周海中：语言学家的数学情怀

    1955年10月生于广东雷州，祖籍广西合浦。1983年毕业于广东外语外贸大学，现任中山大学教授。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。

    《周易》有言“天行健，君子以自强不息”，成为许多仁人志士奋勇拼搏的金玉良言。语言学家周海中教授就是一位潜心科研、自强不息、奋斗不止的学者。而作为一名语言学家，他对数学却有着一种难以割舍的情怀。

    周海中出生于广东省雷州市的一个中学教师家庭。父亲和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文系教授；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。

    在乡下，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，但却被广东外语外贸大学英文学院录取。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，周海中重返广外。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，而在校集中精力专攻梅森素数；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”，在广外学习期间，他已经在学术刊物上发表了12篇有关英语和数学的论文。

    为了有一个较好的研究数学的环境，周海中1983年大学毕业时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“2p-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众多的数学家，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。而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“2p-1”型的素数称为“梅森素数”。迄今为止，人类仅发现47个梅森素数。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，它在正整数中的分布时疏时密、极不规则，因此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，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。

    牛顿说过：“没有大胆的猜测，就作不出伟大的发现。”1992年2月，周海中大胆地提出了梅森素数分布的猜测，并给出它的精确表达式。《科学》杂志有一篇文章指出：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”。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。我国著名数学家张景中认为周氏猜测揭示了数学之美。近年来这一猜测受到关注和好评，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。

    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、梁之舜等著名数学家的鼓励或指点，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。

    近年来周海中把自己的科研目标主要放在数学与语言学、天文学等学科的交叉研究方面。他与国外学者合作，共同探究机译系统的研发、宇宙语言的设计、近地小行星运行的数学模型等。值得一提的是：为了自由自在地从事科研工作，周海中从来不申请课题或项目，而是自己花钱来探究他觉得有兴趣、有意义的学术问题。他认为做学问、搞研究，要耐得住寂寞和清贫，要有平和的心态；不要急于求成，更不要为名利所累。

    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应用领域作些探究，希望能对社会有所贡献”。这就是一位语言学家的数学情怀和奋斗精神。