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科学时报: 数学人,永远年轻
2009-09-25 | 编辑:文:易蓉蓉、丁晓蕾

毛泽东与华罗庚亲切握手(1958年)

 

邓小平与陈景润在全国科学技术大会上亲切握手(1978年)

 

 

2001年2月,吴文俊获首届“国家最高科学技术奖”,江泽民为其颁奖

  

胡锦涛到杨乐家中看望(2006年)

 

华罗庚在工人中讲解优选法

 

陈景润工作照
 

走进中国科学院数学与系统科学研究院,让人印象最深刻的不是高高矗立的办公大楼,不是馆藏丰富的图书馆,也不是曾名列中国十大科技成果之一的万亿次机群,而是这里的济济人才、耀眼群星。

这里的数学家们曾经造就了历史的辉煌:获得过首届国家最高科学技术奖、5项国家自然科学奖一等奖、国家科技进步奖特等奖等国家大奖以及几十项重要国际学术奖励和荣誉,获奖内容从基础数学与应用数学重大成果,到对“两弹一星”和国防建设的重大贡献。在最近揭晓的“100位新中国成立以来感动中国人物”中就有华罗庚和陈景润两位。在数学院现有的200多名科研人员中,目前有“两院”院士17人,国家杰出青年科学基金获得者36人。近年来,数学院有20余位科研人员曾在多个著名国际学术组织或其委员会中担任40余个包括主席、副主席等在内的重要职位,有70余位科研人员曾在90余种重要国际学术刊物担任主编、领域主编或编委等。一大批科学家活跃在国际学术研究前沿开拓创新,还有一批科学家面对国民经济与国家安全中的重大科技问题奋力攻关。
 
数学往往被认为是年轻人的科学,世界上绝大部分数学家都是在他们的青年时期就展现出了炫目的数学才华,在数学院也是如此。那么,就让我们徜徉在数学院辉煌的历史河流中,去走近那些光芒闪耀的“年轻人”。
 
老一辈,成为传奇
 
步入数学与系统科学研究院一楼大厅,首先映入眼帘的是党和国家四代领导人毛泽东、邓小平、江泽民和胡锦涛同志分别与该院著名数学家华罗庚、陈景润、吴文俊和杨乐亲切握手的巨幅照片,以及矗立着的华罗庚与冯康先生的半身塑像。他们都是我国老一辈数学家的杰出代表。
 
华罗庚是在我国家喻户晓的著名数学家,曾任数学研究所首任所长。而他却只有初中学历。初中毕业后,因为家境贫寒,华罗庚不得不边做工边自学。他19岁时就发表了论文《Sturm氏定理的研究》,20岁因论文《苏家驹之代数的五次方程式解法不能成立之理由》受到熊庆来先生重视,被邀请到清华大学工作。30岁时,他完成著名的《堆垒素数论》,35岁开拓了“矩阵几何学”领域。他的研究领域涉及多元复变数函数、数论、代数及应用数学等,在每一个领域都取得了杰出的成果,有许多以他名字命名的定理、引理、不等式、算子与方法,并培养了一批优秀学生。国外数学家曾公开评价华罗庚是“他那个时代的领袖数学家之一”,“很难想象,如果他不曾回国,中国数学会怎么样”。华罗庚的奋斗精神和学术思想至今还影响着数学院的文化,包括他倡导的“由薄到厚,由厚到薄”的读书方法和对学术成果“努力在我,评价在人”的原则。
 
陈景润、王元,这两个名字与华罗庚紧密相连。1952年,王元分配到数学研究所工作,华罗庚先生安排他研究数论,并且指导他研究筛法与哥德巴赫猜想。200多年来,这个问题吸引了世界各国很多优秀数学家研究。对于当时22岁的王元来说,这个问题的挑战性太大了。他一连苦干了两年,但是什么成果也没有取得。就在他准备放弃对哥德巴赫猜想的研究时,华罗庚先生的两句话鼓舞了他重新振作精神坚持下去——“你要有速度,还要有加速度。”“你不要再做这些小问题了,你要坚持搞哥德巴赫猜想。”所谓速度,就是要出成果,加速度就是成果的质量要不断提高。1955年,25岁的王元终于证明了“3+4”,为中国夺得了该领域的第一个重要成果,28岁时他又进一步证明了“2+3”。
 
陈景润接过了“哥德巴赫猜想”证明的接力棒。他自幼喜爱数学,对数学的迷恋和热爱达到了如痴如醉的程度,在大学期间就写出了他的第一篇论文。数学研究几乎是陈景润全部的生活和精神寄托。他并不是天才,却有着超人的勤奋和顽强的毅力,废寝忘食,忘我工作。“文革”中的不公正待遇和疾病的折磨都不能停止他对数学的追求。1966年,32岁的陈景润在“哥德巴赫猜想”研究中证明了“1+2”,这一结果被国外同行誉为“陈氏定理”,至今仍是哥德巴赫猜想研究中最好的工作。1978年2月17日,《人民日报》在头版头条全文转载了著名作家徐迟的报告文学《哥德巴赫猜想》,使陈景润很快成为家喻户晓的人物,激励了一代青年投身科学事业,成为当年最动人的科学春风。
 
1957年,冯康由于工作调动,其专业方向由纯粹数学转到计算数学。在实际应用中,冯康发现现有的计算方法对许多问题的求解并不适用,难以满足工程应用的实际需求。求异思维、独立创新的自信和魄力使37岁的冯康决心创建和发展新的计算方法。1965年,冯康发表了《基于变分原理的差分格式》一文,独立于西方建立了有限元方法的数学基础,为实际应用提供了可靠的理论保证。美国的一位著名数学家曾发表文章评价“冯康的声望是国际性的”。他在计算数学方面“等价未必等效”等学术思想至今还影响着年轻一代。
 
吴文俊是一位兴趣广泛的研究者,他在拓扑学、数学机械化、博弈论、中国数学史领域都作出了杰出贡献。他28岁完成一项重要的拓扑学研究,证明了Whitney乘积公式和对偶定理;30岁完成重要论文《论球丛空间结构的示性类》;31岁与Thom合作发表关于流形上Stiefel-Whitney示性类的论文,即著名的吴类与吴公式;34岁引入嵌入理论的吴示嵌类。这些工作已经成为拓扑学的经典结果,半个世纪以来,在拓扑等学科的研究中一直在发挥着重要作用,在其获得首届“求是杰出科学家奖”授奖词中被称为是“对纤维丛示性类研究的划时代贡献”。吴文俊37岁获得首届国家科学奖一等奖,2000年获得首届国家最高科学技术奖。
 
我国现代控制理论奠基人关肇直曾是著名泛函分析学家。由于他对发展国家科学事业的高度责任感和远见卓识,他甘于开疆拓土而不安于一城一邑的治理。他注重理论联系实际并对两者之间的关系有深刻认识,他曾指出,正因为要解决实际问题,才更需要加强理论研究,“没有理论拿什么联系实际?”从60年代开始,为了国防和航天事业的发展,已过不惑之年的关肇直全身心地投入到现代控制理论的研究、推广和应用工作中。他在人造卫星轨道设计和测定、导弹制导、潜艇惯性导航等研究中作出了一系列重要贡献。他主持的研究工作多次受到国家奖励表彰,其中“现代控制理论在武器系统中的应用”和“我国第一颗人造卫星的轨道计算和轨道选择”获1978年全国科学大会奖,“尖兵一号返回型卫星和东方红一号”(关肇直负责该项目中轨道设计和轨道测定两个子项目),获1985年国家科技进步奖特等奖。
 
杨乐在研究生阶段就与合作者张广厚发表了多篇重要的学术论文。1965年,25岁的杨乐在《中国科学》上发表了关于函数论方面的一篇论文。但由于当时封闭的学术环境和文革的原因,10年之后他们才得以完全了解这篇文章在国际数学界的影响。1964年,英国函数权威学者海曼教授在国际函数论会议上提出并收集了函数论中值得研究的问题,而对此毫不知悉的杨乐与张广厚正是解决了其中一个问题。这篇由法语写成的论文得到了国际同行的高度认可,1974年,著名函数论专家奥福德教授来华访问,就要求见杨乐和张广厚。会见时,杨乐简要介绍了与这项成果相关的研究,令奥福德非常震惊。返英后,他在伦敦的函数论研讨班上进行了介绍,引起海曼教授的重视和关注。20世纪70年代初期,还在十年浩劫之中,全国科研工作完全被破坏与停顿,杨乐抓紧一切机会与张广厚共同研究,并在35岁时他们首次找到了函数值分布理论中亏值和奇异方向之间的深刻联系,该成果被称之为“杨张理论”。1978年4月,经中央批准,杨乐和张广厚赴瑞士参加国际函数论会议,成为“文革”后首次走出国门进行个人学术交流的中国学者。在当时的出国批件上,中共中央政治局在京的所有成员都有圈阅。
 
有趣的是,许多数学家一直能够保持旺盛的创新激情。吴文俊曾说,年轻人是创新的主体,但创新不是年轻人的专利。他在近耳顺之年,从零开始学习编写计算机程序,亲自上机;在近古稀之年,他的上机时间仍遥居全所之冠。正是由于惊人的勤奋和对数学的深刻理解,吴文俊创立了有中国特色的数学机械化领域。在国际自动推理界最高奖“Herbrand自动推理杰出成就奖”的授奖词中,评价吴文俊关于机器证明的工作“使得几何定理证明的研究已全面复兴,变为自动推理界最活跃与成功的领域之一”。而具有“东方诺贝尔奖”之称的国际大奖邵逸夫奖的评委会,在授奖词中称吴文俊的工作使几何自动推理领域“发生了一次彻底的革命性变化,并导致了研究方法的变革”,他的工作“为未来的数学家们树立了新的榜样”。同样,极具创新激情、独立想法和鉴赏能力的冯康,在已过花甲之年提出了哈密尔顿系统的辛几何算法,开辟了一个有广阔应用前景的全新研究领域,获1987年国家自然科学奖一等奖。
 
中青年,中流砥柱
 
老一辈“年轻人”的故事,已经在神州大地上成为传奇,鼓舞了大批青年学生投身科学事业。改革开放以来,数学院涌现出一批杰出中青年科学家,他们大多是我国在相关领域的学术带头人。他们继承了老一辈科学家的光荣传统,在数学及交叉应用领域作出了一系列突破性和原创性的重要成果,享誉国际学术界。
 
马志明院士是1978年我国恢复研究生招考后的第一届研究生。在上山下乡期间,马志明在同学家里背了一书包的数学书,这成了他自学数学的起点。到1975年上重庆师范学院时,他已自学完大学的数学课程。马志明在概率论与随机分析、随机图与随机复杂网络等领域有重要贡献,如建立了拟正则狄氏型新的数学框架,完整解决了狄氏型领域20多年的公开问题等。马志明曾于1994年应邀在瑞士举行的国际数学家大会上作特邀报告,2006年当选为国际数学联盟副主席,这是华人数学家首次担任这一重要职位。
 
郭雷22岁时就在随机梯度算法收敛性研究中首次在国际上突破了传统“持续激励”条件的限制,为设计使控制与估计同时达到最优的自适应反馈奠定了基础。1989年他从澳大利亚作完博士后研究,便义无反顾地回国,当时27岁的他就被国际著名同行专家誉为“随机适应控制领域国际学术带头人之一”。回国之初,每月工资只有100多元。刚回国的两年,一家人住在中关村一间只有12平方米的招待所小屋里,用所里借的一个煤油炉做饭。他那时几乎每天都趴在房间仅有的一个床头柜上工作到深夜。回国后不到一年,他就攻破了国际上许多著名科学家长期致力于解决的核心难题“自校正调节器的理论基础”,时年28岁。由于长期以来“自校正调节器”对学科发展和实际应用都具有重大意义和影响,这项工作立即引起国际同行的强烈反响,美国、瑞典、法国、意大利等国著名控制学家在他们随后正式发表的学术论文中纷纷给出高度评价,认为他解决了长期以来自适应控制领域的“中心课题”,是这方面的“重大突破”、“辉煌成功”和“最重要结果”等。郭雷29岁被聘为国际控制数学领域权威刊物《SIAM控制与优化》的编委,31岁获国际自动控制联合会世界大会青年作者奖,37岁当选国际著名电子电气工程师协会的会士(IEEE Fellow),成为当时国际控制系统领域最年轻的IEEE Fellow之一;2001年,他39岁时当选中国科学院院士,成为当时中国大陆最年轻的院士之一。次年,他作为“领头的控制理论专家”当选第三世界科学院院士。2007年,郭雷因在随机系统适应控制、估计理论和反馈机制最大能力等方面所作出的“根本性贡献”,当选国际自动控制联合会会士。同年,他还当选瑞典皇家工程科学院外籍院士。
 
1985年,25岁的袁亚湘因非线性规划研究方面的突出成绩而在国际应用数学界崭露头角,并得以在剑桥大学菲茨威廉姆学院任Research Fellow,成为获此头衔的第二个中国人。第二年,他在剑桥大学应用数学与理论物理系获博士学位。1988年,袁亚湘因时任中科院院长周光召的一封邀请信而回国,在中国科学院计算中心工作。他成为研究员时还不到29岁,是中科院当时最年轻的研究员。他关于拟牛顿法的结果被美国著名优化专家列为上世纪80年代无约束优化的两个主要工作之一,他在非线性规划方面的研究成果被国际同行命名为“袁氏引理”。1998年袁亚湘被评为中国十大杰出青年,1999年在第四届国际工业与应用数学大会上作大会报告,2006年获国家自然科学奖二等奖。
 
俄罗斯国家博士学位素以难于获得而著称,有一个笑话是这么说的:“为什么俄罗斯国家博士一般很长寿?因为没有超常的精力和坚强的神经是不可能成为俄罗斯国家博士的。”它要求申请者必须在工作中成绩卓著,对专业知识有深入研究并通过博士论文答辩。1998年,时年33岁的周向宇在国际著名数学中心俄罗斯科学院Steklov数学所获得了俄罗斯国家科学博士学位,由多位俄科学院院士、通讯院士组成的答辩委员会称其论文为“高质量的、新的重大工作”。他的论文解决了被国际权威的《数学百科全书》列为未解决问题、40年悬而未决的“扩充未来光管猜想”,这项成果被列入《二十世纪的数学大事》、《20世纪下半叶数学的发展》;被认为是半个世纪以来“数学发展的亮点之一”。2002年,周向宇应邀在国际数学家大会上作特邀报告,2004年获国家自然科学奖二等奖。
 
被称为“新时代陈景润式的数学家”的席南华研究员在著名的Lusztig猜想的研究中取得了突破性进展、解决了Deligne-Langlands关于仿射赫克代数的猜想。他发明的方法被称之为“席映射”、“席同态”等。他痴迷数学,对数学问题有很好的品味,从不在乎外部环境的影响。1994年和2002年,他分别在德国施普林格出版社和美国数学会出版了两本研究专著。但近十年来,他平均每年只发表一篇论文,每篇论文的分量却都很重。从1994年到2005年的十余年间,席南华只申请了一笔科研经费,即国家杰出青年科学基金,然后就再没有写过申请书。他说:“写这些东西太花时间了,不如将时间用在研究上。”他对物质条件的要求很低,“数学是我的乐趣和爱好,很高兴还可以成为谋生的手段”。2005年,席南华因工作劳累引发肺部严重感染和肺积水入院治疗,同时还发现他有严重的肝硬化和早期肝癌。经过数月的紧张救治,接受了换肝等生死攸关的大手术,席南华的健康状况渐渐恢复。与病魔的斗争和生死的考验并没有阻碍他数学研究的脚步,2007年,他的论文《仿射Hecke代数的表示和仿射Weyl群的基环》发表在国际顶尖数学刊物《美国数学会杂志》上,这是大陆学者首次独立在该杂志上发表论文,同年他获得国家自然科学奖二等奖。
 
现任数学机械化重点实验室主任、被视为数学机械化研究年轻一代学术带头人的高小山,在36岁时成为当时全国最年轻的国家“973”项目首席科学家。高小山与合作者提出几何推理的消点法与演绎数据库方法,首次实现了几何定理可读证明的自动生成,多种证明、最短证明的自动生成,被自动推理界著名学者在论文中列为“近年自动推理主要成就”的第一项、其著作将成为相关方面的里程碑。他曾与合作者获得国家自然科学奖二等奖。
 
同样是国家“973”项目首席科学家的陈志明,现任中国目前唯一的数学类国家级重点实验室——科学与工程计算实验室的主任。他与合作者解决了椭圆变分不等式严格后验误差估计这一长期悬而未决的问题,被美国《数学评论》认为“非常重要和有用的”。他与合作者关于三维电磁涡流问题自适应方法的工作被国际同行评论为“MQS(拟稳态磁场)时空自适应方法的第一项工作”。陈志明还曾是唯一被邀请在2006年国际数学家大会上作特邀报告的中国大陆数学家。
 
巩馥洲在研究生和博士后阶段潜心钻研环路空间上泛函不等式的工作,发表论文很少,他的导师笑称“用现在一些高校的标准肯定毕不了业”。但他不鸣则已,一鸣惊人,最终与合作者证明了环路空间上对数Sobolev不等式和Poincare不等式,解决了Gross猜想。国际著名同行专家公开发表评价:“这一长时间阻碍解决的问题最近被(巩馥洲与合作者)解决。”
 
年轻人,昭示未来
 
在今天的数学与系统科学院里,还有一大批三十多岁、很有潜力的青年科学家,他们朝气蓬勃、工作勤奋,延续着数学院的传奇,他们是数学院未来持续发展的希望。
 
三维不可压缩Navier-Stokes方程的整体光滑解的存在性或有限能量解的短时间爆破是美国Clay研究所公布的七大“千禧问题”之一,今年39岁的张平与合作者在与此问题紧密相关的三维各向异性Navier-Stokes方程的整体光滑解的适定性方面取得了重要进展。不仅如此,在非线性薛定谔方程的半经典极限等著名数学问题上,张平也已经取得了重要成果。
 
2003年,31岁的黄飞敏因为完满解决了35年来悬而未决的等温气体动力学弱解的整体存在性问题,从助理研究员破格提升为正研究员。次年,这项成果获得了美国工业与应用数学学会2004年度杰出论文奖,这是中国科学家第一次获得该奖项。
 
张旭在控制论领域作出了有国际影响的创造性成果,他36岁时发展了一套关于无限维系统能观性估计的直接方法,发现可从同一类关于随机微分算子的恒等式出发给出许多确定性与随机偏微分方程能控性问题的统一处理。他受邀将于2010年在印度举行的国际数学家大会上作特邀报告。
 
田野31岁时就在广义费尔马问题研究中取得重要成果,其论文发表在国际数学权威刊物美国《数学年刊》上。他还与合作者在著名七大数学“千禧问题”之一的BSD猜想上取得重要进展,给出了目前关于Abel簇的BSD猜想的最好结果。田野因此获2007年世界华人数学家大会晨兴数学奖银奖。
 
今年35岁的明平兵曾与合作者利用第一原理计算方法获得了石墨烯在拉伸形变下的声子谱,并预测了石墨烯的理想强度。石墨烯是目前人类所接触到的物质中最强的材料之一。2008年,美国学者在发表于Science的论文中多次引用明平兵等人的计算结果,理论结果与他们的实验结果相吻合。
 
今年37岁的杨翠红是数学院著名粮食产量预测专家陈锡康的弟子,她几年前与合作者完成的“中美贸易对两国GDP及就业影响研究”得到了以下重要结论:美国对中国的单位出口对其国内增加值的贡献是中国对美国单位出口对中国国内增加值贡献的近2.4倍。相关报告呈送了高层领导,在中美贸易谈判中发挥了作用,此项研究同时引起美国国际贸易委员会(USITC)和欧洲学者的高度重视。
 
在今天的数学院里,这样的年轻人还有很多很多。以上这些闪耀的身影,只是数学院璀璨群星中的少数代表。老一辈的数学家为数学院打下了坚实的学科发展基础,形成了优良的学术传统;而现在的这些年轻人,正用自己的奋斗和智慧,一笔笔书写着数学院的今天和未来,不断延续和创造着她的传奇和辉煌。
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