周培源(1902年8月28日—1993年11月24日),出生于江蘇宜興,。理論物理學(xué)家,、流體力學(xué)家。1955年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員(院士),。 1952年加入九三學(xué)社,。九三學(xué)社第三屆中央委員會(huì)委員,,第四屆中央委員會(huì)常委,第五,、六,、七屆中央委員會(huì)副主席,第八屆中央委員會(huì)主席,,第九屆中央委員會(huì)名譽(yù)主席,。 周培源出生于江蘇省宜興縣的一個(gè)書香門第。其父是清朝秀才,。中學(xué)時(shí)期在上海圣約翰大學(xué)附屬中學(xué)學(xué)習(xí)。1919年考入清華學(xué)校(今清華大學(xué)前身)中等科,,1924年清華學(xué)校高等科畢業(yè),。1924年赴美國(guó),在芝加哥大學(xué)學(xué)習(xí),。1926年獲學(xué)士,、碩士學(xué)位。1927年到美國(guó)加利福尼亞理工學(xué)院攻讀研究生,,做相對(duì)論方面的研究,。1928年獲博士學(xué)位。1928年秋,,周培源赴德國(guó)萊比錫大學(xué),,在WK海森伯(Heisenberg)教授指導(dǎo)下從事科學(xué)研究;1929年赴瑞士蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學(xué),,在W泡利(Pauli)教授指導(dǎo)下從事理論物理研究,。1929年回國(guó)后,任清華大學(xué)物理系教授,。 1936—1937年,,周培源又赴美國(guó),在普林斯頓高等研究院參加A愛因斯坦(Einstein)教授領(lǐng)導(dǎo)的廣義相對(duì)論討論班,,并從事相對(duì)論引力論和宇宙論的研究,。1937年回國(guó)后,曾任長(zhǎng)沙臨時(shí)大學(xué),、西南聯(lián)合大學(xué)物理系教授,,并從事流體力學(xué)湍流理論方面的科學(xué)研究。1943—1946年,,周培源再次赴美國(guó),,先在加利福尼亞州理工學(xué)院進(jìn)行流體力學(xué)湍流理論方面的科學(xué)研究,后在美國(guó)國(guó)防委員會(huì)戰(zhàn)時(shí)科學(xué)研究與發(fā)展局,、海軍軍工試驗(yàn)站從事 空投入水的戰(zhàn)事科學(xué)研究,。1946年赴英國(guó)出席牛頓誕生300周年紀(jì)念會(huì),、國(guó)際科 合會(huì)理事會(huì),并到法國(guó)出席第六屆國(guó)際應(yīng)用力學(xué)大會(huì)(被該大會(huì)和新成立的國(guó)際理論與應(yīng)用力 合會(huì)選為理事),。1947年回國(guó)后,,繼續(xù)任清華大學(xué)教授兼教務(wù)長(zhǎng)、校務(wù)委員會(huì)副主任,。 1952—1981年任北京大學(xué)教授,、教務(wù)長(zhǎng)、副校長(zhǎng),、校長(zhǎng)等職,。 自1926年以來,周培源主要從事物理學(xué)的基礎(chǔ)理論中難度最大的兩個(gè)方面——愛因斯坦廣義相對(duì)論引力論和流體力學(xué)中的湍流理論的研究和教育工作,,并取得出色的成果,。在發(fā)展中國(guó)教育事業(yè)和組織領(lǐng)導(dǎo)國(guó)家科學(xué)文化等方面做出了重要貢獻(xiàn)。 周培源對(duì)廣義相對(duì)論產(chǎn)生興趣,,應(yīng)追溯到1926年他在芝加哥大學(xué)求學(xué)時(shí)期,,以后的60年中他一直在這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)執(zhí)著地探索著。 廣義相對(duì)論在物理上取得了許多輝煌成就,,但從一開始就存在著一個(gè)困難,,這就是,表達(dá)引力場(chǎng)的方程是一個(gè)包含10個(gè)二階非線性偏微分方程的方程組,,而這10個(gè)方程之間又存在著4個(gè)獨(dú)立的非線性偏微分方程組所組成的恒等式,,也稱為比安基(Bianchi)恒等式,這就使得只用引力方程得不到10個(gè)引力函數(shù)的確定解,。 周培源一進(jìn)入相對(duì)論領(lǐng)域便抓住這個(gè)難題,,主張引進(jìn)另外的物理?xiàng)l件才能求解出引力函數(shù)的確定解。沿循這個(gè)思路,,周培源在20世紀(jì)20年代用引入新物理?xiàng)l件的辦法獲得了軸對(duì)稱靜態(tài)引力場(chǎng)的若干解,,以后又于20世紀(jì)30年代在引入各向同性條件下,又求得了與靜止場(chǎng)不同類型的嚴(yán)格解,。 與此同時(shí),,國(guó)際上的同行學(xué)者為了克服上述困難,采用坐標(biāo)變換的方法來減少引力函數(shù)的數(shù)目,。但這種方法只能求出一種常微分方程的特殊引力場(chǎng)——球?qū)ΨQ靜態(tài)引力場(chǎng)的嚴(yán)格解,,例如史瓦西(Schwazchild)解,而對(duì)眾多的其他物理問題仍然束手無策,。沿著這條思路求解引力場(chǎng)方程的相對(duì)論研究者,,在國(guó)際上稱為“坐標(biāo)無關(guān)論者”。他們主張坐標(biāo)在引力論中無關(guān)緊要,。 與此相反,,周培源從一開始進(jìn)行引力論研究時(shí),,就認(rèn)為坐標(biāo)是有物理意義的,因此他是一位“坐標(biāo)有關(guān)論者”,。 “坐標(biāo)有關(guān)論者”在一些特殊問題上,,引進(jìn)諧和條件以求解引力場(chǎng)方程的做法,可以追溯到1919年愛因斯坦本人,。他引進(jìn)諧和條件的近似式來求解線性化了的引力場(chǎng)方程,,從而獲得了引力波解,預(yù)言了引力波的存在,。后來,,德·東德(deDonder)將諧和條件嚴(yán)格化。1923年,,郎曲斯(Lanzos)曾用這一條件得到了球?qū)ΨQ靜態(tài)引力場(chǎng)的解,。 沿著這條思路,1979年,,周培源把嚴(yán)格的諧和條件作為一個(gè)物理?xiàng)l件添加進(jìn)引力場(chǎng)方程中,和他在北京大學(xué)的同事以及他在高能物理所的學(xué)生一起,,發(fā)表了多篇論文,,其中包括無限平面、無限長(zhǎng)桿,、圍繞無限長(zhǎng)桿做心速轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)態(tài)解和嚴(yán)格的平面波解,。 面對(duì)當(dāng)前存在的兩個(gè)解,即“坐標(biāo)無關(guān)論者”的史瓦西解和“坐標(biāo)有關(guān)論者”的郎曲斯解,,從20世紀(jì)70年代開始,,周培源和他的學(xué)生李永貴開始從事測(cè)量與地面垂直和與地面平行的兩種光速的比較實(shí)驗(yàn),希望回答兩種解中哪一種更符合實(shí)際,。理論上,,史瓦西解得到的兩種光速的一級(jí)近似之差與光速之比為7×10-10,而郎曲斯解的這一比值為零,。目前,,李永貴所獲得的這個(gè)比值在準(zhǔn)確到10-9時(shí)表明:兩種光速是相等的。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)仍在進(jìn)行中,,以期取得更高一級(jí)的近似,。這是“坐標(biāo)有關(guān)論者”同“坐標(biāo)無關(guān)論者”兩種理論較量中的關(guān)鍵性實(shí)驗(yàn)。它的進(jìn)一步結(jié)果,,將是整個(gè)物理界所關(guān)心的,。 在應(yīng)用廣義相對(duì)論于宇宙方面,周培源于1939年證實(shí)了在均勻性或各向同性的條件下,,可以將過去常用的宇宙度規(guī)(Friedman度規(guī))簡(jiǎn)化,,并使求解問題大大簡(jiǎn)化,。1987年,周培源和他的研究生黃超光將諧和條件用于宇宙論,,得到了新的結(jié)果,。他們用引力場(chǎng)中的電磁理論來計(jì)算宇宙中后移星系輻射光的強(qiáng)度,由此導(dǎo)出新的紅移關(guān)系與該星的質(zhì)量有關(guān),。 周培源是我國(guó)湍流理論的奠基人,。他從事湍流研究是從1938年開始的。當(dāng)時(shí),,他暫時(shí)擱下了從事多年的宇宙論的研究,,而將主要精力放在湍流上。 流體的湍流運(yùn)動(dòng)在自然科學(xué)史上一直是困惑許多杰出科學(xué)家之謎,。流體運(yùn)動(dòng)的基本方程納維-斯托克斯(Navier-Stokes)方程(簡(jiǎn)稱N-S方程)雖然早在1821年就建立了,,但卻一直未能從它求出描述湍流運(yùn)動(dòng)的解來。1895年,,英國(guó)雷諾(Reynolds)發(fā)現(xiàn)不可壓縮流體充分發(fā)展了的湍流運(yùn)動(dòng)可以分解為平均運(yùn)動(dòng)和脈動(dòng)運(yùn)動(dòng)兩部分,,并從N-S方程用平均方法導(dǎo)出了湍流平均運(yùn)動(dòng)方程。但這組方程是不封閉的,。在周培源之前,,人們總是從這組方程出發(fā),引入脈動(dòng)量,、平均流速對(duì)空間坐標(biāo)的梯度有關(guān)的各種假設(shè)使方程閉合,,來求解流體的平均速度。 周培源在國(guó)際上最早考慮脈動(dòng)方程(N-S方程與平均運(yùn)動(dòng)方程之差),,并由這組方程導(dǎo)出二元和三元速度關(guān)聯(lián)函數(shù)所滿足的動(dòng)力學(xué)方程,,再引進(jìn)必要的假設(shè)來建立湍流理論。1940年根據(jù)這一模型,,他對(duì)若干流動(dòng)問題做了具體計(jì)算,,其結(jié)果與當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)符合得很好。 1945年,,周培源在論文《關(guān)于速度關(guān)聯(lián)和湍流漲落方程的解》中提出了兩種求解湍流運(yùn)動(dòng)的方法:一種是把平均運(yùn)動(dòng)方程和關(guān)聯(lián)函數(shù)所滿足的方程逐級(jí)近似求解,;另一種是將平均運(yùn)動(dòng)方程與脈動(dòng)方程聯(lián)立求解。由于這組方程的高度復(fù)雜性,,在20世紀(jì)40年代,,要聯(lián)立求解是不可能的,但他的這種思路卻為湍流研究者開辟了嶄新的途徑,。上述第一種解法奠定了國(guó)際上稱為“湍流模式理論”的基礎(chǔ),,在國(guó)際上被譽(yù)為“現(xiàn)代湍流數(shù)值計(jì)算的奠基性工作”。近數(shù)十年的發(fā)展,,由于高速電子計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的擴(kuò)大,,愈益顯示出它的重要性,。世界各國(guó)不少人沿循他的方法進(jìn)行開拓,形成了“湍流模式理論”流派,。 20世紀(jì)50年代,,周培源利用一個(gè)比較簡(jiǎn)單的軸對(duì)稱渦旋模型作為湍流元的物理圖像來說明均勻各向同性的湍流運(yùn)動(dòng)。利用湍流衰變后期雷諾數(shù)比較小的特點(diǎn),,周培源和他的學(xué)生蔡樹棠得到了最簡(jiǎn)單的均勻各向同性湍流的后期衰變運(yùn)動(dòng)的二元速度關(guān)聯(lián)函數(shù),,在這一思路的基礎(chǔ)上,他的學(xué)生黃永念用同樣的方法,,得到了均勻各向同性湍流三元速度關(guān)聯(lián)函數(shù),。10年以后,這個(gè)三元速度關(guān)聯(lián)函數(shù)被佩納特(Bennett)與柯爾辛(Corsin)的實(shí)驗(yàn)所證實(shí),。 與此同時(shí),,周培源還與他的學(xué)生是勛剛、李松年對(duì)高雷諾數(shù)下(衰變初期)的均勻各向同性的湍流運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了研究,,得到了與實(shí)驗(yàn)符合的均勻各向同性湍流在早期衰變運(yùn)動(dòng)的二元和三元速度關(guān)聯(lián)函數(shù),。 為了統(tǒng)一湍流在初期和后期衰變的模型,1975年,,周培源提出“準(zhǔn)相似性”的概念及與之相適應(yīng)的條件,。他與黃永念把這兩個(gè)不同的相似性條件統(tǒng)一為一個(gè)確定解的物理?xiàng)l件——準(zhǔn)相似性條件。這個(gè)條件在1986年由北京大學(xué)湍流實(shí)驗(yàn)室魏中磊,、諸乾康、鈕珍南和俞達(dá)成的實(shí)驗(yàn)所證實(shí),,從而在國(guó)際上第一次由實(shí)驗(yàn)確立了從衰變初期到后期的湍能衰變規(guī)律和微尺度擴(kuò)散規(guī)律的理論結(jié)果,。其后,周培源又與黃永念計(jì)算得到衰變各期的能譜函數(shù),、能量傳遞函數(shù)等等,。這些結(jié)果都得到國(guó)際同行的贊許。 20世紀(jì)80年代以來,,周培源又將所取得的結(jié)果與準(zhǔn)相似條件推廣到具有剪切應(yīng)力的普遍湍流運(yùn)動(dòng)中去,,并引進(jìn)新的逼近求解方法,得到了新的成果,。 他數(shù)十年的研究形成了自己獨(dú)立的理論體系,,受到國(guó)際上重視。他取得的重大研究成果,,1984年被評(píng)為國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng),。 周培源不僅是一位很有成就的科學(xué)家,同時(shí)也是一位國(guó)內(nèi)外著名的教育家,、組織管理家和社會(huì)活動(dòng)家,。 他從事高等學(xué)校的教授工作和教育領(lǐng)導(dǎo)工作數(shù)十年,,在發(fā)展國(guó)家的教育事業(yè)、培養(yǎng)眾多的科學(xué)人才方面成績(jī)卓著,,貢獻(xiàn)突出,,他的不少學(xué)生已成為國(guó)際上的著名學(xué)者。周培源對(duì)青年一代非常愛護(hù),,悉心培育,,適時(shí)提攜,把自己的學(xué)識(shí),、科學(xué)思想和治學(xué)方法毫無保留地傳授給年青一代,,努力為后繼人才的成長(zhǎng)鋪平道路,深受廣大學(xué)生和青年的擁戴,。 周培源在科學(xué)領(lǐng)導(dǎo)工作,、教育領(lǐng)導(dǎo)工作、眾多社會(huì)團(tuán)體的組織領(lǐng)導(dǎo)工作,、國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)工作諸方面都表現(xiàn)出高超的才干,,與國(guó)內(nèi)外科學(xué)界、教育界和社會(huì)各界有著廣泛的聯(lián)系和影響,,并深受國(guó)內(nèi)外各界的愛戴,。 周培源曾數(shù)十次代表中國(guó)科學(xué)技術(shù)界出席國(guó)際會(huì)議、參加與科學(xué)技術(shù)界有關(guān)的國(guó)際活動(dòng)或率團(tuán)商談科技人員交流培養(yǎng)和國(guó)際科學(xué)合作事宜,,對(duì)發(fā)展國(guó)際科學(xué)合作,、推進(jìn)國(guó)際學(xué)術(shù)交流、維護(hù)和宣傳中國(guó)在國(guó)際事務(wù)中的外交政策和原則立場(chǎng),,做出了不懈的努力和寶貴的貢獻(xiàn),。 周培源也是一位社會(huì)活動(dòng)家。他曾兼任過許多重要社會(huì)職務(wù),。他曾任中國(guó)科學(xué)院副院長(zhǎng),,中國(guó)科協(xié)副主席、主席,、名譽(yù)主席,,中國(guó)物理學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)、名譽(yù)理事長(zhǎng),,中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng),、名譽(yù)理事長(zhǎng),全國(guó)人大代表,、委員,,全國(guó)政協(xié)委員、副主席,九三學(xué)社主席等職,。 周培源在總結(jié)幾十年科學(xué)工作經(jīng)驗(yàn)時(shí)說道:“我是做科學(xué)工作和教育工作的,,自然一開口也離不開科學(xué)問題和教育問題。我做科學(xué)工作,、做教育工作和'做人’的'秘訣’,,也就是我數(shù)十年所信奉的格言'獨(dú)立思考,實(shí)事求是,,鍥而不舍,,以勤補(bǔ)拙’?!?br> “自從我在清華學(xué)校(今清華大學(xué))高等科(相當(dāng)于目前的大學(xué)一,、二年級(jí))學(xué)習(xí)期間進(jìn)行三分角的科學(xué)研究開始,近70年來我所研究的近百個(gè)科研課題,,幾乎全都是我自己獨(dú)立思考選定的,。我還清楚地記得,1928年我在美國(guó)準(zhǔn)備博士論文時(shí),,曾有一位英國(guó)教授向我建議了一個(gè)博士論文題目,。但是,我經(jīng)過考慮之后,,沒有采用英國(guó)教授的題目,,而是自己選定了一個(gè)題目,并圍繞這個(gè)題目寫出了好的博士論文,,加之平時(shí)學(xué)習(xí)和科學(xué)研究成果特別突出,,因而獲得了美國(guó)加利福尼亞州理工學(xué)院的最高榮譽(yù)獎(jiǎng)……” “獨(dú)立思考與兼聽眾議是并不矛盾的,而是互相促進(jìn),、互為補(bǔ)充的兩個(gè)側(cè)面,,須在實(shí)踐中恰如其分地掌握運(yùn)用。我自己有的思考也是前人思考的進(jìn)一步發(fā)展,。實(shí)事求是是馬列主義思想路線的基本點(diǎn)。做科學(xué)工作,、做教育工作和人生旅行,,離開了這一條就會(huì)走入歧途。眾所周知,,在內(nèi)外歷史上,,有的人不實(shí)事求是,靠耍陰謀,、玩騙術(shù),、施詭計(jì)得逞一時(shí),但在人類歷史的長(zhǎng)河中都無一例外的是遺臭萬年?!?br> “鍥而不舍或許可以說是人生能夠辦成幾件實(shí)事的要訣之一,。我記得,在20至30年代時(shí),,我選定了愛因斯坦廣義相對(duì)論引力論和流體力學(xué)的湍流理論作為科研和教學(xué)的主攻方向,,近70年來,我的科學(xué)指向始終沿著這個(gè)方向,,從未動(dòng)搖和轉(zhuǎn)移,;20年代,我曾研究過廣義相對(duì)論引力論并取得了一些成果,,在40多年專事流體力學(xué)的研究之后,,又回過頭來繼續(xù)廣義相對(duì)論引力論的研究;在引力論研究中,,20年代我曾提出'坐標(biāo)有關(guān)’論,;直到90年代仍在進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)以充分地證實(shí)它;1975年我提出了湍流理論研究中的'準(zhǔn)相似性條件’,,直到1986年還在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作,;1945年我提出湍流理論研究中聯(lián)立求解平均運(yùn)動(dòng)方程與脈動(dòng)方程這一困難課題,直到90年代仍在進(jìn)行研究并已取得可喜進(jìn)展,。就要像錐子一樣,,數(shù)十年緊緊地錐住它,就是鋼板也會(huì)錐出個(gè)孔來,。如果一個(gè)人有這樣的精神和毅力,,總是可以做好幾件事情的?!?br> “以勤補(bǔ)拙,,簡(jiǎn)言之就是要多干、要勤奮,,不偷懶,。我86歲時(shí),工作又忙,,但為了國(guó)家科學(xué)決策需要,,我毫不猶豫地答應(yīng)了全國(guó)政協(xié)的委托,率領(lǐng)182位全國(guó)政協(xié)委員前往湖北省和四川省有關(guān)地區(qū)實(shí)地考察長(zhǎng)江三峽水利工程的有關(guān)問題,。我當(dāng)時(shí)沒有選取偷懶圖逸之舉,。我今已年近90,社會(huì)工作很多,,但我還想多做一點(diǎn)事,,仍堅(jiān)持進(jìn)行科學(xué)研究和親自培養(yǎng)博士研究生等工作,。人的智力和體力都是有差別的,但只要肯下工夫,、多下工夫,、下苦工夫,時(shí)刻勤奮,,數(shù)十年如一日地頑強(qiáng)進(jìn)取,,就算是一個(gè)'拙’者,也定會(huì)做出幾件像樣的成果,,節(jié)節(jié)上進(jìn),,為國(guó)家為民族為人類做出自己的貢獻(xiàn)?!?br> 來源:九三學(xué)社中央宣傳部 |
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