谷超豪院士數(shù)學(xué)當效國

文/莫邪

谷超豪院士數(shù)學(xué)當效國

文/莫邪

2010年1月11日，在人民大會堂的領(lǐng)獎臺上，谷超豪從中共中央總書記、國家主席胡錦濤手里接過2009年國家科學(xué)技術(shù)最高獎證書。

這項榮譽的背后，是谷超豪一輩子的成就和驕傲，也是我國對科學(xué)家的最高榮譽獎勵。

谷超豪是著名的數(shù)學(xué)家，在當今核心數(shù)學(xué)前沿最活躍的三個分支——微分幾何、偏微分方程和數(shù)學(xué)物理及其交匯點上做出了重要貢獻。

谷超豪是古詞詩人，他的詩看得見功底，聽得到風(fēng)情。

谷超豪是教育家，他的學(xué)生中有6名中國科學(xué)院院士、3名工程院院士。

而今，這位謙虛、和藹、頗有儒雅之風(fēng)的學(xué)者已是高齡，他走路沒有年輕時矯健了，但依然不變的是他如沐春風(fēng)般的笑臉。

人們都說，他是為數(shù)學(xué)而生的，但他知道，他的數(shù)學(xué)研究是為國家需求而生的。

法蘭西科學(xué)院院士肖蓋曾這樣形容谷老的工作風(fēng)格：“獨特，高雅，深入，多變”。如果說前三者是許多杰出科學(xué)家的共性，“多變”恐怕是谷老學(xué)術(shù)生涯的一大特點了。從微分幾何到偏微分方程，在超音速繞流、混合型方程組等方面做出了世界領(lǐng)先的成績，之后又一頭扎進數(shù)學(xué)物理的前沿，而后與楊振寧先生就規(guī)范場理論的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)開展了合作研究。2009年10月20日，“谷超豪星”命名儀式在上海復(fù)旦大學(xué)舉行。

國際行星命名委員會將紫金山天文臺于2007年9月11日發(fā)現(xiàn)的、編號為171448的小行星命名為“谷超豪星”。谷超豪在命名儀式上表示，命名是一種極大鼓勵，自己在數(shù)學(xué)研究上只是取得了“一點點建樹”，“撫今追昔，我從事數(shù)學(xué)研究活動已60余年，我一貫認為數(shù)學(xué)研究要適應(yīng)國家建設(shè)的需要，要不斷創(chuàng)新和不斷提高，并為此目標而努力奮斗?！?/p>

“從祖國建設(shè)的需要出發(fā)”

谷超豪自幼就有這樣的信念：“一是做革命者，救國救民；二是做科學(xué)家，改變世界?！惫瘸肋x擇了數(shù)學(xué)界，他也一直記得孫中山先生的話：“青年人要立志做大事，不可立志做大官?！彼J為像孫中山那樣以救國救民為己任，為國家的興亡承擔(dān)責(zé)任，自然是“大事”；用自然科學(xué)改造世界，也是“大事”。從此，研究數(shù)學(xué)、做革命者，兩種身份同一種使命，成了谷超豪人生歷程中相互交叉的兩條線。

他14歲加入中國共產(chǎn)黨，17歲考入浙江大學(xué)數(shù)學(xué)系，他崇拜蘇步青，他甚至在大學(xué)就掀起了“科學(xué)+民主=谷超豪“的高潮。

上世紀50年代初，谷超豪從事古典微分幾何的研究，幾年后卻轉(zhuǎn)變了自己的研究方向。導(dǎo)致這次“轉(zhuǎn)型”的是1956年制定的國家12年科技規(guī)劃。當時，計算數(shù)學(xué)、概率論、偏微分方程都是新中國比較薄弱的，國家希望在這些領(lǐng)域能有所突破。聽聞這個消息，谷超豪就自覺地想要承擔(dān)起這個使命，而當時正是谷超豪在微分幾何方面作出引人注目成就的時候。1958年，蘇聯(lián)人造衛(wèi)星上天，正在莫斯科留學(xué)的谷超豪毅然決定開墾偏微分方程這塊國內(nèi)數(shù)學(xué)領(lǐng)域的薄弱園地。偏微分方程是數(shù)學(xué)和物理科學(xué)、工程科學(xué)溝通的橋梁，國際上已經(jīng)有久遠的歷史，谷超豪想用自己的方式進入這個領(lǐng)域。他高瞻遠矚地提出要以高速飛行為實際背景，以空氣動力學(xué)的需求和成果作為研究的切入點。

那時，他有空就去聽力學(xué)院的本科生課程，和中國留學(xué)生交流，并閱讀了大量資料，知道了這里有許多非常有趣而艱難的數(shù)學(xué)問題。1959年，他回到國內(nèi)，即以機翼的超音速繞流問題為突破口，開始組織精干隊伍，進行潛心研究。

對于一個科研工作者來說，放棄已有成績，歸零后重新出發(fā)，是何等的艱難。而谷超豪作出這個知難而上的重大抉擇，仍是考慮國家需要和個人興趣后的結(jié)果。盡管深愛數(shù)學(xué)，谷超豪卻不認為數(shù)學(xué)凌駕于其他學(xué)科之上。相反，他對“數(shù)學(xué)是科學(xué)的仆人”一說很是欣賞?！皵?shù)學(xué)最使人興奮之處，就在于可以用它來解說或解答各門學(xué)科中的重要問題，同時又不斷吸收其他學(xué)科的成就，擴大和充實自己的研究，為國家建設(shè)作出巨大的貢獻?！惫瘸勒f。

1974年，諾貝爾獎獲得者楊振寧來訪，建議和復(fù)旦大學(xué)教師們進行合作研究。谷超豪在合作和單獨的研究中獲得了多項很有意義的成果，被楊振寧比喻為是“站在高山上往下看，看到了全局”。著名的物理學(xué)雜志《物理學(xué)報告》為此出了一本專輯，還加上了一頁中文摘要。在國際著名雜志上有中文摘要出現(xiàn)，這在當時是非常難得的。通過這些研究，谷超豪從物理學(xué)中又提煉出了“波映照”問題，得到了深刻的結(jié)果，并引發(fā)了國際上許多著名科學(xué)家的后續(xù)研究，他的論文成為這一領(lǐng)域的經(jīng)典性引文。

從上世紀80年代后期一直到現(xiàn)在，谷超豪對偏微分方程又一前沿領(lǐng)域“孤立子與可積系統(tǒng)”發(fā)起了進攻，取得了一系列很有創(chuàng)造性的成果，擔(dān)任了首屆國家攀登計劃項目“非線性科學(xué)”的首席科學(xué)家。

在數(shù)學(xué)的王國里，他不會停下來。谷超豪75歲高齡時，還一年發(fā)表了3篇論文；至今，他已經(jīng)發(fā)表數(shù)學(xué)論文129篇，獲國家自然科學(xué)獎二、三等獎各1項，以及華羅庚數(shù)學(xué)獎、何梁何利科技進步獎和柏寧頓孺子牛獎(杰出獎)等多種獎勵。

多年后，學(xué)生李大潛感嘆說，谷先生在治學(xué)中有一種“多變”的精神。這種“多變”，表現(xiàn)為科學(xué)家獨特的個人風(fēng)格和超強的創(chuàng)新能力，實際上卻緣起于谷超豪強烈的社會責(zé)任感——從祖國建設(shè)的需要出發(fā)，才能不斷發(fā)現(xiàn)學(xué)科創(chuàng)新點，從祖國建設(shè)的需要出發(fā)，才有源源不斷的激情和智慧。谷超豪也常說：“我的研究有兩個原則不變，一是圍繞國家的總目標，二是圍繞學(xué)科的發(fā)展?！?/p>

他治學(xué)的特點是能夠迅速進入新的領(lǐng)域，抓住重要問題，并在其中作出創(chuàng)造性的新成就。谷超豪堅信“優(yōu)秀的數(shù)學(xué)成果早晚將會對其他科學(xué)發(fā)生重大影響”。對于數(shù)學(xué)直接為經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)的課題，他非常重視，他不但鼓勵其他人努力為此作出貢獻，而且也盡可能親自參與，以他敏銳的洞察力和數(shù)學(xué)修養(yǎng)為解決問題提供有效的途徑。

“培養(yǎng)學(xué)生要嚴字當頭”

有人說，具有詩人氣質(zhì)的數(shù)學(xué)家，在中國微分幾何學(xué)派領(lǐng)銜人物蘇步青的蘇門師生中有三人：蘇步青本人、蘇步青的弟子谷超豪、谷超豪的弟子李大潛。

在許多場合，蘇步青先生不止一次地講：“我的學(xué)生超過我了?！钡终f：“谷超豪只有一點沒有超過老師，就是沒有培養(yǎng)出像谷超豪似的學(xué)生來?！?/p>

對恩師這句話，谷超豪深感責(zé)任重大。他說：“我在好多地方不如蘇先生，蘇先生的這句話是在將我的軍，要我好好培養(yǎng)學(xué)生?！?/p>

幾十年后，谷超豪自覺“可以向蘇先生交賬了”——看看谷超豪培養(yǎng)出來的一批學(xué)生，他們構(gòu)成了一支超強的科研隊伍，使復(fù)旦數(shù)學(xué)研究所成為國際知名的研究機構(gòu)。他的夫人胡和生是中國數(shù)學(xué)界唯一的女院士，更是第一位走上國際數(shù)學(xué)家大會講臺的中國女性。谷先生從事研究有一個特點，每當他開拓出一個新領(lǐng)域，就毫無保留地傳授給學(xué)生，把學(xué)生推上這一領(lǐng)域的前沿。于是，他的弟子們個個成為了一方“高手”。在谷超豪精心培養(yǎng)的學(xué)生中，有9人先后當選為中國科學(xué)院院士或中國工程院院士。

幾十年來，谷超豪恪守著作為科研指導(dǎo)者的職責(zé)，從自身做起，抵制人情風(fēng)對科研的侵襲。但在另外一方面，他自知要擔(dān)負起為國家培養(yǎng)下一代科技工作者的重任，此時，他則是寬容、溫厚的師長。

1978年，洪家興師從谷超豪。半年后，他的母親病倒了。為了盡孝，洪家興放棄了考試，產(chǎn)生了退學(xué)的念頭。谷超豪了解后極力挽留，想盡辦法為他解決困難，直到他渡過難關(guān)。此后，洪家興成長為新中國培養(yǎng)的第一批博士，當選中科院院士。

前幾年，已80高齡的谷超豪仍帶著3名研究生。因為工作繁忙，無法給學(xué)生更多指導(dǎo)，他常常對學(xué)生說“抱歉”。但這聲聲“抱歉”的背后卻是，老先生仍堅持每個星期至少有兩個半天與學(xué)生進行討論，甚至給一些學(xué)生“開小灶”。而這，是不少比谷超豪年輕許多的博導(dǎo)都無法做到的。實在精力不夠，他還“求助”于夫人胡和生院士。

他尊重學(xué)生的學(xué)術(shù)成果，對于在自己參與的學(xué)術(shù)論文中署名，始終十分慎重。除非是他個人的研究占到科研過程的一半以上，或做了非常實質(zhì)性的工作，否則是堅決不肯署名的。曾經(jīng)，學(xué)生主動把谷先生的名字署進論文，被他知道后堅決劃掉。至今，谷超豪發(fā)表的130篇論文中，近八成都是他獨立發(fā)表的。

無論是李大潛院士對擬線性雙曲組的整體經(jīng)典解的完整理論，還是洪家興院士在混合型偏微分方程方面的研究，谷超豪的心血都功不可沒。

在洪家興眼中，谷超豪是這樣一位長者：“他帶著大家探索、開路。種種創(chuàng)業(yè)之初困難的事都由谷先生做了，而在找到了一條通往金礦之路后，他就把金礦讓給跟隨他的年輕人去繼續(xù)挖掘，自己則帶著另一批年輕人去尋找另一個金礦?！?/p>

在一次學(xué)術(shù)研討會上，谷超豪當眾總結(jié)自己的從教經(jīng)驗：“引導(dǎo)年輕人作最有前途的研究，用最好的內(nèi)容和方法啟發(fā)他們?！闭f話聲音并不響亮，卻令臺下每一位學(xué)生為之動容。

在谷超豪的科研道路上，每當開辟一個新領(lǐng)域并作出開創(chuàng)性貢獻后，他就轉(zhuǎn)入到新的科學(xué)領(lǐng)域中去，毫無保留地把思想、經(jīng)驗、技巧傳授給學(xué)生，把學(xué)生推向這一領(lǐng)域的前沿。他不計較個人名利，指導(dǎo)學(xué)生寫論文時，常常提出一些創(chuàng)造性的構(gòu)思，但不愿在文章上署名。谷超豪在復(fù)旦大學(xué)先后開設(shè)了10多門基礎(chǔ)課和專業(yè)課，要通過他的研究生答辯，最關(guān)鍵的是論文必須具備“原創(chuàng)性”。

如今科學(xué)界，有些導(dǎo)師“名正言順”地把學(xué)生成果視為己有，洪家興對這一“怪現(xiàn)象”很不以為然：“我做谷先生的學(xué)生時，論文題目的確定和具體做法都是先生一手指導(dǎo)的，但他從來不在論文上署名?！?/p>

引導(dǎo)年輕人作最有前途的研究，用最好的內(nèi)容和方法啟發(fā)他們。

“耕耘未取半日閑”

1988年，谷超豪出任中國科技大學(xué)校長。當時，正是中科大的困難時期，谷超豪深感國家賦予自己的責(zé)任重大。到合肥后，全身心地投入到學(xué)校的繁忙事務(wù)之中。對數(shù)學(xué)研究，他給自己提出了“不斷線”的要求。于是，乘火車、坐飛機，從白天到黑夜，只要一有機會，思緒就會回到數(shù)學(xué)之中。

“數(shù)苑從來思不停，穿云馳車亦有成。”這就是谷超豪在時間的夾縫中繼續(xù)數(shù)學(xué)研究的自我寫照。正是這一時期，他對孤立子的研究萌發(fā)了許多獨到的思想。他的學(xué)術(shù)成就和奮斗精神，得到了中科大師生的尊敬，他以自己的人格力量感染了廣大師生，實現(xiàn)著他對中科大要提高教學(xué)和科研水平的期望。

對學(xué)科發(fā)展十分敏銳的谷超豪，上任后立刻推動成立中科大非線性科學(xué)聯(lián)合研究組，并親自擔(dān)任組長。中心搭建了一個很好的平臺，把不同學(xué)科的科研人員聚集在一起，經(jīng)常開展研討交流，使大家相互之間有所了解，學(xué)科交叉得以順利進行，對培育新的學(xué)科方向起到了重要的作用。郭光燦教授在量子光學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的量子信息研究，就是在上述“攀登計劃”項目和之后的“211工程”項目“數(shù)學(xué)與非線性科學(xué)”的支持下逐步發(fā)展起來的。后來，郭光燦小組在量子通信和量子計算領(lǐng)域取得了一系列世界領(lǐng)先水平的科研成果。此外，俞昌旋、辛厚文、閆沐霖等教授的科研小組都在相關(guān)領(lǐng)域取得了重要成果，促進了相關(guān)理論和實驗科學(xué)的發(fā)展。郭光燦和俞昌旋先后于2003年和2007年當選為中國科學(xué)院院士。

“谷先生對我們一直強調(diào)，要在理論上做深入研究或者在應(yīng)用上真正解決其他學(xué)科的問題，而不是發(fā)表多少文章。同時，他要求對研究生也要注意交叉培養(yǎng)，這些使我獲益匪淺?！敝袊萍即髮W(xué)數(shù)學(xué)系教授李翊神說。

在開展原始創(chuàng)新的同時，中心還通過學(xué)科交叉培養(yǎng)了一批拔尖人才?！肮认壬粌H是著名的數(shù)學(xué)家，而且對物理學(xué)有深入的研究。他身體力行，帶頭作交叉研究方面的學(xué)術(shù)講座。同時，鼓勵其他老師開講座。今天，我國活躍在該領(lǐng)域的研究骨干力量，許多來自這個講習(xí)班?！?/p>

谷超豪還組織國內(nèi)專家撰寫了《孤子理論及其應(yīng)用》一書，先由浙江科學(xué)出版社出版了中文版，后譯成英文由著名的德國斯普林格出版社出版發(fā)行，美國著名的《數(shù)學(xué)評論》雜志對該書給予了很高的評價。

作為著名科學(xué)家和中科大校長，谷超豪在學(xué)術(shù)上要求很嚴，但為人卻非常平易近人?！八麨槿似胶?，沒有一點兒架子，穿著也很樸素，我們與他交流很輕松，絲毫不拘謹?！敝锌拼鬅峥茖W(xué)和能源工程系執(zhí)行主任王曉宏教授說，“直到今天，我每年給谷先生寄賀年卡，他都認真地回復(fù)?！?/p>

1993年9月，谷先生任職期滿離開中科大時，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。天時地利交界處，能得人和事不難?！被蛟S，這正是谷先生能夠凝聚人心、推進多學(xué)科交叉的真正原因。

時至今日，谷超豪從教已近62年。84歲的他還在孜孜追求數(shù)學(xué)的美麗：每天早上和下午，他有固定的時間研究數(shù)學(xué)領(lǐng)域的新話題；在復(fù)旦，他與學(xué)生每周定期舉行一次數(shù)學(xué)討論會，風(fēng)雨無阻；甚至在華東醫(yī)院病房，他還完成了弟子的博士論文答辯。如今，谷超豪最大的心愿是：希望能再培養(yǎng)出幾位新的數(shù)學(xué)優(yōu)秀人才。

“人言數(shù)無味，我道味無窮”

許多大師級的學(xué)者，都是文理兼?zhèn)洌谏鐣宋膶W(xué)科領(lǐng)域也有很高的素養(yǎng)。谷超豪也不例外，他早年喜歡看《三國演義》，覺得“那是一群聰明人做了很多聰明的事”，后來則一直喜愛古典詩詞，尤其是杜甫的律詩，認為是“既反映了民生疾苦，又對仗得很工整?！?/p>

在幾十年如一日的數(shù)學(xué)研究中，谷超豪經(jīng)常利用自己深厚的文學(xué)功底，將數(shù)字化枯燥為神奇的無窮樂趣用詩意的語言表達出來。1986年，他乘船去浙江舟山講學(xué)時，曾寫過一首詩：“昨辭匡廬今蓬萊，浪拍船舷夜不眠。曲面全凸形難變，線素雙曲群可遷。晴空燦爛霞掩日，碧海蒼茫水映天。人生幾何學(xué)幾何，不學(xué)莊生殆無邊。”其中第二句講的就是微分幾何中的兩個著名定理。

谷超豪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，親昵地稱為“金三角”，他在國際數(shù)學(xué)領(lǐng)域的雙曲型方程、多元混合型偏微分方程、規(guī)范場理論、孤立子理論中的Darboux方法等方面，都有重大貢獻。谷超豪將科學(xué)與美的思維完美結(jié)合，在《觀巨型皂泡飛舞》的詩中寫道：“斯人雅興殊堪羨，盈尺珠璣迤邐開。凸凹婆娑飄飄舞，誰能解得方程來?！?/p>

“數(shù)學(xué)與古典文學(xué)都十分重視對稱性，許多作品中還蘊含著豐富的科學(xué)思想萌芽。”谷超豪說。他常常告誡年輕人，千萬不要重理輕文，不要單純和數(shù)字、公式、公理、定理打交道?！拔膶W(xué)和寫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！”

“人言數(shù)無味，我道味無窮。良師多啟發(fā)，珍本富精蘊。解題豈一法，尋思求百通。幸得桑梓教，終生為動容?！?/p>

對于自己的工作，谷超豪自有體味：“研究數(shù)學(xué)就像爬山，努力地翻過一個山頭，會發(fā)現(xiàn)眼前一亮，前面的景色多美啊。往上看又見疊疊的山峰，只有不斷地攀登，才會有更廣闊的視野，才能看到更美的風(fēng)景?！?/p>

谷超豪這樣總結(jié)自己：“我在數(shù)學(xué)方面的天賦還是不錯的，但限于時代的環(huán)境，我不得不花很大的力量在革命工作、社會工作上面。人家問我是否后悔，我可以這樣說：如果我把所有精力都集中在科學(xué)上，肯定會做得比現(xiàn)在更好。但我并不后悔，我覺得我盡了歷史責(zé)任。我想對于現(xiàn)在的年輕人來說，他們的歷史責(zé)任，就是把我國的科學(xué)技術(shù)搞上去?！?/p>