關(guān)肇直的創(chuàng)新思想與實(shí)踐

關(guān)肇直,著名數(shù)學(xué)家,系統(tǒng)與控制學(xué)家,中國(guó)現(xiàn)代控制理論的開(kāi)拓者與傳播人,中國(guó)科學(xué)院院士。1919年2月生于廣東省南?h,1982年11月12日在北京逝世。1941年畢業(yè)于燕京大學(xué)數(shù)學(xué)系。1947年赴法留學(xué)。在法期間,受著名數(shù)學(xué)家Fréchet等人的熏陶,使泛函分析成為他終生致力的學(xué)科之一。1949年新中國(guó)成立,他毅然中斷學(xué)業(yè),回到百?gòu)U待興的祖國(guó)。

1956年,關(guān)肇直研究了無(wú)窮維空間中非線性方程的近似解法,證明了收斂性,在國(guó)際上最早發(fā)現(xiàn)“單調(diào)算子”的方法與應(yīng)用。

 

為了原子能科學(xué)發(fā)展的需要,他研究了中子遷移理論,在1963年首次給出研究這個(gè)問(wèn)題的重要方法的理論基礎(chǔ)。

六十年代,為了軍工和航天等事業(yè)的發(fā)展,他全身心地投入到現(xiàn)代控制理論的開(kāi)創(chuàng)研究和推廣工作。他在人造衛(wèi)星測(cè)軌,導(dǎo)彈制導(dǎo),潛艇控制等項(xiàng)目中作出一系列重要貢獻(xiàn)。1978年獲全國(guó)科技大會(huì)獎(jiǎng),1982年獲國(guó)防科工委特等獎(jiǎng),1982年獲國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。

一、祖國(guó)的需要就是命令

關(guān)肇直是這樣一個(gè)科學(xué)家:每當(dāng)人們提起他,就不僅想到他的學(xué)術(shù)成就,也會(huì)想到飽含哲學(xué)思想的他。他是一個(gè)數(shù)學(xué)家、系統(tǒng)科學(xué)家,也是一個(gè)思想家和愛(ài)國(guó)者。

從學(xué)生時(shí)代起,他就充滿了救國(guó)的抱負(fù)。早年參加愛(ài)國(guó)運(yùn)動(dòng),于一九四七年入黨。一九四九年,新中國(guó)剛成立,正在法國(guó)留學(xué)的他,欣喜若狂,毅然回到了祖國(guó)的懷抱。從此,他就把自己的命運(yùn)同祖國(guó)緊緊地聯(lián)系到一起了。他對(duì)發(fā)展國(guó)家的科學(xué)事業(yè)有很強(qiáng)的責(zé)任感,始終將祖國(guó)的需要放在第一位。

五十年代中國(guó)正開(kāi)展原子能事業(yè)。原子能科學(xué)中的一個(gè)重要問(wèn)題 ——中子遷移,引起他很大的注意。當(dāng)時(shí)研究這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)重要方法——case方法還缺乏理論基礎(chǔ),引起許多理論工作者的重視。他用算子本征值的理論,首先給出了嚴(yán)格的證明。這比國(guó)際上類(lèi)似的工作早了10年。

六十年代開(kāi)始,國(guó)際上出現(xiàn)了現(xiàn)代控制理論。在錢(qián)學(xué)森的倡導(dǎo)和支持下,他在中國(guó)首先引入、推廣并研究現(xiàn)代控制理論。由于泛函分析方面的造詣,他在分布參數(shù)系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)方面做了許多工作。他對(duì)細(xì)長(zhǎng)體彈性振動(dòng),提出用線性算子譜的緊擾動(dòng)的方法進(jìn)行鎮(zhèn)定控制,得出開(kāi)創(chuàng)性的結(jié)果,并用于導(dǎo)彈制導(dǎo)。他用微分方程、泛函分析等工具,研究實(shí)際工程的量化誤差、諧波平衡法等理論,并將其用于衛(wèi)星測(cè)軌、飛行器導(dǎo)航及其他控制工程問(wèn)題中。這些工作多數(shù)不能發(fā)表,但它們卻為國(guó)防現(xiàn)代化作出了不朽的貢獻(xiàn)。

曾經(jīng)教過(guò)他課程的劍橋大學(xué)Ralph Lapwood教授評(píng)價(jià)說(shuō)“他是一個(gè)最聰明的學(xué)生”(Guan Zhao-Chi was the most brilliant of them all), “他對(duì)數(shù)學(xué)科學(xué)與中國(guó)科學(xué)發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)”(He achieved a great contribution to mathematical knowledge and to China’s scientific progress),“他是一個(gè)真正的愛(ài)國(guó)者,用自己的行動(dòng)表達(dá)了他對(duì)自己祖國(guó)的愛(ài)”(He was a true patriot who demonstrated his love of his country by action.)[1]。

二、勇于開(kāi)拓的創(chuàng)新精神

關(guān)肇直不是一個(gè)墨守成規(guī)的學(xué)者,由于他的秉性和遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí),他的責(zé)任感和開(kāi)拓精神,他在科學(xué)的王國(guó)中不斷地開(kāi)疆拓土而不滿足于一域一邑的治理。他對(duì)新學(xué)科和國(guó)際上新的學(xué)術(shù)動(dòng)向十分敏感。1958年,他在北大開(kāi)課并寫(xiě)出國(guó)內(nèi)第一本泛函分析教程,將當(dāng)時(shí)十分前沿的算子半群理論、非線性泛函、半序空間、正算子譜理論等都作了本質(zhì)而精煉的介紹,表現(xiàn)出很高的學(xué)術(shù)水平和很強(qiáng)的前瞻性。他的這本講義影響了中國(guó)幾代泛函分析工作者。正是由于他的功力和勤奮,他總能站到國(guó)際的前沿。

關(guān)肇直強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)是個(gè)整體,不是分散的,理論與應(yīng)用不可分割。他對(duì)計(jì)算數(shù)學(xué)十分重視,曾著文[2]專門(mén)論述它的重要性,以及它與計(jì)算機(jī)科學(xué)及整個(gè)數(shù)學(xué)學(xué)科的關(guān)系。他身體力行,從解非線性函數(shù)的最速下降法研究算法收斂,從而導(dǎo)致了單調(diào)算子概念的產(chǎn)生。

關(guān)肇直重視交叉學(xué)科的發(fā)展。他很早就注意到生物數(shù)學(xué)、生態(tài)數(shù)學(xué)及其他學(xué)科與數(shù)學(xué)交叉的邊緣學(xué)科,強(qiáng)調(diào)要重視其發(fā)展[3]。今天,這些學(xué)科的發(fā)展證明了他的遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)。

上世紀(jì)六十年代初,他發(fā)現(xiàn)國(guó)際上現(xiàn)代控制理論的出現(xiàn)與發(fā)展,敏感地意識(shí)到它對(duì)國(guó)家,特別是國(guó)防現(xiàn)代化的重要性。在錢(qián)學(xué)森等的支持下,他開(kāi)始鉆研現(xiàn)代控制理論,并一手創(chuàng)辦了控制理論研究室。

七十年代末,意識(shí)到系統(tǒng)科學(xué)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)及科學(xué)發(fā)展的重要性,他與吳文俊、許國(guó)志等先生共同創(chuàng)建了中國(guó)科學(xué)院系統(tǒng)科學(xué)研究所。為了帶出一支控制理論的研究團(tuán)隊(duì),關(guān)肇直閱讀了大量文獻(xiàn),了解國(guó)際前沿和動(dòng)向。然后,在研究室組織討論班,講課。

文革后,他發(fā)現(xiàn)室里一位年輕同志做了一項(xiàng)有意義的工作。為了讓文章能用英文發(fā)表,他親自動(dòng)手,幫助翻譯。這篇文章后來(lái)在第七屆IFAC世界大會(huì)(1978)上宣讀,是文革后我國(guó)最早在IFAC大會(huì)上發(fā)表的文章。系統(tǒng)控制室的成長(zhǎng),是從他的拓荒耕耘開(kāi)始的。

為了系統(tǒng)與控制理論的傳播,他走遍了祖國(guó)的山山水水,親自編講義,到三線給科研人員授課,終于帶出了一支以青年科研人員為骨干的高水平的系統(tǒng)與控制理論研究隊(duì)伍。他的名字永遠(yuǎn)與中國(guó)的系統(tǒng)科學(xué)與現(xiàn)代控制理論融成一體。

三、理論與應(yīng)用的辯證思索與實(shí)踐

關(guān)肇直是一個(gè)思想家,他刻苦鉆研哲學(xué)與馬克思主義理論,形成了自己的一套對(duì)理論與實(shí)踐的辯證關(guān)系的哲學(xué)理念,特別是他對(duì)純粹數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)的關(guān)系做過(guò)長(zhǎng)期認(rèn)真的思考,真正認(rèn)識(shí)了它們間的辯證統(tǒng)一關(guān)系,并以此種觀念指導(dǎo)自己的科研實(shí)踐。

他強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際,并指出正因?yàn)榕c實(shí)際聯(lián)系,才更需要加強(qiáng)理論研究。他說(shuō)過(guò):沒(méi)有理論拿什么聯(lián)系實(shí)際?

他對(duì)基礎(chǔ)研究的重視不僅表現(xiàn)在他自己終生不渝地耕耘在泛函分析這塊理論的園地里,也表現(xiàn)在他對(duì)理論工作的重視,對(duì)理論工作的支持和正確評(píng)價(jià)。

五七年夏天以后,當(dāng)時(shí)極左的壓力很強(qiáng)。關(guān)肇直頂住壓力,到北大講授泛函分析,給學(xué)生鼓了氣。由于他的威望,使學(xué)生們敢于理直氣壯地去學(xué)習(xí)和鉆研理論。

陳景潤(rùn)完成他的關(guān)于哥德巴赫猜想“1+2”的證明后,已是文化大革命前夕。關(guān)肇直頂住當(dāng)時(shí)的極左思潮,堅(jiān)決支持這項(xiàng)工作的發(fā)表,說(shuō):這是一項(xiàng)世界冠軍,同乒乓球世界冠軍一樣重要。

有人一講純粹數(shù)學(xué)就把應(yīng)用數(shù)學(xué)貶得一錢(qián)不值,一強(qiáng)調(diào)應(yīng)用時(shí),又什么數(shù)學(xué)理論都不要了,甚至連建立數(shù)學(xué)模型都反對(duì)。關(guān)肇直不同意這個(gè)觀點(diǎn),他始終堅(jiān)持要建模,要在應(yīng)用數(shù)學(xué)中使用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法。

現(xiàn)在建模的重要性受到了普遍的重視。國(guó)際數(shù)學(xué)家聯(lián)盟(IMU)前主席、Fields獎(jiǎng)獲得者David Mumford寫(xiě)道:創(chuàng)建好的模型正如證明深刻的定理一樣有意義。我想,承認(rèn)這一點(diǎn),數(shù)學(xué)會(huì)從中受益。(I think mathematics can benefit by acknowledging that the creation of good models is just as significant as proving deep theorems.)

七八年的全國(guó)科學(xué)大會(huì)標(biāo)志著科學(xué)春天的到來(lái),接著召開(kāi)了科學(xué)規(guī)劃會(huì)。當(dāng)時(shí)有些人片面強(qiáng)調(diào)理論研究,而把搞應(yīng)用和“左”聯(lián)系起來(lái)。針對(duì)這一情況,關(guān)肇直和馮康、程民德等一起提出:理論要抓,應(yīng)用也要抓。

吳文俊先生曾多次談到,他到系統(tǒng)所乃至后來(lái)開(kāi)展數(shù)學(xué)機(jī)械化研究,受了關(guān)肇直理論聯(lián)系實(shí)際的辯證思想,特別是強(qiáng)調(diào)和重視應(yīng)用研究的思想的影響。

關(guān)肇直把純粹數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)看作一個(gè)整體。他形象地解釋說(shuō),這有如經(jīng)緯交織,相輔相成,偏廢哪一方面都是錯(cuò)誤的。

20年前,關(guān)肇直帶著他的思想,他對(duì)發(fā)展系統(tǒng)科學(xué)的藍(lán)圖,離開(kāi)了人世。 20年后,他開(kāi)創(chuàng)的中國(guó)系統(tǒng)科學(xué)與控制理論事業(yè)已根深莖壯,枝繁葉茂。實(shí)踐的考驗(yàn),歲月的蕩滌,證明了他對(duì)數(shù)學(xué)乃至自然科學(xué)發(fā)展的高瞻遠(yuǎn)矚的正確觀念和身體力行的開(kāi)拓精神。是他,把正了理論與應(yīng)用之舵!

參考文獻(xiàn):
[1] 關(guān)肇直同志紀(jì)念專集,1982
[2] 關(guān)肇直,發(fā)展我國(guó)的計(jì)算數(shù)學(xué),科學(xué)通報(bào),3月號(hào)(1959),31-34
[3] 關(guān)肇直,數(shù)理科學(xué),光明日?qǐng)?bào),1980.4.11
撰稿人:中國(guó)科學(xué)院院士、數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院研究員 陳翰馥
中國(guó)科學(xué)院院士、北京大學(xué)教授 張恭慶
數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院研究員 秦化淑 馮德興 程代展