谷超豪,著名数学家,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。现为复旦大学数学研究所名誉所长。1980年当选为中国科学院数学物理学部委员。在当今核心数学前沿最活跃的三个分支\————微分几何、偏微分方程和数学物理及其交汇点上作出了重要贡献,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。
实施科教兴国战略,必须十分重视基础研究。基础学科研究的直接目标是探讨物质运动的规律,特别是发现新的现象和新的规律。所以,基础科学的研究往往不能马上创造经济效益,但基础科学的重大成就,有巨大的应用潜力。
比如说,电磁波、放射性和半导体,都是在物理学和化学的研究中发现的,现在成为人类生活中必不可少的技术手段。19世纪中期有人把逻辑推理代数化了,后来数学基础是否严格、巩固的问题吸引了一批数学家,就是这些研究,形成了最初的电子计算机的思想。许多高新技术的成果,都可以追溯到基础学科的研究,当今能源、信息、材料、环境和资源以及人口和健康等领域中的重大问题的解决,也有赖于基础科学的进步。
基础科学的进展情况,表现出人类对自然界认识的水平。它的重大突破,会使得社会文明获得长足的进步。对于一个国家来说,基础科学的水平和人才储备,是综合国力的一个重要部分,和一个国家的国际地位密切相关。
上世纪我国在“两弹”的研制过程中,调集了一批最优秀的理论物理学家和高水平的数学家参与,发挥了极其重要的作用。基础科学的发展,前沿领域的重要突破,应该列入科技工作的国家目标。从事基础科学的研究人员,也应当积极参加和国计民生有关的重大任务的研究。
因而在加强基础研究时,除了加强和国计民生直接相关的许多应用基础研究领域以外,还要加强对基础学科的支持,特别是基础科学的研究不能直接生产财富,其经费不能靠自己创收解决,国家的支持是必不可少的。
国际数学家联盟主席帕利斯教授曾这样评价:“中国数学科学这棵大树是由陈省身、华罗庚和冯康,以及谷超豪、吴文俊和廖山涛等人培育和奠基的。”
84岁的谷超豪,现任复旦大学数学研究所名誉所长。自从前几年摔了一跤后,身体状况大不如前,但他依旧坚持每天早晨7点起床,然后整整一天都在看数学研究方面的书,或者是最新的数学论文,有时候还会和学生探讨问题,而每两周举行一次的青年教师学术讨论班他必参加,遇到学科建设的大事更是每场必到。
报国无悔
“这是国家的需要,我必须去做。”
翻看他的人生阅历,一个清晰的线索摆在眼前————谷超豪对科学的探索总是围绕着国家需要的轨迹而变化!
1931年,“九一八”事变后,还是小学生的谷超豪,偶然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。
在“既要做革命家也要做科学家”的想法驱动下,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,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。
进入到浙江大学数学系学习后,谷超豪师从苏步青和陈建功两位大数学家,同时担任学生会的负责人。学生运动非常繁忙,但他每天都强迫自己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。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。
1956年,国家制定了第一个科技发展规划。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,这份规划纲要提出,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,自然地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,1957年在莫斯科大学进修时,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。由此,谷超豪开始从微分几何转入偏微分方程领域。
1959年,谷超豪被破格授予物理数学科学博士学位。按照前苏联的学位制度,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。谷超豪仅用了短短两年时间,就在变换拟群方面取得了突破性成果。更重要的是,这一成果使得谷超豪被看做是继20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。
“文革”结束后,谷超豪曾先后担任了一系列的行政职务。1988年,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建议下, 62岁的谷超豪接受了担任中国科技大学校长的任命。
在改革和发展中,谷超豪强调,高校的任务首先是培养高质量人才,一切工作要把教书育人放在首位。科大迁到合肥,条件很差,但仍然有很高的建设目标,称为第二次创业。“我离任的时候,学校新领导认为,学校的第二次创业完成了,要开始第三次创业了。”谷超豪说。
有人问谷超豪,如果把担任行政职务的时间都用来做科研,会不会取得更大的成就。谷超豪说:或许我在学术上会取得更大的成就,但是我不后悔。这是国家的需要,我必须去做。
谷超豪从不讳言,自己在数学方面是“有些天赋”的。小学三年级时,谷超豪就被除不尽的循环小数迷住了,“这让我觉得数学里面有非常奥秘的东西,做不到的东西可以想象。”还有一次几何课上,老师出了这样一道题:一个每边长都为1的四边形,面积是不是1?许多同学都肯定地回答是1。谷超豪却回答说:“四边形每边都是1,你可以把它压扁,变成一条线,这样面积就差不多没有了,所以面积不一定是1,可以是1,也可以比1小很多。”
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”,因为它们都平行地属于数学的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。“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。”谷超豪的学生、复旦大学副校长陈晓漫这样介绍恩师的成就。
1974年,规范场的创始人杨振宁博士在深入研究时发现,规范场与微分几何有着密切关系。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,这其中还包括谷超豪的妻子、一直致力于微分几何研究的胡和生院士。
数学情缘
“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!”
谷超豪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。
说起夫人胡和生,谷超豪一脸的笑容:“胡和生是很能干的,家里的事情大多数是她干的,我很感谢她。”
结婚53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。当时是秋天,但天气依然很热,她气喘吁吁地跑去拿,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。”
“刚结婚时,我们住在12平方米的房子里,虽然有钟点工做饭,胡和生还总是想自己动手弄点好的东西给我吃。我觉得这样太花时间了,提出把这个时间挤出来搞学问,生活尽量简化,同时两人自觉自愿承担家务,但她总是尽可能多地做一些杂务。不过我也会烧饭,我们把烧饭叫作‘自作自受’,就是自己做,自己享受。”
数学成就了谷超豪的爱情之梦。谷超豪笑盈盈地说: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。”他笑着说。
大多数时候,谷超豪和胡和生一起出现时,总是手拉着手,不管是出席重大的会议,还是去买一件小东西。每当有什么高兴的事,他们也会手拉着手到复旦大学南区学生们常常去的饭店里,小小地庆祝一下。
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!”谷超豪说:“胡和生对我的支持是很多的。我在科大担任校长时,我们一直分居两地,各自搞研究,胡和生也从来没有抱怨过。有一次胡和生到科大来看我,正好那天我给学生做了个讲座,学生很感兴趣,还从小教室换到了大教室,后来学生在校园广播里说:‘校长,我们谢谢你。’胡和生后来告诉我说,她听了也非常感动。”
胡和生同样创出了自己的一番天地————她是中国数学界惟一的女院士,更成为第一位走上国际数学家大会NOETHER报告讲台的中国女性。
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。”谷超豪满足地说。
在谷超豪的文集中,有首写给妻子胡和生的小诗别有意境。这是在胡和生当选为中科院院士后写的《贺和生》,“这首诗里包含了我对胡和生所有的印象。‘苦读寒窗夜,挑灯黎明前’,是说我眼中的她非常用功;‘几何得真传’是说她是苏老很好的学生;‘物理试新篇’是说她的研究理论与物理也有靠近;‘红妆不须理’是说她很忙没有时间打扮,但是她‘秀色天然妍’,无需要打扮;最后一句‘共庆艳阳天’是我们一起在美好的时代,过很好的生活。”
潜心育人
“在一定程度上我可以向苏先生交
账了!”
谷超豪教书育人60载,培养了一批在国际上有影响的数学家。在他直接指导的研究生中,就有李大潜、洪家兴、穆穆先后成为中国科学院院士。听过他的课和接受过他指导的学生中还有科学院院士3人和工程院院士3人。
科研与教学,是谷超豪“人生方程”的横轴与纵轴。“偏怜人间酷暑中,朝朝新蕾化新丛。笑倾骄阳不零落,抚育精英毋闲空。”谷超豪这样表达一位师长的心愿。
每次提到自己的老师苏步青,谷超豪总是满怀感激。如今,他也用自己的一言一行影响着学生们。
谷超豪关心家乡温州的高教事业,1999年兼任了温州大学校长。在温州大学2002届毕业典礼上,谷超豪这样告诫温州大学的学生:“第一,要有远大的理想,如果我们国家经济发展不快,科学进步不快,我们人才不够,实力不够,我们还是会在将来国际竞争上吃败仗,我们每个人都有责任。第二,要从小事做起,我学数学,第一步是做助教,把学生的习题一份份改掉,这就是从小事做起,后来在科协当党支部书记,开什么会挂什么横幅,都是自己爬上梯子就做,无论大事小事都要全心投入,才能把事业办好。第三,要终身学习,不断更新知识,才能适应社会的需要。”
说起育人经验,他只有简单的几句话:“好的老师,学术水平要持续提高,对学术研究和培养学生都要热心,对学生的成就要感到高兴。”
“让一个走上某个学科顶峰的人放弃自己唾手可得的成就,把获得成就的机会给学生,而自己转到一个很可能做不出成果的学科,真的很不容易。”李大潜院士说,“他总是在所考察的领域中有突出的建树,不是写几本书,发几篇文章,而是开辟一个新的天地。这个天地可以让年轻人继续跟着做,让年轻人有很大的发展。这是谷先生的伟大之处。”
谷超豪从来不在学生的论文上署名,除非他的贡献远远超过了50%,否则,即使最初的想法是他提供的,解决方式是他提供的,他也不会署名。
他总是给予学生尽可能多的支持和宽容,对学生的学术要求却非常严格。洪家兴院士还在学生时代时,就是谷超豪先生所领导的物理研讨班的成员。洪院士说:“有一次,我在研讨班上报告了日本数学家一篇很长的文章。我自以为讲得很得意。谷先生一直没有说什么,但是显然看出我有点飘飘然了,在我得意地走下讲台时,谷先生和蔼地说:‘你不看文章就讲出这些东西应该是很自然的。’就一句话,让我非常羞愧。他即使批评你也很客气,但是会让你心里内疚很长时间。”
拳拳有志报国家,一生桃李满天下。谷超豪告诉记者:“当年,我的老师苏步青对我说,‘我培养了超过我的学生,你也要培养超过你的学生’。他这是在将我的军!如今回首,我想,在一定程度上我可以向苏先生交账了!”
科学浅说
神奇的数学
数学是人类理性文明高度发展的结晶,体现出人的巨大的创造力。有意思的是,这种创造又成为认识世界和改造世界的犀利的武器。比如说虚数,似乎是完全虚构的数,可是它在电工计算中,飞机设计中有很大的作用,而且在反映微观世界物理规律的量子力学中,用了虚数,才能有正确的理论基础。
很早就有人说,“数学是科学的女王和仆人”。“女王”指的是结构的严谨和内容的优美,以及它对其他科学所起的权威性的作用。“仆人”意味着服务者,它为一切科学服务,成为一切科学的有效工具。
电子计算机的主要思想,是数学家研究出来的。它的出现,使数学的服务功能大大发挥出来了。因为有了充分发达的计算机和有效的算法及软件,科学计算成为和科学实验相并列的现代科学方法了。
人类已进入信息社会。对于大量的数据,如何收集、整理、储存、提取、保密、传送和使用它们,如何从中得出有效的统计规律,帮助我们作出各种决策,数学起着重要作用。今天,数学进入经济领域也已成为现实。
总之,数学是一门创造性极强又非常严谨的科学,又具有很强的应用性,可以成为一切科学的工具,掌握好这个工具,对从事各方面的工作,都是非常有益的。
1959年,谷超豪在莫斯科大学科学博士论文答辩会上作报告。
1959年,谷超豪在莫斯科大学科学博士论文答辩会上作报告。
1993年,谷超豪和杨振宁教授在中国科技大学校园。
1993年,谷超豪和杨振宁教授在中国科技大学校园。
1991年,胡和生、谷超豪祝贺苏步青教授90岁生日。
1991年,胡和生、谷超豪祝贺苏步青教授90岁生日。