数学家比10个师更有威力?
導(dǎo)讀:美國認(rèn)為,得到一個第一流的數(shù)學(xué)家,比俘獲10個師的德軍要有價值得多。有人認(rèn)為,第一流的數(shù)學(xué)家移居美國,是美國在第二次世界大戰(zhàn)中最大的勝利之一。
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二戰(zhàn)期間僅德國和奧地利就有近200名科學(xué)家移居美國,其中包括世界上最杰出的科學(xué)家。大批外來高科技人才的流入,給美國節(jié)省了巨額智力投資。
美國軍方從那時起,就十分熱衷于資助數(shù)學(xué)研究和數(shù)學(xué)家,甚至對應(yīng)用前景還不十分明顯的項(xiàng)目,他們也樂于投資。美國認(rèn)為,得到一個第一流的數(shù)學(xué)家,比俘獲10個師的德軍要有價值得多。
為什么美國會有這樣的想法呢?原來他們是從二戰(zhàn)期間的發(fā)生一些事例得到這樣的印象的。
1943年以前,在大西洋上為運(yùn)輸船隊(duì)護(hù)航的英美艦隊(duì)常常受到德國潛艇的襲擊,包括坦克、火炮 、汽油、槍支彈藥等大量軍用物資還未送到前線將士手中,就沉入海底。當(dāng)時,英美兩國又不可能增派大量護(hù)航艦只,怎么辦??
美國海軍將領(lǐng)請教了幾位數(shù)學(xué)家,數(shù)學(xué)家們運(yùn)用概率論分析后發(fā)現(xiàn),艦隊(duì)與敵潛艇可能相遇,也可能不相遇,是一個隨機(jī)事件,它具有一定的規(guī)律。一定數(shù)量的船(如100艘)編隊(duì)規(guī)模越小,編次就越多(如每次20艘,就要有5個編次);編次越多,與敵人相遇的概率就越大。比如5位同學(xué)放學(xué)后都回自己家里,老師要找1位同學(xué)的話,隨便去哪家就行。但若這5位同學(xué)都在其中某一家的話,老師要找?guī)准也拍苷业?#xff0c;一次找到的可能性只有20%。
美國海軍接受了數(shù)學(xué)家的建議,命令船隊(duì)在指定海域集合,再集體通過危險海域,然后各自駛向預(yù)定港口。結(jié)果,使原來被擊沉25%的概率降低為1%,大大減少了損失,保證了物資的及時供應(yīng)。
有人認(rèn)為,第一流的數(shù)學(xué)家移居美國,是美國在第二次世界大戰(zhàn)中最大的勝利之一。
事實(shí)上,在二戰(zhàn)期間戰(zhàn)爭給數(shù)學(xué)家們提出了許多新的課題,例如,密碼學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、概率統(tǒng)計(jì)等,有不少數(shù)學(xué)家都參與了這方面的研究,因而也推動了應(yīng)用數(shù)學(xué)的發(fā)展。從那時開始,美國的軍方就一直是數(shù)學(xué)的最大客戶之一,每年都有大量的經(jīng)費(fèi)投入在數(shù)學(xué)研究方面。?
1944年,韋弗接到請求,希望確定攻擊日本大型軍艦時水雷布陣的類型。但是美國海軍對日本大型艦只的航速和轉(zhuǎn)彎能力一無所知。幸運(yùn)的是海軍當(dāng)局有許多這些軍艦的照片。當(dāng)把問題提到紐約州立大學(xué)韋弗的應(yīng)用數(shù)學(xué)組時,馬上有人提供了一個資料:1887年,數(shù)學(xué)家凱爾文曾研究過當(dāng)船以常速直線前進(jìn)時,激起的水波沿著船只前進(jìn)的方向形成一個扇面,船邊的角邊緣的半角為19度28分,其速度可以由船首處兩波尖頂?shù)拈g隔計(jì)算出來。根據(jù)這個公式測算出了日艦的航速和轉(zhuǎn)彎能力。
戰(zhàn)爭初期,希特勒的空軍優(yōu)勢給同盟國造成了很大的威脅,英國面對德國的空襲,要求美國幫助增加地面防空力量。蘇聯(lián)在戰(zhàn)爭初期失利,要求數(shù)學(xué)家?guī)椭婈?duì)保衛(wèi)莫斯科,特別是防衛(wèi)德軍的空襲。這時,英國的維納和蘇聯(lián)的柯爾莫戈洛夫幾乎同時著手研究濾波理論與火炮自動控制問題。維納給軍方提供準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型以指揮火炮,使火炮的命中率大大提高。這一套數(shù)學(xué)理論組成了隨即過程和控制論的基礎(chǔ)。
在兩軍對壘的戰(zhàn)斗中,許多問題要求進(jìn)行快速估算和運(yùn)用逼近方法。專攻純數(shù)學(xué)的馮·諾伊曼立即把注意力放到數(shù)值分析方面。他從事可壓縮氣體運(yùn)動以及濾波問題,開拓了激波的互相碰撞、激波發(fā)射方面的研究。1943年底,他受奧本海默邀請,以顧問身份訪問洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室,參加制造原子彈的工程,在內(nèi)向爆炸理論、核爆炸的特征計(jì)算等方面都作出了巨大貢獻(xiàn)。
二戰(zhàn)中軍備消耗驚人,研究軍火質(zhì)量控制和抽樣驗(yàn)收方面如何節(jié)省的問題十分迫切。隸屬于應(yīng)用數(shù)學(xué)小組的哥倫比亞大學(xué)的統(tǒng)計(jì)研究小組的領(lǐng)導(dǎo)人瓦爾德研究出一種新的統(tǒng)計(jì)抽樣方案,就是現(xiàn)在稱為“序貫分析法”這一方案的發(fā)明,為美國軍方節(jié)省了大量軍火物資,僅這一項(xiàng)就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過AMP的全部經(jīng)費(fèi)。
—THE END—
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總結(jié)
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