“一般人沒有聽說過”的他，卻在37歲摘得國家級大獎

編者按

2026年，國家自然科學獎迎來70周年。從1956年以中國科學院科學獎金為名首次頒發，到1982年正式更名為國家自然科學獎，作為五大國家科學技術獎之一，它代表著我國自然科學領域的最高榮譽。

時值慶祝中國共產黨建黨105周年之際，中國科學院檔案館聯合中國科學報社、中國科學院相關獲獎院屬單位，推出《七秩榮光——檔案里的國家自然科學獎》專欄，以檔案為憑，回溯26項以中國科學院為第一完成單位或主要完成單位的國家自然科學獎一等獎項目，彰顯科學價值，重現時代回響，致敬為我國自然科學事業作出卓越貢獻的科學家們。

本期獲獎課題

1956年度一等獎

“示性類及示嵌類的研究”

本期檔案

▲吳文俊獲得1956年度中國科學院科學獎金一等獎獎狀。

▲吳文俊1953年撰寫的論文On Pontrjagin classes I（《論龐特里亞金示性類 I》）。

▲1956年吳文俊在數學所拓撲討論班。

▲20世紀90年代，吳文俊在中國科學院系統所數學機械化中心機房。

本期檔案均由中國科學院數學與系統科學研究院提供

文章內容

作者：袁小華（中國科學報社）、魏蕾（中國科學院數學與系統科學研究院）

1957年1月，首屆中國科學院科學獎金頒發，這是新中國首次設立的國家級科學榮譽。多年后，這一獎項被追認為首屆國家自然科學獎。

一等獎獲獎名單上，和華羅庚、錢學森一同獲獎的，是一個當時還名不見經傳的名字——吳文俊。當時他年僅37歲，比錢學森小8歲，比華羅庚小9歲。

吳文俊回憶這次得獎時曾說，華羅庚和錢學森獲獎沒有人會感到驚訝，他們早就大名鼎鼎了。“而對我，不用說一般人沒有聽說過，就是當時的數學界估計知道的也不多。”

時隔44年，相似的劇目再一次上演。

2001年2月，首屆國家最高科學技術獎揭曉，兩位科學家獲此殊榮。袁隆平和他的雜交水稻自然是名滿天下，但記者們很快發現，另一位獲獎者——數學家吳文俊的宣傳報道卻不多。

與同時獲獎的其他人相比，吳文俊似乎總是更“低調”的那一個。但在數學領域的同行看來，他的研究工作閃耀著不言而喻、不容忽視的光彩。

如今，吳文俊與首屆國家自然科學獎的故事，靜靜安放在中國科學院檔案館的館藏中，述說著那段慧眼識英雄的佳話。

01

在巴黎引發“拓撲地震”

吳文俊獲得首屆中國科學院科學獎金，憑借的是在拓撲學領域的奠基之作——《示性類及示嵌類的研究》。

拓撲學主要研究幾何形體的連續性，是現代數學的主要領域之一，也是公認的“難學”。其中，示性類是拓撲學中最基本的整體不變量，也被認為是“難學中的難學”；吳文俊深耕的示嵌類，則是一條旨在解決空間嵌入難題的獨創路徑。

把吳文俊領進這座殿堂的，是數學大師陳省身。

1946年，27歲的吳文俊來到原“中央研究院”數學所，追隨陳省身開展拓撲學研究。陳省身教導吳文俊，研究拓撲不能局限于拓撲本身，其目的在于發展微分幾何，因為發展大范圍微分幾何需要拓撲學作為工具——這種高屋建瓴的眼光深刻影響了吳文俊后來的學術格局。

不到一年時間，吳文俊便在該領域嶄露頭角。他將數學大師惠特尼提出的一個“乘積公式”化繁為簡，用幾頁紙重新證明了一遍。他的這項工作發表在頂尖雜志《數學年刊》上。原本打算出一本專著闡明這個公式的惠特尼看到后，直言“我的證明可以扔掉了”。

1947年，吳文俊考取中法交換生赴法留學，師從法國數學家埃里斯曼，繼續從事拓撲學研究。不到兩年時間，吳文俊便提前拿下法國國家博士學位。隨后他前往法國國家科學研究中心（CNRS），在著名數學家H.嘉當的指導下，短短兩年時間做出的研究工作便震動了整個拓撲學界。

這一時期，吳文俊引入了一類全新的示性類，后被國際數學界命名為“吳示性類”，并給出了刻畫示性類之間關系的“吳公式”。此前，示性類的計算極其困難，迷霧重重；而吳文俊的工作將這一概念由繁化簡、由難變易，讓示性類之間的關系變得清晰可算。這些成果使示性類理論成為拓撲學中完美的一章。

1950年的法國，一時間成了世界拓撲學的研究中心。拓撲界“四大天王”橫空出世——吳文俊與同為H.嘉當學生的托姆，以及法國數學家塞爾、瑞士數學家保萊爾，一起引發了數學界的“拓撲地震”。

那是拓撲學的黃金年代。從1954年到1970年，每一屆都有拓撲學家獲得菲爾茲獎。獲獎的托姆、米爾諾、阿蒂亞、斯梅爾等人都在他們的主要論文中引用過吳文俊的工作。而這位在國際數學界也足夠耀眼的中國年輕人，早已于1951年毅然回到了自己的祖國。

多年后，有法國友人對吳文俊說，如果當年他沒有回國，那一年的菲爾茲獎必定屬于他。對于這個假如，吳文俊只是淡淡地說：“如果得了這也是國家的榮譽，不過沒有得也沒有關系。”

02

“毫無爭議”的杰出工作

歸國后，吳文俊先在北京大學任職，并于次年12月調入中國科學院數學研究所。（注：1998 年 ，中國科學院數學研究所、應用數學研究所、系統科學研究所、計算數學研究所合并組建中國科學院數學與系統科學研究院。）

在進入數學所后的最初幾年里，吳文俊的研究工作極具獨立性且非常高產。他延續并深化了在巴黎時期的研究，連續發表了5篇關于龐特里亞金示性類的論文。在這項工作中，他首次系統建立了該類的組合理論并證明其拓撲不變性，給出了各類不變量之間的顯式關系與精確計算式，并發展出格拉斯曼流形上同調的新算法。

除了深化示性類的理論，吳文俊在這一時期的另一項獨立代表作，是他在數學所那間簡陋的辦公室里所做出的“示嵌類”工作。

他選擇了一個“反潮流”的方向。當時全球的主流研究多偏向于同倫不變量，而吳文俊決定將目光聚焦于更難攻克的拓撲性問題。這種獨特的科研視角，直接開啟了他隨后在非同倫性質的幾何拓撲研究上的全新路徑。

通過引入復合形示嵌類（后稱“吳示嵌類”），他在非同倫性組合不變量、嵌入問題以及同痕問題上取得了一系列關鍵突破，最終系統性地建立起了完整的示嵌類理論。

由此，吳文俊歸國后發表的9篇論文，涵蓋其在示性類與示嵌類領域的兩方面突破，共同構成了1956年科學獎金評選的請獎著作；檔案資料顯示，在評審環節，專家重點鑒定了其中的8篇論文。

中國拓撲學先驅、北京大學教授江澤涵親自為吳文俊的請獎著作撰寫了學術鑒定。江澤涵將其論文梳理為三個方向，并給出了極高的評價：“吳先生在這三方面的結果在拓撲學中都是有基本重要性的……吳先生有了關于它們的最好的工作。”這一一錘定音的鑒定，直接推動了數學所在推薦書上明確寫下：“同意鑒定人意見。我們認為應獲得一等獎金。”

緊接著的初審工作，則交給了北京大學數學力學系教授廖山濤與南京大學數學系教授施祥林。廖山濤一個人就洋洋灑灑寫了15頁的詳盡考評，他認為，“吳文俊先生之關于示性類之研究工作在拓撲學及微分幾何學中具有良好之意義甚為顯然。”另一位評審人施祥林亦評價吳文俊的論文“在數學上作出了重要貢獻，有極大的科學意義”。

進入復審階段后，吳文俊的工作依然是“沒有異議”的。當年10月，中國科學院數學物理學化學部召開擴大常委會，27名委員參與無記名投票。在這場決定國家科學榮譽歸屬的嚴密評審中，吳文俊的工作獲得了評審委員的一致高度認可。他的“示性類及示嵌類的研究”以一等獎21票、二等獎6票、三等獎0票，高票當選一等獎項目。

等到大獎公布時，這個此前并不為大眾熟知的名字，一舉成名。

獲獎后的1958年，吳文俊再度造訪巴黎，報告了他在中國獨立完成的示嵌類工作。國際同行驚訝地發現——在與西方隔絕的新中國，吳文俊竟然也能做出不亞于法國同行的獨創性成果！

時至今日，吳文俊對拓撲學的各項研究早已成為經典。“吳公式”“吳類”等依然是不可或缺的研究載體與工具，也成為許許多多優秀研究工作的起點。

03

走出一條中國科學家自己的路

回顧吳文俊的學術之路，常令人贊嘆其非凡的天賦，但吳文俊卻不喜歡“天才”二字。他說自己是“笨人”，說“不下苦功怎么可能有成就”。

20世紀70年代初，這位已經年過半百的“笨人”，在親手筑就的拓撲學巔峰前毅然轉身，將目光投向了少有人關注的中國古代數學。

“拓撲的那些工作不算什么。”多年后，他在談及一生功業時直言，“我感到最得意、最自豪的是，真正懂了中國古代數學是怎么回事……我覺得當初回國是非常正確的，我要是留在國外是不可能的。”

當時，吳文俊在工廠里第一次見到計算機。那一刻，古往今來的數學思維在他腦海中交匯了——中國古代數學的算法傳統，與現代計算機的運算邏輯，竟如此相通！由此，他開始踏入一條屬于中國數學家自己的路——拋開西方主流的數理邏輯路徑，轉而去探索更難的幾何定理機器證明。

吳文俊先是靠手算做先行驗證。涉及數百項多項式推導，一個符號算錯就得重來，稿紙寫了廢、廢了寫，不知疊了多厚。直到1977年春節，枯坐數月的吳文俊終于成功驗證了方法。

然而真正推開那扇門，還需要大量計算。20世紀80年代，中國科學院系統科學研究所新配了一臺HP-1000計算機。在那個計算資源稀缺的年代，吳文俊成了機房里最執著的“打卡人”。每天清晨不到8點，他就等在機房門口，一坐下便專心工作10個小時。傍晚回家吃過飯、整理好數據，沒過多久又折返回來，常常熬夜到凌晨，有時甚至晝夜不停、連軸工作。

后來翻開機房的登記簿，眾人赫然發現，吳文俊的上機時長穩居全所第一。

在這樣日夜不輟的密集計算中，他硬是教會了現代計算機按部就班地自動證明初等幾何定理。他并未止步于此，而是更進一步，將這種機器證明的方法擴展到更一般的方程機器求解，從而獨立拓荒出一個將中國古代數學智慧與現代計算技術深度融合的嶄新領域──數學機械化。這一系列成果，后來被國際學術界稱作獨樹一幟的“吳方法”。

1997年，他憑借這一跨時代的里程碑成就，榮獲國際自動推理最高榮譽——Herbrand自動推理杰出成就獎。頒獎詞中寫道：“在‘吳方法’出現之前的20年里，這一領域進展甚微。這種被動局面是由一個人完全扭轉的……他將幾何定理證明從一個不太成功的領域變為最成功的領域之一。”

關于這個領域的未來，吳文俊懷抱著更宏大的愿景——用數學機械化解放重復性的腦力勞動。工業革命解放了人的體力，而他希望進一步解放人的腦力，“讓人們去做更多創造性的工作”。如今，人工智能的發展恰好印證了他的遠見——他開創的理論，早已成為現代人工智能中符號推理路徑的重要源頭之一。

從拓撲學登頂到數學機械化拓荒，吳文俊兩度震動國際數學界。兩項首屆國家級大獎，跨越44年落在同一個人身上，在中國數學界是獨一無二的榮譽。這是對一位敢為人先、矢志報國的數學家，最深摯最厚重的嘉獎。

（支持單位：中國科學院數學與系統科學研究院）

參考資料：

1.吳文俊口述，鄧若鴻、吳天驕整理：《走自己的路—— 吳文俊口述自傳》，湖南教育出版社

2.胡作玄：《吳文俊—— 從拓撲學到數學機械化》，發表于《自然辯證法通訊》

3.石赫、高小山：《卓越的貢獻高度的評價—— 吳文俊及其科學成就》，發表于《中國科學院院刊》

4.李邦河、高小山、李文林：《吳文俊全集?附卷—— 回憶與紀念》，科學出版社

5.郭金海：《中國科學院數學研究所兩項成果折桂第一次全國科學獎金評獎始末 | 中華人民共和國科學技術史綱》，發表于科學出版社微信公眾號

點擊更多科技史圖書

吳文俊全集

（本文編輯：劉四旦）

專業品質 學術價值

原創好讀 科學品位

一起閱讀科學