宁大人

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华夏数学俊杰

发布日期:2012-03-15    作者:     来源:     点击:

李星,男,汉族,1964年生,博士(德国),宁夏大学教授,博导,副校长;上海交通大学兼职教授、博士生导师,中国数学会副理事长,《中国数学文摘》副主编,德国《数学文摘》评论员,宁夏大学学报(自然科学版)主编(中文核心期刊),第十届全国政协委员,第五届、六届中国科协委员,第九届全国青联委员,第八届、九届、十一届中国数学会理事,中国高教学会科技管理研究分会第七届理事会常务理事,第七届宁夏青联副主席,第五届、六届、七届宁夏回族自治区科协副主席;第七届、八届宁夏政协委员;第十届宁夏人大代表;宁夏数学会理事长;宁夏力学会理事长;入选教育部 “高层次创造性人才计划”获青年教师奖,首届国家“百千万人才工程”一、二层次人选, 教育部科技委数理学部委员,中央直接联系专家,中国数理学会副理事长。211工程重点学科“数学力学及工程技术科学计算”学科带头人,宁夏回族自治区重点学科“应用数学”专业的学科带头人。宁夏大学数学一级学科博士点带头人。

1996年被选为中国科协最年轻的委员。2001年,成为宁夏大学第一个博士生导师 (上海交通大学严格评审后聘任的兼职博士生导师)。已经完成5项国家自然科学基金项目,正在主持973计划前期预研专项一项。李星曾获“全国先进工作者”(全国劳模)、全国五一劳动奖章、教育部“青年教师奖”、中组部等6部委颁发的 “留学回国人员成就奖”等荣誉称号。

1999年在德国获得博士学位后,不为沿海等发达城市的重点大学的多次诚邀和高薪聘请所动心,安心扎根宁夏,作出了应有的贡献,在宁夏引起了强烈反响,为边远少数民族地区-宁夏留住高层次青年人才树立了榜样。

一、情迷数学 专心研究 绽放在宁夏数学界长盛不衰的一朵奇葩

数学是一门基础学科,即使在这方面出了成果,也往往被用于其他学科的研究。它不像物理、化学,一出成果,就会被立杆见影地应用到生产实践中产生经济效益,继而名利双收地成为大众交口称赞的目标。李星说,有勇气采摘数学这朵玫瑰花的人,一定要有耐得住寂寞的牺牲精神。事实上,经过多年的专心研究,李星教授在数学理论研究领域取得的成果已经成为宁夏数学界的骄傲、而他本人业已成为绽放在宁夏数学界长盛不衰的一朵奇葩。

1981年9月,李星从海原县考入宁夏大学数学系。1988年获武汉大学理学硕士学位,同年到宁夏大学数学系任教。由于他刻苦钻研和超常的努力,科研成果很快脱颖而出,1994年正是而立之年的李星破格晋升为副教授,并被国务院学位委员会批准为硕士研究生导师。次年,他又破格晋升为教授,是当时全区最年轻的教授,也是全国最年轻的第五届中国科协委员。1995年李星获国务院颁发的政府特殊津贴,1996年8月,“国际复分析及其应用学术会议”在宁夏大学召开。年仅32岁的李星教授主持了大会开幕式,得到了国内外专家的好评。德国柏林自由大学数学研究所所长白格尔教授非常赞赏这位年轻有为的中国学者,再次向他提出了去德国攻读博士与合作科研的邀请。去德国柏林读博士之前,李星教授已经在数学领域取得了突出的成果。他首次在国际上正式提出了解析函数边值逆问题;在数学难题双周期平面弹性问题方面提出了一系列创造性理论;在国内首次运用解析函数边值问题和奇异积分方程的理论和方法研究全平面应变问题。特别是他对复分析方法在偏微分方程中极其在弹性力学方面应用的研究得到了国内外著名数学家的高度评价。在德国自由大学读博士期间李星教授除了自己的专业外,几乎不过问任何事情,由于李星勤奋努力和扎实的功底,别人攻读3年到5年才能完成的博士论文,他在12个月内就顺利完成了。白格尔对李星在如此短的时间内完成高质量博士论文《双准周期边值问题在弹性理论中的应用》给予很高的评价,他说:“在12个月内完成一篇理学博士论文的写作非常了不起的”,李星的学问不仅在数学分析领域而且在理学理论中都是突出的”,李教授是一个勤奋的科学家。

那时候,在大环境的影响下,陈景润、杨乐成为了很多学生的偶像,做科学家也是大多数孩子的梦想。在“学好数理化,走遍天下都不怕”的风潮下,他对数学更是情有独钟。中小学阶段,数学老师教得好,李星学得好,很自然地,走进大学后,李星就把数学作为了自己的专业。

1994年,李星在武汉大学数学系作高级访问学者。一天早晨,他去图书馆查阅资料,因为太专心,李星忘了闭馆时间,被工作人员锁在了图书馆里。李星说,这样的事情不是一次两次。不过他运气不错的是,幸好不是在周五的下午被锁在图书馆里,否则一关就得两天。

1999年5月获得了柏林自由大学博士学位,面对发达国家和国内多所名牌大学优厚的生活工作和科研条件不为所动,他毅然放弃国外和国内的工作机会,携妻儿回到了令他魂牵梦萦的故土,来到边远少数民族地区的家乡,投身于大西北建设。

当时上海、北京、厦门、广州等地的不少高校,向李星抛出了橄榄枝。一些学校还建议他,先来学校看看,或者先做兼职教授,求贤之心的诚恳可见一斑。对此,李星感恩地说:“1995年,我才31岁时,就破格成为当时宁夏最年轻的正教授。多年来,我的研究和工作都得到了各级领导的重视和关怀,对此我一直是心存感激的。”另一方面,从科研的角度讲,李星已经形成了一个完善的科研梯队。如果去其他地方,自己的科研梯队不可能带走,一切还要重头再来。李星说,在某些领域,宁夏当前的研究尚属空白,所谓一张白纸好写字,李星有信心为宁夏做出更多贡献。

二、锲而不舍 主创研发 成绩斐然

1995年,李星教授成为当时宁夏最年轻的正教授,睿智的他除了执著地在数学这方园地上辛勤地耕耘外,还另劈蹊径,把目光投向了数学和力学两个学科之间的交汇点上。“学科需要交叉与渗透。就像相对论,必须有其它学科做支撑。当我把数学与力学有机结合,发现自己寻找到了一个无疆的国度”。已在国内外数学界小有名气的李星博士如是说。

双周期平面弹性问题既是数学研究领域的一座高峰,也是工程力学中经常遇到但极难攻克的国际难题,它使国内外许多数学家望“峰”兴叹。李星凭着自己独到的科学观点、良好的学养和坚韧不拔的毅力一头钻了进去。为了攻克难关,李星常如恋战的士兵,忘记了吃饭,忘记了时间的流失和自己的存在,长此以往患上了胃病。疼痛似乎有意和李星作对,每次都是在他废寝忘食地痴迷于研究时突然袭来。每当这时,李星就用左手按住胃部,弓着身子右手演算,有时,他干脆用桌角顶住胃部,半爬在桌子上寻找攀登高峰的蹊径。寒来暑往,斗转星移,李星终于成功地将双周期Riemann边值问题和双周期核声异积分方程运用于双周期平面弹性力学,被我国著名数学家、中国第一批博士生导师路见可教授誉为“深入的研究,创造性的成果。”

世界著名数力学大师、前苏联科学院院士Muskhelishvili曾为自己在《数学弹性力学的几个基本问题》(该书获斯大林奖)中“未能给出数值结果”而“深表遗憾”,而李星借助计算机弥补了他的遗憾,并将这一问题向前推进了一大步,为此类问题的研究寻找到了一个出口。1992年,李星在国际上首先正式提出“解析函数边值逆问题”。 他十多年前首创的“双周边弹性问题”的理论、方法及其结果,至今仍被国内外最具权威的力学杂志直接引用。被国际公认的著名数学刊物多次摘录、引用和评论的有数十篇之多,培养出的研究生分布在各大研究机构和高等院校,在相关领域崭露头角。1999年,李星获得德国柏林自由大学博士学位;2002年5月-11月,他在英国巴斯大学作皇家学会高级访问学者;2007年12月——2008年6月,他在美国哈佛大学做高级研究学者。游历于世界名校间,不但让李星在学术上汲取了更多养分,也让作为宁夏大学副校长的他学习了更多的管理经验。作为分管科研工作的副校长,几年的时间,宁夏大学的科研经费从数百万元快速攀升至2007年的5000多万元,为更多科研人员提供了有用武之地的平台。

他有着强烈的事业心和奉献精神,学风端正,治学严谨,善于团结合作。1996年担任数学系副主任后,分管科研和研究生,2000年担任系主任负责系里全面工作。在教学、科研等方面针对数学系具体情况,制定、修改和完善了系里对教学、科研的奖励政策,调动教师们的教学改革和科研的积极性。李星教授热爱科研和教学工作,他经常对学生讲“要做学问首先要学会做人”。热爱祖国,忠诚于党的教育事业,爱岗敬业,教好学生,正直坦诚都是他时刻遵循的师德标准。

作为主要组织者之一1995年在宁夏大学组织召开了“全国第八届积分方程和边值问题学术会议”,1996年受我国著名数学家杨乐院士委托在宁夏大学召开了“国际复分析及其应用学术会议”。中科院杨乐院士为会议主席并致开幕词,年仅32岁的李星教授主持了开幕式等。对加强国内与国外学术交流,加强中西部与沿海地区学术交流起到了积极的作用。他是“全国第十三届边值问题、积分方程以及相关问题会议”的组委会委员,2007新世纪分析数学国际学术研讨会的学术委员会委员。曾先后应邀赴香港、泰国、美国、加拿大、德国、土耳其、日本、台湾等进行国际学术交流。还作了“全国第十二届边值问题、积分方程以及相关问题会议”的特邀报告,“全国第十三届边值问题、积分方程以及相关问题会议”的特邀报告,2011年中国数学会全国代表大会暨学术年会40分钟特邀报告,2005非线性力学学术会议及钱伟长93岁生日纪念会的分组大报告,2006年“吴文俊先生荣获邵逸夫数学科学奖庆祝会”西部数学界代表发言,2011年11月应邀在上海大学、上海师范大学以及河海大学常州校区做学术报告,2011年12月应邀在上海大学同李大潜院士俩人作科普公众报告,同时李星还主持了李大潜院士的报告等等。2002年6月-11月,应数值计算专家Ivan Graham教授之邀在英国Bath大学作皇家学会访问学者,2007年12月-2008年5月应断裂力学专家Zhigang Suo(锁志刚,美国工程院院士)之邀在美国哈佛大学高级研究学者。由于李星的科研论文引起国际同行专家的兴趣,曾先后受到美国、德国等十几个国家进行国际学术交流的正式邀请,其论文多次被同行专家们引用。

一份耕耘一份收获,身为宁夏大学学术委员会委员、学报编委、宁夏青科联常务理事、宁夏青科联常务理事、宁夏青联常委、宁夏数学学会秘书长的李星,获得了多项奖励和殊荣:

1996年被国家民委、团中央评为“全国民族地区杰出青年”

1997年获“全国五一劳动奖章”

2000年国务院“全国先进工作者”(全国劳模)

2001年教育部“青年教师奖”

2002年教育部“全国高等学校优秀骨干教师”

2003年中组部等六部委授予“留学归国人员成就奖”

2009年当选教育部科技委数理学部委员。

2010年获中国科协“十佳全国优秀科技工作者”提名奖。

三、勇于创新,不断进取,硕果累累

近年来,李星教授主持完成了1项973计划前期研究专项“Nb-Al合金基陶瓷等新型复合材料的制备和力学性能研究”、完成5项国家自然科学基金资助项目和1项,正在主持2011年度高等学校博士学科点专项科研基金资助课题(博导类)“梯度混凝土构件的断裂力学行为研究”和 “功能梯度材料接触力学问题的(超)奇异积分方程方法”(2010.1-2012.12)和国家自然科学基金资助项目(地区联合基金)“Nb-Al/Al2O3金属基陶瓷复合材料组织性能和破坏机理”的研究(2011.1-2013.12)和2项国家自然科学基金资助项目

他先后在国际、国内著名学术刊物上发表科研论文150篇,其中用英语发表科研论文29篇,包括在国际学术刊物《Acta Mechanica》《International Journal of Fracture》《Engineering Fracture Mechanics》及国内刊物《力学学报》、《数学物理学报》、《应用数学和力学》(中文、英文版)上发表,并多次被引用。国际著名检索刊物“SCI”、“EI”和“ISTP”、美国数学评论“MR”、美国应用力学评论“AMR”、德国数学文摘等收录了多篇。此外,在德国Shaker Verlag 出版专著《Applications of Doubly Quasi-Periodic Boundary Value Problems in Elasticity Theory》一部, 科学出版社出版《积分方程》一本。现在是《宁夏博士论丛》副主编;《Boundary Value Problems, Integral Equations and Related Problems》,World Scientific(世界科学出版社)等数种丛书的编委。国家自然科学基金项目、教育部博士点基金项目、全国百篇优秀博士论文等的通讯评议专家;《德国数学文摘》(ZM)评论员;国内有重要影响的学术刊物《力学学报》《应用数学学报》《数学物理学报》《物理快报》《Physics B》和国际有重要影响的学术刊物《International Journal for Numerical Methods in Engineering》《Applied Mechanics Review》《Mathematical Methods in Applied Science》《International Journal of Solids and Structures》和《European Journal of Mechanics - A/Solids》等的特约审稿人。

四、主要学术成绩、创新点及其科学意义

主持973计划前期预研专项一项,完成5项国家自然科学基金项目,正在主持第六、第七项国家自然科学基金项目和博士点基金项目。发表150篇学术论文。曾获3项省级科技进步二等奖,4篇省级自然科学优秀论文一等奖等。主要学术成绩、创新点及其科学意义:

1、首次从断裂力学背景出发正式提出并求解一类解析函数边值逆(或反)问题,开辟了一个新研究方向。自上世纪50年代原苏联科学院院士Muskhelishivili 的著作《数学弹性力学的几个基本问题》和《奇异积分方程》(两本专著都获斯大林奖)以及 Gakhov的《边值问题》等解析函数边值问题的代表性著作的问世,解析函数边值问题由于其在弹性理论、断裂力学、空气动力学、热力学、热弹性、电磁学、震动理论、电动力学、流体力学、生物力学、辐射学、地球物理勘探、中子迁移理论、色散理论、离子物理、量子场理论、自动控制理论和博弈论等领域中具有广泛应用而被广泛研究和应用,我国上世纪90年代有代表作如路见可教授所著《解析函数边值问题》和《平面弹性复变方法》及闻国椿教授所著《共形映射与边值问题》等(以上三本著作均在国外有英文出版),还有范天佑教授侧重在断裂力学中应用的《断裂力学基础》(新版《断裂理论基础》)。国内至今还有一大批研究者在解析函数边值问题及其应用方面做出很好的成绩。正问题就是求解分区全纯函数 其正边值和负边值满足边界条件 ,如弹性问题就是已知弹性材料和边界受力情况求解区域内的应力、位移分布情况,但通过观察,在实际模型中 常常就是材料弹性性能(如弹性杨氏模数或剪切模数等的解析表示式)的解析式, 常常是与边界受力情况紧密相关的量,所以,我们想是否只要知道 在区域边界部分离散点上的值而反过来求解弹性材料的材料性能?如能做到,则不仅在正问题的上述领域而且借助卫星遥感等现代技术为地下勘探等各个领域提供有效的探索方法,以此为出发点,我们于1992年提出了一类解析函数边值逆问题,并以解析函数理论为基础,以正问题的解为工具给出了该逆问题的一类解法,在92年全国计算力学会议上报告后被推荐参加了92’香港国际计算工程科学会议,会上引起国内外专家的强烈反响,会后受到奥地利、日本、法国、美国、巴西、泰国、菲律宾、加拿大、意大利、阿根廷等国的正式邀请进行国际学术交流,应邀为日本逆问题专家Kubo著作《Inverse Problem》撰文(93年已出版),受到了德国知名专家邀请合作科研…。 德国、美国、日本、南斯拉夫、蒙古、古巴等国的专家,以及我国的中山大学、中国纺织大学、兰州大学等大学的教授们来函索要有关论文,有的准备将我们的结果运用于复合材料纤维丛理论中,有的希望运用于地下巷道工程。正如同行专家中山大学博士生导师林伟教授评价的“他(李星)又开辟了解析函数边值问题的一个新方向-解析函数边值逆问题,其结果曾在国际学术会议上交流,深得国内外同行的高度重视和称赞。”。武汉大学博士生导师路见可教授认为:“最近一些年来,李星同志还研究了某些类型的逆边值问题。这是一个近年来发展起来的崭新研究方向,在理论上有较重要的价值,在实用上也有较广泛的应用前景。他在这方面已做了许多工作并得出不少成果,在国内、外同行中引起了重视。”。事实上该方面的论文被多次引用和推广,例如《数学杂志》“一类Riemann边值逆问题”,1996,16(3):303-306,一文被上海大学李明忠;温小琴推广到广义解析函数的Riemann边值逆问题(见《数学杂志》,2004,24(4):457- 464),也被人民大学寇智勇;许作良推广到带自由边界的半逆问题,还被王明华等10多位同行专家分别推广到半解析函数的Riemann边值逆问题;Dirichlet边值逆问题;Riemann-Hilbert边值逆问题;带位移边值问题的逆问题;共轭解析函数的 Riemann边值逆问题以及Clifford 分析中的Riemann 边值逆问题和奇异积分方程组等等多个分支领域,引起了同行专家广泛重视。

2、在双周期弹性问题方面获得了一系列成果。在弹性理论、断裂力学中人们通常集中注意力于有限平面或无限平面上有有限个孔洞或裂纹的非周期问题,由于周期问题在实际工程中经常遇到,所以单周期问题国际上已有许多研究和好的结果。但双周期问题同单周期问题一样在弹性、断裂等领域,如在岩石力学,混凝土力学,纤维丛理论等等中经常遇到,但由于其研究需要构造双周期的或双准周期的复杂的椭圆函数,尤其是双周期边值问题转化的双周期或双准周期核的奇异积分方程的数值解法难度大,所以研究者不多。李星坚持不懈,已不间断地近20年(从1988年武汉大学硕士论文双周期弹性问题开始)做了一系列研究。突出的工作是从最基本的广义胡克定律出发,数学上严格证明了当应力是双周期分布时位移是双准周期分布的,澄清了长期已来不少学者文章中出现的误区,即认为“当应力是双周期分布时位移也是双周期分布的”(对于单周期情况的确是这样,但对双周期情况位移一般都是双准周期分布的,只有某些特殊情况才是双周期的);利用函数论的扎实基本功对于多连通区域如多孔洞、多裂纹等问题(此类问题的应力函数一般是多值复函数,而多值性的处理是难点,再加上保持双周期性等更为复杂)首先构造了既能分出多值部分又能保证双准周期性的复应力函数,然后通过构造满足特定要求的辅助椭圆函数而构造出了双准周期核的Sherman积分变换,即将通常Cauchy型积分的Cauchy核1/(t-z)用同样具有一阶奇异性的Weierstrass ζ(t-z)核代替,进而将问题转化为Weierstrass 核(双准周期核)的奇异积分方程,使得问题的求解既有理论保证又是构造性方法便于解析解或数值解的求出。我国知名数力学家,中国第一批博导路见可教授给予了很高的评价:“李星同志多年来一直从事弹性力学和断裂力学复变方法的研究,特别对单周期、双周期问题,包括不同材料的焊接、断裂等问题作了较为深入的研究,获得了系列性创造性成果。从数学方面看,其工作的理论基础是严谨的,...。从力学角度看,他的工作提出了许多新的问题,并提出了富于创造性的求解方法,极具实用价值。”。该方面的成果引起同行专家的重视,关于双周期弹性问题的相关结果被力学专家在Mechanics of Materials,力学学报,固体力学学报等期刊上直接引用和推广。特别是力学学报,Vol.35(2003),No.3.P265-271一文在序言中介绍“中国学者在双周期弹性问题…方面作出了重要贡献。”,在文章中直接应用李星求得的数学解成功解决其力学问题;北京大学力学专家王敏中教授及其合作者在力学学报,Vol.37(2005),No.2.P175-181一文中引用李星关于双周期文章多达7篇;路见可教授在其世界科学出版社出版的《Complex Variable Methods in Plane Elasticity》,(Singapore:World Scientific,1995)一书中以及他和中南工业大学蔡海涛教授著《平面弹性周期问题概论》(武汉大学出版社,2008)一书内容和参考文献中也引用和介绍了李星的相关文献。除了国内杂志他人引用多篇次,国外SCI杂志他人也引用多篇。虽身处边远的宁夏大学,但其研究却得到了中国科学院、北京大学、香港大学等国内著名研究单位的知名学者们的引用和借鉴,实属不易。

3、开拓运用解析函数边值问题和奇异积分方程的理论研究全平面应变问题。通常该理论主要适用二维平面问题,对复合材料全平面应变问题(特殊三维问题)的应用研究仅有寥寥无几的初步结果,主要原因是该研究在数学上有相当的困难,因而很少有人问津,目前仅见美国和俄罗斯的学者有数篇论文从数学理论上进行了研究和探讨,但直接得出封闭解或通过计算机得出数值结果的研究几乎空白,在我国更加薄弱,但全平面应变问题(特殊三维问题)比经典问题(二维问题)更切合实际模型,因此其研究更有实际意义。我们从力学叠加原理出发将三维应力系统巧妙地分解为两组线性独立的二维应力系统,然后构造出复Airy函数用于推广Sherman方法,将寻求复应力函数的问题归结为求解正则型的奇异积分方程,并证明了其解的存在唯一性。由于所用方法是构造性的,故有利于数值计算。对于一些全平面应变问题得到了封闭解析解或通过奇异积分方程的数值求解得到了原问题的数值结果。开拓运用解析函数边值问题和奇异积分方程的理论成功求解了几类全平面应变问题,拓广了复变函数在力学中的应用范围。该方面的工作北京大学闻国椿教授认为:“特别是关于解析函数反边值问题与全平面弹性应变的复变函数的解法等文具有一定的创见。”。林伟教授评价:“他(李星)还应用解析函数边值问题的理论和技巧,研究了全平面应变问题,这是很有开创性的工作。”

4、双准周期边值问题在弹性理论中的应用。这是在柏林(自由)大学完成的博士论文的内容。在该论文中推广运用解析函数双准周期边值问题的结果来研究了有相当难度的几类双周期全平面应变问题,尤其是以Weierstrassσ函数和ζ函数为基础构造了一系列复杂的辅助椭圆函数,在国际上首次得到了一些情况下双周期弹性问题的解析解。此解近几年开始被力学专家认可并直接成功运用于求解其它力学问题,被认为是“一种优美的解析方法”(... an elegant analytical method (Lu, 1993 and Li, 1999), …)。柏林(自由)大学数学研究所所长H.Begehr教授认为:“李教授之所以能成功是因为他的科研能力和科研经历。...。他不仅在数学分析而且在弹性理论方面的知识是优异的。此外,李教授是一个很勤奋的科学家。因此我肯定他在将来一定能取得更诱人的研究成果并将成为他的研究领域的带头数学家。”

5、利用Hilbert积分变换转化成Hilbert核奇异积分方程,进而引入Hilbert积分直接数值求积公式实现了各向异性材料的周期裂纹问题的奇异积分方程数值解法(Muskhelishivili在其经典著作《数学弹性力学的几个基本问题》的序言中对自己利用复分析方法未能实现数值计算而遗憾);借助解析函数边值问题的理论十分简明地给出了几类超奇异积分方程的解析解;推广复分析方法和奇异积分方程数值解法应用范围到目前国际上热门的课题功能梯度压电压磁材料的断裂问题,等等。

1994年,作为应用数学硕士点学术带头人被评为硕士导师,1995年成为宁夏回族自治区最年轻的正教授,1996年被选为中国科协全国最年轻的委员,2001年成为宁夏大学第一个博士导师(上海交大学位委员会严格评审后聘任的兼职博士导师,已独立指导多届博士生)。2011年作为数学学科带头人申报成功宁夏大学数学一级博士点。闻国椿教授总结认为:“其研究成果已达到国内先进水平,而有的成果在国际上也是先进的。”路见可教授总结认为:“李星同志的科研工作有较高的学术水平,不少处于国际领先地位,在青年学者中极为不凡。”

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