微分幾何大師陳省身的數學人生是怎樣煉成的?

“沃爾夫數學獎”和“菲爾茲獎”是國際數學界最高榮譽獎,由於“菲爾茲獎”只授予40歲以下青年數學家,只有“沃爾夫數學獎”以獲獎者一生的成就來進行評定,因此“沃爾夫數學獎”堪稱數學領域的諾貝爾獎,目前獲得“沃爾夫數學獎”和“菲爾茲獎”的華裔數學家只有陳省身與丘成桐,陳省身於1983年獲得“沃爾夫數學獎”,丘成桐則於1982年獲得了“菲爾茲獎”,2010年又獲得了“沃爾夫數學獎”。

微分幾何大師陳省身的數學人生是怎樣煉成的?

陳省身

1984年5月,美籍華裔數學家陳省身走上以色列國會主席臺,以色列總統親自將“沃爾夫數學獎”頒給了滿頭銀髮的陳省身,以表彰他在整體微分幾何研究領域的傑出貢獻,因為陳省身在整體微分幾何上的卓越貢獻,他被國際數學界尊為“微分幾何之父”,也被譽為“20世紀偉大的幾何學家”他是在國際上最具影響力的華人數學大師,國際天文學聯合會曾將一顆小行星命名為“陳省身星”,以表彰他對全人類的傑出貢獻。

陳省身(1911—2004)號辛生,浙江秀水人,1911年10月28日出生於浙江省秀水縣下塘街,父親陳寶楨是秀才出身,畢業於浙江法政專門學校,他從《論語》“吾日三省吾身”中,為長子取名“省身”,祖母格外疼愛這個長孫,不放心送他去學校,就請私塾先生教他,家裡有一部《筆算數學》成為陳省身的數學啟蒙讀物,他沉浸其中做了大量的習題,由此打下了良好的數學基礎,也顯示出他極高的數學稟賦,僅靠自學就能解相當難度的算術題目,他覺得數學非常有有趣,經常去看一些中譯本的外國數學書籍,並於1920年考入由教會創辦的秀水中學。

微分幾何大師陳省身的數學人生是怎樣煉成的?

陳省身的數學啟蒙讀本

1922年秋,陳寶楨舉家遷往天津法院任職,陳省身插班進入天津扶輪中學讀書,這所學校隸屬交通部管轄,辦學經費充裕,聘用的教員都很優秀,陳省身有幸遇見幾個非常好的數學老師,在初等數學領域得到了很好的訓練。

1926年,陳省身考入私立南開大學數學系,師從姜立夫教授學習高等數學,姜立夫是畢業於哈佛大學的博士,他於1920年創辦了南開數學系,從事園素和球素幾何學的研究,是中國數學界幾何領域的權威,對中國現代數學的建設和發展具有非常大的貢獻。

微分幾何大師陳省身的數學人生是怎樣煉成的?

姜立夫教授

姜立夫非常看重陳省身的數學潛質,特意為其開設線性代數、微分幾何、非歐幾何等課程,引領陳省身在數學的海洋裡遨遊,甚至還讓正在讀大三的陳省身當自己的助教。

1930年,陳省身從南開大學數學系畢業後,聞知國立清華大學理科研究所算學部招收研究生,就與同學吳大任一起報考並都被錄取了,當時清華數學系主任是熊慶來,教授有孫光遠、楊武之、鄭桐蓀等人。

陳省身師從孫光遠教授研究微分幾何,孫光遠是美國芝加哥大學博士,專攻投影微分幾何學,是中國微分幾何與數理邏輯研究的先行者,陳省身是他的第一個研究生,當年曾有一些外國數學學者訪問清華大學,尤其以數學家布拉希克教授對陳省身影響最大,布拉希克是德國漢堡大學教授,他在清華演講的“微分幾何的拓撲問題”,使陳省身受益匪淺,從此決定以微分幾何作為自己的研究方向,他在孫光遠的指導下,於1932年發表了他的第一篇數學論文《具有——對應的平面曲線對》。

微分幾何大師陳省身的數學人生是怎樣煉成的?

孫光遠教授

1934年夏,陳省身從清華大學畢業,他也是中國人自己培養的第一個數學碩士研究生,由此獲得了“中華文化教育基金會”獎學金,赴德國漢堡大學留學,當時漢堡大學是繼哥廷根大學之後又一個數學研究中心,數學系雲集了一大批知名教授,因此也吸引了許多中國留學生。

1935年10月,陳省身的博士論文《關於網的計算》和《2n維空間中n維流形三重網的不變理論》在漢堡大學數學討論會論文集上發表,並1936年2月獲得漢堡大學科學博士學位,陳省身僅用一年多的時間,就取得了德國的博士學位,說明陳省身的優秀,布拉希克教授建議陳省身去法國巴黎,跟隨世界數學大師嘉當教授作博士後研究,陳省身聽從了導師的建議,這也是陳省身在數學研究上最具決定性的選擇。

微分幾何大師陳省身的數學人生是怎樣煉成的?

陳省身在德國漢堡留影

埃利·嘉當是法國著名數學家,陳省身師從年近7旬的嘉當教授研究微分幾何,中國有“聽君一席話,勝讀十年書”之俗語,能夠親自聆聽數學大師面對面的教誨和指導是非常幸運的事情,嘉當教授的學生眾多,學生要見他一面並不容易,但他對陳省身卻特別青睞,允許他兩週見一次面,嘉當的數學語言、思維方式和研究方法,使陳省身終身受益,他也由此得出一個結論,即“年輕人做學問應該去找這方面最好的人”,德法留學之旅奠定了陳省身一生數學事業的基礎。

微分幾何大師陳省身的數學人生是怎樣煉成的?

數學大師埃利·嘉當教授

陳省身輾轉回國之時,正值抗日戰爭全面爆發,陳省身直奔國立長沙臨時大學任教,隨即又隨學校輾轉昆明,擔任西南聯合大學數學系教授,主講微分幾何,當時數學系主任是楊振寧父親楊武之教授,陳省身還開設了“拓撲學”、“外微分方程”等高深課程,並與華羅庚一起開設了“李群Lie groups”討論班,陳省身周圍聚集了一大批優秀的學生,不僅僅有數學系的,還有物理系的,這些學生日後都成為國內外知名的學者。

1942年,陳省身應美國數學家奧斯瓦爾·德維布倫的邀請,到普林斯頓研究院作研究員,此時的普林斯頓研究院大師雲集,已經成為國際數學的中心,陳省身於1943年搭乘美國軍機輾轉抵達美國,當時愛因斯坦也在普林斯頓研究院工作,陳省身曾有幸與之探討過一些相關課題。

微分幾何大師陳省身的數學人生是怎樣煉成的?

陳省身與妻子鄭士寧、岳父鄭桐蓀合影

陳省身在普林斯頓研究院的兩年時間裡,相繼發表了具有劃時代意義的論文《閉黎曼流形的高斯-博內公式的一個簡單內蘊證明》和《Hermitian流形的示性類》,他在普林斯頓的研究工作成果頗豐,也從此奠定了他在世界數學史上的地位。

1945年,陳省身又發現了著名的“陳省身示性類”,他的這一研究成果,對整個數學界乃至理論物理學界的發展都產生了深遠的影響,1946年初《美國數學會會報》發表了陳省身的長篇論文《大範圍微分幾何的若干新觀點》,這標誌著陳省身作為現代微分幾何奠基人之一的歷史地位已經確立。

1946年,陳省身從美國返回上海,協助恩師姜立夫創建了國立中央研究院數學研究所,由姜立夫出任所長,儘管姜立夫極力推薦陳省身出任,但姜立夫還是眾望所歸,因為無人能夠替代他在中國數學界的地位,陳省身協助恩師工作,不久就代理數學所所長,他除了把“代數拓撲”作為自己的研究方向,還精心培養了一批拓撲學人才,這些人都成為中國數學界的骨幹力量,陳省身於1948年當選國立中央研究院第一屆院士,是81名當選院士中最年輕的一位,當時年僅37歲。

微分幾何大師陳省身的數學人生是怎樣煉成的?

國立中央研究院第一屆院士合影

1949年初,中央研究院被遷往臺灣,而陳省身應普林斯頓高級研究所所長奧本海默之邀,舉家前往美國,再度進入普林斯頓並擔任微分幾何研討班的主講人,不久又轉往芝加哥大學接替E·P·Lane教授的職位,而E·P·Lane教授正是孫光遠教授的導師,陳省身在芝加哥大學整整工作了10年,與其他數學家共同合作,促進了微分幾何同周圍數學領域相結合的演化,對後來逐漸把幾何學推向數學的“中央舞臺”起了重要作用。

1950年,第11屆國際數學家大會在美國坎布里奇舉行,陳省身應邀向大會作《纖維叢的微分幾何》主旨報告,國際數學家大會(ICM)是全球性數學科學學術會議,由國際數學聯盟(IMU)主辦,每四年舉行一次,大會頒發“菲爾茲獎”,專門用於獎勵40歲以下年輕數學家的傑出成就,獎章上刻有希臘數學家阿基米德的頭像,並用拉丁文鐫刻“超越人類極限,做宇宙主人”的格言,背面用拉丁文寫著:“全世界的數學家們:為知識做出新的貢獻而自豪。”以此紀念加拿大數學家、教育家約翰·菲爾茲。

微分幾何大師陳省身的數學人生是怎樣煉成的?

陳省身(右二)與好友合影

國際數學家大會是國際數學界的盛會,甚至被譽為數學界的奧林匹克盛會,首屆國際數學家大會於1897年在瑞士蘇黎世舉行,在陳省身的斡旋之下,中國北京曾於2002年舉辦了第24屆國際數學家大會。

1960年,陳省身受聘加州大學伯克利分校教授,他的加盟使伯克利分校成為世界“幾何學和拓撲學的中心”,陳省身於1961年加入了美國籍,並於同年當選為美國科學院院士,1963年至1964年又擔任了美國數學會副主席。

1970年,陳省身再次應邀在法國尼斯舉辦的第16屆國際數學大會上作了《微分幾何的過去和未來》的演講報告,美國第38任總統福特曾於1975年向陳省身頒發了美國國家科學獎,陳省身是第一位獲此殊榮的華人,1980年從加州大學伯克利分校退休後,曾於1981年至1984年擔任美國國家數學研究所第一任所長。

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福特總統向陳省身頒獎

自從中美關係結束對峙之後,陳省身曾多次攜妻子及家人回到中國省親訪友,尤其是改革開放以來,陳省身來往大陸更加頻繁,應邀在全國一些著名大學舉辦數學講座,介紹世界數學研究最新成果,倡導中國數學界召開“國際微分幾何、微分方程會議”,舉辦數學研究中心,選拔一批數學人才赴美深造,他以自己獨特的方式,積極推動中國數學界與國際數學界建立廣泛的聯繫。

1984年,陳省身應教育部長何東昌之聘,在其母校南開大學創建了南開數學研究所,並親自擔任所長到1992年,從1992年至2004年是名譽所長,其創建南開數學研究所目的就是“立足南開、面向全國、放眼世界”,延攬中外數學家,促進中國數學的發展,培養高層次數學人才,陳省身曾深情地告白:“我把最後一番心血先給祖國,我的最後事業也在祖國,我要為中國數學的發展鞠躬盡瘁,死而後已。”

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陳省身出任南開數學所所長聘書

1995年,陳省身當選中國科學院外籍院士,已是耄耋之年的陳省身與夫人鄭示寧女士於2000年回到母校南開大學定居,陳省身曾設想在南開大學建立國際數學研究中心,讓南開大學成為世界數學研究中心之一。

2004年12月3日,陳省身在天津逝世,享年93歲,南開大學曾於2011年6月舉行了陳省身先生夫婦紀念碑揭幕儀式,陳省身夫婦的陵墓就坐落在南開大學校園內,紀念碑由陳省身的外孫朱儁傑親自設計成黑板樣式的墓碑,上面鐫刻著陳省身一生最得意的數學公式:“高斯·博內·陳”,朱儁傑為朱經武和陳璞之子,是學建築出身,陳省身曾經帶外孫朱儁傑去拜訪過建築大師貝聿銘。

微分幾何大師陳省身的數學人生是怎樣煉成的?

陳省身夫婦紀念碑

墓碑由兩塊石頭組成,一塊是弧形漢白玉,另一塊是平板型的黑色花崗岩,墓碑整體截面呈曲邊三角形,象徵數學史上著名的“高斯·博內·陳”公式,墓碑以數學公式的手稿作為墓誌銘,上面鐫刻的是陳省身在美國任教時講義中的“高斯·博內·陳”公式的手跡,墓碑下方鐫刻陳省身夫婦的姓名及生卒年月。

陳省身是從南開大學走向世界數學的舞臺,又滿載數學王國的輝煌成就,重新回到他走向世界起點的南開大學,陳省身輝煌的數學人生是與南開大學分不開的。


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