蘇步青:一生風雨任“幾何”丨尋找新中國科學奠基人

作者丨韓揚眉 黃辛

蘇步青:一生風雨任“幾何”丨尋找新中國科學奠基人

人物簡介

蘇步青,1902年9月23日出生於浙江省平陽縣,2003年3月17日在上海逝世,享年101歲。中國科學院院士、數學家,有“東方第一幾何學家”“數學之王”之稱。曾擔任復旦大學校長、中國數學會副理事長,第七、八屆全國政協副主席和民盟中央副主席,以及多屆全國政協委員、全國人大代表等。

就讀於日本東北帝國大學數學系,從事仿射微分幾何研究。1931年3月,應著名數學家陳建功之約回國,而後一生努力使我國的數學科研教育事業不斷髮揚光大。

主要從事微分幾何學和計算幾何學等方面的研究,在仿射微分幾何學和射影微分幾何學研究方面取得重要成果。在一般空間微分幾何學、高維空間共軛理論、計算機輔助幾何設計等方面取得了突出成就。

從1927年起在國內外發表數學論文160餘篇,撰有《射影曲線概論》《射影曲面概論》《仿射微分幾何》等專著10部。“K展空間和一般度量空間的幾何學、射影曲線論”榮獲1956年首屆國家自然科學獎二等獎。“船體數學放樣”項目榮獲1978年全國科學大會獎。“計算機輔助幾何設計(合作)”和“曲面法船體線型設計程序系統(合作)”兩個項目同時獲得1985年首屆國家科技進步獎二等獎。

2003年8月,國際工業與應用數學學會(ICIAM)設立“ICIAM蘇步青獎”,獎勵在數學對經濟騰飛和人類發展的應用方面作出貢獻的個人。2004年,中國工業與應用數學學會(CSIAM)設立“ CSIAM蘇步青應用數學獎”。

在日本東北帝國大學的校園裡,兩名中國青年談起了理想。

“在日本取得博士學位後,我們要回到故鄉,在浙江大學建設最好的數學系。”“學長”陳建功提議說。

“對,取得博士學位後,我們要馬上回去報效祖國,為浙江大學數學系的發展出謀劃策,為國家培養更多的人才。”“學弟”蘇步青立即答應。

1931年,蘇步青以優異成績獲得日本東北帝國大學理學博士學位。面對紛至沓來的橄欖枝,他履行數年前的承諾,踏上了科學救國的歸途。

棄文從理為振國

為家為國,這個信念自小就深紮在蘇步青的內心。

在浙江省立第十中學二年級的第一堂數學課上,從日本留學回來的數學老師楊霽朝慷慨陳詞:“要救國就要振興科學、發展實業,數學是發展科學技術的基礎,必須學好數學。”這句話,改變了正在聽課的蘇步青的命運——他放棄了成為文學家的夢想,每天只專注於讀書思考、解題演算。

1919年,在校長洪岷初提供的200銀元資助下,17歲的蘇步青東渡日本,隨後考入東北帝國大學數學系學習。

在日本時,蘇步青在仿射微分幾何等方向上的研究卓有成效,被稱為“東方國度上空升起的燦爛的數學明星”。蘇步青在國際數學刊物上發表論文41篇。其中,他在一般曲面研究中發現了四次(三階)代數曲面,在日本和國際數學界引起強烈反響,人稱“蘇錐面”。

一別十二載。回國後,蘇步青先後擔任浙江大學數學系副教授、教授、系主任。他和陳建功等數學家共同拉開了中國現代數學發展的序幕。著名數學家、中科院院士王元評價道:“中國現代數學研究是上世紀30年代才真正開始的。”

在浙江大學,蘇步青主攻方向由仿射微分幾何轉到射影微分幾何,並很快做出了系統的研究成果。他還把研究領域進一步擴展至一般空間微分幾何學,建立了與前人完全不同的幾何構造性方法,完成了N維空間曲線的幾何學構造理論。

從1931年到1949年,這位“東方第一幾何學家”帶著他的學生在美、日、英、法等國的期刊上共發表100多篇論文。

“蘇先生和他的學生在極其艱難的條件下,長期堅持微分幾何的研究和教學,取得了舉世矚目的成就,形成了國際上公認的中國微分幾何學派。”蘇步青的學生、復旦大學數學與科學學院教授、中科院院士李大潛說。

全國高校1952年院系調整,蘇步青帶領學生隨浙江大學數學系一同進入復旦大學並任復旦大學教務長,1978年任復旦大學校長。他在那裡繼續深耕,撰寫了《一般空間微分幾何學》《現代微分幾何概論》和《射影曲面概論》等專著,系統總結研究成果,奠定了微分幾何學的發展基礎。他創立的“微分幾何學派”在復旦大學得以發揚光大。

為了凝聚中國數學家,蘇步青參與發起了中國數學會。他還擔任我國第一本向全世界發行的《中國數學會學報》總編輯,並定下原則:“該會刊非創作不登,備與各國著名雜誌相交換,為我國數學界在國際謀地位。”

“蘇步青先生就是要振興國家的數學、振興我們國家。”蘇步青的學生、復旦大學教授華宣積說。

逆境攻關為強國

“蘇教授來了!蘇教授來了!”1972年9月的一天,上海江南造船廠傳出了一則令工人們開懷的消息。

這是蘇步青第三次來到江南造船廠,與前兩次接受批判和勞動教育、進行調查不同,這一次他是為解決造船難題、開發更好的船體數學放樣方法而來。

上世紀六七十年代,國際上造船、汽車等工業迅速發展,計算機的工業應用也日趨廣泛,計算幾何學科逐漸形成,1960年已出現了第一個船舶線型光順計算程序。而當時國內科研停滯,造船工業中還在沿用傳統繁重的手工船舶線型放樣方法,船體數學放樣研究進展十分緩慢。

“應該儘快用先進的科學技術為他們減輕勞動強度,提高工作效率。”看到放樣工人幾個月才能把船體的三向剖線光順好,已到古稀之年的蘇步青急在心裡,甚至忘了自己頭上還戴著一頂“反動學術權威”的帽子。

蘇步青全身心投入,很快就找到了突破口,提出了一整套方案,即從參數曲線和參數曲面著手,解決大撓度曲線、空間曲線和曲面的問題。接著,他交待學生忻元龍和船廠工人顧靈通繼續研究曲線光順方法,但要用參數曲線;而他自己則集中精力研究國外文獻,從數學理論上提出指導意見。

經過夜以繼日的鑽研,蘇步青翻譯國外相關論文並編印出《樣條擬合譯文選》,引導了全國數學放樣工作。

最終,在蘇步青的指導下,忻元龍和顧靈通完成的算法程序成功計算了幾條不同類型的船。江南造船廠數學放樣小組順利完成了線型光順課題。1978年,復旦大學數學系“船體數學放樣”等項目獲得了全國科學大會獎。

“這些都是在逆境中作出的,不能不令人更加敬仰他。”與蘇步青一起參與江南造船廠船體數學放樣方法研究的華宣積感慨地說。

後來,蘇步青連續發表系列論文,為我國計算機輔助幾何設計的發展作出了重要貢獻。

重教執鞭為興國

“是不是想讀研究生,不想當助教?”

“嗯。”

“想讀研究生是好事,沒有錯。但你考慮問題先要想到國家需要,現在學校急需你擔任教學任務,你應該服從。我們應該把自己的工作時刻與國家的命運聯繫在一起,用我們全部的生命貢獻給生育和栽培我們的祖國和人民。”

與老師的這段對話,華宣積多年來一直牢牢記在心裡。

蘇步青常說,“個人的成名成家是次要的,重要的是要根據時代發展的要求,努力使我國的科研教育事業不斷髮揚光大。”

他希望學生能超越老師,衝破學科界限,開創新領域,發展新學科。這種人才培養方法被他形象地稱作“雞孵鴨”。在這種思想指導下,他的學生熊全治研究整體微分幾何,特別是積分幾何;張素誠轉向拓撲學;谷超豪轉到偏微分方程和數學物理研究;胡和生髮展了孤立子的幾何理論……他們都是享譽國內外的著名數學家。

那個年代生活雖苦,蘇步青為祖國培養人才的意志彌堅。他和陳建功還分別領銜創辦了獨特而有效的微分幾何和函數論討論班,讓學生和青年教師得到嚴格訓練。即使在抗戰時期,數學討論班仍在貴州青巖臨時校址的防空洞中舉辦——晨日的光輝、夜晚的煤油燈、形態各異的鐘乳石,在“別有洞天”中攻克數學難題、開展數學研究的情景令學生終生難忘。

1959年底,復旦大學數學系從上海各區縣中學挑選出100名優秀高中生成立“數訓班”,蘇步青特地為該班開設高等幾何課。“蘇先生給我們講三線共點、三點共線時說,多麼美麗的定理……”中科院院士洪家興對當年蘇步青講笛沙格定理時的情景記憶猶新。

“黃忠躍馬定軍山,能飯廉頗弓滿彎。”1977年8月4日,距離全國科學大會召開還有6個月,蘇步青應邀參加鄧小平主持召開的科學和教育工作座談會,激動地寫下如此豪邁之言。會上,蘇步青作為第一位發言者,提到了復旦大學數學研究所在“文革”中被打散的一批學術骨幹,“搞基礎研究,得有一支隊伍,尤其是20至25歲的年輕人”。在鄧小平的支持下,蘇步青回到復旦大學後立即著手重建數學研究所、接收研究生和恢復數學討論班,那批學術骨幹的部分成員也很快回歸。

即使到了耄耋之年,蘇步青仍致力於科教興國。1982年,他組織成立了全國計算幾何協作組,為我國計算機輔助設計和製造方面的高科技項目提供理論和方法,並培養了一批理論和實際相結合的人才。

報國志和強國夢是貫穿他一生的信念。

2012年9月23日,是蘇步青誕辰110週年的日子,在谷超豪、胡和生、李大潛、洪家興4位院士的提議下,蘇步青銅製胸像在復旦大學子彬院落成。銅像上的他目光深邃,深情地凝視著眼前這片土地——當年他開墾的一切早已綠樹成蔭,而他未竟的中國數學事業和強國之夢正在一代又一代青年學子中傳承、實現……

人物生平

●1902年9月23日,出生於浙江溫州平陽縣。

●1919年7月,在中學校長洪岷初先生的資助下,前往日本留學。

●1931年,獲日本東北帝國大學理學博士學位,同年回國受聘於浙江大學數學系。歷任浙江大學副教授、教授、數學系主任、教務長。

●1935年,參與發起中國數學會,擔任《中國數學會學報》總編輯。

●1949年5月,主持籌建中國科學院數學研究所。

●1952年,全國高校院系調整後,任復旦大學數學系教授兼任復旦大學教務長。歷任復旦大學副校長、校長、名譽校長。

●1955年,當選為中國科學院學部委員(院士)。

●1982年1月,領導成立了全國計算幾何協作組。

●1980年5月,在上海主持召開第一屆國家教委直屬高等院校應用數學學術和工作會議,後任歷屆會議顧問。

●1989年,在蘇步青的指導和關心下,上海市工業與應用數學學會成立。

●1990年,被聘為中國工業與應用數學學會顧問。

●2003年3月17日,在上海逝世,享年101歲。

蘇步青:一生風雨任“幾何”丨尋找新中國科學奠基人

▲鄧小平同志接見蘇步青(1991年2月)

蘇步青:一生風雨任“幾何”丨尋找新中國科學奠基人

▲與少年朋友在一起(1990年6月)

蘇步青:一生風雨任“幾何”丨尋找新中國科學奠基人

▲和復旦大學數學系師生在一起(1980年)復旦大學供圖

記者手記

“微分顯萬象,平生問幾何,一生一卷詩。”

作為中國現代數學的開拓者之一,蘇步青身上所體現的科學報國、淡泊名利、嚴謹治學、開拓創新等“步青精神”傳誦至今。但這樣一位大數學家,殊不知還是一位感情細膩的詩人。

在人們過去的印象中,數學家似乎是一群“怪人”,他們滿腦子都是數字、公式、圖形,生活單調乏味,但蘇步青打破了人們對數學家的認知。翻開蘇步青的人生畫卷,是滿滿的詩情畫意。

“極目東西無淨土”“愁聞鼙鼓動餘哀”,這是他感時傷世、憂國憂民的愛國情懷;“涼風吹澈晴空暮,喚起相思萬里情”,這是他離京前往蘇聯進行訪問以及參加數學家大會時的綿綿鄉愁;“黃冠翠袖足清閒,淡泊生涯水石間”,這是他借稱頌水仙花表達自己願一生從教、兩袖清風、寧靜致遠的廣闊情懷;“喜看神州除‘四害’,更需鼓勁越雄關”,這是“四人幫”倒臺、他發出的準備繼續為國家科學事業而奮鬥的歡呼;“丹心未泯創新願,白髮猶殘求是輝”,這是他耄耋之歲雄心未滅、創新不止,仍不斷求真求實的豪言……

蘇步青一生寫作詩詞500餘篇,他的詩篇中有夫妻之愛、兄弟之情、朋友之誼,將個人命運與家國憂患、民族大義緊密相連。

詩詞歌賦、古典文學是蘇步青從小的愛好,他在兒時放牛時在牛背上就背誦《千家詩》《唐詩三百首》,後因救國報國之願而“棄”文從數。

數學與詩詞,看似風馬牛不相及,蘇步青卻深諳二者相通之精髓。在他看來,數學和舊體詩都十分重視想象和推理,讀寫舊體詩能起到“窗外看雁陣”的作用,可避免頭腦僵化。“深厚的文學、歷史基礎是輔助我登上數學殿堂的翅膀,文學、歷史知識幫助我開拓思路,加深對數學的理解。”他曾如是表述。他還向有志於學習自然科學的學生呼籲,“搞點形象思維,讀點詩詞,對打開思路、活躍思想是很有好處的。”

數學是一門特殊的學科,有些數學猜想、難題持續百年千年,需要常人難以堅持的苦心鑽研,更需長時間的伏案演算。然而,這並不是數學的全部。

蘇步青為數學之美代言,讓人們看到了數學的嚴謹性和內在美可融為一體,數學家可以是詩人。在充斥數字、公式、定理的王國裡,蘇步青身體力行地告訴後來者,“數學是充滿魅力的”“數學家是情感豐富的”,在這裡大有可為。這對激發後輩學習數學的興趣和熱情、吸引他們從事數學事業大有裨益。

蘇步青不僅是數學事業的奠基人,更是數學精神文化的代言人。或許,一位正困囿於寡淡乏味的數學課本而埋怨數學枯燥無味的中學生,讀到了蘇步青,從他的精神思想中理解、認識到了數學的美妙,就此燃起了對學習數學的熱愛。

《中國科學報》 (2019-11-12 第4版 人物)


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