院友风采—— 1990 届院友宗传明：古老数学理论的现代使命

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院友风采—— 1990 届院友宗传明：古老数学理论的现代使命

原创  水杉  中国科学院数学与系统科学研究所  2025 年 05 月 22 日 14:53  北京

宗传明简介：

宗传明，天津大学讲席教授，国家万人计划领军人才首批入选者，国家杰出青年基金获得者，长江特聘教授（北京大学）。1984 年本科毕业于山东大学，自 1987 年 9 月起就读于中国科学院数学研究所，1990 年 7 月获得理学硕士学位；1993 年 4 月博士毕业于维也纳科学技术大学（Vienna University of Technology, Austria ）。主要研究方向为数的几何、离散几何、格密码，曾荣获国家自然科学二等奖、陈省身数学奖、维也纳科学技术大学 Prechtl 奖章、美国数学会 Levi L. Conant 奖、教育部自然科学一等奖等多项学术荣誉，是第一位应邀在世界密码协会亚洲年会（Asiacrypt 2012）做一小时大会报告的国内学者。

“要想以数学研究为职业，最好选一个大问题作为长远目标。然后不断地围绕大目标思考尝试，做些小工作。”这句来自导师拉夫卡先生的教诲，成为宗传明学术生涯的指南针。在这位清瘦平和的学者身上，蕴含着罕见的学术定力，从格理论研究到后量子密码的数学基础，他探索的足迹见证了一门源于古希腊的古老学科，如何历经近三十余年的研究发展，成为国家信息安全的关键基石。

一、挑战百年谜题

1900 年，希尔伯特在巴黎数学家大会上提出了 23 个著名问题，其中第 18 个问题包括：确定正四面体的最大堆积密度。其实，这一问题源于古希腊的亚里士多德。近一百多年来，许多学者折戟沉沙，直到一位中国数学家为它划定了首个精确边界，他就是宗传明。

为何选择如此困难的问题？宗传明的话语掷地有声：“我觉得数学家要有志气，不能只挑小问题研究，打一枪换一个地方。”

回首来时路，研究并非一帆风顺。自 1991 年开始钻研，宗传明的艰辛探索收获寥寥。2006 年，美国普林斯顿和密歇根大学团队借助超算加入研究角逐，面对越发激烈的竞争，学者纷纷转向，宗传明却逆流而上，谢绝了国际、国内所有会议邀请，闭关潜修。

功夫不负有心人，历经 23 年的无数次的失败，2012 年夏天，宗传明证明出正四面体的最大平移堆积密度区间，成为人们对这一百年难题取得的第一个上界。这一成果让德国数学家汉克惊叹：“我被其中异常复杂的运算和构造吓坏了——非常让人敬佩！”


2009 年荣获国家自然科学二等奖   


2015 年荣获美国数学会 Conant 奖

在取得这一欧美同行口中“辉煌的工作”后，宗传明步履不息，又转向另一个古老谜题——铺砌问题。什么形状的瓷砖能无缝铺满平面？这个自亚里士多德时代就被研究的问题，在他潜心钻研六年后的 2018 年迎来突破，证明了有且仅有五种特定形状的凸形砖可以构成平面五重晶格铺砌。2020 年《美国数学会通告》以“重点论文”形式报道这一成果，是近五年来该杂志发表的唯一一篇中国学者的重点论文。

“淡薄身外事，一心求精进”，成为宗传明学术生涯的写照。“数学研究像创作艺术品，我们的成果只是宏伟殿堂中一块小小的铺地砖，”荣誉与赞誉接踵而至，他却保持着难得的谦逊，“我的数学研究生涯比较平淡，就是不断思考，不断失败。我只是比别人多努力一点。”

二、跨越时空的数学接力

宗传明与“数的几何”的缘分，始于 1987 年秋天。彼时，这位出身山东偏远农村的青年，怀揣着从华罗庚、陈景润故事中汲取的梦想，走进了中国科学院数学研究所的大门。

在此之前，“数的几何”，也即“格理论”这门研究多维空间中规则点阵的学问，在中国一直无人问津。刻苦研学的宗传明很快展现出潜力。1990 年底，在陈景润、王元和徐广善三位前辈的推荐下，宗传明获得了赴维也纳师从格理论权威拉夫卡先生和格鲁巴先生攻读博士学位的机会。

未曾想临行前，国家留学政策突变。紧急关头，远在美国访问的王元先生伸出援手，给数学所领导写下力挽狂澜的推荐信：“宗传明所学的‘数的几何’专业在我国属于空白，华罗庚曾积极倡导，但始终未能发展起来。他能实现华老愿望，应尽力支持。”一纸书信，架起了宗传明通往世界数学舞台的桥梁。

命运的齿轮巧妙咬合，将数学的过去与未来紧密连接。在国内由宗传明踏出第一步的格理论研究，已成为应对量子计算机对秘密通信攻击的后量子密码的数学基础。“我的所有成绩都源于王元先生那封信，”宗传明感慨道，“没有它，我国在这个领域可能至今仍是空白。”

在宗传明看来，前辈们的坚持从不同方向支持着国家战略需求。“夏培肃先生告诉我，是华老安排她研制中国第一台电子计算机；王元先生和陈景润先生推荐我学习数的几何，即便这一空白领域不属于他们的研究范畴……”宗传明深情回忆，“他们的胸怀影响我一生。”离开数学所多年，他仍与母校保持着紧密的联系，常与贾朝华教授讨论问题，担任高小山教授负责的 973 项目核心成员，在袁亚湘院士和席南华院士领导下任《Science China Math》副主编……深厚的学术情谊，化为数学界发展的宝贵财富，印证着薪火相承的生生之力。

三、予理论以新生

时光荏苒，白发渐生，但宗传明依然葆有对科学问题的敏锐感知与探索欲。如今，这位六十余岁的数学家将研究重心转向后量子密码的数学基础，化数学理论为国家信息安全战略的基础保障。

近年来，量子计算机发展迅速。理想的量子计算机能轻易分解大整数和求解离散对数，而现代广泛应用的公钥密码基本上都建立在这两个问题的基础之上。所以，一旦量子计算机发展到商用水平，现行的的金融交易、国防通信、个人隐私都将暴露无遗。而基于格理论的密码，则被密码学家普遍认为是能抵抗量子计算攻击的有效方案。

1999 年，宗传明在斯普林格出版格理论的专著 Sphere Packings ，已成为该领域的标准文献。2002 年，他应约在《美国数学会通讯》发表了关于格结构的综述文章，成为国内在这一著名杂志发表综述文章的首位作者（国外华人有陈省身、丘成桐等十余位）。2012 年，他应邀在国际密码协会三大顶会之一的亚密会做一小时大会报告介绍格理论中与密码学密切相关的几个著名问题（至今国内一小时报告人还有姚期智院士、王小云院士等）。


2012 年在亚密会做大会报告            


2000 年在陈省身先生寓所

宗传明的格理论论著如今焕发出全新的生命力。“万万没想到，华老七十年前布局的格理论研究，如今竟成了后量子密码的数学基础。”宗传明感慨。自 2022 年美国国家标准与技术研究院将三种格密码确定为国家标准并制定后量子密码迁移时间表以来，美国多家高科技巨头已经完成了后量子密码迁移。在宗传明看来，中国在这一领域的重视程度远远不够。

使命感驱使着他走出象牙塔，积极发声。近三年来，他多次向科技部门提交报告，在全国各地高校奔走宣讲，足迹遍布五十余所大学。“数学会为民族争光，好的数学家应关心 100 年后别人如何评价自己。”他深情地回忆陈省身先生的教诲。“应对卡脖子问题，不仅是几个当事科学家的事。”饱含热忱的话语，道出了他几十年学术生涯的初心：超越个人学术兴趣的家国情怀，始终是他不懈奔走、钻研精进的内在动力。

寻解半生，宗传明望向数学世界的眼神依然如少年般明亮。从希尔伯特难题到后量子密码的数学基础，在这条无限接近真理的道路上，他将先辈们的思想火种与时代需求相链接，传递给下一代中国数学人。

来源：中国科学院数学与系统科学研究院