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丘成桐:兴中国基础之学问

高原 郑可书 清华大学 2022-05-21


4月20日,清华大学求真书院成立一周年之际,担任求真书院院长的丘成桐正式宣布:全职加入清华工作。


这位享誉国际的数学家,已经决定与求真书院共同成长。


丘成桐刚刚在清华园度过了73岁的生日。那天,求真书院的学生们为他举办了简单的生日会,还表演了歌曲、魔术。丘成桐坐在一众学生中间,看得投入,不时笑出声来。他对学生们说:“为什么庆祝73岁生日?并不是因为73是个prime number(质数),是因为基本上,我以后就会在清华和你们共进退。


丘成桐73岁生日会与同学们共同庆祝


“现在,国家、清华皆重视学术;很多好的学生留在国内深造,国际一流学者愿意来到中国工作。对于中国来讲,这是一个黄金时段。我希望能趁这个机会,帮助中国在基础科学上成为世界一流。


这位世界知名的数学家,自小热爱数学、心系祖国,为中国培养数学领军人才是他长久的愿望。在国外任教时,他培养的博士大多来自中国,其中许多人已成为知名学者,活跃于国内外学术界;如今,他受聘为清华讲席教授,希望依托丘成桐数学科学中心及求真书院,实现“兴中国基础之学问”的夙愿。





“我们要改变数学的前途”


多年来,丘成桐每天6点起床,游泳一到两个钟头后,便去办公室工作,一直忙到夜里十一二点。最近,他遵照医嘱调养身体,游泳的习惯暂且搁置;原本用于游泳的时间,如今也被工作占用。


他现在的身份,是清华大学丘成桐数学科学中心主任、求真书院院长,日常须处理各类行政事务;但他更多的时间,还是花在学问上。每天参加三四个线上、线下讨论班,与世界各地的学生、朋友讨论数学问题;旁听各类课程和演讲,因为“对于有趣的学问,我很想去听、很想去学”。每个礼拜一,他给求真书院的学生开课,讲数学的历史。这门课,他讲过很多次,课前依旧花相当多的工夫查找资料、准备内容。



他习惯于时刻思考数学问题的状态,可以连续想十多个钟头。但现在,行政事务令人分神是一方面,他的专注力也不如以往,这是事实,他坦然接受。


也正因此,他喜欢与年轻人来往。年轻人能够集中精力,但经验不足、眼光不远,他恰好可以帮忙。自24岁时教授第一位学生至今,丘成桐已经培养出70余名博士生。

 

现在,他把重心放到了清华大学求真书院的学生身上,对这群展露数学天赋的年轻人寄予厚望。3月24日,书院2022级预科班开班仪式上,他鼓励大家树立远大志向,在求真做出最好的工作:“我们要改变数学的前途。未来不是一年、两年,而是一百年、一千年的基础,要从我们手上完成。”


求真书院副院长李思是丘成桐在哈佛大学任教期间的博士生。他对导师在学术方面的严格要求印象深刻。在哈佛任教时,丘成桐组织了一个学生讨论班,十分出名,每周一三五上午9点至12点开班,研讨经典的和前沿的重要研究工作,所有学生必须参加,轮流分享。讨论班上,丘成桐格外注重学术的历史性和治学的严谨性,要求学生弄清概念的来龙去脉,找到最原始的文献,当面指出学生们的问题。为了达到要求,李思经常熬夜学习,追赶进度。


丘成桐如此要求学生,同样如此要求自己。李思回忆,在哈佛时,丘成桐经常出差,但从不错过讨论班的活动。丘成桐在哈佛的办公室位于系里的图书馆内,李思也在图书馆学习。他看到,每周一至周六,丘成桐都很早到来,经常工作到晚上十一点才离开。现在来到清华,他的工作节奏依然如此。


丘成桐带领求真书院同学们游学了解中国历史


而在日常生活中,这位严格的学术导师又显出亲切随和的一面来。他记住了不少求真书院学生的名字,几乎每周都会举办座谈,或借午餐、晚餐的时机与学生交流,关心他们的生活与学习进展。去年暑期,他分批邀请因疫情滞留在校的学生到家中吃饭;10月,他来到书院杯篮球赛决赛现场,为队员加油助威。求真书院组织中国历史实践游学,他亲自带队。他们去西安参观兵马俑,当晚,丘成桐在微信群里与学生讨论《史记》相关章节。


“丘先生好像想把所有的体会、经验都传达给学生。”李思说。


但在丘成桐看来,与学生的交流是一个双向促进的过程。长达半个多世纪的学术生涯,尤其是与同侪共克难题的经历,使丘成桐看到交流的益处。他希望求真的学生们也能看到这点。他在多个场合提醒同学珍惜名师与优秀同侪在侧的学习环境,鼓励学生加强交流。一位求真书院本科生说,丘成桐要求在学生宿舍的走廊上设置一块白板,方便大家演算数学问题。平日里,常有求真书院的学生在白板前讨论。


“数学从来没有让我失望”


1949年,丘成桐出生于广东汕头,尚在襁褓时便随家人迁居香港,共有7个兄弟姊妹。他的父亲丘镇英是当地颇具名望的文学、哲学教授,重视教育,对孩子们的学习严格要求,还教他们诵、背古诗词。丘成桐14岁那年,丘镇英因病去世,失去经济来源的家庭登时陷入窘境,重担落在丘成桐母亲梁若琳身上。丘成桐不得不开始当家庭教师,给年纪更小的孩子上课,贴补家用。


丘成桐全家福,1955年摄于香港沙田。

前排左一为丘成桐。


即便是在最艰难的阶段,丘成桐也从未想过放弃学业。“不但是要念得好,还希望能出人头地,能够在世界数学史上占一个位置。我坚持我要做世界第一流的学术,从来没有放弃过。”数学、哲学与古典诗词,陪伴他渡过了那段灰暗的时光。


1969年9月1日,丘成桐怀揣着从朋友借来的100美元辗转飞往旧金山,这是他第一次乘坐飞机。


二十岁那年,丘成桐提前修完香港中文大学数学系所有必修课程,被美国加州大学伯克利分校破格录取为研究生,师从数学泰斗陈省身。求学期间,他全心投入学术工作之中。数学成为他生活中不可分割的一部分。不论是坐车,还是走路,他无时无刻不在思考数学问题,就连与女友开车横跨美国的旅程中,沉醉于甜蜜爱情的同时,他也不时暗自思忖庞加莱猜想。


1971年,22岁的丘成桐取得博士学位,并于三年后被斯坦福大学聘为教授。导师陈省身鲜少夸人,但评价他:“很用功,做数学到点”“(从伯克利)毕业时,就注定要改变数学的面貌”。


这话不久后便成真了。1976年,年仅27岁的丘成桐证明世界级数学难题“卡拉比猜想”,一举成名,开创“微分几何”的新时代。此后,他屡次攀登科学高峰、成果不断:解决了爱因斯坦广义相对论中的正质量猜想、镜对称猜想等一连串世界数学难题,以他的研究命名的卡拉比-丘流形在数学与理论物理上发挥了重要作用。1982年,他33岁,获得“数学界的诺贝尔奖”菲尔兹奖,成为第一位获得该奖的华人数学家。


1983年,丘成桐于波兰获颁菲尔兹奖。


卡拉比-丘流形动态图


有人评价他的学术成就:“一个人抵得过哈佛半个数学系。”还有人盛赞他的天分,但他并不认同。他不喜欢“天才”这名词,在自传里写:“恐怕很多人都把‘天才’浪漫化了,以为那些人能无中生有,创造奇迹,提出凡人想不出的方法,或者完成惊人的数学证明。……我的经验是,解决数学难题需要艰辛的努力,没有快捷方式可走,除非问题本身其实颇易。”


他只知道,自己真心热爱数学,“精神受到压力的日子,我每以工作为寄托,数学从来没有让我失望”;也正是这份热爱支撑着他,在获取斐然成就之后,保持孜孜不倦的状态直至今日。


1979年,杨乐(右)与丘成桐(左)参加学术交流活动


中国科学院院士、数学家杨乐于1979年与丘成桐相识,丘成桐一贯充沛的精力给这位老友留下了深刻印象。当年,丘成桐常因工作需要,在哈佛大学所在的波士顿与北京之间往返。波士顿到北京没有直飞的航班,算上转机的时间,单程就要花去20多个小时。丘成桐往往选择晚上落地,第二天早起参加学术活动,乘坐夜间航班回到住处,一直到深夜才返回休息。“这不是一次两次,也不是一天两天。”杨乐说,丘成桐手下一些原本不大用功的研究生,也受到导师的感召,变得勤奋起来。


但丘成桐并不觉得辛苦,相反,他乐在其中——能够解决重要的问题、走出新的方向,其过程本身就足够具有意义。“就像有些人喜欢登山,花了很多功夫、冒着生命危险也要登顶,重要的是过程;用个直升飞机把人放在峰顶,就没什么意思。”


教书对他来说,也如同“登山”。教学让人对自己教授的内容加深了解,也有助于拓宽知识的边界。学问在教学的过程中不停流动,也在流动中慢慢增长。


丘成桐在课堂上


3月22日,他给清华大学的本科生讲“数学的美”。讲台上,他戴一副银框眼镜,头发花白,来回踱步,从诗经、唐诗、宋词讲到天文、哲学,又以国画为例,将“竹”的直线与数学中的整数、有理数、无理数联结。


“我认为,世界上的美必须以真理为基础。数学是唯一的真理,不会随时间改变。”未随时间改变的,还有他对数学的情感。他始终相信,数学即是真、善、美,值得为之奉献终身。


“薪传有人,无愧师承”


1979年,丘成桐首次回国。飞机落地后,他感慨万千。“那是自孩提时就离开,已经全无印象的国度,我却心潮澎湃,不禁俯身触摸地上的泥土,似要和这个父辈生长的地方建立联系,其后我确实如此做了。我不是个大情大性的人,时时都会收摄心神,那次我竟会有如此的举动,连自己也感到惊讶。”他在自传中回忆。


1979年,丘成桐回国后在长城上留影


父亲丘镇英,生前曾对他谆谆教诲,作为中国人,有机会要为国家做点事;导师陈省身同样热爱中国,抱有提高中国数学水平的愿望。丘成桐亦如此。自1979年首次回国时起,他便投入到中国数学学科建设及人才培养的事业当中。他常来中国做学术交流与讲座,遴选一批优秀的数学人才,帮助他们赴国外深造。90年代以来,他先后在内地、香港和台湾创建8个数学研究中心,分别与中国科学院、香港中文大学、台湾交通大学、浙江大学、东南大学等高校科研院所合作。


其间,他与清华大学建立联系。时值90年代后期,经历过院系调整、理科基础相对薄弱的清华,正向建设综合性世界一流大学的目标迈进。学校领导班子基本达成共识:要想建设世界一流大学,必须有一流的理科,包括数学、物理、生物和化学。


2008年春天,时任清华大学校长的顾秉林访问美国时,专门拜访丘成桐,向他发出建立数学中心的邀请。顾秉林详细介绍了清华大学的总体情况,以及学校对于发展数学学科、培养数学人才的认识。丘成桐听罢问他:“你们是真心想搞数学?”顾秉林给出了肯定的答复。


这并非清华大学与丘成桐的第一次接触。早在1997年,清华大学高等研究中心成立,兼任中心副主任的顾秉林,就曾与受邀演讲的丘成桐会面。丘成桐为人直率、说话直接,在专业上精益求精,给顾秉林留下很深的印象。多年交往之后,他对丘成桐的另一个评价是“执着”——对于培养学生的执着。


丘成桐对清华有感情。“包括华罗庚先生、许宝騄先生在内的多位中国数学大师都在清华成长,清华的传统很重要,清华的学生也很踏实。”在美国任教时,他招收的第一位中国博士生曹怀东,就来自清华。


丘成桐与导师陈省身合影,摄于1996年


陈省身在赠与丘成桐的书中扉页写道:

“余生六十矣,薪传有人,愿共勉之。”


他的导师陈省身,在清华成长,也曾在清华任教。于他而言,陈省身如同父亲一般,对他产生重大的影响。1970年,陈省身在赠与丘成桐的书中扉页写道:“余生六十矣,薪传有人,愿共勉之。”三十年后,丘成桐曾作对联志之:“传薪赠籍,墨迹尤存,相期末负初志;示性入微,几何不变,自度无愧师承。


在这样的背景下,丘成桐对中国数学的未来充满信心。2012年,他在国际华人数学家应用数学联盟成立大会上预言:“19世纪是欧洲的数学世纪,20世纪是美国的数学世纪,21世纪必定是中国的数学世纪,北京将是华人数学中心。”


“要将求真建成世界一流的书院”


如今,清华已经成为丘成桐培养数学一流人才的基地。2009年12月,清华大学数学科学中心正式成立,丘成桐任主任;2013年,“清华三亚国际数学论坛”正式启动;2014年底,教育部正式批准成立丘成桐数学科学中心。短短十数年间,丘成桐带领清华数学发展到前所未有的高度,成为具有重要国际影响力的数学研究中心。而他的一系列人才培养体系设计及举措,从激发中学生兴趣的“丘成桐中学数学奖”、测试数学水平的“丘成桐大学生数学竞赛”到遴选青年数学家的世界华人数学家大会,已经实际影响了中国拔尖数学人才培养的走向,不断促进着从中学到大学数学教育的全面改革。让中国成为数学强国,是他当下最重要的目标。


2009年清华大学数学科学中心成立


2015年丘成桐数学科学中心揭牌


2021年求真书院成立


2021年初,清华大学推出数学科学领军人才计划,后于3月成立求真书院,丘成桐任院长。他亲自参与书院培养方案的设计在国内首创八年制数学与应用数学专业培养方式,采用从本科贯通培养至博士的“3+2+3 模式”(3年数理基础+2年科研训练+3年博士研究)。


求真学生的课表中,数学、物理是必修,中国文学、西方文学、天文等科目也在其列。去年暑假,丘成桐邀请诗词领域的专家学者,花了16个钟头,给学生讲解作诗、作词的方法。一位求真书院本科生说,课程让他找到了“诗词”这个潜藏的爱好。


此外,书院重视学生的个性化发展,在预科班开展分层教学,并强调“师生一体”的文化,鼓励学生与学生、学生与老师进行学术、生活各方面的交流。


同学们在丘成桐家中吃饭


在求真书院,每一位学生都不止一次在丘成桐家中吃过饭。一位2022级本科生刚入学一星期,丘成桐就花了两个小时与他共进午餐。当他们再次相遇,丘成桐又与他深谈了两个小时。丘成桐对青年学生培养的重视和投入令人印象深刻——这给了求真书院的同学们极大的鼓舞和难以估量的影响。一位学生写道:“丘先生对于当代中国青年有一种殷切的希望,他特别急切地想把一身本领向下一代传递。我想,这才是大先生的风范。”


丘成桐与求真的同学们在一起


“中学阶段培养兴趣,大学阶段苦练基本功,研究生阶段推动创新”,对于未来的办学育人思路和工作,他的思路笃定而清晰。丘成桐希望,这样的培养模式能够在未来数年中造就一批领军“通才”。“中国的数学始终未能走在世界的前列,这个情况要在求真书院、在你们身上改写,这也是你们来到求真书院所担负的使命。”这是丘成桐写下的院长寄语。他也在多个场合提到,要将求真建成世界一流的书院。


丘成桐(右一)、李思(右二)与同学们交流。


这位数学家是这么说的,也是这么做的。这些年来,他为求真引进一批国际一流学者。李思回忆,在美国时,丘成桐便经常同他讲,希望在中国本土培养一流的人才;而实现这个目标,需要一流的师资。2014年,李思接受丘成桐的邀请,辞去美国波士顿大学的长期教职,加入清华。


Nicolai Reshetikhin教授接受丘成桐邀请来到清华任教


2021年11月,数学物理领域的国际顶尖学者、美国数学会会士尼古拉·莱舍提金(Nicolai Reshetikhin)全职加入清华数学科学中心。他说,他十分认同丘成桐为发展中国数学所做的努力。此前,尼古拉曾多次收到丘成桐的邀请,担任丘成桐大学生、中学生数学竞赛的评委。他看到,竞赛中的中国学生表现优异、充满活力。2013年,他到访三亚国际数学论坛,对其规模、建设速度以及各方投注的热情印象深刻。2020年冬季,他接受丘成桐的邀请,决定来到清华。


如今,丘成桐数学科学中心已拥有包括丘成桐、考切尔·比尔卡尔(Caucher Birkar)、尼古拉在内的85名教授、46名博士后与百余名博士研究生,覆盖纯数学和应用数学的五大研究方向。中心学者包括2位菲尔兹奖得主、3位院士、3位美国数学会会士等多位极具分量的数学家。


2021年4月19日,习近平总书记在清华大学考察时强调,党和国家事业发展对高等教育的需要、对科学知识和优秀人才的需要,比以往任何时候都更为迫切。丘成桐在现场参加了习总书记与清华师生代表的座谈会,并认真聆听了总书记讲话,深受感动且为之振奋,尤其是对习总书记发言中所强调的“加强优质人才培养”印象深刻


数学科学中心建成十余年后的现在,当年邀请丘成桐主持中心工作的顾秉林坦言,中心与数学学科的发展超出了他的预期。“希望在丘先生的带领下,清华能够培养出更多具备国际视野、解决前沿数学问题的人才。”


杨乐对此同样充满期待:“丘先生受聘清华,有助于把清华、把中国的教育水平,真正提升到国际先进水平。过去,清华在数学、物理方面,培养出很多大师;希望以后,清华能培养出像丘先生这样全面的人才。”



这也是丘成桐的愿望,一如他在自传序言中所写:“承父母训诲,以长以成,一生未敢偏离初志;法古今贤人,成不朽事业,兴中国基础之学问也。”




素材来源 | 丘成桐数学科学中心

求真书院

文丨高原 郑可书

摄影丨李派

视频 | 视频中心

排版 | 牟蕙

编辑 | 高原 赵姝婧

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