●通訊員 牛蕓
劉正偉
劉正偉，清華大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)系及丘成桐數(shù)學(xué)科學(xué)中心教授，兼任北京雁棲湖應(yīng)用數(shù)學(xué)研究院副院長(zhǎng)。2019年進(jìn)入清華以來，講授微積分、線性代數(shù)等課程，同時(shí)擔(dān)任致理書院本科生班主任；近兩年發(fā)表了10多篇論文。其中“量子傅里葉分析”相關(guān)論文于2020年發(fā)表于美國(guó)科學(xué)院院刊PNAS。曾獲得2019華人數(shù)學(xué)家大會(huì)ICCM銀獎(jiǎng)。現(xiàn)任《Pure and Applied Mathematics Quarterly》雜志主編。
丘成桐數(shù)學(xué)科學(xué)中心教授劉正偉，同時(shí)也是清華青年教師骨干領(lǐng)航工作站成員。這位“85后”年輕教授，日常總是一副思考者的表情，仿佛腦中時(shí)刻盤桓著某個(gè)艱深的數(shù)學(xué)難題。此外，讓他掛心的還有初創(chuàng)階段的科研工作、嶄新的公共事務(wù)、以及日常教學(xué)和本科生班主任工作。而他最放不下的，就是和中國(guó)數(shù)學(xué)一起成長(zhǎng)的夢(mèng)想。
5月10日，這位年輕教師光榮地加入了中國(guó)共產(chǎn)黨。黨員發(fā)展會(huì)上，劉正偉回顧了赴美留學(xué)十年后回國(guó)任教的成長(zhǎng)歷程。他表示，“又紅又專，全面發(fā)展”的特色、“雙肩挑”的優(yōu)良傳統(tǒng)讓清華大學(xué)成為科研人員的圣地，優(yōu)秀黨員干部的搖籃。通過入黨積極分子培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，他更堅(jiān)定了為中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展奮斗終生的決心。
歸國(guó)“創(chuàng)業(yè)”
2017年初，一如往常，在哈佛大學(xué)做博士后研究的劉正偉正參加一場(chǎng)數(shù)學(xué)物理討論班。“丘先生推門走了進(jìn)來。”劉正偉回憶說，“我當(dāng)時(shí)講得非常興奮！”丘先生意外來訪，大概有面試的意思。此后，丘先生幾次聆聽劉正偉在討論班中的報(bào)告，很快就向他發(fā)出了回國(guó)任教的邀請(qǐng)。
這是一個(gè)讓人無法拒絕的邀請(qǐng)。參與丘成桐數(shù)學(xué)科學(xué)中心的建設(shè)，意味著可以快速搭建團(tuán)隊(duì)，完成海外無法完成的學(xué)科開拓。劉正偉說，他的研究方向很難界定，多學(xué)科交叉、多分支融合，具有很強(qiáng)的原創(chuàng)性。他實(shí)在地說：“我一個(gè)人是做不成的。”
2019年回國(guó)以后，劉正偉體味著這種快速發(fā)展、前沿開拓的快樂。
志同道合的伙伴陸續(xù)接受回國(guó)的邀約，他以意想不到的速度迅速組建團(tuán)隊(duì)，找到了數(shù)學(xué)、物理、量子信息、代數(shù)、拓?fù)涓鱾€(gè)方向的合作伙伴，初步建立了全新的科研方向“量子傅里葉分析”，并獲得國(guó)際一流數(shù)學(xué)家如沃恩·瓊斯(Vaughan Jones)、邁克爾·弗里德曼（Michael Freedman）等的認(rèn)可。
劉正偉把這個(gè)過程比作創(chuàng)業(yè)，而幸運(yùn)的是，他拿到了天使輪、A輪的投資。
創(chuàng)業(yè)，意味著剛剛打開科研局面，收獲期和論文高產(chǎn)期尚未到來。他回憶說，起初論文艱澀難懂，讓人望而卻步，業(yè)內(nèi)也鮮少應(yīng)和。而如今，上百頁的復(fù)雜理論可以用新的觀點(diǎn)簡(jiǎn)化到十來頁，一些漂亮、簡(jiǎn)潔的問題和結(jié)果，本科生就能看懂，這才漸漸獲得了認(rèn)可和響應(yīng)。最近的十幾次報(bào)告中，劉正偉明顯感受到來自業(yè)界越發(fā)熱烈的關(guān)注。他期待用量子傅里葉分析解決更多交叉學(xué)科問題。
數(shù)學(xué)家的成長(zhǎng)
劉正偉高中畢業(yè)于東北師大附中，此后進(jìn)入北大數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院，比北大著名的“黃金一代” 低幾個(gè)年級(jí)。
他師從美國(guó)知名數(shù)學(xué)家、菲爾茲獎(jiǎng)得主沃恩·瓊斯攻讀博士學(xué)位。劉正偉形容，跟隨沃恩·瓊斯學(xué)習(xí)的過程簡(jiǎn)直有如脫胎換骨，仿佛打通了數(shù)學(xué)研究的歷史脈絡(luò)，從更宏觀、更長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光看待這一學(xué)科。這一時(shí)期，他的研究工作主要圍繞純數(shù)學(xué)問題展開，在子因子理論取得不少進(jìn)展，回答了幾個(gè)重要的公開問題。
博士后階段，他更傾心于數(shù)學(xué)和物理交叉領(lǐng)域，選擇與美國(guó)科學(xué)院院士、哈佛大學(xué)教授亞瑟·賈菲（Arthur Jaffe）合作，開始了對(duì)嶄新研究方向的探索。最初相識(shí)，倆人大概花了一個(gè)月彼此熟悉相互的研究領(lǐng)域。最終兩人發(fā)現(xiàn)可以將彼此的領(lǐng)域結(jié)合起來！劉正偉使用數(shù)學(xué)圖形解決了亞瑟·賈菲在統(tǒng)計(jì)物理領(lǐng)域遇到的問題，找到了跨學(xué)科合作的突破點(diǎn)。之后他們又與亞歷克斯·沃茲尼亞科夫斯基（Alex Wozniakowski）合作，將工作應(yīng)用到量子信息的研究中。劉正偉回憶：“來哈佛之前，本來想做量子場(chǎng)，但卻做起了量子信息，而且越做越有趣。”
2017年6月，亞瑟·賈菲與劉正偉訪問英國(guó)劍橋大學(xué)
四年博后經(jīng)歷，亞瑟·賈菲影響了劉正偉的學(xué)術(shù)講座和論文寫作風(fēng)格，讓他明白數(shù)學(xué)家有責(zé)任把自己的研究成果讓更多人看得懂。這位充滿魅力的前美國(guó)數(shù)學(xué)會(huì)主席為劉正偉帶來更寬廣的行業(yè)視野。他們共同打通了數(shù)學(xué)和量子物理之間的通路。
一次訪問德國(guó)，劉正偉和沃恩·瓊斯、亞瑟·賈菲兩位導(dǎo)師走在路上，一起討論各自領(lǐng)域中未解的難題。他突然意識(shí)到，卡住兩位導(dǎo)師的問題，竟然有相似之處，也許通過某個(gè)東西可以同時(shí)解決。這就是引入數(shù)學(xué)Quon Language理論解決量子信息問題最初的靈感。
“這也是我的學(xué)術(shù)風(fēng)格，什么都試一試，如果能走通，就特別奇妙。”
他逐漸形成了自己的學(xué)術(shù)審美觀點(diǎn)，更偏愛探索新的研究方向和不同領(lǐng)域之間的聯(lián)系，從各種角度看待精妙的例子和漂亮的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。
如何學(xué)數(shù)學(xué)
競(jìng)賽，似乎是中國(guó)數(shù)學(xué)家的第一個(gè)關(guān)口。很多有數(shù)學(xué)天賦的人，因?yàn)闊o法承受做題的枯燥而轉(zhuǎn)身離去。劉正偉是那個(gè)幸運(yùn)的人。得益于高中老師的指導(dǎo)，準(zhǔn)備競(jìng)賽時(shí)，早早接觸到了科研思維。
他還能清晰記起小時(shí)候第一次感嘆數(shù)學(xué)之美的時(shí)刻。
題目：直線MN表示一條河流的河岸，在河流同側(cè)有A、B兩地，小馬從A地出發(fā)到B地，中間要在河邊飲水一次。問：小馬行走最短路程的飲水點(diǎn)在哪。
答：過A作河岸的對(duì)稱點(diǎn)A’，連接A’B，交于P，則P為小馬走最短路程的飲水點(diǎn)。
劉正偉說，這是一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)問題，但為A點(diǎn)做一個(gè)鏡像，就轉(zhuǎn)化為兩點(diǎn)最短距離的問題。“這其中的思想性和美感是獨(dú)一無二的。”而數(shù)學(xué)競(jìng)賽中的很多題目都有這樣的巧妙之處。
他也坦言，國(guó)內(nèi)的數(shù)學(xué)競(jìng)賽比國(guó)外難得多，內(nèi)卷很嚴(yán)重。但數(shù)學(xué)競(jìng)賽的內(nèi)容與大學(xué)教育并不相同，雖然可以大幅度提高能力，可是否能夠培養(yǎng)科研能力、科研思維，很難判斷。愛因斯坦曾說：“問題比答案更重要。”
劉正偉提到，科研比競(jìng)賽更難。劉正偉表示，數(shù)學(xué)中心考察學(xué)生的機(jī)制之一，是采取上午講新課，下午做題目的方式。這種方式更多考察學(xué)生的理解力、判斷力以及學(xué)科直覺，找到那些真正有科研天分的學(xué)子。劉正偉說：“時(shí)間畢竟是有限的，如果沒有良好的直覺，那走死胡同浪費(fèi)的時(shí)間，就太可惜了。”
數(shù)學(xué)中心頻繁舉辦的討論班讓人眼花繚亂。對(duì)于外行人來講，大概就是一起做題，彼此驗(yàn)證推導(dǎo)和答案是否正確。劉正偉笑稱：“這么說也不對(duì)。數(shù)學(xué)家的成果，有時(shí)候就是喝咖啡喝出來的。”數(shù)學(xué)家在一起碰撞，討論的話題也并非工作領(lǐng)域，但靈感來了，問題迎刃而解。這就是為什么數(shù)學(xué)家偏愛討論班的原因。
借用導(dǎo)師沃恩·瓊斯的話，劉正偉的建議是，“做數(shù)學(xué)科研，首先必須有興趣。其次是天分和努力也必不可少。”
劉正偉組織的量子信息討論班（每周五）
二十年為期
2020年以來，劉正偉還擔(dān)任了北京雁棲湖應(yīng)用數(shù)學(xué)研究院（BIMSA）工作，主要負(fù)責(zé)交叉學(xué)科科研團(tuán)隊(duì)的組建工作。他說，未來BIMSA將成為具有約300位研究員的大型交叉學(xué)科研究基地，以數(shù)學(xué)為核心，完成多個(gè)交叉方向的拓展。這又將是一次“創(chuàng)業(yè)”，推動(dòng)學(xué)科融合、技術(shù)轉(zhuǎn)化，完善中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究向產(chǎn)業(yè)成果轉(zhuǎn)化的鏈條。
而更長(zhǎng)遠(yuǎn)的期望，作為一個(gè)中國(guó)的數(shù)學(xué)家，劉正偉希望未來有可能形成數(shù)學(xué)領(lǐng)域的中國(guó)學(xué)派。中國(guó)數(shù)學(xué)家們將不僅僅在某一個(gè)單一領(lǐng)域，通過某一篇論文展露風(fēng)采，而是全面開花，領(lǐng)一代風(fēng)潮。縱觀數(shù)學(xué)史的發(fā)展，法國(guó)、德國(guó)、波蘭、俄羅斯、美國(guó)等國(guó)數(shù)學(xué)家，你方唱罷我登場(chǎng)，而未來形成中國(guó)學(xué)派也絕非不可能。
劉正偉預(yù)計(jì)，實(shí)現(xiàn)這個(gè)宏愿的時(shí)間框架將是20年。
今年4月19日，習(xí)近平總書記來清華大學(xué)考察。劉正偉清晰地回憶起參加活動(dòng)的激動(dòng)心情。在黨員發(fā)展大會(huì)上，他表示將遵從習(xí)近平總書記的指示，肩負(fù)歷史使命，堅(jiān)定前進(jìn)信心，立大志、明大德、成大才、擔(dān)大任，努力成為堪當(dāng)民族復(fù)興重任的時(shí)代新人，力爭(zhēng)成為一名優(yōu)秀的共產(chǎn)黨員。
與中國(guó)數(shù)學(xué)一起成長(zhǎng)，二十年為期。
（清華新聞網(wǎng)5月19日電）
供稿：丘成桐數(shù)學(xué)科學(xué)中心
編輯：張同順
審核：呂婷
