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中国的国际数学大师华罗庚

已有 1927 次阅读 2024-10-25 11:51 |个人分类:人论|系统分类:人物纪事

为了写好关于华罗庚的这本书(指关于华罗庚的一本新的传记),除了反复阅读和华罗庚相关的资料以及探访相关人士外,我还阅读了大量与华罗庚关系切近的各色人等的传记。读《熊庆来传》主要是想从华罗庚恩师的角度来了解他成长成才的经历,读《陈省身传》的目的则希望能从与华罗庚具备类似国际学术地位且两人一直属于过从甚密的老朋友的角度来看华罗庚,读《陆启铿传》的想法则主要是想从学生视角来看华罗庚了。

在《陆启铿传》里看到了周向宇这个名字,他属于陆启铿学生中的佼佼者,华罗庚学派传人中的典型人物,和导师以及导师的导师一样,曾任中国科学院数学研究所的所长。1985年,周向宇考取了陆启铿和钟家庆的硕士研究生,1988年继续跟随陆启铿攻读博士学位。1998年前后,周向宇在解决“扩充未来光管猜想”中取得重大突破,“扩充未来光管是全纯域”的猜想得到了证明。周向宇的这项工作在法国编辑的《二十世纪下半叶数学的发展》一书中被瑞典皇家科学院院士引用,并被称二十世纪下半叶数学发展的“亮点之一”。199811月,周向宇在国际著名数学中心俄罗斯科学院斯捷克洛夫数学所被授予俄国国家科学博士学位,要知道,从俄罗斯或苏联拿到副博士学位的中国人很多,但是拿到博士学位的就极少了,数学领域应该只有三个。他的学位论文被由诸多俄科学院院士、通讯院士组成的答辩委员会称为“新的重大工作”。周向宇应邀在 2002年国际数学家大会上做45 分钟报告,是国内最年轻的一位报告人。

而周向宇的这个成果则来源于陆启铿,也是在陆启铿指导下完成研究的。1988年,陆启铿接受邀请访问苏联科学院斯捷克洛大研究所时,做了一个两小时的大报告,苏联科学院其他研究所及莫斯科的一些大学都有人来,参加者百余人,报告题目是“典型域的热核”。

陆启铿从中山大学进入到中国科学院数学研究所筹备处后,正式成为华罗康的入室弟子。无论是华罗庚造语精深的学识,还是科学严谨的治学态度,都深刻地影响了他。陆启铿最初的学术生涯是在华罗庚的指导和严格要求下开始的,陆启铿称之为“华氏训练”。华罗庚知道陆启铿懂德文,就让他研读德国数学家福尔特(18301950)的《模函数论》,并向自己报告。每次报告的时候,陆启铿一个人在前面讲,华罗庚一个人在后面听。只要陆启铿在报告时稍微出现一些错误,他就立刻指出,并不时突然问一些问题。陆启铿时常被吊在黑板上下不了台,但陆启铿却从中受益匪浅。陆启铿回忆说:“华先生……给我挑毛病,直到解释满意为止。这样几次课下来,我不仅对所讲的内容加深了理解,而且华先生那种对证题过程的严密要求,思考问题严谨深入的态度,更给了我终生难忘的影响。”

陆启铿即是继承华罗庚在多变量复变函数方向的几个数学家之一,以他的名字命名的陆启铿域、陆启铿猜想、陆启铿不变量、陆启铿常数都是在华罗庚指导下完成并被国际学术界认可并命名的。当然,也有“华罗庚域”这样以华的名字命名的成果,那是他在1950年归国之后用了六七年的时间建立起来的新方向,《典型域上的多元复变函数论》这一包含了七篇论文的成就于1957年获得我国第一届自然科学一等奖(当年共有三个一等奖,另外两个是钱学森的《工程控制论》和吴文俊的示性类示嵌类),是“领先西方进行同类研究的数学家十年”(丘成桐语)的首创性新兴方向。

而华罗庚在这个方向上的首篇奠基性论文最早发表在1944年的《美洲数学学报》(American Journal of Mathematics),作为献给当时的云南大学校长、将华罗庚从金坛县城杂货铺小老板请到清华大学做图书助理员的恩师熊庆来教授50岁生日的特殊礼物。熊庆来是法国毕业的数学博士,一生的研究方向即是函数论,后来一直担任中国科学院数学研究所函数论研究室的主任直到去世。

华罗庚这篇献给恩师的论文开创了矩阵表示的典型群、辛群表示等多变量复变函数体系研究模式。综合利用特征值和特征向量系统,为他在调和分析、黎曼几何、广义函数、复函数几何、微分方程系统分类等前沿应用方向奠定了基础。该论文最后收印在2013年科学出版社发行的《华罗庚文集 多复变函数论卷II 》的第177-233页上,是一篇长文章。

而以上所述只是华罗庚一生中诸多学术贡献中的一个。他通过上承熊庆来,下启陆启铿,而随后陆又带出了更优秀的徒孙,将由中国数学家首创的新方向继续保持着一定的前沿地位,培养了大量该领域的人才。

他在数论上的继承者以及在数值积分上的合作者、中国科学院院士王元则培养了普林斯顿大学教授张寿武,张的主攻方向是数论与代数几何,后成为美国艺术与科学院院士,张寿武的博士生田野则最近当选了中国科学院的院士,从华罗庚开始算起也是第四代了。而每个华罗庚曾经投入的学科领域大体都是这样的结构。数学如此,管理科学和经济数学这两个他后期投入巨大精力的新学科方向也不例外。

华罗庚在数学领域的其他贡献还包括解析数论上的巨大成就(《堆垒素数论》就有六个语言的版本)以及学生们单点突破式的最好成果(陈景润在哥德巴赫猜想上证明到1+2),基于数论的数值积分“华-王方法”,矩阵几何,在数学里他几乎遍历了多数学科方向,并以矩阵为工具,将这些学科串到了一起。如果中间没有被各种干扰因素打断,华罗庚有望将现代数学的诸多主要方向统一在一起,就如当年的笛卡尔把代数和几何以坐标系统一在一起一样,实现数学的大一统。

即便没有一张平静的书桌,华罗庚还是通过自己的能力改造了环境。他从1957年看到诺贝尔经济学家得主列昂惕夫提出的“投入产出法”时就颇受启发,认为既然写成了矩阵,那么矩阵上的很多性质就都可以讨论并应用,后来果然基于此写出了经济数学研究的系列论文(其间手稿一度丢失,华罗庚用极大的努力在过了近20年后重写了这套理论),以连载的形式发表在《科学通报》上,在他当选为美国科学院外籍院士后,还受邀在《美国科学院院刊》上用英文介绍了这一工作,从而在晚年又创立了一个新学科。2023年,北京师范大学的陈木法院士还受邀在中国科学院数学与系统科学研究院做了一个关于华氏经济数学模型以及应用的报告,认为华罗庚的这一方向依然是有新意的,应该继续沿着这条路去完善和改进,而此时距离发表相关论文的时间已经接近50年了,如果从第一稿写作的时间算起则是近70年。

华罗庚还将数学变成了全民的游戏。在1960年代,他了解到了生产管理中可以采用的关键路径法和计划评审技术,这些已经在美国应用,并使得国防体系的“北极星导弹”的研发事件缩短了不少,杜邦公司也基于这套方法使得改建厂房时间缩短了一半还多,他非常兴奋,立刻开始组织人马研究理论本身,并亲力亲为撰写了《统筹方法平话》的小册子,后来印发上千万册,成为科学普及类著作的天花板,这一记录直到今天依然保持。

同不多同一时间,华罗庚在北京图书馆的新书架上看到了威尔德的著作《优选法》,里面提到可以基于“斐波那契数列”和“黄金分割方法”来合理安排实验,以求出最佳工艺的方法。实验次数可以减少到最低。随后他就开始了在工厂的实验,经历了失败和成功,终于发现这个方法可以用于更多行业,开始进行全国范围的推广。这样,宏观问题用经济数学模型描述和模拟,中观问题用统筹法刻画和解决,微观问题用优选法设计过程,最终全国除去港澳台藏的所有省市区都推广使用了“优选法统筹法”,并大量培养了管理学的人才,书中正文介绍的初中毕业生、电焊工索光明经由“双法”培养和实践最终成长为大庆石油工会主席就是其中的一例。而华罗庚也从一个坐在书斋里的数学家变成了全国人尽皆知的科学英雄。这一点是在我国乃至世界科学界都是罕见的,也应该是空前绝后的。

而华罗庚和国际数学界的大师一直都是有着密切的关系,“弄斧到班门”,他在清华大学开始接触阿达玛和维纳这样的国际级数学大师,再赴剑桥大学哈代和李特尔伍德教授处学习,联系和探访苏联的维诺格拉多夫院士,在美国和外尔等大数学家合作,始终处在国际前沿的地步。即便是回国后基本不再和西方国家的数学家交流,他还是订阅有几种数学领域的学术期刊,不断从中了解数学发展的前沿和动向,并始终保持着研究的国际水准。

根据陈丕显在华罗庚追悼会上的悼词,华罗庚当然还是个不折不扣的爱国者。从听到新中国建立的那一刻起他就决定立刻回来,并于次年搭乘“克利夫兰总统号”返回北京,成为中国科学院数学研究所的首任所长,开始规划中国现代数学发展的蓝图。要知道,伊利诺伊大学还是给留了后路的,一旦华罗庚觉得不合适即可返回乌尔班纳继续他的美国教授生涯,但是华罗庚只在三十年后才去领了一个荣誉博士学位,其间始终在中国担任着中流砥柱般的角色、做着不可或缺的贡献。

华罗庚的社会活动能力也很强,在剑桥和黄佐临导演一起学骑自行车,建国后和梅兰芳、梁思成、老舍等文艺领域的人交流。和政治家们也从来都是平等相处,比如给时任教育部长的陈立夫写建议,见蒋介石谈国家在科学上的发展,与毛泽东互致信件商量在国家经济建设中数学能起作用的地方。跟聂荣臻、王震等元帅、将军的关系也极好,这些都有助于推动他普及“双法”的深入程度和广泛程度。

华罗庚的一生是传奇的一生,但也是可以学习甚至模仿的。因为他每一步都踩得非常结实,同行看得到他的步伐。随着当下中国更加融入国际社会,大力发展经济,推动科学管理,华罗庚的国际数学家身份和他做过的事情将启发后代,为国做贡献,在世界立足。



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