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中国有限元之父

中国有限元之父

来源:管理员点击次数:更新时间:2018-11-22

冯康

(中科院院士、数学家)


冯康(1920年9月9日—1993年8月17日),数学家,应用数学和计算数学家,浙江绍兴人。中国现代计算数学研究的开拓者,独立创造了有限元法,自然归化和自然边界元方法,开辟了辛几何和辛格式研究新领域,为组建和指导我国计算数学队伍做出了重大贡献,是世界数学史上具有重要地位的科学家。

1997年春,菲尔兹奖得主、中国科学院外籍院士丘成桐教授在清华大学所作题为“中国数学发展之我见”的报告中(见1998年3月11日《中国科学报》)提到,“中国近代数学能够超越西方或与之并驾齐驱的主要原因有三个,主要是讲能够在数学历史上很出名的有三个:一个是陈省身教授在示性类方面的工作,一个是华罗庚在多复变函数方面的工作,一个是冯康在有限元计算方面的工作”。


 2008 年12 月15 日,国家主席胡锦涛在纪念中国科协成立50 周年大会上发表讲话时说:“我国广大科技工作者勤于思考、勇于实践,敢于超越、不懈探索,无私奉献、团结协作,在短短十几年间,创造了一个又一个科技奇迹。我们取得了有限元方法、层子模型、人工合成牛胰岛素等具有世界先进水平的科学成果……这些重大科技成果,极大增强了我国综合国力,提高了我国的国际地位。”


       
有限元方法,被列为众多科学成果中的第一位,表明了国家对冯康和他的团队所做出的重大贡献给予的充分肯定。


主要论著


1 Feng Kang.Minimally almost periodic topological groups.Science Record(Academia Sinica),1950,3(2):161-166.

2 冯康.广义函数论.数学进展,1955,1(3):405-590.

3 冯康.广义函数的对偶关系.数学进展,1957,3(1):201-208.

4 冯康.广义Mellin变换.数学学报,1957,7(2):242-267.

5 冯康.基于变分原理的差分格式.应用数学与计算数学,1965,2(4):237-261.

6 冯康.组合流形上的椭圆方程和组合弹性结构.计算数学,1979,1(3):199-208.

7 冯康.间断有限元理论.计算数学,1979,1(4):378-385.

8 冯康.微分和积分方程、有限和无限元.计算数学,1980,2(1):100-105.

9 冯康,石钟慈.弹性结构的数学理论.北京:科学出版社,1981.

10 Feng Kang. Canonical boundary reduction and finite element method.Proc. of Symposium on Finite Element Method (Hefei), 1981: 330—352; Beijing and New york: Science Press and Gordon and Breach, 1982.


他独立于西方创建了有限元理论;他获得国家自然科学奖一等奖一次,二等奖一次,从建国以来所仅见;他是中国近代最有名的三个数学家之一。他就是冯康,一个今天大家并不是很熟悉的名字。


冯康的去世,在国内没有什么太大反响。耐人寻味的是,美国科学院院士Lax教授得悉冯康逝世的噩耗后,立即发表悼文,对冯康的科学生涯和业绩作出了全面而中肯的评价,并着重指出“他的声望是国际性的”。

1997春,菲尔兹奖和沃尔夫奖得主、美国科学院院士丘成桐教授在清华大学所作题为“中国数学发展之我见”的报告中(见1998年3月11日《中国科学报》)提到,“中国近代数学能够超越西方或与之并驾齐驱的主要原因有三个,当然我不是说其他工作不存在,主要是讲能够在数学历史上很出名的有三个:一个是陈省身教授在示性类方面的工作,一个是华罗庚在多复变函数方面的工作,一个是冯康在有限元计算方面的工作。”


冯康具有宽广的专业基础,其大学生涯一波三折。正如Lax教授所述“冯康的早年教育为电机工程、物理学与数学,这一背景微妙地形成他后来的兴趣。”作为应用数学家而言,工程和物理学的基础是至关重要的。冯康就读和工作于协和学院数理系、中央大学电机系(以第一名的成绩入学)、复旦大学、清华大学、中科院数学所。1951年到苏联Steklov研究所进修,他的导师是世界知名的数学家Pontryagin。


冯康一生实现了科学上的两次重大突破,一是1964—1965年间独立地开创有限元方法并奠定其数学基础;二是在1984年以后创建的哈密尔顿系统的辛几何算法及其发展。


开创有限元方法的契机来自国家的一项攻关任务,即刘家峡大坝设计中包括的计算问题。1965年冯康发表了论文“基于变分原理的差分格式”,这篇论文是国际学术界承认我国独立发展有限元方法的主要依据。但是十分遗憾的是,当时国内鲜有人认识到这项贡献的伟大。在70年代有限元方法重新从国外移植进来,有人公开在会议上大肆讥笑地说“居然有这样的奇谈怪论,说有限元方法是中国人发明的。”后来国际交往逐渐多起来了,来访的法国数学家Lions和美国数学家Lax都异口同声地承认冯康独立于国外发展有限元方法的功绩。但这项工作仅获得1982年国家自然科学二等奖。冯康得悉这一消息后曾打算将申请撤回,由于种种原因而未果。


70年代Arnold的“经典力学的数学问题”问世,阐述了哈密顿方程的辛几何结构,给他很大的启发,使他找到了突破口。他开拓了处理哈密尔顿系统计算问题的康庄大道,他戏称为哈密尔顿大道(The Hamiltonian way),在天体力学的轨道计算,粒子加速器中的轨道计算和分子动力学计算中得到广泛的应用。这项成果在1991年国家自然科学奖评议中评为二等奖。冯康获悉后撤回申请。直到1997年底,在冯康去世四年之后,终于授予了国家自然科学一等奖。


在Lax教授眼中,他是“悍然独立,毫无畏怯,刚正不阿”的人。这个评语深获吾心,谈到了冯康人品中最本质的问题。我想引申为“独立之精神,自由之思想”。他不是唯唯诺诺,人云亦云,随波逐流之辈。对许多事情他都有自己的看法和见解,有许多是不同于流俗的。在关键的问题上,凛然有“三军可以夺帅,匹夫不可夺志”的气概。在科学研究上,他总是能把握住事物的本质,发现和抓住在理论上和应用上都有广阔发展前景的课题,提出独到的见解,并运用过硬的基本功去解决具体困难,成功地开创新方向、新道路,开辟一个又一个有重要意义的新领域,带领一批又一批人在新方向上做出卓越的贡献。


本文参考了冯康的科学生涯——我的回忆(南京大学冯端院士)一文,特此致谢! 

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