2004年12月3日,数学大师陈省身走完了93年的人生历程。他的名字,已经深深地刻在20世纪的世界数学史上,并且成为炎黄子孙跻身国际一流科学家之列的一面旗帜。

“把中国建成21世纪数学大国!”陈省身的这一伟大理想,正在鼓舞着后人继续努力。

少年言志

风筝飞得再高,还是被人牵制和摆布;不做受人摆布的纸鸢,追求独立自由思考,永远具备“自动力”。15岁的少年立下了这样的志向。

陈省身于1911年出生在浙江嘉兴,后来随父亲移居天津。1926年4月,15岁的少年陈省身在天津扶轮中学的校刊上发表了一首新诗,题目是《纸鸢》(注:纸鸢即风筝)

纸鸢啊纸鸢!

我羡你高举空中。

可是你为什么东吹西荡地不自在?

莫非是上受微风的吹动,

下受麻线的牵扯,

所以不能平青云而直上,

向平阳而直下。

但是可怜的你!

为什么这样的不自由呢?

原来你没有自动的能力,

才落得这样的苦恼。

“诗言志”这首小诗道出了陈省身少年时代的胸襟。独立思考,主动发展,不做受人摆布的纸鸢,愿为翱翔天空的雄鹰,必须具备“自动的能力”。追求独立自由思考的精神,永远不会过时。70年前一位少年的小诗,至今仍然具有感人的力量。

据陈省身自己的回忆:“我不是一个规规矩矩、老老实实念书的学生,分数好坏不大在乎。反正我的数学分数总很好,其他功课平平常常,但总能及格,比及格还好些。空下来喜欢到图书馆看杂书,历史、文学、掌故,乱七八糟的书都看。我的习惯是自己主动去看书,不是老师指定要看什么参考书才去看。”这大概就是陈省身不愿做“纸鸢”的性格。

时序转到了20世纪80年代。

1984年,陈省身受命担任中国南开数学研究所所长。同年,获得世界数学最高奖之一的沃尔夫奖,奖章上面写着:“此奖授予陈省身,由于他在整体微分几何上的卓越成就,其影响遍及整个数学。”创立20世纪最重要数学定理之一的阿蒂亚和辛格,都是陈省身的朋友和学生。辛格写道:“对我们多数人来说,陈省身教授就是现代微分几何。而我们作为他的学生,感激他把我们引导到这片肥沃的土地上。”

从少年陈省身的“纸鸢”,到一代数学宗师,这就是陈省身的科学人生。

追求卓越

人生道路是不断选择的结果。陈省身通过五次正确的人生选择,踏上了征服微分几何世界最高峰的征程。他的信念是:追求卓越、力争第一。

上世纪20年代,家长往往希望自己的孩子上大学的商科、工科,向往实业救国。进理学院的学生很少,读数学的更是寥寥无几。陈省身不喜欢体育、音乐,做不好实验,一心想读自己擅长的数学,前途可能是一位中学数学教师。结果是:陈省身选择了南开数学系,那里有全国最好的几何学家——1919年在美国哈佛大学获得数学博士学位的姜立夫。

1930年南开毕业之后,陈省身面临第二次选择。那时的清华大学数学系蒸蒸日上:熊庆来为系主任,1928年获芝加哥大学博士的杨武之(杨振宁的父亲)和孙光远加盟清华。孙光远招收中国第一名数学硕士生。于是,陈省身再次作出选择:到清华随孙光远的射影几何学。

三年后获得博士学位,人生又面临第三次选择。陈省身这时已经发表“射影微分几何学”的论文。但是他隐隐约约地感到,微分几何的正确方向当是所谓“大范围微分几何”,即研究微分流形的整体几何性质。当时世界数学中心在德国,美国数学仍处于二流水平。陈省身坚持选择了德国的汉堡,随布拉施克教授研习几何学。

1935年11月,尚在罗马尼亚访问的布拉施克给数学系主任写信:“我的博士研究生陈省身已在汉堡学习了两个学期,鉴于他的杰出工作,我请求破格给予博士资格考试。”陈省身1934年到汉堡,1936年2月完成博士论文答辩,为时一年半。

陈省身的第四次选择至关重要。在1930年代的中国,一个人能够获得博士学位已经是功成名就,归国当一辈子教授是不错的选择。但是,陈省身并不满足,他仍然望着那座微分几何的高峰。1936年9月,陈省身选择了巴黎的E·嘉当。注册之后,即去谒见嘉当。嘉当每星期四下午在办公室接见学生,门口排起长龙。嘉当的论文难读,是出了名的。但是,越是重要而又少人问津的地方,却最有挑战性。两个月之后,嘉当允许陈省身每两星期到他家里谈一次。每次到嘉当家,一按门铃,嘉当自己来开门。陈省身先把用法文写好的问题解答交给嘉当请他评论,嘉当往往当场就进行点评,回答问题。接着给出下一次的问题。

陈省身在巴黎待了10个月,读懂了嘉当的“天书”,已经到达世界几何研究的前沿。他准备蓄势待发,攀登高峰。机会终于来了。1943年,第二次世界大战正酣,陈省身还在昆明西南联大任教授。云集了爱因斯坦等大科学家的美国普林斯顿高等研究院,邀请陈省身去访问。于是陈省身作出了人生的第五次重大选择,告别新婚不久的妻子,搭乘美国的军用飞机,颠颠簸簸、一站一站到达普林斯顿。到那里不久,陈省身酝酿已久的“高斯-博内公式内蕴证明”就完成了。这篇划时代的论文刊于普林斯顿大学主办的《数学纪事》。陈省身晚年这样回忆这篇论文:

我一生最得意的工作大约是高斯-博内公式的证明。这公式可说是平面三角形三角和等于180°的定理的推广。如果三角形是曲面上的一区域,则问题必牵涉到边曲线的几何性质和区域的高斯曲率。高斯一生有无数基本的贡献,但这曲率是他明白表示欣赏的……

我1943年8月抵普林斯顿,11月成此文,立刻成名。美国数学会于1945年请我在夏季大会作一演讲,讲稿发表在《美国数学会公报》。《数学评论》发表评论,第一句话就说“这篇演讲表明,微分几何进入一新时代了……”

陈省身完成高斯-博内公式的内蕴证明之后,继续作出现在称为“陈省身类”的工作。一个年轻中国人的名字,在普林斯顿学术圈子里迅速传播,经常有人来请他吃饭、参加聚会。1950年,陈省身在国际数学家大会上做“一小时报告”。他终于站在微分几何的顶峰。

故园情怀

陈省身说:“我的微薄贡献是增强了中国人民的自信心。也就是说外国人能够做到的,证明中国人也能做到,而且可以做得更好。”

陈省身以他无可辩驳的数学功绩,令全世界的数学家向他喝彩。但是,这只是他报效祖国的一半。另外一半,便是为中国的数学事业殚精竭虑地服务。尽管1964年陈省身加入了美国籍,他仍然具有一颗火热的中国心。

1984年,创建南开数学所,并担任首任所长。陈省身的想法是“必须在本土上发展中国自己的数学”。对派人到国外留学,陈省身一直不是十分热衷。“要我推荐,我可以做,而且做了不少,主要是希望多一些本土受教育的高级数学人才。”陈省身的所长不是挂名所长,仅他写给胡国定副校长的关于数学所筹备事务的信件就有65封。南开数学所确立了“立足南开,面向全国,放眼世界”的宗旨。组织“学术活动年”,每年选择一个主题,聘请国内一流专家担任学术委员,在南开进行为期3个月到半年的学习班,研究生都可以参加。学术活动年搞到一定的时候,多半由陈省身出面邀请一些国际名家来演讲,使大家迅速接近世界先进水平。这样的“学术年”11年内举办了12次。

1986年,陈省身为中国做的一件大事是促进两岸数学界的统一。在国际数学联盟的中国代表权问题最后是这样解决的:中国作为一个整体加入国际数学联盟,会籍属于最高的等级,有5票投票权,其中“中国数学会”3票,“位于中国台北的数学会”2票。这样,在数学上,中国是统一了。在这过程中,陈省身和他的老朋友、合作者——国际数学家联盟主席莫泽教授,进行了多次的交谈,消除了误解。两岸的数学家也互相尊重。代表权问题解决之后,大家在陈省身家里吃饭,和和气气,高高兴兴。

上世纪80年代末,在陈省身的推动下,“21世纪中国数学展望”学术研讨会酝酿召开,会议的主题确定为研讨如何让中国数学率先赶上国际水平。与会的国务委员、时任国家教委主任的李铁映把陈省身提出的“21世纪数学大国”的奋斗目标,风趣地称作“陈省身猜想”,并表示国家应当支持这一猜想的实现。陈省身当然顺便提出,实现这一猜想需要特别投入,这就是后来为数学界熟知的“数学天元基金”。这一款项从最初的100万元,到2003年已达500万元。这笔基金,对20世纪90年代以来中国数学的发展,起了重要作用。

2002年国际数学家大会,是陈省身多方奔走竭力促成的一项展示中国数学成果的大事件。早在1993年,陈省身和丘成桐在接受江泽民接见时,首次提出了争取在20世纪末或21世纪初在中国举办一届国际数学家大会的建议。这一建议得到中国国家领导人的高度重视。1998年,在德国召开的国际数学联盟成员代表大会上,中国获得了2002年国际数学家大会的主办权。在筹办过程中,陈省身担任大会名誉主席。他向大会捐款20万人民币,这是本届大会收到的数目最大的个人捐款。为了争取更多的数学家参会,陈省身在《美国数学会通报》上发表文章,以热情洋溢的话语相邀世界各地的同行聚会北京。这次大会最终共有4000多位数学家参加,其中半数以上来自国外。

事无巨细,只要对中国数学发展有利,陈省身都要做,而且事必躬亲。双微会议、陈省身数学奖、陈省身项目、为年轻数学家回国提供资金,都是费神费力的事。一件并不算小的事情是,在邓小平一次接见时,他建议提高国内知识分子的待遇。此次接见后不久就产生了“国务院特殊津贴”的政策。

故园情节,爱国情怀。陈省身是一个热爱祖国的科学家。“我最后的事业在中国”。陈省身用实际行动实践了自己的诺言:“鞠躬尽瘁,死而后已”。