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“九院”元勋周毓麟的数学人生:着迷到“无法自拔”(2)

2021年04月13日 09:49
来源:中国新闻周刊

  傅樱告诉《中国新闻周刊》,运用特征线法,哪怕计算一个最简单的模型,各方面参数可以改变几百几千次,变一次就要算一次。而且特征线法无法上机运算,只能人工手算,算一次需要一个月。周毓麟提出使用人为黏性法,使九所第一次实现上机运算,几个小时就可以计算出一个模型,开创了上机运算数学模型的先河。

  1961年9月,周光召从苏联归国进入九所,他运用炸药能量“最大功原理”从理论上反证了苏联所提供数据的不可能。后来,周毓麟率领科研小组进行数值模拟计算,再次否定了这个数据的可能性。

  一次在运算时,在计算机的打印纸中,突然出现了那个人们踏破铁鞋无觅处的数据——原来这是一个偶然出现的波峰值,其实是一个应该被忽略的数据。

  也因此,傅樱曾开玩笑说,如果不是苏联专家故意提供假数据,那就是专家自己也没搞明白。

  周毓麟和秦元勋还在原子弹起爆元件设计中发挥了数学家的关键作用。

  据美国审理“罗森堡夫妇原子弹间谍案”中所透露,原子弹球形结构的外层是36块起爆元件拼凑起来的。1962年,中国原子弹研制已进入攻坚阶段,3月,任务进展到起爆元件的研究阶段。王淦昌、陈能宽这两位试验部负责人每周都从爆轰试验场赶回来参与讨论,再把理论研究成果带回去指导试验。经过反复试验,发现36块根本合不成那种特定球形体。

  最后,周毓麟和秦元勋以雄厚的拓扑学功底论证出绝非36块,应是32块,就此建立起理论指导的模型。

  计算领头人

  1965年,袁国兴大学毕业,分配到九所。在北京大学偏微分方程专业学习期间,他的老师基本都是周毓麟的学生,讲课时一讲到偏微分方程就会提到周毓麟。

  袁国兴告诉《中国新闻周刊》,周毓麟可说是九所的计算创始人、领头人,九所的计算方法问题大都与他相关。

  沈隆钧也在这一年来九所报到。在浙江大学偏微分方程专业学习时,周毓麟的著作是他毕业论文的主要参考文献,因此当他得知周毓麟也在九所时,心中的迷茫马上消散,为自己能来这个单位感到幸运。

  后来担任九所副所长和科技委主任的沈隆钧告诉《中国新闻周刊》,对九所来说,若论对数学工作的贡献和影响,周毓麟无疑是最大的。

  70年代后,理论部“八大主任”离散,邓稼先也调到院里当院长,只有于敏、周毓麟和何桂莲继续留守。

  进入80年代,国际上禁核试的呼声越来越高,美国和苏联要求中国在禁核试条约上签字。邓稼先、于敏等指出,美国和苏联的核武器研究基本接近理论极限,禁止核试验对其影响不大,而正在爬坡的中国核武器研制事业则可能会因国际政治角力而功亏一簧。因此,一方面中国要加快相关核试验进程,拿到应该拿的数据;另一方面,要大力发展数值模拟手段。

  核武器研究与设计需要求解非常复杂的数学方程组,这些方程组在理论上无法给出有没有解以及解是什么,只能靠做试验或者用计算机计算。但试验花费高昂,且仅靠试验无法获得过程中的内部关键细节,所以计算机模拟成为核武器研究的重要手段。因此,世界各国都十分重视大型科学计算方法。

  周毓麟主持了中国核武器的数值模拟及流体力学方面的研究工作。他喜欢将复杂的应用计算问题简化为一个简单模型,以探讨求出来的解是否可靠、是否稳定,即解的收敛性和稳定性问题。

  1981年,袁国兴开始负责九所的计算机工作。70年代,李德元和周毓麟给他布置了一项任务——编制一套能够实现从炸药起爆到释放的程序。他率领8个人,花了14年终于研制成功。

  袁国兴说,周毓麟在工作中对他影响最深的,一是设计软件过程中关于稳定性、收敛性的研究,二是该选什么结构的计算机、多少字长的计算机才能够满足研究所的计算要求。他说,周毓麟主导的这项工作是科学计算的奠基性工作,为计算机芯片的研制提出了高要求。

  打破“闭门造车”

  改革开放初期,时任九所所长李德元面对多方反对意见,顶着巨大压力,提出结束九所作为绝密单位长久以来“闭关自守、闭门造车”的封锁状态,开展对外交流,否则科技发展一定会受到局限。

  九所第一次选派了沈隆钧等年轻骨干出国留学。因九所尚未开放,他是以北大教授身份出国的。周毓麟一手安排,与北大联系,为他写了推荐信。1983年他飞赴美国的那天,周毓麟起了一个大早专程去送他。

  作为全国计算数学学会理事长,周毓麟还积极推动了数学年会的召开。

  1990年,张景琳担任全国计算数学学会副秘书长,受李德元委派配合周毓麟工作。张景琳说,周毓麟脾气特别温和,他虽然口头上说“我这个理事长不理事,是挂名的,你们才是真正的领导”,但事实上他大小诸事都会一一过问,听取汇报时不放过每个细节。

  为了利用这次年会扩大全国计算数学学会的影响,同时也扩大九所的影响,周毓麟在会议筹备阶段下了很大功夫,周密安排了整整一年。张景琳告诉《中国新闻周刊》:“他的考虑实际上是要把国内的计算数学轰轰烈烈搞起来。”

  1991年5月,第四届全国计算数学年会在南开大学召开,320余人与会。这是中国计算数学界规模最大、出席人数最多的一次会议。开幕式上,当周毓麟搀扶着陈省身走上主席台时,全场掌声雷动。

  陈省身是周毓麟的恩师。1946年,陈省身正在筹办中央研究院数学所,刚大学毕业不久的周毓麟前来求职,成了陈省身的弟子。陈省身将拓扑学作为追赶国际先进水平的台阶。“拓扑学”的译名就是他起的,他还戏称“拓扑”为“托钵”,意即搞数学就要像和尚一样托钵化缘,潜心苦修。

  周毓麟曾回忆,自己到了中研院数学所后,才真正知道如何做研究。他说,有一次陈省身找他谈话,指出了他的不少错误。这次谈话之后,他好像开了窍似的,对工作对学习都好像很有信心、很有办法了,心里总觉得,无论什么新的任务,自己只要肯努力,有一年的工夫总可以得其门而入的。

  1992年,国防科工委要在整个国防口成立100多个国家重点实验室,其中包括九所的计算物理实验室。沈隆钧担任主任,张景琳担任副主任,李德元担任学术委员会主任。周毓麟被聘请为唯一一位数学家顾问,另外三位顾问都是物理学家。

  计算物理实验室是当时国防科工委唯一一个数值模拟实验室。张景琳说,周毓麟看到了计算物理实验室的重要性,因为通过实验室可以实现对外开放,与外界交流。

  实验室设立之初,国防科工委给了100万美元的外汇指标。周毓麟利用他的社会影响力,邀请全国领域内的知名专家对实验室的发展方向做了一番大讨论。讨论认为,要利用这100万美元购买先进的机器。

  计算物理实验室的设施很快全国领先,很多会议也因此集中到了这里来举办。周毓麟对张景琳说:“咱们是搭台给人家唱戏。”他言下之意是,九所人力物力条件不错,应该利用起来,发展国内的计算数学事业。

  叶其孝说,改革开放后,周毓麟又回到非线性偏微分方程的研究。作为中国非线性偏微分方程研究和教学的领路人,他不仅自己作出了高水平的研究成果,还培养出了许多活跃在国际非线性偏微分方程舞台上的年轻人。

  “罄竹难书”

  自从高中时期迷上数学以来,除了读数学书籍和思考数学问题,周毓麟的生活中几乎再没有别的爱好和消遣。

  他有记效率笔记的习惯,年轻时的效率笔记严格记录了每天、每周用于数学工作的时间。80岁后在家颐养天年,他还是坚持记笔记。他的笔记工整异常,连草稿都比别人誊写好的还要整洁。他的板书非常漂亮,清晰有序,学生说他的板书就像艺术品。

  他仍然时刻关注着专业的动态,活力不减。他退休以后,袁国兴每年春节都去拜访,给他讲一下当下芯片和计算机的最新发展情况。

  他聊天不爱拉家常,三句话一过就自然讨论起数学问题,神采奕奕地用手指在空中不断描写几何图形和公式。即便第二天要做手术,他在病床上关注的依然是研究工作的进展。

  他90岁依然精力旺盛,只是由于青光眼几近失明。他自嘲年轻时用眼过度,提前把视力的份额给用完了,但他仍然不愿辍笔,要女儿给他买大本子,摸索着在上面“涂涂画画”。

  改革开放后,叶其孝每年都要去看周毓麟一两次。他们都不喜欢打电话,有时不方便见面,就靠写信联络。近两年,他听周毓麟的女儿说,周毓麟有点老糊涂了,总是说“明天我就100岁了”,但他觉得,老师是在“耍滑头”,在和子女开玩笑。

  叶其孝曾向周毓麟谈及自己的座右铭“四乐”,即“知足常乐、助人为乐、苦中作乐、自得其乐”,周毓麟深有同感,立即拿笔记了下来。

  周毓麟喜欢回忆在苏联留学的日子,每一个教授的名字都记得很清楚。他向叶其孝讲起那时他每天第一个到图书馆,最后一个离开;讲起在一次考试中遇到一个很难的题目,他突然想到自己擅长的拓扑学,解决了这个问题,连莫斯科大学校长都表示了赞赏。

  对调到九所前执教北大这段经历,周毓麟用了“非常幸福”来形容自己的感受。他说,那时虽然忙,但总是能看到学生们的成长变化,感觉收获非常大。

  叶其孝记得,当年曾参加过两次周毓麟主持的闭卷考试。周毓麟宣布了三条规矩:可以看书,可以查资料,但是不能相互讨论。这两次考试,一次考了整整一天,一次考了整整三天。叶其孝甚至在梦中都在做题。后来,每个人交上来的答卷都有二三十页。叶其孝说,那时候不提“创新”,但周毓麟给学生们注入的就是创新的精神啊。

  一次,叶其孝坐在周毓麟床边陪他说话。周毓麟说起,新中国成立前夕,陈省身要推荐他到美国留学,路费、经费都准备好了,他还是没去,他觉得自己的事业在国内。

  当年他大学毕业即失业,怯怯地去在上海的中央研究院数学所求职,开始陈省身没有答应,但同意他来听课。他天天来听陈省身讲拓扑学,听了一个月,陈省身问他,听得懂吗?他说,听得懂。问他大学里数学念得如何,他说别的功课拖了一点后腿,但每年总平均都能上90分。又问他是否做过研究工作,他答没有,想了想又说,自己高中时出于兴趣编了三本几何小册子。

  小册子是他一贯的风格,编写、画图、装订都细致精美。他还写了个前言,说数学如何使他着迷,着迷到“无法自拔”的程度,数学对他的影响是“罄竹难书”。两周后,陈省身就让他来数学所上班了。

  《中国新闻周刊》2021年第13期

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编辑:甘晓玲