他用至簡初心,書寫出曼妙遼闊的數學人生

他一生摯愛數學,對數學可謂痴迷。從青蔥少年到耄耋老者,由上海的弄堂裡走來,走過艱難困苦的歲月,走過漂洋過海的求學,走過隱姓埋名的日夜,他始終在思考數學問題,也始終真誠鼓勵與支持數學研究,一步一個腳印,穩健而不朽。

他就是今天要介紹的數學家、應用數學家,我國核武器設計中數學研究工作早期的主要組織者和開拓者之一的周毓麟。他為我國的核武器事業的發展做出了重大貢獻;在非線性偏微分方程領域及其數值解方面有重要貢獻。

他用至簡初心,書寫出曼妙遼闊的數學人生

從雞兔同籠到拓撲學,開啟漫漫人生路

1923年的2月12日,周毓麟在上海出生。父母都是勤懇踏實、嚴謹刻苦的普通人,即使時局艱難,也處處體面大方、審時度勢又忠厚待人,以優德賢柔的品質為周毓麟營造了良好的家風。

父親常與算盤打交道,閒暇時愛出有趣的算術題考考兒女,小毓麟就對數字題尤其喜歡和敏感。

一次父親問了一個雞兔同籠問題,他沒用多少時間思考就答出來了。之後父親將頭和腳的數字升級為100,問他多少隻雞兔同籠,這回他就答不上來了。

青華小學畢業後,周毓麟到青華學校的初中部就讀。初中開設代數課,學習一元一次方程,他突然發現之前回答不了的問題有了方法,頓時興高采烈,放學沒進門就嚷著"雞兔同籠我會算了"!

他用至簡初心,書寫出曼妙遼闊的數學人生

1935年周毓麟證件照

1938年周毓麟初中畢業。正逢兵荒馬亂的年月,父親覺得與其唸書不如去當學徒,踏踏實實學門手藝,還好家人一致反對,他才沒能輟學。同年秋,他到大同附中高中就讀。

大同附中的教學很有特點,一是除了國文之外其餘課程都採用英文教材,二是對理科成績較為看重。當時開設的數理課程非常多,好多課本都是英文的,本就喜歡數理的周毓麟越發得對數學感興趣,且英語基礎也打得很牢。

1941年入夏後,周毓麟高中即將畢業。痴迷數學的他,覺得自己還算有點數學天分,一心報考數學專業。同樣喜歡數學的好朋友朱葆德勸他為考慮就業該選工科,說:"數學這碗飯不好吃的,以後出來了最多當箇中學教師,要坐冷板凳的。應當學工科,以後好找工作。數學嘛,業餘搞搞就行啦。"

但是憑著對數學的痴迷,1941年7月,周毓麟毅然決然地考取了大同大學數學系。大學的學習為他打開了一個新境界,中學時期多少還有些懵懵懂懂,此刻開始成熟沉穩起來。而他的數學天分也進一步被激發,數學學科得分均很高,他也慢慢養成了將疑難問題化為數學問題來研究的獨特習慣。

1945年6月,周毓麟畢業,隨即面臨擇業難題。幾經周折後他進入南京臨時大學補習班做數學助教,並於1946年一次偶然的機會聽到恩師陳省身的講座,開啟拓撲學之路。

從拓撲學到偏微分方程,提出"數學要有用"

在聽完陳省身的講座之後,周毓麟鼓起勇氣跑過去問陳先生,中央研究院數學研究所招不招研究生。陳先生回答,目前還不招,但是你願意的話可以來聽我的課,於是周毓麟天天騎著自行車來聽課。經過一個多月的學習,他對數學的執著與熱愛終於得到了回報,陳先生通知他到所裡上班。

周毓麟非常珍惜在數學所的工作,到了數學所後,他才知道如何做研究。當時他被安排管理所裡的圖書館,這個工作讓他受益終生。每天除聽課之外的時間,他都會在圖書館安安靜靜地看書,他還把高中時候學會的打字技術用上了,既給圖書館打卡片,也打一些自己要學習的資料。

經過陳先生的指導,1948年周毓麟的一篇題為《關於可微流形的可定向性(英文)》的文章發表於清華大學《科學報告》第五卷。同年在南京舉行的中國數學大會上,他發表了自己的《實二次超曲面同調性質之研究》報告,引起了與會人員的關注。通過這次會議,他對自己的學習能力和研究能力更有了信心。

1948年下半年,中央研究院決定搬遷到臺灣,數學所也開始著手準備。面對形勢的急劇變化,同事們紛紛遠涉美國,他卻拒絕了陳先生同行的邀請,決定留在國內鑽研拓撲學。

1949年9月,他經陳先生的推薦來到了清華大學數學系。在這裡他結識了著名數學家華羅庚先生,並受到了他的高度讚賞。

他用至簡初心,書寫出曼妙遼闊的數學人生

1949年10月周毓麟(右一)和徐明月在清華大學大禮堂前留影

在科研工作中,他由一篇討論"球的單位切向量的空間"的文章發現球面上不可能有處處非零的光滑向量場,總結出"地球上不可能處處有和風",並從這裡感受到了數學的美、高和抽象,驚覺數學與生命的緊密相關。他提出數學要有用,自己應該做得更具體一些,並決定下一步學習整體微分幾何。

"科學研究要指向應用"的思想,不是空穴來風,而是他從陳省身、姜立夫等人那裡潛移默化所樹立的學以致用的志向。

1953年夏,周毓麟被北大數力系推薦參加留蘇生選拔考試,後於1954年和袁兆鼎、張芷芬等人到莫斯科大學攻讀偏微分方程,求學深造。

從微分方程到數值計算解,獻身核武器研究

1957年夏,周毓麟以優秀的論文答辯順利獲得副博士學位,同年底他乘坐國際專列回到北京迴歸燕園,在北大為新一代學子講授充滿智慧和創新的非線性偏微分方程專門化課程,受到學生的高度讚譽。

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1957年周毓麟在莫斯科大學主樓前

1959年,他在講稿以及與弟子們共同研究所獲成果的基礎上,編寫了一本《非線性橢圓型方程與非線性拋物型方程理論選講》的講義。這本講義把非線性橢圓型、拋物型方程研究的最重要的框架做了簡要的描述和刻畫,使得讀者能夠了解非線性偏微分方程研究框架,瞭解核心問題是要做出先驗估計,這是當時非線性偏微分方程最現代的思想。

1960年5月,周毓麟突然接到中央下達的工作調動,雲裡霧裡的他並不知道要幹什麼,只聽到說從事的是保密工作,也就不多問了。安頓交代好身懷有孕的妻子後,他到二機部九所報到,後來才慢慢明白,九所的工作原來是搞核武器。

那時,因為原子彈理論突破遇到了攔路虎,所以中央從全國各高校和科研院所調集了大批專家和技術人員參與到原子彈研製工作中。九所向二機部提出了108個人的調動指標,最終包括周毓麟在內的105人服從了國家命令。

他用至簡初心,書寫出曼妙遼闊的數學人生

周毓麟與于敏討論工作(左起:李德元,于敏,周毓麟)

為了保密的需要,自從進入九所的那一刻起,他的名字就在數學界裡消失了。在此後漫長的歲月裡,他和其他參加核武器研製的科學家一樣,默默無聞地為中國的核武器事業辛勤工作,將自己的一切都獻給了敬愛的祖國。

組織上派他主管流體力學和數值模擬的工作,他在緊張組建科研隊伍之餘,抓緊時間從頭學習了有關理論,很快就使研究工作開展起來。他提出了多種具有實際使用價值的數值模擬方法,對研製用於核武器研究的電子計算機提出了一系列要求和理論分析。

中國第一顆原子彈、第一顆氫彈研製成功,是一批科學家、工程技術人員自力更生、艱苦奮鬥、群策群力的結果。周毓麟在其中做出了突出的貢獻。他作為主要參加者之一獲得自然科學獎一等獎和國家科技進步獎特等獎。

他用至簡初心,書寫出曼妙遼闊的數學人生

周毓麟(右)與鄧稼先一起交談

改革開放後,他又重新撿起自己擱置了將近20年的偏微分方程研究,決心用自己的所學,使中國在21世紀成為數學大國。即使此時他已步入暮年,但是為事業拼搏的精神絲毫不減當年。

從1980年到1987年,他發表了50多篇高水平的學術論文。1982年,由他作為主要作者之一的《原子彈氫彈設計原理中的物理力學數學理論問題》獲得國家自然科學一等獎。1987年,由他作為主要作者之一的《數學物理中若干偏微分方程的研究》獲得了國家自然科學獎三等獎。1996年,他獲得何梁何利基金科學技術進步獎數學獎,1997年獲第三屆華羅庚數學獎。

他用至簡初心,書寫出曼妙遼闊的數學人生

1980年周毓麟(後排左一)參加全國計算數學年會合影

如今,90多歲的他談起過往眼裡會有星星閃爍,祖國數學屆取得每一個新成績他都高興得像個孩子。他說,數學該被更好地應用,數學之美該被更多人看見。

採集工程項目辦公室/中國科協創新戰略研究院

參考文獻

1.《採數學之美為吾美:周毓麟傳》,吳明靜著,中國科學技術出版社、上海交通大學出版社

2.《弄堂裡出來的數學家——周毓麟》,數學網

3. 本文圖片來源於中國科學家博物館(網絡版)


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