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谷超豪:一生恋上数学 一路点亮星空
    
来源:上海市科学技术协会       作者:市科协办公室       采集时间:2010-2-5     点击量:2369

  

二〇〇九年度中国国家最高科学技术奖日前在北京揭晓,中科院院士、著名数学家谷超豪获此殊荣。当被问起晚年最喜欢做的事情的时候,这位年过80的国家最高科技进步奖获得者不假思索地说,“我最喜欢每周参加系里的数学学术讨论,在我看来,数学永远是那么美丽!”
  而在他身边的同事和学生看来,谷超豪的一生注定为“数学”而来。他的学生李大潜院士说,谷先生总是能在数学中获得乐趣。他出差时在火车上也在看数学,算方程;他的同事丁青教授说,谷老的心中只有两样东西,一样是数学,一样是国家的发展……

谷超豪伉俪皆为数学家(臧志成 摄)


  与“数学”结缘 燃起青春的熊熊火焰
  谷超豪在中学时代就对数学产生了浓厚的兴趣,他自学了《数学的园地》等启蒙专业书籍。1943年,他考入了浙江大学龙泉分校数学系,有幸遇到了名师苏步青教授。
  千里马与伯乐相遇,谷超豪在苏步青教授的指点下阅读了大量数学的经典著作和论文。谷超豪告诉记者,虽然很多都是枯涩难懂,但是他当时有点初生牛犊不怕虎的味道,感到数学本身是有逻辑可讲的,耐心阅读,总可以理出头绪,一步一步会看懂的,结果硬是连抄带算把所有的书籍和论文内容理清楚。随着院系调整,谷超豪又跟随苏步青教授来到复旦,主研究微分几何。
  “大松博文”式的学术训练和“天赋奇才“的结合注定会造就优秀科学家的诞生。1957年,谷超豪赴莫斯科大学力学数学系进修,仅用两年时间就在变换拟群方面取得了突破性进展,成为了获得该校物理—数学博士学位的唯一中国学者。
  而谷超豪的婚姻同样和数学不可分离。1957年,他也与自己同门师妹胡和生结婚,志同道合的两人一起向着数学的最高峰迈进。
  用“数学”强国 登上科学的座座高峰
  在谷超豪的生命中,一直有两种角色共存,一个是科学家,一个是爱国者。早在14岁时他就入党参加进步学生运动和地下革命工作。回国后,得知中国在研制中程导弹、洲际导弹等重大国防科研项目时,谷超豪毅然全身心地投入到了偏微分方程的学习和探索中去。

  偏微分方程与高速飞行器有什么关联呢?原来我们把飞行的速度划分为亚音速和超音速两种,亚音速飞行的轨道方程已经破解,从亚音速到超音速之间的轨道方程部分还是数学界和物理界的空白点,而谷超豪在短短几年中就开创了多元和高阶混合型偏微分方程理论,破解了这一世界数学界的难题,为超音速飞机的设计奠定了基础。1975年前后,我国正发展远程导弹,但有一个重要问题有待解决:由于烧蚀影响,弹头在飞行过程中是否稳定?谷超豪的研究最早提供正确的计算方法,为我国远程导弹型号的设计工作作出了突出贡献。

  走进规范场领域的研究对于谷超豪来说纯属偶然,1974年,美籍物理学家杨振宁到复旦访问,希望借助谷超豪的数学能力对杨-米尔斯方程中的缺陷和问题进行研究。什么是规范场和杨—米尔斯方程呢?规范场是为了描述原子核里的核子们为什么会被紧紧拉在一起,而不会被正电之间强烈的排斥力而炸开,而设想的一种作用力场,因为众所周知质子们带正电,是互相排斥的。杨振宁和米尔斯认为这种力场可以用类似于电磁力那样的理论来描述。电荷及其运动所形成的电流产生了电磁场,场传出去后可以作用在远处电荷和电流上。于是,他们也设想了一种类似电磁场的一种特殊场来传递核力,那就是规范场和杨—米尔斯方程。而谷超豪在研究中得出了球对称规范场的一般表达式,用数学方法对规范场理论进行了梳理和规范。

  上世纪80年代,谷超豪又深入到若干整体微分几何问题中,开创了波映照的研究,为探索建立基本粒子的运动数学模型奠定了基础。
这三个重要的研究成果成就了谷超豪的科学巅峰之作。每一个成果都触及到国际基础数学的最核心理论,每一个成果都引发了国际数学界相关研究的浪潮。

  为“数学”传承 甘为人梯桃李满天下
  谷超豪是数学家,但是他也是教育家,在他的学生中,有9人当选为中国科学院院士或中国工程院院士。而这与谷超豪的教学思想密不可分,每当他在一个新的领域中有研究进展时,他总是毫无保留传授给有才华的学生,让学生在该领域内继续深入研究,自己又去开拓一个全新的领域。就如同一个辛勤的园丁为种上一棵小苗,施肥后,又种下另一个小苗,直到栋梁成林。
  他的学生陈恕行教授给出了三维机翼超音速绕流的第一个严格数学证明,洪家兴教授在微分几何中的等距嵌入方面的研究,李大潜院士对拟线性双曲组的整体经典解的完整理论,都在他在开拓的领域中,更加深入下去作出的成果。
  对于学生,谷超豪永远是那么爱护和支撑,年轻的谢纳庆博士记得谷老在病榻上给他举行了博士生毕业答辩;周子翔教授记得虽然在科研上得到了老师无私的帮助,但是谷老总是不愿意在他的论文上署名……
  去年8月,《国际小行星通报》正式将中国科学院紫金山天文台盱眙观测站2007年9月11日发现的一个小行星命名为“谷超豪星”。事实上,在80多年的人生轨迹中,谷超豪也正如一颗在科学世界中的一个美丽星辰,始终在数学的轨迹上前行,不断点亮着科学界的星空……  


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