袁亞湘院士:以稚子之心探數學之美—新聞—科學網

2021-01-10 科學網

 袁亞湘

■本報記者 姜天海

當別人都在感嘆他未來仕途不可限量時,47歲,他卻卸下所有行政職務,以一顆稚子之心回歸科研淨土,「帶帶學生,想想數學,寫寫文章,遊遊世界,不亦樂乎」。

率真、童趣、高明的「段子手」,很難想像,這幾個詞可以用來形容一位功成名就的中科院院士。但11月剛剛當選發展中國家科學院院士、中國數學會新任理事長的袁亞湘就是這樣一位科學家。今年55歲的他用自己對數學的執著與深愛,用孩提般純真的科研之心,深深地感染每一位聽過他的課或曾與他交談的人。

翻看袁亞湘的履歷,26歲獲得英國劍橋大學數學博士學位,37歲擔任中科院計算數學與科學工程計算研究所(簡稱計算數學所)所長,39歲成為中科院數學與系統科學研究院副院長。當別人都在感嘆他未來仕途不可限量時,47歲,他卻卸下所有行政職務,以一顆稚子之心回歸科研淨土,「帶帶學生,想想數學,寫寫文章,遊遊世界,不亦樂乎」。

也正是這樣一位有著歸居田園的質樸、文人俠客豪情的科學家,在最優化計算方法及其理論基礎方面作出了世所矚目的傑出貢獻,在信賴域方法、擬牛頓方法、非線性共軛梯度法、子空間方法等方面的創造性研究成果為世人所共贊。2014年10月26日,他因此榮獲發展中國家科學院獎,成為我國第6位獲得此殊榮的數學家。

農村走出的「放牛娃」

在計算數學所的網站上,袁亞湘為自己設計了一個頁面。上面的個人簡介甚少提及榮譽和成績,卻寫道:「我叫袁亞湘,『亞』是因為排行老二;『湘』是由於來自湖南。我曾是農民,而且從心裡一直自認為永遠是農民。我五歲上學,十一歲休學一年,在家放牛。十五歲高中畢業後回村當農民三年,我很想當個詩人,可惜沒有天賦。」

的確,少時的袁亞湘,求學之路並不順利。5歲便早早啟蒙,小學甚至因成績優異又跳了一級,讓他成為班上年紀最輕的「小神童」。但由於時代的原因,11歲,他不得不中途休學一年。

「整整一年不能上學,蠻痛苦的。」袁亞湘回憶道。但這也有個好處,「你越不讓小孩子幹什麼,他就越想幹什麼」。因此,眼睜睜地看著其他小孩去上學的「小小袁」,學習勁頭更足了。

「文革」期間,15歲高中畢業的袁亞湘回村當了三年農民。那時,愛讀書的他由於找不到書看,只能在做農活的間歇來回翻看過去的初高中教材。高考恢復後,袁亞湘立即報考湘潭大學,並以優異的成績成為「文革」後第一批大學生。

與袁亞湘同齡的人,很多都留在了農村,結婚生子。這時的袁亞湘覺得自己已經非常滿足。但卻不曾想到,接下來的幾次「幸運」的抉擇,讓他一路從湖南到北京,再到英國留學,一次次打破了他人生的「天花板」。

「幸運」需要有準備

22歲,袁亞湘以研究生入學考試第一名的成績考上中科院計算數學所(當時名為「中科院計算中心」),師從著名數學家、中科院院士馮康。

「人一生會碰到形形色色的人,但若碰到某些關鍵的人,可能是你這輩子很幸運的事情。馮康就是這樣一位可望而不可即的偉大數學家,我有幸碰到了他。」袁亞湘告訴《中國科學報》記者。

回憶起與導師9個月的短暫相處,袁亞湘笑著透露,馮康是我國數學界的泰鬥級人物,而且他們讀大學時的教材都是馮先生編寫的。因此,無論是他自己,還是給袁亞湘授課的中青年教師,都很敬畏,甚至有點懼怕馮先生。但馮康對這個小徒弟卻甚是親近,有點像爺爺和孫子間的「隔代親」。

1982年3月的一天,馮康找來袁亞湘,客氣地問:「小袁,跟你商量個事兒,組織上要派你出國,你去不去啊?」袁亞湘想了想,答:「我聽馮先生的。」馮康接著說:「你同意出國的話,要改學個方向,不要學我的方向了(有限元),學優化吧。」

正是這兩句簡短的建議,改變了袁亞湘的人生軌跡:「馮先生認為,當時國內優化領域實力較弱,因此如果我學成歸國對國家貢獻更大,對我個人的研究突破也更有利。從更高層次來說,馮先生是一個智者,他是站在整個國家學科布局和發展的角度來思考人才培養的問題。」

時隔兩月,著名數學家、中科院院士華羅庚和馮康聯合邀請優化領域POWELL派開山鼻祖M.J.D. Powell教授來京交流。其間,馮康有意安排袁亞湘與Powell見面,並讓袁亞湘作學術報告。

「現在回想起來,當時馮先生應該是有意把我推薦給Powell,老師們『早有預謀』,達成某種默契要把我送到劍橋去。」想起與馮康的師徒情,袁亞湘滿是笑容。

1982年11月,袁亞湘作為中科院各單位精心挑選的30多位尖子生之一,派往英國劍橋大學攻讀應用數學與理論物理系博士。導師Powell是一位自學成才的傑出數學家,在劍橋大學本科畢業後30多歲就擔任劍橋正教授、英國皇家學會會員,40歲出頭就成為美國科學院外籍院士,並且是優化領域最高獎項「丹齊克獎」的首位獲獎者。

每天上下午茶歇時間,二人幾乎都會在系裡的休息室中討論問題。咖啡桌面是用白板製成,喝咖啡的間隙,Powell就會為他指導具體研究問題,或是對大的研究方向進行把握。

休息室的「咖啡時光」,也讓袁亞湘有機會與眾多世界級大師近距離接觸,如著名物理學家霍金等。這些大師治學嚴謹的態度,對科學的痴迷、純粹的熱愛與激情都深深影響著袁亞湘:「年輕人能夠碰到名師是有好處的,榜樣的力量是無窮的。」

總結自己求學之路的種種「幸運」,袁亞湘以數學的優化理論分析道:「運氣是什麼,是你在關鍵時刻作出對自己最有利的決策,而且正好在對的時間碰到對的人和事情。」

「人們經常抱怨運氣不好,運氣不是天上掉下來的,是你作出的決策所帶來的運氣。用我們那個年代經常說的話,就是一個人要『時刻準備著』。天上掉餡餅,很多人都看得到,你準備好了,跑得最快,自然可以搶到餡餅。」他舉例說。

傳播數學之美

在授課和作科普報告時,袁亞湘是出了名的「段子手」。

瞎子爬山、達·文西與黃金分割、孫悟空與信賴域、守法與懲罰,以及諸如「依葫蘆畫瓢都行嗎」、恐龍是如何滅絕的等等。他所講的帶有「袁氏幽默」特色的數學趣味故事,深入淺出、通俗易懂,讓學文科的同學都能興趣盎然地聽下去。

「我想跟年輕人傳遞一個信息,數學是有趣的。」袁亞湘經常會與學生探討,為什麼數學會如此之美,以至於世界上最聰明的頭腦都在鑽研數學問題。有的學生說,是因為數學有高深的理論、漂亮的結果、優美的方法、奇妙的技巧,但袁亞湘卻認為,「最最美好的是數學的思想,它美得要命」。

也正是出於對數學之美的深愛,對傳播數學之美的責任與擔當,讓袁亞湘在國際科研交流合作中,發揮著越來越大的作用。

「我認為,要成為一個在國際上有影響力的科學家,首先要做好自己的科研,其次就是要做一個有擔當的學者,在國際科學舞臺上發揮自己的作用,促進國際間學術交流與合作,包括讓國際上優秀的科學家為中國服務。」正是與各國科學家緊密的合作交流,也讓袁亞湘收穫了國際上的肯定。去年,他當選巴西科學院通訊院士,並於今年11月當選發展中國家科學院院士,「我是湖南人,講英語帶著湖南腔。但是我敢於交流和積極參與國際學術活動,為促進和推動我國數學走向國際作努力。」

11月21日,袁亞湘也收穫了來自中國數學界的肯定,當選為中國數學會第12屆理事長。

「我很感謝中國數學界對我的信任。擔任中國數學會的理事長我深感意外,因為我本人所研究的優化領域並不是主流的基礎數學,而是數學中比較『小眾』邊緣的學科。」袁亞湘表示,在未來四年中,中國數學會將進一步做好承接政府轉移職能、學術交流、科學普及、人才舉薦等工作,大力加強學會的國際交流與合作。

保持孩提時的天真

袁亞湘非常喜歡的一本科學讀物,是《別鬧了,費曼先生》。書中講述了一位著名物理學家幽默機智、幾近頑童的行為。

在他看來,要想成為一位成功的科學家,一定要保持孩提時的天真,「因為作研究要求一顆非常純潔的心,大腦沒有太多的雜七雜八的東西,才能安下心來投入全部精力作研究,所以我們不希望這個社會把年輕人搞得太世故」。因此,他也鼓勵有志成為科學家的年輕人要保持自己的童真,敢想敢幹,思維不受約束,有自己獨特的想法。

如今,55歲的袁亞湘也始終保持著一顆稚子之心。

他堅持「興趣」在人生中的重要作用。他在招收研究生的個人簡介中寫道:「我愛讀書,買書也是我的愛好之一。我愛打橋牌,現在有時也打,如果你感興趣,可以參加我們所每雙周五晚上的定期橋牌活動。我曾經愛中距離跑步,但現在畢竟不再年輕而且也沒場地,只好放棄,改成爬山,從2012年起又增加了遊泳,每天1000米。」

每周末,只要沒有安排,袁亞湘就會帶著幾個學生一起去郊區爬山,再去農家樂吃飯、打牌,可謂是學生中的「人氣之星」。他還不時會把和學生聚會的照片上傳到自己的人人網上,如今,他的人人網帳號已經有43000次訪問量。

在袁亞湘的影響下,一批批帶著「袁氏幽默」和科研純淨之心的畢業生也逐漸走向各個科研崗位,發揮著自己的作用。他所培養的研究生中已經有兩位獲得了國家傑出青年基金、一位獲得國家優秀青年基金。

今年,他曾經的學生、計算數學所副研究員、數學與系統科學研究院「陳景潤之星」人才計劃獲得者劉歆,與袁亞湘等合作者共同完成了一項新進展。他們在一類交換關聯能的情形下,給出了離散的Kohn-Sham能量極小化問題的全局或局部極小必須滿足離散Kohn-Sham方程的一系列充分條件,首次從理論上揭示了這兩者之間的關係。

同時,該進展還揭示了關於電荷密度的Kohn-Sham能量極小化問題的強局部極小值點具有如下性質:所有非零元素有一致的下界,從而從理論上證明了問題在解附近適定;給出了自洽場迭代算法及其各種電荷混合變體的收斂性條件,這些條件大大優於已有的條件。該成果發表在《美國工業與應用數學學會數值分析雜誌》。

《中國科學報》 (2015-12-18 第5版 人物)

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