申申:数学是生命几何之歌_数学论文

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我们的祖先在很早以前就开始了对图形形状、大小和位置的相互关系的研究。公元前三世纪,古希腊大几何学家欧几里得创立了处理现实空间图形的平面几何、立体几何学。1000多年之后,第二位几何大师法国的笛卡尔创立了解析几何学。100多年前,德国的高斯发现了非欧几何学,德国的黎曼推出了成为相对论数学框架的黎曼几何。当代,法国的嘉当给微分几何注入新的理论方法,成为历史上第五位伟大的几何学家。而陈省身,则被誉为继这五位几何大师之后又一里程碑式的人物,他创立的崭新的整体微分几何,一直影响着20世纪后半叶以来数学的发展。他创办主持的三大数学研究所,造就了一批承前启后的数学家。

陈省身从一个普通少年,成长为当代几何学顶峰上的数学大师究竟走过了多少坎坷崎岖的路?

从小立志,意气风发走上国际舞台

1911年10月26日,陈省身生于浙江省嘉兴市。其父陈宝桢为秀才,熟知孔孟之道,于是在《论语》所记载的“吾日三省吾身”一句中抽取“省身”二字作为儿子的大名。母亲韩梅也是位知识分子,这是个典型的书香门第。陈宝桢是独生子,陈省身为其长子,因而祖母格外宠爱这个长孙,舍不得送他到学校念书,直到8岁他才进入县立小学。

1920年,陈省身考进秀州中学。1922年秋,他随全家迁入天津。1926年,他毕业于天津市扶轮中学。他15岁考取南开大学,于1930年毕业,获学士学位。1932年,陈省身发表第一篇学术论文《具有一一对应的平面曲线对》。1934年,他毕业于清华大学研究生院,获硕士学位,成为中国自己培养的第一名数学研究生。同年,他被公费派往德国汉堡大学学习,师从著名几何学家布拉施克。次年,他完成博士论文《关于网的计算》和《2n维空间中n维流形三重网的不变理论》。1936年,他获科学博士学位。毕业时奖学金还有剩余,同年夏得到中华文化基金会资助,于是他又转去法国巴黎跟从埃利·嘉当研究微分几何。

可以说,他的求学经历堪称是一个神话:小学只上了一天,中学连跳两级。15岁考取大学,大三成为老师助手。一年拿到博士学位。

1937年,他回国任教于清华大学和西南联大。1943年,他应邀到普林斯顿高级研究所工作,获得国际声誉。1948年,陈省身创建中央研究院数学研究所,培养出吴文俊、廖山涛等一批青年拓扑学家。从1949年开始,他长期旅美,担任芝加哥大学、加利福尼亚大学伯克利分校教授。1984年,陈省身任南开大学数学研究所所长,同年获数学界的最高奖——沃尔夫奖,证书上的颁奖词写道:“此奖授予陈省身,因为他在整体微分几何上的卓越成就,其影响遍及整个数学。”2004年,他摘取“东方诺贝尔奖”之称的首届邵逸夫奖。同年,国际小行星中心的代表正式将一颗永久编号为1998CS2的小行星命名为“陈省身星”,以表彰他在整体微分几何领域对全人类的贡献。

拼搏进取,睿智书写人生

20世纪40年代,陈省身移居美国。1943年,年仅32岁的陈省身完成了高斯-博内公式的简单内蕴证明,这篇论文被誉为数学史上划时代的成果。此后,陈省身被国际数学界尊称为“微分几何之父”。

陈省身是近代几何学宗师,他的数学研究以几何学为中心持续近70年,勾画了现代数学的多个范畴。他对微分几何学的界定,超过其他数学家。由于兴趣很广泛,他对古典的及近代的几何学均有重要的贡献,其中主要有:几何结构及等价问题、积分几何、高斯-博内公式、示性类等。“陈省身发表的数学论文很多,其中最惹人关注的有两项:一是‘高斯-博内公式’的内蕴证明以及陈示性类的提出,开创了整体微分几何的新纪元;另一项是后来在世纪之交成为研究热点的陈省身-西蒙斯理论。”华东师范大学数学系教授张奠宙在《陈省身传》中提到。由于陈省身这些杰出工作,大数学家霍普夫1946年在《数学评论》上撰文称:“微分几何进入了一个新时代。”

陈省身以其成就而成为国际微分几何界一位无可争辩的领袖人物。1949年夏季,陈省身应芝加哥大学数学系主任斯通之邀担任该校正教授。1950年,他应邀在美国坎布里奇举行的第十一届国际数学家大会上做题为“纤维丛的微分几何”的大会演讲,大范围微分几何由此得到世界上的公认。

1959年,陈省身在芝加哥大学所撰写的《微分几何》是一部经典名著。1950年和1970年,他曾两度被邀请在国际数学家大会上报告微分几何的进展,这至少意味着在长达20多年的时间里,他在微分几何这个领域的研究一直处于世界领先地位。1982年,在陈省身及其加州大学伯克利分校同事辛格和摩尔的共同努力下,该校从美国国家科学基金会争取到经费,建立起美国数学研究所,由陈省身出任第一任所长。目前,美国数学所的主楼被命名为“陈省身楼”。1989年,凝聚着陈省身数学成就结晶的《陈省身选集》由斯普林格出版社出版发行。丘成桐教授曾指出:“出版这部当代最卓越的几何学家的选集,是斯普林格出版社的一大贡献。”当时,斯普林格出版社一共才出版了36位现代数学家的选集或全集,四大卷《陈省身选集》赫然在列,成为这位世界级数学大师永远的丰碑。

落叶归根,争创数学强国

20世纪70年代初,中美关系开始解冻。陈省身的回国肩负着建立中美科学联系的重任。1979年,陈省身在加州大学正式退休,他在中国的事业正式开始。1980年,在陈省身的建议和组织下,首届“国际微分几何与微分方程会议”在北京举行。1984年,陈省身到南开大学担任数学所所长。

在陈省身的倡导下,国家设立了支持“中国数学率先赶上国际先进水平”的“天元”基金。另外,陈省身勉励大学生深入钻研,打牢专业基础。他说:“美国有几百所大学设有数学系,几乎每个数学系都有中国教授,所以我开玩笑说:‘没有中国人,美国的数学系就开不了门’。可见,中国人学习数学是很有机会的。”他一再强调中国人的数学能力是不用讨论的,他希望年轻的中国数学家要有耐心。

2004年11月底,陈省身突然患病,被送进医院。此时,他还同医生开玩笑:“我若是不行了,就到数学圣地希腊去报到!”弥留之际,他向护士要来纸和笔,用颤抖的手写下“希腊”二字。12月3日晚,一代数学大师与世长辞。这天夜里,南开园无人入睡,3000支蜡烛在新开湖畔闪亮。

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