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《科技日报》:谷超豪:数学成就爱情之梦 相恋到相守55年

作者:钱炜来源:《科技日报》2010年1月12日发布时间:2010-01-12

我们常说这是一个大师匮乏的时代,但当年过八旬的谷超豪出现在我们面前时,我们还是会被这位有着卓越成就和人文气质的科学家触动。他,成就斐然,气质非凡,充满智慧,儒雅而富有爱心。我们心目中的大师,就是这样。

在接受采访时,谷超豪这样描述自己的情感:“这是国家对科学的重视,对基层科学的重视。我感觉到这个奖,是给全体的优秀的科学家的。”在他心中,对科学事业的追求胜过一切。

——人物小档案

谷超豪,数学家,复旦大学教授,中国科学院院士。

1926年生,浙江温州人。1948年毕业于浙江大学数学系,1953年起在复旦大学任教,1957年赴前苏联莫斯科大学进修,获科学博士学位。历任复旦大学副校长、中国科技大学校长。1980年当选为中国科学院数学物理学部委员,专长偏微分方程、微分几何和数学物理,撰有《数学物理方程》等专著。研究成果“规范场数学结构”、“非线性双曲型方程组和混合型偏微分方程的研究”、“经典规范场”分别获全国科学大会奖、国家自然科学二等奖、三等奖、2009年度国家最高科技奖。

人言数无味,我道味无穷。

良师多启发,珍本富精蕴。

解题岂一法,寻思求百通。

幸得桑梓教,终生为动容。

                         ——谷超豪

“他就是为数学而生的!”谷超豪的学生们在提到老师时不止一次的这么说。为佐证这句话,他们还会不约而同的提到谷老喜欢用几何原理测算台风走势的故事。

见到这位2009年国家科技最高奖得主,则是在复旦大学数学科学学院一次全体教师开会的间隙。今年已经84岁的谷超豪,虽只是担任复旦数学研究所名誉所长的虚职,但仍坚持来学院参加每周一次的青年教师学术讨论班,每逢学科建设的大事也是势必到场。

天庭饱满,在面相上昭示着此人聪明睿智。绅士般的微笑,一口软软的南方普通话,话不多,总出人意料却又在情理之中——

“请问要想在数学上有所成就,关键应具备什么样的品质?”他不紧不慢的来了句:“对解决问题有热情,对创造感兴趣。”

记者不死心,接着“诱供”,“有人说学数学是很苦的。您研究了一辈子的数学,不觉得苦吗?”这次他答的更干脆:“能解决复杂问题是很高兴的,不会苦。”
 


1959年在莫斯科大学博士论文答辩会上作报告。

“一切为了国家的需要!”

谷超豪一直试图将对数学的热爱,与国家的需要统一起来。

1931年,“九一八”事变后,还是小学生的谷超豪,偶然间看到学校礼堂墙上的标语:“青少年要立志做大事,不可立志做大官——孙中山”,一个念头逐渐在心中腾起:此生要做两件大事——一是要做科学家;二是要做革命家。而回顾他过去的大半辈子,热爱数学,与以国家需要为己任,是纵贯整个人生的两条明暗线。

1959年,前苏联,莫斯科大学正在举行一场盛大的庆祝宴会。在接受了该校校长、数学家彼得洛夫斯基热情洋溢的道贺后,向来内敛的谷超豪也开怀大笑。他之所以如此兴奋,是因为他在莫斯科大学的校史上创造了一个奇迹:在两年的进修后,他被破格授予物理—数学科学的博士学位,按照前苏联的学位制度,获得博士学位是很艰难的。研究生毕业一般只能获得副博士学位,要再工作一段时间,并有非常好的成绩,才能成为博士。

给谷超豪带来殊荣的是他在微分几何领域的研究成果。他被看做是继二十世纪伟大的几何学家E·嘉当之后,第一个对变换拟群理论作出实质性重要推进的人。而在莫斯科大学的学习,同时也成为他学术上的第一个转折点——

在谷超豪出国前一年,国家制定了第一个十年科学规划纲要。当时,由于我国在计算数学、概率论、偏微分方程等方面都比较薄弱,这份纲要就提出,要在这些领域有所突破。此时,身为复旦大学副教授的谷超豪已是国内古典微分几何学派的中坚。看到这一消息,向来以国家需要为己任的他,却自然的想要承担起这个使命。同时,前苏联的人造卫星上天也给了他很大触动。于是,到了莫斯科大学之后,除了完成规定课程,谷超豪开始有意识地学习偏微分方程,并听了一些与高速飞行器密切相关的流体力学课程。而从偏微分方程的角度切入,恰能解决空气动力学中许多困难但重要的数学问题。由此,谷超豪开始从微分几何转入偏微分方程领域。

从1960年到1965年,谷超豪进入了学术丰收季节,尤其在混合型偏微分方程方面,取得了重要突破。从亚音速飞行器到超音速飞行器,这一过渡过程所对应的数学基础正是混合型偏微分方程。谷超豪对此的研究是先驱性的。由于当时中外学术交流所限,国际学界并未及时知晓他的成果。到1973年前后,美国数学家代表团来复旦访问时,才惊讶的发现,他们刚刚完成的研究,谷超豪在10多年前就已经做出来了!


1982年在课堂上。

挖掘数学“金三角”

“数学学科发展到今天就像一棵枝繁叶茂的大树,一般研究者能在其中一个分枝上摘到果子就很不容易了,但谷先生却是少有的多面手,他同时在3个最主要的枝干上都获得了丰收。”谷老的学生、复旦大学副校长陈晓漫这样解释他的成就。

1974年,规范场的创始人杨振宁在深入研究时发现,规范场与微分几何有着密切关系。巧合的是,杨振宁的父亲杨武之也是复旦大学数学系教授,此前在与儿子重聚时,就向他介绍过复旦在微分几何领域有很强的实力,而谷超豪是这一学科的带头人之一。于是,在上世纪70—80年代,杨振宁便与谷超豪所率领的团队展开了合作,这其中还包括谷的妻子、一直致力于微分几何研究的胡和生院士。

“刚开始,我们先听他作报告,然后开始讨论,他给我们提出了一些问题,当天,我和胡和生就做出了两项研究成果。第二天跟他讲,他觉得非常高兴。他原先没有料到,复旦有人懂他的东西。”谷超豪如是说。

他的研究方向此时也再一次发生了转移,开始投入数学物理领域。他对规范场理论的贡献,被杨振宁称赞为“好像站在高山上,看到了全局”。1981 年,他应邀在著名数学物理杂志《物理报告》上就此发表专辑。该杂志还破例用中文刊出了摘要。这是中国学者第一次在该杂志上出专辑,得到了国内外同行的高度赞扬和广泛引用。

谷超豪将自己的三大研究领域——微分几何、偏微分方程和数学物理,亲昵地称为“金三角”。因为它们都平行的属于数学的3级学科,但也互有交融。在这对于行外人简直就是会“迷路”的“百慕大三角”中,他却发现了挖掘不尽的宝藏。


1991年慰问安徽水灾灾区。

既要闹革命,也不能放弃数学

谷超豪的学生、现任复旦数学系教授的刘宪高至今记得这么一个故事。有一次,他陪谷超豪去香港中文大学访问。两人在便利店里买矿泉水的时候,一直没怎么说话的谷超豪忽然对他说:“你知道怎么用数学来描述随着时间的推移冰的融化过程吗?”这时,刘宪高才明白,原来老师的脑子里一直都装着数学。

而谷超豪这样的习惯,既是出于对数学的热爱,也是因为现实的“逼迫”——“我经历了大时代的变革,青少年时就参加革命,又有志做数学家,这两个目标有时是一致的,有时又有些矛盾。人生是短暂的,所以我总是尽量多学习,多做些事情。”

在“既要做革命家也要做科学家”的想法驱动下,同时也在哥哥的影响下,谷超豪在少年时期就阅读了《大众哲学》等进步书籍,加入学校的进步组织,写文章、贴标语,为抗日宣传做后勤工作。1940年,年仅14岁的谷超豪就加入了中国共产党。解放前夕,他还和同志们一起成功策反了国民党国防部雷达研究所。

一边要闹革命,一边也不能放弃自己的爱好——数学,因此,谷超豪只有在挤牙膏般的时间里抓紧学习。进入到浙江大学数学系学习后,他师从苏步青和陈建功两位大数学家,但同时又是学生会的负责人。虽然学生运动非常繁忙,但他每天都强迫自己必须抽出时间来攻读学术论文。

新中国成立后,由于在革命工作中的出色表现,谷超豪面临转做行政工作的可能。但他明确意识到,自己更适合做数学研究。最终,他选择了将全部精力投入到科研中。1953年,全国高校院系调整,谷超豪随苏步青来到上海复旦大学任教。

文革结束后,谷超豪曾先后担任了一系列的行政职务。当接到调任中科大校长一职的任命时,谷超豪的第一反应是要继续做研究,但在老师苏步青和老朋友杨振宁的劝说下,还是走马上任。后来,他对中科大的科研与教学的发展也做出了不可磨灭的贡献——在任期内,他顶着外界压力坚持建设的两个国家重点实验室,到今天,已成为该校的品牌。

由于行政事务繁忙,他只能抓紧一切时间思索数学问题。因为他所从事的研究不像陈景润的数论那样,需要大量的计算,因此,更多的时候,他都是在脑子里想,只是偶尔要在一张纸上写写画画。因此,在飞机上,在火车上,在宾馆里,在开会的间隙,这些时间都被他用来思考数学问题。

向苏步青先生“交账”

2007年3月,上海华东医院某病房,准确地说,这里已不是病房而更像个小型教室——一块白板竖立在屋子里,学生及数学系的其他老师环坐一圈。由于骨折,谷超豪坐在病榻上,认真地听着两名关门弟子的博士生答辩报告。他不时的提出问题,与学生交流,偶尔还拿起水笔在白板上写写算算。答辩进行了整整一下午,护士不得不走进来打断他们,催促谷老要好好休息。

谷超豪曾说,研究数学与带好学生是最能给他带来快乐的两件事。在谷超豪扬名学界之后,他的老师、一代大数学家苏步青先生曾不止一次地讲:“我的学生超过我了。”但他又说:“谷超豪只有一点没有超过老师,就是没有培养出像谷超豪似的学生来。”

对此,谷超豪深感责任重大,“我觉得在很多地方都不如苏先生,特别是这句话,是在将我的军,要我好好培养学生。”现在,谷超豪自觉“可以向苏先生交账了”——在他直接指导的研究生中有三人当选为中科院院士。

他尊重学生的学术成果,对于在自己参与的学术论文中署名,始终十分慎重。除非是他个人的研究占到科研过程的一半以上,或做了非常实质性的工作,否则坚决不肯署名。他的学生、中科院院士洪家兴就说:“我在做谷先生的学生时,论文题目的确定和具体做法都是谷先生一手指导的,但他从来不在论文上署名。 ”曾经,有学生主动把谷先生的名字署进论文,被他知道后坚决拿掉。在他至今发表的130篇学术论文中,有100篇为独立发表。

“人言数无味,我道味无穷”

许多大师级的学者,都是文理兼备,往往在社会人文学科领域也有很高的素养。谷超豪也不例外,他早年喜欢看《三国演义》,觉得“那是一群聪明人做了很多聪明的事”,后来则一直喜爱古典诗词,尤其是杜甫的律诗,认为是“既反映了民生疾苦,又对仗的很工整。”

“人言数无味,我道味无穷。良师多启发,珍本富精蕴。解题岂一法,寻思求百通。幸得桑梓教,终生为动容。”

这是谷超豪1991年为母校温州中学90周年校庆作的一首诗。在这首诗中,他抒发了自己对数学的眷恋之情和一种托付终生的欣慰。科学家与诗人是两种气质完全不同的人。诗人浪漫,思想自由驰骋,天马行空;而科学家则讲究严谨、扎实和一丝不苟。然而谷超豪却将二者融合,他的人生充满了诗情画意。

说起写诗的心得,谷超豪有些羞涩:“我其实没有受过正规旧体诗训练,而且温州方言、上海话和普通话常常混杂在一起,所以老也掌握不好平仄。”诗歌对他,是兴致所至、是自娱自乐,把某一段时间里碰到的事情用最少的几句话表达出来,便是很大的快慰!

对于自己的工作,谷超豪自有体味:“研究数学就像爬山,努力地翻过一个山头,会发现眼前一亮,前面的景色多美啊。往上看又见叠叠的山峰,只有不断地攀登,才会有更广阔的视野,才能看到更美的风景。”

实际上,谷超豪对古典诗词的喜爱,仍与数学有关——他认为,数学是与古典诗词相通的。比如诗是用非常简洁的语言,来表达非常丰富和深刻的内容,而射影几何学,则是用直线、点、相交性等一些简朴的概念,建立起非常丰满、完善的理论。此外,数学非常重视对称,而古体诗中的“对仗”与此相像。

谷超豪这样总结自己:“我在数学方面的天赋还是不错的,但限于时代的环境,我不得不花很大的力量在革命工作、社会工作上面。人家问我是否后悔,我可以这样说:如果我把所有精力都集中在科学上,肯定会做的比现在更好。但我并不后悔,我觉得我尽了历史责任。我想对于现在的年轻人来说,他们的历史责任,就是把我国的科学技术搞上去。”

一生相守

夫人,我依然记得48年前初次见你

结婚48年,谷超豪依然清晰记得两人初次见面的情景:“那是1950年,我在数学系图书室里,偶遇胡和生,她说苏步青先生给了她一篇论文,有些地方没弄清楚,想让我帮她看一看。我说:好啊,论文呢?她说论文在宿舍里。她的宿舍离我办公室有10多分钟路程。当时已经是秋天,但天气依然很热,她气喘吁吁地跑去拿回来,我觉得这个小姑娘很不错,对学问肯钻研。我们共同讨论了一下,她就把论文的内容都弄清楚了。这是我们共同讨论数学的开始,她对我也有了一个好的印象。”

数学成就了谷超豪的爱情之梦。而当年的同学少年,如今已经白发苍苍。谷超豪在旁边笑盈盈地说:同样研究了一辈子数学,书画世家出身的胡和生就是在乎色彩的搭配,样式的和谐。“每次我出席重要活动,胡和生都要关心一下我的‘行头’。只要经她的手这么一弄,倒也总是蛮精神的。”

都说成功的男人背后有一个女人,但胡和生“推翻”了这个定理:不仅在生活上与丈夫相濡以沫,更在事业上携手共进——她是中国数学界唯一的女院士,更成为第一位走上国际数学家大会NOETHER讲台的中国女性。

一个书房两张写字台,丈夫的书桌朝阳,妻子的书桌面墙——“显然我这个位置比她的好。”谷超豪话语间带着小小的满足。书房里堆放各种文件、会议通知、报纸以及书籍,两位院士每天就在这里并肩研究,从未停止过前进的脚步。

从相恋到相守,55年的感情积淀,如同夫妇俩做过的问题、解过的方程一样不可丈量。平时,两人的研究领域各有侧重,到合作时,默契带来的高效率往往事半功倍。谷超豪形容:“我做的工作可以讲给她听,她做的工作可以讲给我听。我们互相理解,也可以互提问题、相互核验,这是生活中最大的乐趣!”

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