点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读: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
首页> 科普频道> 科普头条 > 正文

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

来源:人民日报2021-01-14 09:26

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  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。”到了办公室还没坐稳当,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。”

  “我对数学的热爱,就是那个时候培养起来的。”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。“我曾经计算过,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。”刚接触泛函分析,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。”

  “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。”按照关老提示的思路,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。”

  “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。“那段时间,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。”林群回忆,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。“解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。”吕涛说,“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。”林群说,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。”林群说。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”。“为青少年的成长出一份力,是我们义不容辞的责任。”林群总是这么说。

  “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。“是不是科研搞不下去了才去搞科普?”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1996年6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。”张景中说,“我们平常都是通过邮件沟通,即便林群生病也没有中断。”

  “他呀,除了数学,其他事都不上心。”说起老伴林群,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停……”

  “一定要把孩子们的兴趣搞起来。”林群说,“要做的事太多,我们只是做了一点点努力而已。”他希望,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。(施芳)

[ 责编:张蕃 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 香港“非遗月”处处有“非遗”

  • 江苏南通:“第二现场”观赛区 城市“全域”看“苏超”

独家策划

推荐阅读
四大家鱼,即青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼,是我国重要的经济鱼类,占淡水鱼类养殖总量的“半壁江山”,尤以长江流域所产鱼品质最优。但人工养殖久了,鱼类品质逐渐下降,需要捕捞野生鱼种来更换,确保鱼类种质“基因库”稳定。
2025-06-30 04:50
FAST如今每天观测时长接近24小时,每年总观测时长超过5300小时,持续不断地为科学家提供宝贵的数据。
2025-06-30 09:52
华南农业大学积极探索应用大数据、人工智能等技术加速育种创新,“华航香银针”就是创新成果之一。
2025-06-30 09:51
在近日落下帷幕的第十五届全国周培源大学生力学竞赛中,一位特殊的“考生”吸引了人们目光。
2025-06-30 09:51
6月29日,在海南文昌卫星超级工厂项目建设现场,各方正全力以赴加快工厂投产进程。
2025-06-30 09:51
作为一所工科见长的大学,近年来,山东科技大学涌现出一批热衷文化艺术的学生:材料学院研究生庄英赞受邀参加《声声入戏——中央广播电视总台首届京剧票友大会》节目;
2025-06-30 04:50
今年“三夏”生产,该农场配备无人驾驶系统的收割机和拖拉机、气吸播种机、精准水肥轮灌系统、自动巡田无人机等智能化装备大显身手。
2025-06-27 10:25
6月24日,国家重大科研仪器研制项目“2.5米大视场高分辨率太阳望远镜”(WeHoST)在四川稻城启动建设配套项目,预计2027年望远镜完成装调并投入试运行。
2025-06-27 10:24
古生物研究表明,包括早期犬齿兽在内的一些远古动物,脑袋为一个没有左右脑半球区分的整体,而现生哺乳动物和典型的进步颌兽类则有左右两个脑半球。
2025-06-27 10:18
6月26日21时29分,经过约6.5小时的出舱活动,神舟二十号乘组航天员陈冬、陈中瑞、王杰密切协同,在空间站机械臂和地面科研人员的配合支持下,圆满完成既定任务。
2025-06-27 10:17
北京大学马丁教授团队26日凌晨在国际学术期刊《自然》上发表一项开创性研究,成功将复杂难处理的混合废塑料变废为宝,为根治全球塑料污染顽疾提供了新的思路。
2025-06-27 10:16
近日,一组“清华学生戴头套看演出”的照片在网络引发热议。脑机接口技术的应用还面临社会伦理与隐私保护方面的争议,如何平衡科学技术创新与社会伦理、监管要求等仍是难题。
2025-06-27 10:15
据中国载人航天工程办公室消息,根据计划安排,神舟二十号航天员乘组将于近日择机实施第二次出舱活动。目前,空间站组合体运行稳定,神舟二十号航天员乘组在轨工作已满两个月,身心状态良好,已做好出舱活动各项准备工作。
2025-06-26 09:48
6600万年前,希克苏鲁伯小行星撞击地球导致非鸟类恐龙灭绝,而就在撞击点附近,一种神秘的夜蜥蜴可能是唯一幸存下来的陆生脊椎动物。白垩纪末期,一颗巨型小行星撞击了墨西哥尤卡坦半岛附近的区域,形成了一个直径超过150公里的陨石坑,导致全球大多数动植物物种灭绝。
2025-06-26 09:47
在全球面临日益严峻的生态危机之际,中国科学院院士、中国科学院生态环境研究中心研究员傅伯杰等提出了一个衡量人与自然共同繁荣程度的全球框架。论文合作作者、联合国开发计划署人类发展报告办公室主任Pedro Conceicao表示,面对当今严峻的地球系统变化,我们必须把人与自然健康、互惠的关系纳入发展愿景。
2025-06-26 09:46
黑土地被誉为“耕地中的大熊猫”,是世界上最肥沃的土壤。这项调查系统查清了我国东北典型黑土区地表基质资源“家底”,实现了东北黑土地地表基质层的首次系统调查与深度解剖。
2025-06-26 09:41
记者邱玥25日从中国海油获悉,我国首个自营超深水大气田“深海一号”二期项目全面投产。 目前,“深海一号”大气田已经达到最高产能设计状态,年产气量有望超过45亿立方米。
2025-06-26 09:40
由美国国家科学基金会和能源部支持的薇拉·C·鲁宾天文台,首次捕捉到的太空景象呈现出一场由恒星“托儿所”及邻近星系的密集星团构成的粉蓝视觉盛宴。鲁宾天文台的科学团队还开发了面向公众的工具“天空查看器”,用户可通过平移和缩放功能探索这些超高分辨率图像中的恒星和星系。
2025-06-25 09:46
中国海油25日宣布,公司在南海水域的“深海一号”大气田二期项目全面投产,标志着我国最大海上气田建成。“深海一号”大气田分一期和二期开发建设(一期于2021年6月投产),探明天然气地质储量超1500亿立方米,最大作业水深超1500米,最大井深达5000米以上,是我国迄今为止自主开发建设的作业水深最深、地层温压最高、勘探开发难度最大的深水气田。
2025-06-25 09:33
2017年启动的第二次青藏高原综合科学考察,为新一代草地植被图的绘制提供了新的契机。“我们共识别出65种主要草地类型,其中高山嵩草草甸、紫花针茅草原、矮生嵩草草甸、垂穗披碱草草甸和线叶嵩草草甸这5个群系分布最广。
2025-06-25 09:30
加载更多