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石钟慈与中国计算数学的发展

时间:2016-01-01 19:31来源: 作者: 点击:
石钟慈:中国计算数学家;中国科学院院士。浙江宁波人。1955年毕业于复旦大学数学系。中国科学院计算数学与科学工程计算研究所研究员,曾任国家攀登项目大规模科学与工程计算首席科学家。20世纪50年代末,建立了一种
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  石钟慈:中国计算数学家;中国科学院院士。

  浙江宁波人。1955年毕业于复旦大学数学系。中国科学院计算数学与科学工程计算研究所研究员,曾任国家攀登项目“大规模科学与工程计算”首席科学家。20世纪50年代末,建立了一种将变分原理和摄动理论相结合的新算法并算出氦原子最低能态的良好近似值;研究了矩阵特征值的定位问题,得到精度很高的上下界估计公式。70年代中期以来,从事有限元的理论研究和应用,首创的样条有限元被广泛应用于实际计算并引发了大量后继工作;研究非协调元的收敛性,证明国际上流行的一种检验方法既非必要也不充分,并提出新的判别准则;发现非协调元的一系列奇特的错向收敛性质,从理论上证实了早期工程计算中观察到的现象;分析并证明多种在应用上极有价值的非协调元的收敛性,奠定了它们的理论基础。上世纪90年代开始从事区域分解和多重网格法的研究,获得许多很好的结果。90年代后期,研究弹性力学中闭锁问题的有限元方法,成绩显著,居于国际前列。

  大学之前:数学并非唯一选择

  1951年,石钟慈从家乡宁波考上位于杭州的浙江大学数学系。但是,在那时,数学并非他的唯一选择,他同时对其他学科比如文学艺术以及历史等感兴趣,他的第二志愿居然是中央音乐学院的音乐系。我们不得不承认聪明是一个数学家必须的禀赋,虽然我们在探讨这个问题时,石先生也强调努力和机遇同样不可缺少。石先生的家在宁波乡下农村,母亲不识字,父亲只有小学程度,家境不好,以至于他小学毕业后没有钱继续读市里的初中,差点失学。幸亏此时抗日战争结束,一些有钱的士绅乡亲捐资办了一所乡村初级中学,石钟慈才在小学多呆了半年后上了初中。两年半以后,他考高中,家境使他只能选择免学费的公立学校就读。结果他以同等学历(别人的初中读三年,他只读了两年半),考上极其难考的省立宁波中学。他所在的初中只有三、四个人考上这所学校。那个年代,在石先生家乡,如果不继续读书了,孩子通常会被父母送到上海当学徒,为经商就业做准备。倘若不是石先生聪明,读书不费劲,可能已被父母送去做学徒了。“父母亲只要我今后有出息,有好的工作,能够维持家庭。”关于石先生的聪明,有两个“证据”。首先是石先生的头比较大,他从小的绰号就是“大头”,“我的帽子不断地换,很快就戴不了,到50-60年代,我的帽子就很难买了。”石先生笑着说。其次,石先生有两个表姐,都是小学教员,她们认为石先生有天分,有发展前途,也极力说服石先生父母让其继续求学。

  虽然高中阶段极其艰苦、极其危险,学生们住在庙里,与和尚们同吃同住。但是,老师们的严格要求给石先生留下深刻印象。此时有两件事值得一说:正上高中的石钟慈被那时宁波中学图书馆里的一套“万有文库”深深吸引了。《万有文库》堪称是20世纪上半叶最有影响的大型现代丛书,共有1721种、4000册。这部旷世之作的目的是使得任何一个个人或者家庭乃至新建的图书馆,都可以通过最经济、最系统的方式,方便地建立其基本收藏,被称赞为“为苦难的中国提供书本,而不是子弹”。也正是因此,在战火纷飞的时候,这套书对于开拓石先生视野,培养多方面兴趣以及增长课外知识,起到了重要作用。他不仅阅读自然科学内容,对哲学、历史、文学、艺术的兴趣也是此时通过阅读培养起来的。他还读了许多关于音乐方面的书以及音乐家传记,由此,他迷恋上音乐。他高考的第二志愿就是中央音乐学院学习作曲。音乐后来发展成为石先生的“第二最爱”。

  让石先生对数学产生兴趣也是在高中的时候。高中时的数学老师翁贤滨,是一位能够传授数学魅力的好老师,一个证明就是除石先生外,班上另有两名同学也选择了数学。“解放初期,大家都认为学数学没有什么用,毕业以后还不好找工作。当时大家都要去做工程师和医生,因此学工科和医科的人比较多。”石先生说,“但是我当时对工科没有太大兴趣,就是想去学数学,一方面是翁老师的影响,一方面受万有文库书籍的影响,认为数学本身是一门很好的学科,除了它本身很美妙以外,对物理等学科有很多用处。”1951年,石先生实现自己的第一志愿考上浙江大学数学系,一年以后随着全国院校调整来到复旦大学数学系,从此开始了自己的数学人生。后来,石先生曾多次说过,“数学家不应是只懂数学的专家,广博的知识是十分有益和必要的补充。”石先生认为,自己在数学领域取得的成就,与广泛的爱好密不可分,艺术和音乐的灵感也会在某些时候给自己一些启发。搞自然科学,学好文史知识很重要,如果将自己限于专业领域就太短视了,发展就没有后劲,想成为某一方面的大师就更难了。2008年10月份,在中国召开的某次国际数学会议上,主办方请与会代表去国家大剧院欣赏挪威无声电影《哈当格尔的婚礼》音乐会,石先生不仅去过故事发生的挪威小城,而且对音乐故事的来龙去脉了如指掌,让同行们很惊讶。对于这一延续50年的爱好,石先生自信地说“有很多了解”。他最喜欢欧洲古典音乐,20世纪80年代初去德国学习时,不仅走遍了音乐中的“欧洲”,而且,回来时所有的钱都买成了唱片或者听唱片的装备。“我总认为,音乐和数学在结构上有某些类似的地方。”其中他又最喜欢莫扎特和柴可夫斯基的作品,也喜欢肖邦和格里格。音乐能给紧张、困顿的神经带来安静、从容与丰富的思考意境和想象空间,科学巨匠爱因斯坦曾说,科学家和音乐家都是伟大的诗人。我提倡不论学什么专业,都应该培养对音乐的爱好。在石先生所写的科普书《第三种科学方法》中,除了流畅生动的语言,处处是用音乐作生动的比喻,比如:软件的核心就是算法,算法犹如乐谱,软件犹如音乐盘片,而硬件如同CD唱机。

  石先生说,中学时代,他在班上并不是最聪明的,虽然考试总是能够排在前几名,但并不总是第一名。著名数学家陈省身先生一次到中国科技大学做报告时说,“不要总是考第一,第二第三比较好,既可以往上冲,又可以保持相对独立”。石先生说,这正是他的情形,他很小的时候就有类似的体会,使他在学习中既不感到很大压力,又很愉快。他同时说,小孩不能够只是读书,一定要让他多接触生活。所以,一颗聪明的读书种子,撒在好学校这块土壤里,更应有好教师的灌溉,在父母吃苦耐劳精神熏陶下,顺理成章能成长,终成国家的栋材。石先生在一次接受记者访谈时说过:如果没有早期对数学近乎痴迷的兴趣,没能幸运地邂逅引导我感受数学之美的好老师,我或许会走上另一条人生道路,比如报考能够尽早脱贫、更有前途和社会地位的专业,或者会像大多数宁波人那样闯荡江湖,到上海甚至海外学做生意、挣大钱。

  起点:华罗庚先生引路

  石先生说,上大学后才知道,他们那时考大学其实很容易,尤其是数学系,很少有人报考,用现在的话说门槛不高,不过把浙大数学系读下来可不容易。那时数学有“南浙大、北清华”之说,浙大的数学系有陈建功、苏步青、徐瑞云等元老名师。一年级时徐先生教微积分。她要求学生们无论如何要把微积分学好,规定70分才算及格。的确,大家都很努力,打下了坚实、牢固的基础。1952年秋天,随着全国院校调整,石先生来到复旦大学读二年级。这里结集了华东地区最好的数学师资力量,比如从同济大学调来的杨振宁先生的父亲杨武之老先生还给他们讲过一年的高等代数。1955年,石先生在陈建功先生指导下完成了单叶函数论的大学毕业论文,这是一篇相当出色的论文。为此,当年的解放日报还发表了新华社文章,称赞石先生论文的创新性,这在1949年解放后的大学生中还是不多见的,后来该论文在《数学进展》上发表。大学毕业后,石先生非常高兴,被分配到中国科学院数学所工作。这可是中国许多杰出数学家如华罗庚、吴文俊、关肇直等名师的集中地啊。到这里后,他才知道不能再继续他的函数论研究了,而要进入当时谁都不知晓的专业——计算数学。

 

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