●通訊員 牛蕓
劉正偉
劉正偉，清華大學數(shù)學科學系及丘成桐數(shù)學科學中心教授，兼任北京雁棲湖應用數(shù)學研究院副院長。2019年進入清華以來，講授微積分、線性代數(shù)等課程，同時擔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”相關論文于2020年發(fā)表于美國科學院院刊PNAS。曾獲得2019華人數(shù)學家大會ICCM銀獎。現(xiàn)任《Pure and Applied Mathematics Quarterly》雜志主編。
丘成桐數(shù)學科學中心教授劉正偉，同時也是清華青年教師骨干領航工作站成員。這位“85后”年輕教授，日常總是一副思考者的表情，仿佛腦中時刻盤桓著某個艱深的數(shù)學難題。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、以及日常教學和本科生班主任工作。而他最放不下的，就是和中國數(shù)學一起成長的夢想。
5月10日，這位年輕教師光榮地加入了中國共產(chǎn)黨。黨員發(fā)展會上，劉正偉回顧了赴美留學十年后回國任教的成長歷程。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和學習，他更堅定了為中國基礎科學發(fā)展奮斗終生的決心。
歸國“創(chuàng)業(yè)”
2017年初，一如往常，在哈佛大學做博士后研究的劉正偉正參加一場數(shù)學物理討論班。“丘先生推門走了進來。”劉正偉回憶說，“我當時講得非常興奮！”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告，很快就向他發(fā)出了回國任教的邀請。
這是一個讓人無法拒絕的邀請。參與丘成桐數(shù)學科學中心的建設，意味著可以快速搭建團隊，完成海外無法完成的學科開拓。劉正偉說，他的研究方向很難界定，多學科交叉、多分支融合，具有很強的原創(chuàng)性。他實在地說：“我一個人是做不成的。”
2019年回國以后，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)接受回國的邀約，他以意想不到的速度迅速組建團隊，找到了數(shù)學、物理、量子信息、代數(shù)、拓撲各個方向的合作伙伴，初步建立了全新的科研方向“量子傅里葉分析”，并獲得國際一流數(shù)學家如沃恩·瓊斯(Vaughan Jones)、邁克爾·弗里德曼（Michael Freedman）等的認可。
劉正偉把這個過程比作創(chuàng)業(yè)，而幸運的是，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)內也鮮少應和。而如今，上百頁的復雜理論可以用新的觀點簡化到十來頁，一些漂亮、簡潔的問題和結果，本科生就能看懂，這才漸漸獲得了認可和響應。最近的十幾次報告中，劉正偉明顯感受到來自業(yè)界越發(fā)熱烈的關注。他期待用量子傅里葉分析解決更多交叉學科問題。
數(shù)學家的成長
劉正偉高中畢業(yè)于東北師大附中，此后進入北大數(shù)學科學學院，比北大著名的“黃金一代” 低幾個年級。
他師從美國知名數(shù)學家、菲爾茲獎得主沃恩·瓊斯攻讀博士學位。劉正偉形容，跟隨沃恩·瓊斯學習的過程簡直有如脫胎換骨，仿佛打通了數(shù)學研究的歷史脈絡，從更宏觀、更長遠的眼光看待這一學科。這一時期，他的研究工作主要圍繞純數(shù)學問題展開，在子因子理論取得不少進展，回答了幾個重要的公開問題。
博士后階段，他更傾心于數(shù)學和物理交叉領域，選擇與美國科學院院士、哈佛大學教授亞瑟·賈菲（Arthur Jaffe）合作，開始了對嶄新研究方向的探索。最初相識，倆人大概花了一個月彼此熟悉相互的研究領域。最終兩人發(fā)現(xiàn)可以將彼此的領域結合起來！劉正偉使用數(shù)學圖形解決了亞瑟·賈菲在統(tǒng)計物理領域遇到的問題，找到了跨學科合作的突破點。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，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劍橋大學
四年博后經(jīng)歷，亞瑟·賈菲影響了劉正偉的學術講座和論文寫作風格，讓他明白數(shù)學家有責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數(shù)學會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)學和量子物理之間的通路。
一次訪問德國，劉正偉和沃恩·瓊斯、亞瑟·賈菲兩位導師走在路上，一起討論各自領域中未解的難題。他突然意識到，卡住兩位導師的問題，竟然有相似之處，也許通過某個東西可以同時解決。這就是引入數(shù)學Quon Language理論解決量子信息問題最初的靈感。
“這也是我的學術風格，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術審美觀點，更偏愛探索新的研究方向和不同領域之間的聯(lián)系，從各種角度看待精妙的例子和漂亮的數(shù)學結構。
如何學數(shù)學
競賽，似乎是中國數(shù)學家的第一個關口。很多有數(shù)學天賦的人，因為無法承受做題的枯燥而轉身離去。劉正偉是那個幸運的人。得益于高中老師的指導，準備競賽時，早早接觸到了科研思維。
他還能清晰記起小時候第一次感嘆數(shù)學之美的時刻。
題目：直線MN表示一條河流的河岸，在河流同側有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在哪。
答：過A作河岸的對稱點A’，連接A’B，交于P，則P為小馬走最短路程的飲水點。
劉正偉說，這是一個簡單的數(shù)學問題，但為A點做一個鏡像，就轉化為兩點最短距離的問題。“這其中的思想性和美感是獨一無二的。”而數(shù)學競賽中的很多題目都有這樣的巧妙之處。
他也坦言，國內的數(shù)學競賽比國外難得多，內卷很嚴重。但數(shù)學競賽的內容與大學教育并不相同，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，科研比競賽更難。劉正偉表示，數(shù)學中心考察學生的機制之一，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生的理解力、判斷力以及學科直覺，找到那些真正有科研天分的學子。劉正偉說：“時間畢竟是有限的，如果沒有良好的直覺，那走死胡同浪費的時間，就太可惜了。”
數(shù)學中心頻繁舉辦的討論班讓人眼花繚亂。對于外行人來講，大概就是一起做題，彼此驗證推導和答案是否正確。劉正偉笑稱：“這么說也不對。數(shù)學家的成果，有時候就是喝咖啡喝出來的。”數(shù)學家在一起碰撞，討論的話題也并非工作領域，但靈感來了，問題迎刃而解。這就是為什么數(shù)學家偏愛討論班的原因。
借用導師沃恩·瓊斯的話，劉正偉的建議是，“做數(shù)學科研，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，劉正偉還擔任了北京雁棲湖應用數(shù)學研究院（BIMSA）工作，主要負責交叉學科科研團隊的組建工作。他說，未來BIMSA將成為具有約300位研究員的大型交叉學科研究基地，以數(shù)學為核心，完成多個交叉方向的拓展。這又將是一次“創(chuàng)業(yè)”，推動學科融合、技術轉化，完善中國基礎科學研究向產(chǎn)業(yè)成果轉化的鏈條。
而更長遠的期望，作為一個中國的數(shù)學家，劉正偉希望未來有可能形成數(shù)學領域的中國學派。中國數(shù)學家們將不僅僅在某一個單一領域，通過某一篇論文展露風采，而是全面開花，領一代風潮。縱觀數(shù)學史的發(fā)展，法國、德國、波蘭、俄羅斯、美國等國數(shù)學家，你方唱罷我登場，而未來形成中國學派也絕非不可能。
劉正偉預計，實現(xiàn)這個宏愿的時間框架將是20年。
今年4月19日，習近平總書記來清華大學考察。劉正偉清晰地回憶起參加活動的激動心情。在黨員發(fā)展大會上，他表示將遵從習近平總書記的指示，肩負歷史使命，堅定前進信心，立大志、明大德、成大才、擔大任，努力成為堪當民族復興重任的時代新人，力爭成為一名優(yōu)秀的共產(chǎn)黨員。
與中國數(shù)學一起成長，二十年為期。
（清華新聞網(wǎng)5月19日電）
供稿：丘成桐數(shù)學科學中心
編輯：張同順
審核：呂婷
