彭双阶:追寻数学之美

作者:周健 编辑:郝日虹 发布日期: 2017-10-17

彭双阶的办公室里挂着两块白板。大的那块放在进门的显眼之处,上面写了某个方程和某次计算的片段;小的那块挂在办公桌旁,那几份被凌乱地钉着的学校文件告诉来访者,他是华中师范大学数学与统计学院的现任院长。

公开的那份长长的履历显示了彭双阶一步一步前行的过程——就像他的名字所展示的那样。从2003年在中国科学院数学与系统科学研究院博士毕业之后,他就在国内外多个高校和研究机构任职和访学。在这份履历之外,他很少与人谈起,自己从一名初中英语教师到专注于非线性偏微分方程领域研究者之间的神秘曲线。

英语教师的转型之路

像当年很多人选择的那样,彭双阶初中毕业后没有继续读高中,而是去了一所中等师范。三年过后,他在孝昌县周巷中学成为一名英语老师。

在这所农村中学里,彭双阶“什么都教过”:英语、数学,甚至生理卫生课。他是一个做事情就喜欢做到最好的人,因此,即使是生理卫生课,在他读过卫校的爱人帮助下,他自信比其他老师都教的好。

尽管成为一个优秀的中学教师对他而言没有太大的障碍,但彭双阶需要一个更高的文凭来适应自身的发展。他决定在工作之余自学数学。

这不是一个关于“某人从小痴迷数学并最终成为一名数学家”的故事。那个时候,彭双阶只是不讨厌数学,更重要的是,一个在农村中学自学数学的人,不可能选择物理、化学等需要实验的学科。

已经成家并有繁忙教学任务的彭双阶可能无法想象今日自考生集聚在大学周围获得集中教学的场景。农村没有条件旁听课程,他很想有老师来指点迷津。

“我是一天一天把问题想通的。”回想过去,彭双阶觉得那种完全自学的经历可能反而有助于自己深入理解专业知识。他以多门课程满分的成绩获得了湖北大学自考本科文凭。

在这之前,彭双阶尚未想过走上更高的层次。报考华中师范大学研究生同样只在一念之间。他觉得自己可以做得更好。

彭双阶和数学在此刻仍有失之交臂的可能。1995年,他报考华师数学系之后,就购买了华东师大国际金融专业的复习教材,准备来年再战——换个学校和专业。结果,当年他被华师录取。

彭双阶从此成为一名真正的数学人。他离开周巷中学来到华师的时候,是前者主管教学的副校长。当他2005年再次回到华师任教并被聘为教授的时候,已是中科院应用数学博士、德国洪堡基金会资助的“洪堡学者”。

很难用“双阶”来形容他这些年前进的脚步了,唯有数学本身,可能才是解读他这种变化的唯一密码。

用坚韧领略数学之美

“大漠孤烟直,长河落日圆”。彭双阶说,古代诗词中就隐含了数学之美。但是数学真正之美,在于其内部的意义,不懂数学的人无法轻易领会。

在他看来,他的主要研究方向“非线性偏微分方程”正是这种美的代表。70%以上的数学问题与偏微分方程有关,小到一个水坝的的建设,大到描述宇宙星系的变化,它被用来解决物理、化学、生物、天文等各种领域的问题。

“任何一个实际存在的事物都可以在数学上用某种方程表现出来。”彭双阶认为,他的研究领域是描述自然界存在状态的基本工具,能够揭示其他领域事物变化发展规律。

“两个人一见面觉得对方长得漂亮,就互相喜欢了,这种事情在数学界不可能发生。”他以此比喻自己与数学相遇并以此为事业的不易。

外界环境的压力和自身的性格可能是他走到今天的双重因素。刚参加工作时工资低、环境不好,是促使他不断改变生活状态的动力。他喜欢学术,能够在书本中发现有意思的东西,每上一步,都能给他更大的信心和动力。

然而如果他的性格中缺乏一种坚持和韧性,也无法走到这一步,否则无法解释彭双阶在中科院读博的时候为了学习导师的一种数学方法,将一篇文章看了8个月的毅力。

那段时期,彭双阶早上7点到自习室,晚上12点才回寝室。他需要进行大量的计算,通常几页纸都在算一个问题,而且不能用计算机,因为他需要在计算过程中取舍结果,过程十分繁杂。

“一般人算不下去的。”彭双阶从来不认为自己聪明,他觉得自己只是对某种事情有执着的追求。他形容科研就是冲锋,只有反复冲锋,才能最终啃下结果。

彭双阶称中科院有很好的学术氛围,他的导师每周会用半天的时间让学生作报告,他的同学,老师甚至外来的访问学者都是听众。彭双阶是那个讲的最多的人——没有人上去讲的时候,他总是自告奋勇。

临近毕业的时候,他获得德国洪堡基金会资助的消息震惊了师友。这个著名的学术基金会每年在全球自助400人到德国从事科研工作,而数学学科获得资助的机会相比物理、化学、生物等要小得多,因为数学领域发表的学术论文相比于其它学科很少。当年中国共有40多人受到资助,而数学领域仅彭双阶一人。毕业时,他获得中科院院长特别奖,整个中科院系统一年20人获特别奖,获得数学特别奖仅一人。这份难得的奖状至今被他放在办公桌的抽屉里。

四位院长,一个团队

5月22日,数学与统计学学院、中国科学院数学与系统科学研究院应用数学所联合主办的“偏微分方程与变分方法”国际学术会议在华师召开。

会议汇集了国内外从事偏微分方程,特别是非线性偏微分方程及变分方法研究的著名专家、学者,其中有中国科学院院士、澳大利亚科学院院士、国际数学家大会1小时和45分钟邀请报告人、千人计划、长江学者、国家杰出青年科学基金获得者近40人。

谈起一个月前的会议,彭双阶依然难掩兴奋。他说,高水平的与会者,说明华师在偏微分方程领域的实力得到承认。

相比个人的成就,彭双阶更加愿意提到他所在的研究团队——与他亦师亦友的邓引斌、朱长江、李工宝共同组成了华师偏微分方程研究的坚实基础。

在这四人的带领下,2013年数统学院获得国家自然科学基金经费740万,在全国高校数学学科排第四位,其中偏微分方程就占了550万。在学院总科研经费1200万中,偏微分方程占了900万。去年,团队还入选教育部“长江学者与创新团队发展计划”。

“国内数学科研经费超过1000万的高校很少。”彭双阶说,一般学校的相关学科很难同时聚集四个重量级的学者——其中两位获得国家杰出青年科学基金资助,两人次主持国家自然科学基金重点项目、一位国家级百千万人才工程入选者。

除了有同一渊源外——四人是中科院院士丁夏畦先生的学生或学生的学生——研究方向互补、心胸开阔是团队始终保持团结的秘诀。彭双阶说,他们都愿意帮助年轻人,不会为了资源相争,他们为了整个学科的发展相互合作。

容易被外人忽视的一点是,从1996年开始,邓引斌、李工宝、朱长江历任数统学院院长。现在,这一重担落到了彭双阶的肩上。

四任学院院长组成一个团队,共同探索数学的奥秘。

数学的终极目标是什么?

彭双阶认为,解决重大数学问题是其初级目标,为研究自然界的规律提供方法是其次,而最终目标,是推动人类科学技术和文明的发展。

“数学是使人变聪明的科学。”他说。