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应用数学对中国科技未来的发展举足轻重

——就清华大学成立周培源应用数学研究中心访林家翘教授和谢定裕教授

●新闻中心记者 刘冬梅

林家翘先生与谢定裕博士在一起。(郭海军 摄)1937年毕业于清华大学物理系的林家翘教授在成为国际公认的力学和应用数学权威之后,于2001年11月回返母校工作,被正式聘为清华大学教授。在去年11月至今年1月这段时间里,他结合自己的经历,亲自与清华大学数学、生物、生医、物理、信息和力学等学科的教授们进行研讨,并在今年1月下旬先后正式向清华大学顾秉林、龚克两位副校长提出倡议:今年8月在清华大学成立“周培源应用数学研究中心”。从他决定到清华大学工作时起,他就多次表达他回清华工作的目标是,仿照他当年在美国MIT创建和发展应用数学学科的经验,在清华创建和发展具有特色的一流水平的应用数学学科。今年5月23日,清华大学2001-2002年度第15次校务委员会讨论通过了关于成立“周培源应用数学研究中心”的决定,并决定聘请林家翘教授担任中心名誉主任。同时经林家翘教授亲自推荐,聘请美国布朗大学荣休教授、著名应用数学家谢定裕博士担任中心主任。为什么要成立周培源应用数学研究中心?应用数学的地位、影响以及在中国目前的发展状况如何?等等,带着这些问题,值此首届应用数学前沿问题国际研讨会——纪念周培源百岁诞辰暨清华大学周培源应用数学研究中心成立之际,记者采访了林家翘教授和谢定裕博士。

记者:清华大学已经有数学科学系,为什么还要成立周培源应用数学研究中心?

谢定裕:清华大学现在的数学系中的应用数学,和周培源应用数学研究中心想发展的应用数学并不一样。清华大学现有的应用数学是数学的一支,和纯数学差不多。周培源中心的应用数学却超越数学的范围,是一个交叉学科。现在到处都在强调学科交叉,建立应用数学研究园地,使清华大学学科交叉的风气日益建立并加强起来,与世界一流大学接轨,是我们的初衷。

林家翘:清华大学建应用数学研究中心是学校发展的需要,国外一流大学都有应用数学专业,不能只做应用数学方法。我们成立应用数学研究中心的目的,就是要提高中国应用数学研究的水平。对于中国来说,发展应用数学是使中国科技有可能跻身世界一流水平的一条重要“通道”。

记者:应用数学的内容是什么?目标是什么?它与纯数学之间的关系如何?

林家翘:实际上现在有许多人对应用数学并不了解。应用数学是利用数学来发展经验科学的学科。它始于经验性事实,止于对经验性事实进行规律性预测,这些规律性预测还必须被其他的实验数据所证实。

应用数学方法只是应用数学的一部分,而应用数学的主体则是建立科学概念、构造数学模型和公式,以及发展数学理论,并作科学上的预测。善于采用切实可行的假设是应用数学成功的关键。在一个理论被完成之前还必须有大量的实验核实。

用数学理论来发展经验科学往往会带来新的纯数学的发展,其中最典型的示例就是Von Neumann为研究经济学而创立了博弈论。不久前,John Nash由于博弈论定理的证实而获得了经济学诺贝尔奖。

因此,纯数学与应用数学是科学研究领域的两个完全不同的学科。虽然两者相互交叉,但并不相互隶属。经验科学是应用数学的核心,而逻辑架构是纯数学的核心,它们都从属于数学科学。但是,人们必须认识到,它们在几个基本特征上有着重大差别,如目标和对象、用以判断其有效性的标准以及方法论。它们的本质区别在于价值判断的标准不同,实验证实在应用数学中起着举足轻重的作用。看数学必须从两面看,一方面是科学性,另一方面是数学性,要发展应用数学,数学家应学很多科学,科学家应学很多数学,这样才能维持平衡,使应用数学健康发展。

谢定裕:应用数学是两个词的合成,一个是“应用”,一个是“数学”。它也包括两部分,一部分是与应用有关的数学,另一部分是将数学应用到科学中去。前一部分是数学里边的一支,这部分清华大学已经有相当的成就。另一部分国内几乎没有,虽然把数学应用到其他科学中也有很多人在做,但没有挂这一招牌。

记者:为什么要组成应用数学这样一个圈子?

谢定裕:美国麻省理工学院、加州理工学院、英国剑桥大学等世界一流大学都有与我们理念相同的应用数学系,我们想使清华大学与这些顶尖学校看齐,撒点儿“种子”,这是我们想要达成的理想目标。有一些人由于个人的兴趣和志向,愿意加入到这个圈子中来,我们就欢迎。

记者:为什么要以周培源先生的名字来命名该中心?周培源先生不是著名的物理学家吗?

谢定裕:长期以来大家一直认为周培源先生是著名的物理学家,实际上周培源先生也应该被认定为应用数学家,他是用数学来解决物理学方面的问题,他的指导教师就是一名数学家。同时,周先生还是清华大学的校友、林家翘先生的老师。

林家翘:周培源先生在美国拿的是应用数学博士学位,他研究的问题是宇宙论,采用的是数学方法——张量分析。实际上力学是应用数学的一部分,周培源先生研究的是湍流理论。再加上正赶上周培源先生百周年诞辰。

记者:为什么要发展应用数学?

林家翘:大家都对应用数学有兴趣,究竟应该怎样发展?是从科学开始发展,还是从数学开始发展?我认为应该大家都来发展,各尽所能。但一定是又要有科学,又要有数学。

谢定裕:30年前,计算机科学属于应用数学范畴,经过一段时间的发展,最终成为了一个独立的学科。统计学也属于应用数学领域的一部分,还有科学计算,随着发展,将来很有可能从应用数学领域分离出去。从一些学科的发展历程不难看出,应用数学在培育新兴学科中的地位举足轻重,是培育和滋生新兴学科的园地,很多学科的幼年时代是在应用数学领域,长大了就独立了,就开花结果了。说到底,应用数学是探索者,可以培养出许多新的学科。

记者:你们想怎样发展周培源应用数学研究中心?

林家翘:应用数学是一门交叉学科,怎样组织是关键。中国大学的组织专业性太强,用中国老的治学方法讲:治学要博大精深,但现在有时精深有余,博大不足。把人的走向定死了,发展的空间就有限了。还有的变成专家就不再学了。其实,学无止境,做应用数学的人必须采取学无止境的态度。我现在还在学,学什么?学你要应用对象的科学。现在最红的是生物学,而现在生物学和数学的关系还不够密切,我们所要做的就是推动数学应用到生物学等领域。

谢定裕:想提供一个园地。交流对研究人员来讲是很重要的,我们不想在清华关起门来“孤军奋战”,而是要与各系建立起联系,甚至也可以超越清华,超越北京。希望各地的学者都参与到我们的事业中来,也希望培养出一批年轻人。记得我1975年赴剑桥大学应用数学系访问时,当时该系里有许多博士。该系让他们钻进一个新的领域,不受干扰地工作五六年,他们就都有所成就了。如果我们也能有一批这样的年轻人,给他们提供机会和条件,请有地位的学者来指点,也可以培养出世界领先的人物。这是我们的愿望,优秀人才不一定非要在国外才能培养出来,但前提是他们要有信心,要耐得住,坚持在国内。

记者:要想成为周培源应用数学研究中心的研究人员需要具备哪些素质?

谢定裕:我个人的想法是他们不需要具备什么,清华的学生都很优秀,但要耐下心来,要有信心,第一流的研究最重要的是自信心。在一所好的学校里,研究人员在做这项工作的时候,就晓得这项工作是世界前沿性的工作。而二三流学校往往是看别人在做什么,自己就跟着做什么。我们将给研究人员提供与世界一流大学研究人员进行交流的机会,使他们能在与科学前沿的接触中快速成长。

记者:你们是怎样与应用数学结缘的?

谢定裕:其实我能够与应用数学结缘也是我最初没有想到的,我个人的经历代表了跨学科的过程。我大学本科学的是土木工程,攻读硕士学位期间研读的是偏向力学的工程,攻读博士学位期间研读的是工程科学。开始工作时教的是工程科学,后来才转到应用数学领域。十多年前到香港科技大学数学系担任包括纯数学的系主任,没有想到现在会被清华大学周培源应用数学研究中心聘为中心主任。我的兴趣很杂,对文学、社会科学都很有兴趣,出版过十几本书,只有5本是专业书。我认为各学科之间是完全可以互补的,这次成立大会所邀请的主讲人有涉足生物医学工程、免疫学、非线性波动、爆炸力学、天文学、天体构造问题等领域的科学工作者,他们其实都属于应用数学领域的探索者。

林家翘:我以前学的是物理学,最有兴趣的是理论物理学。当年并不知道理论物理学在英国又叫应用数学,牛顿就既是数学家,又是物理学家,微积分就是牛顿发明的。在英国有着纯数学、应用数学与把数学应用到其他学科三位一体的精神。周先生在加州理工学院的导师是数学家,此人受的是英国的教育。我当时考的是应用数学专业留英庚款,但由于1939年英德战争而没去英国,被转派到加拿大,在加拿大多伦多大学拿的应用数学硕士,然后转到美国,周培源先生建议我到冯·卡门门下研究湍流。

过去三十年,我所研究的是星系的结构,也做过湍流理论研究,但主要是天体物理研究。此次回来,我希望把这种精神带回中国,把应用数学看成应用范围比较广的一种研究方法。而现在大家都感觉应重视把数学用到生物学领域,目前美国已经建立起了由生物学和数学研究双方人员组成的研究中心,专门从事这方面的研究工作。

记者:清华现在的数学科学系以前也叫应用数学系,请问该应用数学系与今天的周培源应用数学研究中心有什么区别吗?

谢定裕:清华大学以前的应用数学系是一个很奇怪的产物,是1952年院系调整时,数学系被调到北大,把剩下的一个基础课教研组叫成了应用数学系,并不是实际上的应用数学系。

林家翘:应用数学并不等同于实用数学,应用数学应当为社会服务,但同时更重要的是要为科学本身服务,既服务于基础科学,又服务于应用科学。不断推动科学前沿的发展,这一点对清华大学来说尤为重要,这也是我来这里的初衷。

与数学有关的学科,可以依照它的主要目的分为三大类型:

(一)纯粹数学(中心数学或基础数学)——它的目的是研究数学原理及基础。

(二)应用数学——它的主要目的是以数学为工具,来推进各种学科的中心发展。应用数学方法(包括自然科学及实用科学)的发展,甚至于有关的纯数学的产生自然也会成为重要研究目标。

(三)实用数学——其主要目的是满足社会上的需要,如导弹的发射以及太空人登月球。

第三类工作,不是一个大学可以担承的,应该另组公司或适当法人机构负责,邀请专职数学家为他们服务(如大规模计算)。

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2002-08-30]
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