插法来处理日月运动的不均匀性。唐代一行的大衍历，显示了古代历法已完全成熟，它记载在《新唐书·历志》中，按内容分为七篇，其结构为后世历法所效仿。西汉天文学家落下闳以后，浑仪的功能随着环的增加而增加；到唐代李淳风时，已能用一架浑仪同时测出天体的赤道坐标、黄道坐标和白道坐标。除了不断提高天体测量精度外，天文官员们还特别留心记录奇异天象的发生，其实后者才是朝廷帝王更为关心的内容，所谓“天垂象，见吉凶”，把它看成上天给出的瑞象和凶象，并加以趋避。

    宋代和元代为古代天文学的鼎盛时期。这一时期颁行的历法最多，达25部，其中郭守敬等编制的授时历最为优秀，连续使用了360年，达到中国历法的巅峰；观测数据最精，许多历法的回归年长度和朔望月值已与现代理论值相差无几，在世界处于领先地位；大型仪器最多，其中苏颂的水运仪象台集观测、演示、报时于一身，是当时世界上最优秀的天文仪器；恒星观测最勤，平均不到20年一次。

    进入明代后，中国天文学开始停滞不前。这里有政治、经济等社会原因，也有天文学本身的原因。从天文学本身来看，首先，当时中国的天文仪器只能满足肉眼测量的极限，除非加上凹凸镜片，精度不会提高，而采用凹凸镜片的望远镜技术是在欧洲诞生的。其次，中国古代擅长代数计算，在解决天体位置与推算值弥合问题上只注意表象，不注意从几何结构进行理论探讨，与此相反，古希腊天文学则是侧重几何学的。对中国明清时代的天文学进行反思是痛苦的，但却有助于我们今天的发展。

（摘编自陈久金、杨怡《中国古代的天文与历法》）

材料一：

    医者仁心。治病救人，是医药科学最崇高的使命。一个将毕生精力心血都奉献给这一崇高事业的科学家，无疑是饱含情怀的使者。敏行讷言的屠呦呦，却不是一个乐于表达、善于言辞的人。“国家培养了我，我要报答国家。”这孺慕之思就是她最朴素自然的情感。

    在相当长的一段时间里，国人对诺贝尔奖怀有特殊的情结--因为求而不得而耿耿于怀。屠呦呦获奖的意义非同寻常，她证明了中国人在自然科学领域具有取得开创性成果的能力，具有为人类健康做出巨大贡献的能力。屠呦呦却不认为这是她个人的荣誉，“青蒿素的发现是中国传统医药与现代科学的结晶，此次获奖是国际社会对中国科学家的认可。”

    获得诺贝尔奖之后，屠呦呦成了“名人”，但她却很少在媒体上露面，对于各种活动她都是能免则免。对待真正的科研任务，她却十分投入。尽管年事已高，但屠呦呦还没有放弃工作，青蒿素对红斑狼疮的有效性、青蒿素的抗药性、青蒿素的作用机理等等，屠呦呦觉得还有很多事情要做。她对常常自己的学生说，“要让青蒿素物尽其用”，这也是她对自己要求——尽己所能。

    “始终服从安排，始终从事青蒿素研究，甚至始终在一个单位工作，没动过地方。”共事多年的中医科学院青蒿素研究中心研究员廖福龙用一连串的“始终”形容屠呦呦的经历。当一些人在抱怨一成不变的工作乏味无趣的时候，屠呦呦却“始终”守着中药研究这个不太热闹的专业，并且创造了“奇迹”。

    屠呦呦用她的青蒿素人生告诉人们，有一种情怀叫坚持，有一种创新叫坚守。

（选自《八十多载仁心今更红——记国家最高科学技术奖获得者屠呦呦》）

材料二：

    折桂国家科技最高奖 屠呦呦独创三“第一”

    新华社北京1月9日电（记者陈芳、余晓洁）9日，北京人民大会堂。86岁的屠呦呦站在国家最高科学技术奖的领奖台上，从总书记手中捧回红彤彤的奖励证书。

    1999年国家科技奖励制度实行重大改革以来，27人先后问鼎国家最高科学技术奖，他们中有吴文俊、袁隆平、王选……

    屠呦呦有三大特别之处：27人中第一位女科学家，第一位非院士，第一位诺奖获得者。

    1930年12月出生的屠呦呦，履历简单：1955年北京医学院药学系毕业后，分配到中医科学院中药研究所工作至今。她是中国中医科学院终身研究员、首席研究员、青蒿素研究中心主任。

    这位中国浙江宁波的女子，成就不凡：她从中医古籍中获得灵感和启迪，改变青蒿传统提取工艺，创建低温提取青蒿素抗疟有效部位的方法，成为发现青蒿素的关键性突破；率先提取到对疟原虫抑制率达100％的青蒿抗疟有效部位“醚中干”。

    “三千年医药兴，佑生救疾民族昌盛……昂首看，更领健康潮，众呦常鸣。”中国工程院院士、中国中医科学院院长张伯礼院士在《呦呦三鸣》中写道。

    从上世纪90年代起，世界卫生组织推荐以青蒿素类为主的复合疗法（ACＴ）作为治疗疟疾的首选方案，过去20余年间在全球疟疾流行地区广泛使用。近年来，ACＴ年采购量达3亿人份以上。

    《2015年世界疟疾报告》显示：从2000年到2015年，由于采取包括ACＴ在内的有效防治措施，挽救了约590万儿童的生命。

（来源：新华社2017年1月9日，有删节）

兹有我校高三(1)班黎明同学，拟参加你校自主招生考试。该生学习成绩显著，综合素质优良，担任学校“晨曦”文学社社长，热爱文学，爱好写作，曾在全国新概念作文大赛中获得一等奖，并有多篇大作发表在省级以上文学刊物上，希望该生能得到尔校文学院的垂爱。特此推荐。

农村人口向城市转移途径示意图

由图可见，农村人口向城市转移有两条途径：

王熙凤（《林黛玉进贾府》）鲁侍萍（《雷雨》）桑地亚哥（《老人与海》）

材料一：

《中国科学报》：2003年“非典”开始，我们和冠状病毒已经打了好几次交道，能从中吸取哪些经验？

饶子和：冠状病毒种类繁多，可感染人和多种动物。在2002年以前，冠状病毒虽然对畜牧业是一个严重威胁，但对人类危害尚小，可能会引起人们熟悉的普通感冒。但在2002年至2003年期间，SARS冠状病毒引发了令全球恐慌的严重急性呼吸综合征（俗称“非典”）疫情。SARS冠状病毒在自然界的天然宿主其实是蝙蝠，由于人类活动或其他偶然原因，该病毒从动物传播到人而引发了重大疫情。虽然此后断断续续有新的冠状病毒被发现，但似乎并没有引发人类的重大疫情。

在沉寂了10年之后，MERS冠状病毒又在中东地区引发了中东呼吸综合征疫情。种种迹象显示，MERS冠状病毒的天然宿主仍然有可能是蝙蝠，但这次疫情是由骆驼传播导致。2019年12月，新型冠状病毒又在武汉引发了病毒性肺炎。

这几次冠状病毒疫情，都是本来以野生动物为宿主的病毒从动物传播到人导致的。这提醒我们，保护好野生动物的生存环境或许是远离野生动物病原感染的最好方式。减少对蝙蝠等野生动物栖息地的侵扰，避免这些天然宿主与人畜的密切接触，这对防止传染病的发生非常重要。

（摘编自李晨阳、丁苏雅《专访饶子和：面对肺炎疫情我们不慌》，《中国科学报》2020年1月10日）

材料二：

为什么新型病毒总是寄生在野生动物特别是哺乳动物身上，而这些病毒对于这些动物自身没有构成严重的危害呢？

杨占秋解释说，病毒一个重要的特性就是必须寄生于生命体才能存活，而自然界中生物种类繁多、分布广泛，所以各种生物成为病毒的储存库。有些动物身上的病毒致病性比较弱，而有些动物身上的病毒在长长的传导链条上通过多次变异，从而变得攻击性非常强，引起人们广泛关注。

一位不愿透露姓名的免疫学专家22日在接受记者采访时表示，野生动物在自然界中生长，很难对它们进行全面管理，野生动物的防疫工作是很难开展的，所以野生动物会有很多潜在的病原体感染，并且由于在野外生存，人类也很难对动物感染的病原体进行检测。

杨占秋介绍说：“当这些病毒寄生于其他生命体时，并不表现为疾病，因为病毒需要依靠长期寄生在动物身上来进行自己的生命活动，因此一般情况下不会导致宿主生病，宿主对病毒也具有相应抵抗力。”但当病毒开始向外传染，在不同的中间宿主间传染时，就容易出现变异，产生使宿主生病的后果。

动物经过人类驯养之后，是不是身上病毒的危害性就小很多？杨占秋对此予以肯定。他告诉记者说，野生动物和饲养动物身上都存在病毒，区别是量的多少。因为饲养动物环境比较干净，或者是人为消毒处理，不利于病毒生长。有时，同一种病毒在家禽家畜身上与在野生动物身上表现的特性并不一样。因为病毒要生存，必须适应不同的宿主环境。上述免疫学专家认为，如果对于饲养的野生动物没有进行有效检疫，那这些动物体内还是可能会有病原体存在，并可能会在人工饲养下不断传播，甚至发生变异，产生对人体更强的传染性。

（摘编自倪浩、范凌志、任重《野生动物为何易成病毒传染源》，《环球时报》2020年1月23日）

材料三：

根据新华社1月26日最新报道，中国疾控中心在武汉华南海鲜市场检出大量新型冠状病毒。中国疾控中心病毒病预防控制所首次从武汉华南海鲜市场的585份环境样本中，检测到33份样品含有新型冠状病毒核酸，并成功在阳性环境标本中分离病毒，提示该病毒来源于华南海鲜市场销售的野生动物。此前，国家卫健委高级别专家组组长钟南山院士曾表示，此次新型冠状病毒来源很大可能是野生动物，比如竹鼠、獾等。

事实上，除了一些野生动物“老饕”，多数人很少或者只是偶尔食用野生动物，但仅仅这些“偶尔”就可能让民众为大面积肺炎疫情暴发买单。要知道大部分野味市场的环境都非常恶劣，臭气熏天的宰杀现场，来路不明甚至带着大量寄生虫和传染病的野生动物，以及死后变质仍然出售给餐馆的野味，这些未经检疫的食品端上了人们的餐桌，为疫情的暴发埋下了祸根。

对于食用野生动物，法律已有相关规定。2018年10月新修订的《中华人民共和国野生动物保护法》第二十七条规定，禁止出售、购买、利用国家重点保护野生动物及其制品。第三十条规定，禁止生产、经营使用国家重点保护野生动物及其制品制作的食品，或者使用没有合法来源证明的非国家重点保护野生动物及其制品制作的食品。但是需要注意的是，这部法典中“重点保护动物”字样一共出现了53次，而对于非重点保护的野生动物的规定则相对模糊。

我们应认真反思：这次新冠肺炎疫情代价惨重，禁止野生动物交易不应是防治疫情期间的权宜之计，必须持续下去，不断动真格！后续立法、执法力度应继续加强，彻底切断野生动物食用消费的灰色产业链，斩断疫情暴发的祸根。

（摘编自孔德明《不能有下一次了！禁止野生动物交易必须动真格》，半月谈网2020年1月27日）

4月21日，“阳光动力2号”降落在南京禄口国际机场，完成了它环球航行的中国段航程。

这架革命性的飞机由碳纤维制成，重量仅为2300千克，相当于一辆小轿车。飞机机翼、机身和水平尾翼上共安装了约17248个厚度仅为1/35微米的单晶硅太阳能电池，为机翼下方安装的4台无刷、无感应电动发动机提供可再生能源。每个发动机能产生17.5马力的动力，还有一个减速齿轮，将直径4米的两叶片螺旋桨的速度限制在525转/分钟。整个系统的效率是94%，创下了能源效率的新纪录。在“阳光动力2号”的设计与制造中，工程师们研发了一系列新型材料。其中，索尔维集团发明了一种电解质，用于增加电池能量密度；拜耳材料科技集团允许本次计划使用其研发的纳米科技；Decision公司则负责提供前所未见的超轻碳纤维。