数学家的故事|数学家-冯康

数学家的故事|数学家-冯康

冯康,1920年9月9日生于江苏省南京市,原籍浙江绍兴,少年时代家居江苏省苏州市。父亲是知识分子,文学修养较高,长年在外做文职职员。母亲操持家务。全家靠父亲薪金收入,生活水平算是中等。父亲决心要让自己的子女受到现代教育的主张对冯康兄弟姐妹几人产生了影响,他们从小都很用功读书。1926年至1937年冯康先后在江苏省立苏州中学所属实验小学、初中部及高中部就读,学业一贯优异。中学以后,他对物理和数学有了浓厚的兴趣,这为他以后的科学生涯定了基调。
  
  1937年抗战开始不久,家乡遭受敌机轰炸,学校解散,随后江南地区沦陷。冯康和当时大多数爱国青年一样,痛恨日本侵略军,对抗战胜利抱着希望,离开沦陷区转到后方。1939年春季他以同等学历考入福建协和学院数理系学习,1939年秋季重新考入重庆中央大学电机工程系学习,两年后转物理系,1944年毕业。毕业后他的科学方向转为数学。事实上他在大学时期兼修了电机、物理、数学三系的主课,这一基础背景对他后来的发展也起了独特的作用。
  
  1945年毕业后他到重庆及上海复旦大学担任数学物理系助教,1946年到清华大学,任物理系助教,1951年转任数学系助教。1951年调到中国科学院数学研究所,担任助理研究员。1951年至1953年在苏联斯捷克洛夫数学研究所进修。这一时期中他曾有机会先后受教于当代知名而风格各异的数学家陈省身、华罗庚和苏联的Л.C.庞特里亚金。1957年至1978年冯康在中国科学院计算技术研究所任副研究员、研究员,负责科学与工程计算及计算数学的学术指导工作,他的科研方向转为应用数学与计算数学。冯康1980年当选中国科学院院士,1980年起任国务院学位委员会委员。1959年被评为全国先进工作者,1965年被选为第三届全国人民代表大会代表,1979年被评为全国劳动模范。1978年至1987年任中国科学院计算中心主任,1987年后任该中心名誉主任。1978年至1986年担任全国计算机学会副主任委员,1985年至1990年担任全国计算数学学会理事长,1990年任该会名誉理事长。他还担任西安交通大学数学系名誉教授,国际计算力学协会创始理事,国际力学与数学交互协会名誉成员,英国伦敦凯莱计算与信息力学研究所科学顾问,英国爱丁堡国际数学研究中心科学顾问,以及我国4种一级计算数学杂志(2种中文、2种英文)的主编,《中国科学》、美国《计算物理》、日本《应用数学》、荷兰《应用力学与工程的计算方法》、美国《科学与工程计算》的编委,《中国大百科全书》数学卷副主编。
  
  1957年以前,冯康主要从事基础数学研究,在拓扑群和广义函数论方面取得了卓越的成就。
  
  1957年根据国家12年科学发展规划,我国要填补电子计算机研制与应用领域的空白,冯康由中国科学院数学研究所调往新成立的计算技术研究所,参加我国计算技术与计算数学的开创工作,其后为科学院及全国范围内计算数学队伍的组建、培养及发展做出了多方面的重大贡献。
  
  冯康作为计算数学这门新兴学科的先行者和带头人,他特别重视理论和实践的结合。计算数学是随着电子计算机出现而兴起的一门应用性极强的学科,需要懂得实际应用背景及边缘学科的知识。冯康在物理及数学方面的坚实基础和渊博知识,为他在计算数学领域的业务指导工作及他个人也要从头学起的研究工作起了重要作用。当时中国科学院计算技术研究所第3研究室达200多人,其中全国各地来进修的人员几十名。在冯康的指导下,该室承担了大量的国防、国民经济各部门的实际计算任务。冯康亲自讲授了有关的物理、力学知识及计算数学理论,对所有的课题都亲自过问,进行具体的指导;在天气数值预报、大型水坝应力计算、核武器内爆分析与计算、核武器中子迁移方程计算、航天运输工具的高速空气动力学计算、大庆油田地下油水驱动问题、飞机翼气动力颤振性计算、汽轮机叶片流场计算、流体力学稳定性计算等方面取得了一系列学术上有创见性的理论成果及实际效果,并为电子计算机及其应用的普及推广做出了开创性的成绩。
  
  在50年代末60年代初,冯康在解决大型水坝计算问题的集体研究实践的基础上,独立于西方创造了一整套解微分方程问题的系统化、现代化的计算方法,当时命名为基于变分原理的差分方法,即现时国际通称的有限元方法,其总结论文被刊于1965年《应用数学与计算数学》。70年代,在间断有限元理论方面,冯康建立了间断函数类的庞加莱(Poincaré)型不等式,并在此基础上建立了间断有限元函数空间的嵌入理论,这在国际上是先进的。
  
  冯康还将椭圆方程的经典理论推广到具有不同维数的组合流形,即由不同维数子流形组成的几何结构,在国际上为首创,为组合弹性结构理论提供了严密的数学基础,解决了有限元法对于组合结构的收敛性问题。此项工作的成果,被写进了专著《弹性结构的数学理论》,受到工程界的欢迎。鉴于诸如机器人以及空间站等高度复杂结构的出现,这一方向会有很大的发展前景,现正由他的学生和一些国外学者在继续工作。与此同时,冯康对传统的将椭圆方程归化为边界积分方程的弗雷德霍姆(Fredholm)理论作了重要发展,提出自然归化的概念作为边界归化的标准方法,形成了自然边界元方法,它能和有限元法自然耦合而统于一体,实质上成为后来兴起的适合于并行计算的区域分解法的先驱。
  
  1984年起冯康将其研究重点从以椭圆方程为主的平衡态稳态问题转向以哈密顿方程及波动方程为主的动态问题。他在北京国际双微会议(1984年BeijingSymposiumonDifferentialGeometryandDifferentialEquations-ComputationofPartialDifferentialEquations)上首次提出基于辛几何原理计算哈密顿体系的方法,即哈密顿体系的哈密顿算法,从而开创了哈密顿体系计算方法这一新方向。由于一切守恒的物理过程都能表为哈氏形式,而其数学基础就是辛几何,因此这一新领域将具有丰富的科学内涵和广阔的应用前景。自此以后,冯康领导中国科学院计算中心的一个研究小组,将纯理论的辛几何和现代的科学工程计算有机地结合起来,系统地开展了这方面的研究,取得非常重要的国际领先的成果。
  
  冯康在科学上的贡献,先后获得1978年全国科学大会重大成果奖,全国自然科学奖二等奖,科学院自然科学奖一等奖及全国科技进步二等奖。
  
  冯康除了本人的研究工作外,还承担了众多的行政工作、各种业务指导工作,以及培养年轻优秀人才的工作。在他的指导与关怀下,中国科学院计算中心计算数学专业逐步形成了一个年轻的优秀人才梯队,其中,1980年与1988年两度全国最年轻的研究员都出在计算中心,都是在他的亲自关怀下成长的。同时冯康还为全国计算数学学科的发展多次提出重要的指导性意见,如,创办全国性的计算数学学术刊物,成立全国计算数学学会;向中央领导同志提出紧急建议,呼吁社会各方面重视科学与工程计算,倡议成立科学与工程计算开放实验室,倡议将科学与工程计算列入国家基础研究重点项目等等。特别是,他论证了“实验、理论、计算已成为科学方法上相辅相成的而又相对独立,可以相互补充代替而又彼此不可缺少的三个重要环节”,指出“科学与工程计算作为一门工具性、方法性、边缘交叉性的新科学已经开始了自己的新发展,它包括了近年不断形成的各个计算性学科,如计算数学、计算物理、计算力学、计算化学以及计算地震学等各种计算性工程学。计算数学则是它们的联系纽带和共性基础”。说明了计算手段对于科学技术进步的重要性和迫切性,从而在科学技术发展的战略高度上阐明了科学与工程计算的地位和作用,这将有力地促进计算数学在我国的四个现代化中发挥它应有的作用。目前,科学与工程计算开放实验室已经建成,“科学与工程计算的方法和理论”被列为“八五”期间国家重点关键基础研究项目,冯康为该项目的首席专家。

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