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

  • 厦金大桥(厦门段)大节段钢箱梁顺利发运

  • 中国援助斯里兰卡抗洪救灾物资运抵科伦坡

独家策划

推荐阅读
“向精准要价值”,是一场从技术导向到需求导向的深刻转型。
2025-12-10 14:00
近十几年来,罗二仓团队聚焦采用环保工质,如氦气、氩气、氮气等绿色工质的热声斯特林技术,研发具有广阔应用前景的新一代热泵技术。
2025-12-10 09:39
中国科学院生物物理研究所徐涛院士课题组与纪伟研究员课题组研制出三维干涉定位显微镜(ROSE-3D),首次在单分子定位成像领域,实现了基于相机的纳米尺度三维各向同性分辨率。
2025-12-10 09:38
“细胞壁是质膜外具有一定硬度和弹性的细胞结构,广泛存在于植物、细菌和真菌中。随着研究逐渐深入,团队发现,在植物茎顶端干细胞区域,细胞壁的主要成分果胶呈现独特的“二元分布”模式。
2025-12-10 09:37
指令长张陆时隔两年半再度漫步太空,航天员武飞成为我国目前执行出舱任务最年轻的航天员。
2025-12-10 09:35
我国首个国家级陆相页岩油示范区——新疆吉木萨尔国家级陆相页岩油示范区9日完成年度170万吨原油生产任务,这一成果标志着国家级示范工程建设任务全面完成。
2025-12-10 09:34
一些不法商家钻监管漏洞,推出所谓“智驾神器”规避车辆安全监控,不仅严重威胁道路交通安全,更触碰了法律红线,扰乱了新能源汽车产业的健康发展秩序。
2025-12-09 10:11
一项新研究揭示了这些天体表面下可能发生的活动,为了解其多样地质特征的形成机制提供了线索。相关研究成果近日发表于《自然-天文学》。
2025-12-09 10:02
实验结果显示,将化合物注射给抑郁模型小鼠后,仅1小时便可观察到显著的抗抑郁效果,且无明显副作用。
2025-12-09 10:01
北京大学生命科学学院罗述金课题组与合作团队,通过古DNA研究发现,家猫直至唐代前后才通过丝绸之路商旅传入中国。
2025-12-09 09:58
7日,中国安全生产科学研究院与国家管网集团,在新疆哈密的国家管网集团管道断裂控制试验场,成功完成了我国首次全尺寸高压纯氢管道喷射火系列试验。
2025-12-09 09:57
基于这样的研究背景,柴秀娟团队近日研发出一种数字孪生驱动的智能温室采摘系统,能有效解决现代温室番茄生产密植环境下,机器人采摘效率低、易损伤植株的问题。团队成员郎一宁介绍:“首先,机器人搭载的滑轨式深度相机会沿温室逐行扫描,采集高精度的RGB-D数据。
2025-12-08 09:54
记者从国家数据局获悉,截至9月底,我国已建成高质量数据集总量超500PB(拍字节,计算机存储容量单位);7个数据标注基地引进和培育标注企业362家,标注从业人员达8.5万人,带动数据标注相关产值163亿元。
2025-12-08 09:53
“梦想”号大洋钻探船的母港在广州海洋地质调查局科考码头,出海执行作业任务时需要通过深中大桥。多年来,我们与150余家参研参建单位团结协作、集智创新,攻克了一个个技术难题,建成了这艘具有我国完全自主知识产权、全球领先的大洋钻探船。
2025-12-08 09:52
空中的昆虫堪称地球上最灵活的生物,能精准完成急转弯、急刹车和空中翻转。美国内华达大学里诺分校的航空航天工程师Hoang-Vu Phan指出,这款新设备标志着“微型机器人性能的巨大飞跃”。
2025-12-08 09:51
近日,中国科学院西安光学精密机械研究所超快光科学与技术全国重点实验室研究员姚保利团队在定量相位成像领域取得进展,提出了正交偏振复用剪切干涉技术,并研发出集成化定量相位相机Q-camera。
2025-12-08 09:50
这次经历让我开了窍:一个顶尖的技术工人,不能只满足于执行标准,更要具备在标准之外创造解决方案的能力。我带徒弟,始终坚持“手把手教技能,实打实查问题,面对面讲后果”。
2025-12-05 10:15
由此,研究团队模仿亚洲玉米螟幼虫头壳的结构特点,在实验室中成功“复刻”出具有类似仿生层状结构的水凝胶。为验证实际效果,研究团队将这种水凝胶安装在农业害虫侦查无人机的防撞支架上,并在模拟果园环境的复杂通道中进行测试。
2025-12-05 10:16
“十四五”时期,我国批准上市创新药达210个。为保证药品安全有效,药监部门对新药研发、生产、上市作出一系列严格规定,强化研发生产各环节质量管理。
2025-12-05 10:22
据中国载人航天工程办公室消息,根据计划安排,神舟二十一号航天员乘组将于近日择机实施第一次出舱活动。目前,空间站组合体运行稳定,神舟二十一号航天员乘组状态良好,已做好出舱活动各项准备工作。
2025-12-05 10:17
加载更多