冯康：两次独立发明有限元法的人

20世纪50年代的某个时候，由于冷战政治而与西方工程学期刊隔绝，且因脊椎结核病而不得不进行自主学习，一位中国数学家从第一原理出发，独立推导出了二十世纪最重要的数值技术之一——这与美国和欧洲工程师在几乎同一时间以不同名称发现的方法完全相同。冯康并没有获得与西方知名期刊中熟悉的名字相伴的西方声誉。相反，他得到了更安静的殊荣：围绕一项没有人告诉他别人也曾做出的发现，建立了一整套国家级学科。

从电气工程到病榻上的数学教育

冯康于1920年9月9日出生于南京，在江苏省苏州市长大。他于1939年考入国立中央大学学习电气工程，但两年后转向物理学，并于1944年毕业，对物理理论背后的数学产生了日益浓厚的兴趣。这种兴趣因一场意外而加深：毕业不久后，他患上了严重的脊椎结核病，导致行动不便，他将康复期转化为一门强化、自主的高级数学课程——在很大程度上通过持续的独立阅读而不是课堂教学，自学了远超其正规物理学学位所涵盖的领域。

从零开始构建中国数学

他于1946年开始在清华大学教数学，随后于1951年被任命为中国科学院刚成立不久的数学研究所的助理研究员。同年，他前往莫斯科斯捷克洛夫数学研究所，师从20世纪拓扑学和控制论最重要的代表人物之一列夫·庞特里雅金（Lev Pontryagin），学习至1953年。冯康在20世纪50年代早期的发表著作一直停留在纯数学领域，集中于拓扑群和李群——这些是抽象的领域，与定义了他余下职业生涯的应用计算工作没有明显的联系。

这种情况在1957年发生了改变，当时他成为中国科学院计算技术研究所的副研究员，并在中国几乎没有计算基础设施、也没有可借鉴的数值方法成熟学科的时刻，转向了计算数学。用后来以他的名字设立奖项的同事的话说，他成为了“中国计算数学的奠基人和开拓者”，从零开始有效地在国内创建了这一领域。他后来创立并领导了中国科学院计算中心，于1978年至1987年担任首任主任，此后担任名誉主任，并于1980年当选为中国科学院学部委员（院士）。

两次独立的发现

冯康最重要的成就在于他对计算的转向：在20世纪50年代末和60年代初，他开发了他所谓的“基于变分原理的有限差分法”——这是一种通过将物理域分解为小的连接块，将困难的偏微分方程转化为大型更简单代数方程组的技术。美国和欧洲的工程师在同一时期开发了本质上相同的理念，并以最终在国际上流传的名字发表了它：有限元法。冯康的版本是在无法获得西方平行文献的情况下，在那个时期隔绝中国与西方科学界的实际隔离背景下独立推导出来的。该技术现在是结构工程、航空航天设计以及各种物理模拟的基础，以他的内存设立的冯康奖明确将其版本的发现本身誉为“计算数学的一个里程碑”，而不仅仅是西方文献的一个脚注。

他并没有止步于此。在20世纪70年代，他开发了不连续有限元空间的嵌入理论，并将经典的椭圆方程理论扩展到更高维度，这项工作为分析复合弹性结构的分析方法提供了严密的数学基础，并且他首创了自然边界元法，这是工程计算中仍在使用的另一种数值技术。1984年以后，在他职业生涯的最后十年里，他转向了一个完全不同的问题：构建用于模拟哈密顿系统（支配经典力学的方程）的辛算法。这项工作因将物理系统的长期数值模拟建立在稳健的数学基础之上、在长时间内保持其本质结构而不是累积漂移而荣获中国国家自然科学奖一等奖，这是该国最高科学荣誉之一。

为什么冯被称为天才

冯康声誉核心的具体认知成就在于近乎完全隔离条件下的独立发现：在患病期间主要通过自学以及切断与西方工程文献联系的后续工作中，推导出一个其他地方的研究人员需要整个学科的合作势头才能开发的数值方法。创建以他名字命名的奖项的同事明确将他描述为整个国家领域的奠基人，并将其有限元工作定性为计算数学本身的里程碑——这种语言赞誉的是基础性的、构建结构的心智，而不仅仅是纯粹的技术能力。坦诚的复杂性在于，冯的发现无论多么独立，在世界范围内并不是独一无二的：普遍公认的有限元法在20世纪50年代由工程和数学工作的几条收敛路线中涌现，这意味着他的天才与其说在于成为全球第一，不如说在于成为第一个也是唯一一个，在没有国际对话（塑造其西方发展）支持的情况下，从变分第一原理推导出一个主要的数学工具，然后在一个基本上没有先前计算数学传统的国家内部，围绕它建立了一个完整的研究所和一代继承人。

遗产

冯康于1993年8月17日逝世。第二年，中国科学院设立了冯康奖，每两年颁发一次给青年中国计算数学和科学计算研究员——这是一项刻意的机构记忆行为，使他的名字与他建立的领域联系在一起，而不是让它隐退在他共同发明的该方法的国际标准化名称背后。每一位后来的中国计算数学家都在一种传统中接受培训，这种传统或多或少直接始于他从孤立、疾病和独立推导中组建的学科。