八一建军节致敬:军队中的数学家们

 

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今天,数学已经渗透到每个人生活的各个方面,可以说已经无处不在。虽然你网上支付的时候不会想到密码学中的数论,坐飞机时候也不会想到空气动力学的微分方程,但数学就在那里默默的发挥着作用。

 

军事科学也不例外,无论是尖端武器设计还是战斗指挥决策,数学已经渗透军事领域的各个层面。甚至,数学对战争的作用可能是决定性的。有人曾经用这样话来突出数学在未来战争的作用:一战是“化学战”,二战是“物理战”,如果未来再次发生世界大战,那一定是“数学战”。

 

下面五个人,在数学界他们已经大名鼎鼎,虽然他们也许从来没真正在军中服过役,但却发挥着优秀军人的作用。为保卫家园、维护和平做出过不可磨灭的贡献。

 

 

阿基米德:“数学之神”一己之力击退罗马军队

 

 

阿基米德在数学上有着“数学之神”称谓。有一次罗马军队来犯,他连夜研发了起重机和投石车,从而击退罗马军队。当时他造了巨大的起重机,可以将敌人的战舰吊到半空中,然后重重摔下使战舰在水面上粉碎;他还利用杠杆原理制造出一批投石机,凡是靠近城墙的敌人,都会被投石车投出石块砸中。这些武器弄的罗马军队惊慌失措、人人害怕,连大将军马塞拉斯都苦笑的承认:“这是一场罗马舰队与阿基米德一人的战争”、“阿基米德是神话中的百手巨人”。

 

图灵:计算机科学之父破译密码,扭转盟军的大西洋战场战局

 

 

图灵有在军队服役过,他可以说是真正的军人。二战期间,作为主要参与者和贡献者之一,在破译纳粹德国通讯密码的工作上成就杰出,并成功破译了德军U-潜艇密码,为扭转二战盟军的大西洋战场战局立下汗马功劳。另外,他还协助破译德军著名的密码系统“恩格玛”,帮助盟军取得了二战的胜利。2015年奥斯卡最佳改编剧本奖《模仿游戏》就是讲述图灵的这段故事。

 

冯·诺依曼:原子弹、氢弹和计算机

 

 

1943年,冯·诺依曼以顾问身份参与研制原子弹的“曼哈顿计划”。他主导完成了在原子弹爆炸设计中的关键计算。由他团队完成的EDVAC方案,是计算机设计的一座里程碑,这个方案使得原子弹的研制工作顺利完成。他还参与了原子弹的投弹目标地点的决策。二战结束后,冯·诺依曼研制出来当时最快的计算机,帮助美军完成了氢弹研制的计算工作。

 

 

 

维纳:因火力控制项目成为控制论之父

 

 

二战期间,维纳接受了一项与火力控制系统有关的工作,由此建立了预测理论并将其应用于防空火力控制系统的预测装置。希特勒的空军优势给同盟军造成很大的困难,英国面对德国的空袭,要求美国帮助增加地面防空力量。维纳认为:潜水艇和轰炸机的战斗是两个我们应用数学帮助制服的主要威胁。而维纳的数学家生涯也因为这段军方项目的经历产生了质变,促使他的跨时代的论文《控制论——关于在动物和机器中控制和通讯的科学》在1948年横空出世,使得维纳进入伟大数学家行列。

 

柯尔莫哥洛夫:重新制定苏联军队轰炸计算系统为斯大林的解忧

 

 

柯尔莫哥洛夫在数学上是绝对的名声显赫,他几乎与维纳在相同的时间研究火力控制,只是服务的对象变成了苏联军队。当时,苏联的空军力量就德军被彻底毁坏。斯大林试图将民航机改造为轰炸机来重建空军。但民航机速度太慢,无法预测和控制打击目标所需要的时间。柯尔莫哥洛夫等苏联数学家重新制定苏联军队的所有轰炸计算系统,消除了斯大林的烦恼。此外,他还在战争期间发展了平稳随机过程的理论。

 

 

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