三大数学家之一:一位是跨专业来的? | 冯康传奇(二)-深度-知识分子

三大数学家之一:一位是跨专业来的? | 冯康传奇(二)

2020/07/21
导读
陈省身、华罗庚、冯康被誉为我国上世纪前几十年最伟大的三位数学家。其中冯康的生平和工作较不为人知,本刊将继续介绍。

陈省身、华罗庚、冯康被誉为我国上世纪前几十年最伟大的三位数学家。其中冯康的生平和工作较不为人知,本刊将继续介绍。


撰文 | 汤涛 姚楠 杨蕾



是谁让飞翔的天使折断了翅膀?
是谁让奔跑的鹿儿受伤,
失去了速度与力量?
原本正值风华,原本意气风发,
却在最美丽的时光遭遇了最痛苦的磨难。
从此,把遗憾留给了美丽的身躯,
把意志化为一世的坚强……



姑苏城里的和平往事,苏州中学年少的恋恋时光,随着抗日战争的烽烟四起,一切都消失得无影无踪。

1938年,告别了苏州城后,冯康与母亲、弟弟辗转至福州永安与父亲团聚。虽然当时只差半年就高中毕业的冯康已经不再有机会进入中学读完高中的最后课程,但他依然坚持在家自学,修完了高中课本与部分大一的课程。

1939年2月,冯康成功地考取了当时由教会创办的福建邵武协和学院数理系。半年之后,由于成绩优异,冯康还获得了奖学金。尽管如此,冯康始终觉得协和学院教学水平有限。只读了一个学期过后,冯康便于当年9月以高考状元的身份考入了当时已经迁往重庆的国立中央大学。

此时,冯康正值风华正茂,原本以为即将展开的大学生活会是一帆风顺,前面的道路也应该是繁花似锦。谁知,如同被施加了魔法咒语一般,厄运接踵而来,冯康也因此遭遇了人生最艰苦的年代。




民国第一学府



冯家三兄弟都曾就读于国立中央大学,就是今天的南京大学。南京大学的历史源远流长,其前身可以追溯至公元258年的南京太学,而近代校史则始于1902年筹办的三江师范学堂。


1902年5月,两江总督刘坤一与东南名儒张謇、缪筱珊等人筹划新学,倡议兴学“应从师范学堂入手”,呈请开办师范学堂。1904年11月三江师范学堂正式开学。1906年5月,三江师范学堂易名两江师范学堂,创设中国高等学校中第一个图画手工科,为中国培养了第一代近代美术师资和艺术人才。1911年底,两江师范学堂因辛亥革命而停办。


1914年7月15日,江苏巡按使韩国钧委任江谦为校长,勘察两江师范学堂校舍,筹建南京高等师范学校。1921年,以南京高等师范学校为基础正式建立东南大学,东南大学是当时国内仅有的两所国立综合性大学之一。1927年6月,国立东南大学为并入河海工科大学、上海商科大学、江苏法政大学、江苏医科大学以及江苏境内四所公立专门学校,易名国立第四中山大学。1928年2月又易名江苏大学,1928年5月定名国立中央大学。

抗战时西迁至重庆沙坪坝的中央大学校门


抗战爆发后,国立中央大学与清华大学、北京大学、浙江大学等国民党统治区69所高校被迫挥泪告别了昔日宁静美丽的校园,踏上了险象环生、危机四伏、绵延千里的西迁之路,这也就是我国现代教育史上可歌可泣的西部大迁徙。


1937年11月,中央大学最后一批学生到达重庆,学校顺利西迁入川,校址设在重庆沙磁区沙坪坝松林坡。抗战期间,虽然物资缺乏,生活艰苦,在遭受日军飞机持续五年的疲劳轰炸下,仍然没有能够阻止国立中央大学的成长。

冯康在重庆沙坪坝度过了丰富知识但又充满病痛的七年。现在的重庆大学就是战时中央大学的所在地。


1945年8月抗战胜利后,中央大学师生返回南京,1946年11月1日开学时全校设文、理、工、农、医、法、师范七个学院,为全国院系最全、规模最大的大学。1949年8月,国立中央大学更名“国立南京大学”,1950年10月,去“国立”二字,称“南京大学”。


民国时期的中央大学规模之大是国内首屈一指的。也正是这民国第一学府,让冯家兄弟先后与之结下不解之缘。


1933年,冯康的大哥冯焕考入中央大学电机系。在那个年代,大学的电机工程被认为是最有用的,也是出路最好的,因此学子们趋之若鹜,特别是国立中央大学的电机系成为最难考,竞争也是最为激烈的系。


1939年,也许是受到大哥的影响,也许是好胜心太强,冯康同样报考了中央大学的电机系。9月,冯康被录取了,而且是第一名的好成绩。




大学一波三折



原本以为如愿以偿考上了国立中央大学后,冯康的求学生涯就会顺顺利利,没想到,事实并非如此,冯康所一心向往的大学生活竟也是一波三折。


入学之后,尽管学习着最热门的电机工程专业,但冯康逐渐发觉工科并不是自己最喜欢的领域,也不能满足自我追求与挑战。于是他决定从工科转到理科,锁定的目标是物理专业。


按照当时学校的规定,一年级转系不会影响毕业,但是二年级转便会对毕业造成一定的影响。由于冯康提出转系申请的时间已经太迟,因此到二年级冯康还是没能转读物理。于是,他不得不同时修读电机和物理两个学系的课程。这样一来,学习负担过重,对冯康的身体产生了不好的影响,一种可怕的疾病也就是在这个时候开始悄悄在冯康的体内滋长。


“转系风波”最终也影响到冯康推迟毕业。


然而“塞翁失马,焉知非福”,也许正是这其中的曲折,使得冯康完成了相对系统的工科训练,为他后来在理科方面的发展和创新打下了坚实的基础。


上个世纪40年代,在国际数学领域正是法国布尔巴基(Bourbaki)学派盛行时期。1935年,法国有十几位毕业于巴黎高等师范学校的年轻数学家,他们打算一起为法国的大学生们编写一本分析教科书。在讨论编写的过程中,他们发现仅仅局限于编写教科书是不够的,他们认识到法国的数学已经不再唯我独尊,大部分的新数学来自德国和其他国家。为了将这些新领域的数学带到法国,让法国新生一代有所了解,他们对德国及其他国家的数学进行学习消化,又加以独创,形成自己的风格和学派。这就是二十世纪最有影响的数学家集体——布尔巴基学派。布尔巴基学派以布尔巴基的名义发表著作,主要是多卷本的《数学原理》(现已出版41分册),以及1939年出版的《集合论总结》、1940年出版《一般拓扑学》的第一、二章(拓扑结构),1942年出版第三、四章及《代数学》的第一章(代数结构)。那些创立布尔巴基学派的年轻人后来都成为法国科学院院士,也成为当代著名数学家。布尔巴基学派掀起了数学抽象化的高潮。这股潮流也波及到中国大学中有志于数理科学的学子们。


正在就读大学三、四年级的冯康,那时差不多已经将物理系和电机系的主要课程读完。热爱读书又对学术新动向有着敏锐嗅觉的他,迅速地捕捉到这种数学的新动向,于是他的兴趣从物理学转到数学,而且更倾向于抽象的纯粹数学。


冯康在无涯的学海中一波三折,兜了个圈,最终停留在让他倾注了毕生心血也取得了卓著成就的数学方面。也正是这个圈,才能成就他后来在应用数学方向的造诣。


许多学者对冯康大学时的这段经历都特别关注,甚至在他们看来,这段经历为冯康的数学家之路奠定了重要的学科基础。

重庆沙坪坝的中央大学学生宿舍


正如美国科学院院士拉克斯(PeterLax)教授在他的悼念文章中所指出的,冯康的早年教育背景微妙地形成他后来的兴趣。作为应用数学家而言,工程和物理方面的基础是至关重要的,他的经历可以说是培养应用数学家的最理想的方式。从事应用数学方向研究,尤其是在工程方面应用的学生和学者,都有过类似的感受。如果从大学开始一直都在数学系学习,在后来的应用数学研究工作中,都会遇到大大小小的困难,它们大都来自于对物理和工程知识的缺乏。而从事工程和应用物理的研究工作者,也时常由于数学知识的欠缺无法迅速和巧妙地解决遇到的问题。如果一个应用数学家具备了工程、物理和数学三个方面的背景,他在很多方向的研究便会顺畅许多。


四年的大学生活中,冯康一方面在为自己感兴趣的学科孜孜以求;另一方面,也必须要承受抗战时期生活环境的艰苦与困难。


迁往重庆沙坪坝的国立中央大学,虽然暂时避开了抗战的烽火前沿,但学校依然有日寇的飞机来轰炸。许多校舍和课室都是临时搭建的,房顶都是用草铺成的,墙是用竹子编的,在外面涂上泥巴,然后在外层刷上石灰水,而宿舍是大统舱式的,几十个人挤一个房间,那种艰苦的条件今天是无法想象的。

这是著名的中央大学松林坡


尽管当时生活环境恶劣,但大学生们的精神生活还是很丰富的。其中许多爱国的热血青年,他们求学一方面为了实现自我价值,另一方面是为了救国。同学们看到国家危难,由于落后导致被人欺侮,因此大家都暗暗努力,想要通过自身的学习为中国的进步做出一点贡献。他们通过读书学习科学知识,也通过书籍了解各种文化和文学。与哥哥同样就读于国立中央大学的冯端回忆到:“那时,我们可以看很多的书,南大图书馆的藏书只是一个途径,另外我们可以有很多的‘影印书’也就是当时的‘盗版书’。我们喜欢阅读一些国外英文原著和各种文化和文学类的书籍。”


也许正是那段特殊时期的特别经历,才炼就了冯康这批知识分子坚忍的人生意志和强烈的爱国情怀。




病魔突如其来



1940年,正当就读中央大学二年级的冯康积极为转系而努力奋斗的时候,突然听到从福建传来父亲去世的消息。这对于从小格外敬重父亲的他来说,是个巨大的打击。父亲辞世的阴霾还未散去,冯康与家人随即又陷入了经济贫困的窘地。


那时大哥冯焕刚刚开始工作,姐姐冯慧随浙大内迁还没有毕业,弟弟冯端正读高中,与母亲留在福建家里。没有了父亲的经济来源,冯家骤然面临着经济的困境。由于当时冯康能从学校获得的助学救济金很少,他只能依靠找点临时工作来补助学习费用的不足。


1941年8月,冯康找到一份在交通部国际报话费核算处当核算员的兼职工作,半工半读。也正是这一年,一种叫作脊椎结核病的病魔突然开始侵入冯康风华正茂的身体。


脊椎结核病约占骨关节结核病总数的一半,是由结核杆菌侵入骨或关节而引起的化脓性破坏性病变。究竟是什么原因引发了冯康突如其来的脊椎结核病症,他本人乃至家人一直都百思不得其解。冯端曾猜测认为,在冯康的成长经历中有两次跌摔的创伤:一次是在福建邵武时失足落水,跌入溪中;一次是从福州到南平屏的军舰上,从长条凳子上跌下来。这两次跌摔或许为冯康的病症埋下了隐患。


脊椎结核病开始发作时,冯康还在同时修读电机系和物理系的课程。沉重的功课负担、艰苦的生活条件,再加上病痛的折磨,使他的生活一下子跌入了黑暗的谷底。在经济拮据的困境下,冯康没钱看病,无法求医,只能任由病情一日日加剧。那时,冯康的脊椎已经出现了明显的弯曲。

尽管病魔在一天天侵蚀冯康的身体,但他还是以惊人的毅力坚持学习。他不仅在不到两年的时间里修完了所有物理系的课程,还修读了许多数学课程。冯康大学二年级期末才真正从电机系转到物理系。按照学校规定转系后还要再读三年才能毕业。所以,尽管在1943年夏天,冯康已经读完了所有课程,却不能拿到毕业证书,而是要推迟一年才能拿到毕业证书。


在这一年里,由于生活所迫,冯康不得不拖着病躯开始工作。最初他曾和沙坪坝的南开中学联系过,去面试的时候,由于身形驼背而遭到拒绝,这对他的心理造成一定的影响。之后,他在英国教会创办的重庆广益中学当数理教员,半年后又转到重庆兵工学校物理实验室当助教。


冯康患病期间,已经大学毕业并在长汀工作了一年的姐姐冯慧经过万里跋涉,将一直住在福建的母亲和弟弟接到了重庆。她和弟弟搀扶着母亲从福建长汀出发,途经江西、广东、湖南、广西、贵州等省,最后到达重庆,一家人终于团聚。


母亲和弟弟冯端来到重庆后,被安排住在大哥冯焕的宿舍里。那是一个位于沙坪坝镇近郊的一所大院内二楼小房间,距离中央大学松林坡校舍和小龙坎宿舍区都不远。由于家里经济状况不好,还未读大学的弟弟冯端也要出去谋工作。


1942年4月,冯端曾考入位于沙坪坝镇西郊的中央气象局当练习生,负责对各地台站发来的气象资料进行计算加工,为天气预报做准备。7月,他参加中央大学的入学考试,被物理系录取。1942年10月,他与哥哥冯康同时在中央大学学习。


1944年的一天,读大学二年级的冯端突然接到一个电话,告知他哥哥冯康病倒了,无法行走。他连忙赶去冯康工作的重庆兵工学校把哥哥送到歌乐山中央医院检查,诊断结果正是脊椎结核病,要住院治疗。住院需要花很多钱,当时家里的经济条件根本不允许,冯端只好把哥哥接到大哥冯焕在重庆保留的半间房子里修养。


那时,冯康的母亲正在帮刚刚生了孩子的姐姐照看孩子,听到冯康病倒的消息,母亲便赶紧跑去照顾冯康。那段时间,母亲非常辛苦。


冯康在床上躺了一年多的时间,基本上不能动,身上还有一个口子不断地流脓。


1944年5月到1945年9月,在冯康的一生中原本应该是最意气风发的好年华,然而这一年零四个月,却成为冯康一生中最艰难、最痛苦的时期。冯康在病床上度过了如同炼狱般的生活。


冯康后来回忆说:“这一时期因骨结核病经年久患失医,形成残废,同时接连几年痢疾不断,健康情况特别坏……有时觉得前途暗淡。1945年夏,抗战胜利,世界大战结束,我却病势沉重辗转病榻,一方面欢欣鼓舞,一方面因病对自己前途悲观,也怕连累家人成为一辈子的负担,心情很沉重。”


尽管残酷的病魔恣意折磨着冯康年轻的身体,却没有摧垮冯康顽强追求理想的精神世界。冯康执着于自己所感兴趣的数学世界,并在大量书籍的阅读中完成了知识与人生境界的一次升华。


冯端回忆说:“这一时期是冯康对数学兴趣最浓的时期,正是这段时期他下定决心要做一个数学家。当时他躺在床上,仍孜孜不倦地学习现代数学的经典著作。我帮他从中央大学图书馆借阅Springer出版的黄皮书,共有十几本,其中有Hausdorff的集合论,Artin的代数学等,此外还有市面上买得到的影印书,如Weyl的“经典群”,Pontryagin的“拓扑群”等。”这样冯康昼夜沉溺其中,乐此不疲,也使他忘却了病痛和周围恶劣的环境,并对他的数学教育起到关键作用。这段时期是冯康毕业后将兴趣及精力从物理转到数学上去的起点。这种在数学上的自由教育(Liberaleducation),既进一步巩固了他的数学基础,又和当代的新发展前沿衔接起来了,使他对现代数学的领悟又上了一个台阶。”


除了让弟弟帮着从图书馆借阅数学书籍外,一年多的时间里,冯康还阅读了大量的文学著作。他阅读莎士比亚《哈姆雷特》中的诗句与独白,在用英语的大声朗读中获得安慰与鼓励。

黄皮书,冯康自学教材系列中的一本


“让受伤的鹿去哭泣哀号,无恙的野兔嬉闹玩耍,有的该守夜,有的该睡觉……世道就是如此运转。”


1945年秋天,在没有服用任何药物的情况下,靠着自身抵抗力,冯康化脓的伤口居然奇迹般地自动愈合了。


冯康再次能够站起来,却留下了驼背的终身残疾。

(制版编辑 | 栗珊)

冯康先生是一位值得我们中华民族自豪的科学家,他于192099日出生于南京。1950年代后期,他独立于西方创造了有限元方法理论,1980年代末期,他又提出并发展了求解哈密顿型方程的辛几何算法。虽然离世已经近30年,他的学术影响还在持续,特别是他对有限元方法的伟大贡献是青史留名的。十年前我和合作者在《数学文化》上发表了冯康先生的人生故事。在他百年诞辰之际,感谢赛先生连载我们的文章,让我们重温冯先生和他的战友们在那个火红年代创造的传奇。


               ——汤涛,中国科学院院士,计算数学家,现为北京师范大学-香港浸会大学联合国际学院校长,曾获第六届冯康科学计算奖;

                        姚楠,毕业于辽宁大学中文系,香港浸会大学媒体研究硕士,现任职于香港浸会大学;

                        杨蕾,毕业于四川大学数学系,香港科技大学数学博士,现任职于澳门科技大学。


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