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【央视】谷超豪—神思求百通
媒体:中央电视台 日期:2011-01-05 作者:李向东 张涛 杨丽 王成辉

[视频库视频: 谷超豪——神思求百通]

宣传片:

他是数学家,却横跨数学、物理两大领域;在核心数学的三个不同领域他都取得了国际赞誉的原创性成果。诺贝尔奖获得者杨振宁教授这样评价他的学术:站在高山上,看到全局。中国科学院院士,2009年度国家最高科技奖得主谷超豪做客大家,敬请关注。

2010年1月11日,复旦大学教授,中国科学院院士谷超豪先生荣获2009年度国家最高科技奖。委员会的评审意见这样描述他的贡献:

谷超豪院士是在国内外享有盛誉的数学家、教育家。他在多元混合型和双曲型偏微分方程、规范场的数学理论、可积系统理论和无限维变换群理论等多个重要领域都获得了富有开创性的、国际领先的重要成就,获得国内外高度评价。

对于常人来讲,谷超豪的研究领域生僻而高深,但是《大家》栏目却从谷先生的专访中解析出他的学术精神与人格品质。

谷超豪:我们国家是强大了,但是科学还不够强大,我应该把科学也搞强大来跟它相适应,我想在这里面,知识分子的这种热情总是有的。

洪家兴:谷先生在科研上我觉得,一个是责任,一个是对数学的兴趣,这两个占有了他生活的全部。

数学家洪家兴院士是谷超豪上世纪60年代的博士研究生,他与谷先生在复旦大学共事多年,对谷超豪的学术有深入的了解。

洪家兴:我觉得谷先生在微分几何、偏微分方程、数学物理这三个核心数学最重要的热点领域里作出了开创性的、难度很大的、有创新性的突破。这个赢取了国际上高度的尊重和赞扬,这在大陆的数学家当中、学者当中是很罕见的。在华人当中在国际上也是不多见的。

谷超豪在国际数学界崭露头角是在1957年,当时他去莫斯科大学数学力学系进修。当时他在微分几何领域突破性的成果,让国际数学界开始关注这个20出头的中国年轻人。

洪家兴:莫斯科大学是国际上非常重要的数学中心,谷先生是惟一一个在那拿到博士学位的中国留学生,当时其他所有在那留学的留学生,人很多啊,也上百名了,但是都只拿了副博士。

莫斯科大学学习期间谷超豪在嘉当变化拟群的研究领域,取得了突破性的进展,受到了校方的高度赞誉。

洪家兴:嘉当是一个上一个世纪最伟大的几何学家。

谷超豪:昂利嘉当的许多工作,都给人家发展了。但是呢,昂利嘉当的这个关于无限变换群的理论啊,还没有充分发展。

洪家兴:谷先生是第一个在嘉当变换拟群上的一个重要进展。

谷超豪:我用我自己的这个特殊的方法,因为我微分几何比较好。

洪家兴:谷先生在通过他论文的时候,导师认为这是个达到了博士论文水平(的论文),就直接授予博士。所以你看见他的那个照片是莫斯科大学校长彼得洛夫斯基授予他博士学位的。

谷超豪在莫斯科大学的研究方向其实得益于恩师苏步青的指引。1926年出生于浙江温州的谷超豪,1943年他考入浙江大学,在大学四年级,他同时被陈建功、苏步青两位数学大师看重并参与两个不同方向的数学研究。

谷超豪:苏先生和陈先生是两个不同的方向,一个是几何的,一个是函数论的,当时一般的一个学生只能选一门,但是我到了四年级以后,他们知道我的成绩很好,两位先生都喜欢培养我。

大学期间,苏步青、陈建功两位老师分别从微分几何和函数论方面给予了谷超豪多视角高强度的数学训练。另外,在三四年级时偏爱物理的他还选修了物理系的很多等课程。正是这种跨学科的知识构建为他日后的学术成就奠定了基础。

上世纪五十年代,谷超豪随导师苏步青来到复旦大学任教,研究方向也追随导师的微分几何,但是上世纪60年代,谷超豪却转向偏微分方程的研究,出发点只有一个:国家的需要。

谷超豪:我开始时候要搞偏微分方程就有这个想法,要为国家建设做一点更具体的东西。

洪家兴:五十年代、六十年代是冷战时期,导弹、卫星、高速飞行器世界各国都在发展,特别是苏美两国。作为我们国家国防的需要,也可以说学科发展的需要,要有人围绕高速飞行器设计的数学理论进行研究,那谷先生就把他在微分几何的方向毅然地转向了偏微分方程的研究,我们现在要知道就是这个,你超音速飞行的话,周围的气流比较复杂,你要是飞行器在超音速飞行,它周围的流动状况要研究清楚。在(上世纪)六十年代,他第一个重要的工作就对高速飞行器,也是超音速飞机平面超音速扰流带激波的解,他第一个给出了一个解,这可以称为这个领域里的一个先驱性的工作。

谷超豪在做这项研究时,比国外的同行,早了十多年,同时他还参加钝头物体超音速绕流问题的计算工作,为我国的航天工程作出了贡献。

洪家兴:因为当时我们国家基本上处于闭塞时期,我们做的工作国外人并不注意,发在我们自己的杂志上,有些是用中文发表的。谷先生这个工作是用中文发表的,所以国外人也不知道。只是改革开放以后,和到国外去交流的时候,他们才恍然大悟你们十多年前就已经解决了这个问题。

谷超豪:我就是学了要用,我想用,这个给我一个很大信心,把数学用到物理上面去,这个事情是我自己一直想做的事。

在超音速绕流的研究中,谷超豪不但解决了超音速状态下的科学难题,还在研究从低速到高速的飞行过程中的科学问题,这也是国际上多年悬而未决的难题。

洪家兴:他(上世纪)六十年代做的另外一个工作,我们知道科普上都有飞机如果从亚音速飞到超音速,飞的时候当中有一个音障,这个音障是很困难、很复杂的,它对应的数学问题就是混合型方程。

谷超豪:混合型方程是这样的,这个问题也是从飞行器问题上产生的。做了以后呢,觉得这里面的问题很多。

洪家兴:谷先生就是从这个角度去研究混合型方程,他解决了相当一大类混合型方程。同时发现了重要的新现象,这个新现象对混合型方程理论是起了奠基性的作用的。

谷超豪欣赏一句话“数学是科学的仆人”,他总是试图用自己的数学解决其他学科,尤其是物理方面的根本问题。上世纪70年代中期,谷超豪与诺贝尔奖获得者物理学家杨振宁合作,在规范场的数学结构方面取得了许多突破性成果。

洪家兴:到了(上世纪)七十年代,谷先生转向了数学物理,这个数学物理呢,起因可能和杨振宁到复旦的访问有关,杨振宁和米尔斯在1954年就是提出了杨—米尔斯场。这是物理学界公认一个很重要的成果,从杨振宁和米尔斯提出这个理论到现在差不多有三项诺贝尔奖了在这个领域里。但是从数学角度研究,杨—米尔斯方程这项工作是不多的,所以杨振宁1974年到复旦访问的时候,就向复旦的教师,就包括谷超豪在内的一些教师提出了从数学上研究这个杨—米尔斯方程的问题。

谷超豪:我们先请他做报告,做了报告之后呢,我们就自己去,他也提了些问题,提了些问题,他在报告的时候,当然我们也给他提出一些问题,或者想法,他还很奇怪。

主持人:你们能提出问题。

古超豪:我们能提出问题,我们能够了解他的事情,了解他的想法。

主持人:有共同语言。

古超豪:对,有共同语言,那么到第二天,我们就我跟老伴胡和生,我们就做了两项研究成果,当天就做了两项成果,当天晚上做,第二天跟他讲了,他觉得非常高兴。

洪家兴:谷先生很快地找到了这个杨—米尔斯方程科系?问题解的存在性,这个比国外同行做的工作早五年。

谷超豪与杨振宁的合作时间虽然不长,但却取得了高效而突破性的进展。之后他们保持着长期的合作关系和私人友谊。

洪家兴:谷先生在规范场方面,另外一个工作呢就找到了,求对称规范式的所有的表示,这是非常有用的,物理学家的疑问很多很多,另外一个他就是用微分几何当中的(何落群)的理论,用到了规范场,把杨振宁以前的(00:12:53开盘落位相)因子的方法,用同样的数学工具来描述,所以写得非常漂亮。

作为数学家却深通物理的谷超豪不仅解决了物理与数学交叉领域的科学问题,而且赢得了国际物理学界的关注与赞誉。

洪家兴:国外的一个著名的物理杂志,physics reports,要求谷先生出版一个专辑,介绍他在杨—米尔斯场规范场理论方面的工作,整整一期就是谷先生一个人的工作,其中第一页是谷先生加了一个中文的摘要,这是开天辟的第一次,这是大陆学者第一个在这上面出专辑。

物理学家杨振宁教授通过与数学家谷超豪的合作,曾经用一句话形容谷超豪的学术研究。

洪家兴:杨振宁对谷先生在规范场理论的研究,在接见记者时有这样一个评价,他研究规范场,就像站在高山上往下看,看到了全局。

站在高山上,看到全局。谷超豪其实远不止在规范场的研究中有这样的视野与智慧,他在自己所涉及的微分几何、偏微分方程、数学物理三大领域都是如此,上世纪80年代,谷超豪开创了波映照的研究方向,引发了国际上许多著名科学家的后续研究,谷超豪的文章已成为这一领域的经典性引文。

洪家兴:这个波映照应当说是物理学家最早提出来的称谓,他想描述基本粒子的运动,他们称为∑模型,∑是个希腊字母,∑模型,但是这个模型所对应的一个偏微分方程是非常复杂的,那么里边有时间T,是一个动态的一个方程,那大多数数学家都不知道怎么求解,包括物理学家当然也不知道怎么求解,我自己也感到兴趣的,这是几何上的问题,它是个动的,动态的解怎么求解。这谷先生是很妙的,他找到了这个∑模型当中的一个很重要的几何特征一下子就把它解决了。所以证明了这个动态的解也是存在的,而且是整体存在的,所以这件事在西方,在美国、在法国都引起非常惊讶。他们称surprise,因为本来以为这是他们不好解的,而且不相信是整体有解,我们国内数学家(王润怀)先生用一个词用得很妙,谷超豪用明快的手法解决了这个问题。

在对数学世界的探索中,谷超豪总能以独特的视角发现别人所看不到的科学问题,并用自己巧妙的方法解决它。之后他又以同样四两拨千斤的方法在高维孤立子理论上取得了很重要的成果。此种智慧让国际上很多数学家都对他都心生敬意。

洪家兴:法国数学家马达姆肖盖对谷先生有一个评价,这个评价我觉得精确极了。他说我是看谷先生关于杨—米尔斯场的存在性的文章认识谷先生的,就是我前面讲到杨—米尔斯存在性,这是一项由数学家解决的物理学的问题,这项工作充分了体现谷先生他科研上的独特、高雅、深入、多变的特点,这八个字非常精确,独特就是原创性,这个原创,是经常有怪招的,是独特得很,有原创性。高雅就是并不是用烦得一塌糊涂的办法,而是用明快的手法,就很简洁地把它作出来。深入多变这是,多变就是谷先生从一个方向走到另一个方向。

从微分几何的研究,转向偏微分方程的研究,再转向数学物理的研究,每转移一个研究方向,就如同从一个高峰又攀登到另一个高峰,谷超豪像一位数学的登山家,总能以轻盈的步伐游走于数学的巅峰之间,而乐此不疲。

谷超豪:因为我一个是眼界比较广一点,因为学数学同时物理兴趣也很浓厚,这样之后看东西的眼界比较开阔,那么同时呢就说希望数学方法用得比较好一点,用得比较简明扼要一点。

谷超豪又像是一位开疆辟土的数学统帅,他始终沿着导师苏步青先生的教学理念,把自己的学术思想毫无保留的传授给自己的学生,从而带动整个团队整个学科的发展。苏步青经常和外人讲谷超豪超过了自己,谷超豪也希望自己的学生超越自己。

谷超豪:所谓超过,这个你做某项工作学生一定超过先生,因为是学生的工作在先生基础上做的,这是带学生的意义了。

主持人:做研究工作没有创新,这就不是研究工作。

古超豪:对,这个研究工作一定是学生在老师指导下做的工作,没有什么新的东西呢,那就意义就不大了,所以从这种意义上讲起来学生超过老师是必然的,但是另外从意义上来讲,学生要全面超过老师或者是跟不同的时代,用不同的标准来比较,那又是另外一种比较方法。从这种意义来讲的话,我觉得苏先生好多地方我不如他,我不如他,这个特别苏先生还讲这句话有另外的意思,他是将我的军,他说这个我一定要培养一个超出你的学生来,那他跟我的学生说,你要培养个超出我的学生,他将我的军,要我好好培养学生。

谷超豪从未辜负导师苏步青的嘱托,从教60年的生涯中,他为国家培养了一批在国际上很有影响的数学家,在他直接指导的研究生中,就有三位当选为中科院院士。

洪家兴:他自己开拓一个方向以后,就马上交给他的学生。就打比方他一开始做超音速扰流,他做了一个先驱性的工作以后,就让李大潜沿着这个方向走,所以李先生在这个方向上做出了非常出色的工作,就紧跟着谷先生在这条路上走下去。而谷先生自己走混合型方程,他又从双曲型方程走到混合型方程,他进入混合型方程也做出了一些成果。就我刚刚说的,发现了新现象,解决了用一个统一方法来解决混合型方程,他把这个工作就交给了陈恕行和我,所以陈恕行他就沿着超音速扰流作出了许多出色的工作,得到国家自然科学二等奖。我跟着他学混合型方程,我后来是用到微分几何上。那谷先生自己又转到数学物理,他又带着年轻人去做数学物理,所以他,所以这个很不容易的。开拓一个方向是很难很难一件事。就好象你要挖一个金矿,这个金矿在什么地方,你要找到金矿,然后把这个金矿交给学生,自己又去挖另外一个金矿,这个要有很大气度的。

大家一致认为,创新和奉献可以概括谷超豪的学术人生,虽然他曾担任过中国科技大学校长和温州大学校长,但在繁重的事务工作之外,他从未放松自己的科研追求和教书育人的责任,60年来谷超豪在国内外发表论文130余篇,其中一人独立完成的有100篇。出版专著及教材6部。曾获国家自然科学奖二、三等奖各一项,国家教委科学技术进步奖一等奖两项,直到82岁他依然在带研究生。

洪家兴:谷先生在指导研究生当中有几个特点,第一个特点,就可以看到他发表130篇文章,有100篇是他一个人自己写的文章。

陈恕行:就是他很少跟学生一起发表论文的,只在他自己真正花了很多精力的这样一些合作的论文上面,他才署上自己的名字。

洪家兴:尽管这个问题是他提出来的,思想方法是他讲的,甚至于论文这块他还修改,但是他不署名的。

陈恕行:他是一再鼓励他的学生,年轻人,就是自己去做研究做创造。

洪家兴:我们教师开会的时候,有时习惯了,学生都把我们这些导师称为老板,有一次开教授大会的时候,谷先生对这一点极为愤怒,他(说)以后不能叫老板,我当时有点纳闷,

问为什么不能是老板,那天我也问他,他说老师和学生之间不是雇佣关系怎么好称老板,他是期望学生能尽快地成长。

谷超豪的身体力行无疑是最好的表率,复旦大学的数学研究之所以一直保持着国际水平,与谷超豪自由开放的学术思想,真诚豁达的人格品质密切相关。

洪家兴:谷先生几乎不批评人,但是谷先生如果要批评你,那你这个人完了就是。他基本上不批评人的,但是他这个形象放在你这,使得你不得不好好地做事情,有一种榜样的力量是在你旁边,他是用身教,并不是用言教。

陈恕行:谷先生这样一种就是这样种思想,这样种精神,我也是一直记在脑子里,在我对我的学生指导的时候,所以我也是这样做的。

谷超豪:反正现在有一个任务在那里,这个任务的话,把我们国家的数学搞上去,这个任务的话,导师学生都有,都有这个任务。那么再希望学生尽量发挥自己的创造性,把这个,把任务可以完成得好一点。

把我们国家的数学搞上去,为了这个目标谷超豪奋斗了一生,如今84岁的谷超豪由于身体原因不能常来学校,但他时刻关注着我们国家数学学科的发展,与数学打了一辈子交道。爱好文学的谷超豪用一首诗总结自己的数学人生。

古超豪: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,神思求百通,幸得桑梓教,终生为动容。

(中央电视台2010年1月16日)

发表何处、位置:中央电视台《大家》栏目
发表日期:2010年1月16日
单位:北京科学教育电影制片厂
时间长度:27分钟
作者:李向东 张涛 杨丽 王成辉
杨丽 王成辉
 
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