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周向宇院士从复数谈起 探寻无用之用

2019-06-03 08:32

从早于西方600年发现的贾宪三角,到被多学科广泛应用的复变函数,从以竹棍计算的古代筹算,到博大精深的传统国学,这些跨越时空的话题在一场北洋数学讲堂上碰撞出令人惊喜的火花......

5月14日下午,bat365正版唯一官网师生聚集在bat365正版唯一官网北洋园校区行政服务中心一层报告厅,聆听由中国科学院院士、发展中国家科学院院士周向宇教授带来的学术报告。报告由bat365中文官网登录入口院长孙笑涛主持。

报告从复数的起源讲起,周向宇以三次方程的根式求解为线索,讲述了研究复数的动力及其诞生的历史。早在中国唐宋时期,王孝通所著的《缉古算经》、贾宪三角、秦九韶完成的《数书九章》已经获得高次方程的数值解。在随后的数百年里,西方数学家们的名字不断载入复数发展的史册。“要得到实根、却要绕道虚数”,Cardano发现复数,解开困扰已久的数学难题;Bombelli引入复数论证前人问题;Wallis用几何方法解释虚数;Girard、Euler、d'Alembert、Gauss等人提出、证明代数基本定理……这些数学先驱使虚数成为数系大家庭中一员,加深了复数理论。

随后,周向宇阐述了复数的几何解释、向量解释、矩阵解释、代数结构及其到四元数和八元数的发展。当讲到复数以及复变函数的奇妙之处时,他提到复数理论、复变函数论不仅引发了许多表面上与虚数无关的问题,如K平方和问题、费马大定理、素数分布等数学研究的产生,还深入到了天体力学、物理学、信息科学等其它学科的广泛应用中。

结束对复数“前世今生”的解读,周向宇从数的概念的演化、中国古代数学的贡献、筹算与国学的交融等角度,为听者打开了另一扇玄妙的大门。几千年前的十进位制、以筹计数、数学的用法和测量工具,在周向宇的通俗易懂的语言中生动立体起来。他引用大量包含“筹”“绳”等字的成语或古语,分享了从数学视角领悟中国文化、中国语言的独到见解,阐释了中国文化一贯以来对数学严谨、严格、严密、准确、精确的尊崇,对数学思想、方法、能力的看重,引发了在场师生对中国传统思想中所蕴含学术元素的浓厚兴趣。

回顾了数学最初的形式,再从数学的整体看复变函数,不难发现它与几何、拓扑、泛函分析等众多数学分支紧密相连。类似的,从Apollonius圆锥曲线的问世到实用于研究行星运动规律,中间隔了两千年之久。庄子曰:“人皆知有用之用,而莫知无用之用也。”从众人眼中的“虚幻”到不可或缺的“实用”,周向宇借用周易之言,告诉我们科学研究的真谛:“探赜索隐,钩深致远”。即探究深奥的道理,搜索隐秘的问题,形成知识,才能使我们走得更远。看似“无用”研究中所埋藏的“有用”种子,往往承载着厚积薄发的强大生命力,等待着格物致知、潜心问道的学者去探寻。

最后,周向宇向大家展示了多复变函数论在中国的发展,包括中国多复变研究的开拓者华罗庚先生、华罗庚的学生及周向宇的导师陆启铿先生的工作,并简要介绍了近年来自己在Demailly关于乘子理想层的强开性猜想及应用、最优L²延拓定理及应用等方面的工作。

在提问环节,有同学对“数”的穷尽提出疑问,周向宇认为狭义看来,四元数、八元数似已穷尽,而广义层面扩展到群、域等其他范畴的概念则无穷无尽。面对交叉学科的迅速崛起,有同学猜想数学的发展将突飞猛进,周向宇回应道,数学在其他学科的渗透程度之高、联系之密切已势不可挡,基础数学看似是“无用之用”,但实用科技和热门领域的功底就在于基础数学,而且它正以健康蓬勃的态势快速发展,不断推动着人类文明的进步。结合自身学习心得,面对众多数学分支,如何斟酌某一数学分支的深度和数学领域的广度,是最后一位提问同学的问题。周向宇表示由于现在的数学宇宙之广袤,前沿数学家通晓一个分支都很难做到,建议不局限于某一方向或某一种方法,放开眼界,注重与周边数学分支的联系,仔细体会数学的综合性、交叉性、统一性,玩味数学的美妙与壮美,会获得前所未有的灵感。

在听众们的掌声中本次北洋数学讲堂落下了帷幕。师生们徜徉在复数的前世今生,沉浸于古今中外数学先行者的故事中,回味“有用之用”与“无用之用”的对立统一。最后孙笑涛建议同学们,关心“有用之用”,还是要先学好“无用之用”,加强数学修养,才能纵横贯通,无往而不利。


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