陈省身

2004年10月28日,陈省身在南开大学宁园寓所平静地度过了他的93岁寿辰。第2天,刚过了生日的陈省身来到南开数学研究所,作了题为“6维球面上的复结构问题”的学术报告,与师生分享他最新的研究发现:6维球面上不存在复结构。没想到30多天后,也就是12月3日晚,这位被国际数学界尊为“微分几何之父”的数学家悄然离开了这个世界。

于他而言,人生犹如数学,感叹几何……

只上过1天小学却在中学跳过两级

1911年,陈省身出生在浙江嘉兴秀水河畔的一个书香世家。父亲陈宝桢为儿子取名“省身”,源自《论语》“吾日三省吾身”,因出生的年份是辛亥年,所以号“辛生”。

幼时因为祖母的宠爱,陈省身一直没有上学,只在家里跟随祖母、姑姑识字、背唐诗。在小的时候,父亲给他带回了一套1892年首次印行的、美国传教士写的《笔算数学》,他居然在短时间读完了上中下3册,并能做完所有的练习题。这成为日后的大师接触数学之始。

陈省身曾撰文回忆:“1919年秋天,祖母觉得我实在不该不上学了,就把我送到县立小学,大约是插入小学四年级。三、四年级在同一教室,共约30个学生。第1天家里送午饭在教室吃,同学都走光了,独自吃饭,觉得很凄凉。等到4点钟放学前,不知为什么,教员拿了戒尺,下来把每个学生打1下到4下不等,只有我未被打,大约我这一天实在老实,没有被打的理由。这样一来,我不肯再去学校了,在家又玩了1年。”

1920年,陈省身考入秀州中学,只上过1天小学的他硬是凭着自学的底子和后来的刻苦与好胜,不但跟了上去,而且是班里的数学尖子。

1922年,陈省身随全家从浙江嘉兴来到天津。次年,进入扶轮中学(现天津铁路一中)。当时的校长顾赞庭很看重数学,亲自教几何,“而且教得很凶”。因此,陈省身在自述中曾说:“我数学学得比较好,当时我是他一个很得意的学生。他很看得起我。”

在中学,陈省身跳了两级。15岁时,在父亲的朋友钱宝琛先生的建议下,陈省身报考南开大学理学院。录取后,才知道自己的数学成绩是全体考生中的第2名。

大学一年级的一次化学实验课,内容是“吹玻璃管”。陈省身对着手中的玻璃片和面前用来加热的火焰一筹莫展。后来由实验老师帮忙,总算勉强吹成了,但他觉得吹成后的玻璃管太热,就用冷水去冲,瞬间玻璃管“嚓啦啦”全碎了。这件事对陈省身触动很大,他发现自己缺乏动手能力,于是作出了他人生第一个至关重要的抉择——放弃物理、化学,专攻数学。这成了他终身献身数学的起点。

后来,有人问到“很多人喜欢把数学当作一个工具,当作一个基础学科。他会去选择物理和化学,而您为什么选择数学呢?”陈省身坦言:“我不喜欢实验,我不会动手。”也曾有人向他提到为什么会与数学结缘,陈省身幽默地说:“其实很简单,因为别的事情做不了嘛,比方说,我运动很不好,在20岁的时候,我百米跑20秒,你一定比我跑得快。百米跑20秒,运动自然就没有希望,这个可能性就取消了,取消了多少个之后,最后就只剩下数学了。”

在南开大学,他的数学老师是毕业于哈佛大学的中国第2位数学博士、中国现代几何学的开山祖师姜立夫。在这位名教授的指导下,陈省身领悟了数学王国的迤逦风光。

1930年,陈省身从南开大学毕业。正遇上清华大学的数学教授孙光远要招收中国的第1名硕士研究生,陈省身抓住这个机会,选择了清华。在陈省身来到清华大学的第2年,华罗庚也来到清华担任数学系的助理员。这两位后来成为20世纪最伟大的华人数学家的年轻人,就此同在清华学习、研究。

同嘉当、爱因斯坦、华罗庚等大师的因缘

在清华4年,陈省身确定了以微分几何为自己的研究方向。但同时他也渐渐觉得那些研究在未来未必会有前途的。他隐约感觉到,微分几何的正确方向应当是“大范围微分几何”,即研究微分流形上的几何性质,和拓扑学有密切关系。但是这一学术趋向在当时还刚刚开始。当陈省身发现,现在正是他需要确定自己人生位置的时候,他毅然作出选择:到汉堡去!

1934年9月,陈省身到达汉堡。他德语不会,又适逢中国领馆休假,一时十分艰难。在那里,陈省身师从德国最有名的几何学家布拉施克。头一次见到布拉施克,老师就给了他一大叠自己的最新的论文。但这位德国老师怎么也没想到,一个来自中国的青年学生,一下子就发现了其中一篇论文中的漏洞,这让他感到又惊又喜,立刻让陈省身就此问题写篇论文。很快,论文就发表了。结果,布拉施克对陈省身大为欣赏,不到一年半,他就拿到了博士学位。他那时就已经认识到嘉当的数学天才,尽管嘉当的研究是超时代的。

1936年,陈省身放弃了留在汉堡大学研究代数数论的好机会,做出了又一次重大选择追随嘉当,研究几何。在法国巴黎大学,在跟随嘉当的10个月中,陈省身从这位伟大的几何学家那里学到的东西使他终身受用,他与嘉当也结下了终生之谊。美国著名数学家卡普兰斯基曾评论说:“如果陈省身选择了代数数论,20世纪数学的历史将会有重大改变。”而从数学史的观点来看,正是“微分几何得益,代数数论受损”。

1937年“卢沟桥事变”后的第3天,陈省身接受清华大学的聘请回到中国。由于战争,清华南迁,陈省身从香港辗转到了长沙,在由北大、南开、清华合并而成的长沙临时大学任教。1年之后,他随学校迁往重庆,在新成立的西南联合大学执教,不但培养了许多优秀学生,在学术研究上也是硕果累累。

1943年,陈省身受美国普林斯顿高等研究院数学研究所的邀请,到这里作学术访问。在普林斯顿,陈省身沉浸在浓厚的学术氛围之中。他与爱因斯坦同在一个研究所,所以常常见面,彼此聊天。他回忆说:“爱因斯坦建立的相对论,用到四维的黎曼几何,与数学的关系很密切,所以我们也常常谈到当时的物理学和数学。”在这样的环境里,陈省身攀登几何学主峰的主客观条件都成熟了,他全身心地投入大范围微分几何的研究,完成了自己一生中最出色的工作为高维的高斯邦内公式做出新证明,发表了几篇匠心独运的微分几何论文,其中包括现在被称为“陈类”的理论。他的划时代的工作将微分几何和拓扑学有机地结合起来,为整体微分几何奠定了基础。

1945年,陈省身返回中国,负责筹备和主持中央研究院数学研究所的工作。他不遗余力地提携青年,使他们日后成为中国数学界的中坚力量。著名数学家、首届国家科技奖得主吴文俊院士,就是陈省身的得意高足。

1948年,数学研究所迁到南京,同年秋中央研究院选举出首届81位院士,陈省身成为其中最年轻的一位。当时,专注于研究及教学的陈省身,没有注意到内战的状况。10月底,他忽然收到美国普林斯顿高级研究院院长R.奥本海默的电报:“如果我们可以做什么事便利你来美,请告知。”陈省身读英文报刊,才知道南京政府已危在旦夕,于是决定带全家赴美。这年除夕,陈省身携家人搭乘泛美航空公司的飞机,由上海飞往美国,开始了旅美生涯。

举家飞抵美国后,他虽然受到贵宾礼遇,但西望故国,不知何日才能返回,心中不胜惆怅。惟有埋头工作,借工作的乐趣来摆脱那满腔愁思。到普林斯顿后,立即成为“维布仑讨论班”的主讲人。陈省身知道自己无法很快返回中国,需要一个长期的职位供养家庭。此时芝加哥大学M·斯通教授正在猎揽最好的数学家,将芝加哥大学发展成世界上最好的数学研究中心。当时,陈省身的好友、著名数学家A.韦伊也在那里。1949年夏天,陈省身在普林斯顿高级研究院度过了春季学期后,接替Lane教授担任芝加哥大学几何学正教授。

从此,美国的微分几何翻开了新的一页。在不久举行的国际数学家大会上,陈省身作了题为《纤维丛的微分几何》的学术报告,确立了他在世界数学界的学术地位,一门涉及整个数学的数学分支大范围微分几何就此诞生。在陈省身的努力下,美国的微分几何开始复兴。后来有人评论,是陈省身救活了美国的几何学。在美国还有一种说法,即“陈省身就是现代微分几何”。陈省身自己曾这么说:“对于美国数学的发展,我是有贡献的,我到美国,不是去学,是去教他们。美国在这行里的重要人物,都是我的学生,都受我的影响。”

第5位伟大的几何学家难了的故国情怀

1972年,美国总统尼克松访华。中美刚结束对峙时,这年秋陈省身携夫人与孩子回到离别24年的故园。当踏上祖国大地的那一瞬间,他禁不住两眼湿润了。“飘零纸笔过一生,世誉犹如春梦痕。喜看家园成乐土,廿一世纪国无伦。”在《回国》一诗中,其赤子情怀跃然纸上。

1975年,著名物理学家杨振宁发现了物理学中的“杨-米尔斯”规范场理论,这和陈省身构建的纤维丛理论,“原来是一只大象的两个不同部分”。在感叹造化之工、宇宙之妙之余,他写下了在海内外广为传诵的诗篇:“天衣岂无缝,匠心剪接成。浑然归一体,广邃妙绝伦。造化爱几何,四力纤维能。千古存心事,欧高黎嘉陈。”诗中把陈省身列为继欧几里德、高斯、黎曼、嘉当之后最伟大的几何学家。

我们的祖先在很早以前就开始了对图形的形状、大小和位置的相互关系的研究。公元前3世纪,古希腊大几何学家欧几里德创立了处理现实空间图形的平面几何、立体几何学。1000多年之后,第2位几何大师法国的笛卡尔创立了解析几何学。100多年前,德国的高斯发现了非欧几何学,德国的黎曼推出了成为相对论数学框架的黎曼几何。当代,法国的嘉当给微分几何注入新的理论方法,成为历史上第5位伟大的几何学家。而陈省身,则被誉为继这5位几何大师之后又一里程碑式的人物,他创立的崭新的整体微分几何,一直影响着20世纪后半叶以来数学的发展。

1984年,陈省身在伯克利的美国数学研究所所长任期届满,中华人民共和国教育部部长何东昌向他发出聘书,请他创办并担任南开数学研究所所长。陈省身1926年到南开大学开始数学生涯,58年后又回到南开数学所任职,这也是他所参与创立的第3个数学研究所。他说:“办南开数学研究所的目的,就是要让研究数学的人看到,到这里来和到国外去是一样的。现在数学所已经基本形成了这个环境。”吴文俊院士在接受采访时说:“刚开始的时候,南开数学研究所是一片空白,可是现在已经是一大批人才啊。陈先生有一种可能在世界上都很少见的功力,他能一下子就把学生送到数学研究的最前沿。”

数学王国永恒闪耀的星座

近20年来,由陈省身协助聘请的10多位世界第一流数学大师来南开讲学,从全国选拔的青少年数学尖子在南开大学基地已毕业10届共520多名。他在一次讲演中又说:“愿中国的青年和未来的数学家放开眼光展开壮志,把中国建为数学大国。”为了实现这个梦想,他创立了世界一流的天津南开大学数学研究所。

他运用自己在国际数学界的崇高威望,大力推动中国数学现代化的进程。这些年来,以南开大学为基地,他积极倡导、协助实施了中国数学界三项大的活动,即:召开“国际微分几何、微分方程会议”,举办了“暑期数学研究生教学中心”,组织了中国数学研究生赴美参加“陈省身项目”的研读。

你听过坐在轮椅上的耄耋老人讲课吗?在仅有200个座位的南大数学楼报告厅,时常聚满了300多位来自南开大学和天津大学的莘莘学子,而吸引这些学子的主讲人便是数学大师陈省身。每当陈省身坐在轮椅上被助手推上讲台,报告厅内外响起了热烈的掌声。他的声音通过扩音器清晰地响彻在报告厅内外后,会场内立刻鸦雀无声,学生们无不凝神敛气、屏息静听。他们来自天大、南大各院系的各年级。和学生一同坐在台下认真听讲的,还有我国著名的青年数学家陈永川、张伟平、龙以明。

2002年8月20日至28日,有百年历史的国际数学家大会在中国北京举行,8月20日下午3点,国际数学家大会开幕式在人民大会堂举行。作为这次大会名誉主席的陈省身在开幕式上作精彩发言时,坐在他身边的国家主席江泽民起身为他调整话筒。

陈省身生前说过:“2002年的国际数学家大会能争取到在中国承办,意义重大,它说明中国数学有了相当的水平。我们要通过这个会把中国最新的数学成就介绍出去,把国际上的先进理论吸纳进来。”

在国际数学家大会期间,1000多名来自全国各地的中小学生参加了少年数学论坛活动,陈省身不仅应邀出席活动的开幕式,而且为论坛题了字:“数学好玩。”这几个字大约让很多人感到意外,然而孩子们一定觉得非常亲切。

时至今日,南开数学研究所已成为国内外一个“数学重镇”。前不久,国家投资1.292亿元建设的南开国际数学研究中心主体建筑竣工,在陈省身的规划中,中心大楼将成为南开和中国未来冲击世界数学中心地位的“桥头堡”。

2004年12月3日19时14分,陈省身这位世界公认的德高望重的数学大师因病医治无效,在天津医科大学总医院安详辞世。消息传来,夜雾中的南开园陷入了深深的悲恸。当晚,数千名南开大学师生自发地来到校园的新开湖畔,秉烛缓缓而行,凭吊大师。

草色皆哀,天也泣泪。尽管位于南开大学新图书馆的灵堂4日上午9点才正式开放,但一大早,悲痛的师生就在馆前排起长队。灵堂内庄严、肃穆,到处是花圈、挽联、黑纱。照片上的陈省身面带笑容注视着满园桃李。

陈省身曾向来访的客人幽默地说过:“我给自己的年龄定了一个极限——100岁。1999年是负12岁,2000年负11岁。若超过了100岁,那就赚了,再从1岁算起。”他的豁达和睿智令人惊叹!尽管这位“微分几何之父”走了,提前走了,但他很幸运,也一定很自豪,看到了中国在新世纪成为世界数学大国的现实,并看到了中国成为数学强国的曙光。在他心目中,“中国已经是一个数学大国了,但它应该成为一个强国。所谓强国,恐怕就不仅是数学能力强的问题了,它应该不断地开创,出新,并且领导着数学的潮流”。

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