谷超豪,数学家的诗意人生

谷超豪,数学家的诗意人生
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初露头角的数学才子
1926年5月15日，谷超豪出生在温州市，幼年由婶母抚养，善良、助人为乐的婶母对谷超豪的性格起到了潜移默化的影响。

谷超豪在九个兄弟姐妹中排行老四。

据谷超豪最小的妹妹谷月霞回忆：“小时候，四哥不太喜欢玩，也不大爱说话，他最常做的事就是一个人在房间里看书”。

虽然四哥比较“沉闷”，但是“脑子转得很快，什么事都能和数学挂上钩”。

谷超豪5岁入私塾接受启蒙教育。

两年后进入温州瓯江小学。

他从小性格文静，聪慧过人，对各门功课都有兴趣。

数学、语文、历史、地理、自然等课程，都学得很好。

在课堂上思想活跃，喜欢独立思考。

特别是数学，早在小学三年级时就掌握了分数与循环小数的互化，并开始知道数学上有无限的概念。

1937年，全面抗战开始，谷超豪进入温州中学。

温州中学后来汇集了不少回乡的大学老师，拥有雄厚的师资力量，尤其是数学和物理。

这对谷超豪来说真是如鱼得水。

他的语文、社会科学、数理的基础是很全面的，每次考试，成绩都名列前茅。

他还不满足于课本知识，看了不少课外书，如刘熏宇著的《数学园地》，其中介绍了微积分和集合论的初步思想，使他初步了解到数学中无限的3个层次：循环小数，微积分，集合论，这使他对数学产生更浓厚的兴趣。

1943年秋天，谷超豪考入浙江大学龙泉分校（时值抗日战争岁月，浙江大学在浙江龙泉市开设有浙江大学龙泉分校），后成为苏步青的得意弟子，开始了大学生活。

当时一年级课程并不要求太多的逻辑推理，但对直观能力、演算能力和解应用问题的能力，却有很高的要求。

这些训练，为谷超豪打下了扎实的数学
基础。

谷超豪读了一本用综合方法写的射影几何的著作，完全不用计算，便能把二次曲线的基本性质描述清楚，引起他很大兴趣。

从此，他对几何学就有了偏爱。

后来，他的许多研究成果，即使是分析的或物理的，都带有几何的风格。

谷超豪还尽可能多掌握其他方面的知识。

他对物理学的课程非常感兴趣，他认为物理和数学相互促进。

理论力学是必修课，他做了许多题目；他并不满足于做对，还常常探索其他比较别致的做法，为此，受到周北屏教授的称赞。

谷超豪在三四年级时选修了物理系的量子力学、相对论、理论物理等课程，这在数学系的学生中是极少的。

当时虽然学得不深，但直到70年代他去研究和规范场有关的数学问题时，还深深感到这些选修课对他大有益处。

他一直认为：数学需要从其他自然科学中吸取营养，这是“数学直观”的一个重要组成部分，既能得到好课题，又可以发现新方法。

他的许多研究工作都是和这个想法分不开的。

1949年，杭州解放，谷超豪被调到中国科协杭州分会工作。

他把杭州市的科普工作搞得有声有色。

然而，他感到自己的一生离不开数学，于是向领导部门提出了要求：不中断数学研究与教学。

青春年华，精力充沛。

白天，他在科协忙碌，去浙大听课和做教学工作，晚上就在宿舍里研究数学，直至深夜。

谷超豪最早的微分几何论文《隐函数方程式表示下的K展空间理论》的思想形成了，用近来的数学术语来说，这便是“分叶”的思想，这思想很快被他利用来解决了苏步青提出的问题。

1951年，这篇论文在《中国科学》上发表，引起了国际数学界的注目。

苏步青教授看出谷超豪在数学上的才能和前景，便向浙江省文教当局提出调动他的工作的建议，使谷超豪回到了浙江大学，1953年转到复旦大学。

华罗庚也很早注意到这位数学界的新秀。

谷超豪去北京，华罗庚曾几次请他吃饭，并鼓励他要做出有自己特色的、系统的工作。

谷超豪非常感动，并把这些教导牢记在心。

1957年，谷超豪去莫斯科大学力学数学系进修之前，从事
了微分几何领域的仿射联络空间和芬斯拉空间的研究。

这时他己看到，微分几何的研究必须整体化，不能只限于局部性质。

他就两类空间的整体的嵌入问题得出了完整的结果。

从零开始演绎辉煌
1958年，苏联的第一颗人造卫星上天，开辟了星际航行的时代，此时谷超豪敏锐地从中看到了偏微分方程这块国内数学领域的薄弱园地很需要发展。

谷超豪从前苏联回国时，他的研究能力和成就已经接近微分几何研究领域的顶峰了，如果继续从事微分几何研究的话，很快就可以出新的成就。

但是他并没有继续他的微分几何研究，而是带着当时复旦大学数学系的几个年轻人一起转向了偏微分方程，并取得重大突破。

放弃已有成绩，归零后重新出发，谷超豪做出了影响自己一生的重大抉择。

他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。

为此谷超豪解决了一系列混合型偏微分方程的难题，系统地开创了多元和高阶混合型偏微分方程理论。

谷超豪的学生李大潜院士如此评价谷超豪：“在一个领域已做得如鱼得水，如今却从零开始，投入一个新的未知领域。

这考验的不仅是一个人的科学能力，而且还有他的学术追求。

”
20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就。

这时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。

他们在国际上最早证明了杨一米尔斯方程初始问题的局部解的存在性，弄清了无源规范场和爱因斯坦引力论的某些联系和区别，取得丰硕的成果。

1988年2月，谷超豪由复旦大学调任中国科技大学任校长一职。

上任伊始，他就着手推动中国科大的多学科交叉研究。

在他的努力下，1992年中国科大“非线性科学”获国家正式立项，谷超豪被聘为该项目的首席科学家，中国科大成为国家在该研究领域的南方中心。

该中心成立后，开展了非线性量子光学、非线性
等离子体物理、非线性化学等研究，在相关领域取得诸多重要成果。

微分几何、偏微分方程和数学物理，是当今核心数学最活跃的三个分支，谷超豪在这三个方向上均获得国际认可的突破性成果。

关于谷超豪的一次次“转向”，他的学生洪家兴院士打过一个形象的比方：“他带着大家探索、开路，而在找到了一条通往金矿之路后，他就把金矿让给跟随他的年青人继续去挖掘，自己则带着另一批年轻人去寻找另一座金矿。

”按照谷超豪的说法，这是因为时间有限：“我在研究中发现吸引我的新领域，而学生们又能在原有领域独当一面、有独到见解时，我就鼓励他们做下去。

”不过，他的一些学生则说，国家、社会的需要才是谷老“转向”的核心因素。

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”。

因为它们都平行地属于数学的三级学科，但也互有交融。

在对于行外人会“迷路”的“百慕大三角”中，他却发现了挖掘不尽的宝藏。

“别看它表面上枯燥，其实只要深入进去，你就会发现奥妙无穷，简直是开发不尽的宝藏啊。

”为了挖掘这些“金子”，谷超豪几乎牺牲了一切悠闲、度假的时间，除了最简洁的生活程序，剩下的便是工作和研究。

他一直孜孜不倦地埋头于空间、变换和方程中，化枯燥为神奇。

谷超豪曾这样形容数学研究：“局外人很难理解在数学这片疆域里探索的错综复杂。

就像在丛山峻岭中摸索，忽而山途渺茫，忽而峰回路转。

你完全可能走了一大段路程后，发现竟然回到了原来的山坳坳；你也许走啊、走啊，突然发现了前人的足迹，原来自己还是步了别人后尘。

勇敢的探索者，总会在山重水复之后，达到柳暗花明的境地。

”
谷超豪就是这样，在不断地探索中，逐步成为享誉国际的数学家，不仅在纯粹数学和应用数学两方面都有重大贡献，而且在当今核心数学前沿最活跃的三个分支：微分几何、偏微分方程和
数学物理及其交汇点上，获得了国际公认的突出成就，奠定了他在国际数学界的地位。

在2021年国际数学家大会上，国际数学家联盟主席帕利斯教授把他列为培育中国现代数学之树的极少数数学家之一。

2021年10月20日，“谷超豪星”命名仪式在上海复旦大学举行。

国际行星命名委员会将紫金山天文台于2021年9月11日发现的绕日运行周期为3．*****年、编号为*****的小行星命名为“谷超豪星”，并演示了“谷超豪星”太空运行情况。

谷超豪在命名仪式上表示，命名是一次极大鼓励，而自己在数学研究上只是取得了“一点点建树”。

爱与诗意的人生
科学家与诗人是两种气质完全不同的人。

诗人浪漫，思想自由驰骋；而科学家则讲究严谨和一丝不苟。

然而谷超豪却将两者融合，他的人生充满了诗情画意。

说起写诗的心得，谷超豪显得有些不好意思：“我其实没有受过正规旧体诗训练，而且温州方言、上海话和普通话常常混杂在一起，所以老也掌握不好平仄，作品从来没敢给苏步青先生看过。

”诗歌于他，是兴致所致，是自娱自乐!他说，许多文学作品中其实蕴涵着丰富的科学思想。

生活中的谷超豪喜欢爬山。

一首“上得山丘好，欢乐含苦辛，请勿歌仰止，雄峰正相迎”的诗，也是他不断攀登数学高峰艰辛与欢乐的真实写照。

对于自己的工作，谷超豪深有体会：“研究数学就像爬山，努力地翻过一个山头，会发现眼前一亮，前面的景色多美啊。

往上看又见叠叠的山峰，只有不断地攀登，才会有更广阔的视野，才能看到更美的风景。

”
谷超豪的科学研究、教书育人中，处处都有“加减乘除”。

加法：谷超豪＋胡和生＝院士夫妇。

一个书房两张写字台，丈夫的书桌朝阳，妻子的书桌面墙——“我这个位置比她的好。

”谷超豪说。

每天，两位院士就在这里并肩研究。

是数学成就了谷超豪的爱情之梦。

都说成功的男人背后有一
个女人，但胡和生“推翻”了这个定理：不仅在生活上与丈夫相濡以沫，在事业上更是携手共进——她是中国数学界唯一的女院士，也是第一位走上国际数学家大会*****讲台的中国女性。

1991年，胡和生当选为中国科学院院士，谷超豪欣然为妻子赋诗以表祝贺：“苦读寒窗夜，挑灯黎明前。

几何得真传，物理试新篇。

红妆不须理，秀色天然妍。

学苑有令名，共庆艳阳天。

”诗抒胸意，数学大师的诗意人生跃然诗间。

减法：日常生活－家务＝更多工作时间。

对这对院士夫妻而言，日常生活则是一道减法题，挤出来的时间便用在了做学问上。

说到节约时间，胡和生举了一个最有说服力的例子：“我一般不上理发店，通常都是自己洗了头发，再请谷先生帮我剪短一点，稍微修修就可以了。

起初先生说不会剪，我说不要怕，他慢慢地也就学会了，并且称赞这办法好，省了不少时间和麻烦！”
乘法：数学×文学＝丰富的人生。

科学家与诗人似乎是两种气质完全不同的人。

然而谷超豪却发挥业余爱好诗词的优势，做了一道成功的乘法，使自己的人生变得别样丰富。

“成汽遨太空，积雪踞高峰。

一泻惊江海，化雨随东风。

”字面上，是对观莱茵大瀑布的描述。

实际上，谷超豪人生不同阶段的理想都蕴藏其中——年轻时，渴望飞得高远。

年岁渐长，希望厚积而薄发。

中年的理想是事业有成、在国内外数学界有影响。

如今80多岁了，仍希望为东方文化和数学事业再尽微薄之力。

除法：一生成就÷教学＝桃李满天下。

几十年来，谷超豪一直继承着苏教授留下的传统，定期参加由学生和青年教师组成的数学物理、几何讨论班，至今雷打不动。

他直接指导的研究生中就有3位成为中国科学院院士。

谷超豪说：“当年，老师苏步青对我说：‘我培养了超过我的学生，你也要培养超过你的学生’——他这是在将我的军！如今回首，我想，在一定程度上我可以向苏先生交账了！”
历程评述：
2021年1月11日，谷超豪获得2021年度国家最高科技奖。

使这位年过八旬的一代数学大师再一次成为公众焦点。

谷超豪的学生李大潜院士感叹地做出如下评价：谷先生有一种“多变”的精神。

这种“多变”，表现为科学家独特的个人风格和超强的创新能力，实际上却缘于谷先生强烈的社会责任感——从祖国建设的需要出发，才能不断发现学科创新点，从祖国建设的需要出发，才有源源不断的激情和智慧。