加州理工學(xué)院畢業(yè)的第一名中國(guó)博士生
?周培源（1902-1993）
編者按：
周培源，著名流體力學(xué)家、理論物理學(xué)家、教育家和社會(huì)活動(dòng)家，中國(guó)近代力學(xué)奠基人和理論物理奠基人之一。由于他在1940年對(duì)于湍流研究的奠基性工作，被尊為“湍流模擬之父”。
1995年，“流體力學(xué)年鑒”雜志刊登了由周培源先生生前撰寫的題為“中國(guó)湍流研究的五十年（50 Years of Turbulence Research in China）”的文章。康奈爾大學(xué)教授約翰·拉姆利（John Lumley）為這篇文章作序，這篇序言從一位外國(guó)友人和湍流大師的角度對(duì)周先生一生的工作做了簡(jiǎn)短的回顧。此次，本文作者將該序言節(jié)選并翻譯，旨在讓讀者通過(guò)簡(jiǎn)短的文字去了解這位流體力學(xué)大師的點(diǎn)滴事跡。
作者 | 約翰·拉姆利（康奈爾大學(xué)教授）
編譯 | 潘玉林
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? 中國(guó)湍流研究的五十年
周培源先生在流體力學(xué)與理論物理方面貢獻(xiàn)卓著。對(duì)于后者，他的工作主要集中在廣義相對(duì)論和引力論的研究上，在這些領(lǐng)域上我沒有資格評(píng)論。然而，當(dāng)二戰(zhàn)爆發(fā)時(shí)，他希望以其所學(xué)服務(wù)于中國(guó)和世界的自由，因此他暫時(shí)放棄了理論物理并著手于流體力學(xué)的研究。在湍流領(lǐng)域，他被視為計(jì)算機(jī)模擬之父。
在發(fā)表于“中國(guó)物理學(xué)報(bào)（4,1（1940）pp1-33） ”的一篇開創(chuàng)性文章中，他引入了湍流脈動(dòng)速度二元關(guān)聯(lián)函數(shù)與三元關(guān)聯(lián)函數(shù)的方程，并進(jìn)而提出四元函數(shù)與二元函數(shù)相互聯(lián)系的模型。此方法后來(lái)也于1945和1947年發(fā)表在國(guó)際文獻(xiàn)的三篇文章中，它與米林斯奇科夫稍后提出的方法略有不同。
周先生使用了一個(gè)渦量擬能的方程為湍流場(chǎng)提供了一個(gè)時(shí)間尺度。柯爾莫哥洛夫（Andrey Kolmogorov）雖也曾建議過(guò)對(duì)于湍流小尺度進(jìn)行參數(shù)化，但并沒有繼續(xù)下去?？上е芟壬姆椒ǔ霈F(xiàn)于計(jì)算機(jī)普及之前；當(dāng)時(shí)人工計(jì)算的能力也是相當(dāng)有限的。但毫無(wú)疑問(wèn)的是，今天世界上成百上千的忙于建立為CFD代碼所用的湍流模型的學(xué)者們，都應(yīng)視周先生1940年的這項(xiàng)工作為鼻祖。
?1920年的周培源
周先生于1926年獲得芝加哥大學(xué)的學(xué)士與碩士學(xué)位，并于1928年在E.T. Bell的指導(dǎo)下因?qū)V義相對(duì)論的研究獲得加州理工學(xué)院的博士學(xué)位。他是從加州理工畢業(yè)的第一名中國(guó)博士生。
1928年秋季，他隨沃納·海森堡（Werner Karl Heisenberg）在萊比錫開始博士后研究。次年春天，當(dāng)海森堡離德赴美后，沃爾夫?qū)づ堇?span style="color: rgb(136, 136, 136);">（Wolfgang E.Pauli）邀請(qǐng)周先生加入他所在的蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院，并在量子力學(xué)方面繼續(xù)博士后研究。周先生于1929年秋天回國(guó)，并成為清華大學(xué)最年輕的教授，年僅27歲。由于他是唯一一名理論物理學(xué)家，因此所有關(guān)于理論物理的課都由他來(lái)教授。
在1938至1947年的戰(zhàn)爭(zhēng)期間，他在西南聯(lián)合大學(xué)任物理學(xué)教授。周先生于1936-1937年進(jìn)行了第一次學(xué)術(shù)休假，他來(lái)到了普林斯頓高等研究院，并參加了愛因斯坦的研討會(huì)。在1943至1947年期間，周先生利用第二次學(xué)術(shù)休假來(lái)到了加州理工學(xué)院。他與美國(guó)科學(xué)研究辦公室，國(guó)家安全研究委員會(huì)，海軍武器實(shí)驗(yàn)基地都有過(guò)合作，對(duì)于飛機(jī)發(fā)射魚雷的問(wèn)題進(jìn)行了研究。戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后，周先生攜家眷回到清華大學(xué)。
周先生對(duì)于將現(xiàn)代物理學(xué)引入中國(guó)有著巨大的貢獻(xiàn)（同更老一輩的三四名物理學(xué)家一起），他也是中國(guó)現(xiàn)代力學(xué)學(xué)科的創(chuàng)立者。1952年，周先生轉(zhuǎn)入北京大學(xué)，先后出任教務(wù)長(zhǎng)、副校長(zhǎng)，最終于1976年成為校長(zhǎng)。在北大，他負(fù)責(zé)力學(xué)學(xué)科的建設(shè)，創(chuàng)建了中國(guó)最早的力學(xué)基地，并為中國(guó)培養(yǎng)了大批一流素質(zhì)的專家。實(shí)際上，周先生個(gè)人培養(yǎng)了難以數(shù)計(jì)、遍及天下的學(xué)生，并一直工作到90歲。他數(shù)次當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院副主席，以及中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主席。他也是中國(guó)物理學(xué)會(huì)主席，中國(guó)理論與應(yīng)用力學(xué)學(xué)會(huì)副主席。
?1938年，周培源與友人合影。左起：周培源，梁思成，陳岱孫， 林徽因，梁再冰，金岳霖，吳有訓(xùn)，梁從誡。
周先生十分熱衷于國(guó)際交流。他作為中國(guó)唯一的代表參加了1957年在加拿大召開的帕格沃什科學(xué)和世界事務(wù)會(huì)議，并且直至去世仍是帕格沃什會(huì)議的成員。1946年在巴黎，他被選為國(guó)際理論與應(yīng)用力學(xué)會(huì)議 （ICTAM） 委員，以及新成立的國(guó)際理論與應(yīng)用力學(xué)協(xié)會(huì) （IUTAM）委員。1978年，通過(guò)中美學(xué)者交流會(huì)（CSCPRC），周先生受美國(guó)政府之邀帶領(lǐng)中國(guó)教育代表團(tuán)訪美，這甚至是在中美建交之前。這次訪問(wèn)的目的是就兩國(guó)間學(xué)者交流計(jì)劃進(jìn)行協(xié)商。
周先生創(chuàng)造了“訪問(wèn)學(xué)者”這個(gè)頭銜，這成為了交換計(jì)劃得以成功建立的關(guān)鍵因素。中美之間的這項(xiàng)學(xué)者交流計(jì)劃也持續(xù)到了今天。周先生是亞洲流體力學(xué)會(huì)議的創(chuàng)建者之一，這在現(xiàn)在成為了亞太地區(qū)流體力學(xué)學(xué)者研討學(xué)術(shù)的一個(gè)有效的論壇。1980年，普林斯頓大學(xué)授予他榮譽(yù)博士學(xué)位。1982年，他獲得中國(guó)自然科學(xué)獎(jiǎng)。1980年和1985年，他先后兩次獲得加州理工學(xué)院杰出校友獎(jiǎng)?wù)?，他也是唯一一個(gè)兩次獲得這項(xiàng)榮譽(yù)的加州理工校友。
?1943年，周培源與錢學(xué)森夫婦及友人在美國(guó)加州帕薩迪那（Pasadena）市合影
?1946年6月周培源全家在美國(guó)加州帕薩迪那（Pasadena）市合影
老一輩的讀者們一定熟知與周先生的學(xué)術(shù)生涯在時(shí)間上重合的中國(guó)社會(huì)的動(dòng)蕩：大概來(lái)講，他經(jīng)歷了日本入侵、二戰(zhàn)、國(guó)共內(nèi)戰(zhàn)、四人幫的興起與垮臺(tái)，以及文革。他的政治立場(chǎng)值得尊敬，在這些動(dòng)亂中，他身為一名活動(dòng)家而未受到嚴(yán)重傷害實(shí)在是一件幸事。
1919年他在上海讀高中時(shí)，由于參加五四運(yùn)動(dòng)被驅(qū)逐。在文革期間，周先生反對(duì)四人幫，抵制他們的反科學(xué)操控。1972年，在寫給周恩來(lái)總理的一封言辭激烈的信中，周先生指出了忽略基礎(chǔ)科學(xué)的嚴(yán)重危害。四人幫被推翻后，周先生才得以恢復(fù)其北大校長(zhǎng)的職務(wù)。在他積極地領(lǐng)導(dǎo)下，北大重建和改革了學(xué)校的教育與科研工作。
?毛澤東和鄧小平會(huì)見周培源（1960年/1980年）
在周先生的職業(yè)生涯開始時(shí)，由于漢語(yǔ)的復(fù)雜帶來(lái)的輸入問(wèn)題，打印、計(jì)算和電子交流的困難使得中國(guó)的科學(xué)研究大為滯后。正是周先生看到了計(jì)算機(jī)化編輯和激光打印設(shè)備對(duì)漢字的重要性，并給予了相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)最初期的強(qiáng)有力的支持。這個(gè)團(tuán)隊(duì)由北京大學(xué)的王選教授領(lǐng)導(dǎo)，周先生的幫助為他們的成功鋪平了道路——這項(xiàng)工作為中國(guó)今天的打印工業(yè)帶來(lái)了革命性的變化。
?1986年6月，周培源與繼任中國(guó)科協(xié)主席的錢學(xué)森親切交談
這個(gè)簡(jiǎn)短的介紹僅包含了周先生漫長(zhǎng)且成就卓越的職業(yè)生涯的點(diǎn)滴。對(duì)于他還致力于中國(guó)西南資源開采和環(huán)境保護(hù)的研究和評(píng)估，我們就點(diǎn)到即止了。他招待過(guò)大批的外國(guó)來(lái)賓，并在致力于世界和平的很多國(guó)際會(huì)議和場(chǎng)合代表中國(guó)出席。
在這個(gè)時(shí)代至少有四位流體力學(xué)的巨人，分別來(lái)自四個(gè)國(guó)家。他們以自己的方式在國(guó)內(nèi)外都享有崇高的聲譽(yù)，這不僅是因?yàn)樗麄冊(cè)诹黧w力學(xué)領(lǐng)域的建樹，也是由于他們卓越的領(lǐng)導(dǎo)能力和對(duì)于知識(shí)的傳承。在他們各自的國(guó)家里，大量?jī)?yōu)秀的流體力學(xué)工作者都可以追根溯源到這個(gè)偉大的鼻祖。這樣的人在我心中有美國(guó)的馮·卡門（Theodore von Kármán）、蘇聯(lián)的柯爾莫哥洛夫（Andrey Kolmogorov）、英國(guó)的泰勒 （GI Taylor）和中國(guó)的周培源。
本文首發(fā)于《MIT科研范》，《知識(shí)分子》獲得作者授權(quán)刊發(fā)，略有修訂。
作者簡(jiǎn)介：
潘玉林，MIT機(jī)械系博士生，在Vortical Flow Research Lab從事流體力學(xué)方面的研究工作。研究領(lǐng)域包括理論與計(jì)算流體力學(xué)，非線性波浪力學(xué)，弱湍流理論，螺旋槳與機(jī)翼理論。
