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南开档案中的大师记忆之一——陈省身

2020年10月12日 10:29  点击:[]

   陈省身,1911年10月28日生于浙江嘉兴,1930年毕业于南开大学,是20世纪最伟大的几何学家之一,被誉为继欧几里得、高斯、黎曼、嘉当之后世界数学史上又一里程碑式的人物。从1926年考入南开大学,到1937年执教于西南联合大学,从1985年受教育部委托建立南开数学研究所,到2000年在南开大学定居,直到2004年于南开园辞世,在近一个世纪的人生旅程里,陈省身“与南开同行了四分之三个世纪”。本文整理了数学家陈省身生前在南开大学的馆藏档案,透过时间隧道,再现了大师在南开大学的时光足迹。

一、初入南开园

   1926年陈省身考入南开大学理学院本科,在这里开始了他一生的数学历程。当时的陈省身年级虽小,却充分显露出他在数学方面的才华。进南开的头一年,理学院不选系,陈省身轻松完成学业的同时,还常帮助成绩不好的同学做作业。入学第二年,陈省身选择了数学系,而这一选择对于陈省身一生是受益的,对于中国数学也是幸运的。当时,恰逢算学系系主任姜立夫教授从厦门大学讲学回到南开任教,陈省身成了他的学生。在姜立夫教授的严格要求和熏陶下,陈省身的学习态度和思想发生了重要的变化,“感到读数学有无穷的乐趣,”学习更加积极主动,成绩也出类拔萃。当时姜立夫独立教授多门数学课程,陈省身上过他教的高等微积分、线性代数、复变函数、高等几何等七、八门课。入学第三年,陈省身当姜先生助手,协助其改试卷,刚开始改一、二年级的,后来连三年级的试卷也由他改。改试卷的经历不仅改善了陈省身的生活和学习条件,也增加了其对数学的学习兴趣。入学第四年,姜立夫先生为专修数学的陈省身、吴大任等人开设了微分几何、n维空间几何和非欧几何等选修课。选修课上,同学们定期将阅读文献整理汇报。姜立夫传道、授业、解惑,陈省身整理资料汇报文献的经历不仅提升了自身的数学思维,也锻炼了其口头表达能力。60多年后,陈省身在《美国的微分几何——一些个人的评述》中,开篇就写道:“我从事于几何大都亏了我的大学老师姜立夫博士。”

陈省身在南开大学就读时的导师姜立夫教授

陈省身成绩单原件


   陈省身在完成学业的同时,积极参加南开大学的学术团体。当时南开大学学生的学术团体很活跃。理学会、商学会等社团的负责人都是成绩优良、各有专长的学生。1929年,理学会推选吴大猷、陈省身等10人为委员。同时陈省身还是《南开大学周刊》编辑部学术组的骨干。陈省身与吴大猷虽不同系也不同年级,但有些课程,如数学和德文是在一个班上的,而且都被选为理科学生会委员。他们也成了好朋友,两人常爱互相开玩笑。陈省身称吴大猷为“董先生”,吴大猷也回敬他为“董先生”,令人感到莫名其妙。原来“董”字取自德文“笨伯”一词的首音,这是他们上德文课后的创造。两人彼此一直就这样称呼下去。


陈省身与吴大猷等南开大学理科学会会员

陈省身任过编辑的《南开大学周刊》


   南开的校园风貌和楼宇建筑是学生学习、生活不可或缺的依托,思源堂、哑铃湖畔、木斋图书馆等场所见证了陈省身大学时期的成长历程。陈先生多次说过:“我最美好的年华是在南开度过的。”思源堂是南开大学初创时期的科学馆,也是理学院所在地。陈省身听课的教室设在思源堂,当时思源堂的教室墙上挂着许多著名数学家的相片,以激励学生学习的热情并了解数学的历史。课余,同学们嬉戏于操场,漫步湖畔。陈省身性喜浏览,喜欢去图书馆找书看。姜立夫当时办数学系的重要举措就是建设良好的图书馆。由于木斋图书馆内的数学馆藏较为丰富,陈省身在大学时代就已经读过了若干学术杂志上的数学论文。此外,他喜欢博览群书,历史、文学、自然科学,各个门类的书他都一一涉猎。男生宿舍曾是陈省身居住和生活之处,那里曾经留下过他与同窗好友的青葱岁月。


思源堂——当时理学院所在地

木斋图书馆

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男生宿舍


   南开校园四年的大学生活,使陈省身开始执著的追求自己的理想——献身于数学事业。1930年秋,陈省身从南开大学毕业,考入清华大学研究院并兼任助教,并成为中国第一位数学硕士研究生。


南开大学颁发的陈省身学位证存根

南开大学理学学士陈省身

二、重返南开

   陈省身自南开毕业后,先后前往清华大学、德国汉堡大学、巴黎大学继续深造,他夜以继日地工作,数学功力突飞猛进。抗战爆发后,陈省身离开了巴黎大学,回到了灾难深重的祖国,他先后前往长沙临时大学、西南联大勤奋耕耘。陈省身除了自身研究工作外,培养了许多优秀的学生,其中包括严志达、王宪钟、吴光磊等,后来他们都成为了著名的数学家。在这之后,他先后受邀赴美国普林斯顿高级研究所、芝加哥大学、伯克利加州大学从事教学研究工作,并于1984年5月获得世界数学最高奖项之一的沃尔夫奖。陈省身先生以其重要贡献蜚声国际学术界之后,心系祖国,希望有机会帮助中国成为培养高级数学人才的基地。

1981年,获德国洪堡奖

1983年,荣获美国数学会颁发的斯蒂尔奖

1984年,陈省身在沃尔夫颁奖大会上

2004年5月27日,获首届邵逸夫奖,以表彰他在微分几何领域的突出成就以及过去60年对数学发展的贡献,图右为陈省身在邵逸夫奖颁奖大会上

在“陈省身星”命名新闻发布会上

(一)筹建南开数学研究所

   从1978年开始,陈省身在和吴大任、吴文俊、胡国定交流时,不断流露出想建立南开数学所的意愿。陈省身选定南开大学作为数学研究所的建立地,一是因为天津是他少时成长的地方,故土难忘;恩师姜立夫在南开引导他走上数学之路;天津离北京不远可以感受国家政治中心的脉动。当时先后任南开大学副校长的吴大任和胡国定都是陈省身多年的老友,听闻陈省身想在南开大学建立数学研究所,表示极力欢迎。

   想请陈省身担任南开数学研究所的所长并不是件易事。陈省身的身份是华裔美籍人士,而在当时尚未有外国人担任中国研究机构主管领导的先例。从1981年起,胡国定和吴大任连续向北京的各个部门提出申请报告。皇天不负苦心人,1983年7月8日,邓小平在一次讲话中指出,“要利用外国智力,请一些外国人来参加我们的重点建设以及各方面的建设。”针对这一指示,专门成立了“中央引进国外人才领导小组”。在邓小平讲话两个月后,“领导小组”批复了原国家教委根据胡国定的建议所提出的报告,正式聘请陈省身先生为南开数学研究所首任所长,所长人选自此终于尘埃落定。1985年,南开数学研究所正式成立,在成立大会上,陈省身在发言最后说:“我将为中国数学、南开数学,鞠躬尽瘁,死而后已。”为了使中国发展为数学大国,为了将南开数学研究所办成国内培养数学人才的重要基地,陈省身用其20年的余生履行了这一诺言。


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1985年,南开数学研究所成立大会(前排右六为陈省身)


   南开数学研究所建设初期一无场地二无藏书,人员编制也没有,可谓是“白手起家”。当时担任美国国家研究所所长的陈省身事务繁忙,但仍事无巨细的关心南开数学研究所的建设。1981年至1991年间,陈省身用书信的方式与胡国定进行沟通,书信内容多是介绍著名数学家来讲学,帮助中国学生出外留学以及争取他们回国,以及捐资捐物,对南开数学研究所未来的设想等等,胡国定曾在一篇怀念陈省身先生的文章中写道,“那时先生与我的通信十分频繁,常常是他的来信我尚未回信,第二封信就又来了,每封信一、二、三、四一大堆具体事项。他的来信都编了号,有一次来信提出第几号第几个问题我尚未回答,这充分反映了先生叶落归根,服务国家的迫切心情。在先生的感染下,从此,我的去信也编了号。”上世纪80年代,E-mail还未流行,传真也不多见,一切还是依靠邮路递送的航空信,这65封陈省身的亲笔信凝聚了他对南开数学研究所投入的精力。


陈省身与胡国定等为筹建南开数学所来往部分信函

    回忆起建所初期时的种种困难,时任南开数学研究所办公室主任的吕宏海至今仍印象深刻。研究所没有自己的办公楼,只有与数学学院协商,请他们分出一部分办公区域供研究所使用。据他回忆,“那时研究所的经费和人员都十分紧张,很多小事陈先生都只能亲力亲为。比如买书,一直都是陈先生亲自来办,他一直强调图书资料对于数学研究的重要性,如果跟不上国际数学研究的步伐,中国的数学始终会落后。”那时陈省身每年都要从美国来南开两次,在南开时,每天上午陈省身都会在办公室里处理包括订购图书、联系折扣等在内的各种琐碎事务,下午就在家读书做研究。由于建所初期经费紧张,在订购书刊时,为了能够得到较优惠的价格,陈省身曾反复去信与出版社协商。除了将自己的全部藏书捐赠给南开数学图书馆外,还积极利用他在国际数学界的“好人缘”,得到很多好友的赠书。目前南开数学图书馆已成为国内最好的数学图书馆之一。


档案馆阅览室,当年陈省身的办公室


   陈省身常说,除了伯龙、陈璞之外,南开数学研究所是他的“第三个”孩子。陈省身把他获得沃尔夫数学奖的5万美元奖金全数交给了数学所,光是汽车,捐给所里的就有5辆。1987 年3月17 日,陈省身在给胡国定的信中说:“我的遗嘱,会有一笔钱给南开数学所。”1988 年,陈省身到美国休斯敦授课、研究,所得酬金两万美元也捐给数学所。到了21 世纪,他为南开数学所设立了百万美元的基金,其中半数是他自己多年的积蓄。为了这个“幼子”,陈省身真的是倾注了太多的心血。

   改革开放初期,中国数学与国际主流严重脱节,为了能让中国数学界尽快培养一大批青年才俊,担当起中国数学界复兴和发展的重任,南开数学研究所“学术年”活动应运而生。“学术年”活动是指每年就数学的某个研究领域,集中该领域中全国最优秀的专家学者和国际上最活跃的著名数学家,对来自于国内各地的青年教师、研究人员、硕士研究生、博士研究生进行“集体指导”。学习班一般为期三个月到半年,上半年先由国内专家介绍该学科的基础知识,下半年再由国外学者就该方向的前沿课程进行系列讲座。这为许多国内科研机构树立了榜样,教育部领导对此大为赞赏,并且拨款支持。从1985 年到1996 年连续的十余年间,南开数学研究所分别就微偏分方程、几何拓扑、调和分析、概率统计、代数几何、动力系统、计算数学、复分析、非交换代数、组合数学等学科相继举办了学术年。实践证明,南开数学研究所的学术年活动取得了巨大的成功,对提升中国数学人才的眼界和学术水平产生了深远的影响。现在,活跃于海内外数学界的很多中国中青年数学家,都曾受益于南开数学所的学术年活动。


(二)建设省身楼


   时间进入21世纪,中国经济快速发展,大学经费日渐增加,高校的图书、设备都大量更新,国内外数学交流呈现多渠道、多层次的局面。以往国内数学家每年都齐聚南开的盛况,已经不可能再有了。怎样从一个研究机构成长为一个国际知名数学中心,陈省身对南开数学研究所的发展开始新的思考。2001 年夏天的一个早上,胡国定在宁园与陈省身共进早餐,陈省身突然说:“我觉得南开需要盖一个够规模的国际数学研究中心。”起初胡国定并不理解,南开数学研究所的房舍已经够用了,何必再建大楼?陈省身解释说:“眼光要放远些,要面向世界。为了吸引更多的优秀的世界级数学家和学者来南开,现在的设施是不够的。我们应该建设一个达到世界一流水准的,100 年后不落后的国际数学研究中心。当国家经济进一步发展,我们甚至可以支付和国外相同数目的薪金,请他们来南开做研究,只有当中国能够吸引世界上最优秀数学家前来工作的时候,数学强国的理想才能实现。”

    中国数学要达到世界强国水平,就必须扩大和加强与国际的交往。中国数学家可以在国外作出一流的工作,国外数学家也可能在中国作出杰出成果。陈省身关于建设“国际数学研究中心”的设想,很快得到了南开大学领导和数学学科同事们的热烈响应。南开大学以陈省身的名义申请建立国际数学研究中心的报告很快得到了批准。2003 年,南开大学国际数学研究中心大楼开始施工。自打工程动工以后,陈省身每天都要坐着轮椅去工地看一看,就像一位父亲期盼着自己的孩子一天天长大。只可惜,他终究还是没有等到大楼建起来的那一天。2004 年12 月3 日,陈省身在人们的惋惜中与世长辞。陈省身去世不到一年,南开大学的国际数学研究中心──省身楼便完工了。


2004年,陈省身视察在建的南开大学数学研究中心(省身楼)工地


   南开大学数学研究中心(省身楼)主体八层钢混结构,建筑面积17760平方米。建筑风格庄重大方、朴实无华。大楼分为A、B、C三个区。A区设会议室、研究室、图书馆,B区设教室、研究室、办公室、附属用房,C区设多功能厅、大型学术报告厅,可承办高水平的国际会议。在每层楼道内部都设有一面黑板,便于师生随时记下数学灵感——这是带有“陈氏风格”的精心设计。大楼的建筑十分结实,内部没有过多装饰。陈省身说,一个国家的数学水平不是装饰出来的。


省身楼


   2005 年8 月,“理论物理中的微分几何方法”国际会议在南开大学举行,百余名中外顶尖数学和物理学家,集体见证了“省身楼”的启用。省身楼自2005年7月启用后,为中国与国际数学更加密切的交流与合作提供了一个强大的工作平台,吸引更多的高水平数学研究人才前来工作。南开大学国际数学研究中心成为世界数学家的交流基地,在南开、中国乃至世界数学事业的发展中发挥巨大作用。2005 年12 月3 日,南开大学在省身楼举行南开数学所成立20 周年暨纪念陈省身先生逝世一周年大会,宣布南开数学所更名为“陈省身数学研究所”,江泽民同志亲笔题写“陈省身数学研究所”匾额。


2005年12月3日陈省身数学研究所落成典礼


(三)宁园、谊园

   宁园建于1987年,两层砖混结构,建筑面积440平方米,这里是陈省身重返南开园后的近二十年生活与重要的 学术研究之所。陈省身自1985年回南开创办数学研究所后,每年和夫人郑士宁在此住一段时间,从2000年起定居于此。2011年,宁园经过重新修葺,被辟为“陈省身故居”,陈先生生前好友、著名书画家、南开大学教授范曾为故居题字。


陈省身在南开大学的寓所——宁园


   关于宁园名称的来由,据接触过陈先生的记者说,陈先生早年与爱因斯坦交往,非常羡慕他那种可以安静思考、安静生活的环境,再加上自己的夫人郑士宁女士的名字中有宁,于是以“宁”字命名寓所。2004年陈先生去世后,《南方周末》的一篇文章里面对原因做了更充分的说明。采用的是陈先生的原话:“我一般不参加别的活动,只做我的数学。我现在这个住所叫宁园,就有这么个意思。一个人一生中的时间是一个常数,应该集中精力做好一件事。中国人浪费时间的事太多。”陈省身终生追求的是“淡泊宁静”的数学生涯,这也许是命名“宁园”的又一层含义。走进小楼,感到惊奇的同时会被它的沉静和安宁所打动。这种“结庐在人境,而无车马喧”的安静,正如它的名字那般贴切:宁园。

   淡绿色的外墙,高低错落形似几何的屋顶,使得宁园这座二层小楼看上去既朴素又清新脱俗。陈省身崇尚简朴,拒绝浮华,不与别人在生活中抢第一。宁园的内部陈设并不出众,但陈先生却赋予了它不同的含义。一楼是一个大客厅、厨房和餐厅,二楼除了他自己的卧室和书房外,还有专门的客房。一楼的会客厅按照陈省身生前模样保留了下来,客厅内的黑板、书籍、影碟、相片等物还如从前,留驻数学大师最后的岁月。进门的红墙上镶嵌着陈省身手书的“几何之家”,它凝集着数学家一生的关键词。宁园客厅悬挂的一册挂历名为“数学之美”,是陈省身亲自设计制作的数学科普日历,它的时间永远留在2004年12月3日(陈省身离世的的日子)。黑板上还留有他的“高斯—博内公式”,陈省身对其内蕴证明以及陈类的提出,开创了整个微分几何的新纪元。宁园的客厅里没有一只沙发,只有很硬的椅子。工作人员说,这是陈先生的主意,“坐在很软的沙发上,容易在一些无用的话题上聊很久。”陈先生不愿意浪费时间,也不愿意长时间讨论问题,为此他使用椅子。


陈省身亲笔题写的“几何之家”匾额

陈省身生前办公室

会客室兼学术讨论室


   位于八里台校区的谊园楼宇群包含2号楼、3号楼、4号楼,先后在1986年投入使用,建筑面积总达14110的平方米。说起谊园的建设就不得不提起南开数学研究所的“学术年”活动。为进一步推进南开数学所国际化发展的步伐,陈省身提议每年举办“学术年”活动。对于当时国内的学者来说,这是一个千载难逢的学习机会,消息一经传出,立刻有不少人报名,第一次活动就有200 余人参加。活动能有如此大的反响是好事,但也愁坏了数学所的几个工作人员,据吕宏海回忆“当时数学所的接待能力也有限,这一下来了200 多人,全住在南大的招待所里是不可能了,我们就只能安排他们到附近的招待所住,七零八落的哪都有,管理起来也很费时费力。”为了解决这个问题,陈省身多方筹资,最终建起了为南开数学所学术年而建造的招待所“谊园”。

   1987 年,“谊园”正在施工,学校的基建主管部门报告,工期拖后,恐怕赶不上暑期“学术年”的使用了。胡国定听了眉头一皱,也无可奈何。陈省身知道后,拄着拐杖到工地找工人师傅聊天,看看能不能提前竣工。工人们看老先生的面子,说努力一下也许行。陈省身大喜过望,立刻打电话给胡国定,说今天晚上我请客,请工人师傅吃饭。那顿饭,陈省身亲自为工人师傅敬酒。过了几天,胡国定看到夜间的工地灯火通明,结果“谊园”终于按期交付使用了。学术年活动效果有目共睹,陈省身为“中国本土数学”所做的努力,也已成为现实。


谊园


(四)陈省身夫妇纪念墓碑


陈省身墓碑


    陈省身夫妇纪念墓碑坐落于津河之畔、南开大学省身楼的右前方。墓碑下安放着陈省身夫妇的部分骨灰。这座墓碑由陈先生外孙、建筑师朱俊杰(Albert Chu)设计,于2011年6月18日落成。墓碑由整块白色的汉白玉制成,正面贴有一块黑色的花岗岩。整座墓碑的三个外侧面分别形象地展示了二维几何学中的平坦欧氏空间、正曲率的椭圆空间和负曲率的双曲空间这三种空间形式。特别是正面黑色的花岗岩犹如一块黑板,上面镌刻的“高斯—博内—陈公式”取自于陈先生在美国任教时手书讲义,这是陈先生一生中最伟大的研究成就之一,也是陈先生自己一生中最得意的研究工作。1943年,陈省身受邀赴美国普林斯顿高级研究所从事研究工作,在那里完成了“一生最得意的工作”:给出了高维黎曼流形上高斯—博内公式的内蕴证明,并发现了“陈省身示性类”,从而开创了整体微分几何的新纪元,对数学乃至物理学的发展产生了极其深远的影响。陈省身也因此被称为微分几何学之父,1984年获得了代表国际数学界最高荣誉的沃尔夫奖。黑色的花岗岩下部镌刻着陈省身夫妇的生卒年代。设于墓碑前方的23个矮凳,令整个纪念园仿佛是一个露天教室,庄严肃穆,又不乏自由活跃的学术氛围。

    陈省身先生走了,却又永远的留在了南开园,在这历经百年沧桑的校园里,却又在不经意间处处感受到先生的智慧与光辉。

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