彼得·拉克斯(Peter Lax),一位在理论数学与实际应用之间架起桥梁的先驱人物,于上周五在位于曼哈顿的家中去世,享年 99 岁。
他的工作重塑了科学家们如何利用新兴计算机技术应对冷战时期的技术挑战——从战机与武器的设计,到天气系统的模拟预测。
他的儿子詹姆斯·D·拉克斯博士证实了这一消息。
随着计算机时代的来临,这位出生于匈牙利的数学家率先探索了如何将新技术与数学相结合,用以解析自然、工程乃至战争中的复杂现象。他在偏微分方程和数值计算方面的理论突破,以及他在大型计算基础设施建设中的领导力,使得人类能以前所未有的方式去刻画和预测诸如锋面、冲击波甚至股票价格等多样的物理与经济现象。
2005 年,拉克斯获得了有“数学界诺贝尔奖”之称的阿贝尔奖(Abel Prize),成为首位获此殊荣的应用数学家。颁奖词称他为“他那一代中最具多面性的数学家”。
彼得·拉克斯在大学礼堂从挪威王储哈康王子手中领取 2005 年阿贝尔奖。照片来源:Scanpix
从曼哈顿计划,到计算科学先驱
拉克斯投身于电子计算研究始于二战时期的武器研发。1945 年至 1946 年间,他在美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯实验室参与“曼哈顿计划”,承担核武器开发中复杂的数学计算任务。
战后,他在纽约大学柯朗数学科学研究所(Courant Institute)推动了整个计算领域的发展,使计算机在分析复杂系统中的应用变得可行。他不仅在学术上突破重重,还参与制定了推动军民计算资源融合的政府政策,催生了多个国家级超级计算中心,开启了如今“大数据”时代的先声。
他曾在 1989 年撰文指出,计算机对数学的影响“如同望远镜之于天文学,显微镜之于生物学”。
少年天才,数学星途早启
1926 年 5 月 1 日,彼得·大卫·拉克斯出生于布达佩斯,父母均为医生。他自幼便对数学产生浓厚兴趣,曾师从递归理论创始人、著名数学家罗莎·彼得(Rózsa Péter)。在她的引导下,拉克斯很早便接触并融入匈牙利犹太数学家社群,这个群体对 20 世纪中叶的数学发展有着举足轻重的影响。
少年拉克斯的天赋初显时年仅十三四岁。他在彼得博士的鼓励下尝试解答匈牙利全国高中数学竞赛的题目,虽因年龄太小未能正式参赛,但他的解答已足以夺冠。
1941 年 12 月,随着匈牙利的反犹情绪高涨,拉克斯一家在美国驻布达佩斯领事——其父的病人兼好友——的帮助下逃往美国,定居纽约。当时年仅 15 岁的拉克斯,已是初露锋芒的数学奇才,得到了众多在美匈牙利数学家的支持,其中包括日后柯朗研究所的创办人——德国裔数学家理查德·柯朗特(Richard Courant)。柯朗特不仅成为彼得的导师,其本人也由拉克斯的父亲主治。
从原子弹,到偏微分方程
18 岁那年,拉克斯已发表了第一篇数学论文,并被征召入伍。1945 年夏,他被派往洛斯阿拉莫斯,参与制造原子弹的最后阶段,担任“人肉计算机”,手工完成一系列后来才由电子计算机接手的复杂步骤。他所在小组专门研究冲击波及其引发中子链式反应的数学模型——这是原子弹爆炸的核心机制。
在洛斯阿拉莫斯,他与冯·诺伊曼(John von Neumann)和约翰·凯梅尼(John Kemeny)等匈牙利裔数学家共事,三人后来都活跃于战后计算数学与应用科学的前沿。
战后,拉克斯回到纽约大学完成了本、硕、博学位,并于 1949 年任助理教授。1950 年,他再次回到洛斯阿拉莫斯,从事氢弹研发相关的数学工作。1958 年,升任为纽约大学正教授。
1954 年,美国原子能委员会委托拉克斯及其团队,利用早期超级计算机模拟若核电站附近水坝遭破坏时的洪水风险——他们的结论是:反应堆可以安全运行。
理论与实践的双栖大师
拉克斯不仅推动了计算的应用,更在理论数学领域留下深刻印记。他在双曲型偏微分方程方面的贡献,为理解从炸弹冲击波到天气系统、空气动力学等诸多复杂现象提供了基础。
正如他早期博士生鲁本·赫希(Reuben Hersh)所说,拉克斯是“纯数学与应用数学之间互不欣赏却密不可分的孪生兄弟中,难得的例外”。
1962 年,柯朗特曾评价拉克斯“将抽象分析的深刻与解决实际问题的能力合二为一”。
多个数学术语至今仍以他的名字命名,包括:
Lax 等价原理:判定数值计算结果是否可靠的理论基础;
Lax-Milgram 引理:连接系统内部与边界之间的关系;
Lax 对(Lax pairs):理解孤立子(如海啸)等非线性波动的重要工具;
与合作者拉尔夫·菲利普斯一起提出的 Lax-Phillips 散射理论,则为雷达信号解释等实际应用提供了数学依据。
冷战中的数学使者
1960 年,拉克斯首次访问苏联,此后共进行过八次访问。他曾风趣地说,那些学术交流“伏特加像水一样流淌”,与苏联数学家的互动也为当时紧张的冷战时期注入了一丝温情。
1963 年起,他担任柯朗研究所计算中心负责人,并于 1972 至 1980 年间出任所长,继续在核能委员会资助下推动计算科研发展。他不仅是学术巨擘,更是制度建设者,为今天计算数学的发展打下坚实基础。
彼得·拉克斯的数学人生,跨越了战争与和平、理论与应用、人类理性与技术极限。他的离世,标志着一个时代的终结,但他留下的公式与思想,仍将激励后人继续解读这个复杂世界的奥秘。
其中有两本书拉克斯的作品,特别想分享给大家。它们不只是数学教材,更像是一段段思想的留声,值得被更多人看见。
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