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陸啟鏗院士:華羅庚多復(fù)變學(xué)派承前啟后的一代宗師

陸啟鏗院士:華羅庚多復(fù)變學(xué)派承前啟后的一代宗師

原創(chuàng) 2016-08-24 林開亮 數(shù)學(xué)與人文

陸啟鏗院士與龔昇教授同是華羅庚先生在多復(fù)變函數(shù)論領(lǐng)域的衣缽傳人。陸老深得華老真?zhèn)鳎嘤艘早娂覒c、周向宇為代表的杰出接班人,使得華老開創(chuàng)的中國(guó)多復(fù)變學(xué)派至今方興未艾。陸啟鏗是華派承前啟后的一代宗師,本文將簡(jiǎn)要介紹陸啟鏗先生在傳承華羅庚先生多復(fù)變領(lǐng)域繼往開來(lái)的成就。


陸啟鏗1927年5月17日生于廣東佛山,幼時(shí)因小兒麻痹癥導(dǎo)致雙腿殘疾。家里本就貧寒,1938年日軍侵占廣東,舉家逃往澳門,住貧民窟。那個(gè)年代,面對(duì)如此殘酷的現(xiàn)實(shí),一般人很可能就向命運(yùn)屈服而聽天由命了。但陸啟鏗身殘志堅(jiān),以頑強(qiáng)的毅力自學(xué)了小學(xué)和初中的所有課程,以同等學(xué)力考入高中并獲得清貧獎(jiǎng)學(xué)金。1945年,陸啟鏗以優(yōu)異成績(jī)高中畢業(yè),并以第一名的成績(jī)被中山大學(xué)提前招生的先修班錄取。但由于家里經(jīng)濟(jì)困難無(wú)力負(fù)擔(dān)學(xué)費(fèi),他不得不放棄入學(xué)機(jī)會(huì),先去小學(xué)教書。次年,陸啟鏗又被中山大學(xué)數(shù)學(xué)天文系錄取,他從此開始了半工半讀的四年本科生涯。他的任課老師中有后來(lái)著名的幾何學(xué)家和教育家黃用諏(1913—2004)。


1950年,陸啟鏗大學(xué)畢業(yè),因品學(xué)兼優(yōu)而留校任教。陸啟鏗的畢業(yè)論文是關(guān)于單復(fù)變模函數(shù)的讀書筆記。他從文獻(xiàn)得知,單復(fù)變自守函數(shù)(包括模函數(shù)為特殊情形)理論已經(jīng)十分完備,但對(duì)多復(fù)變的自守函數(shù),國(guó)內(nèi)只有華羅庚一人研究,因此他寫信給華羅庚,表達(dá)了想追隨華先生學(xué)習(xí)的希望。華羅庚慧眼識(shí)英,次年就把陸啟鏗調(diào)到新成立的中科院數(shù)學(xué)所工作,陸啟鏗因此成為華羅庚1950年自美回國(guó)后的首批學(xué)生之一。


華羅庚在晚年寫給朋友H. Halberstam的信中說(shuō),40歲到50歲之間的十年(1950-1959)是他人生中的黃金時(shí)代。這主要是因?yàn)椋谀莻€(gè)煥發(fā)著生機(jī)的美好時(shí)代,他的思想成熟了,開創(chuàng)了高水平的數(shù)學(xué)研究(主要是多復(fù)變),并通過(guò)組織討論班而培養(yǎng)了一大批優(yōu)秀的人才。陸啟鏗和龔昇追隨他研究多復(fù)變(重點(diǎn)在調(diào)和分析),萬(wàn)哲先、曾肯成追隨他研究代數(shù)(典型群),王元、陳景潤(rùn)在他指導(dǎo)下研究數(shù)論(哥德巴赫猜想)。這期間華羅庚出版了三部著作:《堆壘素?cái)?shù)論》(1953年,1940年就寫好,但直到解放后才出版,陳景潤(rùn)正是因?yàn)樽x這本書發(fā)現(xiàn)有可以改進(jìn)的地方而被華羅庚調(diào)到中科院數(shù)學(xué)所工作),《數(shù)論導(dǎo)引》(1957年,國(guó)內(nèi)近代第一本高等數(shù)論教科書),《多復(fù)變函數(shù)論中典型域的調(diào)和分析》(1958年出版,1955年華羅庚憑借這方面的貢獻(xiàn)而獲得了國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng),同年獲得一等獎(jiǎng)的還有吳文?。菍?duì)始于1952年的多復(fù)變研究工作——部分與陸啟鏗合作完成——的全面總結(jié),正是它(以下簡(jiǎn)稱《典型域的調(diào)和分析》),奠定了華羅庚在國(guó)際數(shù)學(xué)界的地位,并先后被譯成俄文和英文。


調(diào)和分析,簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái),就是用李群的表示論來(lái)研究具有某種對(duì)稱性的空間上的函數(shù)。一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子是我們熟知的傅里葉分析,傳統(tǒng)上理解為將一個(gè)周期(比如說(shuō)為2π)函數(shù)分解為正余弦函數(shù)的組合,而近代的觀念則視為單位圓旋轉(zhuǎn)群U(1)的表示論,此時(shí)正余弦函數(shù)的復(fù)數(shù)版本指數(shù)函數(shù)作為群的特征標(biāo)出現(xiàn)。調(diào)和分析因此也稱作傅里葉分析。


從單位圓旋轉(zhuǎn)群(可以視為最簡(jiǎn)單的李群)到一般的李變換群,是挪威數(shù)學(xué)家李(S. Lie)的杰出工作;他提出的李群是數(shù)學(xué)中一個(gè)基本概念。而將調(diào)和分析從單位圓群推廣到一般的李群,則要追溯到外爾(H. Weyl)1920年代的工作(部分與他的學(xué)生F. Peter 合作完成)。自外爾以后,在華羅庚之前,調(diào)和分析的進(jìn)一步發(fā)展歸于嘉當(dāng)(E. Cartan)與韋伊(A. Weil)在1930-1950年間的工作。


華羅庚在調(diào)和分析方面的工作與嘉當(dāng)和外爾的工作密切相關(guān),華羅庚從嘉當(dāng)?shù)墓ぷ髦刑崛〕隽硕鄰?fù)變函數(shù)論的演出舞臺(tái)——不可約有界對(duì)稱域,并仿照外爾“典型群”的提法,將其中的四大類命名為“典型域”。典型域可以視為典型群的齊性空間;一個(gè)自然的問(wèn)題是,像外爾對(duì)典型群的調(diào)和分析一樣,完成典型域的調(diào)和分析,這是華羅庚的最大成就。從這個(gè)意義上講,華羅庚師承外爾。


事實(shí)上,在1946年訪問(wèn)普林斯頓高等研究院(以下簡(jiǎn)稱IAS)之前,華羅庚早在1940年就開始與外爾通信,表達(dá)了想要去IAS跟隨外爾、特別是西格爾(C. L. Siegel)研究自守函數(shù)的愿望。華羅庚的許多文章曾直接寄給外爾評(píng)閱,外爾對(duì)華羅庚的指導(dǎo)要遠(yuǎn)甚于今天普通的導(dǎo)師—研究生之誼。華羅庚在一封信中曾請(qǐng)教外爾,學(xué)習(xí)拓?fù)淙涸撊绾沃???梢韵胍?,外爾向他推薦了自己的書《典型群及其不變量和表示》(下簡(jiǎn)稱《典型群》),可以從華羅庚的弟子馮克勤那里得到佐證:


華羅庚在討論班和日常談話中有許多觀點(diǎn)是大家熟知的,例如他把“班門弄斧”反其道而行之,主張“弄斧一定到班門”,即研究工作一定要與大師交手,才會(huì)有所提高。他主張讀書要“從薄變厚,再?gòu)暮褡儽 ?并舉例說(shuō)他花了兩年的功夫念Weyl的《典型群》,終于弄懂了其中的精髓。我們?cè)谒闹鳌兜湫陀虻恼{(diào)和分析》中看到他是如何把群表示加以消化,用自己獨(dú)特的矩陣技巧表達(dá)出來(lái)。


限于筆者學(xué)識(shí),這里我們現(xiàn)在只簡(jiǎn)要介紹華羅庚先生本人在典型域的調(diào)和分析方面的一項(xiàng)工作。首先要指出,典型域是很具體的,都可用矩陣來(lái)實(shí)現(xiàn),“典型”的含義即在此。原則上講,四類典型域幾乎是平行的,因此只要看其中一類。筆者猜測(cè),華老最感興趣的是第一類典型域



這是單復(fù)變所熟悉的單位圓盤(m=n=1 )的推廣。我們這里采取華老在其名著《從單位圓談起》所建議的方法,先講講這個(gè)經(jīng)典結(jié)果。


調(diào)和分析中一個(gè)重要的不變微分算子是Laplace-Beltrami算子,它是通常的Laplace算子的(不變)推廣,所以調(diào)和分析中一個(gè)基本的問(wèn)題是,求解Laplace方程。比如單位圓盤的Dirichlet問(wèn)題(即Laplace方程的邊值問(wèn)題)。這在歷史上是有名的問(wèn)題,其解通過(guò)著名的Poisson公式得到,而第一個(gè)予以嚴(yán)格證明的是德國(guó)數(shù)學(xué)家施瓦茨(H. Schwarz)。


華羅庚與陸啟鏗合作完成的一個(gè)重要工作,就是對(duì)四類典型域求解Dirichlet問(wèn)題,這相當(dāng)將于Schwarz工作從單位圓延拓到典型域。華羅庚注意到,正如單位圓盤的邊界(即單位圓周)是一個(gè)李群,(方陣情況下的)第一類典型域

的邊界恰好是酉群U(n) (unitary group,將unitary譯為酉是華羅庚首創(chuàng),類似的,還有辛群的譯名)。既然開單位圓的Poisson公式給出了關(guān)于連續(xù)周期函數(shù)的Weierstrass逼近定理(連續(xù)周期函數(shù)可以用三角多項(xiàng)式一致逼近)的一個(gè)證明(Abel求和),類似地,
的Poisson公式也可以給出酉群上的連續(xù)函數(shù)的Peter-Weyl定理的一個(gè)證明。這個(gè)洞察一定令華羅庚特別激動(dòng),因?yàn)檫@是對(duì)他的老師外爾代表成就的繼承與發(fā)揚(yáng),可惜外爾在1955年已經(jīng)去世,無(wú)法看到他的學(xué)生取得的成就了。


然而,到這里故事還只講了一半,要講另一半就必須提到華羅庚在多復(fù)變的另一位弟子龔昇。龔昇原本是復(fù)旦大學(xué)陳建功門下的大弟子,因緣際會(huì)轉(zhuǎn)至華羅庚門下搞多復(fù)變。龔昇在三角級(jí)數(shù)方面有背景,所以他能從華羅庚的上述觀察中得到進(jìn)一步的啟發(fā)。


要說(shuō)清楚,我們還是先回到單位圓周上連續(xù)函數(shù)的Weierstrass定理,除了借助Poisson公式的Abel求和法(Schwarz的證明),該定理在歷史上還有一個(gè)更美妙簡(jiǎn)單的證明,這就是匈牙利數(shù)學(xué)家費(fèi)耶(L. Fejér)1900年提出的平均求和法,這是通常出現(xiàn)在當(dāng)今數(shù)學(xué)分析教材中的證明。簡(jiǎn)而言之,其要點(diǎn)是,雖然一般來(lái)說(shuō),連續(xù)函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)未必一致收斂到該函數(shù),但若對(duì)傅里葉級(jí)數(shù)的部分和取平均,則得到的新序列一致收斂到原來(lái)的函數(shù)。順便提一句,費(fèi)耶恰好是施瓦茨最得意的學(xué)生。


費(fèi)耶定理是華羅庚本人所熟悉的,1950年他曾作為中國(guó)的代表參加匈牙利為慶祝費(fèi)耶和黎斯(F. Riesz)70大壽而組織的學(xué)術(shù)會(huì)議,并跟費(fèi)耶分享了費(fèi)耶平均化在他的數(shù)論工作中的應(yīng)用,這令費(fèi)耶非常高興。然而,也許是華羅庚的想法比較噴發(fā)(eruptive,外爾在比較華羅庚與陳省身時(shí)的用語(yǔ)),以至于當(dāng)1958年他考慮用Abel求和法重新證明酉群的Peter-Weyl定理時(shí),并沒有立即聯(lián)想到應(yīng)用更簡(jiǎn)單的費(fèi)耶平均求和法的可能。


而龔昇看出了這一可能,從而將費(fèi)耶的經(jīng)典工作從單位圓群推廣到酉群?!拔母铩敝?,他進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生將這些結(jié)果延伸到正交群和酉辛群,并將這些成果總結(jié)在1983年出版的《典型群上的調(diào)和分析》一書中。華老親自為此書作序,這大概是華老唯一一次為他人的著作寫序(還有一次是為他的精神導(dǎo)師——蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家維諾格拉多夫——的《數(shù)論基礎(chǔ)》之中譯本寫導(dǎo)讀)。當(dāng)然,這其中可能有歷史原因,隨著“大躍進(jìn)”運(yùn)動(dòng)的到來(lái),從1958年開始,華羅庚離開了中科院數(shù)學(xué)所,出任同年成立的中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱科大)副校長(zhǎng)。(科大后來(lái)培養(yǎng)了如此多優(yōu)秀的數(shù)學(xué)人才與此關(guān)系很大。)龔昇隨華羅庚一起調(diào)到科大工作,而陸啟鏗則留在了數(shù)學(xué)所(也許是考慮到其行動(dòng)不便)。由于當(dāng)時(shí)整個(gè)大環(huán)境是提倡應(yīng)用數(shù)學(xué),華羅庚在理論方面的許多工作都中止了。龔昇帶領(lǐng)學(xué)生完成這方面的工作,自然令他欣喜。


可以想見,在為龔昇的書作序時(shí),華羅庚一定非常懷念外爾,甚至?xí)氲?,如果?dāng)年外爾能為他的《典型域的調(diào)和分析》作序該有多好!從華羅庚的《典型域的調(diào)和分析》到龔昇的《典型群上的調(diào)和分析》,代表著從華羅庚到外爾的回歸(毋寧說(shuō)是回饋吧)!


到此為止,這個(gè)故事才算講完了,大致說(shuō)來(lái),施瓦茨、費(fèi)耶師徒對(duì)單位圓盤和單位圓周所做的工作,被華羅庚、陸啟鏗、龔昇等推廣到典型域和典型群。我們以下還會(huì)提到施瓦茨,華羅庚、陸啟鏗、龔昇的先行者。


龔昇的學(xué)生鄭學(xué)安等后來(lái)進(jìn)一步研究了緊李群和緊齊性空間的調(diào)和分析,這總結(jié)在2000年出版的《緊致齊性空間上的調(diào)和分析》一書中。龔昇在《繼承與發(fā)揚(yáng)華羅庚先生在多復(fù)變函數(shù)方面的工作》一文中曾感嘆:


從1958年華老發(fā)表群上調(diào)和分析的第一篇文章,到2000年鄭學(xué)安的書出版,先后42年,經(jīng)歷了三代人的努力,才大致完成了華老在1964年“修訂版序”中所說(shuō)的“酉群尚且如此,就不要說(shuō)酉群之外的其它緊致群和齊性空間的推廣了?!笨上У氖牵A羅庚已經(jīng)看不到這些工作了……


跟龔昇一樣,陸啟鏗也是華派中承前啟后繼往開來(lái)的中流砥柱。


1959年,受華羅庚委托,陸啟鏗接受程民德的邀請(qǐng),到北大數(shù)學(xué)系為包括鐘家慶、殷慰萍、陳志華、石赫在內(nèi)的10名五年級(jí)學(xué)生開一門多復(fù)變函數(shù)課程,其講義形成兩部著作:教材《多復(fù)變數(shù)函數(shù)引論》(1961年)和研究專著《典型流形與典型域》(1963年)。


1958年“大躍進(jìn)”運(yùn)動(dòng)一來(lái),北大提出了“打倒歐家店,火燒柯西樓”的口號(hào)(歐指歐幾里得),多復(fù)變也有柯西公式,殃及到陸啟鏗。學(xué)生質(zhì)問(wèn)他,多復(fù)變是如何產(chǎn)生的。陸啟鏗說(shuō),最初是由推廣單復(fù)變的一些結(jié)果產(chǎn)生的。學(xué)生接著問(wèn),多復(fù)變有什么實(shí)際應(yīng)用,他說(shuō)到目前為止還不知道。學(xué)生說(shuō),毛主席教導(dǎo)我們說(shuō),真正的理論是從實(shí)際中來(lái),又可以反過(guò)來(lái)指導(dǎo)實(shí)際,多復(fù)變違反了毛主席對(duì)理論的論述,它不是科學(xué)的理論;換句話說(shuō),是偽科學(xué)。陸啟鏗感覺壓力很大。


幸好后來(lái)數(shù)學(xué)所的理論物理學(xué)家張宗燧告訴他,多復(fù)變函數(shù)正在應(yīng)用于量子場(chǎng)論中色散關(guān)系的證明。這令陸啟鏗轉(zhuǎn)憂為喜,于是他請(qǐng)戴元本為他講量子場(chǎng)論。他由此而了解了1958年國(guó)際數(shù)學(xué)家大會(huì)上蘇聯(lián)數(shù)學(xué)物理學(xué)家提出的著名的“擴(kuò)充未來(lái)光管猜測(cè)”。并由此將其興趣延伸到數(shù)學(xué)物理。


此后的工作,陸啟鏗基本上都是獨(dú)立完成的,我們僅選三項(xiàng)有代表性的略加介紹。


一 、施瓦茨引理的推廣(1957年)。


眾所周知,在單復(fù)變中,為確定單位圓盤的自同構(gòu)群,需要用到著名的施瓦茨引理。1938年,芬蘭數(shù)學(xué)家阿爾福斯(L. Ahlfors)揭示了單復(fù)變中的施瓦茨引理與微分幾何中曲率之間的深刻聯(lián)系。1957年,陸啟鏗在《多復(fù)變數(shù)函數(shù)的Schwarz引理》一文中成功地將施瓦茨引理推廣到多復(fù)變,并引入了以他命名的著名不變量——陸啟鏗不變量。由此可立即推出,卡拉西奧多里(Carathéodory)微分度量不超過(guò)伯格曼(Bergman)度量。在回顧華老對(duì)他的影響時(shí),他曾特別提這一點(diǎn):


華老對(duì)我的研究工作,在思想方法上、在技巧運(yùn)用上的影響,在我的論文中是到處可見的。我在20世紀(jì)50年代中期,曾花了幾年的時(shí)間想把單復(fù)變函數(shù)的Schwarz引理推廣到多復(fù)變函數(shù),花了許多氣力,證明要差一個(gè)與曲率有關(guān)的常數(shù)因子才能成立。華老一聽我說(shuō)這個(gè)結(jié)果,便說(shuō)這個(gè)因子可能就是一個(gè)解析不變量。經(jīng)華老一語(yǔ)道破之后,我果然很容易就證明它確是一個(gè)解析不變量,所以我在發(fā)表的文章中特別說(shuō)明,這是由華羅庚教授所啟發(fā)的靈感。不久??怂?/span>B. A.Fuks)把這結(jié)果放進(jìn)他新出版的專著中,有的人稱之為“陸啟鏗不變量”,其實(shí)應(yīng)該說(shuō)是由華羅庚所啟發(fā)的不變量。


20年后的1977年,美國(guó)數(shù)學(xué)家哈恩(K. T. Hahn)重新發(fā)現(xiàn)了陸啟鏗的結(jié)果并發(fā)表。在加州伯克利大學(xué)一次數(shù)學(xué)家報(bào)告會(huì)上,哈恩和另一個(gè)美國(guó)人布比(J. Burbea)還為此互爭(zhēng)優(yōu)先權(quán)。丘成桐站起來(lái)當(dāng)場(chǎng)指出:“你們講的都不對(duì),這個(gè)結(jié)果是陸啟鏗的?!币凰查g,兩人頓失滔滔。值得指出的是,龔昇在1957年也完成了施瓦茨引理的部分推廣,而丘成桐本人在1975年對(duì)施瓦茨引理的推廣也做出了貢獻(xiàn),因此他深知其歷史。繼丘成桐之后,陸啟鏗與陳志華、鄭紹遠(yuǎn)合作,進(jìn)一步推廣了施瓦茨引理。


二、規(guī)范場(chǎng)與纖維叢上的聯(lián)絡(luò)(1974年)。


1972年6月,諾貝爾物理獎(jiǎng)得主楊振寧第二次回國(guó),他在北京大學(xué)對(duì)自己正在研究的規(guī)范場(chǎng)理論作了報(bào)告。在討論中回答問(wèn)題時(shí),楊振寧提到國(guó)外有人(當(dāng)指紐約州立大學(xué)石溪分校數(shù)學(xué)系主任賽蒙斯)說(shuō)過(guò),規(guī)范場(chǎng)可能與纖維叢有關(guān),但他還不清楚其含義。對(duì)數(shù)學(xué)物理敏感的陸啟鏗捕捉到這一信息。于是他夜以繼日奮戰(zhàn)兩星期,終于弄清規(guī)范場(chǎng)就是聯(lián)絡(luò),并列舉出規(guī)范場(chǎng)與纖維叢兩者相對(duì)應(yīng)的關(guān)系,證明規(guī)范場(chǎng)的積分定義相當(dāng)于用平行移動(dòng)來(lái)定義的聯(lián)絡(luò),寫出了一份《纖維叢與規(guī)范場(chǎng)》的講義,并在物理所與高能所做了報(bào)告。由于這是第一篇研究這個(gè)問(wèn)題的經(jīng)典文獻(xiàn),因而被一些大學(xué)復(fù)印多次,一時(shí)成為理論物理學(xué)界頗為流傳的讀物。此后陸啟鏗正式寫出了這個(gè)主題奠基性論文《規(guī)范場(chǎng)與主纖維叢上的聯(lián)絡(luò)》,于1973年投稿,1974年刊于新復(fù)刊的《物理學(xué)報(bào)》上。而楊振寧與吳大峻的合作論文《不可積相因子的概念和規(guī)范場(chǎng)的整體表述》則于次年發(fā)表在美國(guó)的《物理評(píng)論》(Physics Review)上。因?yàn)闂钫駥幒蛥谴缶恢狸憜㈢H的這一工作,所以他們的文章中沒有引用陸啟鏗的文章。吳大峻與楊振寧在文中提出的“吳—楊字典”建立了纖維叢與規(guī)范場(chǎng)之間的一一對(duì)應(yīng),并賦予著名的Yang-Mills方程自然的幾何含義,在數(shù)學(xué)界和物理學(xué)界引起的非凡轟動(dòng),造就了此后數(shù)學(xué)物理的繁榮復(fù)興(以Witten、Atiyah、Donaldson和丘成桐為代表)。陸啟鏗也活躍在規(guī)范場(chǎng)論研究的前沿陣地。2008年,在慶祝中科院理論物理所成立30周年暨戴元本80大壽時(shí),陸老曾特別回憶起這一研究歷程:


1971年上半年的一天,朱洪元先生叫我到他家里,交給我一份楊振寧先生寄來(lái)的英文稿,是準(zhǔn)備不久后再到北京時(shí)要作的學(xué)術(shù)報(bào)告的內(nèi)容。朱先生叫我把它翻譯成中文,說(shuō)將用大字印刷供中央領(lǐng)導(dǎo)同志參考。我一看,文章的題目是“規(guī)范場(chǎng)的積分定義”,才明白大概因?yàn)槔锩嬗玫臄?shù)學(xué)較多,所以叫我翻譯。這是中央交下來(lái)的任務(wù),我無(wú)論如何要用最大努力完成。因此,我逐字逐句鉆研楊先生的論文,必定要弄清楚、完全理解他論文的每一段意思才動(dòng)手翻譯。我不知道中央領(lǐng)導(dǎo)同志從我的譯文中得到什么參考價(jià)值,但我自己卻在翻譯過(guò)程中得到巨大收獲。我領(lǐng)悟到楊先生的“規(guī)范場(chǎng)的積分定義”實(shí)則是纖維叢上的聯(lián)絡(luò)沿一曲線的平行移動(dòng)。所以,在1971年7月1日楊振寧先生在北京大學(xué)禮堂作完題為“規(guī)范場(chǎng):一個(gè)新定義”的報(bào)告之后不到一個(gè)月,我就寫了一份《規(guī)范場(chǎng)與纖維叢》的講義,從微分幾何、李群和纖維叢的最基本知識(shí)講起,用聯(lián)絡(luò)論及平行移動(dòng)來(lái)詮釋楊振寧的報(bào)告。記得當(dāng)時(shí)13室的同志也感到很興奮,陳時(shí)、安瑛、張歷寧等同志主動(dòng)為講義刻臘紙油印。李根道也從數(shù)學(xué)所跑來(lái),為我報(bào)告講義時(shí)作輔導(dǎo),參加聽我報(bào)告講義的人,除13室的同志外,還有天文臺(tái)、物理所、高能所的一些人。油印的講義份數(shù)不多,十分搶手。外地的一些高校甚至翻印了講義。


我們要特別指出的是,楊振寧先生固然是早在1954年就與米爾斯(Mills)一起猜出了規(guī)范場(chǎng)的基本公式、建立了Yang-Mills方程,但直到1970年代他才明白規(guī)范場(chǎng)作為帶聯(lián)絡(luò)的纖維叢的幾何涵義。規(guī)范場(chǎng)的思想始自外爾(1918年),因而楊振寧被視為外爾在規(guī)范場(chǎng)方面的衣缽傳人。1985年,在紀(jì)念外爾誕辰100周年的會(huì)議上,楊振寧曾說(shuō):


如果他們(奧本海默和泡利)告訴了他(外爾),或者他偶然發(fā)現(xiàn)了我們的文章,那么我能想象得到,他一定會(huì)非常高興,而且會(huì)非常激動(dòng),因?yàn)槲覀儼阉钫鋹鄣膬蓸訓(xùn)|西——規(guī)范場(chǎng)和李群——放在一起了。


同樣可以想見,如果外爾知道華羅庚的學(xué)生陸啟鏗揭示出了規(guī)范場(chǎng)的幾何含義,他一定會(huì)為自己的徒孫驕傲的!由此就更可以理解,為何陸老那么看重這一工作了,那是他的師爺外爾一生都為之著迷而終究沒能完全領(lǐng)悟的思想!


三、典型域與典型流形的格林函數(shù)與熱核(1985年以來(lái))


陸啟鏗對(duì)典型域的調(diào)和分析研究很自然地將他引向Green函數(shù)。大致可以這樣理解,微分方程可分三大類,橢圓、雙曲和拋物。Laplace方程是典型的橢圓方程,而熱方程則是典型的拋物方程,波動(dòng)方程則是典型的雙曲方程。Laplace方程的基本解引出格林函數(shù),它是熱核(熱方程的基本解)的積分。因此,考慮格林函數(shù)與熱核是自然的。陸啟鏗很早的時(shí)候就求出了球體的格林函數(shù),但無(wú)法將結(jié)果推廣到一般的對(duì)稱空間,這個(gè)問(wèn)題一直困擾著他。1980年,陸啟鏗訪問(wèn)IAS,普林斯頓大學(xué)的調(diào)和分析大家斯坦(E. M. Stein)送他一本專著,其中用表示論的辦法求出了球體的格林函數(shù),這重新喚起了他對(duì)格林函數(shù)的興趣。得知斯坦也不知道怎么求雙圓柱的格林函數(shù)后,陸啟鏗回國(guó)后把這個(gè)問(wèn)題留給了研究生施皖雄。但不久施皖雄被丘成桐選中出國(guó),這一問(wèn)題又?jǐn)R下了。1984年,陸啟鏗再度訪問(wèn)IAS,他從斯坦那里得知,雙圓柱的格林函數(shù)依然沒有結(jié)果。陸啟鏗斗志煥發(fā),集中精力考慮這一問(wèn)題。后來(lái)他從斯坦的書中得到啟發(fā),借用華羅庚1944年論文中提出的超圓概念(準(zhǔn)確的說(shuō),是內(nèi)切球坐標(biāo)和內(nèi)切超圓坐標(biāo),A. Borel告訴他這相當(dāng)于李群的Iwasawa分解),構(gòu)造出第一類典型域的熱核。推廣到其它典型域的工作由其學(xué)生李慶忠完成。陸老對(duì)這一研究的回顧可見他的長(zhǎng)文《非緊對(duì)稱空間的熱核》之后記部分。


    2006年6月6日,在慶祝陸啟鏗先生80大壽(虛歲)的宴會(huì)上,他的學(xué)生殷慰萍曾以下述詩(shī)句概括其成就:


  • 調(diào)和函數(shù)典型域(Established the harmonic functions on classical domain)

  • 主纖維叢規(guī)范場(chǎng)(Using the principal bundles to Yang-Mills fields firstly)

  • 曲率刻畫單位球(Constant holomorphic curvature characterized unit ball)

  • 陸氏引理不變量(Lu’s Lemma introduced the analytic invariants)

  • 對(duì)稱空間解熱核(Got the explicit heat kernels on symmetric spaces)

  • 愛楊方程求顯式(Computed the solution for Einstein-Yang-Mills equation)

  • 偏芭方程積分表(Obtained an integral representation of solutions of the  

    -equation)

  • 波馬公式邊值得(Got a Plemelj formula to the Bochner-Martinelli integral)

  • 卡度不如柏度大(Bergman metric dominated the Carathéodory metric)

  • 門徒廿六傳佳話(26 disciples had a much-told story)

  • 先生八十壽辰將(While Mr. Lu’s 80th birthday is coming)

  • 無(wú)愧人民無(wú)愧黨(He has no sorry for his party and people)


前面九句是談?wù)撈?項(xiàng)代表性工作(我們前面涉及到一、二、四、五、九這5款),現(xiàn)在我們?cè)龠x取他的“門徒廿六”中的代表談一談。前面已經(jīng)提到了李慶忠關(guān)于典型域的熱核的工作。在陸啟鏗的26名研究生中,鐘家慶和周向宇最為典型地體現(xiàn)了外爾—華羅庚—陸啟鏗這一傳承體系。


鐘家慶1962年從北大畢業(yè)后進(jìn)入數(shù)學(xué)所,師從華羅庚,但主要是陸啟鏗負(fù)責(zé)指導(dǎo)。1964年,鐘家慶被華羅庚召喚到科大,接下來(lái)的一年半,鐘家慶深入學(xué)習(xí)了外爾的《典型群》。1965年他被下放“接受鍛煉”,直到1978年才回到數(shù)學(xué)所工作。對(duì)外爾《典型群》的學(xué)習(xí),為他以后的研究打下了基礎(chǔ),像Weyl群、Schur函數(shù)、Schubert演算等與群表示論密切相關(guān)的關(guān)鍵詞,經(jīng)常出現(xiàn)在他早期的論文中。寫到這里,筆者不由得想起當(dāng)代數(shù)學(xué)家納坦松(M. B. Nathanson)講的一個(gè)故事,雖然不能完全肯定這個(gè)故事就是在說(shuō)鐘家慶,但在概率的意義下,幾乎是肯定的。


納坦松在發(fā)表于2011年《數(shù)學(xué)情報(bào)員》(Math. Intelligencer)的一篇題為“一與多:數(shù)學(xué)中的個(gè)人主義與團(tuán)體主義(One, two, many: Individuality and collectivity in mathematics)”的文章中提到:


1972-1973年我在莫斯科跟蓋爾范德(I. M. Gelfand)做博士后。一次在聊天中,他跟我說(shuō),在全世界,真正懂得表示論的人只有十個(gè),并開始提名。這是一個(gè)有趣的清單,包含了某些不大有名的人,也排除了某些聲名顯赫的人?!盀槭裁碭不在清單上?”我問(wèn)他,提到一個(gè)確實(shí)有名的表示論專家的名字。“他只不過(guò)是個(gè)工匠”,這是蓋爾范德的輕蔑回答。不過(guò)清單上的第十個(gè)并不是一個(gè)名字,而是一個(gè)描述:“在中國(guó)的某個(gè)地方”,蓋爾范德說(shuō),“有個(gè)年輕人,獨(dú)自工作,懂表示論?!?/span>


想必讀者跟我一樣,都很好奇蓋爾范德清單上最后所描述的中國(guó)年輕人到底是誰(shuí)。幾乎可以推定,這個(gè)人是鐘家慶。


改革開放以后,鐘家慶迎來(lái)了他數(shù)學(xué)研究的新階段。1980年,鐘家慶到斯坦福大學(xué)訪問(wèn)李偉光(陳省身的博士生),他們對(duì)緊黎曼流形上的拉普拉斯算子的第一特征值的估計(jì)(順便一提:1911年,外爾正是憑借對(duì)物理學(xué)家洛倫茲于1910年提出的一個(gè)特征值猜想的證明而嶄露頭角)取得了重大進(jìn)展,其工作得到丘成桐的高度肯定?;貒?guó)后,鐘家慶與楊洪蒼合作,趁熱打鐵乘勝追擊,不久他們得到了他之前猜測(cè)的最佳結(jié)果。1983—1984年,鐘家慶訪問(wèn)IAS,期間與莫毅明合作,在復(fù)幾何領(lǐng)域取得重大成果。然而令人遺憾的是,1987年4月12日,鐘家慶因心臟病突發(fā)而于睡夢(mèng)中悄然辭世。


陸啟鏗的另一個(gè)得意弟子是周向宇,他在1998年解決了懸疑40年的擴(kuò)充未來(lái)光管猜測(cè),在數(shù)學(xué)物理學(xué)界引起轟動(dòng)。1988年,陸啟鏗訪問(wèn)蘇聯(lián)Steklov數(shù)學(xué)所,所長(zhǎng)弗拉基米羅夫(Vladimirov)向他提出了這個(gè)問(wèn)題,并表達(dá)了對(duì)華派弟子解決這一猜想的殷切期盼。陸啟鏗回國(guó)后將這一問(wèn)題交給了周向宇,功夫不負(fù)有心人,十年之后,周向宇最終攻克了這一著名猜想。陸老知人識(shí)才的眼光由此可見一般。


除了鐘家慶、周向宇、楊洪蒼和李慶忠,陸啟鏗的研究生還有殷慰萍、洪毅等。洪毅考慮了典型流形的熱核,殷慰萍則與陸啟鏗合作,考慮了de-Sitter空間的波動(dòng)方程的柯西問(wèn)題。陸啟鏗的影響在這些學(xué)生的工作中清晰可見。


除了研究和指導(dǎo)學(xué)生,陸啟鏗還寫了許多清晰易懂的通俗文章,介紹華羅庚學(xué)派在多復(fù)變方面的工作。在這方面,他的用心與筆力直追師爺外爾。外爾曾寫過(guò)一篇有名的文章《半個(gè)世紀(jì)的數(shù)學(xué)》,陸老曾推薦給數(shù)學(xué)所研究數(shù)學(xué)史的李文林研究員,建議翻譯成中文(胡作玄完成,見《數(shù)學(xué)史譯文集續(xù)集》)。陸啟鏗本人寫過(guò)兩篇關(guān)于中國(guó)多復(fù)變研究的精彩報(bào)告,第一篇《典型域的調(diào)和函數(shù)論:1949—1959》,與華羅庚合作完成,以慶祝新中國(guó)成立十周年(蘇聯(lián)有這種傳統(tǒng),他們的標(biāo)志性起始年份是1917);第二篇《多復(fù)變函數(shù)論在中國(guó):1949—1989》寫在華羅庚與鐘家慶逝世后,回顧了自建國(guó)以來(lái)40年的多復(fù)變工作。1999年,陸啟鏗在中科院數(shù)學(xué)所做了主題為“華羅庚在多復(fù)變數(shù)函數(shù)論方面的工作與思想及其對(duì)數(shù)學(xué)與物理的影響 ”的華羅庚數(shù)學(xué)講座,這對(duì)任何想要對(duì)華羅庚的思想精髓與早期多復(fù)變工作獲得了解的人來(lái)說(shuō),都是一個(gè)極好的指引。正是在這篇報(bào)告中,陸啟鏗寫道:


筆者跟隨華羅庚工作35年,深刻領(lǐng)悟到華羅庚的學(xué)術(shù)思想是:從特殊到一般,從簡(jiǎn)單到復(fù)雜,從具體到抽象。


2010年,華羅庚誕辰100周年,中科院華羅庚數(shù)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室編輯出版了《華羅庚文集》,將華羅庚的論文、教材與研究專著分卷出版。陸啟鏗負(fù)責(zé)審?!抖鄰?fù)變函數(shù)論I》,其內(nèi)容就是華老的代表作《典型域的調(diào)和分析》。筆者留意到,在最后一頁(yè),新添了一個(gè)附注,用比正文略小的字號(hào)排版:


校者注:定理4.6.3是錯(cuò)誤的,主要是因?yàn)椤?/span>


陸老做學(xué)問(wèn)的一絲不茍,由此可見一斑。據(jù)筆者查閱,在有些多復(fù)變函數(shù)論的教材中,從華老書中抄來(lái)的這個(gè)錯(cuò)誤至今都未注意到。


對(duì)一般讀者來(lái)說(shuō),華老為研究生所寫的著作(比如《從單位圓談起》)并不好讀,因?yàn)樗形姆浅>珶?。相比而言,陸啟鏗(和龔昇)的著作則鋪墊比較充分,更容易懂。


正如印度數(shù)學(xué)家V. S. Varadarajan(在談?wù)揌arish-Chandra時(shí))所說(shuō),“科學(xué)并非一堆無(wú)關(guān)個(gè)人的發(fā)現(xiàn)。它是由人類創(chuàng)造的,它的進(jìn)展是一些非常有天分的個(gè)人的高度個(gè)性化的行動(dòng)和反應(yīng)的產(chǎn)物。在研究一個(gè)大人物的工作時(shí),如果你對(duì)其個(gè)性了解得越多,那么其樂趣就會(huì)越大?!币雽?duì)華羅庚、陸啟鏗的工作了解得更深入,我們需要了解其個(gè)性。


對(duì)陸啟鏗先生,筆者無(wú)緣親密接觸,但至少有一點(diǎn)是明確的,跟外爾的導(dǎo)師希爾伯特(Hilbert)以及他本人的導(dǎo)師華羅庚一樣,陸啟鏗信奉利希滕貝格(G. C. Lichtenberg,1742—1799,德國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和作家)的名言“天才即勤奮(Genius is industry)”。陸老身后留下的豐厚數(shù)學(xué)遺產(chǎn)就是明證。


后記:我為什么寫這篇文章?


2013年我發(fā)郵件給陸先生請(qǐng)求探訪:


陸先生:

您好!

我是首都師范大學(xué)數(shù)學(xué)院的一名博士研究生,數(shù)學(xué)物理方向,量子計(jì)算與信息專業(yè),導(dǎo)師費(fèi)少明。

最近對(duì)數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)文化發(fā)生了興趣,例如,附件中有我一篇介紹華羅庚先生關(guān)于矩陣標(biāo)準(zhǔn)型理論的工作的文章(已被臺(tái)灣《數(shù)學(xué)傳播》接收),審稿老師建議將該文用英文縮寫,投稿到Notices of the AMS,以便西方學(xué)者了解華先生在這方面的貢獻(xiàn)。

我想,你可能是華先生的弟子中最重視他這方面工作的一位(拙文引用您的一句話作為開始,特表感謝?。院芟雭?lái)拜訪您。也希望能從您那里了解到華派在標(biāo)準(zhǔn)型方面的更多工作。

雖然我聽說(shuō)您每周一到周五都在辦公室,但我還是希望能夠事先得到您的允許,再來(lái)拜訪您。

祝您身體健康!

學(xué)生:林開亮


結(jié)果他給我回復(fù)了電話號(hào)碼,讓我直接打電話。于是我在電話中問(wèn)起華羅庚在矩陣方面的工作,他說(shuō)在華老的多復(fù)變工作中,最要緊的是“極坐標(biāo)”(相當(dāng)于李群中的某種分解),然后他給我指引了《典型域的調(diào)和分析》以及他的《典型域和典型流形》中的論述。后來(lái)我把電話采訪的內(nèi)容補(bǔ)充到正式發(fā)表在《數(shù)學(xué)傳播》2015年第1期的通俗文章《華羅庚在矩陣標(biāo)準(zhǔn)型方面的工作》一文中,為拙文增色不少。


2015年,在我從IAS檔案館得到的Weyl與華羅庚的全部通信——這些通信表明,Weyl實(shí)際上一直在提攜幫助華羅庚(包括邀請(qǐng)華羅庚訪問(wèn)IAS),華羅庚也在Weyl面前稱“您最聽話的學(xué)生(Your most obedient student)”之后,我突然領(lǐng)悟到,陸啟鏗原來(lái)是Weyl的第三代傳人。這再度引發(fā)了我對(duì)華羅庚和陸啟鏗的工作的興趣,于是通過(guò)正在為陸老寫傳的楊靜表達(dá)了想要拜訪一下他老人家的愿望。后來(lái)陸先生打電話告訴我,實(shí)在抱歉,他已患絕癥,到晚期了,只能躺在醫(yī)院病床上,恕不能見……


2015年8月3日,陸啟鏗先生仙逝,這成了我作為一名數(shù)學(xué)史愛好者、一名華羅庚的忠實(shí)粉絲的終身遺憾。 


注:除陸啟鏗先生本人的文章,本文主要參考了下述文獻(xiàn):

【1】龔昇:繼承與發(fā)揚(yáng)華羅庚先生在多復(fù)變數(shù)方面的工作,收入《傳奇數(shù)學(xué)家華羅庚——紀(jì)念華羅庚誕辰100周年》,丘成桐等主編,高等教育出版社,2010年。(陸啟鏗先生本人也有一篇文章收入該書。)

【2】殷慰萍:著名數(shù)學(xué)家陸啟鏗學(xué)部委員——慶賀陸啟鏗教授65壽辰,《數(shù)學(xué)季刊》,1992年第3期。

【3】馮克勤:我怎樣走上學(xué)習(xí)代數(shù)數(shù)論之路,收入《新世紀(jì)代數(shù)學(xué)》,張繼平主編,北京大學(xué)出版社,2002年。


編者按:本文經(jīng)作者授權(quán)發(fā)布,原文曾發(fā)表于《中國(guó)數(shù)學(xué)會(huì)通訊》2016年第2期,作者感謝清華大學(xué)高等研究院楊振寧先生、中科院數(shù)學(xué)所周向宇院士、天津大學(xué)理學(xué)院物理系戴伍圣教授、四川大學(xué)數(shù)學(xué)所羅懋康教授對(duì)初稿提出了有價(jià)值的意見和建議。

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陸啟鏗先生千古!
1992年11月4日, 著名數(shù)學(xué)家陳景潤(rùn) ,著名數(shù)學(xué)物理學(xué)家陸啟鏗 雙雙榮獲首屆“華羅庚數(shù)學(xué)獎(jiǎng)”
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