著名数学家谷超豪24日逝世：“一颗数学巨星陨落”

2012年06月25日 10:57
来源：东方早报 作者：马毅达

字号:T|T

0人参与0条主评论 0条评论0条总评论 打印 转发

法国科学院院士Y.Choquet-Bruhat曾在法国科学院院士大会上这样介绍谷超豪：“谷超豪先生是一位很有影响的数学家。我最初是通过他的著述认识他，特别是他首次阐明的关于杨-米尔斯场的存在定理的著作。这项由一位数学家完成的关于物理问题的工作是谷先生独特、高雅、深入、多变的工作风格的典型范例。他是一位向难题进攻（有时是几何学，有时是物理学方面的问题）并解决难题的偏微分方程专家。”这段话算是对谷超豪数学人生的精妙写照，谷超豪正是这样一个不安分的人，一个敢于知难而进的人。

谷超豪毕生的精力投入到了三大研究领域中——微分几何、偏微分方程和数学物理，这也是他主要的研究成果。艰涩难懂的数学总是让外行人却步，数学家们也很难向外界清楚解释其研究领域的实际用途。按照最通俗的理解，微分几何，在爱因斯坦的广义相对论中有着广泛应用。偏微分方程的来源就是应用与需要，比如流体力学、量子力学都有自己的偏微分方程。数学物理就是用数学模型解决物理上的问题，材料特性、电磁学、等离子物理、非线性光学，都会用到。这三个互相交叉的学科，又被数学界称为“金三角”。

1956年，一直跟随苏步青进行微分几何研究的谷超豪被保送至苏联留学。当时，他已经是国内微分几何学研究的中坚力量。谷超豪去留学时，苏联刚发射了第一颗人造卫星。受此影响，超音速飞行和核反应研究，开始成为中国研究的热点。在此情况下，“微分方程、计算数学、概率论”被定为国家计划。于是，根据国家的要求，在苏联进修的谷超豪一边攻读微分几何，一边主动学习偏微分方程。

在苏期间，谷超豪完成了题为《李-嘉当变换拟群的通性及其对微分几何的应用》的学位论文，被认为是继大数学家艾里·嘉当之后，第一个在无限变换拟群理论方面取得重要进展的人，谷超豪最终获得苏联莫斯科大学物理-数学科学博士学位。对于谷超豪早期的这段经历，著名数学家杨乐曾回忆说，“那个年代，赴苏联攻读研究生的中国留学生数以千计，最后真正能获得博士学位的屈指可数，绝大多数是副博士。谷超豪可以说是他们中的佼佼者。”

1959年归国后，谷超豪主攻偏微分方程，提出要以高速飞行器为实际背景，以超音速绕流问题作为一个模型开展研究。超音速绕流问题的研究中，最关键的就是确定含激波的流场变。当时这项研究已多年未有进展，即使在现在也是一个很难的课题。如今的中科院院士、那年刚刚研究生毕业的李大潜，被选中跟随谷超豪做研究。

对此事，李大潜曾回忆说，转型前的谷超豪在微分几何方面的成就已经很引人瞩目，“先生如果继续做微分几何，已经是到了山顶上的人物，做下去会更顺手。”在李大潜看来，谷超豪如此轻易地放弃自己熟悉的领域，投入到一个不知能取得什么样成就的未知领域，不仅仅是考虑一个人的科学能力，更是他的学术追求。

在这一时期，谷超豪带着李大潜等人，天天开会、讨论和研究超音速绕流，仅过了一年多，他们便获得了可以“确定含激波的流场变”问题的双曲线方程。这一突破性的结果具有相当的先进性——15年以后，美国一个数学家才发表了类似研究结果。在学生们的眼中，谷超豪的治学是“多变”的。他对偏微分方程发展趋势的预见，不仅为以后国际上偏微分方程的发展主流所证实，而且指引和带领一批学生走上了具有自己特色的研究道路。

上世纪70年代，根据国家需要，谷超豪再一次转换方向，主攻数学物理。这一次，他和诺贝尔物理学奖得主杨振宁共同研究规范场理论，再次取得了令人注目的成绩。结束合作后，杨振宁称他的研究为：“好像站在山顶上，能看到全局”。

不同的三大研究领域，意味着三次转型，而这只是因为国家的需要。“这也是他们那一代科学家的特点：永远把国家的需要放在自己的发展之前。他们之后很少有人能做到这一点。” 谷超豪的学生、如今的中科院院士洪家兴如此评价老师。对于谷超豪的“转向”，洪家兴也打过这么一个比方：“他带队找到一条通往金矿的路后，就把金矿让给跟随他的年轻人去续开掘，自己则带另一批年轻人去寻找另一个金矿。”

和很多同时代中国科学家的命运一样，“文革”中的谷超豪迎来事业的低潮。由于所做研究大多为理论研究，不能立即转化为生产力，他被全面否定了。被迫“靠边站”的情况，让谷超豪的学术才能无从发挥。

“在这种情况下，我还是寻找机会做研究。”谷超豪曾回忆道。当时，国内的一些航天研究者向复旦数学系提出能否请谷超豪帮忙研究一些问题，经多方努力，最终他被允准参加一个研究小组，研究“超音速弹头附近气流计算”。不过由于政治问题，在小组中他的身份只是“从旁协助”，不是正式成员。

实际上，“从旁协助”的非正式成员谷超豪领导了这次研究。当时究竟做了多少的努力，谷超豪已经记不清了，但他唯一记得的是，当时复旦数学系有一个“719”计算机，大而笨重，占据了整整一个房间，一秒钟只能算几万次。更令人难以忍受的是，这台计算机没有自动保存的功能，如果题目做了一半停电或机器故障，资料就会全部作废。为了能在电源稳定的情况下进行研究，谷超豪只能带着研究小组成员在半夜里去用计算机，“一算经常四五个小时。”他说，那段计算时间是大家最难熬的时光，个个提心吊胆，就怕出问题。