吳新謀(1910年—1989年),男,江蘇江陰人,中國數(shù)學(xué)家,中國科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院研究員,中國偏微分方程研究事業(yè)的主要創(chuàng)始人之一。曾任中國數(shù)學(xué)會常務(wù)理事,組建中國科學(xué)院數(shù)學(xué)研究所微分方程研究室。編寫了我國第一本偏導(dǎo)數(shù)方程論教材,還主持全國性大型講習(xí)班,為建設(shè)我國這一領(lǐng)域的研究隊伍作出了重大貢獻。
人物生平
吳新謀,1910年4月14日出生于江蘇省江陰縣陸家橋鎮(zhèn)。祖父吳應(yīng)箕,附貢生出身。父親吳達時,是江陰縣禮延高小(現(xiàn)江陰縣縣立初級中學(xué))歷史教員,執(zhí)教十余年,教澤廣被,在師生中頗有威信;后因患肺結(jié)核,竟被無情的校長辭退,并于1923年不幸早逝。3個月后,吳新謀的母親劉文秀亦卒于肺疾,留下年僅13歲的吳新謀,孤苦無靠,由舅家收養(yǎng)。吳新謀自幼勤奮好學(xué),14歲考上江蘇省立第三師范學(xué)校(即今無錫師范學(xué)校),班主任就是后來名聲斐然的錢穆。吳新謀的父親生前雖為歷史教員,但對數(shù)學(xué)也頗愛好,有一本日語算術(shù)書,常令他手不釋卷。大概是由于父親早期的影響,吳新謀對數(shù)學(xué)也產(chǎn)生了濃厚興趣,在校數(shù)學(xué)成績名列前茅,并于1928年考入中央大學(xué)算學(xué)系,受業(yè)于何魯先生。何魯早年留學(xué)法國,回國后致力數(shù)學(xué)教育,他的數(shù)學(xué)課程給吳新謀留下了終身難忘的印象。1932年冬,吳新謀大學(xué)畢業(yè)后回到家鄉(xiāng),在父親任過職的江陰縣立中學(xué)教數(shù)學(xué)。1934年,由何魯介紹到清華大學(xué)任助教,同時在熊慶來先生指點下研習(xí)微分方程論。1937年以遞補第一名考取中法教育基金委員會首屆公費留學(xué)生,同年8月赴法。同船旅歐的有錢三強(吳新謀與錢三強日后建立并保持了長期的友誼)和高銘凱(后任北京大學(xué)哲學(xué)系教授)。抵達巴黎后,與先期到法的莊圻泰等會晤并住進巴黎大學(xué)城希臘館,不久見到J.阿達馬(Hadamard)。雅克·阿達馬當(dāng)時已是蜚聲國際的數(shù)學(xué)大師,在泛函分析、解析數(shù)論、函數(shù)論及微分方程論等方面卓有貢獻。1936年阿達馬曾訪問中國并在清華大學(xué)講授偏微分方程。吳新謀不僅聽過他的課,當(dāng)時還擔(dān)任了講演記錄。在阿達馬介紹下,吳新謀先入巴黎大學(xué)從師H.維拉(Villat)教授研究粘性流體力學(xué),1939年起轉(zhuǎn)隨阿達馬本人從事偏微分方程研究。當(dāng)時正值歐戰(zhàn)爆發(fā),1940年夏希特勒軍隊入侵法國,巴黎淪陷,吳新謀和其他一些中國學(xué)生流亡到南方城市吐魯斯,阿達馬亦避難于此。雅克·阿達馬鼓勵吳新謀繼續(xù)堅持偏微分方程研究,并具體建議他注意超雙曲型方程的最新結(jié)果。吳新謀遵循老師指點的方向,研究工作取得順利進展。大約同時,吳新謀提議將阿達馬在清華大學(xué)的講義擴充修訂,整理成書。阿達馬欣然同意,他請吳新謀負責(zé)實際加工,并給予了許多指導(dǎo)。
僑居法國期間,吳新謀在開展數(shù)學(xué)研究的同時,積極參加了中國共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)的抗日愛國運動。早在1939年,他就擔(dān)任中國共產(chǎn)黨旅法支部主辦的進步刊物《祖國抗日情報》的編輯。戰(zhàn)爭年代,中國留法學(xué)生處境艱難,物質(zhì)生活困苦,許多人常在貧民食堂用餐,或靠配給的少量煙、酒換些面包糊口。盡管如此,吳新謀仍多方設(shè)法支援中國共產(chǎn)黨旅法支部的革命活動。1945年吳新謀正式加入了中國共產(chǎn)黨,曾任中共旅法支部委員和旅法僑聯(lián)秘書長等職,先后在鄧發(fā)、劉寧一同志領(lǐng)導(dǎo)下開展黨的工作,認真完成了黨組織交托的各項任務(wù)。
1945年8月,隨著反法西斯戰(zhàn)爭的全面勝利,吳新謀回到巴黎。1947年,他由雅克·阿達馬推薦到法國科學(xué)研究中心任附屬研究員。1949年,吳新謀以欣喜的心情迎接了中華人民共和國的成立,并于1951年毅然攜全家回到闊別已久的祖國,滿腔熱情地投入了中華人民共和國的數(shù)學(xué)事業(yè)。回國后,吳新謀在中國科學(xué)院數(shù)學(xué)研究所任研究員。1953年,他領(lǐng)導(dǎo)組建了數(shù)學(xué)所導(dǎo)數(shù)方程組。1956年,該組擴大為包括常微分方程和偏微分方程兩大領(lǐng)域的微分方程研究室。在此后長達四分之一世紀(jì)的時間里,吳新謀一直是這個研究室的主任,并曾任中國科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院黨的領(lǐng)導(dǎo)小組成員。
吳新謀早年從事流體力學(xué)的研究,集中于粘性流體運動的穩(wěn)定性問題。他1938年在法國科學(xué)院發(fā)表論文《SurunthéorèmedelordRayleigh》(論瑞利(Rayleigh)定理),在僅有速度的初始分布函數(shù)二階導(dǎo)數(shù)的連續(xù)性條件下推廣了與完全流體周期運動方程組有關(guān)的著名的瑞利定理。該結(jié)果對于克服經(jīng)典流體運動穩(wěn)定性理論中普遍使用的小運動方法所面臨的困難具有重要意義。
從40年代起,偏微分方程論便成為吳新謀長期探索的主要領(lǐng)域。他首先研究的是波動方程時向平面上奧古斯丁-路易·柯西(Cauchy)問題(多個實變數(shù)函數(shù)的解析延拓)的不適定性。雅克·阿達馬曾得到波動方程時向平面上柯西問題有解的一組(3個)必要條件。吳新謀利用H.A.施瓦茲(Schwarz)定理證明了其中一個條件依賴于其余兩個。這一結(jié)果被阿達馬在1948年紀(jì)念R.庫朗(Courant)60誕辰文集中加以引用,并據(jù)以指出:多個實變數(shù)函數(shù)的解析延拓是新型的問題,延拓區(qū)域的形狀不再任意。
50年代,吳新謀的興趣集中在混合型偏微分方程理論。首創(chuàng)的“零積分”方法(后演變?yōu)橐话阄墨I中所稱的abcPQR方法),受到了K.O.弗里德里希斯(Friedrichs)等著名學(xué)者的重視和引用,該文并曾被美國庫朗研究所用作研究生的指定閱讀文獻。
研究方向
除了個人的研究外,多年來吳新謀還以其廣博的學(xué)識和富有經(jīng)驗的眼光倡導(dǎo)、開拓了一系列研究方向,以此推動國內(nèi)偏微分方程研究的前進。這些方向主要有:
(1)混合型與奇型方程關(guān)于混合型方程前面已經(jīng)提過。奇型方程與混合型方程密切相關(guān)。早在1956年左右,吳新謀就提倡將常微分方程的富克斯(Fuchs)理論推廣到奇型偏微分方程的研究,在國內(nèi)引出了一些引人注目的結(jié)果。直到晚年,吳新謀仍表現(xiàn)出對奇型方程的強烈興趣,并發(fā)現(xiàn)奇型方程的基本解按反射特征的展開式能較清楚地表征方程系數(shù)的奇性作用。在他親自主持的一個討論班上獲得的結(jié)果表明了:F.特勒弗斯(Treves)發(fā)現(xiàn)的一個非主型方程柯西問題的離散現(xiàn)象的根源在于其基本解的代數(shù)奇性。
(2)橢圓組的定義(高階方程、方程組的分類)иг.彼得羅夫斯基(Летровский)最先提出的橢圓組的定義,不足以保證狄利克雷(Dirichlet)問題解的唯一性。M.и.維希克(Bиник)的強橢圓組的定義保證了狄利克雷問題解的唯一性,但卻并不必要。吳新謀注重方程組與單個方程的不同,用一個極其簡單的方法得到彼得羅夫斯基橢圓組狄利克雷問題解唯一的必要條件。進一步在他指導(dǎo)下,一個研究小組證實了這個條件同時也是充分的。
以上兩個方向與前述關(guān)于波動方程柯西問題的研究一起,構(gòu)成了吳新謀提倡的“線性偏微分方程定性研究”的主要內(nèi)容。他的貫穿這項研究的一個思想是:線性偏微分方程的所有性質(zhì)應(yīng)該而且可以由基本解得到。60年代以后,吳新謀根據(jù)國際偏微分方程論發(fā)展的趨勢,將注意力轉(zhuǎn)移到非線性方程。
(3)擬線性雙曲型方程組間斷解的研究間斷解課題雖然在國際上受到密切關(guān)注,但在60年代初大范圍的結(jié)果不僅沒有,甚至還缺乏有力的研究方法。吳新謀提出了分段常數(shù)的思想。他在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)組織了3個畢業(yè)論文組專攻間斷解問題,并親自指導(dǎo)其中一組在三段常數(shù)的柯西問題上取得了進展。以此為出發(fā)點,張同、郭于法獲得了第一個整體間斷解。同時,丁夏畦、張同、王靖華、肖玲、李才中等解決了十分重要的“追趕問題”。80年代以來,中國科學(xué)院在間斷解領(lǐng)域繼續(xù)不斷地涌現(xiàn)出一批新的有國際影響的成果。飲水思源,這一切不能不使人想起吳新謀的倡導(dǎo)之功。
除了基本理論的研究,吳新謀還強調(diào)微分方程理論與實際的結(jié)合。他喜歡援引H.亨利·龐加萊(Poincaré)的觀點:“物理的應(yīng)用告訴我們該提的重要問題,并且物理還提供問題的解答。”間斷解的研究,就是他為了解決長江三峽不穩(wěn)定流的涌波問題與原子彈爆炸中的沖擊波計算而倡導(dǎo)組織的。
主要貢獻
在我國偏微分方程事業(yè)發(fā)展的歷程上,吳新謀的名字是不可磨滅的。這不只是由于他個人孜孜不倦的科學(xué)研究,更主要的還在于他的卓越的學(xué)術(shù)組織工作和他為建設(shè)我國的偏微分方程研究隊伍所傾注的大量心血。
在中華人民共和國建立前,中國只有蔣碩民等個別人做過偏微分方程論的研究。正是在幾乎空白的條件下,吳新謀首先在中國科學(xué)院數(shù)學(xué)研究所組建了微分方程組(早期成員有丁夏畦、王光寅、孫和生、邱佩璋等),并自編講義,開設(shè)了偏微分方程論講座。1954年夏,受高等教育部委托,吳新謀在北京大學(xué)主持了偏微分方程論暑期講習(xí)班,他親自講授偏微分方程論,并邀請彭桓武教授講授有關(guān)的數(shù)理方程問題。這是國內(nèi)以現(xiàn)代偏微分方程理論為主題的第一個大型講習(xí)班,全國各高等院校派來參加聽講的教師約100人,其中有谷超豪、齊民友、肖樹鐵、伍卓群、董光昌等。通過這次講習(xí)班,全國范圍內(nèi)的偏微分方程工作骨干隊伍開始形成。講習(xí)班以后,各地高等院校數(shù)學(xué)系紛紛開出了偏微分方程論課程。吳新謀編寫并在講習(xí)班上使用的講義,不久正式出版,這是中華人民共和國建立后第一本偏微分方程論專門化教材,同時也是一本有特色的研究參考書(其中包含了歐拉-泊松方程論等啟迪性章節(jié))。1958年該書又擴充為3卷本《數(shù)學(xué)物理方程》。中華人民共和國建立后成長起來的偏微分方程論工作者大都受到過這部著作的熏陶。
1956年,吳新謀以國家科學(xué)技術(shù)委員會數(shù)學(xué)規(guī)劃小組成員和計算機規(guī)劃小組副組長身份參加了12年全國長遠科學(xué)發(fā)展規(guī)劃的制訂,特別是他主持編寫了微分方程學(xué)科研究規(guī)劃。這一規(guī)劃不僅肯定了微分方程論作為重點發(fā)展的分支學(xué)科之一,而且明確了微分方程發(fā)展的若干方向。后來的實踐證明,這一規(guī)劃對于我國微分方程論研究的蓬勃發(fā)展起了重要的歷史作用。
1957年10月至1958年2月,吳新謀主持接待了蘇聯(lián)專家A.B.比察捷(Бицадзе)教授來華講學(xué)。這是中華人民共和國建立后全國偏微分方程界舉辦的第一次國際學(xué)術(shù)交流,它將1954年以后國內(nèi)形成的偏微分方程研究力量又聚集到北京市,并得到進一步提高。吳新謀歷來重視吸收國外先進成就,在這方面他是主張兼收并蓄,不執(zhí)偏見的。早在1955年,吳新謀在出席波蘭偏微分方程會議期間,呂振羽蘇、波、意等不同國家的代表廣泛接觸,并將所了解的新方向及時在國內(nèi)作了報導(dǎo),其中特別提到了C.米朗達(Miranda)等西方學(xué)者的新發(fā)展。也是在他的推動下,中國科學(xué)院與雅克·阿達馬教授簽訂合同出版了阿氏專著《La Théorie desEquations aux dérivées partielles》(偏微分方程論,1964)。該書是在阿氏1936年來華講學(xué)的講義的基礎(chǔ)上增補了大量新材料撰寫而成的。如前所述,吳新謀在留法期間就陸續(xù)承擔(dān)了此項工作。所有這些對我國偏微分方程論的全面發(fā)展是頗有裨益的。
1958—1962年間,中國科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院從全國各高等院校接受了大批進修教師。吳新謀具體領(lǐng)導(dǎo)了偏微分方程進修教師的工作,通過這一工作,又擴大和加強了我國的偏微分方程研究隊伍和師資隊伍。60年代初,國內(nèi)偏微分方程研究呈現(xiàn)出欣欣向榮的景象。在這種情勢下,1961年吳新謀主持召開了第一次全國微分方程會議。到1962年舉行第二次微分方程會議時,全國有講師以上職稱的偏微分方程工作者已達數(shù)百人。在吳新謀影響下,一代偏微分方程工作者成長起來。“待到山花爛漫時,她在叢中笑。”吳新謀全心全意培養(yǎng)青年人的無私風(fēng)格,曾使一些國際同行也為之感動。1989年5月22日蘇聯(lián)科學(xué)院通訊院士比察捷教授在悼念吳新謀的演說中這樣回憶道:“吳新謀教授對青年數(shù)學(xué)家滿腔熱忱,無限關(guān)懷。1957-1958年,他給我介紹了很多年輕的中國數(shù)學(xué)家,希望幫助他們進入偏微分方程理論的最新領(lǐng)域。這些青年顯示了卓越的才能,很快做出了第一流的科研成果。吳新謀教授為此感到由衷的高興。……像吳新謀教授這樣對待后輩的學(xué)者我個人還難以說出第二個。”
“文化大革命”期間,吳新謀曾遭受不公正的待遇,但這沒有動搖他對黨的忠誠和發(fā)展祖國科學(xué)事業(yè)的斗志。“文化大革命”以后,他以一個老科學(xué)家的高度的責(zé)任感,為重整隊伍、恢復(fù)在“文化大革命”中受到嚴(yán)重破壞的微分方程理論研究又進行了一系列努力。他主持了有全國范圍偏微分方程同行參加的接待外國專家L.尼倫伯格(Nirenberg)、特勒弗斯等人訪華講學(xué)的工作;及時召開了第三次全國微分方程會議(昆明市,1980)。此外,吳新謀還擔(dān)任了中國大百科全書數(shù)學(xué)卷編委和微分方程分支學(xué)科主編等等。
上述所有這些學(xué)術(shù)組織工作,對于我國微分方程研究的發(fā)展有著深遠的影響。吳新謀的大量勞動,他的嚴(yán)謹求實的學(xué)風(fēng),正直寬厚的品格,都贏得了數(shù)學(xué)界同行的尊敬。在1960年召開的中國數(shù)學(xué)會第二次全國代表大會上,吳新謀當(dāng)選為中國數(shù)學(xué)會第二屆理事會常務(wù)理事,并于1978年連任常務(wù)理事至1983年,在1983年的第4次全國代表大會上被推選為名譽理事。
主要論著
1 吳新謀.Sur un théoréme de lord Rayleigh.Comptes Rendus,Ac.Sci-ences,Paris,1938,207:715-716.
2 吳新謀.Sur les moyennes hemispheriques.Comptes Rendus,Ac.Sci-ences,Paris,1947,224:989-990.
3 吳新謀等.查普里根方程的特里谷米問題的唯一性.?dāng)?shù)學(xué)學(xué)報,1955,5(3):393-399.
4 吳新謀.?dāng)?shù)學(xué)物理方程講義.北京市:高教社,1956.
5 吳新謀等.?dāng)?shù)學(xué)物理方程,第一、二、三冊.北京:科學(xué)出版社,1957.
6 吳新謀.微分方程.中國大百科全書·數(shù)學(xué),1988:705-709.
7 吳新謀.紀(jì)念雅克·阿達馬來華講學(xué)五十年.?dāng)?shù)學(xué)進展,1989,18(2):62-67.
外部鏈接
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