蓬勃的春天與遺憾的二等獎 | 馮康傳奇(六)
1978年,在中國人的心中,
是一個符號,
一個萬物復蘇、萬象更新的起點;
1978年,在他的心中,
是一個春天,
一個期待已久、自主舞蹈的春天。
如同熾熱燃燒的火焰,
這一次,他要將聚集的能量全新釋放,
不僅在中國,
還要在世界的舞臺上……
撰文 | 湯濤 姚楠
1978年,在新中國的發(fā)展歷史上是一個重要的轉折點。十一屆三中全會的召開,讓中國人步入了改革開放的新紀元。從此,在中國九百六十萬平方公里的土地上,大江南北、長城內外,到處春雷滾滾,春潮涌動,寫下了一個又一個關于春天的故事,也創(chuàng)造了一個又一個經(jīng)濟騰飛的神話。
1978年,對于馮康來說,也步入了事業(yè)發(fā)展的重要的轉折點。走出了“十年浩劫”的陰霾,他終于可以再度暢快淋漓地自由呼吸學術的空氣。盡管文革的摧殘,讓馮康錯過了從事科學研究的“黃金十年”,但是逆境中的他依然堅持默默地學習、積累,眼見國家漸漸走上了經(jīng)濟良性發(fā)展的快車道,馮康也嗅到了科學春天的氣息。此時,蟄伏后的他更加摩拳擦掌,希望可以有一片自主的天空,盡情施展、有所作為。

第二排就坐的有理事長趙訪熊(左17)、副理事長馮康(左16)、周毓麟(左15)、徐獻瑜(左18),以及石鐘慈(左11)和林群(左24)等。
1978年3月,在馮康的主持下,中國科學院計算中心成立,馮康出任首屆計算中心主任。
成立一個獨立的計算中心,在文革前已有定案。在那個全面仿效蘇聯(lián)的年代,眾多中國專家訪蘇期間已經(jīng)考察過莫斯科的計算中心。當時內定的主任是從法國留學歸來的老一輩數(shù)學家吳新謀。今年夏天,中科院數(shù)學院剛剛為吳新謀舉行了100周年誕辰學術會議來紀念這位德高望重的偏微分方程專家。雖然吳新謀很少接觸科學計算,但文革前剛過不惑之年的馮康當時很難被推上中心主任的位置。1978年,經(jīng)過十多年的磨煉,馮康的學術地位得到了廣泛的認同,已經(jīng)可以獨立地擔當起中國科學院計算中心主任的大任了。計算中心的核心人員大部分都是原計算所三室的工作人員,除計算機輔助設計組部分人員仍留在計算所外,其余三室的133人全部建制劃歸計算中心。計算中心同時也并入了數(shù)學研究所部分從事軟件研究的人員。這樣,馮康終于成功組建了一支獨立的從事應用與計算數(shù)學的隊伍。
計算中心“掛帥”
中國科學院計算中心的成立是以馮康為代表的中國老一輩計算數(shù)學家們,在計算數(shù)學這片并不為眾人所熟知的土地上,經(jīng)過二十多年的辛勤耕耘、不懈努力而收獲的甜蜜果實。
創(chuàng)立中國科學院計算中心也使馮康走上了事業(yè)生涯的頂峰。第一次集行政與業(yè)務大權于一身的馮康從此有了一個可以自由掌控的舞臺,真正成為了一個可以運籌決策的“統(tǒng)帥”,他開始指揮、帶領他的團隊,為中國的計算數(shù)學事業(yè)發(fā)展布局謀篇,更進一步提升計算數(shù)學在中國國家科研發(fā)展中的地位,進一步提升中國計算數(shù)學在世界的影響力。
1978年,馬年辭舊迎新的爆竹還未散盡,中科院計算中心掛牌成立的爆竹又再度響起。
新春伊始,萬象更新。
與計算中心紅紅火火成立相伴而來的,還有計算中心的喬遷之喜。位于中關村南四街四號一幢新建的四層“機房樓”成了剛剛成立的計算中心的新家。從此,馮康帶著他的“三室”團隊搬出了充滿了火紅記憶的“北樓”來到這里,開啟了計算中心的新里程。直到二十年后,計算中心經(jīng)歷了重組、又與數(shù)學所等三所合并成為中國科學院數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院時,才又搬回了中科院基礎園區(qū)那幢被稱為“藍白樓”的綜合科技樓。那時的計算中心早已物是人非,而此時的馮康卻正是如沐春風、舒心愜意。
計算中心成立后,馮康迅速地擴大了計算數(shù)學科研人員的隊伍,最興旺時達到了四百五十人的規(guī)模。與此同時,他還從創(chuàng)辦及主抓一些權威的學術刊物入手,倡導與豐富計算數(shù)學理論的研究,提升計算數(shù)學在國內外的地位與影響。
1978年,在馮康倡導下,因文革而被迫??摹稇脭?shù)學與計算數(shù)學》最先復刊。這本期刊曾經(jīng)傾注了“第七研究組”研究人員的無數(shù)心血與汗水,如今,這朵中國計算數(shù)學發(fā)展史上最早的期刊之花終于得以重新綻放,并被更名為《計算數(shù)學》?!队嬎銛?shù)學》于1978年由張克明主持試刊,1979年正式以第一卷出刊。
1980年,馮康又倡導創(chuàng)辦了一本叫做《數(shù)值計算與計算機應用》的期刊。這本期刊主要介紹用計算機解決各種科研或工程問題中的數(shù)學模型、計算方法,特別是大規(guī)??茖W計算領域所取得的創(chuàng)造性成果和研究報告,每季一刊。今天,《數(shù)值計算與計算機應用》仍由中國科學院計算數(shù)學研究所主辦,讀者覆蓋了國內幾乎所有設有計算數(shù)學專業(yè)的大專院校和重要的數(shù)學研究機構。

1980年代英文JCM編委會名單
在1984年前,黃鴻慈是上述三刊的不掛名的常務主編(Managingeditor),負責日常工作,包括篩選,確定稿件送審,建議退稿和錄選,最后交編委會決定。石鐘慈也是英文版JCM最早的常務主編之一。
有那么一段時間,黃鴻慈受到了馮康的特別重視。除了協(xié)辦期刊之外,恢復研究生考試,陪同訪問歐洲,黃鴻慈都相伴馮康左右,成為馮康的重要助手。1978年,科學院于文革后開始恢復職稱的提拔,馮康被提升為正研究員,他又把黃鴻慈和在應用上作出了較突出貢獻的朱幼蘭第一批提升為副研究員。不久兩人也被提升為正研究員和博士生導師,這是全國第二批博士生導師。第一批計算數(shù)學的博士生導師僅有六人,都是資深專家。
按黃鴻慈接受采訪時所說,“文革后至1984年是我和馮康的蜜月期。”可惜的是,隨著時間的推移和人事的變遷,這種信賴并沒有堅持太久。
繼JCM創(chuàng)辦之后,馮康還創(chuàng)辦了另一本計算數(shù)學的英文期刊——“ChineseJournalofNumericalMathematicsandApplications",,并擔任主編。這本期刊主要把中文期刊中優(yōu)秀的計算數(shù)學論文翻譯成英文介紹給國際同行。在上個世紀八十年代英文寫作不是很流行的大環(huán)境下,它起到了很好的交流作用。
1978年,文革剛剛結束,許多受文革影響的全國性的學會組織還沒有恢復,馮康就敏銳地察覺到,隨著計算數(shù)學在全國范圍內應用得越來越廣泛,應當組織成立一個全國性的計算數(shù)學學會,把中國從事計算數(shù)學的工作者們團結起來,更好地進行溝通與交流,同時也可以在全國更廣闊地推廣計算數(shù)學。馮康首先發(fā)動老一輩的中國計算數(shù)學專家加入中國數(shù)學會計算數(shù)學學會。
就在這一年,中國計算數(shù)學學會籌備會在北京昌平召開,馮康邀請了許多中國計算數(shù)學的前輩參加,其中包括時任清華大學副校長、數(shù)學系主任的趙訪熊,留學莫斯科大學師從著名數(shù)學家奧列尼克院士、回國后在北京大學和核工業(yè)部應用物理與計算數(shù)學研究所從事計算數(shù)學與計算物理研究的周毓麟,北京大學計算數(shù)學教研室主任胡祖熾等等,有20多人參加了這次籌備會,而年輕一輩的代表則包括來自科大,與馮康多次合作過的石鐘慈。
1979年,中國計算數(shù)學會第一屆年會在廣州召開。德高望重的計算數(shù)學前輩趙訪熊擔任第一屆理事長。馮康、徐獻瑜、周毓麟等擔任了副理事長一職。1985年,中國計算數(shù)學會第二屆年會在北京召開,馮康出任第二任理事長。之后的年會每六年召開一次,擔任第三、四任理事長的分別是周毓麟和石鐘慈。中國計算數(shù)學學會成為文革后較早成立的全國性學會組織,為中國計算數(shù)學事業(yè)的大力發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻:而發(fā)起組織計算數(shù)學會也顯示出馮康的領袖才能。

中國計算數(shù)學的元老們1979年11月在廣州合影。前排右起:馮康,徐獻瑜(三室首任主任),趙訪熊(曾任清華大學副校長,中國計算數(shù)學第一屆理事長),徐桂芳,張克明;后排右起:周毓麟(中國計算數(shù)學第三屆理事長),胡祖熾,孫念增,徐利治,黃敦,吳文達。
潛心育“桃李”
科學的春天來了,教育的春天也相伴而來。
1977年的冬天,是一個被570萬年輕人激情點燃的冬天,沉寂了十二年的全國高考終于恢復。這些年輕人一路風塵從農(nóng)村、工廠、部隊奔向考場,奔向渴求知識的夢想。
1978年,伴隨著高考制度的全面恢復,研究生考試制度也恢復起來。這一年,中科院計算中心開始在全國招收第一屆研究生。馮康對研究生的招生工作非常重視,他親自主持開展研究生招生考試工作。他深知,要想使中國的計算數(shù)學事業(yè)有更大的發(fā)展,一定要有出色的后備人才。
在馮康擔任計算中心主任主持研究生招生工作初期,黃鴻慈是他最主要的助手。剛恢復研究生考試時,主要考數(shù)學分析和線性代數(shù)兩科。命題、改卷都是黃鴻慈一人做,馮康審閱。錄取也是他們兩人討論,由馮康最后拍板。研究生的基礎課程計算方法也由馮康指派黃鴻慈任教,其實當時黃鴻慈已脫離計算數(shù)學十二年,對當前的計算方法現(xiàn)況已不了解,于是,他只好邊學邊教。
計算中心在1978年招收了一屆研究生以后,1979年起連續(xù)3年沒有招生。直到1982年初,文革后恢復高考上大學的第一屆大學生畢業(yè),計算中心才恢復招收研究生。黃鴻慈回憶起1982年之后幾年入學考試時,對幾個成績優(yōu)異的學生仍然很有印象。“他們是袁亞湘、鄂維南、穆默、汪道柳、韓渭敏、顧明等”。可能是“近水樓臺先得月”,黃鴻慈名下的眾多研究生,包括鄂維南(現(xiàn)為普林斯頓大學教授)、穆默(現(xiàn)為香港科技大學教授)、韓渭敏(現(xiàn)為美國愛荷華大學教授)、鄒軍(現(xiàn)為香港中文大學教授),他們之后都發(fā)展為很有成就的計算數(shù)學學者。
文革前,馮康也招收了幾個研究生,其中較出色的是王烈衡。王烈衡1964年大學畢業(yè)后考取馮康的研究生,但因文革中斷了學業(yè),1975年后又回到馮康名下,并一直跟隨馮康在計算中心工作,他主要從事有限元和變分不等式的研究。有意思的是,王烈衡的女婿戴彧虹現(xiàn)在也是老丈人原單位年輕有為的研究員。
王烈衡回憶起馮康對自己的栽培,至今還充滿的深情。他特別提到八十年代初馮康主動建議他去有限元研究的重要基地意大利訪問,去和高水平的專家進行交流。馮康還幫他聯(lián)系訪問的教授并親自為他寫推薦信。馮康深知一個研究所的成果與人才的水平高低是衡量研究所水平的一把尺子,因此,趁著國家改革開放的大好形勢,他親自做對外的聯(lián)系工作,想方設法把業(yè)務骨干盡快送到國外著名的大學或研究機構去進修或作訪問學者,以便培養(yǎng)出一批學術帶頭人。

1983年,馮康,王烈衡(左一),黃鴻慈(右二),朱幼蘭(右一)和來訪的羅馬大學系主任在一起。
計算中心很多人都提到,馮康經(jīng)常在他的斗室里,在地中央擺上一個桌子,放上他早年買的一臺英文打字機,自己坐在一個小板凳上給年輕人打推薦信。那時的打字條件和三十年后的今天無法相比,打一封信至少用現(xiàn)在十倍的時間,然而馮康卻樂此不疲,因為他深知能夠走出去的年輕人就是國家未來計算數(shù)學發(fā)展的人才與希望。
余德浩是文革后馮康首批招收的研究生之一,也是得到馮康親自指導,并跟隨馮康學習最久的學生之一。1967年,余德浩從中國科技大學數(shù)學系計算數(shù)學專業(yè)畢業(yè),后分配在農(nóng)場、工廠工作。他的大學老師關肇直也是中國著名的數(shù)學家,在泛函分析和控制論研究領域有著很高的建樹。關肇直獲悉國家恢復研究生招生工作后,寫信給余德浩并建議他報考馮康的研究生。余德浩說,當年已經(jīng)33歲的他報考研究生是孤注一擲、背水一戰(zhàn),考研的成功與否關系到他能否與心愛的數(shù)學繼續(xù)結緣。
由于文革期間積壓了十幾屆的大學畢業(yè)生,因此1978年報考研究生的人數(shù)特別多。當時,社會上有“錄取名單內定”的傳言,余德浩非常擔心。情急之下,他給未曾謀面的馮康寫了封信,表達他考研的愿望和顧慮。沒想到,馮康很快回信了,用一張小信紙,一個翻用的舊信封。雖然只有寥寥數(shù)語,卻告訴余德浩不要擔心,會按成績擇優(yōu)錄取。經(jīng)過初試和復試,余德浩最終以復試第一名的成績被中科院計算中心錄取,成為馮康門下的正式弟子。與余德浩同批考入計算中心研究生有十九人,其中桂文莊、薛偉民等也是文革前的大學畢業(yè)生,被十年浩劫耽誤了寶貴的學習年華。
馮康深感十年浩劫后我們的研究和西方存在很大的差距,后來他把桂文莊和薛偉民推薦到美國去留學。桂文莊師從另一位有限元大師,捷克裔的馬里蘭大學教授巴布什卡(I.Babuska)。由清華大學工程力學系考到計算中心的薛偉民則去了喬治亞理工學院師從著名計算力學專家S.N.Atluri教授。桂文莊和薛偉民于1985年左右學成回國,也是改革開放后最早歸國的“海歸”了。而余德浩則有幸得到馮康的親自指導,并沿著馮康所指出的方向,走上了科研之路。
余德浩回憶說,他成為馮康的研究生時,已脫離數(shù)學十余年,并沒有自己的研究方向。在馮康的指導下,他開始研究適于求解無界區(qū)域問題的邊界元方法,并在此后沿著這一方向一直工作了三十多年。余德浩在這一領域的研究成果也最終為他贏得了國家級的科技獎勵。
“做馮先生的學生很不容易,坊間一直流傳著做馮先生的學生很難畢業(yè)的說法”。馮康對學生要求嚴格是眾人皆知的,情急之下他還會說出幾句比較重的話語,這一點余德浩深有感觸。
“他會讓我讀一大堆文獻和書籍,英、法、德文的都有。我有看不懂的地方也不敢問他,只能硬著頭皮看。第二年進入做論文階段后,每星期要匯報工作進展,不敢有絲毫懈怠,沒有進展就不敢去見他。80年代后外國數(shù)學家來訪漸多,他有時見外賓時帶上我。見我聽力差,不善與外賓交談,他很生氣。我表示一定要好好學英語,他卻說:“英語還用學?你不是英語不好,是耳聾!”
這邊廂嚴厲訓斥,另邊卻積極想辦法提高學生們的英語水平。馮康一次出國回來,專門買回錄音機,放在辦公室,改善學生學外語的條件。生活中,他也積極幫助學生解決難題。
1981年國家正式建立學位制度,成立國務院學位委員會,馮康連任三屆國務院學位委員會委員,是首批博士生導師之一。這一年,余德浩碩士畢業(yè)后也留在計算中心工作,并繼續(xù)跟馮康攻讀博士學位。這樣,余德浩成為馮康的第一個博士生。
“當時,我面臨一個重要的生活困難,就是住房問題。由于我已經(jīng)調出原工作單位,交回了原住房,兒子剛剛從上海接到北京上學,一家三口沒房住,只能暫住集體宿舍。計算中心的一些部門負責人不但不給我解決困難,而且剝奪我排隊分房的正當權利,他們說‘是馮康把你留下的,要找就找馮康要房去’,還說要通報批評我‘強占住房(集體宿舍)的嚴重錯誤’。我多次找有關人員說明情況均無效,只能去找馮先生。馮先生建議我找黨委的劉廉儒書記?;蛟S他和劉書記事先溝通過,沒多久我就獲得了正當?shù)呐抨牱址康臋嗬!?/p>

馮康和余德浩在歐洲
馮康言傳身教、潛移默化的思想、精神以及治學方法給予學生很大的影響。他許多的研究經(jīng)驗和言簡意賅的話語都被學生總結為“馮康定理”:“同一個物理問題可以有許多不同的數(shù)學形式。這些數(shù)學形式在理論上等價,但在實踐中并不等效。從不同的數(shù)學形式可能導致不同的數(shù)值計算方法?!薄坝嬎惴椒ㄑ芯康囊粭l基本原則是:原問題的基本特征在離散后應盡可能得到保持?!?/p>
……
1984年后馮康先后又招收了汪道柳、葛忠、尚在久、唐貽發(fā)等研究生,他們后來也都取得了博士學位。汪道柳等人師從馮康主攻辛算法的研究。辛算法是馮康繼有限元方法后的又一重大學術貢獻,因此他們與馮康也結下了深厚的師生情誼。這段令人回味綿長的師生情誼在接下來的篇章中還會有詳細的介紹。
“潛心育桃李,他日吐芬芳”。在馮康的悉心指導下,這些學生日后在計算數(shù)學方面都頗有成就建樹,并成為了“馮康學派”的嫡傳弟子。汪道柳現(xiàn)在美國的一家大的石油公司做開發(fā)研究,葛忠也在美國的公司工作。尚在久現(xiàn)在是科學院數(shù)學所副所長,唐貽發(fā)是科學院計算數(shù)學所的研究員。另有王立、蘇海濱等人在取得碩士學位后就出國留學了。
歐羅巴“旋風”
1978年,在馮康的人生閱歷中是多姿多彩的一年。創(chuàng)立計算中心,讓他終于成為這片默默耕耘了多年的計算數(shù)學領地的統(tǒng)帥,歷經(jīng)浮沉的他總算揚眉吐氣、志得意滿。那時,馮康對自己、對工作、對生活充滿了信心,他覺得自己就如同一團熊熊燃燒的火焰,聚集了無窮的能量。他強烈地意識到,這種激情與能量不僅要在國內燃燒,而且還要在世界的舞臺上釋放?;蛟S,他等待與需要的就是這樣一個契機。
1978年10月,這個契機終于來了。文革結束后,百廢待興的中國迫切需要與西方國家建立科技與教育的聯(lián)系。應法國國家科學研究中心和意大利科學院的邀請,馮康得以對法國、意大利進行三個星期的交流出訪。陪同馮康一起出訪的是五十年代末就與他共事的黃鴻慈。恰巧那時,馮康另一個頗為器重的老部下張關泉也在中國駐法大使館擔任二等秘書。
七十年代末,中國大街小巷、男女老少穿著的服裝還沉浸在一片藍、灰、綠的“海洋”,馮康也不例外,平時上下班都是簡樸的灰色中山裝。按照當時國家給出國人員的待遇,出國時可以訂做一套西裝。于是,馮康破天荒訂做了一套灰色的西裝,黃鴻慈則訂做了一套黑色的西裝。穿上了全新的、筆挺的西裝,馮康與黃鴻慈啟程踏上了“歐羅巴”之旅。

左圖:1978年,馮康和黃鴻慈在意大利比薩斜塔前。
右圖:1978年,馮康和黃鴻慈在法國凡爾賽宮前。

法國巴黎:1978年馮康改革開放后出訪的第一站
來到法國時尚的浪漫之都巴黎,馮康顧不上欣賞塞納河畔的美景,也顧不上淺酌波爾多紅酒與美食,他立刻全神貫注地投入了與大學和學術機構的學術交流。在專家學者云集的大會上,他迫切地想向這些國際專家介紹自己,介紹中國的有限元。這次會上,馮康結識了法國科學院院士、著名科學家利翁斯(J.L.Lions,其英文姓氏之前一般要加上名字的縮寫“J.L.”,以區(qū)別于其獲得菲爾茲獎的兒子P.L.Lions)。
后來在馮康的邀請下,利翁斯多次訪華,對中國在分布參數(shù)系統(tǒng)最優(yōu)控制和有限元領域的研究工作起到了重要的推動作用。利翁斯作為國際數(shù)學聯(lián)盟的核心領導和法國科學院院長,對中國數(shù)學的發(fā)展,對恢復和推進中國數(shù)學在國際舞臺上應有的地位方面也做出了重要貢獻。在利翁斯的支持與努力下,中國很快恢復了在國際數(shù)學聯(lián)盟中的席位。后來,利翁斯在任國際數(shù)學聯(lián)盟主席期間又為中國申請在北京舉辦國際數(shù)學家大會給予了重要的支持。
在巴黎,馮康還接受了巴黎第六大學的邀請,去那里作了一場報告,報告中馮康首次在國際上提出了自然邊界歸化的思想,這一思想也是他繼六十年代中期發(fā)現(xiàn)有限元方法后的又一個最新研究方向。巴黎第六大學在世界上赫赫有名,其數(shù)學研究在國際上也享有盛名。馮康的這次報告是用法語做的,在此之前,他并沒有專門學過法語。馮康深厚的學識與過人的膽識令所有的聽眾與同業(yè)人士敬佩不已。
離開巴黎,馮康來到了法國東南部洋溢著地中海風情的旅游城市尼斯。他此行的目的主要是訪問國際上數(shù)學學科領先的尼斯大學并作學術報告。
在法國停留了一個星期,馮康一行又前往意大利。在意大利的首都羅馬,馮康訪問了羅馬大學和意大利計算數(shù)學研究所,并作了報告。另外,他還被邀請出席了意大利院士大會,并作為重要嘉賓與意大利重量級院士們一起就座前排。

訪意期間,馮康一行還訪問了帕維亞大學(Pavia)。帕維亞大學成立于1361年,是世界上最古老的大學之一,也是世界上著名的有限元研究基地之一。它擁有有限元方面的代表人物F.Brezzi(2004年在北京獲得世界計算力學大會的高斯.牛頓獎章,2009年獲得美國工業(yè)與應用數(shù)學學會的馮·諾伊曼獎)和弟子A.Quarteroni(于2006年在國際數(shù)學家大會上做一個小時邀請報告)。學術交流之后,馮康一行來到了他所敬仰的科學家伽利略的故鄉(xiāng)比薩,并興奮地與黃鴻慈在比薩斜塔前面合影,以表達對三百多年前這位偉大科學家求真求實的科學態(tài)度的景仰。
在意大利,馮康應電視臺的邀請去做訪問節(jié)目,盡管按照當時的規(guī)定是不允許的,但是馮康還是堅持要去,他希望通過電視媒介讓更多的歐洲人了解中國的馮康和他所進行的學術研究。
一個半月后,黃鴻慈先期回國,馮康則在歐洲多逗留幾日,去參加一個國際會議,并應邀擔任會議的分會主席。在陪同馮康訪歐期間,黃鴻慈也應邀在多所大學做了關于多重網(wǎng)格計算方面的學術報告,其內容發(fā)表在1978年復刊的《計算數(shù)學》第2期及第3期。
回憶起這段風風光光的歐洲之旅,黃鴻慈說,馮康這次出訪法國、意大利,受到了熱情的接待,也贏得了格外的尊重?!澳切﹪H級的數(shù)學大師之所以尊重馮康,并不僅僅是因為他原來的名氣,而是通過與他接觸、交談,被他的魅力感染。馮康頭腦敏捷,學識豐富,因此他可以和許多世界知名的學者、大師進行平等交流。他毫不避諱地向業(yè)界人士介紹自己和他的學術研究。馮康給人們留下了特別深刻的印象,因此人們對他也很尊重?!?/p>

歐洲一直是馮康心底向往的地方,馮康很喜歡歐洲悠久的歷史文化,年輕時,更閱讀了大量歐洲文藝復興時期的文藝作品。這次出訪,忙里偷閑,他還在法國欣賞了一場歌劇表演,參觀了羅浮宮,以及位于巴黎西南郊的著名歐洲古典主義代表建筑——凡爾賽宮。當然,他也沒忘記去到古色古香、充滿宮廷奢華建筑的賭城蒙特卡羅一飽眼福。
馮康象對學術一樣,對藝術也充滿了熱情,并有較高的藝術修養(yǎng)。他在參觀羅浮宮、凡爾賽宮等藝術殿堂時,對很多油畫、雕塑的歷史背景和其精華都能評頭論足,非常陶醉在藝術的欣賞中。另一方面,和很多科學家一樣,馮康對生活要求非常簡樸。一路出訪,他吃得都很少,也很簡單。即使參加宴會,他也只吃不到一半的菜。他曾經(jīng)半開玩笑地說,他吸收能力強,只要吃一點就可以有很大的能量了。
黃鴻慈說,在隨馮康出訪近距離的接觸中,也看到了他人際交往的兩面性。他對不同的人態(tài)度也大不相同。對于一些學術大家,他總是畢恭畢敬,非常客氣,而對于一些普通學者則相對冷淡,有時甚至不愿理睬。
換一個角度我們也可以理解,在短暫而緊促的行程安排中,馮康只能將最有效的溝通集中于上層的交往。他必須在最短的時間內讓他和中國的計算數(shù)學在世界級的殿堂上得以推廣。
事實證明,歐洲之行實現(xiàn)了馮康的愿望。馮康帶著強烈的自信向世界振臂高呼:“我來了”,馮康所到之處帶來的“中國旋風”足以讓他及中國的計算數(shù)學開始在世界的舞臺上產(chǎn)生影響。
自然邊界元方法
1978年秋天,馮康出訪法國、意大利時還帶著他最新的研究成果——自然邊界元方法。在巴黎的講學中,他首次在國際上:提出了自然邊界歸化的思想。
1960年代中期,馮康與他的團隊發(fā)展了有限元方法及其理論,其對于求解有界區(qū)域橢圓邊值問題取得了極大的成功。但是,許多實際計算問題涉及無界區(qū)域,而用有限元方法求解無界區(qū)域問題必然遇到本質性困難,為達到所需要的計算精度,往往要付出極大的代價。
馮康沒有沉醉于有限元方法的貢獻,而是不斷思考新的研究方向。他從“微分方程邊值問題可以有種種不同的數(shù)學模型,在理論上等價,但在數(shù)值實現(xiàn)中不等效”這一基本觀點出發(fā),既深刻地總結出對有界區(qū)域問題“有限元方法成功的一個關鍵就是合理地選取了變分的數(shù)學型式”,又敏銳地感覺到對無界區(qū)域問題必須探索新的更適宜的數(shù)學形式并發(fā)展相應的數(shù)值計算方法。70年代后期至80年代初期,馮康的研究興趣轉向了邊界歸化及邊界元方法這一領域。
關于微分方程邊值問題作邊界歸化的思想早在十九世紀就已出現(xiàn),但應用于數(shù)值計算卻是到二十世紀60年代才開始的,這就是邊界積分方法。從70年代后期開始,這一方法又被稱為邊界元方法,并在國際上形成了直接法與間接法兩大流派。與國際上流行的這兩類基于經(jīng)典邊界歸化理論的方法完全不同,馮康根據(jù)微分方程邊值問題的物理和數(shù)學特性,提出了正則邊界歸化的思想。他指出,唯有通過正則邊界歸化,才能保持能量不變,從而保持問題的本質不變。后來他又改稱此類歸化為自然邊界歸化。
基于這一思想,他和他的學生余德浩系統(tǒng)地發(fā)展了自然邊界元方法。這一方法除了具備所有邊界元方法共有的將問題降維處理及適于處理無界區(qū)域問題的優(yōu)點外,還有許多獨特之處:由于自然邊界歸化保持能量不變,原邊值問題的許多基本性質被保持:由于基于相同的變分原理,自然邊界元能與經(jīng)典有限元有機而直接地耦合;自然積分方程由原邊值問題唯一確定,它正是相應的邊值問題的解的微分與邊值之間的本質的關系,其重要的理論根基就是所謂的狄里赫萊-諾依曼(Dirichelet-Neumann)映射。自然邊界歸化在各種邊界歸化中占有特殊的地位,而自然邊界元方法則具有許多理論上和數(shù)值計算上的優(yōu)勢。
1980年,馮康結束歐洲出訪回國后,將其在法國講演報告的主要內容寫成論文發(fā)表在《計算數(shù)學》上,題目為《論微分與積分方程以及有限與無限元》。
1982年,馮康與法國科學院院士利翁斯一起主持了“中法有限元討論會”,與余德浩聯(lián)名發(fā)表了論文《橢圓邊值問題的正則積分方程及其數(shù)值解》,這是“中法有限元討論會”的兩個最主要的報告之一。也正是這一年,馮康獲得在國際數(shù)學家大會上作45分鐘特邀報告的殊榮,報告的題目是“有限元方法與自然邊界歸化”。
1984年,馮康應用自然邊界歸化求解亥姆霍茲(Helmholtz)方程,對其無窮遠邊界條件即索墨菲爾德(Sommerfeld)輻射條件給出了一系列人工邊界條件。這些工作對經(jīng)典的邊界歸化理論作了重大發(fā)展,提出了新的邊界歸化方法,這一方法已成為當今國際上邊界歸化理論的三大流派之一。
自然邊界歸化與有限元相結合可以形成一個有限元與邊界元兼容并蓄而自然耦合的整體性系統(tǒng)。這一方法能夠靈活運用于大型復雜問題,便于分解計算,這正是當前與并行計算相關而興起的區(qū)域分解算法的先驅工作。隨著80年代中期以來區(qū)域分解算法成為國際上科學工程計算的一個研究熱點,自然邊界歸化理論也越來越引起國際同行的關注。馮康在1992年曾撰寫了《自然邊界歸化與區(qū)域分解》一文(與余德浩合作,發(fā)表于《馮康文集》)。他在摘要中指出:“有許多不同的邊界歸化途徑,最好的一種看來是自然邊界歸化。自然邊界歸化能直接用作區(qū)域分解算法,也能間接地應用于預條件問題?!笨上救俗罱K沒有來得及實現(xiàn)這一想法。
他的學生余德浩基于他的這一想法提出并發(fā)展了適用于求解無界區(qū)域問題的基于自然邊界歸化的區(qū)域分解算法。2008年,余德浩和清華大學的韓厚德的“人工邊界方法和偏微分方程數(shù)值解”研究項目獲得了中國國家自然科學二等獎。
先知先覺“反問題”
八十年代初,在馮康所勾畫的數(shù)學藍圖中,最迫切的任務是如何將計算數(shù)學應用到國家的建設中,如何為國民經(jīng)濟服務。這是他又見春天后,涌動在心底的一腔樸素的愛國情懷。憑借著敏銳的科學嗅覺,他捕捉到計算數(shù)學與工業(yè)相結合的方向,并建議關注反問題的研究和其在能源上的應用。
1980年,在一次中科院學部委員的大會上,馮康作了一篇關于有限元的報告。雖然看似有限元的主題,但他卻不失時機地在報告中提出了反問題,并對反問題的概念作了闡述:“數(shù)學物理方程中的問題大致可以分為兩類。一類問題是在給定的方程模式下,再給定出規(guī)定具體環(huán)境的定解條件,如方程的系數(shù)包括源項或邊界條件等,人們就可試圖求解以便定出過程演化、聯(lián)系影響的定量特征,一般稱為正問題或正演問題,起著由因推果的作用,它們的研究應用都比較成熟,迄今占著主導地位。另一類問題則是在給定的方程模式下,人們已知其解或解的某些部分,要求反過來求該方程的系數(shù),源項或邊界的形狀等等,這就是所謂反問題或反演問題,起到倒果求因的作用?!?/p>
報告后不久,馮康當選為中科院學部委員(后來稱為院士)。他也沒有想到這篇報告隨后在學界會引起不小的波瀾。
八十年代初,在中國的數(shù)學界,反問題還沒有得到一定的重視。相反,一些固守著傳統(tǒng)數(shù)學的數(shù)學家們認為反問題并不是研究數(shù)學的人應該去做的問題。做反問題,一旦出錯,更會導致“失之毫厘、謬之千里”。事實上,按照傳統(tǒng)的數(shù)學習慣的確很難做出反問題,做反問題需要大量的實際背景。而這些背景問題在當時的中國也是非常欠缺的。因此,當馮康大力提出進行反問題的研究時,無人喝彩,甚至阻力重重。
做反問題既要有理論水平、又要有技術知識,而且還要肩負大量的計算工作,許多科研人員都望而卻步。這時,馮康想到了一個合適的人選,就是剛剛從法國大使館調回計算中心的張關泉。
張關泉早年留學莫斯科大學數(shù)學力學系的計算數(shù)學專業(yè)。與馮康頗為相似的是,張關泉大學期間修讀的高等物理、理論物理、流體力學、電學等課程為他積累了廣博的物理、力學方面的知識,也為從事反問題的研究儲備了豐富的背景知識。
莫斯科大學名師、名家濟濟一堂,張關泉更是以門門全優(yōu)的成績輕松畢業(yè)。令他記憶最為深刻的是莫斯科大學全部采取口試的考試方法?!靶屑乙簧鲜?便知有沒有。口試最大的好處就是一講出來便知道是不是真的學懂了,對于學習好的學生,口試會讓他們大學的學習越來越輕松。”
1960年的暑假正值中蘇關系緊張時期,張關泉等一批留蘇的學生應召回國學習。在中科院的計算技術研究所里,馮康親自與那批留學生談話。幾乎就在那一刻,馮康便選定了張關泉,那個所有課程都是滿分的好學生。1961年,張關泉順利來到計算所。
張關泉的學術和科研才能迅速得到馮康的賞識和認可。1965年底,在馮康的推薦下,張關泉赴法國的彭加萊研究所進修,這一次他學習的是航空航天應用中的計算數(shù)學。能獲得再次留學的機遇,無疑是馮康的厚愛,這也令當時三室的年輕人羨慕不已。
風景如畫的塞納河、莊嚴神圣的凱旋門、搖曳多姿的香榭里大道……這些似乎并沒有給張關泉留下浪漫的記憶,相反那段法國留學的日子卻被他形容成“非常難受”:按照規(guī)定既不能發(fā)表文章,也不能一個人出去走動,助學金全部被收掉,除了報銷飯費連喝杯咖啡的零用錢都沒……這段只有當事人自知的“苦悶”的經(jīng)歷伴隨文化大革命的爆發(fā)結束了。1966年中,張關泉被召回計算所,隨即又被下放到包頭的一家工廠勞動鍛煉。與他一起下放的還有新分配到計算所的大學生孫家昶等人。
本著“一輩子踏踏實實接受工農(nóng)再教育”的宗旨,張關泉等一批科學院的年輕人幾乎是被凈身出戶。戶口、編制、工資全部帶走。一年之后,周恩來總理得知此事,又將他們調回北京工作。雖然回到北京,但張關泉與在福建工作的妻子卻常年分居兩地。為了留住張關泉并讓他安心從事科研,中科院的領導在政策允許的范圍內想出一個辦法,把張關泉借調到中國駐法國大使館,這樣他的妻子就可以以外交人員家屬身份將戶口遷入北京。1977年底,張關泉被派駐巴黎的中國駐法使館,在商務處負責工程技術方面的交流。十年分居的問題終于解決,這讓張關泉心中倍感溫暖。然而在他心中,更不忘潛心學術鉆研。那時,他利用晚上的時間研究科學計算,沒有參考書,他就全憑腦子想,就是在那樣的條件下,他還完成了一篇關于“兩點邊值問題”的文章,后來刊登在《計算數(shù)學》上。凝聚了心血的這篇論文,讓張關泉三十多年后回憶起來,還一清二楚、充滿激情。也正是因為這篇文章,雖然他人還在法國使館,馮康依然把他提為副研究員。
對于張關泉學術方面的才能,馮康一直非常欣賞。他希望張關泉能從駐法使館的行政工作中脫離出來,而專心搞學術科研。這點想法和張關泉本人也不謀而合。在馮康的積極促成下,中科院并沒有按照慣例讓張關泉在駐法使館完成四年的任期,而是提前將他調任回國。1980年,張關泉從中國駐法大使館調回計算中心。

1978年,馮康(中),黃鴻慈(左),張關泉(右)在中國駐法大使館內。
張關泉回到計算中心后,一方面積極熟悉情況,彌補十幾年來的研究斷層,另一方面,在馮康的授意下,他也將研究方向轉移到反問題當中來。他留意到馮康在1980年提出反問題的那篇報告中闡述到地震探油技術中關鍵性的數(shù)學問題,即“基于動態(tài)響應的散射反演,特別是對于與波動方程在地表遠點受激后震波在地下半空間傳播,并在地表收取散射回來的反響,要求由表及里推出反映地下構造的介質參數(shù)分布,如波速、密度或其組合阻抗?!边@些問題的研究必將會提升與影響中國的地震勘探技術。

1983年,在馮康的倡導下,張關泉受命組建“地球物理勘探問題計算方法研究組”,轉向從事“數(shù)學物理方程反問題”這一全新領域的研究。他通過與馬在田等地球物理界專家的交流,學習了利用地震聲波反射信號來進行地層成像的偏移算法。偏移計算是地震勘探數(shù)據(jù)處理中的重要環(huán)節(jié),其目的是按照地震波的傳播規(guī)律,對地面地震記錄進行計算加工,得出地下構造的圖像,以確定地下油氣資源的儲層。
由J.Claerbout在70年代所開創(chuàng)的單程波偏移技術具有處理大變速介質成像的能力,但是當時的算法只能對小傾角地下構造進行偏移,這極大地影響了復雜地下構造的成像結果。張關泉敏銳地感到,單程波方程的理論基礎是20世紀60年代所發(fā)展起來的擬微分算子理論。由此結合馬在田所提出的分裂算法,他于1985年前后系統(tǒng)地構造了“大傾角差分偏移算法”。他所提出的算法只需要在傳統(tǒng)軟件的基礎上略作修改,就能夠精確地處理任意小于90°傾角的構造,這在當時是非常先進的。在馮康的帶動下,張關泉、王承曙、范尚武等人研究的地震勘探數(shù)值方法獲1986年中國科學院科學技術進步一等獎,以及1987年國家科技進步二等獎。由此方法所編寫的軟件自80年代起就在石油天然氣總公司地球物理勘探研究院等多家石油、地礦單位的處理系統(tǒng)中運行。
其后,張關泉在勘探地球物理方面越走越深,并占領科研最前沿,成為中國地震資料偏移技術研究的重要代表人物。他長期擔任中國石油天然氣總公司和法國CGGVeritas公司的科研顧問,所取得的科研成果得到了國際上的廣泛關注。與此同時,張關泉也培養(yǎng)了很多反問題的人才。他的很多學生先后進入工業(yè)界。如他的早期的弟子劉超穎曾任中石油東方地球物理公司物探技術研究中心主任。他的另一個學生張宇是CGGVeritas公司的特級專家和科研副總經(jīng)理。張宇為《張關泉先生論文集》寫的序言中提到:“張關泉為地球物理界和應用數(shù)學界培養(yǎng)了眾多人才:他的很多學生,如劉法啟(Hess)、周洪波(Repsol)、單國健(Chevron)、崔興福(中石油勘探開發(fā)研究院)等,都供職于石油公司或石油服務公司從事應用研究和工業(yè)軟件開發(fā)。在國際上,張家班(Zhang'sGroup)頗得工業(yè)界好評。他們的科研工作在國內外地球物理勘探界具有一定的影響力?!?/p>
有限元報獎“風波”
俗語說:造化弄人。馮康多次取得卓越的學術成就,卻始終與卓越的獎項擦身而過。馮康很在意一些學術獎項的評審,因為在他看來,那是一種對他學術的肯定與認可,他也曾經(jīng)極力地爭取過,然而結果總是事與愿違。就連令他聲名鵲起的有限元報獎也是極盡波折。
文革結束后,國家恢復了評選國家自然科學獎。科學院的領導也要求各部門積極參與。因為國家自然科學獎主要獎勵基礎學科的研究與突破,有無在期刊文獻上發(fā)表的原創(chuàng)性文章是參與報獎的關鍵性指標。對于計算中心來說,文革前的三室,特別是第七研究組的一些關于有限元的原創(chuàng)性文章成為報獎的首選。經(jīng)過反復醞釀,馮康那篇基于變分原理的差分方法的經(jīng)典性文章:黃鴻慈的一篇關于橢圓型方程邊值問題數(shù)值解的文章:還有那篇為他帶來兩級工資的C1元的重調和方程最小特征值問題數(shù)值解的文章;以及黃鴻慈、王藎賢、崔俊芝等的關于有限元計算和應用的文章組成了一個報獎項目。
盡管上述四篇文章中馮康僅有一篇文章,但那篇文章包含了深奧的數(shù)學理論框架,所以分量也最重。黃鴻慈回憶說,“馮康曾有過一個人去報獎的想法,在和我隱含探討時,我以沉默表達了不贊成的態(tài)度?!敝?,馮康又提出了四人報獎的計劃,再次詢問黃的看法時,黃依舊沉默不語。其實在黃鴻慈心中認為報獎只應該是馮康和他兩個人,因此,他對馮康的兩次提議都不置可否。他更沒有想到,此次報獎使得他與馮康多年的親密關系產(chǎn)生了裂痕。
國家自然科學獎是針對在數(shù)學、物理、化學、天文學、地球科學、生命科學等基礎學科的研究中,以及在信息、材料、工程技術等應用領域的基礎研究中,做出重大科學貢獻人士的一種獎勵,一般一等獎、二等獎單項授獎人數(shù)不超過5人。由于文革十年中斷了評獎,因此恢復評獎后的第一年報獎人數(shù)特別多,競爭也非常激烈。
許多中國著名的老一輩科學家如錢令希、錢偉長等等都在報獎之列。
馮康原本以為,按照他的設計和構想,有限元方法獲得國家自然科學一等獎是順理成章的事情。誰知在最后一輪的評比中,有限元方法卻引起一些評審專家、學者的爭議。1981年,當最終的評審結果傳出時,有限元方法僅僅獲得了一個國家自然科學二等獎。

崔俊芝第一時間聽到了這個消息,他深知馮康對這個獎項非常重視,于是趕快找馮康商量。
那時的馮康正在安徽合肥的稻香樓賓館參加由中國科技大學主辦的一個有限元的國際大會。許多國際知名的學者如欽科維奇(O.C.Zienkiewicz)和錢偉長等人都在主席臺上就座,馮康也在主席臺上。
崔俊芝悄悄傳給主席臺上的馮康一個紙條,就見馮康匆匆忙忙從臺上跑下來,和崔俊芝一起走出會場。很多與會人士對馮康的這一舉動都感到十分驚訝。
崔俊芝把評獎的結果告訴馮康,并征求馮康的意見:要不要撤獎?按照規(guī)定,在最后決定公布前的特定時間內,報獎人可以申請撤銷報獎申請。問題是要撤什么時間撤?是否還來得及?如果撤了,根據(jù)相關規(guī)定連續(xù)兩屆都不能再參評報獎了。
對于這個結果,馮康感到非常意外也十分惱火。本來是胸有成竹,誰知卻在最后的階段遭遇了“滑鐵盧”。馮康反復追問崔俊芝失利的原因,崔俊芝只是含糊地說有些大學、還有其他學界的專家有投訴,有反對的聲音,結果就把一等獎給拿掉了。其實崔俊芝知道馮康的心里比他還清楚究竟是哪些人反對,但是為了平息馮康的怒氣,他只能安慰說:“算了,論資排輩嘛,許多大人物還都是二等獎,怎么能讓你得一等獎呢?”關鍵是接不接受,撤不撤獎,這個需要馮康馬上決定。一段沉默過后,馮康同意接受二等獎這個結果。

有限元獲得國家自然科學二等獎的獎狀
顯然這是馮康在無奈下不得不做出的選擇。馮康轉身走向會場,繼續(xù)開會去了,留下崔俊芝一個人很久未動。在他面前揮之不去的是這個花甲老人轉身前留下的無盡遺憾和心底永遠無法平息的痛。
獲得國家自然科學二等獎,即使三十年后的今天看起來已經(jīng)是很高的學術榮譽。但馮康“只要一等,不要二等”的特殊性格使他對這個二等獎當做終生遺憾。余德浩回憶說:“我至今仍清楚記得,當我和鄔華謨研究員代表《計算數(shù)學》等三刊編委會為他的七十壽辰起草賀詞時,他堅持要刪除獲得‘國家自然科學二等獎’,只保留‘中國科學院一等獎’。最后該賀詞只能根本不提獲獎之事。”
1982年,國家自然科學獎發(fā)獎大會在北京人民大會堂隆重舉行。馮康沒有去參加,黃鴻慈代表有限元獲獎人上臺領獎,并領取了5000元的獎勵。
回到計算中后,這部分獎金被中心扣發(fā)了2000元,剩下的3000元由馮康、黃鴻慈、王藎賢、崔俊芝按貢獻多少再進行分配。
據(jù)說,馮康并沒有要這筆獎金。盡管很長一段時間,因為有限元報獎的風波,馮康始終悶悶不樂。但這一年,馮康同樣也有好事臨門。文革開始就一直與人合住兩室單元的他終于得以喬遷新居,搬進了新建的“所長樓”。中科院在中關村新建的“所長樓”每個單元都有四、五個房間,很大,很寬敞。盡管當時的馮康對生活的條件并不很在意,大部分時間,他都是在中心工作到很晚才回到家里,但是這種待遇改善也足以讓他舒展身心、揚眉吐氣。
只不過,孑然一身的他,偶爾在夜深人靜時,也會感到一絲孤寂。
(注:很多前輩和同行對本文的初稿提出了寶貴的意見,在此表示感謝。作者特別感謝馮端院士和王元院士的細心閱讀和書面指正。)
制版編輯 | 栗子
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