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          从事数学研究69年的中科院院士林群——让更多人了解微积分(讲述·一辈子一件事)
          2021-01-14 | 编辑:

            来源:人民日报   本报记者 施 芳  发布时间:2021-01-14  

              

              林群在与学生交流。 

            

           

              

              林群(右一)和吴文俊夫妇(右二、右三)合影。 

           

           

              人物小传 

              林群:1935年出生,福建连江人。中国科学院数学与系统科学研究院研究员、中国科学院院士。在计算数学,特别是微分方程的高性能解法方面,进行了长期深入研究。他热爱科普和教育事业,著有《画中漫游微积分》《微分方程与三角测量》《微积分快餐》等科普读物,被评为2019年十大科学传播人物。 

               

              北京的冬天,空气中夹杂着些许寒意。一个下午,身着深灰色夹克,头戴白色帽子的林群缓缓向记者走来……因为前一阵子身体不适,他的身形比往日更显瘦削。 

              “怎么让普通人学会微积分?就得用他熟悉的知识来讲?!钡搅税旃一姑蛔鹊?,林群便从表面斑驳的黑色挎包里掏出一大摞资料,带记者走进微积分的世界…… 

              “学习也好,研究也好,一定要有刨根问底的决心” 

              从1952年考入厦门大学数学系算起,林群已经在数学的海洋里摸爬滚打了69年。数学,在普通人看来,晦涩难懂、推理复杂,林群却说,“数学领域十分奇妙,你能从一行行公式和一串串数字中,找到乐趣与挑战”。 

              读高中时,林群的数学老师常常用一节课中一半的时间讲公式定理,另一半时间讲数学家的故事。牛顿、柯西、黎曼……这些数学家的故事,让林群陷入了对数学的向往与着迷,“好老师,就是把书越讲越薄,而不是越讲越厚?!?/span> 

              “我对数学的热爱,就是那个时候培养起来的?!?span>1956年,厦门大学毕业的林群走入了中国科学院数学研究所的大门,进入了泛函分析和计算数学的研究领域。 

              那时的数学所,聚集了华罗庚、关肇直、陈景润、吴文俊等一批著名的数学家。林群师从关肇直。那时,关肇直工作繁忙,林群就在快下班时,到老师办公室门口静静等候?!拔以扑愎?,老先生从办公室走回家,大约有20分钟路程,和老先生这20分钟的交流,让我收获很多?!备战哟シ汉治?,林群觉得十分抽象,他问关先生怎么办,关肇直回答得简单利落:“你试着按照平面几何的思路去想?!?/span> 

              “在科学家身边,总能学到一些做学问的秘诀,这些秘诀书本上没有,课堂上也没有?!卑凑展乩咸崾镜乃悸?,林群把泛函分析重新梳理了一遍,豁然开朗,“学习也好,研究也好,一定要有刨根问底的决心?!?/span> 

              “每取得一个阶段性成功,就会化作下一次奋斗的动力” 

              林群总说,自己所做的工作,与前辈相比不值一提,实际上,林群取得的研究成果,也解决了不少实际应用的难题。 

              泛函分析中的相关算法,因为计算量大、操作难度大,一直以来都是数学界难啃的硬骨头之一。在老师关肇直的提示下,林群开始将有限元方法结合起来深入研究?!澳嵌问奔?,就把自己关在一个小屋子里面,桌面上摆着厚厚的稿纸,用掉的钢笔墨水一瓶又一瓶,不分日夜、埋头计算?!绷秩夯匾?,有时候沿着一种计算方法不断前进,但是算到后来结果不对,这时候就会自我怀疑、自我否定…… 

              探索的过程,虽然艰辛、孤独,但林群最终得出结果,其间也收获了很多快乐。通过努力,林群最终找到了有限元的加速方法,即迭代伽辽金方法。同样的计算量,普通算法需要8个小时,采用迭代伽辽金方法只需1个小时。这一算法被广泛运用到核电站和堆石坝等项目的计算中,使计算速度大大提高。 

              刚解完一个难题,另一个又摆在林群面前:有限元解能否通过外推,提高计算精度?经过日夜攻坚,林群联合四川大学吕涛、苏州大学沈树民,共同提出了有限元外推法,大幅提高了计算精度?!敖?span>100个未知数方程,计算量仅是不使用有限元外推法的百分之九。解1万个未知数方程,计算量是不使用有限元外推法的万分之九?!甭捞嗡?,“有限元外推技术”1989年获得中国科学院自然科学奖一等奖。 

              “这便是数学的魅力,刚翻过一座高峰,就会看到下一座;每取得一个阶段性成功,就会化作下一次奋斗的动力?!绷秩核?,研究数学,有时候要试着“和自己较劲”,得出一种相对简便的算法后,要再问问自己“能不能算得更快一些、更准一些,还有没有别的算法”。 

              “为青少年的成长出一份力,是我们义不容辞的责任” 

              画漫画、开慕课、做直播、写博客……林群年逾八旬,新潮的玩意儿却样样精通。林群说,自己还有一个愿望,就是把晦涩难懂的微积分,通过科普等生动形象的方式,讲给更多中小学生听。1993年,林群当选为中科院院士;此后,他一头“扎”进了科普的世界里。 

              “微积分向大众宣传,就得用大家懂的语言体系来做比喻?!绷秩核?。上世纪90年代,林群随团旅游时参观一棵古树。导游说,古树年年都在长高,怎么测量树高?有人说把树砍倒了量,有人说爬到树上量。林群立刻想到了可由斜率求树高,而不必砍树或爬树。这不就是微积分的基本公式吗?回到房间,林群马上将这个故事写下来,并配上图画,在媒体上发表后,有好几本教科书用了这幅画。此后,林群就开始用图配文的方式来讲授数学知识。 

              1999年,得知天文学家王绶琯倡议成立北京青少年科技俱乐部,林群第一时间在倡议书上签字。此后无论多忙,只要俱乐部有活动,他总会尽力腾出时间,赶来和孩子们见面。次数多了,孩子们亲切地叫他“微积分爷爷”?!拔嗌倌甑某沙こ鲆环萘?,是我们义不容辞的责任?!绷秩鹤苁钦饷此?。 

              “这么大岁数了,搞科普没有名也没有利,干吗还坚持?”有人不解?!笆遣皇强蒲懈悴幌氯チ瞬湃ジ憧破??”有人误解。林群不为所动:“虽然我做的是很普通的科普工作,但是我实在放不下……” 

              中科院成都计算所研究员张景中很是理解林群的坚持。早在19966月,张景中到北京参加会议。一天,他在吃早餐时恰好与林群同桌,“微积分的教学必须改革,要用简单明了的方式让它变得更容易理解,而不是让人心生畏惧……”两人越聊越投机,一南一北两位数学家由此开始了长达20多年的科普合作。近期他们正酝酿写一本名叫《微积分新讲》的教材,“这本书会出不同版本,供给不同年龄段的读者看?!闭啪爸兴?,“我们平常都是通过邮件沟通,即便林群生病也没有中断?!?/span> 

              “他呀,除了数学,其他事都不上心?!彼灯鹄习榱秩?,妻子冯荣书很无奈:“整天坐在那儿写写画画,难得看一会儿电视,不大一会儿眼睛闭上了,但手还在腿上比划不?!?/span> 

              “一定要把孩子们的兴趣搞起来?!绷秩核?,“要做的事太多,我们只是做了一点点努力而已?!彼M?,到90岁的时候,能让微积分普及到中小学生和家长,普及到各行各业。 

               

              ■记者手记 

              始于热爱 成于坚守 

              林群是温和的:每当与孩子们在一起时,他总是露出孩童般的笑容;他又是坚定的:面对别人的不解甚至误解,他执着地前行在科普的路上。让初学者能理解和运用微积分,这是林群的初心与坚守。为了这个朴素的愿望,他不断探寻微积分的本源,不断优化科普传播方式,虽耄耋之年仍不断创新、奋斗不止。其心也诚,其志也坚,令人动容。 

              树高叶茂,系于根深??蒲刂实奶嵘叵得扛鋈说某沙?,也关乎国家民族的未来。期待有越来越多的同仁为科普事业的繁荣发展尽一份心力,共同创造新时代科学的春天。 

              

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