□ 杜月娇 范佳乐
2000年5月24日,美国克雷数学研究所公布了7个数学猜想,按照规则,任何一个猜想的解答,只要发表在数学期刊上,并经过两年的验证期,解决者就会被颁发一百万美元的奖金。消息甫出,便迅速席卷全球。世界各地有志于攀登数学高峰的研究者们,相继向这“千禧年大奖难题”发起了冲锋。北京市重点建设学科“应用数学”学科负责人、北京工业大学教授王术就是其中之一,他所研究的领域正是七大难题中的经典不可压流体力学方程与相关的复杂流体力学方程。
“这个问题确实很难,也是世界公开的难题,但越是这样才越有挑战,数学的乐趣就在其中。”王术说道。
在数学领域,天赋很重要,但脚踏实地更重要。在回顾30多年的求学、工作生涯时,王术说得最多的一句就是“脚踏实地”。
1968年2月出生的王术,生长于豫西南的一个小乡村。对于动乱时代下的求学时光,王术一直记忆犹新。令他感到庆幸的是,尽管家中生活困苦,父母都是农民,但不管何时,他们对子女的要求都是好好读书。
“我们家培养了两个大学生,我和我哥哥还是同一年考上大学的。对于一个普通农民家庭来说,真是非常不容易。”王术感叹。
许多人可能听说过,20世纪80年代是知识分子的黄金年代,但其实那也同样是千军万马过独木桥的年代。彼时,尽管国家已恢复了全国高考,但由于招生有限,各地高考竞争非常激烈,人口大省河南尤其如此。“80年代高考录取率非常低,一所省重点大学也就招一千余名大学生,要想从如此激烈的竞争中脱颖而出,必须付出比常人更多的努力。”王术说道。
切身体会过父母为他们争取的读书机会有多难得,王术比谁都更加珍惜。尽管从小在读书上就有天分,尤其是数学,但他也不敢有丝毫放松,总是抓住一切时间努力学习。这样的坚持终于在1986年首次迎来了曙光:兄弟俩同时考上了大学,王术被河南大学数学专业录取,而他的兄长则考入了中国石油大学。
在那样贫困的小乡村,一门双学士的消息传出后,王术的家庭立刻被引为传奇。“知识改变命运”这句话,用在王术身上毫不为过。
谁也没想到,王术就这样一路从小乡村念到了城市,之后又念到了国外:1990年于河南大学数学系获学士学位;1993年于北京理工大学应用数学系获硕士学位;1998年7月于南京大学数学系获博士学位;1999年7月—2001年7月,在中国科学院数学与系统科学研究院数学研究所做博士后;2001年9月—2003年9月,在奥地利维也纳大学数学研究所做博士后;2009年到美国加州理工学院做高级访问学者。
2003年从海外归国后,王术加入了北京工业大学应用数理学院,从院长助理开始做起,肩负使命,踏实干事,先后担任副院长、院长等职务以及北京市重点建设学科“应用数学”学科负责人。
外人看来一帆风顺的人生,其实处处充满了困难与挑战。与解答数学方程一样,中间如果有任何一个地方偏离轨道都将得到不同的结果,只有坚守初心与原则才能得到正解。“一路走来其实并没有别的秘诀,就是脚踏实地,一步一步坚持不懈的努力。”王术说道。
在刚加入北京工业大学时,他就遇到了难题。“刚出来工作那几年,很多工科大学基本都有这样一个概念,觉得理学是给工科服务的,不太重视这门学科。”王术介绍,就像早期的北京工业大学,很难想象那时学校的数学学科只有一个本科专业——信息和计算科学,数理学院也是一个教学型的学院。而且很明显,这一专业也是因计算机的兴起而诞生的,纯粹的数学研究不见踪影。
不管是从学科还是学校发展而言,单一的专业显然无法承担重任。为了改变现状,作为数学学科负责人,王术四处奔波调研,寻找解决办法。后来,在专业设置方面,他提出了“数学类”方案,并从学校招生、人才培养的角度成功说服学校领导同意并通过:一方面,通过设置多个数学相关专业的方法,扩大学生选择专业的知识面;另一方面,加强国际交流与合作,与世界名校澳大利亚国立大学等共同联合培养本科生,实施双学位制办学。
同时,为了更好地发展数学学科,他还带领团队积极建设,在老学科带头人的支持下和教师们的努力下,先后通过北京工业大学数学一级学科硕士点、数学一级学科博士点和数学一级学科博士后流动站申请,不仅带动了北京工业大学数学学科的整体发展,同时也扩大了学校的国际影响力。在最新世界QS学科排名前350强中,北京工业大学数学学科赫然其中。对比10多年前落后且寥寥无几的数学学科团队,这样的成绩几乎不敢想象。
“数学是一个非常容易被忽视的学科,但想要发展起来其实也很快,最关键的因素就在于人。”王术说道。
如今,北京工业大学数理学院已经发展成为具有四个一级学科博士点的教学研究型学院,有全国优秀博士论文指导教师2人,有北京市科学技术奖等省部级科研教学奖励7项,主持承担2项国家自然科学基金重点项目。
2003年刚加入北京工业大学之时,在看到整个学科寥寥无几的教研人员之后,王术就知道,他要做的第一件事就是建立起一支高水平的人才队伍,由此才能为学科培养出更多的优秀人才。
为此,他建议并带领学院积极引进国内外优秀人才,先后聘请到中国科学院院士郭柏灵为双聘院士、欧洲科学院院士Peter Deuflhard教授为兼职教授等,引进多名北京市海聚工程教授和国家千人加盟学院,吸纳国外先进理念办学,为学科逐渐建立起一支年龄梯次合理、学术研究领域配置合理的人才队伍。
“引进的这些人才其实也分为两方面,一方面引进国内外资深、知名教学科研人才,为我们的学科发展指引方向;另一方面引进青年优秀人才,通过学院自己再培养成为未来的顶梁柱。这样一来,我们学科的发展才能得以延续。”王术说道。
为了更好地培养青年人才和支持基础学科的发展,王术反复向学校阐述设立“数理基金”的重要性,让学院教师能够在教学之余从事科学研究。“其实像我们数学统计学这类学科,也不需要购买太多设备,只要提供一些基础的支持就可以很快发展起来。最初学校针对基础学科设立的‘数理基金’项目,就对我们学院青年教师的发展起到了非常大的帮助。”王术说道。为了调动教职工的工作积极性,积极完善绩效合理化分配方案,经过近一年的调研,出台了学院绩效分配方案,该方案也为学校绩效方案的改革提供了经验和借鉴。
不仅如此,作为传道授业的教师,王术从未忘记自己的使命,引进海内外名师加入北工大教师队伍的目的也是为了培养更多的人才,将事业薪火相传;同时,不管再忙,王术也长期坚持在教学第一线,主讲本科生核心基础课和研究生专业基础课。
“经常有许多人产生疑问,数学到底在研究什么?其实我们大方向就分为两类,一个是理论方面的基础研究,另一个就是应用数学研究。”王术介绍道。
为了更加快速、科学地推进数学学科发展,针对基础研究和应用数学研究两个方向,王术将所培养的研究生团队分为两类:一类是让基础扎实、想法灵活的人去做理论研究;另一类是让拥有多学科背景知识的人去做应用研究。不过,这一切也都是在兴趣的基础之上。
在他看来,数学的发展,尤其是理论方面的基础研究,首先需要的就是真正对数学感兴趣、喜欢数学的人才,因为不是真正热爱数学的人很难耐得住寂寞,“坐得板凳十年冷”,所以兴趣至关重要。而应用数学研究就需要更多知识的交融,对多学科知识的掌握更有考验性。
“现在许多应用领域都涉及到多个学科背景,要解决其中的数学难题,不仅需要扎实的数学积累,同时还需要深入了解多方面的知识,非常复杂。”王术说道。
围绕三尺讲台数十年的王术,也由此获得了多项荣誉与奖励:2004年入选教育部新世纪优秀人才,2008年入选北京市学术创新人才,2011年入选北京工业大学京华人才,2013年入选北京市长城学者,2016年获得国务院政府津贴。2012年获得北京市科学技术奖二等奖1项,2018年获得北京市高等教育教学成果奖一等奖1项。
“其实荣誉对于我们来说意义不大,最重要的就是大家可以做自己喜欢做的事。在数学领域,能够自由地探索知识就已经很满足了。”面对荣誉与奖励,王术这样说道。
与指导的博士生姜利敏和李新留影
20世纪70年代,一篇轰动全国的报告文学《哥德巴赫猜想》横空出世,让无数青年学子产生了勇攀世界高峰的梦想。在探索真理的路上,驱使人类前进的从来不是为了解决某些领域的应用问题,而是与生俱来的对自然规律的探索欲望,数学便是如此。
在与年轻人交流时,王术总会鼓励他们志存高远,并以身作则,带领团队不断攀登世界数学经典难题——流体力学方程的险峰。
2018年,由王术申请的国家自然科学基金重点项目“流体力学方程的数学理论”成功获得资助支持,重点研究不可压经典流体力学方程的正则性与边界层理论,以及多物理场作用的复杂流体力学方程组的适定性与渐近极限问题。
该项目是偏微分方程研究领域的前沿课题,不仅具有重要的理论意义,而且在流体力学、受控核聚变、环境科学等应用科学有重要的指导意义。在项目中,他们创新性将椭圆方程的几何分析技术用来研究流体力学方程,并巧妙将加权能量估计、调整能量方法、广义熵不等式技巧等多种方法相结合,同时通过研究广义不可压模型的性质并建立广义模型与经典模型的关系来研究正则性。
在持续不断的攻关之下,多年来,王术带领团队先后取得一些重要进展:使用椭圆方程的几何分析技术获得了三维不可压轴对称NS方程一类大初值解的整体存在性,探讨了流体对流对解的整体稳定性的作用;采用广义动量方法首次证明了三维不可压轴对称Euler方程的一个轴对称不可压模型大解有限时刻爆破和小解整体存在结论;使用加权能量方法建立了不可压MHD方程一类初边值问题的边界层理论;严格证明了半导体漂流扩散模型的拟中性极限,给出了半导体物理中拟中性假设的严格数学证明;严格建立了电磁复杂流体和经典流体之间的本质联系等。
不仅如此,在热爱数学的人眼中,生活中也处处隐藏着数学的奥秘,仅流体力学就无处不在:天上飞的、地上跑的、海里游的……亟待他们去研究、破解。
王术说道,“数学不只是理论研究,生活中到处都离不开数学,研究这些场景中的数学问题一样很有意思。”例如,航空发动机中叶片振动动力学模型就跟流体力学有很大的关系,如果能建立一个与流体力学理论相结合的和实际物理过程更加符合的航空发动机应用模型,一方面既能有实际应用价值,另一方面还能去检验理论。“实际上,我们所做的这些研究也不都是在相关项目的支持下去做的,完全是基于数学的兴趣使然。”王术说道。
10多年来,在学院从事教学科研和学院行政管理工作,尽管个人劳心劳力,华发早生,但看到学院取得的成绩、学科发展上了一个新台阶、年轻人已经成长起来、学院发展后继有人,如今已卸任学院院长一职的王术,觉得10多年的辛苦付出值得!同时,他也有了更多的自由与新的期待,“我可以有更多的时间去做自己更喜欢做的事了”。
尽管进入科教一线已有数十年,但在数学领域,他仍像一个刚出茅庐的年轻人,对未知的领域仍充满了旺盛的好奇心与探索欲。“能够自由地徜徉于追求真理的殿堂,你会感到非常的快乐。”王术说道。在攀登数学高峰的路上,他依然乐在其中。