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悟物理之数理 以微分观几何——小记谷超豪先生

已有 8921 次阅读 2018-2-28 10:59 |个人分类:人论|系统分类:人物纪事

陈安 陈晶睿

  谷超豪(1926.5.15——2012.6.24),浙江温州人,数学家,中国民主同盟盟员,2009年度国家最高科学技术奖获得者。于1959年,获莫斯科大学物理-数学科学博士学位,成为第一位获得博士学位的留苏学者;于1980年,当选中国科学院院士;1982年,任复旦大学副校长;1988-1993年,任中国科学技术大学校长;1999年,担任温州大学校长。

  谷超豪主要从事偏微分方程、微分几何、数学物理等方面的研究和教学工作,是数学界陈苏学派成就最高的一员,在一般空间微分几何学、齐性黎曼空间、无限维变换拟群、双曲型和混合型偏微分方程、规范场理论、调和映照和孤立子理论等方面取得了系统、重要的研究成果,特别是首次提出了高维、高阶混合型方程的系统理论,在超音速绕流的数学问题、规范场的数学结构、波映照和高维时空的孤立子的研究中取得了重要的突破。并且主张成立非线性科学研究中心、上海数学中心,为中国源源不断输送数学人才。主要著作包括《孤立子理论中的达布变换及其几何应用》、《高等数学教程》、《孤立子理论与应用》等。

谷超豪的数学成就

  说起谷超豪先生的数学成就,那就先说温州这个城市吧!温州城小且偏,但也有很多文人名家在这留步,最有名的是前面的宋高宗和后来的文天祥,后来南宋时候著名的永嘉学派,当时鼎盛到了可以和朱熹的“理学”以及陆九渊的“心学”呈三足鼎立之势,影响巨大。到了近代就不用说了,近代的中国文章有一半是浙江人写的,例如鲁迅、茅盾、艾青、徐志摩等。说多了文学名家,温州也有着在数学领域非凡的成就。苏步青和谷超豪两位享誉国际的数学家都是温州人。温州人还为纪念这两位先豪,特意在温州大学建立了步青学区和超豪学区,以劝诫后世学子体会一句谷先生的经典名言“能力和知识是一点一点积累起来的,要注意有扎实的基础,要注意复习和巩固,不能急于求成。”

  论能力,谷超豪先生是第一个获得莫斯科大学博士学位的中国人。1952年,谷超豪凭借自己的优秀的专业知识背景,被选拔为留苏学生,到莫斯科大学数学力学系进修。留学时期,凭借他在微分几何领域突破性的成果,让国际数学界开始关注这个20出头的中国年轻人,也是从那时起,谷超豪在国际数学界崭露头。莫斯科大学的数学中心堪称是为俄罗斯和苏联立下不朽功劳的学术研究中心,而谷超豪是惟一一个在那拿到博士学位的中国留学生,当时有上百名中国留学生都只拿了副博士学位,而直至目前中国数学界也才3个人得到这个博士学位。在研究之余,谷超豪还参加彼得罗夫斯基,这位在20世纪数学史上占据着一个非常特殊的地位的前莫斯科大学校长的讨论班,探讨常微分方程研究。

  论知识,谷超豪先生是迄今第二个获得国家最高科学技术奖的数学家。好学求知的谷超豪在大学期间同时参加陈建功、苏步青分别主持的函数论和微分几何讨论班,随苏步青学几何,谷超豪啃下了首届菲尔兹奖获得者道格拉斯(Jesse Douglas,1897-1965)长达几十页的论文,显示他在数学上“打硬仗”的能力;随陈建功学函数,由于在分析讨论班上表现特出,与陈建功等合作撰写了他的第一篇数学论文,后在国际闻名的《伦敦数学会杂志》上发表。随着日益渐增的学术积累和潜心钻研的匠心精神,谷超豪先生在被誉为“金三角”的微分几何、偏微分方程和数学物理三个领域都做出了卓越贡献,特别是其创立的复旦大学偏微分方程学派具有国际知名度,同时还培养出了李大潜、洪家兴、陈恕行三位荣膺中国科学院院士的学生。

  在“红与专”的历史进程中徘徊,也造就了未尽其才的一生。革命工作兴起的年代,谷超豪由于扎实的学术能力被党组织所器重。他投身于革命工作,先后参加全国科代会、杭州市和浙江省各界人民代表会议,担任浙江省科协党组书记兼浙江省文化局科普科长。从苏联留学归国后,先后担任了然复旦大学副校长,中国科学技术大学校长、温州大学校长。大量的党政工作给予他奉献于中国教育事业发展的同时,也减少了他潜心钻研数学的时间,世人对其的评价是,未尽其才,却仍有卓越成就。就是这样一个兼具知识和能力的中国数学家,如果一定要给中国数学界排个名,谷超豪的成就应该在前10名,实际上应该超过他的老师,著名的复旦大学校长苏步青先生。

谷超豪的执弟子礼与谦虚

  中国数学界有所谓南方的以陈建功、苏步清为首的陈苏学派,和北方的以华罗庚为首的华派,如果还有其他派系的话,那就是关肇直先生的系统科学与控制论学派,吴文俊先生的拓扑与机器证明学派,以及丘成桐先生的“丘派”了吧。师从于苏步青的谷超豪在大学期间得到了苏步青和陈建功两位先生的悉心教导,也得以鼓励在学徒期间向着自己偏爱的物力领域进行深入研究。这种教导与鼓励给予谷超豪先生跨学科思考的严谨思维模式,为他日后在偏微分方程研究上取得的成就奠定了基础。

  师承于此,尊师乃德——执弟子礼。我在中国科学技术大学读书时谷超豪先生是科大的校长,一次苏步青先生来科大做面向大学生的数学讲座时,是谷超豪校长主持的,与其他很多场合下的校长说完开场词后,在我们敬畏的掌声中先行离开不同,谷超豪陪着所有人完整地听了下来,并且为苏老先生布茶倒水,在老先生忘词时,小声提醒,整个讲演过程,谷校长就是个循规蹈矩的学生,态度认真且虔诚,可以说谷超豪先生执弟子之礼非常周到。当然苏老先生也绝不吝啬夸奖,对在座的大学生说到,你们校长是我学生中最好的一个。在我的理解里,他说的最好的一个,应该是最好就这一个,而不是如现在常说的“最好的之一”这类含义不明的话,记得当时的谷超豪先生腼腆地笑了笑,对着听众稍微欠了下身。

  成就卓越,贡献非凡——谦卑常在。与通常的因不懂和畏惧而产生的谦卑不同,谷先生的谦卑是因已知而敬畏,因敬畏而虔诚。杨振宁先生的70寿辰在国内有8个地方给举办,动静都不小,合肥是杨先生的故乡,在合肥的科大举办也无疑是最合适的地方。会议依然是谷校长主持,当他谈到杨先生在物理上的几大贡献,宇称不守恒定律、Yang-Mills场等。谦虚道:当然,我在这里只是念一下这些成就的名称,我自己并不懂。台下一片善意的笑声。我们大约还是知道一些自己的校长的,知道他一度研究规范场,而且在1974年左右和杨振宁先生有过科研上的合作,说不懂是谦虚更是敬畏。

  爱好可贵,爱国诚然——几何与偏微分的抉择。五、六十年代是冷战时期,导弹、高速飞行器、卫星在世界各国都被重视和发展,特别是苏美两国。要知道研究超音速飞行器,其周围气流状况十分复杂,只有将其周围空气的流动状态研究清楚,才能给予该领域下一步的发展做铺垫。当时研究微分几何的谷先生毅然放弃自己的爱好和专长,开始了偏微分方程的研究,第一个工作就是对超音速飞机平面超音速扰流带激波求解,当然也第一个给出了解,这可以称为这个领域里的一个先驱性的工作。当时该领域的研究工作因国家的闭塞而不为国外研究人员所了解,改革开放以后,经国际交流,他们才恍然了解到一些重要问题在十多年前就得到解决。

  我上大学期间路上偶遇谷校长,但心里揣着“他是校长”,所以就只是鼓起勇气匆匆一声“校长好”,也不敢再做攀谈。但后来听同学说他为人平和,不常发脾气,他在教育中少有训诫,多是言传身教,当然一旦他开始训诫你,那这人也多半完了。

谷超豪为中国教育事业的贡献

  成立非线性科学研究中心是谷超豪人生一事。谷校长在科大倡导成立非线性科学研究中心,这位中国非线性科学研究的瞩目成就奠定了基础。在他倡导成立这个跨学科的中心之后,专门做过系列学术报告,当时的我线性的东西还没弄明白呢,也凑上前去想听听非线性究竟是什么。第一次学术报告的头20分钟,谷先生讲的主要是背景和基础知识,还能听得下去,可是接着就完全听不懂了。他自己在讲台上板书上下翻飞,推导根本不需要看讲稿,可以说是行云流水,硬着头皮听完了第一次,第二次实在坚持不到最后了,这才发现非线性这个东西还真不是掌握了微积分、线性代数、常微分方程就能听明白的。谷校长在科大的学术报告,比较正式成系列的不知道以后还有没有,这次的报告让我充分发现了他对于自己所从事方向的熟稔;成立上海数学中心乃谷老先生此生最后的愿望。2012年的冬天,谷超豪先生因中风失去了语言能力,但当同年二月份听说上海数学中心已获批准,且即将成立时,谷老先生突然很激动,并且强烈表达出想说话的愿望。可见成立上海数学中心是他生前最为记挂的事。而这背后更表现出谷超豪对于中国数学教育的热爱。

  而这位热爱于传道解惑的谷超豪先生本来应该成为一个更大的教育家,但是在合肥做科大校长的机会他没有利用好,甚至可以说,生生地浪费了成为中国更大教育家的机会。虽然我们知道,1988年的科大,还有点风声鹤唳的痕迹,派来的新领导们走马灯式地来了又走,最后,中央还是决定请一位能压得住阵脚的科学家来坐镇,于是,谷先生应邀而出。带有浓重复旦情节的谷先生,虽身在科大担任校长,却并未卸下复旦副校长的职务,导致很多重大的决策谷先生并未参与,使得科大丧失了很多发展机会。

  但是,纵然未为科大做出超凡贡献,谷老先生仍然在复旦大学培养出了三位院士,和众多数学领域受人敬仰的科学家,以及孕育了这一个个必然向社会远远不断的输送人才的数学研究中心,他用“数学是科学的仆人”这句话警醒着自己,也鼓励着后人,同时以身作则,学以致用,总是试图用自己的数学解决其他学科,尤其是物理方面的根本问题,当然他也做到了。

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