战神如果是个数学家,那他取胜的几率就会大增。从人类早期的战争开始,数学就无所不在。不论是发射弩箭还是挖掘地道攻城,数学定律就像冥冥之中的命运之神一样在起作用。在纽约州立大学,柯朗和弗里德里希领导的小组研究空气动力学、水下爆破和喷气火箭理论。超音速飞机带来的激波和声爆问题,利用“柯朗——弗里德里希——勒维的有限差分发”求出了这些课题的双曲型偏微分方程的解。普林斯顿大学和新墨西哥大学为空军确定“应用B-29飞机的最佳战术”。冯·诺伊曼和乌拉姆研究原子弹和计算机。维纳和柯尔莫戈洛夫研究火炮自动瞄准仪。由丹泽西为首的运筹学家发明了解线性规划的单纯形算法,使美军在战略部署中直接受益。 1944年,韦弗接到请求,希望确定攻击日本大型军舰时水雷布阵的类型。但是美国海军对日本大型舰只的航速和转弯能力一无所知。幸运的是海军当局有许多这些军舰的照片。当把问题提到纽约州立大学韦弗的应用数学组时,马上有人提供了一个资料:1887年,数学家凯尔文曾研究过当船以常速直线前进时,激起的水波沿着船只前进的方向形成一个扇面,船边的角边缘的半角为19度28分,其速度可以由船首处两波尖顶的间隔计算出来。根据这个公式测算出了日舰的航速和转弯能力。
给你参考一下:二战后日本经济发展原因 历史上,日本凭借其超凡的能力得以重建并发展起来,特别是二战后的经济复苏和繁荣。其原因可概述为以下几点:第一,美国扶植日本;第二,日本进行比较广泛的社会改革,进一步消除了生产关系中的封建落后因素;第三,国民经济的非军事化;第四,大力发展科学技术和培养人才。 一、美国的扶植政策。主要表现在: 第一,对日本的独占和政治改造。二战后,美国单独占领日本,长达七年,保证日本领土的完整性和社会制度、意识形态的单一性,有利于日本长期稳定发展。美国还对日本进行了以民主、法制为基础的政治改造。罗伯特?埃德尔斯坦和让?迈克尔?保罗教授说:“为取得成功,就必须立即进行广泛的体制改革,即创造性地打破阻碍日本经济复苏或经济增长的那些障碍。”①如解散财阀,在一定程度上去掉了大企业中以家族血缘关系为基础的封建性和排他性,革除了财阀企业的一些封建性弊端,为企业间较为平等的竞争创造了有利的条件,一批有能力的新人提拔到领导岗位上。农地改革,使日本半封建的土地制度基本瓦解,解放了农业生产力,扩大农村市场,这使日本进入了一个比较纯粹的资本主义社会。美国出于在远东战略的需要,还保留了日本的天皇和天皇制,以美国的“三权分立”原则对日本法西斯主义和军国主义政体进行改革。美国的这些措施为日本战后走上和平建设,集中精力抓发展道路提供了可靠保障。 由于“冷战”需要,对日本经济的恢复和发展给予大力支持。美国放弃了对日本战争索赔,撤消了以拆迁日本军事工业作为战争赔偿的计划。1947年1月至1948年3月,美国先后提出两个新方案,对先前的“赔偿方案”进行大幅度修改,将拆迁的工业设备减至方案的30%。至1949年5月,干脆宣布取消日本的一切赔款。②战后初期,美国给日本20多亿美元的援助和贷款,并向日本提供大量的石油、煤、铁矿石等能源和原料。从而促进了战后日本经济的振兴,并且美国“核保护伞”战略大大节省了安全防务的费用。 第二、亚洲的两场局部战争为日本经济的发展提供了重要契机。特别是朝鲜战争,极大促进日本战后经济的复苏步伐。战争引起了“特需景气”,侵朝美军大量向日本厂商进行军事订货和购买廉价劳务,使日本企业积存滞销的1000-1500万日元库存产品一扫而空,并一举改变了财政紧缩中苦苦挣扎的日本经济被动局面。据统计,从战争爆发到1953年,这种特需收入为12.8亿美元,广义上的特需收入为23.8亿美元。日本外汇储备1949年仅为2亿美元,1952年未增至11.4亿美元,三年内增长了近五倍,特需收入在外汇收入中所占比率到1953年达38.1%之多,20多万人直接受益于特需生产,总之至1955年,日本特需收入总计达36亿美元。特需收入刺激了日本经济的恢复,增加了劳动者的收入,带动了有效需求的增长,而且为增加原料进口和先进技术进口,更新陈旧设备提供了有利条件。朝鲜战争的爆发及由此引起的国际局势的变化,促进了日本对外贸易的迅速发展。朝鲜战争赋予了日本实现扩大进出口上的机会,日本通常出口贸易显著增加,1950年7月,日本出口总额增长为7400万美元,比6月份增加18%,创造了战后日本月出口额的最高记录。1950年上半年,日本月平均出口额为5000万美元,则下半年一下子跃升为8000万美元。可以说朝鲜战争是日本经济的回生妙药。③ 二、日本政府强有力的国家干预和领导是经济发展的源动力。国家垄断资本主义推动,其主要表现形式是国家加强对经济的宏观管理。 第一、政府在经济发展的各个时期,根据不同阶段的特点,通过各种计划,促进经济的起飞。如鸠山内阁《经济自卫五年计划》,岸信介内阁的《新长期经济计划》,池田内阁的《国民经济倍增计划》。 第二、政府致力于新产业的培育与开发、指导、调节新型工业的发展。如先后通过《关于合成树脂工业的育成》、《电子工业振兴临时措置法》、《合成橡胶制造事业特别措置法》,通过这些规划的实施,不仅调整了产业结构,确立了外向型经济发展方向,而且使政府对经济的宏观管理和对国内经济生活的调整达到了落实。当然重要的基础产业,如果市场选择它,那么任何形式的政府干预都是多余的,对这些产业,政府在确认市场必定不去选择,便以合适的方法选择它们,由政府采用法律、金融税制、中间组织协调利益手段的干预来补足。 第三、政府确定经济发展的主攻方向,制定新经济政策,实现从“贸易立国”至“技术立国”的转变。日本国内市场狭窄,工业产品依靠大量出口,为此政府提出“贸易立国”的口号,出口贸易增长很快,1960年-1970年,日本工业生产平均每年增长13.6%,而出口贸易平均每年增长16.9%。日本政府认为科技是国力的核心要素,适应新技术革命蓬勃兴起的形势提出“技术立国”的战略思想。日本重视技术对国家发展的多方面作用,采取了从模仿到创新的经济技术发展模式。据统计,从50年代至1977年,引进国外技术达2.9万多项,然后根据本国的经济特点和技术基础加以改进、补充和发展,成为“日本化”的新技术。当然,许多人把经济增长归功于强大政府干预,尽管有政府干预,大部分时期日本的经济依然是在按自己的规律发展。据一项重要研究,经济自由仍是经济增长的核心要素。④ 三、日本现代企业管理制度与企业精神的推动。 日本企业实行严格而灵活的科学管理制度。50年代,日本许多大企业推行“终身雇佣制”和“年功序列工资制”,使职工利益与企业利益有机结合起来,职工感到有依靠,具有安全感;其次,拉大职工报酬上的差距,使职工感到只有不断竞争,不断创新才能得到高报酬,从而具有压力感。企业重视对职工的“感情投资”,主动协调劳资关系,培养职工“以厂为家”的敬业精神。这种“日本公司”模式有助于日本培养强大的工业能力。⑤企业管理者重视精神投资。正如索尼公司总经理盛田昭夫所说的“日本优秀的公司根本不存在什么奥秘和秘诀。一个企业的成功,靠的是人而不是某种理论、计划或政府政策。日本企业管理者的首要任务,就是要与职员建立良好的关系,培养亲如一家、唇齿相依的感情。在日本,经营得有声有色的都是那些能使全体员工同甘苦,共命运的企业。除日本之外,我还未发现有哪一个国家采用这套简易的管理方法。实践已经有力地证明它是行之有效的。”在日本,企业管理者千方百计地培养同劳动者的家族般的感情,不仅关心工人的工作,而且也关心工人的生活;不仅关心工人个人,还关心其家庭。工人生日、结婚、病丧,更是企业“感情投资”的良机。例如,西武集团每年举行独特的擦皮鞋仪式,首先由高级职员为新职员擦皮鞋,然后是新职员为前辈擦皮鞋,总社和各分社社长都亲临这一隆重仪式,并由电视台通过卫星向全国转播,以培养职工热爱公司的精神,促进同事间的沟通。⑥日本的现代企业精神与日本传统的家族主义和家庭观念有密切联系。日本的家族主义和家庭观念不同于中国以血缘关系为纽带的宗族制度和家庭观念,其家庭观念的出发点是:家庭是一个经营单位。所以既排除了中国传统的大家族关系和至今盛行的“裙带风”,又可以比西方的结构更和谐、更密切、更团结,成为一种社会凝聚力。日本学者说:西方社会的单位是个人,由个人集合而成为国家,而日本的社会单位是家,由家而集合成国家。⑦所以日本以“劳资一体”,“以企业为家”的宣传教育,日本人的家庭本位观念转变成了公司本位观念,形成一种团结奋进的工作精神。 四、日本传统文化和教育的积极影响。 第一、岛国文化环境促进了日本的开放。二战后的美军占领前,外族从未侵入和征服日本本土,也未发生过大规模的外族移入的情况,长期安定和相对封闭的环境,使日本人养成一种特殊的民族意识,在他们的观念和感情中,异民族与日本民族有着鲜明的分界线,自然形成本民族的亲和感与凝聚力,同时形成对外民族“内外有别”的心理,这种心理成为当今日本企业团结对外竞争的集团意识的基础之一,也成为日本乐意吸收外国先进文化的文化,包括敌对国家的先进文化的心理基石。所以传统日本文化是兼容型的,具有受容性和并存性,是一种开放性、多元化的文化复和体。当然在国际文化交流中,它总是“接受了很多,但付出的很少” ⑧。 第二、轻思辩重实用的文化心理与有效吸收消化外来先进文化成果。日本人的文化心理是重现实、重实用、重实践,日本可以称为世界先进文化最优秀的继承者和实践者。在近现代,日本人成功地吸收和消化了欧洲近现代科学技术,而且极迅速,极有成效。⑨ 第三、他们拒绝失败,承认羞辱的态度深深根植于其心理中。日本公司文化轻易地容忍低回报,却很难容忍彻底失败。⑩而且在日本,一心向学是根深蒂固的传统,日本公司里,求学氛围十分浓厚。 第四、日本教育体制是普及型教育体制。江户时代的教育体制,已初显义务教育的雏形,明治维新初年的全民义务教育就是以此为基础。二战后,日本政府把发展教育作为国策,在财政极端困难的情况下,坚持实行小学和初中的义务教育,并免费为小学生和初中生提供餐点和教科书,1947年日本政府把义务教育增加了三年,每年要拨出国民生产总值的6%作为教育经费。这提高了国民的文化科学技术知识水平,为改善国民素质发挥了重要作用。由于政府重视培养人才,教育先行,并且做到人尽其才,学以致用。战后日本经济增长的60%,就是靠技术进步取得的。 综上所述,二战后,日本经济之所以能创造奇迹,是由于其充分结合本国优越的历史地理文化,并利用有利的国际环境,从而创造更多的优势来发展自己的结果。
二战与数学(2007-01-10 01:14:14) 分类:科学故事 战神如果是个数学家,那他取胜的几率就会大增。从人类早期的战争开始,数学就无所不在。不论是发射弩箭还是挖掘地道攻城,数学定律就像冥冥之中的命运之神一样在起作用。看看第二次世界大战中数学家作出的贡献,你会对中国的陈景润们更加肃然起敬。 第二次世界大战,是人类文明的大浩劫。成千上万的人死于战祸,其中包括许多时间上最优秀的数学家,波兰学派将近三分之二的成员夭折,德国哥庭根学派全线崩溃。但是数学家没有被吓倒。大批有正义感的数学家投入了反法西斯的战斗。 一支高智商的反法西斯队伍 二战迫使美国政府将数学与科学技术、军事目标空前紧密地结合起来,开辟了美国数学发展的新时代。1941至1945年,政府提供的研究与发展经费占全国同类经费总额的比重骤增至86%。美国的“科学研究和发展局”(OSRD)于1940年成立了“国家防卫科学委员会(NDRC),为军方提供科学服务。1942年,NDRC又成立了应用数学组(AMP),它的任务是帮助解决战争中日益增多的数学问题。AMP和全美11所著名大学订有合同,全美最有才华的数学家都投入了遏制法西斯武力的神圣工作。AMP的大量研究涉及“改进设计以提高设备的理论精确度”以及“现有设备的最佳运用”,特别是空战方面的成果,到战争结束时共完成了200项重大研究。 在纽约州立大学,柯朗和弗里德里希领导的小组研究空气动力学、水下爆破和喷气火箭理论。超音速飞机带来的激波和声爆问题,利用“柯朗——弗里德里希——勒维的有限差分发”求出了这些课题的双曲型偏微分方程的解。布朗大学以普拉格为首的应用数学小组集中研究经典动力学和畸变介质力学,以提高军备的使用寿命。哈佛大学的G·伯克霍夫为海军研究水下弹道问题。哥伦比亚大学重点研究空对空射击学。例如,空中发射炮弹弹道学;偏射理论;追踪曲线理论;追踪过程中自己速度的观测和刻划;中心火力系统的基本理论;空中发射装备测试程序的分析;雷达。 普林斯顿大学和新墨西哥大学为空军确定“应用B-29飞机的最佳战术”。冯·诺伊曼和乌拉姆研究原子弹和计算机。维纳和柯尔莫戈洛夫研究火炮自动瞄准仪。由丹泽西为首的运筹学家发明了解线性规划的单纯形算法,使美军在战略部署中直接受益。 破译密码的解剖刀——数学 英国数学家图灵出生于一个富有家庭,1935年在剑桥大学获博士学位后去美国的普林斯顿,为设计理想的通用计算机提供了理论基础。1939年图灵回到英国,立即受聘于外交部通讯处。当时德国法西斯用于绝密通讯的电报机叫“Enigma”(谜),图灵把拍电报的过程看成在一张纸带上穿孔,运用图灵的可计算理论,英国设计了一架破译机“Ultra”(超越)专门对付“Enigma”,破译了大批德军密码。 1941年5月21日,英国情报机关终于截获并破译了希特勒给海军上将雷德尔的一份密电。从而使号称当时世界上最厉害的一艘巨型战列舰,希特勒的“德国海军的骄傲”——“俾斯麦”号在首次出航中即葬身鱼腹。 1943年4月,日本海军最高司令部发出的绝密电波越过太平洋,到达驻南太平洋和日本占领的中国海港的各日本舰队,各舰队司令接到命令:日本联合舰队总司令长官山本五十六大将,将于4月18日上午9时45分,由6架零式战斗机保护,乘两架轰炸机飞抵卡西里湾,山本的全部属员与他同行。 这份电报当即被美国海军的由数学家和组合学家组成的专家破译小组破译,通过海军部长弗兰克·诺克斯之手,马上被送到美国总统罗斯福的案头。于是,美国闪电式战斗机群在卡西里湾上空将山本的座机截住,座机在离山本的目的地卡西里只有几英里的荆棘丛中爆炸。 中途岛海战也是由于美国破译了日本密码,使日本4艘航空母舰,1艘巡洋舰被炸沉,330架飞机被击落;几百名经验丰富的飞行员和机务人员阵亡。而美国只损失了1艘航空母舰,1艘驱逐舰和147架飞机。 从此,日本丧失了在太平洋战场上的制空权和制海权。 一个一流数学家胜过10个师 1944年,韦弗接到请求,希望确定攻击日本大型军舰时水雷布阵的类型。但是美国海军对日本大型舰只的航速和转弯能力一无所知。幸运的是海军当局有许多这些军舰的照片。当把问题提到纽约州立大学韦弗的应用数学组时,马上有人提供了一个资料:1887年,数学家凯尔文曾研究过当船以常速直线前进时,激起的水波沿着船只前进的方向形成一个扇面,船边的角边缘的半角为19度28分,其速度可以由船首处两波尖顶的间隔计算出来。根据这个公式测算出了日舰的航速和转弯能力。 战争初期,希特勒的空军优势给同盟国造成了很大的威胁,英国面对德国的空袭,要求美国帮助增加地面防空力量。苏联在战争初期失利,要求数学家帮助军队保卫莫斯科,特别是防卫德军的空袭。这时,英国的维纳和苏联的柯尔莫戈洛夫几乎同时着手研究滤波理论与火炮自动控制问题。维纳给军方提供准确的数学模型以指挥火炮,使火炮的命中率大大提高。这一套数学理论组成了随即过程和控制论的基础。 在两军对垒的战斗中,许多问题要求进行快速估算和运用逼近方法。专攻纯数学的冯·诺伊曼立即把注意力放到数值分析方面。他从事可压缩气体运动以及滤波问题,开拓了激波的互相碰撞、激波发射方面的研究。 1943年底,他受奥本海默邀请,以顾问身份访问洛斯阿拉莫斯实验室,参加制造原子弹的工程,在内向爆炸理论、核爆炸的特征计算等方面都作出了巨大贡献。 二战中军备消耗惊人,研究军火质量控制和抽样验收方面如何节省的问题十分迫切。隶属于应用数学小组的哥伦比亚大学的统计研究小组的领导人瓦尔德研究出一种新的统计抽样方案,这便是现在通称的“序贯分析法”这一方案的发明,为美国军方节省了大量军火物资,仅这一项就远远超过AMP的全部经费。 在硝烟弥漫的战争中,数学家铸就了军队之魂。二战期间仅德国和奥地利就有近200名科学家移居美国,其中包括世界上最杰出的科学家。大批外来高科技人才的流入,给美国节省了巨额智力投资。美国军方从那时起,就十分热衷于资助数学研究和数学家,甚至对应用前景还不十分明显的项目,他们也乐于投资。美国认为,得到一个第一流的数学家,比俘获10个师的德军要有价值得多。有人认为,第一流的数学家移居美国,是美国在第二次世界大战中最大胜利之一。二战中的数学智慧 巧妙对付日机轰炸。 太平洋战争初期,美军舰船屡遭日机攻击,损失率高达62%。美军急调大批数学专家对477个战例进行量化分析,得出两个结论:一是当日军飞机采取高空俯冲轰炸时,美舰船采取急速摆动规避战术的损失率为20%,采取缓慢摆动的损失率为100%;二是当日军飞机采取低空俯冲轰炸时,美军舰船采取急速摆动和缓慢摆动的损失平均为57%。美军根据对策论的最大最小化原理,从中找到了最佳方法:当敌机来袭时,采取急速摆动规避战术。据估算美军这一决策至少使舰船损失率从62%下降到27%。 理智避开德军潜艇。 1943年以前,在大西洋上英美运输船队常常受到德国潜艇的袭击。当时,英美两国实力受限,又无力增派更多的护航舰艇。一时间,德军的“潜艇战”搞得盟军焦头烂额。为此,一位美国海军将领专门去请教了几位数学家。数学家们运用概率论分析后发现,舰队与敌潜艇相遇是一个随机事件。从数学角度来看这一问题,它具有一定的规律:一定数量的船编队规模越小,编次就越多;编次越多,与敌人相遇的概率就越大。美国海军接受了数学家的建议,命令舰队在指定海域集合,再集体通过危险海域,然后各自驶向预定港口,结果盟军舰队遭袭被击沉的概率由原来的25%下降为 1%,大大减少了损失。 算准深水炸弹的爆炸深度。 英军船队在大西洋里航行时,经常受到德军潜艇的攻击。而英国空军的轰炸对潜艇几乎构不成成胁。英军请来一些数学家专门研究这一问题,结果发现,渗艇从发现英军飞机开始下潜到深水炸弹爆炸时止,只下潜了7.6米,而炸弹却已下沉到21来处爆炸。经过科学论证,英军果断调整了深水炸弹的引信,使爆炸深度从水下21米减为水下9.1米,结果轰炸效果较过去提高了4倍。德军还误以为英军发明了新式炸弹。 飞机止损护英伦。 当德国对法国等几个国家发动攻势时,英国首相丘吉尔应法国的请求,动用了十几个防空中队的飞机和德国作战。这些飞机中队必须由大陆上的机场来维护和操作。空战中英军飞机损失惨重。与此同时,法国总理要求继续增派10个中队的飞机。丘吉尔决定同意这一请求。内阁知道此事后,找来数学家进行分析预测,并根据出动飞机与战损飞机的统计数据建立了回归预测模型。经过快速研究发现,如果补充率损失率不变,飞机数量的下降是非常快的,用一句话概括就是“以现在的损失率损失两周,英国在法国的‘飓风’式战斗机便—架也不存在了”,要求内阁否决这一决定。最后,丘吉尔同意了这—要求,并将除留在法国的3个中队外,其余飞机全部返回英国,为下一步的英伦保卫战保留了实力。
“二战”中数学在军事上的应用第二次世界大战,是人类文明的大浩劫。成千上万的人死于战祸,其中包括许多世界上最优秀的数学家。波兰学派将近2/3的成员遇难。德国哥廷根学派烟消云散。但是数学家没有被吓倒。大批有正义感的数学家投入反法西斯的战斗。 “二战”迫使美国政府将数学、与科学技术、军事目标空前紧密地结合起来,开辟了美国数学发展的新时代。1941年美国参战,联邦政府开始大幅度增加科研经费的拨款。1941至1945年,政府提供的研究与发展经费占全国同类经费总额的比重骤增至86%。美国的“科学研究和发展局”于1940年成立了“国家防卫科学委员会” (NDRC),为军方提供科学服务。1942年,NDRC又成立了应用数学组(Applied Mathematics Panel,简称AMP)。它的任务是帮助解决战争中日益增多的数学问题。AMP和全美11所著名大学订有合同,全美最有才华的数学家都投入了这项工作。AMP的大量研究涉及“改进设计以提高设备的理论精确度”以及“现有设备的最佳运用”,特别是在空战方面,到战争结束时共完成了200项重大的研究。 在纽约州立大学,柯朗和弗里德里希领导的小组研究空气动力学、水下爆破和喷气火箭理论。超音速飞机带来的激波和声爆问题,利用“柯朗--弗里德里希--勒维的有限差分法”求出了这些课题的双曲型偏微分方程的解。布朗大学以普拉格为首的应用数学小组集中研究经典动力学和畸变介质力学,提高军备的使用寿命。哈佛大学的G•伯克霍夫为海军研究水下弹道问题。哥伦比亚大学重点研究空对空射击学,例如:空中发射炮弹弹道学,偏射理论,追踪曲线理论,追踪过程中自己速度的观测与刻划,中心火力系统的基本理论,空中发射装备测试程序的分析,稳定性,雷达。普林斯顿大学和新墨西哥大学为空军确定“应用B--29飞机的最佳战术”。冯•诺伊曼和乌拉姆研究原子弹和计算机。维纳和柯尔莫戈洛夫研究火炮自动瞄准仪。图灵破译德军密码。总之,法西斯疯狂扩张严重威胁着美国的利益与安全。因此,如何利用最新科技成就武装现代化军事武器来遏制敌人?迅速被提上战时美国科技战略的中心议程。 英国数学家图灵出生于一个富有的家庭,1935年在剑桥大学获博士学位后去美国的普林斯顿。他1937年写的《可计算数及其在判定问题上的应用》一文,为设计理想的通用计算机提供了理论基础。他是关于数字计算机智力、可计算性概念最早的论述者之一。1939年图灵回到英国,立即受聘于外交部通讯处。当时希特勒德国用于绝密通讯的电报机叫“Enigma”(谜),图灵把拍电报的过程看成在一条纸带上穿孔,运用图灵的可计算理论,英国设计了一架破译机“Ultra”(超越)专门对付“谜”机,破译了大批德军密码。1943年4月,日本海军最高司令部发出的极其秘密的无线电波,飞越了浩瀚的太平洋,到达了驻在南太平洋和日本占领的中国海港的各日本舰队,各舰队的司令官接到命令:日本联合舰队总司令长官山本五十六海军大将,将于4月18日上午9时45分,在六架零式战斗机保护下,乘两架三菱轰炸机飞抵卡西里湾,山本的全部属员与他同行。这份绝密电报当即被美国海军通讯情报局的专家们破译出来,通过海军部长弗兰克•诺克斯之手,马上被放到美国总统罗斯福的案头上。于是,一个海空奇袭山本海军大将座机的战斗计划在酝酿、制定之中。4月16日早晨7点35分,美国闪电式战斗机群腾空而起,终于在卡西里湾上空将山本的座机哉住,兰菲尔少校在紧追中两次开炮,山本的座机右引擎和左机翼先后爆炸起火,最后两翼折断朝东坠落,机身在离山本的目的地卡西里只有几哩的荆棘丛中爆炸。 1941年5月21日,英国情报机关截获并破译了希特勒给海军上将雷德尔的一份密电。从而使号称当时世界上最厉害的一艘巨型战列舰,希特勒的“德国海军的骄傲”“俾斯麦”号葬身鱼腹。 1940年,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。苏联在战争初期失利,要求科学家帮助军队保卫莫斯科,特别是防卫德军的空袭。这时英国的维纳和苏联的柯尔莫戈洛夫几乎同时着手研究滤波理论与火炮的自动控制问题。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。 研究自动跟踪火炮的困难在于:飞机的速度和炮弹的速度差不多,要击中敌机必须预测未来位置的方法,并且观测到实际位置数据校正火炮的方位和仰角,使炮弹能击中敌机。由于观测是有误差的,敌机的飞行位置和大炮的发射角度都带有随机性,因此,必须研究随机过程预测理论。将观察到的数据滤去误差成分,用准确的数据指挥火炮,使火炮的命中率大大提高。这一套数学理论组成了随机过程和控制论的基础。 在现代战争中,许多问题要求进行快速估算和运用逼近方法。专攻纯粹数学的冯•诺伊曼立即把注意力放到数值分析方面,他提出并解决了高阶矩阵求逆问题。他从事可压缩气体运动以及激波问题,开拓了激波的互相碰撞、激波反射方面的研究。他不仅从理论上分析,而且给出了最佳计算方案——差分格式以及计算格式的数学稳定性条件。1943年底,他受奥本海默邀请以顾问身份访问洛斯•阿拉莫斯实验室,参加制造原子弹的工程,在内向爆炸理论、核爆炸的特征计算、热核反应条件方面都作出了巨大的贡献。 “二战”中军备消耗惊人,研究军火质量控制和、抽样验收方面如何节省的问题十分迫切。隶属于应用数学小组的哥伦比亚大学的统计研究小组的领导人瓦尔德发现,传统的统计抽样试验要求很多步骤,每一步骤取得的数据却只和最后结论有关,而每个步骤之间没有关系。于是瓦尔德研究出一种由上一步决定下一步如何抽样以及下一步是否停止的统计抽样方案,这便是现在通称的“序贯分析法”。这一方案的发明,为美国军方节省了大量军火物资,仅这一项就远远超过AMP的全部经费。 1944年,韦弗接到请求,希望确定攻击日本大型军舰的水雷布阵的类型。但是美国海军对日本大军舰的航速和转弯能力一无所知。幸运的是海军当局有许多这些军舰的照片。当把问题提到纽约州立大学应用数学组时,马上有人提供了一个资料:1887年,数学家凯尔文曾研究过当船以常速直线前进时,激起的水波沿着船只前进的方向形成一个扇面,船边到角边缘的半角为19°28′,其速度可以由船首处两波尖顶的间隔计算出来。根据这个公式测算出了日舰的航速和转弯能力。 “二战”期间仅德国和奥地科就有近200名科学家移居美国,其中包括世界上最优秀的数学家。大批外来人才的流入,给美国节省了巨额智力投资。美国认为,得到一个第一流的科学家,比俘获10个师的德军。要有价值得多。有人认为第一流数学家移居美国,是美国在第二次世界大战中最大的胜利之一。 战神如果是个数学家,那他取胜的几率就会大增。从人类早期的战争开始,数学就无所不在。不论是发射弩箭还是挖掘地道攻城,数学定律就像冥冥之中的命运之神一样在起作用。看看第二次世界大战中数学家作出的贡献,你会对中国的陈景润们更加肃然起敬。 第二次世界大战,是人类文明的大浩劫。成千上万的人死于战祸,其中包括许多时间上最优秀的数学家,波兰学派将近三分之二的成员夭折,德国哥庭根学派全线崩溃。但是数学家没有被吓倒。大批有正义感的数学家投入了反法西斯的战斗。 一支高智商的反法西斯队伍 二战迫使美国政府将数学与科学技术、军事目标空前紧密地结合起来,开辟了美国数学发展的新时代。1941至1945年,政府提供的研究与发展经费占全国同类经费总额的比重骤增至86%。美国的“科学研究和发展局”(OSRD)于1940年成立了“国家防卫科学委员会(NDRC),为军方提供科学服务。1942年,NDRC又成立了应用数学组(AMP),它的任务是帮助解决战争中日益增多的数学问题。AMP和全美11所著名大学订有合同,全美最有才华的数学家都投入了遏制法西斯武力的神圣工作。AMP的大量研究涉及“改进设计以提高设备的理论精确度”以及“现有设备的最佳运用”,特别是空战方面的成果,到战争结束时共完成了200项重大研究。 在纽约州立大学,柯朗和弗里德里希领导的小组研究空气动力学、水下爆破和喷气火箭理论。超音速飞机带来的激波和声爆问题,利用“柯朗——弗里德里希——勒维的有限差分发”求出了这些课题的双曲型偏微分方程的解。布朗大学以普拉格为首的应用数学小组集中研究经典动力学和畸变介质力学,以提高军备的使用寿命。哈佛大学的G·伯克霍夫为海军研究水下弹道问题。哥伦比亚大学重点研究空对空射击学。例如,空中发射炮弹弹道学;偏射理论;追踪曲线理论;追踪过程中自己速度的观测和刻划;中心火力系统的基本理论;空中发射装备测试程序的分析;雷达。 普林斯顿大学和新墨西哥大学为空军确定“应用B-29飞机的最佳战术”。冯·诺伊曼和乌拉姆研究原子弹和计算机。维纳和柯尔莫戈洛夫研究火炮自动瞄准仪。由丹泽西为首的运筹学家发明了解线性规划的单纯形算法,使美军在战略部署中直接受益。 破译密码的解剖刀——数学 英国数学家图灵出生于一个富有家庭,1935年在剑桥大学获博士学位后去美国的普林斯顿,为设计理想的通用计算机提供了理论基础。1939年图灵回到英国,立即受聘于外交部通讯处。当时德国法西斯用于绝密通讯的电报机叫“Enigma”(谜),图灵把拍电报的过程看成在一张纸带上穿孔,运用图灵的可计算理论,英国设计了一架破译机“Ultra”(超越)专门对付“Enigma”,破译了大批德军密码。 1941年5月21日,英国情报机关终于截获并破译了希特勒给海军上将雷德尔的一份密电。从而使号称当时世界上最厉害的一艘巨型战列舰,希特勒的“德国海军的骄傲”——“俾斯麦”号在首次出航中即葬身鱼腹。 1943年4月,日本海军最高司令部发出的绝密电波越过太平洋,到达驻南太平洋和日本占领的中国海港的各日本舰队,各舰队司令接到命令:日本联合舰队总司令长官山本五十六大将,将于4月18日上午9时45分,由6架零式战斗机保护,乘两架轰炸机飞抵卡西里湾,山本的全部属员与他同行。 这份电报当即被美国海军的由数学家和组合学家组成的专家破译小组破译,通过海军部长弗兰克·诺克斯之手,马上被送到美国总统罗斯福的案头。于是,美国闪电式战斗机群在卡西里湾上空将山本的座机截住,座机在离山本的目的地卡西里只有几英里的荆棘丛中爆炸。 中途岛海战也是由于美国破译了日本密码,使日本4艘航空母舰,1艘巡洋舰被炸沉,330架飞机被击落;几百名经验丰富的飞行员和机务人员阵亡。而美国只损失了1艘航空母舰,1艘驱逐舰和147架飞机。 从此,日本丧失了在太平洋战场上的制空权和制海权。 一个一流数学家胜过10个师 1944年,韦弗接到请求,希望确定攻击日本大型军舰时水雷布阵的类型。但是美国海军对日本大型舰只的航速和转弯能力一无所知。幸运的是海军当局有许多这些军舰的照片。当把问题提到纽约州立大学韦弗的应用数学组时,马上有人提供了一个资料:1887年,数学家凯尔文曾研究过当船以常速直线前进时,激起的水波沿着船只前进的方向形成一个扇面,船边的角边缘的半角为19度28分,其速度可以由船首处两波尖顶的间隔计算出来。根据这个公式测算出了日舰的航速和转弯能力。 战争初期,希特勒的空军优势给同盟国造成了很大的威胁,英国面对德国的空袭,要求美国帮助增加地面防空力量。苏联在战争初期失利,要求数学家帮助军队保卫莫斯科,特别是防卫德军的空袭。这时,英国的维纳和苏联的柯尔莫戈洛夫几乎同时着手研究滤波理论与火炮自动控制问题。维纳给军方提供准确的数学模型以指挥火炮,使火炮的命中率大大提高。这一套数学理论组成了随即过程和控制论的基础。 在两军对垒的战斗中,许多问题要求进行快速估算和运用逼近方法。专攻纯数学的冯·诺伊曼立即把注意力放到数值分析方面。他从事可压缩气体运动以及滤波问题,开拓了激波的互相碰撞、激波发射方面的研究。 1943年底,他受奥本海默邀请,以顾问身份访问洛斯阿拉莫斯实验室,参加制造原子弹的工程,在内向爆炸理论、核爆炸的特征计算等方面都作出了巨大贡献。 二战中军备消耗惊人,研究军火质量控制和抽样验收方面如何节省的问题十分迫切。隶属于应用数学小组的哥伦比亚大学的统计研究小组的领导人瓦尔德研究出一种新的统计抽样方案,这便是现在通称的“序贯分析法”这一方案的发明,为美国军方节省了大量军火物资,仅这一项就远远超过AMP的全部经费。 在硝烟弥漫的战争中,数学家铸就了军队之魂。二战期间仅德国和奥地利就有近200名科学家移居美国,其中包括世界上最杰出的科学家。大批外来高科技人才的流入,给美国节省了巨额智力投资。美国军方从那时起,就十分热衷于资助数学研究和数学家,甚至对应用前景还不十分明显的项目,他们也乐于投资。美国认为,得到一个第一流的数学家,比俘获10个师的德军要有价值得多。有人认为,第一流的数学家移居美国,是美国在第二次世界大战中最大胜利之一。
123 浏览 7 回答
145 浏览 4 回答
290 浏览 4 回答
178 浏览 4 回答
215 浏览 3 回答
178 浏览 4 回答
220 浏览 5 回答
167 浏览 4 回答
339 浏览 3 回答
126 浏览 3 回答
174 浏览 5 回答
324 浏览 5 回答
127 浏览 2 回答
111 浏览 3 回答
283 浏览 5 回答