“九院”元勛周毓麟的數(shù)學(xué)人生
中國新聞周刊記者/宋春丹
發(fā)于2021.4.12總第991期《中國新聞周刊》
改革開放初期，葉其孝由北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系選派，赴美國明尼蘇達大學(xué)訪學(xué)。導(dǎo)師聽說他是周毓麟的學(xué)生，急著問他：“周毓麟這二十年在學(xué)術(shù)界怎么不見了？”
那是1960年5月的一天上午，還是北大數(shù)學(xué)力學(xué)系教師的周毓麟剛上完課就接到通知，國家要調(diào)他參加一項重要的國防工作。他連工作都沒來得及交接，當(dāng)天下午就來到二機部所屬的北京第九研究所(簡稱“九所”)報到。自此，他從學(xué)術(shù)界隱身，近20年沒有公開發(fā)表一篇新論文。
周毓麟不止在國際學(xué)術(shù)界隱身了20年，在公眾視野中更是長期形同隱身。
榮獲國家1982年度自然科學(xué)一等獎的“原子彈氫彈設(shè)計原理中的物理力學(xué)數(shù)學(xué)理論問題”的9位署名者，排在前四位的彭桓武、鄧稼先、周光召、于敏后來皆被授予“兩彈一星”元勛稱號，名字婦孺皆知，而位列第五的周毓麟及其后的秦元勛、江澤培、何桂蓮等數(shù)學(xué)家，則幾乎在公眾視線中整體不可見。
同事們要幫周毓麟準備“蘇步青獎”等獎項的評獎材料，他幾次說“算了”。
“為什么說‘算了’？因為我覺得沒意思。為什么沒意思？一般人都覺得，原子彈、氫彈，不都是物理學(xué)家操心的事情嗎？要我去解釋我有什么貢獻，我不愿意費心思費口水�！� 他如此對“周毓麟學(xué)術(shù)成長資料采集工程”小組成員吳明靜等人說。
2021年3月2日，周毓麟在北京靜靜地離世，享年98歲。至此，中國早期核武器攻關(guān)中貢獻卓著而又罕為人知的數(shù)學(xué)家群體的身影已漸漸遠去。
八大主任、四大數(shù)學(xué)家
1960年1月，經(jīng)中共中央書記處總書記鄧小平批準，二機部調(diào)郭永懷、程開甲、陳能寬、龍文光、周毓麟、秦元勛等105名高中級技術(shù)骨干加入核武器研制隊伍。
周毓麟等人調(diào)來時，鄧稼先已率領(lǐng)第一批青年骨干做了兩年的理論準備。這是一支由16個應(yīng)屆大學(xué)畢業(yè)生組成的年輕隊伍，由鄧稼先從北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、北京航空學(xué)院等高校挑選而來。北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系畢業(yè)生朱建士、北京航空學(xué)院飛機設(shè)計系空氣動力學(xué)專業(yè)畢業(yè)生傅櫻也在其中，被分在力學(xué)組。
周毓麟是這批年輕人等來的第一位數(shù)學(xué)家。他們遇到深奧難解的數(shù)學(xué)問題都會去請教他，他也會馬上停下手頭上的事，當(dāng)場在紙上做推算講解。
他們跟著周毓麟學(xué)習(xí)激波運動和圖像，當(dāng)時傅櫻的妻子已懷孕，同事們開玩笑給他未出世的孩子取名“周激波”，但生出來后是個女兒，名字沒有用上。
1960年10月，九所調(diào)整機構(gòu)設(shè)置，成立一室，即九院理論部的前身。時任二機部副部長劉西堯稱理論部為“龍頭的三次方”，因為中國核武器研制的龍頭在二機部，二機部的龍頭在九所，九所的龍頭在理論部。
在進行原子彈研制的同時，郭永懷還受聘于國防部第五研究院，參與導(dǎo)彈技術(shù)攻關(guān)。他曾感慨，理論部的工作方法和五院很不一樣。理論部就是搞計算。五院設(shè)計一件東西，要做出多個用于實驗，其他軍工研究單位也都可以做大量試驗來做判斷，而搞核武器設(shè)計不行。因此，核武器理論研究工作的難度極大，分量也極重。
鄧稼先領(lǐng)銜的理論部“八大主任”中，有四位物理學(xué)家、四位數(shù)學(xué)家。
電影《美麗心靈》中有這樣一句臺詞：“是數(shù)學(xué)家贏得了世界大戰(zhàn)，是數(shù)學(xué)家破解了日本密碼，也是數(shù)學(xué)家發(fā)明了原子彈。”楊振寧曾說：“理論物理的工作是‘猜’，而數(shù)學(xué)講究的是‘證’。”尤其是在缺乏現(xiàn)代高性能大型計算機的情況下，要處理原子彈爆炸這樣的復(fù)雜運動過程，只能由物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家緊密配合，物理學(xué)家給出粗估，數(shù)學(xué)家做精確計算。
四位數(shù)學(xué)家中，江澤培是周毓麟的留蘇同學(xué)，獲副博士學(xué)位后兩人都回到北京大學(xué)任職。秦元勛與何桂蓮都從中科院數(shù)學(xué)所調(diào)來，何桂蓮畢業(yè)于燕京大學(xué)，兼理論部黨支部書記，分管計算機和行政工作，秦元勛曾獲美國哈佛大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位，與周毓麟共同領(lǐng)導(dǎo)數(shù)值計算工作，主要負責(zé)核武器設(shè)計中威力計算方面的工作。
周毓麟經(jīng)常和后輩談起理論部的數(shù)學(xué)家。他自己認為，論思想活躍，他不如秦元勛；論數(shù)學(xué)的嚴謹，他不如江澤培。
周毓麟與秦元勛好像冥冥之中有某種緣分。兩人同年同月同日生，在調(diào)入九所前都做過拓撲和微分方程研究：秦元勛研究點集拓撲，周毓麟研究組合拓撲；秦元勛研究常微分方程，周毓麟研究偏微分方程。
傅櫻說，秦元勛思維很靈活，性格更外向活躍，一會兒一個主意，也愛聊天。周毓麟性格更內(nèi)斂，不作聲不招搖，總是踏踏實實坐辦公室，安安靜靜做學(xué)問，看書推公式。周毓麟身上有種數(shù)學(xué)家的獨特個性，衣著利落，襯衫總是有棱有角，沒有褶皺。
科研人員們私下說：“跟著兩個老周走，沒有錯！”兩個“老周”，就是周光召和周毓麟。
“九次計算”
1960年4月，為了突破原子彈的工作原理，鄧稼先將16位年輕大學(xué)畢業(yè)生分成力學(xué)組、數(shù)學(xué)組、動態(tài)方程組三個組，一天三班倒，用4臺手搖計算器(后用半自動的電動計算器)，利用“特征線法”解流體力學(xué)方程，模擬起爆后的物質(zhì)運動全過程。
第一次計算結(jié)果基本完滿，但是炸藥爆炸后在內(nèi)爆過程中產(chǎn)生的壓力總是小于蘇聯(lián)專家提供的一個數(shù)據(jù)，且差了幾倍之多。
二機部部長宋任窮等曾回憶了這個數(shù)據(jù)的來歷。
1957年10月，中國和蘇聯(lián)簽訂了國防新技術(shù)協(xié)定。根據(jù)協(xié)議，1958年7月，蘇聯(lián)政府派出3名高級別核武器專家抵達北京，先去青�？疾炝撕宋淦餮兄苹貜S址，7月15日回北京作了一個報告，聽報告的有宋任窮、劉杰、袁成隆、錢三強、吳際霖和郭英會等。報告講到中途，蘇聯(lián)專家宣布不許記筆記。但核物理專家錢三強完全聽懂了。他的回憶加上大家的記錄被迅速整理出來，其中就有這個重要參數(shù)。
計算進行了九次，歷時九個月，史稱“九次計算”。但結(jié)果大同小異，都與蘇聯(lián)的數(shù)據(jù)不符。
與此同時，周毓麟也在用數(shù)學(xué)方法即“差分法”來計算流體力學(xué)方程。
當(dāng)時理論部主要研究三類方程：流體動力學(xué)方程、輻射擴散方程、中子輸運方程。其中流體動力學(xué)方程是最難的，難就難在它有間斷。一旦有間斷，差分就沒有辦法了，這與解其他方程不同。二機部黨委研究決定，由周毓麟帶領(lǐng)計算組集中力量探索新的流體力學(xué)計算方法。
1960年底，周毓麟帶人展開廣泛調(diào)研。他每天早晨8點準時上班，末班車回家，到家還要工作到12點才上床休息。他后來回憶這段時期的工作是“形勢所迫、責(zé)任很重、心氣十足”，各方面的知識而且是前沿的、深刻的、實用的知識涌進腦海，自身的知識結(jié)構(gòu)和能力也在顯著提升。
周毓麟找到了一本書，是美國人R·D·里奇特邁爾寫的《初值問題的差分方法》。這本書總結(jié)了美國研究原子彈時的計算方法，介紹了機器計算處理沖擊波的問題，還有關(guān)于中子的計算，很有參考價值。
通過調(diào)研，周毓麟選中了美國的馮·諾依曼方法，即“人為黏性法”。這個方法的關(guān)鍵，是增加一個人為黏性項。
周毓麟給大家作了一個報告。他說，計算沖擊波，解是有間斷的，機器不能算，那怎么辦？可以用“人為黏性消去法”，加上一個系數(shù)，變成拋物型方程。拋物型方程就有連續(xù)性，是有光滑解的。
在周毓麟的指導(dǎo)下，編制出了程序。調(diào)試完成后，與使用“特征線方法”的九次計算手算結(jié)果相比較，誤差只在5%左右，表明程序是可靠的。消息傳來，還在三班倒苦苦運算的傅櫻等精神為之一振。
傅櫻告訴《中國新聞周刊》，運用特征線法，哪怕計算一個最簡單的模型，各方面參數(shù)可以改變幾百幾千次，變一次就要算一次。而且特征線法無法上機運算，只能人工手算，算一次需要一個月。周毓麟提出使用人為黏性法，使九所第一次實現(xiàn)上機運算，幾個小時就可以計算出一個模型，開創(chuàng)了上機運算數(shù)學(xué)模型的先河。
1961年9月，周光召從蘇聯(lián)歸國進入九所，他運用炸藥能量“最大功原理”從理論上反證了蘇聯(lián)所提供數(shù)據(jù)的不可能。后來，周毓麟率領(lǐng)科研小組進行數(shù)值模擬計算，再次否定了這個數(shù)據(jù)的可能性。
一次在運算時，在計算機的打印紙中，突然出現(xiàn)了那個人們踏破鐵鞋無覓處的數(shù)據(jù)——原來這是一個偶然出現(xiàn)的波峰值，其實是一個應(yīng)該被忽略的數(shù)據(jù)。
也因此，傅櫻曾開玩笑說，如果不是蘇聯(lián)專家故意提供假數(shù)據(jù)，那就是專家自己也沒搞明白。
周毓麟和秦元勛還在原子彈起爆元件設(shè)計中發(fā)揮了數(shù)學(xué)家的關(guān)鍵作用。
據(jù)美國審理“羅森堡夫婦原子彈間諜案”中所透露，原子彈球形結(jié)構(gòu)的外層是36塊起爆元件拼湊起來的。1962年，中國原子彈研制已進入攻堅階段，3月，任務(wù)進展到起爆元件的研究階段。王淦昌、陳能寬這兩位試驗部負責(zé)人每周都從爆轟試驗場趕回來參與討論，再把理論研究成果帶回去指導(dǎo)試驗。經(jīng)過反復(fù)試驗，發(fā)現(xiàn)36塊根本合不成那種特定球形體。
最后，周毓麟和秦元勛以雄厚的拓撲學(xué)功底論證出絕非36塊，應(yīng)是32塊，就此建立起理論指導(dǎo)的模型。
計算領(lǐng)頭人
1965年，袁國興大學(xué)畢業(yè)，分配到九所。在北京大學(xué)偏微分方程專業(yè)學(xué)習(xí)期間，他的老師基本都是周毓麟的學(xué)生，講課時一講到偏微分方程就會提到周毓麟。
袁國興告訴《中國新聞周刊》，周毓麟可說是九所的計算創(chuàng)始人、領(lǐng)頭人，九所的計算方法問題大都與他相關(guān)。
沈隆鈞也在這一年來九所報到。在浙江大學(xué)偏微分方程專業(yè)學(xué)習(xí)時，周毓麟的著作是他畢業(yè)論文的主要參考文獻，因此當(dāng)他得知周毓麟也在九所時，心中的迷茫馬上消散，為自己能來這個單位感到幸運。
后來擔(dān)任九所副所長和科技委主任的沈隆鈞告訴《中國新聞周刊》，對九所來說，若論對數(shù)學(xué)工作的貢獻和影響，周毓麟無疑是最大的。
70年代后，理論部“八大主任”離散，鄧稼先也調(diào)到院里當(dāng)院長，只有于敏、周毓麟和何桂蓮繼續(xù)留守。
進入80年代，國際上禁核試的呼聲越來越高，美國和蘇聯(lián)要求中國在禁核試條約上簽字。鄧稼先、于敏等指出，美國和蘇聯(lián)的核武器研究基本接近理論極限，禁止核試驗對其影響不大，而正在爬坡的中國核武器研制事業(yè)則可能會因國際政治角力而功虧一簧。因此，一方面中國要加快相關(guān)核試驗進程，拿到應(yīng)該拿的數(shù)據(jù)；另一方面，要大力發(fā)展數(shù)值模擬手段。
核武器研究與設(shè)計需要求解非常復(fù)雜的數(shù)學(xué)方程組，這些方程組在理論上無法給出有沒有解以及解是什么，只能靠做試驗或者用計算機計算。但試驗花費高昂，且僅靠試驗無法獲得過程中的內(nèi)部關(guān)鍵細節(jié)，所以計算機模擬成為核武器研究的重要手段。因此，世界各國都十分重視大型科學(xué)計算方法。
周毓麟主持了中國核武器的數(shù)值模擬及流體力學(xué)方面的研究工作。他喜歡將復(fù)雜的應(yīng)用計算問題簡化為一個簡單模型，以探討求出來的解是否可靠、是否穩(wěn)定，即解的收斂性和穩(wěn)定性問題。
1981年，袁國興開始負責(zé)九所的計算機工作。70年代，李德元和周毓麟給他布置了一項任務(wù)——編制一套能夠?qū)崿F(xiàn)從炸藥起爆到釋放的程序。他率領(lǐng)8個人，花了14年終于研制成功。
袁國興說，周毓麟在工作中對他影響最深的，一是設(shè)計軟件過程中關(guān)于穩(wěn)定性、收斂性的研究，二是該選什么結(jié)構(gòu)的計算機、多少字長的計算機才能夠滿足研究所的計算要求。他說，周毓麟主導(dǎo)的這項工作是科學(xué)計算的奠基性工作，為計算機芯片的研制提出了高要求。
打破“閉門造車”
改革開放初期，時任九所所長李德元面對多方反對意見，頂著巨大壓力，提出結(jié)束九所作為絕密單位長久以來“閉關(guān)自守、閉門造車”的封鎖狀態(tài)，開展對外交流，否則科技發(fā)展一定會受到局限。
九所第一次選派了沈隆鈞等年輕骨干出國留學(xué)。因九所尚未開放，他是以北大教授身份出國的。周毓麟一手安排，與北大聯(lián)系，為他寫了推薦信。1983年他飛赴美國的那天，周毓麟起了一個大早專程去送他。
作為全國計算數(shù)學(xué)學(xué)會理事長，周毓麟還積極推動了數(shù)學(xué)年會的召開。
1990年，張景琳擔(dān)任全國計算數(shù)學(xué)學(xué)會副秘書長，受李德元委派配合周毓麟工作。張景琳說，周毓麟脾氣特別溫和，他雖然口頭上說“我這個理事長不理事，是掛名的，你們才是真正的領(lǐng)導(dǎo)”，但事實上他大小諸事都會一一過問，聽取匯報時不放過每個細節(jié)。
為了利用這次年會擴大全國計算數(shù)學(xué)學(xué)會的影響，同時也擴大九所的影響，周毓麟在會議籌備階段下了很大功夫，周密安排了整整一年。張景琳告訴《中國新聞周刊》：“他的考慮實際上是要把國內(nèi)的計算數(shù)學(xué)轟轟烈烈搞起來�！�
1991年5月，第四屆全國計算數(shù)學(xué)年會在南開大學(xué)召開，320余人與會。這是中國計算數(shù)學(xué)界規(guī)模最大、出席人數(shù)最多的一次會議。開幕式上，當(dāng)周毓麟攙扶著陳省身走上主席臺時，全場掌聲雷動。
陳省身是周毓麟的恩師。1946年，陳省身正在籌辦中央研究院數(shù)學(xué)所，剛大學(xué)畢業(yè)不久的周毓麟前來求職，成了陳省身的弟子。陳省身將拓撲學(xué)作為追趕國際先進水平的臺階。“拓撲學(xué)”的譯名就是他起的，他還戲稱“拓撲”為“托缽”，意即搞數(shù)學(xué)就要像和尚一樣托缽化緣，潛心苦修。
周毓麟曾回憶，自己到了中研院數(shù)學(xué)所后，才真正知道如何做研究。他說，有一次陳省身找他談話，指出了他的不少錯誤。這次談話之后，他好像開了竅似的，對工作對學(xué)習(xí)都好像很有信心、很有辦法了，心里總覺得，無論什么新的任務(wù)，自己只要肯努力，有一年的工夫總可以得其門而入的。
1992年，國防科工委要在整個國防口成立100多個國家重點實驗室，其中包括九所的計算物理實驗室。沈隆鈞擔(dān)任主任，張景琳擔(dān)任副主任，李德元擔(dān)任學(xué)術(shù)委員會主任。周毓麟被聘請為唯一一位數(shù)學(xué)家顧問，另外三位顧問都是物理學(xué)家。
計算物理實驗室是當(dāng)時國防科工委唯一一個數(shù)值模擬實驗室。張景琳說，周毓麟看到了計算物理實驗室的重要性，因為通過實驗室可以實現(xiàn)對外開放，與外界交流。
實驗室設(shè)立之初，國防科工委給了100萬美元的外匯指標。周毓麟利用他的社會影響力，邀請全國領(lǐng)域內(nèi)的知名專家對實驗室的發(fā)展方向做了一番大討論。討論認為，要利用這100萬美元購買先進的機器。
計算物理實驗室的設(shè)施很快全國領(lǐng)先，很多會議也因此集中到了這里來舉辦。周毓麟對張景琳說：“咱們是搭臺給人家唱戲�！彼韵轮馐牵潘肆ξ锪l件不錯，應(yīng)該利用起來，發(fā)展國內(nèi)的計算數(shù)學(xué)事業(yè)。
葉其孝說，改革開放后，周毓麟又回到非線性偏微分方程的研究。作為中國非線性偏微分方程研究和教學(xué)的領(lǐng)路人，他不僅自己作出了高水平的研究成果，還培養(yǎng)出了許多活躍在國際非線性偏微分方程舞臺上的年輕人。
“罄竹難書”
自從高中時期迷上數(shù)學(xué)以來，除了讀數(shù)學(xué)書籍和思考數(shù)學(xué)問題，周毓麟的生活中幾乎再沒有別的愛好和消遣。
他有記效率筆記的習(xí)慣，年輕時的效率筆記嚴格記錄了每天、每周用于數(shù)學(xué)工作的時間。80歲后在家頤養(yǎng)天年，他還是堅持記筆記。他的筆記工整異常，連草稿都比別人謄寫好的還要整潔。他的板書非常漂亮，清晰有序，學(xué)生說他的板書就像藝術(shù)品。
他仍然時刻關(guān)注著專業(yè)的動態(tài)，活力不減。他退休以后，袁國興每年春節(jié)都去拜訪，給他講一下當(dāng)下芯片和計算機的最新發(fā)展情況。
他聊天不愛拉家常，三句話一過就自然討論起數(shù)學(xué)問題，神采奕奕地用手指在空中不斷描寫幾何圖形和公式。即便第二天要做手術(shù)，他在病床上關(guān)注的依然是研究工作的進展。
他90歲依然精力旺盛，只是由于青光眼幾近失明。他自嘲年輕時用眼過度，提前把視力的份額給用完了，但他仍然不愿輟筆，要女兒給他買大本子，摸索著在上面“涂涂畫畫”。
改革開放后，葉其孝每年都要去看周毓麟一兩次。他們都不喜歡打電話，有時不方便見面，就靠寫信聯(lián)絡(luò)。近兩年，他聽周毓麟的女兒說，周毓麟有點老糊涂了，總是說“明天我就100歲了”，但他覺得，老師是在“�；^”，在和子女開玩笑。
葉其孝曾向周毓麟談及自己的座右銘“四樂”，即“知足常樂、助人為樂、苦中作樂、自得其樂”，周毓麟深有同感，立即拿筆記了下來。
周毓麟喜歡回憶在蘇聯(lián)留學(xué)的日子，每一個教授的名字都記得很清楚。他向葉其孝講起那時他每天第一個到圖書館，最后一個離開；講起在一次考試中遇到一個很難的題目，他突然想到自己擅長的拓撲學(xué)，解決了這個問題，連莫斯科大學(xué)校長都表示了贊賞。
對調(diào)到九所前執(zhí)教北大這段經(jīng)歷，周毓麟用了“非常幸�！眮硇稳葑约旱母惺�。他說，那時雖然忙，但總是能看到學(xué)生們的成長變化，感覺收獲非常大。
葉其孝記得，當(dāng)年曾參加過兩次周毓麟主持的閉卷考試。周毓麟宣布了三條規(guī)矩：可以看書，可以查資料，但是不能相互討論。這兩次考試，一次考了整整一天，一次考了整整三天。葉其孝甚至在夢中都在做題。后來，每個人交上來的答卷都有二三十頁。葉其孝說，那時候不提“創(chuàng)新”，但周毓麟給學(xué)生們注入的就是創(chuàng)新的精神啊。
一次，葉其孝坐在周毓麟床邊陪他說話。周毓麟說起，新中國成立前夕，陳省身要推薦他到美國留學(xué)，路費、經(jīng)費都準備好了，他還是沒去，他覺得自己的事業(yè)在國內(nèi)。
當(dāng)年他大學(xué)畢業(yè)即失業(yè)，怯怯地去在上海的中央研究院數(shù)學(xué)所求職，開始陳省身沒有答應(yīng)，但同意他來聽課。他天天來聽陳省身講拓撲學(xué)，聽了一個月，陳省身問他，聽得懂嗎？他說，聽得懂。問他大學(xué)里數(shù)學(xué)念得如何，他說別的功課拖了一點后腿，但每年總平均都能上90分。又問他是否做過研究工作，他答沒有，想了想又說，自己高中時出于興趣編了三本幾何小冊子。
小冊子是他一貫的風(fēng)格，編寫、畫圖、裝訂都細致精美。他還寫了個前言，說數(shù)學(xué)如何使他著迷，著迷到“無法自拔”的程度，數(shù)學(xué)對他的影響是“罄竹難書”。兩周后，陳省身就讓他來數(shù)學(xué)所上班了。
《中國新聞周刊》2021年第13期
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