对数学执着的爱成就了他——记美国艺术和科学院院士、数学家侯一钊校友
日期:2013-11-29


【简介】侯一钊,1962年生,广东化州人。1977年考入华南工学院(现华南理工大学),在校成绩优秀。后赴美国留学深造,先后获得硕士、博士学位,并完成了博士后研究,曾被授予美国加州理工学院终身副教授,现任美国加州理工学院应用数学系主任、教授。侯一钊教授是国际上著名的数学家,曾获多项国际学术奖,研究成果卓著。2000年到2006年间,任加州理工学院应用与计算数学系系主任;2009年当选国际工业与应用数学协会首届院士(SIAMFellow),并担任该协会理事会委员(SIAMCouncil20092014)2010年当选为美国科学基金(NSF)下的数学与应用研究所的科学决策与行政管理委员会委员 (Board of Governors, Institute for Mathematics and its Applications)2012年当选为该委员会主席。

侯一钊是我在华南理工大学1977级数学师资班的同班同学,现是加州理工学院的教授。作为他的同学和好友,多年来,我见证了他一步步脚步踏实地地迈向事业成功的高峰。2011419日,美国艺术和科学院公布了新增院士名单。当看到侯一钊名列其中时,我非常开心,好像是我自己拿了世界大奖似的,立即向他表示了祝贺!

一钊能够当选美国艺术和科学院院士是对他多年的卓越研究工作的肯定。这些年来,各项大奖和荣誉接踵而至,一钊担任的重要职务也越来越多。作为非常熟悉一钊的老同学,我感觉他与其他有大成就的数学家不太一样。一钊是一个非常随和﹑低调的人。他不是那种从小口口声声要成名成家的人,读书时既没有咄咄逼人的才华,也没有聪明得让人可望不可及的轶事。他毕业于一所中国的理工科重点大学——华南理工大学。然而,没有世俗赞美的奖状和注目,没有“学术贵族”的血统,不声不响的他像一颗小树在自己的土壤和环境中自由自在地成长。一钊按照自己的兴趣和喜爱,默默无闻地付出、执着不懈的努力,做出了令世人瞩目且不同凡响的成就。

一钊能取得今天这些成就,除了他自身的天赋和努力外,正如他所说,也得益于小时候父母的引导和培养,求学时良好的读书环境和气氛,研究时一流的科研条件,以及一路走来遇到的良师益友。

在“读书无用”的年代学会读书

了解一钊的人都知道,每当谈起父母,他总是充满深情和感激。是父母在他幼年时的谆谆教导和潜移默化的影响,培养了他爱读书﹑爱思考的好习惯。

一钊的小学和中学教育是在十年“文革”中的农村度过的。那是一个对教育极不尊重、有知识的人最没有尊严的年代。那个年代,知识被儿戏﹑被嘲笑:比如有人用“一把锉刀凿穿了微积分的秘密”挖苦着数学的重要性和必要性,“读书无用”总像寒风一样吹去人们读书的热情。一钊的父母是医生,属于知识分子,加上有海外关系就被下放到边远的农村。

尽管那时爱读书并不被社会认可称赞,可在一钊的家里,父母还是小心翼翼地引导小一钊读书,培养他良好的读书习惯。一钊谈起记忆中的小时候:“那时家里挺鼓励我读书,年纪小时,父母帮我借书陪我读书;年纪大一点了,许多孩子要帮家里干活,可我妈看我爱读书,也没让我干什么。”

当时,尤其在农村,生活居住和读书条件都很差,能找到可读的书也不多。一钊母亲在谈到他小时候的趣事时说到,爱读书的一钊练出了两个读书本事。一是小小年纪的一钊就有着不受外界干扰,能一个人专心致志地读书的能力。有一次,一同事看见他专心读书的样子,感叹的说:“这孩子长大了可不得了”。难怪上大学时,他能在经常有人进出、谈天说地的拥挤宿舍里旁若无人地读书。他的另一个本事是:读书不赶,一定要读明白﹑读懂。这点对他后来能做出这么多的重要的研究功不可没。

1977年是中国近代教育史上痛改前非、浴火重生的一年。教育开始被重视,人们看到了读书的春天,学校也开始重视教学和学生的学习。“机会总是留给有准备的人”,一钊由于爱读书,便成为学校成绩最好的学生。那一年,读高二的他被学校推荐参加了“文革”后全国瞩目的1977年高考。

1977年高考可能是中国教育史上最激烈的一次人才筛选。当年全国有2000多万适龄青年可考大学,但全国的招生名额只有20多万。那年广东省是大学中专一起考,有近100万考生,但录取名额不到3万。我插队的公社——广东省博罗县铁场公社,是当年广东省高校子弟插队的点。那年,公社有1000多名高校知青参加高考,最后入围大学中专分数线的只有29人!竞争之激烈可见一斑!

在这场激烈的高考竞争中,一钊考上了华南工学院数学系,他是所在的化州县当年在校和应届高中毕业生中唯一考上大学的,那年一钊只有15岁。在专业的选择上,当医生的父母原本希望孩子读实用一点的专业,但懂得爱的父母知道“兴趣是人生最好的导师”,他们让一钊自己做出了决定。

在大学里自由自在地成长

1978年的3月,对于当年1977级大学生的我们来说,那是我们心中永远最明媚的一个春天。我们怀揣对未来无限的憧憬,带着那个时代赋予的只争朝夕的精神,走进了绿树成荫、鸟语花香的华工校园。

我们全班48个同学,一钊是年龄最小的一个。在班里,有10多位同学读过中专;有10多位是小学、初高中或中专的数学老师,有的是“文革”前省重点高中的数学才子。

人们都知道要学好数学不是轻而易举的。好在那时大家学习都非常刻苦认真,所以四年的大学数学没什么能难住我们。如果说那时学习紧张的话,主要是大家除了学好老师教的内容以外,都想在有限的时间里学到更多的课外知识。一钊很珍惜这个充满才智的集体,用一钊的话来说:“那时班里的学习气氛和那些老同学,对我一个15岁的孩子的成长有很大的影响。”

当人们谈到那些著名数学家或科学家时,总有一些让人惊叹的故事或常人不可理解的怪癖。我很失望,在一钊身上,没有七步一词五步一赋、头悬梁锥刺股的惊人之举,大学四年,他就是一个脚踏实地、按步就班读书、学习、生活的普通大学生。

一入学,一钊就被指定为班里的班委,负责班里的“急救箱”和每月给同学发饭票,分担班里的班务。每天,和所有同学一样,他该学习时学习,该玩时玩。早上起床,在华工的西湖边跑跑步,下午4点以后,跟同学一起打打羽毛球、篮球和踢足球。 

学习上一钊是优秀的。但让我记忆最深的不是他的学习成绩,而是一次在班里组织大家交流学习体会和经验时他说的一句话:“做作业遇到做不出的题目时,我就把书多看几次,不放弃,努力把问题的相关概念搞明白了,尽量通过自己的努力找到解题的方法,而不是急于通过看题解去学习解题的方法”。一钊这个看似平常的体会,对大多数人来说是知易行难。

通过自己的努力找到解题方法无疑会更深刻,也会使自己进步更大。但要做到这点,一个人首先要肯花时间,要有自信,同时还要不在乎眼前的成绩。我想他大学时培养出来的这一学习习惯,使他具备了后来能解决那么多重要的科研问题,获得那么多重大成就的基本素质。

学生的成长离不开老师的培养。如果说从课程的学习中,一钊从老师那学到了每一门课的数学知识,那么在华工的最后一个学期,一钊在当时卢文教授带领的拓扑和几何研究小组的学习和写毕业论文的经历,则让一钊得到了关于数学研究的启蒙教育。谈起那学期,一钊特别感激卢文教授的指导:“那时,我们小组经常在卢文教授家听他的教导。卢文教授是早年从法国留学回国的数学家,他给我们讲的那些他所熟悉的大科学家和数学家的故事,并表现出对我们充满信心的期望,让年轻的我有了想做出一番成就的信心。是卢文教授让我认识到人的潜能只有自己的不断努力,才能被充分发挥出来。他的教导让我有了做数学研究的信心”。

但从学习数学到写数学论文的转化并不是一件轻而易举的事。回忆起毕业论文的事,一钊告诉我:“当年是李德前教授直接负责我的毕业论文。那时我不懂得数学研究是怎么一回事,有力使不上,没认真对待,随便写了份东西就交给了李老师。后来,他把我叫到他的宿舍,语重心长地告诉我做数学研究创意的重要性,而我写的东西却毫无创意。这番谈话让我非常震撼和惭愧,我感觉到他对我‘恨铁不成钢’的心情。或许李老师并不知道那次谈话对我的深远影响,但我一直记得那次谈话,是他改变了我对数学研究的认识。我今天能做出‘出人意料’的研究成果真得感谢李老师的那次谈话”。

每一个人的成长,与他的天赋、努力和经历过的环境有关。大学生活,一钊选择了华工,一钊自己说过“我是在华工‘长大’的”。是的,在华工美丽的校园里,一钊学到了杰出数学家应该学到的知识,培养出了杰出数学家应有的素质和能力,对数学的研究有了质的认识,并饶有兴趣。

闯荡在世界应用数学的前沿

1983年,一钊的父母用自己省吃俭用积攒出的钱送一钊赴美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)深造。那时,从中国到美国自费的留学生几乎没有选数学专业的。亲朋好友也认为他应该读个比较实用的专业,毕业后找工作也容易。一钊虽不知道进一步读数学学位后的发展前途是什么,可知道自己最喜欢的是应用数学,一钊按照自己的兴趣选择了UCLA的数学系。

那时UCLA的数学系正由世界著名的数学家Bjorn Engquist教授和Stanley Osher教授领导建立世界级的应用与计算数学专业,很多优秀的学者受邀访问授课。UCLA数学系的研究生学位吸引了许多世界名校毕业生中的佼佼者。刚到UCLA,一钊只是个读硕士学位的研究生。他凭着在华工打下的基础,很快就适应了在UCLA的学习并取得了优异的成绩。一个学期后,一钊就转为博士生, 成为Bjorn Engquist教授第一位来自中国的博士生。

如果说一钊在华工学到了数学的知识,那么在UCLA他更多的是学到了数学研究的思想方法。他的导师Engquist教授将数学理论与物理直观相结合的研究方法对一钊有着深远的影响。在UCLA,一钊实现了从优秀数学学生成为优秀数学研究者的成功转型。由于他优秀的研究成果,在他取得博士学位时,许多名校和数学研究所邀请他加盟。

这些年来,闯荡在世界应用数学的前沿,他走访过许多著名的大学和研究所。他曾在世界一流的柯朗研究所从事博士后的研究工作,随后又被聘请为助理教授;他在普林斯顿高等研究所当过访问教授; 他以访问/客座教授的身份在欧洲和亚洲的许多著名的大学和研究所工作过。在漫长的科学研究之路上,他既博取百家之长,又能独树一帜。

一钊能取得那么多优秀的成果,成为一位得到那么多学术奖和荣誉的世界著名的数学家,他付出了他人所不知的努力。在他的主要研究成果中,关于“二维与三维欧拉方程点涡法的稳定性和收敛性”问题的研究,是他早年比较有代表性的成果。他在解决这个问题的过程中的努力和付出,让我感受到“侯一钊研究的特点”,让我看到他在孤独寂寞中做研究时的坚韧不拔,也让我想象到他发现自己解决了问题那一瞬的喜悦。

关于“二维和三维不可压缩流体点涡方法的稳定性和收敛性”的问题,曾经是在应用数学界引起过争议的问题。该领域的主流观点认为点涡方法不可能稳定,因为那时有一些很有名的数学家曾做出了为什么不可能稳定的解释,所以很多人想当然地认为“证明点涡方法稳定”是不可能的。但是,在流体力学领域的一批应用数学专家却认为“点涡方法”有着很强的物理直观性,且“点涡方法”得到的数值解在物理上都非常有用,与实际应用很吻合。一钊在UCLA当研究生时就接触了这个问题。

1988年,一钊在柯朗研究所做研究时,他又开始思考点涡方法的稳定性和收敛性问题。“也许那时我还年轻,没别人聪明和反应那么快,很快就接受了那些名家的解释,但我又一直在想,或许人们可以证明点涡方法是稳定和收敛的,”一钊说。那时一钊同时正在进行另一个问题的研究。在做这些研究时,一钊越来越怀疑那些应用数学名家们的解释的正确性。他把自己的想法与当时在柯朗研究所的一著名教授讨论。那时正是感恩节前夕,一钊记得当时他的想法马上被彻底地否定了。著名教授非常耐心地向他解释点涡方法最多只能有短暂的收敛却不可能稳定。这让一钊感到“自己怎么那么笨,居然没有想到他的解释”。

感恩节到来了,柯朗研究所的人都回家过节去了,一钊决定自己一个人呆在静悄悄的研究所里更深入地思考,搞清楚点涡方法的问题。他认为节前那位教授的解释似乎虽有说服力,可还不是一个完整的证明,他想努力搞出一个完整的关于“点涡方法不可能稳定”的证明,可就是做不出来。所以,他又回到了自己原来的“点涡方法有可能是稳定和收敛的”的想法上来。经过夜以继日的苦思冥想,他慢慢地把原来似乎毫不相关的点涡方法的各种特征连了起来,他突然间发现“点涡方法就是稳定和收敛的”。

功夫不负有心人!在这个美国万家欢聚的感恩节里,一钊一个人静悄悄地做出了应用数学领域一个出乎意料又令人震惊的结果!那位节前否定一钊想法的教授看了他的证明后,对一钊说:“这个结果将会引起轰动!”果然,这项工作改变了整个领域的面貌,并引发了大量针对水波和界面流体发展稳定而高效的数值方法的后继工作。

追求卓越、超越自我

一钊,一个从来不自以为比别人聪明的人,但却做出了我们曾以为只有天才才能做出的成就!

和一钊一起做过研究工作的同行是这么评价他的:“侯一钊在科研上深具魄力,从不被主流的数学方法或者权威的观点束缚住手脚。他的很多研究方法都独树一帜,对问题的观察角度也与众不同,有时甚至是反传统的。凭着他独特的思维方式和对科研的热情与执着,侯一钊在很多别人认为难度很大甚至不可能解决的问题上都获得了出人意料的成功。”

一钊曾说过:“不论是求学还是做研究,我其实是跟自己竞争,我努力地向他人学习,但也从来不由于别人比我聪明或有名就盲从或对自己失去信心。有时,科学研究犹如在一条孤独而寂寞的路上跋涉,在这个过程中,是爱、勇气和执着让我不断地追求卓越、超越自我,一步一步地向前。”

在美国数学协会20123月的月刊中,有一篇纪念杰出苏联数学家Vladimir Arnold的文章。这篇文章中有Vladimir Arnold的一段精彩话语:“许多奥林匹克数学竞赛获奖者后来并没有做出过什么成就,而许多优秀的数学家却没有在奥林匹克数学竞赛中得过奖。有各种各样的数学家:有的特别擅长解决15分钟的问题;有的擅长于1小时,或1天,或一个星期的问题;而有的擅长那些需要1个月,1年,甚至10几年的思考才能解决的问题。在奥林匹克数学竞赛的成功,需要的是一个人‘短跑的’能力;但真正的数学研究需要的是‘长跑的耐力’。如B.N. Delaunay 说的‘一个好的定理不是像奥数似的5小时就能解决,而是5000小时’。一个人没能成为数学家的原因有多种,但最主要的一个原因是对数学缺乏爱。”

这段精辟话语告诉了我们:一钊能取得今天的成就,成为一位杰出的数学家。

是他对数学的爱和执着的努力成就了他!

作者:陈志宏

参考文献

[1] 余歆炜.侯一钊---二十世纪中国知名科学家学术成就概览·数学卷·第四分册.379--391页,科学出版社 (Science Press) (2012).

[2]Boris Khesin and Serge Tabchnikow: “Tribute to Vladimir Arnold Notices of American Mathematical Society, Vol 59, Number 3, March 2012 page 378399

 




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