他一生挚爱数学,对数学可谓痴迷。从青葱少年到耄耋老者,由上海的弄堂里走来,走过艰难困苦的岁月,走过漂洋过海的求学,走过隐姓埋名的日夜,他始终在思考数学问题,也始终真诚鼓励与支持数学研究,一步一个脚印,稳健而不朽。
他就是今天要介绍的数学家、应用数学家,我国核武器设计中数学研究工作早期的主要组织者和开拓者之一的周毓麟。他为我国的核武器事业的发展做出了重大贡献;在非线性偏微分方程领域及其数值解方面有重要贡献。
周毓麟(来源:中国科学报)
从鸡兔同笼到拓扑学,开启漫漫人生路
1923年的2月12日,周毓麟在上海出生。父母都是勤恳踏实、严谨刻苦的普通人,即使时局艰难,也处处体面大方、审时度势又忠厚待人,以优德贤柔的品质为周毓麟营造了良好的家风。
父亲常与算盘打交道,闲暇时爱出有趣的算术题考考儿女,小毓麟就对数字题尤其喜欢和敏感。
一次父亲问了一个鸡兔同笼问题,他没用多少时间思考就答出来了。之后父亲将头和脚的数字升级为100,问他多少只鸡兔同笼,这回他就答不上来了。
青华小学毕业后,周毓麟到青华学校的初中部就读。初中开设代数课,学习一元一次方程,他突然发现之前回答不了的问题有了方法,顿时兴高采烈,放学没进门就嚷着'鸡兔同笼我会算了'!
1935年周毓麟证件照
1938年周毓麟初中毕业。正逢兵荒马乱的年月,父亲觉得与其念书不如去当学徒,踏踏实实学门手艺,还好家人一致反对,他才没能辍学。同年秋,他到大同附中高中就读。
大同附中的教学很有特点,一是除了国文之外其余课程都采用英文教材,二是对理科成绩较为看重。当时开设的数理课程非常多,好多课本都是英文的,本就喜欢数理的周毓麟越发得对数学感兴趣,且英语基础也打得很牢。
1941年入夏后,周毓麟高中即将毕业。痴迷数学的他,觉得自己还算有点数学天分,一心报考数学专业。同样喜欢数学的好朋友朱葆德劝他为考虑就业该选工科,说:'数学这碗饭不好吃的,以后出来了最多当个中学教师,要坐冷板凳的。应当学工科,以后好找工作。数学嘛,业余搞搞就行啦。'
但是凭着对数学的痴迷,1941年7月,周毓麟毅然决然地考取了大同大学数学系。大学的学习为他打开了一个新境界,中学时期多少还有些懵懵懂懂,此刻开始成熟沉稳起来。而他的数学天分也进一步被激发,数学学科得分均很高,他也慢慢养成了将疑难问题化为数学问题来研究的独特习惯。
1945年6月,周毓麟毕业,随即面临择业难题。几经周折后他进入南京临时大学补习班做数学助教,并于1946年一次偶然的机会听到恩师陈省身的讲座,开启拓扑学之路。
从拓扑学到偏微分方程,提出'数学要有用'
在听完陈省身的讲座之后,周毓麟鼓起勇气跑过去问陈先生,中央研究院数学研究所招不招研究生。陈先生回答,目前还不招,但是你愿意的话可以来听我的课,于是周毓麟天天骑着自行车来听课。经过一个多月的学习,他对数学的执着与热爱终于得到了回报,陈先生通知他到所里上班。
周毓麟非常珍惜在数学所的工作,到了数学所后,他才知道如何做研究。当时他被安排管理所里的图书馆,这个工作让他受益终生。每天除听课之外的时间,他都会在图书馆安安静静地看书,他还把高中时候学会的打字技术用上了,既给图书馆打卡片,也打一些自己要学习的资料。
经过陈先生的指导,1948年周毓麟的一篇题为《关于可微流形的可定向性(英文)》的文章发表于清华大学《科学报告》第五卷。同年在南京举行的中国数学大会上,他发表了自己的《实二次超曲面同调性质之研究》报告,引起了与会人员的关注。通过这次会议,他对自己的学习能力和研究能力更有了信心。
1948年下半年,中央研究院决定搬迁到台湾,数学所也开始着手准备。面对形势的急剧变化,同事们纷纷远涉美国,他却拒绝了陈先生同行的邀请,决定留在国内钻研拓扑学。
1949年9月,他经陈先生的推荐来到了清华大学数学系。在这里他结识了著名数学家华罗庚先生,并受到了他的高度赞赏。
1949年10月周毓麟(右一)和徐明月在清华大学大礼堂前留影
在科研工作中,他由一篇讨论'球的单位切向量的空间'的文章发现球面上不可能有处处非零的光滑向量场,总结出'地球上不可能处处有和风',并从这里感受到了数学的美、高和抽象,惊觉数学与生命的紧密相关。他提出数学要有用,自己应该做得更具体一些,并决定下一步学习整体微分几何。
'科学研究要指向应用'的思想,不是空穴来风,而是他从陈省身、姜立夫等人那里潜移默化所树立的学以致用的志向。
1953年夏,周毓麟被北大数力系推荐参加留苏生选拔考试,后于1954年和袁兆鼎、张芷芬等人到莫斯科大学攻读偏微分方程,求学深造。
从微分方程到数值计算解,献身核武器研究
1957年夏,周毓麟以优秀的论文答辩顺利获得副博士学位,同年底他乘坐国际专列回到北京回归燕园,在北大为新一代学子讲授充满智慧和创新的非线性偏微分方程专门化课程,受到学生的高度赞誉。
1957年周毓麟在莫斯科大学主楼前
1959年,他在讲稿以及与弟子们共同研究所获成果的基础上,编写了一本《非线性椭圆型方程与非线性抛物型方程理论选讲》的讲义。这本讲义把非线性椭圆型、抛物型方程研究的最重要的框架做了简要的描述和刻画,使得读者能够了解非线性偏微分方程研究框架,了解核心问题是要做出先验估计,这是当时非线性偏微分方程最现代的思想。
1960年5月,周毓麟突然接到中央下达的工作调动,云里雾里的他并不知道要干什么,只听到说从事的是保密工作,也就不多问了。安顿交代好身怀有孕的妻子后,他到二机部九所报到,后来才慢慢明白,九所的工作原来是搞核武器。
那时,因为原子弹理论突破遇到了拦路虎,所以中央从全国各高校和科研院所调集了大批专家和技术人员参与到原子弹研制工作中。九所向二机部提出了108个人的调动指标,最终包括周毓麟在内的105人服从了国家命令。
周毓麟与于敏讨论工作(左起:李德元,于敏,周毓麟)
为了保密的需要,自从进入九所的那一刻起,他的名字就在数学界里消失了。在此后漫长的岁月里,他和其他参加核武器研制的科学家一样,默默无闻地为中国的核武器事业辛勤工作,将自己的一切都献给了敬爱的祖国。
组织上派他主管流体力学和数值模拟的工作,他在紧张组建科研队伍之余,抓紧时间从头学习了有关理论,很快就使研究工作开展起来。他提出了多种具有实际使用价值的数值模拟方法,对研制用于核武器研究的电子计算机提出了一系列要求和理论分析。
中国第一颗原子弹、第一颗氢弹研制成功,是一批科学家、工程技术人员自力更生、艰苦奋斗、群策群力的结果。周毓麟在其中做出了突出的贡献。他作为主要参加者之一获得自然科学奖一等奖和国家科技进步奖特等奖。
周毓麟(右)与邓稼先一起交谈
改革开放后,他又重新捡起自己搁置了将近20年的偏微分方程研究,决心用自己的所学,使中国在21世纪成为数学大国。即使此时他已步入暮年,但是为事业拼搏的精神丝毫不减当年。
从1980年到1987年,他发表了50多篇高水平的学术论文。1982年,由他作为主要作者之一的《原子弹氢弹设计原理中的物理力学数学理论问题》获得国家自然科学一等奖。1987年,由他作为主要作者之一的《数学物理中若干偏微分方程的研究》获得了国家自然科学奖三等奖。1996年,他获得何梁何利基金科学技术进步奖数学奖,1997年获第三届华罗庚数学奖。
1980年周毓麟(后排左一)参加全国计算数学年会合影
如今,90多岁的他谈起过往眼里会有星星闪烁,祖国数学届取得每一个新成绩他都高兴得像个孩子。他说,数学该被更好地应用,数学之美该被更多人看见。
作者:
采集工程项目办公室/中国科协创新战略研究院
参考文献
1.《采数学之美为吾美:周毓麟传》,吴明静著,中国科学技术出版社、上海交通大学出版社
2.《弄堂里出来的数学家——周毓麟》,数学网
3. 本文图片来源于中国科学家博物馆(网络版)
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