谷超豪的數(shù)學(xué)“品味”

蔡如鵬

1月11日,國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)在北京隆重舉行。中共中央總書(shū)記、國(guó)家主席、中央軍委主席胡錦濤為獲得2009年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)的谷超豪院士、孫家棟院士頒發(fā)了獎(jiǎng)勵(lì)證書(shū)。

這一天,由兩位國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者“領(lǐng)銜”,國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)、國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)、國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)和中華人民共和國(guó)國(guó)際科學(xué)技術(shù)合作獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)?wù)邼?jì)濟(jì)一堂,完成了中國(guó)科學(xué)技術(shù)界“豪華陣容”的又一次年度亮相。

創(chuàng)辦于2000年的國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)已屆10年,根據(jù)授獎(jiǎng)標(biāo)準(zhǔn),這一獎(jiǎng)項(xiàng)的獲得者應(yīng)該是在當(dāng)代科學(xué)技術(shù)前沿取得重大突破或者在科學(xué)技術(shù)發(fā)展中有卓越建樹(shù),在科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新、科學(xué)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化中創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)效益或者社會(huì)效益的科學(xué)技術(shù)工作者。

《中國(guó)新聞周刊》在此向讀者介紹的,就是本屆國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)的兩位獲得者——數(shù)學(xué)家谷超豪院士和航天科學(xué)家孫家棟院士。

谷超豪是享譽(yù)世界的數(shù)學(xué)家,他曾被國(guó)際數(shù)學(xué)家聯(lián)盟主席帕利斯列為培育“中國(guó)現(xiàn)代數(shù)學(xué)之樹(shù)”的極少數(shù)數(shù)學(xué)家之一。

2002年,第24屆國(guó)際數(shù)學(xué)家大會(huì)在中國(guó)舉行期間,帕利斯教授在大會(huì)開(kāi)幕式上致詞說(shuō):“中國(guó)數(shù)學(xué)科學(xué)這棵大樹(shù)是由陳省身、華羅庚和馮康,以及谷超豪、吳文俊和廖山濤,及最近的丘成桐、田剛等人培育和奠基的?！?/p>

作為知名的數(shù)學(xué)家,谷超豪在獲得2009年度國(guó)家最高科技獎(jiǎng)后才出現(xiàn)在公眾視野中。他身穿深灰色大衣,搭配暗紅色的圍巾,一頭銀發(fā)梳得整整齊齊。這位84歲的數(shù)學(xué)家儒雅、和藹、風(fēng)度翩翩,完全打破了人們對(duì)數(shù)學(xué)和數(shù)學(xué)家“枯燥乏味”的想象。

“人言數(shù)無(wú)味,我道味無(wú)窮”

谷超豪1926年出生在浙江溫州。由于叔叔因病早逝,父母就把他過(guò)繼給沒(méi)有子女的嬸母撫養(yǎng)。嬸母悲天憫人的性格,對(duì)幼年的谷超豪起了潛移默化的影響,使他從小善良、純真、樂(lè)于助人。

少年時(shí),谷超豪就對(duì)數(shù)學(xué)產(chǎn)生了興趣。即便是看上去再普通不過(guò)的循環(huán)小數(shù),也讓他著迷——它是無(wú)窮無(wú)盡的,“你抓不住它,但卻可以盡情想象”。上中學(xué)時(shí),谷超豪的數(shù)學(xué)天賦開(kāi)始顯現(xiàn)出來(lái)。

1991年,母校溫州中學(xué)90周年校慶時(shí),谷超豪回憶自己早年的經(jīng)歷,他寫(xiě)道,“人言數(shù)無(wú)味,我道味無(wú)窮。良師多啟發(fā),珍本富精蘊(yùn)。解題豈一法,尋思求百通。幸得桑梓教,終生為動(dòng)容。”

中學(xué)畢業(yè)后,谷超豪考入浙江大學(xué)數(shù)學(xué)系。大三時(shí),他遇到了著名的數(shù)學(xué)家蘇步青教授。蘇步青是中國(guó)近代數(shù)學(xué)的主要奠基人,微分幾何學(xué)派的開(kāi)山鼻祖。蘇步青很欣賞這個(gè)聰明好學(xué)的學(xué)生。在他的引領(lǐng)下,谷超豪的數(shù)學(xué)人生駛?cè)肓丝燔?chē)道。

1948年,谷超豪畢業(yè)后,留校任蘇步青的助教。1953年,全國(guó)高校院系調(diào)整,他又隨蘇步青來(lái)到上海復(fù)旦大學(xué),開(kāi)始了長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì)的科研和教學(xué)育人工作。

1957年,他被公派到蘇聯(lián)進(jìn)修。在蘇期間,谷超豪完成了題為《李-嘉當(dāng)變換擬群的通性及其對(duì)微分幾何的應(yīng)用》的學(xué)位論文,被認(rèn)為是繼大數(shù)學(xué)家艾里?嘉當(dāng)之后,第一個(gè)在無(wú)限變換擬群理論方面取得重要進(jìn)展的人,谷超豪最終獲得蘇聯(lián)莫斯科大學(xué)物理-數(shù)學(xué)科學(xué)博士學(xué)位。

對(duì)于谷超豪早期的這段經(jīng)歷,著名數(shù)學(xué)家楊樂(lè)對(duì)《中國(guó)新聞周刊》回憶說(shuō),“那個(gè)年代,赴蘇聯(lián)攻讀研究生的中國(guó)留學(xué)生數(shù)以千計(jì),最后真正能獲得博士學(xué)位的屈指可數(shù),絕大多數(shù)是副博士。谷超豪可以說(shuō)是他們中的佼佼者?！?/p>

1959年從蘇聯(lián)回國(guó)時(shí),谷超豪在微分幾何領(lǐng)域的研究水平已經(jīng)接近頂峰,只要繼續(xù)下去,很快就可以出新的成就。但這時(shí),一件事卻讓他改變了研究方向。當(dāng)時(shí),蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星剛上天不久,與此密切相關(guān)的偏微分方程研究在中國(guó)卻是一個(gè)薄弱學(xué)科,谷超豪毅然決定放棄自己專(zhuān)長(zhǎng)的微分幾何,瞄準(zhǔn)國(guó)家最需要的領(lǐng)域,開(kāi)墾偏微分方程這塊國(guó)內(nèi)數(shù)學(xué)領(lǐng)域的處女地。

數(shù)學(xué)上的“高”與“變”

搞了一輩子的數(shù)學(xué)研究,但谷超豪并不認(rèn)為數(shù)學(xué)凌駕于其他學(xué)科之上。相反,他卻堅(jiān)信“數(shù)學(xué)是科學(xué)的仆人”,“數(shù)學(xué)最使人興奮之處,就在于可以用它來(lái)解說(shuō)或解答各門(mén)學(xué)科中的重要問(wèn)題,同時(shí)又不斷吸收其他學(xué)科的成就,擴(kuò)大和充實(shí)自己的研究,為國(guó)家建設(shè)作出巨大的貢獻(xiàn)?！?/p>

對(duì)于自己的工作,谷超豪自有體味:“研究數(shù)學(xué)就像爬山,努力地翻過(guò)一個(gè)山頭,會(huì)發(fā)現(xiàn)眼前一亮,前面的景色多美啊。往上看又見(jiàn)疊疊的山峰,只有不斷地攀登,才會(huì)有更廣闊的視野,才能看到更美的風(fēng)景?！?/p>

回國(guó)后的谷超豪,以機(jī)翼的超音速繞流問(wèn)題為突破口,向這道難題發(fā)起了進(jìn)攻。不久,不僅給出了數(shù)學(xué)證明,還培養(yǎng)出李大潛、俞文此等一批優(yōu)秀人才。

谷超豪的學(xué)生李大潛院士感嘆道,谷先生在治學(xué)中有一種“多變”的精神,“說(shuō)他是一位數(shù)學(xué)家,還不如說(shuō)他是一位數(shù)學(xué)領(lǐng)域的戰(zhàn)略家,總是能高瞻遠(yuǎn)矚地看到數(shù)學(xué)未來(lái)的發(fā)展,而且,他總能看到國(guó)家發(fā)展的重大需求,通過(guò)需求來(lái)引領(lǐng)數(shù)學(xué)研究的未來(lái)。”

谷超豪的研究橫跨數(shù)學(xué)、物理學(xué)科的多個(gè)領(lǐng)域。他曾將自己的三大研究領(lǐng)域——微分幾何、偏微分方程和數(shù)學(xué)物理,親昵地稱(chēng)為“金三角”?！皠e看它們表面上枯燥,其實(shí)只要深入進(jìn)去,你就會(huì)發(fā)現(xiàn)奧妙無(wú)窮,簡(jiǎn)直是開(kāi)發(fā)不盡的寶藏啊。”

從上世紀(jì)80年代后期至今,谷超豪在當(dāng)今數(shù)學(xué)最前沿領(lǐng)域,特別是數(shù)學(xué)的交叉研究和邊緣化上,獲得了一系列富有開(kāi)創(chuàng)性的成果,處于國(guó)際領(lǐng)先地位,為我國(guó)尖端技術(shù),特別是航天工程的基礎(chǔ)研究做出了杰出的貢獻(xiàn)。

一位法國(guó)科學(xué)院的女院士評(píng)價(jià)谷超豪是“高雅、善變的”,“善變”是指他的研究領(lǐng)域非常多變,而“高雅”則是指他的學(xué)術(shù)眼界開(kāi)闊。

與谷超豪有過(guò)合作的楊振寧則稱(chēng)贊他“站在高山上往下看,看到了全局”。

治學(xué)上的“文”與“理”

生活中的谷超豪愛(ài)好文學(xué),喜作詩(shī)詞,興趣廣泛,充滿(mǎn)情趣。1993年9月,在校長(zhǎng)任職期滿(mǎn)離開(kāi)中國(guó)科技大學(xué)時(shí),他曾賦《五年記事》五首,其二曰:“上下興衰一念間,耕耘未取半日閑。天時(shí)地利交界處,能得人和事不難。”

說(shuō)起寫(xiě)詩(shī)的心得,谷超豪謙虛地說(shuō):“我其實(shí)沒(méi)有受過(guò)正規(guī)舊體詩(shī)訓(xùn)練,而且溫州方言、上海話(huà)和普通話(huà)常?；祀s在一起,所以總也掌握不好平仄?！痹谒磥?lái),“數(shù)學(xué)和詩(shī)詞有許多相通之處,比如數(shù)學(xué)重視對(duì)稱(chēng),中國(guó)古典文學(xué)中也講究對(duì)仗,很有味道?！?/p>

谷超豪常常告誡年輕人,千萬(wàn)不要重理輕文,不要單純和數(shù)字、公式、公理、定理打交道。“文學(xué)和寫(xiě)作一方面能夠豐富生活,另一方面也有益于數(shù)理思維的發(fā)展!”

除了專(zhuān)業(yè)研究外,谷超豪還常常把數(shù)學(xué)應(yīng)用到生活中去,尋找樂(lè)趣。比如,他有“業(yè)余臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)員”之稱(chēng),他可以根據(jù)臺(tái)風(fēng)的幾何特性和風(fēng)向,經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算做出預(yù)報(bào),與天氣預(yù)報(bào)“比試”一下,看誰(shuí)更準(zhǔn)確,更及時(shí)。

2009年10月20日,國(guó)際行星命名委員會(huì)將紫金山天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)的編號(hào)為171448的小行星命名為“谷超豪星”。谷超豪在命名儀式上說(shuō),這一命名對(duì)他是極大的鼓勵(lì),自己在數(shù)學(xué)研究上只是取得了“一點(diǎn)點(diǎn)建樹(shù)”,“撫今追昔,我從事數(shù)學(xué)研究活動(dòng)已60余年,我一貫認(rèn)為數(shù)學(xué)研究要適應(yīng)國(guó)家建設(shè)的需要,要不斷創(chuàng)新和不斷提高,并為此目標(biāo)而努力奮斗?！薄?/p>