“第一,做出一等的数学研究;第二,为中国数学教育服务,帮助中国成为数学强国。”培养中国的数学学科领军人才,是著名数学家、菲尔兹奖首位华人得主、清华大学丘成桐数学科学中心主任、清华大学求真书院院长丘成桐教授的心愿,也是他努力四十多年的事业。如何走出误区,培养出世界一流的中国数学家?中国要从数学大国成为数学强国,需在哪些方面发力?一起来聆听丘先生的灼见。
丘成桐,美国国家科学院院士、美国艺术与科学院院士、中国科学院外籍院士、俄罗斯科学院外籍院士、台湾“中研院”院士。现任清华大学讲席教授、丘成桐数学科学中心主任、求真书院院长,北京雁栖湖应用数学研究院院长。他先后获得菲尔兹奖、麦克阿瑟奖、克劳福德奖、沃尔夫数学奖、马塞尔·格罗斯曼奖,成为唯一包揽这五项世界顶级科学大奖的数学家。他积极关心中国数学的教育和研究,为推动中国数学事业作出了巨大贡献。
中国一定要成为数学强国
“中国要做领先世界的国家,科技一定是最重要的。科技成功一定要有基础,这个基础就是理论科学,而理论科学里最重要的是数学。中国一定要成为数学强国也是这个原因。”
——丘成桐
丘成桐先生提出把中国建设成数学强国的愿望,不仅是作为一位数学家对祖国的回馈,更是认识到了基础科学对中国科技发展、立足于世界的关键作用。“国家刚刚开始改革开放时,需要大力发展经济,改善民生,因此一段时间没有重视基础科学的投入,这是可以理解的。但从长远来看,任何一个大国的发展都需要长期规划和短期规划,基础科学需要的投入并不大,中国应当更早做长期规划。”
他提到,俄罗斯、日本、德国、英国和美国等国在崛起的初期,都经历了一段为经济打拼的艰难时期,但它们并没有忽视基础科学的发展。“以美国为例。19世纪美国的兴起先以经济为主,铁路开发以后,海运等行业大发展,美国国力迅速提升。到19世纪后期,美国开始大量投资基础科学,特别是19世纪后20年,美国主要的大学,如哈佛大学、芝加哥大学、普林斯顿大学、耶鲁大学等都开始大力发展基础科学。至20世纪初期,发展基础科学在美国著名大学已经成为重要的理念,对美国基础教育的发展起到重要作用。连麻省理工学院、加州理工学院等以理工为主的大学,也很快意识到发展基础科学的重要性,并开始大量投资于基础科学。这是我们应当学习和注意的。大力发展工业的同时,科技要想成为世界第一流,基础科学一定要有,基础科学非发展不可。”
“最近几年,中国不少的高科技工业受到国外打压,在一些领域已经面临‘危急存亡之秋’。在这个时刻,我们必须严肃地面对事实,解决问题。”
受近年来高科技工业“卡脖子”困境的影响,国人开始认识到基础科学对于科技发展的重大影响。中国发展基础科学已经迫在眉睫,但丘成桐先生认为目前对基础科学的投入还不够,而数学是所有基础科学里最重要的,没有强大的数学基础,基础科学很难有重大突破。为此,丘成桐先生提出了一个十年目标;“我希望中国在10年内,能够在基础科学尤其是数学科学上追上世界强国,希望中国的数学能够与世界强国平起平坐。”
丘成桐先生还指出,中国目前更偏重应用数学,理论数学的发展有待加强。政府机构、高校本身,教授群体乃至普通公众,多多少少都存在急功近利的思想,这是必须要扭转的。因为,好的成果至少需要五到十年,甚至二十年才能成功。他说:“与世界一流的科技相比,如果我们在这段时间不能沉下心,大力支持基础科学发展,即便是工业和应用技术产业,也是不可能成功的。”
数学的真谛不是做题
中国要成为数学强国,人才培养至关重要。丘成桐先生曾多次在公开演讲或文章中提出他对中国数学教育的中肯意见。
他直言,除了天赋,始终保持对数学的兴趣,是学好数学的最重要因素。从不少数学家的成长经历来看,十一二岁常常是对数学等学科萌生兴趣的重要年龄段。
“初中学段恰是培养数学兴趣的好时机。到了高中,需要经过进一步的学习,打好数学基础。而若希望能在这个领域做出一些真正的成绩,则需要有更长时间的坚持。”
针对很多中国学生擅长做题,却很难成为大数学家的困境,丘成桐先生认为首要是戒除功利心,不要想着靠数学去升官发财。对于有志于做学问的人,真正的奖励是学问本身。想学好数学,除了要有一定的基础天分,要有兴趣,还要肯用功努力,这种努力是长年累月的,没有兴趣是熬不住的。
“很多中国的小孩看不到数学最精华的地方,认为只要将题目做对、将考试考好,就很高兴。但数学的真谛不是做题、特别不是做别人出的题,而要自己发掘好的研究方向、好的问题,走出一条自己的路。”
他还提醒年轻学子,要保持对自然的热爱,“数学从古到今,都是整个科学的基础。要解释大自然的结构,唯一的语言就是数学。大自然的基本定律,只有用数学才能推导出来”,对自然的热爱会为数学研究带来助力。
为中国培养数学研究的“八百铁骑”
“培养基础科学人才不是我最近才考虑的问题。40多年前,从踏上中国土地的那一刻起,我就开始想做这件事。”40多年来,丘成桐先生一直致力于为中国培养优秀的数学人才。
上世纪80年代起,在哈佛任教的丘成桐先生相继招收几十名中国博士生,并经常回国讲学、牵头举办高水平国际学术活动。他先后与香港中文大学、中国科学院、浙江大学、东南大学、清华大学等机构合作,创建了8个数学研究中心,培养青年才俊。
他还发起了丘成桐中学科学奖、丘成桐大学生数学竞赛等科学奖项,提倡数学教育要从中学抓起,大、中学生要注重培养创新思维。
而与清华大学的合作,是丘成桐先生探索新型人才培养模式,助力中国成为数学强国的重要举措。
2009年清华大学丘成桐数学科学中心创立,丘成桐先生担任中心主任。在他的带领下,清华数学科学专业 QS 排名由 2009年初创时的第 96 名,上升到 2021 年排名第 18 位,在全国高校中国际排名第一。
2018年“丘成桐数学英才班”在清华大学开办。
2021年,清华大学“丘成桐数学科学领军人才培养计划”推出,该计划每年面向全球选拔不超过 100 名中学阶段综合素质优秀且具有突出数学潜质及特长的学生。“我想每年培养100个最好的学生,请一批世界上最好的学者来训练他们,从中学毕业到博士毕业一共训练8年,期望这批学生博士毕业后达到世界级水平。”
领军人才培养计划选拔程序包括初评、综合测试、专业测试、体质测试、入围认定、确认和预科培养。丘成桐先生表示:“我们不用高考,但实际上我们考试的难度要比高考高得多。”
为保障这一计划开展,2021年3月,清华大学求真书院成立,丘成桐先生担任院长。2022年4月,丘成桐先生成为清华大学讲席教授,全职加入清华工作,加速求真书院的发展步伐。
创办清华求真学院之初,丘成桐先生就提出“通才”培养引领数学基础学科发展的理念。目前,学院不仅开设数学、物理等基础课程,还设有“数学史”“宇宙中的寂寞心灵”“书法艺术的审美实践”等书院通识课程,以及“求真大讲堂”“科学史”等系列通识讲座。必修课数学史就是丘成桐先生亲自为学生讲授,他非常重视历史视角对学生成长的作用:“古语有云:‘以史为鉴,可以知兴替。’不仅社会如此,科学亦如此。在中国,无论学者或学生,一般都忽视科学上的宏观看法。对科学和数学历史缺乏整体的了解,便难于掌握未来发展的大方向。数学大师应当能够身凌绝顶,俯瞰尘寰,山川历历,来龙去脉,皆了然于胸。因此,我们必须加强科学和数学历史的训练。”
丘成桐先生提倡以大师来培养未来的大师,在他的邀请下,菲尔兹奖获得者以及美国国家科学院院士、欧洲科学院院士等大师级学者相继走进求真书院的课堂。
优秀学生外流,是中国高等教育常被人诟病之处。丘成桐先生表示中国数学要发展出自己的流派、要在科学史上留下痕迹,必须在中国本土培养自己的一流数学家。他希望领军计划的同学8年内都留在国内。“现在跟从前不一样,我们有能力训练他们。我们的师资不比美国最好的学校差。”“教这群学生的都是世界第一流的学者,他们根本不用出国。”
丘成桐先生对10年内中国成为数学强国的目标很有信心。“假如每年有100个学生进来,8年后就有800人,就算只有30%成功,也有200多人。如果我们能培养200多个世界第一流的学者,那也差不多达成目标了。”“如果所有政策配合得当,所有人群策群力,我想一定可以做成。”“我看到的中国学生不比美国最好的学生差。如果他们真心想学数学,一心一意做好这门学问,而不是受到家长或其他因素影响,转而去念经管、念那些对他赚钱有好处的学科,那么我们在数学上10年内赶上世界强国绝对没有问题。”
“这就像中国古代名将霍去病率领八百铁骑穿越千里荒漠北破匈奴。这些士兵无疑是当时军队中的精英,但在荒漠中,他们也只能一刻不停地行军,跑慢一点儿就可能会被淘汰。这种行军看似残酷,却最终使他们完成了震古烁今的伟大壮举。
我希望在中国的基础科学领域,也能训练出这样一支勇往直前的‘八百铁骑’。这要求入选者不但有能力,更要有毅力,能吃苦,肯坚持。
这一过程将会是漫长而艰难的,但如果坚持下去,我相信终归会取得理想中的成绩。”
——丘成桐
感谢清华大学丘成桐数学科学中心提供照片
本文参考:
中国新闻社《丘成桐:为何很多中国学生擅长做题,却成不了大数学家?》
瞭望新闻周刊《丘成桐:中国一定要成为数学强国》
数理人文《丘成桐:关于数学教育的意见》
文汇报《丘成桐:初中学段,恰是培养孩子数学兴趣的好时机》
人民日报《不拿中国薪水,却立志帮中国成为数学强国,他是谁?》
中国科学报《丘成桐:我想培养基础科学的“八百铁骑”》