經典教材《泛函分析》作者逝世:首位獲阿貝爾獎的應用數學家

2025年05月18日13:42:13 科學 1606

金磊 發自 凹非寺

量子位 | 公眾號 QbitAI

史上首位獲得阿貝爾獎(數學界諾獎)的應用數學家Peter Lax彼得·拉克斯)逝世了,享年99歲

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或許你對這個名字不太熟悉,但你很可能學過他編寫的那個經典教材——《泛函分析》

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縱觀他的一生,拉克斯可以說是站在理論數學和應用數學交叉點的巨匠。

同時,他也是最早將計算機技術應用於數學分析的先驅之一

拉克斯所提出的眾多經典理論和方法,至今仍然廣泛地應用於科學研究和工程實踐中。

不僅如此,除了那本耳熟能詳的《泛函分析》之外,他所編寫的很多教材也被莘莘學子們所青睞。

包括微積分及其應用線性代數及其應用等等。

用網友的話來評價就是:

能把分析的知識寫的像給大眾的科普讀物一樣,也就是數學大師的功力了。

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值得一提的是,今年5月1日拉克斯剛剛過完他99歲的生日,阿貝爾獎官方親自發文祝賀,並給予了這樣的評價:

拉克斯在將純數學和應用數學結合在一起方面表現突出。

他的影響深遠,不僅體現在他的研究,還體現在他的著作、他對教育的終身承諾以及他對年輕數學家的慷慨。

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不過非常令人痛惜且遺憾的是,他因心臟澱粉樣變性(Cardiac Amyloidosis)不幸於本周五在紐約曼哈頓的家中與世長辭。

對此,《紐約時報》在訃告中評價他為「重新定義了數學在計算機時代的角色」,而他的學生魯本·赫什(Reuben Hersh)則稱他「彌合了純粹與應用數學之間的鴻溝」。

數學與時代的「橋樑」

拉克斯於1926年5月1日出生在布達佩斯的一個猶太家庭。

他的父母均為醫生,而他的叔叔阿爾伯特·科恩菲爾德(Albert Kornfeld)則是一位數學家,這為他早期的學術興趣埋下了種子。

12歲時,拉克斯展現出非凡的數學天賦,父母為他聘請了著名數學家羅莎·彼得(Rózsa Péter)作為導師。

他的這位少年時期的導師,不僅是遞歸理論的奠基人之一,還通過《數學的樂趣》一書激發了拉克斯對數學的熱愛。

在這位伯樂的引導下,拉克斯13歲便完成了匈牙利全國高中數學競賽的試題,其解法足以斬獲頭獎(只是他年齡太小,不能正式參賽),展現出驚人的數學天賦。

然而,隨著二戰的爆發,拉克斯一家不得不選擇背井離鄉,經里斯本前往美國。

抵達美國後,拉克斯進入紐約史岱文森高中,儘管未正式修讀數學課程,卻憑藉實力入選校數學競賽隊。

15歲時,他經匈牙利數學家群體引薦,結識了德國移民數學家理查德·柯朗(Richard Courant)——這位日後紐約大學柯朗數學科學研究所(CIMS)的創始人,成為拉克斯學術生涯的關鍵引路人。

柯朗不僅指導他的數學學習,更以 「理論與應用統一」 的理念深深影響了他。

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1944年,18歲的拉克斯被徵召入伍,加入曼哈頓計劃,在洛斯阿拉莫斯國家實驗室參與原子彈研發。

作為 「人肉計算器」,他負責分析中子鏈式反應的激波問題,這一經歷讓他首次體會到計算在科學中的核心作用。

洛斯阿拉莫斯,拉克斯成為一個匈牙利數學家社區的一部分,包括馮·諾依曼約翰·凱梅尼,他們後來都與拉克斯一起在戰後數學和計算領域開創新方向。

拉克斯在回憶這段經歷時說:

在洛斯阿拉莫斯的經歷,尤其是後來的接觸,塑造了我的數學思維。

在洛斯阿拉莫斯的經歷,特別是後來的工作,深刻影響了我的數學思維方式。首先,我體會到作為科學團隊一員的意義——不僅要與數學家合作,還要與不同背景的研究者共事,我們的目標不是證明定理,而是創造實際成果。這種體驗必須親身參與才能獲得。

其次,正是在20世紀50年代的那段時期,讓我真正認識到計算對於科學與數學的深遠重要性。

可以說,這段經歷奠定了他日後橫跨理論與計算的研究風格。

戰後,拉克斯回到紐約大學,僅用三年時間便完成本科與博士學業(1949年獲博士學位並被任命為助理教授)。

他的博士論文聚焦偏微分方程(PDE),這一領域成為他終身探索的核心。

此後他終生效力於紐約大學柯朗數學科學研究所,成為該機構最具代表性的學者之一,並於1972年至1980年期間擔任所長。

1950年代,他頻繁往返於紐約大學與洛斯阿拉莫斯,既參與氫彈研發中的流體力學計算,又深入研究雙曲型偏微分方程的理論,逐漸形成 「用數學理解自然現象」 的獨特方法論。

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△最左:Peter Lax

1958年,他成為紐約大學的正教授。

他的研究範圍極其廣泛,涵蓋偏微分方程、流體力學、數值計算、散射理論和可積系統等多個方向。

他既能提出深刻的理論成果,如Lax等價定理、Lax-Milgram引理、Lax對(Lax pairs),也能設計實際可行的演算法,如Lax-Friedrichs方法、Lax-Wendroff方法,推動計算數學發展:

  • 拉克斯等價原理(1956年):首次證明數值計算的 「收斂性」 與 「穩定性」 本質等價,革新了偏微分方程的數值分析理論,成為計算數學的基石。
  • 拉克斯-溫德羅夫方法(1960年):與洛斯阿拉莫斯同事伯特・溫德羅夫合作開發,用於計算激波問題,提出 「熵條件」 確保物理真實性,至今仍是流體力學模擬的核心演算法。
  • 拉克斯對(1968年):將非線性偏微分方程轉化為線性運算元的對易關係,為孤子理論開闢新路徑,揭示了水波、等離子體等複雜系統的深層對稱性。
  • 散射理論(與拉爾夫·菲利普斯合作):將量子力學的輸入 - 輸出模型拓展到聲波、光波領域,意外與數論中的黎曼猜想建立聯繫,展現數學不同分支的內在統一。

他還曾與Ralph Phillips合著開發散射理論的Lax-Phillips方法,將波動與非歐幾何、數論聯繫起來,甚至一度與黎曼猜想「擦肩而過」。

拉克斯獲得了幾乎所有頂級數學獎項,包括國家科學獎章(1986)、沃爾夫獎(1987)等。

值得一提的是,2005年,他憑藉在偏微分方程領域的奠基性工作,成為首位獲頒阿貝爾獎的應用數學家。

當時的頒獎詞稱他為:

他那一代最多才多藝的數學家

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至於為什麼是「多才多藝」,就不得不再聊聊他的富有詩意的人生。

富有詩意的數學家

除了數學,拉克斯的人生充滿多元色彩。

他精通英語與匈牙利語詩歌,曾以一首俳句概括微分方程研究:

速度依尺寸
色散相平衡
孤影耀光輝

Speed depends on size
Balanced by dispersion
Oh, solitary splendor

在家庭生活中,他經歷兩次婚姻——首任妻子安妮莉·卡恩(Anneli Cahn),同為數學家,兩人在複分析課堂相遇,兩人育有兩子。

第二任妻子洛里·貝科維茨(Lori Berkowitz)是柯朗的女兒(也是柯朗研究所另一位數學家的遺孀)、音樂家,直至她2015年離世。

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△在得知獲得阿貝爾獎時,與Lori在一起的畫面

但拉克斯的家庭生活也並非一帆風順。

1978年,他的長子約翰因酒駕事故不幸離世,這一打擊深刻影響了他。

克拉斯同時還是一位非常受人尊敬的導師,可以說是桃李滿天下,單是博士生,他就培養了55位之多。

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2025年5月16日,拉克斯在曼哈頓家中因心臟澱粉樣病變與世長辭,享年99歲。

他的離去標誌著一個時代的終結,但他留下的遺產——從超級計算機的計算中心到孤子理論的方程,從跨學科的研究範式到 「數學統一」 的哲學觀——仍在塑造著當代科學的面貌。

正如他在一次採訪中所說:

數學的廣度在於,看似迥異的領域終將揭示深層聯繫。

這些在100年前截然不同的東西,在今天卻錯綜複雜地聯繫在一起。

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這位橫跨冷戰風雲與數字時代的大師,用其一生在證明著一個觀點:數學不僅是符號的遊戲,更是理解宇宙的通用語言。

Peter Lax,R.I.P。

參考鏈接:
[1]https://www.nytimes.com/2025/05/16/science/peter-lax-dead.html
[2]https://en.wikipedia.org/wiki/Peter_Lax
[3]https://x.com/search?q=peter%20lax&src=typed_query
[4]https://www.zhihu.com/question/366447232/answer/2312327784
[5]https://www.simonsfoundation.org/2014/04/10/peter-lax/
[6]https://www.ams.org/notices/200602/comm-lax.pdf

— 完 —

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