谷超豪的数学人生

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  吃饭会用运筹学
  
  谷超豪自幼性格沉静。他从小就显示出了对数学的兴趣与天赋。小学六年级的“鸡兔同笼”、“童子分桃”等应用题,有些同学死背公式,谷超豪却琢磨着用更简单的方法来解。谷超豪拿来大哥谷力虹的代数书,看着看着,豁然开朗:设未知数、列方程……
  上中学时,一次,老师问:一个四边形,每边边长都是1,面积是否是,17谷超豪想了想,站起来:“不一定。四边形一压就成了直线,面积就成了0。”那时他还没有学习菱形的面积计算公式,但却从形状的变化想到了这个问题,引得老师对他大为欣赏。
  1943年秋,谷超豪从温州中学高中毕业。当时是在抗日战争时期。由于校舍被日本人炸成废墟,学校搬到了青田。那里的生活比温州艰苦得多。那时粮价涨得快,除交学费外,每人还要带100千克谷子。当时吃饭没有什么菜,只求吃饱。怎么能吃饱饭呢?于是谷超豪就开始想办法:用的碗比较大,第一碗盛浅些,很快吃完第一碗,马上去盛第二碗,第二碗装得满满的,这样才能吃饱。如果第一碗盛得多了,等你吃完第一碗,饭桶空了,就盛不到第二碗了。后来,谷超豪笑称,当年吃饭运用的是运筹学。
  
  曾是武侠小说迷
  
  虽然谷超豪是位数学大师,但是他的文学功底同样令人称道。
  喜欢阅读,是谷超豪一直的习惯,也是他学业进步的源泉之一。他回忆说,“课外阅读很重要,好多知识都是课外阅读得到的。我很喜欢看课外书,一年级暑假里我看武侠小说入迷。我的哥哥谷超英(现名谷力虹),叫我不要再看武侠小说了,他介绍给我3本书,一本是艾思奇写的《大众哲学》,一本是前苏联(科普作家)伊林著的《十万个为什么》,还有一本是数学的普及读物。读了《大众哲学》,我大开眼界。《十万个为什么》使我学到许多科学知识,并且和日常生活相联系。那本数学读物提高了我学习数学的兴趣,例如,书里讲到用3个‘9’拼成一个最大的数。不是999、(99)9,而是9的99方。大家想一想,这数字有多大?这书使我开始有‘概率’的概念,如买彩票有多少机会得奖。”
  在哥哥的影响下,充满理想的谷超豪在少年时期就阅读了进步书籍,加入学校的进步组织,写文章、贴标语,为抗日宣传做后勤工作。1940年,年仅14岁的谷超豪就加入了中国共产党。解放前夕,他还和同志们一起成功策反了国民党国防部雷达研究所。
  
  三次转型三次辉煌
  
  1931年,还是小学生的谷超豪偶然看到学校礼堂墙上的标语:“青少年要立志做大事,不可立志做大官——孙中山”,于是一个念头逐渐在他的心中腾起:此生要做两件大事——一是要做科学家;二是要做革命家。而回顾他过去的大半辈子,热爱数学与以国家需要为己任,是纵贯整个人生的两条线。
  谷超豪曾将自己的三大研究领域——微分几何、偏微分方程和数学物理,亲昵地称为“金三角”。而他的这几次转型都是为了“国家的需要”。
  1956年,国家制定“10年科学规划”,提出要在计算数学、概率论、偏微分方程等方面有所突破。
  此时前苏联发射了第一颗人造卫星。正在前苏联进修的谷超豪,本来在微分几何方面已经取得了引人瞩目的成就,但是他依然主动改学空气动力学,归国后随即主攻偏微分方程,提出要以高速飞行器为实际背景,以超音速绕流问题作为一个模型开展研究。
  “文革”期间,谷超豪加入一个卫星研究小组,将自己的理论应用于实际中。
  上世纪70年代初,谷超豪已经在超音速绕流问题上取得了世界领先的成果,他再次转变研究方向,与杨振宁先生就“规范场理论”的数学结构开展合作,并取得世界瞩目。
  关于谷超豪的“转向”,他的学生洪家兴院士打了个比方:“他带队找到一条通往金矿的路后,就把金矿让给跟随他的年轻人继续开掘,自己则带另一批年轻人去寻找另一个金矿。这也是他们这一代科学家的特点:永远把国家的需要放在自己的发展之前。”
  微分几何、偏微分方程和数学物理,是当今核心数学的最活跃的三个分支,谷超豪在这三个方向上均获得国际认可的突破性成果。这在全世界的华人学者里非常少见。
  国际行星命名委员会曾将紫金山天文台于2007年9月11日发现的小行星命名为“谷超豪星”。
  
  话题只有数学
  
  谷超豪很少聊天,除了聊数学。对此,他的学生们深有体会。他每天吃饭都很沉默。除了学术和国内大事,绝不多说。
  唯一一次破戒是学生忻元龙做了道鱼,谷超豪皱眉头吃完,告诉他:鱼的味道太怪,他吃不惯。
  “我们都笑他是搞地下党工作出身,所以嘴很紧。”忻元龙说。
  谷超豪的夫人胡和生是我国数学界唯一的女院士,也是第一位走上国际数学家大会NOETHER讲台的中国女性。
  她和谷超豪同为数学大师苏步青的学生,相识于图书馆,相恋在同样的数学世界。1992年,胡和生成为女院士后,谷超豪作诗一首,写道:“学苑有令名,共赏艳阳天。”
  谷超豪曾为母校温州中学90周年校庆作了首诗抒发对数学之爱:“人言数无味,我道味无穷。良师多启发,珍本富精蕴。解题岂一法,寻思求百通。幸得桑梓教,终生为动容。”
  如今,谷超豪仍然保持着每天7点起床的习惯,一天大部分时间花在研究广义相对论上,这是他最近转向的领域。
  每周二,谷超豪会到单位一次,除了参加年轻教师的“讨论班”,他就在办公室呆着,面前一本书一张白纸,一支粗水笔慢慢计算着。学生看见他依旧如此辛劳,都十分心疼他。但是,没有人敢去劝阻,因为他们都知道,对数学的追求正是他的生命所在。
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