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周毓麟:数学巨星 不朽传奇

2021-04-19综合

科学导报 2021年18期
关键词:原子弹理论研究

综合

1    一生相守始于幼年

1923年2月,周毓麟出生在上海大沽路一条弄堂里。周毓麟的父亲是钱庄职员,终日与算盘、数字打交道,闲暇时总爱出一些有趣的算术题考考儿女们。有一回,父亲出了一道两个个位数相加的题,让才两岁多的小毓麟回答。因得数要进位,小毓麟把一双小手的指头掰了又掰,却总不够用。他着急地叫道:“谁借我几个指头?”引得一阵哄堂大笑。正是在这样的家庭氛围下,小毓麟从小对数学产生了浓厚兴趣。

小学数学课本里,有鸡兔同笼的题目。这也是小毓麟读书那会最感兴趣的数学难题。到了中学,他又迷上了平面几何。越难证明,他却越来劲!每当找到一种新的证法,他都获得一种探索成功的快乐。

即将高中毕业,周毓麟坚定了报考数学专业的念头。后来,周毓麟如愿以偿考取了上海大同大学数学系。大学四年中,他不仅学完了数学系全部课程,还学完了物理系课程,以优异的成绩毕业。

2  三次转向皆为家国

周毓麟1945年从上海大同大学毕业后,于次年11月进入中央研究院数学研究所,跟随陈省身先生学习拓扑学。短短两年里,因研究“判断多维空间的双曲面可定向问题”而崭露头角。

1949年,陈省身先生想带他到美国留学,周毓麟谢绝了恩师的安排,于这一年9月30日到清华大学数学系任职,他在段学复先生和华罗庚先生的鼓励下继续从事拓扑学研究,很快就独立发表研究论文。1952年院系调整后,他到北京大学数学力学系任教。

1954年周毓麟被国家委派赴苏联莫斯科大学留学。为更好地服务于国家建设,他毅然放弃已小有所成的拓扑学,改换专业,学习非线性偏微分方程。

1957年2月,周毓麟在莫斯科大学加入中国共产党。当年夏天,他获得莫斯科大学物理数学副博士学位后,回到北京大学数学力学系工作。他在北京大学开设偏微分方程专门化学习班。当时,非线性椭圆型和抛物型方程是国际上最前沿的领域,在国内则是全新领域。

3  倾力大型科学计算

1960年5月,周毓麟奉调参加核武器理论研究,进入二机部九所(北京应用物理与计算数学研究所前身),任理论部副主任。

周毓麟是研究所早期数学工作的指导者和组织者之一。在第一颗原子弹理论突破的“九次计算”中,他带领科研人员,着力解决原子弹爆轰过程的一维精确计算问题。1961年底,他指导科研人员完成了内爆动力学过程一维总体计算程序的编制并正式提供使用。1962年起,周毓麟又先后组织开展了关于断裂、爆轰波、点爆炸等问题的数值计算方法研究和编程工作。原子弹突破后,他在氢弹研制工作中领导了二维流体力学方程计算方法的研究,在当时机器内容容量小、速度低的条件下,取得了一些定性的结果,他带领科研人员设计编制的某些二维程序使用了近20年。

从1960年到1980年,在长达20年的时间里,周毓麟一直主管核武器数值模拟和流体力学方面的研究工作,该领域涉及数学、物理与力学等学科的交叉以及基础与应用的结合,深刻体现了研究工作的綜合性、复杂性和集体性。他在研究队伍的组织、数学模型的建立、数值方法的设计以及解决应用中作出了众多重要贡献。1960年到1961年间,他在所内开设讲座,讲稿汇编成《一维非定常流体力学》,于1990年出版。

1982年,作为项目《原子弹、氢弹设计原理中的物理力学数学理论问题》的主要完成者之一,他获得了国家自然科学奖一等奖(排名第五)。1985年,因《原子弹的突破与武器化》获得国家科学技术进步特等奖(排名第十七)。

4  倾力提升应用研究

改革开放后,周毓麟结合核武器理论研究工作的实际情况,又重新回到基础研究领域,开展与专业相关的应用数学研究。

周毓麟在人生迈入60岁之际,开始了对非线性发展方程及其差分方法的研究,创造性地开辟了多条行之有效的途径,建立了离散泛函分析的方法和理论,并成功地运用于非线性发展方程差分方法,形成了独树一帜的系统理论。这一时期,他的研究成果喷涌而出,从1980年到2003年,他与合作者发表论文共130余篇,丰硕的研究成果展现了他雄厚的理论基础与丰沛的研究激情。

在70多年的数学生涯中,周毓麟曾三次转变研究方向,每一次都取得了重大成就。1954年,为学习对国家更有用的微分方程,他放弃了已小有成就的拓扑学研究;1960年,当国家征调他去参加核武器理论研究时,他又毫不犹豫地离开了自己一手开创的中国偏微分方程研究与教学中心;当国家改革开放后,他又回到基础研究领域,着力以理论研究提升应用研究。

他驰骋在一个相当广阔的领域:拓扑学、偏微分方程、计算数学、计算流体力学以及计算机应用等。他总是本着一个基本理念:数学源于实际,数学研究应基于实际,并提升为数学方法和理论,回归指导实际。这个基本理念成就了他基础研究与应用研究紧密结合、多个学科交叉融合的学术特点,使他区别于同期其他数学家,成为国内少有的在基础研究和应用研究等方面都作出卓越贡献的大家。

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