关肇直的泛函分析人生

关肇直,数学家。致力于泛函分析研究,特别在非线性泛函分析、中子迁移理论等领域获重要成果。他还是中国现代控制理论研究的开拓者之一。长期担任中国科学院数学研究所与中国数学会的领导工作。

关肇直,1919年2月13日生于天津市,原籍广东海南县。父亲关葆麟早年(清末)曾留学德国,回国后任职于铁路局,1930年故世。母亲陆绍馨是继室,毕业于北洋女子师范学堂。

关葆麟去世后,家庭由母亲支撑,她先在北京女子师范大学任教,后在铁路部门任课员。母亲对关肇直的成长影响很大,关肇直对老人一直尽心侍奉。关肇直自幼聪颖,在家就由父母习以英文、德文,为日后掌握英文、德文、法文、西班牙文和俄文等奠定了良好的基础。1927年关肇直入北京培华女子中学附属小学,1931年入北京崇德中学,1936年考入清华大学土木工程系,于翌年因病休学。

   

1938年关肇直转入北京燕京大学数学系,1941年毕业,毕业后留校任助教。1943年至1946年先后被聘为成都燕京大学数学系助教、讲师并兼任代理系主任。1946年考取公费留学生,不久被聘任为北京大学数学系讲员。翌年初加入中国共产党,年底入法国巴黎大学庞加莱研究所当研究生,师从大数学家、一般拓扑学和泛函分析的奠基人M.弗雷歇(Fréchet)院士,研究广义分析。他在法时间虽然不长,但正是他求知的重要时期,受导师弗雷歇熏陶,使得泛函分析成为他终生致力的数学分支之一。1949年秋,中华人民共和国诞生的消息使他欣喜若狂。他想到祖国的重建,心急如焚,毅然决定放弃取得博士学位的机会,马上返国投身于中国的建设事业。

回国后关肇直即和其他同志一起协助郭沫若同志进行组建中国科学院的筹备工作,并于1950—1952年任院首届党组成员,对于中国科学院的方向、任务、体制等的制定做了大量的工作。他还参与了科学院图书馆的组建,担任过编译出版局处长、图书馆办公室主任等职。1952年他参加筹建中国科学院数学研究所的工作,并在数学研究所从事他渴望已久的数学研究工作,历任副研究员、研究员、副所长等职。1979年正值他60周岁之际,又以极大的热情参与中国科学院系统科学研究所的创建,并任所长,直到1982年病逝。从1952年起,他先后兼任过北京师范大学、北京大学、中国人民大学、中国科学技术大学教授。1981年被选为中国科学院学部委员。他生前还担任过中国数学会秘书长、北京数学会理事长、中国自动化学会副理事长、中国系统工程学会理事长、国际自动控制联合会理论委员会委员等职。

关肇直成长在抗日战争年代,正值中国知识分子颠沛流离,他不得不离开当时的北平去四川成都。他目睹日本侵略军的野蛮暴行与沦陷区人民的悲惨生活,便积极投身到抗日救国的行列中去。1945年他在成都参加了进步团体“成都各大学教授联谊会”。在法国留学期间,他于1948年在巴黎参加了进步团体“中国科学工作者学会”,是该会旅法分会的创办人之一。他深感文化科学技术落后,国家就不能强盛,民族就不能兴旺,立志要为我国的科学技术的发展做出努力。

在数学所任职期间,关肇直非常关心我国数学事业的发展。我国有关数学发展的许多重要的方针、措施与关肇直的指导思想息息相关。对于如何搞好数学研究工作,办好科研机构,他有着一整套鲜明的主张。在科研工作中他提出了“要为祖国建设服务;要有理论创新;要发扬学术民主;要开展学术交流”四条原则,并反复强调理论联系实际,重视学科发展的实际背景,为发展我国的数学事业做出了不可磨灭的贡献。

在担任繁重的业务领导工作的同时,关肇直在泛函分析、中子迁移理论和现代控制理论等几个领域取得了许多重要成果。50年代,他从培养青年入手,在数值分析、单调算子理论方面做出了突出成绩。60年代初他主动承担反应堆中有关数学理论研究的课题,并取得了具有国际水平的结果。

关肇直从60年代起,为现代控制理论在我国的发展付出了毕生心血,并结出丰硕的果实。他主持的研究工作成果多次受到有关部门的奖励和表彰,其中《现代控制理论在武器系统中的应用》和《我国第一颗人造卫星的轨道计算和轨道选择》获1978年全国科学大会奖,《飞行器弹性控制理论研究》获1982年国家自然科学二等奖,《尖兵一号返回型卫星和东方红一号》获1985年国家级科技进步特等奖(关肇直在该项目中负责轨道设计和轨道测定两个课题),关肇直本人并荣获“科技进步”金质奖章。

中国泛函分析学科的领路人

关肇直学识渊博,他一生的研究涉足许多领域,其中主要有泛函分析、中子迁移理论、现代控制理论及其应用等。

泛函分析作为数学中较年轻的一个分支,是在本世纪初开始形成的,并且在30年代才正式成为独立学科。它是在19世纪数学蓬勃发展积累了大量成果的基础上生长起来的,是解决实际中提出的数学问题的一个强有力的工具。它把具体的数学问题抽象到一种纯粹代数和拓扑结构的形式中进行研究,从而逐步形成了种种综合运用代数、几何、拓扑手段处理分析问题的崭新方法。对于每一个从事纯粹数学与应用数学的人来说,泛函分析已成为一门必备的知识。

然而,中华人民共和国成立前我国的泛函分析的教学和科研是相当薄弱的。50年代初数学研究所成立不久,新的大学毕业生除个别人外根本未学过泛函分析的基础知识。关肇直热心为这些年轻人补习泛函分析基础知识,使之逐步走上研究轨道。他在中国科学院数学研究所组建了我国第一个泛函分析研究室,并出任室主任;1958年中国科学技术大学成立,他亲自给学生讲授从基础数学到泛函分析、现代控制理论专门化的课程;他还在北京大学数学力学系开设了我国第一个泛函分析专门化课,培养了一批从事泛函分析等方向研究的中坚力量。1958年关肇直编著的国内第一部泛函分析教科书——《泛函分析讲义》问世。该书吸取了当时国外几部有名的介绍泛函分析概要的书的长处,全面介绍了泛函分析当时在各重要领域所取得的成就,对推动国内泛函分析学科的发展起了很大作用。在其后的很长时间里,不少青年人都得益于这部讲义而走上数学研究的轨道。至今该书仍有重要的参考价值。

关肇直总是从我国数学研究的具体情况出发,特别重视薄弱学科的发展,适时地带领青年人开拓新的研究领域,发展新的学科。50年代,国际上刚刚开始非线性泛函分析用于近似计算方法的研究工作,他抓住时机,推动这一领域的研究并取得了重要成果。1956年他在《数学学报》上发表了论文《解非线性方程的最速下降法》。该文证明了求解希尔伯特空间中非线性方程的最速下降法依这个空间的范数收敛,并且和线性问题相仿,具有依照等比级数的收敛速度。这种方法可以用来解某些非线性积分方程和某些非线性微分方程的边值问题,从而开辟了近似方法的新的方向。此后无穷维情形最速下降法得到了迅速发展。特别应该指出的是,这篇论文中首次出现了单调算子的思想。论文的主要假设是位算子导数的正定性。关肇直指出“在较弱的条件下证明该文中所提出的方法的收敛性似乎是值得研究的问题”。后来人们通过进一步深入的研究发现,这个较弱的条件不是别的,正是目前大家所熟知的(强)单调性条件。单调算子概念的正式提出是60年代初的事情。单调性理论,包括单调算子、增生算子、非线性半群和非线性发展方程等的理论,现今已成为非线性泛函分析中的一个重要分支。关肇直对单调算子理论的发展做出了开创性的工作。

(作者:冯德兴 朱广田)