為了原子能科學發展的需要,他研究了中子遷移理論,在1963年首次給出研究這個問題的重要方法的理論基礎。
六十年代,為了軍工和航天等事業的發展,他全身心地投入到現代控制理論的開創研究和推廣工作。他在人造衛星測軌,導彈制導,潛艇控制等項目中作出一系列重要貢獻。1978年獲全國科技大會獎,1982年獲國防科工委特等獎,1982年獲國家自然科學二等獎。
一、祖國的需要就是命令
關肇直是這樣一個科學家:每當人們提起他,就不僅想到他的學術成就,也會想到飽含哲學思想的他。他是一個數學家、系統科學家,也是一個思想家和愛國者。
從學生時代起,他就充滿了救國的抱負。早年參加愛國運動,于一九四七年入黨。一九四九年,新中國剛成立,正在法國留學的他,欣喜若狂,毅然回到了祖國的懷抱。從此,他就把自己的命運同祖國緊緊地聯系到一起了。他對發展國家的科學事業有很強的責任感,始終將祖國的需要放在第一位。
五十年代中國正開展原子能事業。原子能科學中的一個重要問題
——中子遷移,引起他很大的注意。當時研究這個問題的一個重要方法——case方法還缺乏理論基礎,引起許多理論工作者的重視。他用算子本征值的理論,首先給出了嚴格的證明。這比國際上類似的工作早了10年。
六十年代開始,國際上出現了現代控制理論。在錢學森的倡導和支持下,他在中國首先引入、推廣并研究現代控制理論。由于泛函分析方面的造詣,他在分布參數系統與非線性系統方面做了許多工作。他對細長體彈性振動,提出用線性算子譜的緊擾動的方法進行鎮定控制,得出開創性的結果,并用于導彈制導。他用微分方程、泛函分析等工具,研究實際工程的量化誤差、諧波平衡法等理論,并將其用于衛星測軌、飛行器導航及其他控制工程問題中。這些工作多數不能發表,但它們卻為國防現代化作出了不朽的貢獻。
曾經教過他課程的劍橋大學Ralph Lapwood教授評價說“他是一個最聰明的學生”(Guan Zhao-Chi was the
most brilliant of them all), “他對數學科學與中國科學發展作出了巨大貢獻”(He achieved a
great contribution to mathematical knowledge and to China’s
scientific progress),“他是一個真正的愛國者,用自己的行動表達了他對自己祖國的愛”(He was a true
patriot who demonstrated his love of his country by action.)[1]。
二、勇于開拓的創新精神
關肇直不是一個墨守成規的學者,由于他的秉性和遠見卓識,他的責任感和開拓精神,他在科學的王國中不斷地開疆拓土而不滿足于一域一邑的治理。他對新學科和國際上新的學術動向十分敏感。1958年,他在北大開課并寫出國內第一本泛函分析教程,將當時十分前沿的算子半群理論、非線性泛函、半序空間、正算子譜理論等都作了本質而精煉的介紹,表現出很高的學術水平和很強的前瞻性。他的這本講義影響了中國幾代泛函分析工作者。正是由于他的功力和勤奮,他總能站到國際的前沿。
關肇直強調數學是個整體,不是分散的,理論與應用不可分割。他對計算數學十分重視,曾著文[2]專門論述它的重要性,以及它與計算機科學及整個數學學科的關系。他身體力行,從解非線性函數的最速下降法研究算法收斂,從而導致了單調算子概念的產生。
關肇直重視交叉學科的發展。他很早就注意到生物數學、生態數學及其他學科與數學交叉的邊緣學科,強調要重視其發展[3]。今天,這些學科的發展證明了他的遠見卓識。
上世紀六十年代初,他發現國際上現代控制理論的出現與發展,敏感地意識到它對國家,特別是國防現代化的重要性。在錢學森等的支持下,他開始鉆研現代控制理論,并一手創辦了控制理論研究室。
七十年代末,意識到系統科學對國民經濟及科學發展的重要性,他與吳文俊、許國志等先生共同創建了中國科學院系統科學研究所。為了帶出一支控制理論的研究團隊,關肇直閱讀了大量文獻,了解國際前沿和動向。然后,在研究室組織討論班,講課。
文革后,他發現室里一位年輕同志做了一項有意義的工作。為了讓文章能用英文發表,他親自動手,幫助翻譯。這篇文章后來在第七屆IFAC世界大會(1978)上宣讀,是文革后我國最早在IFAC大會上發表的文章。系統控制室的成長,是從他的拓荒耕耘開始的。
為了系統與控制理論的傳播,他走遍了祖國的山山水水,親自編講義,到三線給科研人員授課,終于帶出了一支以青年科研人員為骨干的高水平的系統與控制理論研究隊伍。他的名字永遠與中國的系統科學與現代控制理論融成一體。
三、理論與應用的辯證思索與實踐
關肇直是一個思想家,他刻苦鉆研哲學與馬克思主義理論,形成了自己的一套對理論與實踐的辯證關系的哲學理念,特別是他對純粹數學與應用數學的關系做過長期認真的思考,真正認識了它們間的辯證統一關系,并以此種觀念指導自己的科研實踐。
他強調理論聯系實際,并指出正因為與實際聯系,才更需要加強理論研究。他說過:沒有理論拿什么聯系實際?
他對基礎研究的重視不僅表現在他自己終生不渝地耕耘在泛函分析這塊理論的園地里,也表現在他對理論工作的重視,對理論工作的支持和正確評價。
五七年夏天以后,當時極左的壓力很強。關肇直頂住壓力,到北大講授泛函分析,給學生鼓了氣。由于他的威望,使學生們敢于理直氣壯地去學習和鉆研理論。
陳景潤完成他的關于哥德巴赫猜想“1+2”的證明后,已是文化大革命前夕。關肇直頂住當時的極左思潮,堅決支持這項工作的發表,說:這是一項世界冠軍,同乒乓球世界冠軍一樣重要。
有人一講純粹數學就把應用數學貶得一錢不值,一強調應用時,又什么數學理論都不要了,甚至連建立數學模型都反對。關肇直不同意這個觀點,他始終堅持要建模,要在應用數學中使用嚴格的數學方法。
現在建模的重要性受到了普遍的重視。國際數學家聯盟(IMU)前主席、Fields獎獲得者David Mumford寫道:創建好的模型正如證明深刻的定理一樣有意義。我想,承認這一點,數學會從中受益。(I
think mathematics can benefit by acknowledging that the creation of
good models is just as significant as proving deep theorems.)
七八年的全國科學大會標志著科學春天的到來,接著召開了科學規劃會。當時有些人片面強調理論研究,而把搞應用和“左”聯系起來。針對這一情況,關肇直和馮康、程民德等一起提出:理論要抓,應用也要抓。
吳文俊先生曾多次談到,他到系統所乃至后來開展數學機械化研究,受了關肇直理論聯系實際的辯證思想,特別是強調和重視應用研究的思想的影響。
關肇直把純粹數學與應用數學看作一個整體。他形象地解釋說,這有如經緯交織,相輔相成,偏廢哪一方面都是錯誤的。
20年前,關肇直帶著他的思想,他對發展系統科學的藍圖,離開了人世。
20年后,他開創的中國系統科學與控制理論事業已根深莖壯,枝繁葉茂。實踐的考驗,歲月的蕩滌,證明了他對數學乃至自然科學發展的高瞻遠矚的正確觀念和身體力行的開拓精神。是他,把正了理論與應用之舵!
參考文獻:
[1] 關肇直同志紀念專集,1982
[2] 關肇直,發展我國的計算數學,科學通報,3月號(1959),31-34
[3] 關肇直,數理科學,光明日報,1980.4.11
撰稿人:中國科學院院士、數學與系統科學研究院研究員 陳翰馥
中國科學院院士、北京大學教授 張恭慶
數學與系統科學研究院研究員 秦化淑 馮德興 程代展
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