“书是读不完的,要动脑筋。” ——这句朴素的湖南方言,出自一位用独特数学思维征服国际数学界的中国数学家。他,就是廖山涛(1920-1997),中国微分动力系统研究的开拓者,发展中国家科学院院士,一位用“典范方程组”和“阻碍集”理论让中国数学跻身世界领先地位的数学大师。
作者/柏舟 编者/柏舟
微分动力系统的中国开拓者
廖山涛(1920年1月4日—1997年6月6日)是中国微分动力系统研究的奠基人,中国科学院院士,发展中国家科学院院士。他出生于湖南衡山农村,1942年毕业于西南联合大学,1952年获美国芝加哥大学博士学位。他先后在代数拓扑和微分动力系统两大领域取得重大成就,提出的“典范方程组”和“阻碍集”理论形成了独具特色的研究体系,解决了C1封闭引理、稳定性猜测等国际数学界长期关注的重大问题。他于1986年获得第三世界科学院首次颁发的数学奖,1987年获国家自然科学奖一等奖,1991年当选为中国科学院学部委员(院士)。作为北京大学教授,他培养了文兰院士等一批优秀数学家,为中国数学事业的发展做出了不可磨灭的贡献。
从衡山农村到国际数学舞台
1920年1月4日,廖山涛出生于湖南衡山县一个农村家庭。父亲廖子豪在家务农,粗通诗文和小学算术,对儿子的教育十分严格,常令山涛背诵古文和演算四则难题。母亲曾平是传统贤妻良母,勤于家务。这种严父慈母的家庭环境熏陶了廖山涛倔强而善良的性格。1938年,廖山涛考入西南联合大学数学系,在华罗庚、陈省身等数学大师门下学习。在昆明艰苦的条件下,他展现出非凡的数学天赋,数学界至今流传着他在昆明西山华亭寺内闭门苦读拓扑名著的佳话。1942年毕业后,他曾在明德学堂任教。
1950年,廖山涛赴美国芝加哥大学数学系深造,师从著名数学家陈省身教授,1952年获博士学位。随后在美国普林斯顿高等研究所从事博士后研究工作。在美国期间,他虽事业一帆风顺,但心系祖国建设。1956年,他放弃了数学大师斯廷罗德在科研上为他安排的良机,毅然回国,任北京大学数学系教授。回国后,廖山涛在北京大学潜心研究和教学。1960年代初,当微分动力系统刚在国际上兴起时,他开始这一新领域的研究。在资料极其缺乏的情况下,他独立探索,提出了与国际流行思路不同的理论体系。
创立独特数学理论体系
廖山涛的学术贡献主要体现在代数拓扑和微分动力系统两大领域,其中以后者最为突出。
微分动力系统的开创性工作:廖山涛最突出的成就是在微分动力系统领域。他提出了“典范方程组”和“阻碍集”两大基本理论,形成了独特的研究体系。典范方程组方法 :将流形上常微系统的相图性质化成欧氏空间中的常微分方程组来讨论,便于计算和定量估计;阻碍集理论 :研究结构稳定性问题的关键工具,与斯梅尔条件有密切联系但内涵更丰富。凭借这些独创理论,他解决了C1封闭引理、星号系统基本理论等重大问题,并在稳定性猜测这一微分动力系统中心问题上取得突破性进展。
代数拓扑的早期贡献:在20世纪50年代,廖山涛主要从事代数拓扑研究,引进了特异上同调群间的一种乘法运算;研究了周期变换空间与不动点集间的联系;对纤维丛理论中截面的存在性问题进行了深入研究,证明了陈省身和斯帕尼尔提出的一个猜测。
学术著作与影响:廖山涛在《数学学报》、《北京大学学报》等期刊上发表多篇重要论文,著有《微分动力系统的定性理论》,合著《同伦论基础》。他的工作不仅限于数学本身,还受到钱学森等科学家的高度评价,认为其结构稳定性工作属于系统科学的重要组成部分。
国际数学界的中国声音
1986年,廖山涛获得第三世界科学院首次颁发的数学奖,并被选为该院院士。这是国际数学界对中国数学研究的高度认可。美国著名数学家塞尔推崇廖山涛的工作是研究特征指数的先驱。1991年,廖山涛当选为中国科学院学部委员(院士)。在廖山涛诞辰100周年纪念会上,数学家席南华院士评价他“在中国的数学事业中形成一道特点鲜明的风景线,他是一位永不褪色的学者”。姜伯驹院士称他为“微分动力系统理论的开创者,享誉世界,永远是我们学习的榜样”。廖山涛是中国微分动力系统研究的开拓者之一,使中国在这一领域跻身世界先进行列。他培养了一批优秀数学家,如文兰院士等,延续了他的学术思想。
中国数学的独特风景线
“我们中国人有杰出的天赋,在科学技术的研究领域中可以和西洋人进行毫不逊色的角逐。”廖山涛用他77年的人生历程,诠释了一位中国数学家对学术的执着追求与对祖国的深沉热爱。从衡山农村到西南联大,从芝加哥大学到北京大学,他始终保持着对数学本质的深刻洞察和创新勇气。
真正的科学突破往往需要独立思考和独创性的研究路径。当国际数学界主要从离散系统入手研究微分动力系统时,他独辟蹊径,直接研究更为复杂困难的常微系统,开创了独具特色的理论体系。廖山涛的精神遗产继续激励着中国数学工作者:要有民族自信,敢于在国际科学前沿发出中国声音。正如他所证明的那样,中国数学家完全有能力做出世界一流的原创性成果。他的生平与成就,已成为中国数学史上一道独特而亮丽的风景线。