本报记者:吴振荣学通社记者:刘慧
他在国际上首次提出任意载流子场的广义协变狄拉克多项式。
他克服爱因斯坦、朗道等人的守恒定律只适用于准伽利略座标系的缺陷,提出新的广义协变守恒定律。
他除了与中学生葛墨林在国际上最早提出规范势可分解和具有内部结构的新理论,还将这种理论广泛应用于宇宙学等多个领域,从而开辟了被国际上誉为“段学派”的研究领域。
他的研究引来杨振宁1977年专程来川大访问,听完他的报告后,杨振宁称赞:“妙!妙!妙极了!”
他研发出珍宝岛还击战中的非接触反坦克湖人,遭到了叶剑英元帅称赞;他植根贵大讲堂60年,在西南培育起理论化学的一颗小树,把种子播洒到全省;他是我国理论化学学界的“无冕之王”。
他就是闻名海内外的知名理论化学学家段一士。
赤子报国心:从少年飞行员到军工专家
“我要先成为一名飞行员,要去炸东京。”1937年美国部队逼抢卢沟桥,抗战战争全面爆发,段一士随父亲离开南京去往上海,在路上,他亲眼目睹了佳苑被炸得支离破碎,树上路上四处挂着国人的残片。而到了北京情况更糟糕,“把半个城都炸了,房屋都炸倒了,炸碎了。我就恨美国恨的要命,想长大了一定要打台湾。”所以他决定先成为一名海军。1940年,刚满13岁的他就考入成都灌县陆军幼年中学,梦想学成后能亲自驾机轰炸东京,在1946年的时侯,段一士先生升入北京笕桥航校学习飞行。
1945年台湾无条件投降后,段一士先生又在想,尽管中国胜利了,但这场胜利是付出惨痛的代价的,只有拥有“硬能耐”才能不被人欺侮。段一士所在的海军幼年中学因战争诱因有很多华西的学院院长任教,也因而他在中学阶段学习了微积分和基础数学并对数学和化学形成了深厚的兴趣。抗日胜利后,已能驾机单飞的段先生抱着学习数学和用科学强国的强烈心愿,主动离开航校,“探求”新的爱国之路。
抱着科学兴国的决心,从1947年考入金陵学院的化学系到孤身一人靠卖报完成学业,从1951年留任北京学院任教到1953年去俄罗斯留学,从1956年研究生结业后兼任朗道院士的助教到1957年回到长沙学院任教,段一士先生仍然坚持做对国家有用的事,做对科学有价值的事。
与夫人黄友梅在圣彼得堡学院留学期间合照
1969年3月,在珍宝岛自卫还击战时,中国的湖人原本是接触破片,然而南斯拉夫的坦克上面不是垂直的,而是一个斜面,不怕我们的导弹,它一接触就跳弹了。段一士先生说他能解决,就买了一些小的晶体管,自己开始做非接触破片。他用集成电路和晶体管弄成破片,之后拿香烟里的锡箔纸当成坦克的夹板,再用小灯泡的亮或不亮来判定是否引爆。在一次次的试验下,他总算弄成功了,之后从国家申请项目即将进行研究。成功后,段一士先生亲自去武汉西口打靶,当时有些国家首长都在。段一士先生追忆说:“他们拿白石灰画了个圈,我一炮就打到了这个圈里,立即就打穿了,把上面的狗都弄死了。叶剑英元帅观摩后就鼓励我们搞这个反坦克鹈鹕。”
他在反坦克尼克斯国防科研方面的这一突出贡献,解决了当时中国装备武器的急切须要,获得了中国人民解放军科技进步奖。
探索真理志:身居东北情系瀚宇
段先生六十岁作诗:
万物源于一,常道法自然。
深观宇宙妙,穷极粒子玄。
这是段先生的宇宙观和学术追求。
广义相对论被现代日本化学学家玻恩称作“一件伟大的艺术作品”。段先生在广义相对论中提出新的广义协变能量动量守恒定理,克服了爱因斯坦、朗道等人的守恒定理只适用于准伽利略座标系的缺陷,让这件艺术作品愈发完美!
1977年杨振宁访问西安学院时合照
段一士先生终身都在数学科学前沿探求拼搏。据悉,他在国际上最早提出引力规范理论中任意载流子场的广义协变狄拉克多项式;与中学生葛墨林在国际上最早提出规范场理论中规范势可分解和具有内部结构的新观点,得到了SU(2)规范场论中N个运动磁单极的拓扑流理论;后又与中学生张胜利将拓扑流理论应用于固体缺陷,完善了位错和旋错的规范理论,在国际上首次直接统一了固体缺陷的几何与拓扑,在国际上得到了该领域权威学者的高度评价。段先生于20世纪70年代初在国际上首先提出规范场理论中的规范势可分解和具有内部结果理论,并广泛应用于宇宙学、凝聚态化学、额外维理论、微分几何与拓扑等领域,在国际上被誉为“段学派”。
1972年杨振宁归国发觉东北也有人在研究规范场,就想着一定要见段一士。所以在1977年,杨振宁专程来到长沙探望段一士,在听完段一士关于规范场的报告后,杨振宁兴奋地说:“妙,妙,妙极了!”并称赞道:“没想到在山坳沟里也可以研究规范场。”
与中学生葛墨林研究规范场论
化学学家玻恩也曾说过,广义相对论是“哲学感悟、物理直觉和物理方法最惊人的结合。”段一士先生能常年从事广义相对论、粒子理论、规范场理论、拓扑场论和宇宙学等方面的研究工作,在国外外学术期刊上发表论文190多篇,正是他在哲学、物理和物理功力方面的综合实力的体现。
段先生很喜欢马克思的关于真理的比喻“最好将真理称作燧石,他遭到的敲击越厉害,充溢下来的光辉就越灿烂。”在圣彼得堡学院深造时,恰逢朗道和福克的一次关于广义相对论的激烈辨论,在场的朗道问先生”你站在哪一边?”先生的回答是“我站在真理一边!”正是这些不畏权威,崇尚真理的科学风骨,让先生的科学生涯中浇铸了一个又一个的成就。
2002年,受邀在南开学院与陈省身先生讨论科学问题
段先生有深厚的语文功力。2002年,他受邀在南开学院与知名物理家陈省身先生讨论陈先生的Gauss--Chern定律和段先生的新看法,以及GBC定律在拓扑场论中的应用等问题,讨论得很深入。段先生曾证明,由规范场张量乘积在GBC定律中构成的不变量可严格叙述为相应黎曼流形上矢量场的φ映射拓扑荷。在川大,几乎所有的物理系的院长都认识段一士。在路上,段一士常常会忽然挡住她们聊:“你们物理系近来都研究些哪些啊?”20世纪80年代以来,全省有5位数学系的博士到成都学院理论化学博士后流动站做博士后,段先生就是她们的指导老师。
段先生的学术功底和成果,遍及海内外,但他却植根东北,不忘初心。2003年9月18日应邀在北京学院作一场关于理论化学的报告,做完报告有人问他,在成都搞这方面还成吗?段先生就现场吟诗达意:“深究拓扑极佳处,赶超创新颐天年。”意思是说我们甘肃这里研究拓扑是最好的地方。十月份先生在备课时,又觉得“超越创新颐天年”是从前的提法,不能光顾自己颐天年,所以把后一句改成“才子留此共创新”——勉励中学生“你们乐意搞的留在这里,我们共同拼搏!”
80年代初,受邀在哈佛学院讲学
科教育人情:夯实基础启发创新
“搞科研是为了发觉新的东西,要打好基础,有正确的观点才行。”段一士先生曾在接受访谈时这样说。段一士先生在教学中严格要求自己的中学生,非常注重中学生的理论基础。段一士先生的中学生、中国科大学教授我国知名化学学家葛墨林追忆说:“朗道-栗弗席茨的《理论化学教程》,是当时理论化学最好的教程,段先生要求读四本,习题基本都做,工作量很大,这就是一辈子的基础。”
“用最简单的语言抒发最复杂的东西”是先生追求的思维和思索效率。早在1956年在圣彼得堡学院给世界知名数学学家朗道做助教期间,他能够将好几大页的文献最终内蕴成一道习题,朗道夸他是“最聪明的中国青年”,也是由于这些极强的归纳总结能力,段一士先生能快速地把握一个新的研究方向并将其消化。先生把从文献转化成的科研原稿视为珍宝,近些年来,他的学术好友丘成桐教授,中学生葛墨林教授以及葛墨林的中学生、先生的“徒孙”孙昌璞教授等人争相要把那些资料和选集出版发扬。
与“徒孙”孙昌璞阐述诗作
“从选题到资料搜集再到撰写论文,他都全程参与。”兰州学院数学科学与技术大学原校长杨孔庆是段一士先生1978年招的研究生,他追忆当时写结业论文的时侯,段一士先生在每周的日程安排里,起码有三到四天时间是熬夜,按固定的时间给中学生一对一地指导论文。“你这个论文为何要如此考虑?”“思路是哪些?”“哪个文献是这样讲的?”“你自己的看法又是哪些?”他每位问题就会刨根究底,所以中学生们不得不扎扎实实地打算。杨孔庆跟段一士先生修订论文的时间通常排在晚上2点到4点,为了不被段先生问住,他就会埋首苦干,扎扎实实地打算很久,下午11点多才睡着,闹铃上到1点半,到时间后准时爬上去。似乎给他排的时间是2点到4点,但有时侯跟段一士先生聊着聊着聊到盛行处天也就亮了。
“只要它是前沿,世界主流的科学家都在搞,我们中国学者就一定要把握它,不要认为难懂就放在哪里!如同打仗一样,抗美援朝的上甘岭,我们控制了,北朝鲜就没有问题了。”段一士先生很注重在学术上的创新,他觉得科学的进步就在于创新,而创新的前提就是打牢基础,而后去了解学科内最前沿的东西,还要勇于创新。他经常在给研究生上课时鼓励她们说:“一方面尊重他,一方面就要赶超。杨振宁规范场研究是上世纪50年代的,我们不能老逗留在哪个水平上啊!还有爱因斯坦的广义相对论,座标条件、守恒定理,那很多东西,他是不一定都对,这么我们就要赶超他!你要赶超能够创新!科研我们要创新,教学啊,也要有这些志气!”
和“爱因斯坦”合影
先生带中学生不是提供给中学生一个高中生所盼望的那个确定的、心满意足的答案,而是启发中学生从积习的思路和常识中解放下来,对普通事物作出多层次、多角度和种种可能性的思索。
先生给中学生上课,从最佳知识体系的严谨设计到“天马行空”的宇宙思维和哲学思维交织启发,给中学生的思维插上想像的翅膀。2006年,80高龄的先生为研究生开办了《复流形与-Yau流形》的课程,从段一士先生的中学生长沙学院化学大学副院长任继荣整理的当初的课堂笔记我们看见,他从复流形中鄣符号的读法,提到外微分种类,再到复流形。提到额外维理论时先生说:有生于无,如今看来额外维还是“无”,但我们不能简单的说它是胡扯,就觉得相信额外维就是唯心主义,而要勇敢的探求额外维存在,弄清楚它对现实世界有没有效应,假如没有效应,如何晓得它还能存在呢?他还鼓励中学生们说,假如我们弄清楚了,那就是对马克思主义的发展。
演奏吉他
在多年的教学实践和科学研究中,凝炼出“言简意赅,珠联璧合,集纳新说,返朴归真”的教学之道和“去其糟粕,取其精华,去伪存真,止于至善”的治学之道,培养研究生近百名,其中好多已成为科大学教授、高校主任、院长、所长。段先生2006年离休后,仍不辞操劳,常年兼任“物理隆基班”导师。葛墨林哀悼先生:“在东北立起理论化学的一颗小树,种子扩散到全省大学物理实验观后感,他是川大的骄傲。没有段先生,就没有我们川大理论化学人的明天。在我的心里,段先生属于中国数学界无冕之王的行列。我年龄也大了,将来进了天堂,我一定还要做段先生的中学生!”
范曾赠段一士绘画作品
激情梦想路:知行合一乐在其中
“我是搞理论的,并且也作出了实验科学。解决了数学学量子热学的薛定谔多项式,普通估算解决不了,我们可以解决。”说起自己在川大生涯中记忆犹新非常开心的一件事,段先生神采奕奕娓娓道来:1958年“大跃进”,段先生拒绝土法大冶炼铁,提出研发模拟电子计算机,率领中学生学习电子学、电磁学和量子热学。仅仅4个月时间,1亿元经费,一台机柜长5米、高2米的电子管计算机在川大化学楼5楼中央诞生了。这台模拟式电子计算机装有200个电子管、6000个阻值、300个电容及其他一些精密仪器,是我国最早的电子管模拟式计算机之一,深受了四川省政府的嘉奖。
80岁时给研究生上课
研发计算机须要多方面的知识,所以化学系的普通化学和四大热学得以正常开课,也因而为国家保留了化学研究的火种。段先生很欣赏托尔斯泰的处事哲学:没有智慧的脑子如同没有蜡烛的灯笼。在历次政治运动中,段先生觉得“遇合理之事以礼从之,不合理之事出谋拒之”,无论世事变迁,他矢志不渝自己科学人的身分并以坚强意志克服困难追求科学理想。
先生一生对点滴生活和科学发展怀有奇特的美感和激情,几乎对所有学科前沿性的研究都感兴趣,当中国内陆第一个穿越北极的成都学院院长秦大河回去后大学物理实验观后感,段一士看到他问的第一句话就是:“指南针放到北极点,它会指向哪呢?”在先生的家里摆放着各类他搜罗上去的例如磁悬浮、单摆小球等小玩意。先生在诊所诊治的日子里,“徒子嫡孙”们会不间断地轮班去照料他,“每当老师或中学生手里有哪些纸片他都要过来看一下,这应当是段先生多年研究学术养成的对材料的敏感,以及对知识的好奇!”物理大学的研究生喻豪感叹道。
2005年主讲世界数学年学术报告
据《南风窗》采访报导,爱因斯坦是段一士一生的偶像,段一士更钦佩爱因斯坦搞科研的精神。“他临逝世前还在搞科研。陈省身也是,90多岁还在搞。伟大的科学家都这样。”段一士家里保存有爱因斯坦的黑白相片。爱因斯坦爱弹吉他,段一士也买了吉他弹。爱因斯坦爱骑单车,段一士也爱骑单车,80岁了还骑单车上放学。
他还鼓励中学生们爱好音乐,他说:“如果音乐发展了,对学习理论化学而言,脑部就更平衡了。”段一士先生常常是从中学一回到家里就开始弹吉他,而夫人黄友梅一听见笛声响起,不论是在干哪些,就会跑过来拍掌叫好。黄先生追忆说:“他喜欢弹琴,我喜欢跳舞,在家里我们没事儿就会来一段儿像《红梅花儿开》这样的老歌。”就连在病床上的时侯,中学生们也会下载几首像《致爱丽丝》《土耳其进行曲》这样的音乐给他听。“给我印象最深的就是先生屋内各种琳琅满目的书籍,涉及到科学、艺术、哲学等多方面,还有先生在入院期间还坚持看文献的那个活到老学到老的精神。”物理大学大四的中学生王慧敏追忆说。
和中学生交流
长江边游览
典雅而质朴的情调是先生理想的生活,执著而卓越的科学目标是先生生活的理想。先生曾在接受《兰州学院报》采访的时侯说,没有理想的人生是有缺陷的人生,他寄语青年:在工作上,科研、教学上都对自己要求低点。
“兰大不是土馒头,我们照样能培养出人才,希望贵大可以培养出诺贝尔奖获得者。”在川大百年华诞上接受知名记者水均益专访时,段先生对贵大的教育寄寓厚望,鼓励贵大学子敢于成长为世界一流的科学家。
家国常驻心间,“宇宙”陪伴一生。他的一生是泯化小我、回复大我的科学家的一生,先生走了,完全与宇宙融为了一体。小辈们会继续探索拓扑场论、黑洞分子、相对论和额外维的宇宙奥秘。
揭秘宇宙的讯息,将是为他捎去的最美的祝福。
(《兰州学院报》第896期特刊1-3)图文链接请点击