梅花香自苦寒来——记“周氏猜测”的提出者周海中_评论网--全球最大的政经类评论门户网站

梅花香自苦寒来是一个汉语成语，意思是挨过寒冷冬季的梅花更加的幽香；喻义要想拥有珍贵品质或美好才华等是需要不断的努力、修炼、克服一定的困难才能达到的。而“周氏猜测”的提出者周海中就是一位这样的学者。下面就简单介绍一下他在这方面的贡献。

        周海中1955年10月生于广东海康（现称雷州），祖籍广西合浦。1983年毕业于广州外国语学院(现称广东外语外贸大学)，现任中山大学教授。他1988年被评为首届“广州十大杰出青年”，同年荣获广东省人民政府颁发的立功证书，1990年获得霍英东教育基金会第二届高等院校青年教师研究类一等奖，1992年起享受国务院政府特殊津贴。
        周海中的父母亲早年都毕业于广西大学中文系，外祖父曾经是广西大学、中山大学和广西师范学院(现称广西师范大学)的汉语教授；然而，他偏偏酷爱数学。其实周海中读小学时只对天文和地理感兴趣，但由于条件的限制，如没有望远镜等，身为中学校长的父亲就培养他对数学的兴趣，因为学数学有笔有纸、勤动脑筋就可以了。在知识广博的父亲引导下，他终于对数学产生了浓厚的兴趣，从而使他与数字、符号等结下了不解之缘。
     “文革”时期的初中与高中都是两年制。初中还没毕业，周海中就自学完解放前出版的《范氏大代数》；读高中时，他又自学了“文革”前重庆大学、北京师范大学等校编写的高等数学教材。这些数学书籍多数是从收破烂者那里买来的，也有熟人送的。高二时他获得全校数学比赛第一名；由于数学方面的才能出众，1973年高中毕业后他当了南兴中学的高二数学代课教师。后因“知识青年”必须“上山下乡”，1974年他到了农村插队落户。
       在农村，周海中一面积极参加生产劳动，一面“见缝插针”地挤出时间来自学数论、数理逻辑等，甚至在劳动的间隙也不忘掏出稿纸演算。每次演算所耗费的稿纸之多，竟能将一碟小咸鱼煮熟。1976年春节，周海中送外祖母去南宁，在南宁的旧书店里他买了由著名数学家华罗庚编著的《数论导引》。他对书中提到的梅森素数特别感兴趣；从那时起，他就努力攀登这座数学高峰。为了能看懂一本英文版的数学著作，他又开始自学英语，其记单词方法就是背张其春、蔡文萦合编的《简明英汉词典》。
        虽然周海中对数学痴迷，但历史却和他开了一个不小的玩笑。1977年国家恢复高考，他取得了数学正题和附加题满分的好成绩，而且加试英语也获得好成绩，但由于“文革”中被打成“走资派”的父亲尚未“平反”，他报考北京某名牌大学当时属于机密专业的计算数学的愿望落空了，但却被广州外国语学院录取。当时的他感到十分懊恼和苦闷，还因此得了神经衰弱而回家休学一年。
        后来在父母亲和朋友们的开导和劝慰下，周海中重返广州外国语学院。他一面学习英语专业课程，一面又自学起模糊数学来，并得到了著名数学家汪培庄的鼓励和指点。寒暑假他也不曾回家探亲，而在校集中注意力专攻数学难题；他的做法得到父母亲的支持和老师同学们的理解。命运的不公反倒练就了他刚强坚韧的性格。“功夫不负有心人”，在校学习期间，他已经在学术刊物上发表了12篇有关数学和英语的论文。
        为了有一个较好的研究数学的环境，周海中1983年从广州外国语学院毕业后就申请到中山大学工作。鉴于他当年的数学高考成绩以及在校期间发表的科研成果，中山大学同意他来任教；从此他当上一名讲授公共英语课的教师。在教学之余，他常去数学系资料室看书，周末和寒暑假就在宿舍潜心研究数学难题，尤其是梅森素数。
        什么是梅森素数？2300年前，古希腊著名数学家欧几里得用反证法证明素数有无穷多个，并提出一些素数可写成“2^P-1”的形式，这里的指数P也是一个素数。这种特殊形式的素数具有许多独特的性质和无穷的魅力，千百年来一直吸引着许多著名数学家，如费马、笛卡尔、莱布尼兹、哥德巴赫、欧拉、高斯、哈代、图灵、埃尔德什等和无数的业余数学爱好者对它进行探究。
         由于17世纪法国数学家、法兰西科学院奠基人马林•梅森是其中成果较为卓著的一位，因此后人将“2^P-1”型的素数称为“梅森素数”。迄今为止，人类仅发现51个梅森素数。由于这种素数珍奇而迷人，因此被人们誉为“数海明珠”。梅森素数历来是数论研究的一项重要内容，也是当今科学探索的热点和难点之一。
         然而对人们来讲，梅森素数却仍然是个谜。梅森素数的个数是不是无穷的？梅森素数有什么分布规律？从已发现的梅森素数来看，这种素数在正整数中的分布时疏时密、极不规则，所以研究梅森素数的分布规律，尤其是个数问题似乎比寻找新的梅森素数更为困难。虽然英、法、德、美等国的数学家曾经提出过关于梅森素数分布的猜测，但他们的猜测有一个共同点，就是都以近似表达式给出，其结果与实际情况的接近程度难如人意。
         因当时国内有关这方面的资料十分匮乏，加之没有计算机，所以周海中的探究在初期就困难重重，有过无数次的失败，但他并不气馁。他曾经尝试过用筛理论、解析数论、数值计算、复变函数等方法，但所得出的结果也都是近似表达式。突然有一天晚上，他想到了“费马数”的形式，这为他后来解决梅森素数分布这一难题找到了突破口。
        英国著名科学家艾萨克·牛顿说过：“没有大胆的猜想，就作不出伟大的发现。”经过长期而艰辛的探索，周海中终于在1992年2月大胆地提出了梅森素数分布的猜想，并给出它的精确表达式。这一成果为人们探究梅森素数提供了方便，是素数研究的一项重大突破。后来这项重要成果被国际上命名为“周氏猜测”。近年来周氏猜测受到专家关注和好评，而且在一些数学史、数学文化和数学难题的书籍中都有介绍。
       美籍挪威数论大师、菲尔茨奖和沃尔夫奖得主阿特勒•塞尔伯格认为周氏猜测具有创新性，开创了富于启发性的新方法；其创新性还表现在揭示新的规律上。法籍华人数学家李明达在著名的《科学美国人》（中文版）中指出：周氏猜测是梅森素数研究中的一项重大突破。由中国数学家、中科院院士张景中主编的《30年科技成就100例》一书也指出：周氏猜测不仅是一项重大突破，而且具有数学之美。
       周海中在梅森素数的探究过程中曾经得到过华罗庚、柯召、潘承洞、潘承彪、梁之舜等我国著名数学家的鼓励或指点，著名数论专家黎百恬为他的公式简化提出了很好的建议。顺带一提：周氏猜测至今没有解决，但许多专家认为它是正确的可能性很大。困扰数学界的这一猜测已有30多年历史；不过就目前研究文献来看，许多数学家和数学爱好者都尝试过破解它，虽然绞尽脑汁，但仍一无所获。
         周海中说，“数学，作为一门研究数量关系和空间形式的科学，在当代除了自身不断发展和完善外，被应用的领域越来越广泛。而我作为一名数学爱好者，今后会在数学的某些方面作些探究，希望能对社会有所贡献”。这就是一位我国著名学者的期望和奋斗精神，更是梅花香自苦寒来的真实写照。
       （本文参考了《人民日报》“寻找梅森素数”、《羊城晚报》“梅森与素数”、《科学中国人》“我们必须知道我们必将知道——记提出“梅森素数分布”重要猜想的青年科学家周海中教授”、《网易》“梅森素数为何这样重要”、《新浪》“迄今最大的梅森素数”等；在此向这些文章的作者表示谢意。）
文/吴婷（作者单位：夏门大学自然科学学部）
(责任编辑：佚名)