武际可

摘   要  考察力学大师周培源和郭永怀治学特点，发现有相似处，即独立思考、实事求是、持之以恒。他们都有自己独立的事业追求。而且一旦选定了他们认定为之献身的永久方向，就数十年执着追求从不动摇。

关键词   周培源  郭永怀  治学

我经常看一些前辈科学家和大师的传记。印象中，这些传记大多是描述他们的家世、受教育成长、热爱国家和人民，以及他们做出的具体贡献，等等。这些当然是很重要的。不过作为科学家，我总是希望了解他们是如何获得这些研究成果的，他们怎样做学问的，一句话：  他们是怎样治学的？可是大部分传记很少谈及这些，即使谈及也是粗略带过，我觉得谈得不够味。

就以我国现代力学的四位奠基人周培源、钱学森、钱伟长、郭永怀来说，他们都是力学大师，都成就斐然，都有他们独特的治学特色。不过如果将他们做比较的话，会觉得周培源和郭永怀两位先生的治学方式比较相近。周培源攻读博士时做的是相对论的博士论文，可是后来在湍流研究中结出了硕果;  郭永怀大学是学物理光学的，可是后来却在与空气动力学有关方面做出突出业绩，这说明他们并不跟定最早的专业老师跟到底，都有自己独立的事业追求。而且一旦选定了他们认定为之献身的永久方向，就数十年执着追求从不动摇。周培源说过： “在科学研究上，不要轻易决定研究的方向，一旦决定了也不要轻易放弃。不把它弄清楚，决不要轻易转换方向。”在这一点上他们是很相似的。

作为进入科学领域的晚辈，我在逐步了解周培源和郭永怀先生学术人生的过程中，也领略到他们治学的特点。这里谈谈一些初浅的认识。

一    独立思考

周培源担任中国科协主席时常说： “我们的科学界的情况好比游泳，在浅水区拥挤不堪，而深水区却无人问津。”这意思是说，大家都挑容易的题目做，而比较难而且意义重大的题目没有人做。这已经形成一种科技界的“风”。大多数人搞科研是跟风，没有自己的独立见解。比如20世纪80年代断裂力学热，全国就有四百多单位研究断裂问题。另外追求论文数量也是一种风，容易的题目容易发表论文。这就造成浅水区拥挤不堪的局面。

还有一类风是由于权威人士的错误认识所造成的。这时要坚持自己独立思考获得的正确认识，仅仅不跟风是不够的，还需要有捍卫真理的大无畏精神。周培源说：“学校是一个搞学问的场所，而学术活动的特色乃是它的独创和革新，它的追求真理的大无畏精神和尊重实际的科学态度。”

早期中国出国留学的人大半是选择工科，少数选择理科，而周培源根据自己的兴趣选择了理科。选择理科物理的留学生中大多又是选择实验物理的，而周培源却选择理论物理。在他那个年代，选择学理论物理的仅他一人而已。

“文化大革命”中，由于“四人帮”姚文元的大块文章批判知识份子所谓的“三脱离”，造成了大学理科在社会上臭不可闻，“理科无用”流毒全国。在这种压力下，简直是谈“理”色变。1972年10月6日周培源在《光明日报》上发表文章《对综合大学理科教育革命的一些看法》。文中他旗帜鲜明地阐明了理科对于国家科学技术的重要性，还批驳了“以工代理”和“理向工靠”的错误观念。他在教育部举行的理科座谈会上发言说明自然科学基本理论的重要性，他举了两个例子：  一个是微积分，“当时并不是直接为生产需要发明的，过了300年之后的今天看，生产中无处不在应用”;  另一个是“由于有了二三十年代核物理的研究，才有四五十年代核工程的应用”。他的主张是当时我们能够听到的公开捍卫理科的唯一的声音，也是捍卫理科的一面旗帜，真正实践了他所说的为了捍卫真理的大无畏精神。与此同时，理科无用论导致理科基础研究的严重危机，为此周培源于1972年7月20日直接上书周恩来总理，直陈基础科学研究重要性，得到周总理批示支持。不出所料，他的这些行为受到“四人帮”的围攻，有的文章名义上批判周培源，实际上是指向周总理的。

1969年10月，中科院“批判相对论学习班”撰写了《相对论批判》一文，召集周培源、吴有训、钱学森等人及青年物理工作者座谈表态。轮到周培源发言时，他开始只介绍爱因斯坦生平及与爱因斯坦的交往，对文章未置可否。当听说此文就要在《红旗》杂志公开发表时，他沉不住气了，找到主持会议的中科院党的核心小组副组长刘西尧明确表态：“批判相对论的文章不宜刊登在《红旗》杂志上，否则，将来我们会很被动。”

周培源和郭永怀曾经担任一些重要的行政工作，在工作中也像对待学术问题一样，坚持独立思考，  绝不人云亦云，不跟风，即使是上级的指令，不合理也不盲从。

1978年左右，高等教育部下达指令建议将大学的学制定为五年。周培源当时是北大校长，北大经过慎重研究，考虑我国实际情况和国际高等教育积累的经验，认为还是四年制比较好，坚持四年制。后来证明这个意见是合理的，一些决定实行五年制的学校包括清华大学也相继改为四年制。

“文革”后，由于高等教育中断了十年，为了早出人才，一些权威人士发话要从小孩子抓起。一时间一些学校招生单独开办“少年班”，将年龄相对小的学生单独编班授课。周培源领导下的北大就没有跟风。而是一视同仁，让这些年龄较小的学生和大家一起听课学习。

1988年，当大人物们已经下了决心要上三峡工程，这几乎成为一面倒的意见时，已经86岁高龄的周培源，率182位政协委员到湖北、四川考察，并且直接上书中央提出缓建三峡大坝的建议。他表达一百多位政协委员的心声： “我们很關心，我们很不放心。”他说： “你光给领导同志送一面之词，让他如何做正确判断？几十年里我们深受其害，今天不能再说假话。”他还说： “关于三峡的争论，实质上是要不要科学，要不要民主，要不要决策民主化的问题。”“通过三峡工程的论证可以为国家对重大问题的民主决策积累经验。”

“文革”中，有权威人士发话，说学生要兼学别样，学军、学工、学农等等。这个思想，明显地暗示，社会分工是多余的。于是有的人心领神会，认为研究单位的分工也是多余的。应当既搞理论，又搞技术，一直到搞出产品来。这就是研究单位“一竿子插到底”的口号。当时主持力学研究所工作的郭永怀坚决抵制，他说，“要搞工程科学，不能只搞技术。不能‘一竿子插到底”，避免了人力物力的浪费。

有一位教育家说过：教育的目的，就是使受教育者能够识别骗子。这话说得有点极端。其实教育的目的不仅要使受教育者识别骗子，还要使受教育者能够识别真话假话、好话赖话、正确错误、优秀平庸等等。你要想不跟风，不人云亦云，就要有独立的识别、鉴别的能力和知识。

周培源和郭永怀能够独立思考，在学术和一般事务上有独到的见解，这和他们从受教育时就能够独立思考、能够独立提出问题、能够阅读参考书、能够和同学、学生和朋友讨论吸收他们有益的意见和建议分不开的。也正是由于这样，他们具有超过常人的远见卓识。

1928年10月，在周培源获得博士学位后不久，他选择在量子力学创始人海森堡（Werner Karl Heisenberg，1901—1976）教授那里做博士后研究量子力学，海森堡是量子力学的奠基人之一，年龄只比周培源大一岁，于1932年获得诺贝尔奖金。半年后因海森堡教授去美国讲学，他又应瑞士苏黎世高等工业学校泡利（Wolfgang Ernst Pauli， 1900—1958）教授之邀，到瑞士跟随泡利教授继续从事量子力学研究。泡利的年龄比周培源大两岁，由于他发现的不相容原理而获得1945年的诺贝尔奖金。在他访问海森堡与泡利时，这两位物理学家虽然崭露头角，但还不是世界知名的人物，后来由于获得诺奖，才驰名世界。可见周培源学术眼光的敏锐。他能够在一开始，在大多数人还没有注意的时候就意识到这两位物理学家工作的重要性。

二    实事求是

揭示和发现客观世界的真实物质和它们的运动变化规律，是科学家的天职。所以，实事求是应当是科学家的秉赋。

能够体现科学家实事求是精神的，主要是两个方面：  一是对已经获得的研究成果和研究进展的评估是否符合实际;  二是在研究的进程中是否能够实实在在地付出辛勤劳动。这也是检验一个学者是否具有真正科学精神的试金石。

科学是非盈利的事业，需要付出艰辛劳动的科学发明并不能为科学家带来多大的经济实利，但却能够永远造福人类。正因为此，人们给予科学家们很高的荣誉和由衷的尊敬。也正因为如此引起一些科学家的虚荣心。这连大科学家牛顿都不能幸免，为了独占万有引力的发明权编造苹果树下的故事，为了独占微积分的发明权，诬陷莱布尼兹剽窃。

现今的科学界，也一样有造假、剽窃以盗取荣誉的现象。甚至有些在科学界有头有脸的人物，把历史上已有的科学成果重新包装作为自己成果的有之，把自己成果重复报奖者有之，把骗子吹捧为科技革命者有之，夸大成果意义者有之，以自己的名字命名成果进行吹嘘者有之，等等不一而足。

而周培源和郭永怀在对待成果的态度上，始终是严肃的、实事求是的。

周培源先生对于自己湍流的工作，从来都是低调处理，从来没有提出过得什么奖的问题。记得是1982年，“文革”以后国家恢复奖励制度，那时我正好是负责科研工作的副系主任。学校有一次传达要求上报国家自然科学奖的项目。我回来和几位教员商量了一下就把湍流研究这个项目报了上去，项目的第一负责人是周培源，下面还有魏中磊、黄永念、是勋刚等。但是在当时并没有和周先生商量就报了上去。周先生知道后说： 不要申报，他还要再做一些工作，取得一些新的成果。但是，力学系的同志坚持上报。最后周培源先生同意了。后来这个项目得到了二等奖。一直到周培源先生去世后，才知道，对于《湍流理论》申报的这个奖项，周培源先生曾经直接给领导评奖工作的钱三强同志写信，明确表示：  一等奖应该授予王淦昌、陈景润等同志，他的《湍流理论》得个二等奖比较合适。他写道： “即使将来再做一些工作并取得一些新的结果，我想也只能授予二等奖，因为从大的原则来讲，这还在牛顿力学的范围之内，而不能算是重大的原则性问题。”周培源先生这种极端负责、谦虚、实事求是的精神受到了科学界的高度赞赏。

而郭永怀先生对待自己的研究，生前从来没有报过奖，他发展的奇摄动方法被钱学森以PLK（庞卡莱-莱特希尔-郭永怀）方法介绍后，才为科学界普遍了解。他在牺牲后才获得国家“两弹一星”的最高荣誉。

科学研究是艰苦卓绝的探索事业。固然在科学史上偶有幸运的发现，不过这种“得来全不费功夫”也是经过“踏破铁鞋无觅处”之后得到的。在科学上抱着侥幸的心理，把偶然遇到的新奇现象当作了不起的新发现，甚至轻率地宣称是科学的里程碑和科技革命。这种不下功夫、不负责任企图侥幸获得重要科学成果的做法，无异于“守株待兔”。当事情的真相逐渐暴露后，便会贻笑大方。

在整个科学发展的历史上，科学的进步都是由一个个课题的解决和突破，最后积累形成学术的一个个门类和学科。从来没有听说有哪一个学科，是由某位大师先起名，做一个口袋然后大家陆续往其中装入成果的。有意义的课题是科学的生长点。希尔伯特在1900年提出的23个数学难题推动和几乎是左右了基础数学在20世纪的发展。动力学的发展开始于伽利略对落体和抛物体运动规律的追求，变分法的形成开始于最速落径问题的解决，微积分开始于求曲线切线的课题，20世纪混沌问题的研究，起始于洛伦茨方程的求解。世界上科学界的大师们都是提出有意义课题的高手，由于他能够给学生们提出有意义的课题，学生们一个个加以解决，这就形成一个提出和解决大致有某种共同特色的课题的群体，这就是学派。

有意义课题的提出和解决，也是一个艰辛的探求与调查研究的过程。首先得要广泛的调查，这就是王国维说的“独上高楼望尽天涯路”的一种境界。要比較各种不同的提法，比较各种可能解决的途径，才能够确定下来构成一个课题。至于课题的解决那更是需要耗费精力以致“衣带渐宽终不悔”。就以材料力学梁的弯曲问题为例，从伽利略提出并且进行实验研究，到纳维从理论上彻底解决，其间经过了二百多年的漫长岁月，融入了数代杰出的数学家、力学家和工程师的贡献。

目下有某些号称研究人员，只会对研究生提指标，提不出任何有意义的课题也说不出要达到的研究目的，自己也不做有意义的研究。指标只有一个：  你要完成多少篇Sci。这和一些发懒的行政工作人员一样，对下级提要求：  要完成多少税收，不管用什么方式必须完成，有什么困难你自己解决;  要执行计划生育，把出生率限制在多少之内，不管用什么方式，必须完成，有什么困难你自己解决。严格说来，这样的导师是不合格的，这类行政管理人员也是不合格的。这类行政人员，只有完成指标，才能保住职位，或者还能够提升。这类导师自己不做工作，在论文上还要把自己的名字放在前面，难怪有的研究生说：  “我们的任务是把导师抬进院士。”

还有一些学者，他们同样也提不出具体的有意义的研究课题，同样也不做研究，和前一类压指标的导师略微不同的是，不断用大话和空话要求别人，要发展什么学科，要关注什么科学，要这样，要那样，一套一套，不断有新点子。喊了几十年，他要求发展的学科却一个像样的成果也拿不出来。其根本原因，还是由于不能根据实际情况提出能够抓得住解决矛盾的有意义的课题。可悲的是，竟然有人把这种说大话空话的学者叫作“战略科学家”。其实喊这种大话空话是很容易的，拍拍脑袋要提出应当发展的学科和应当注意的研究方向，一会儿就能够提出一堆来，可是什么问题也解决不了，因为他提不出一个能够和实际接近的能够动手解决的有意义的课题。如果长此跟着他们走下去，学风一定会败坏，一定会人人都是唱高调的能手，却一个实际问题也解决不了。

在科学上，压指标和说大话空话都不是实事求是的科学态度。周培源和郭永怀做研究，从来都是脚踏实地一个一个地做课题，一个一个地解决实际问题，从来不说大话空话。从来不做超过当前实际可能的承诺。

周培源进入湍流研究半个多世纪，一开始就选定这个科学界的世纪难题。总结起来，根据他的学生黄永念在《周培源教授——湍流研究的先驱者之一》所述，他实际上解决了两类课题。黄永念的表述如下：

周老对湍流理论的贡献主要可归纳成为两个方面。一方面是在40年代初期首次提出湍流统计理论需要考虑脉动速度方程。他在1945年发表的“关于速度关联和湍流脉动方程的解”是现代湍流模式理论的基础。周老早期的工作早在20世纪50年代就己被人公开引用，而真正引起湍流界重视则是在1968年斯坦福会议上。这次会议被认为是湍流研究的一个转折点。在60年代由于电子计算机的迅速发展，很多人开始沿着周老建议的方向开展工作。单单在美国洛斯·阿拉莫斯國家实验室，就有3组科学家从事这方面的工作，只是他们的工作发表在洛斯·阿拉莫斯的内部报告上，我们无法知道。直到1988年才由Hanjalic教授公开出来。就在1988年周老第一次也是他唯一的一次被邀请去访问洛斯·阿拉莫斯国家实验室，那里的美国科学家都对他非常尊敬。当时的非线性研究中心的主任Campbell教授曾当面对周老说，只要是他推荐的学生到洛斯·阿拉莫斯工作，他们就接受。

周老对湍流理论的第二个巨大贡献就是他在50年代初期就首次提出“先求解后平均”的湍流动力学途径的想法。自1883年雷诺首先开始研究湍流，并提出了“先平均后求解”的雷诺平均方法，从而引出雷诺应力的概念以来，人们一直沿着他的途径研究湍流流动问题。周老从他多年研究的基础上总结了前人的工作，发现按照雷诺平均的方法必然会产生方程组不封闭的根本性困难。这是一条走不通的路。因此必须重新寻找另外的途径。先求解后平均就可以克服这种不封闭性的困难。但是因为纳维一斯托克斯方程的解可能有许许多多，要寻找适合湍流流动的解必须要有物理性质上的依据。周老认为湍流运动中存在有许许多多的涡旋，而这种涡旋的结构及其演变，以及相互之间的作用是解决湍流问题的关键。因此，他在20世纪50年代后期提出了一种湍流统计理论的轴对称涡旋结构理论。并由此解决了均匀各向同性湍流的问题。[1]

周培源原来的兴趣是广义相对论的宇宙论，在“七七事变”后，他觉得应当做一点和实际接近的课题，于是便选择了湍流这个难题。一直到他去世他从未因这个题目的困难动摇过。而且做出了重要贡献。为此，我们应当引用美国专攻湍流的著名流体力学家兰磊（John L. Lumley）在1995年发表在《流体力学年鉴》（Annu. Rev. Fluid Mech）上的两段话来说明周培源得到的结果的重要性：

在湍流领域，他（周培源）被认为是计算机模式之父。在一篇发表在《中国物理杂志》（Chinese Journal of Physics，4， 1， 1940，pp.1—33）绝对原创的文章及其后更详细的发表在国际文献的三篇文章中，他引进了湍流起伏的二阶和三阶矩的方程，这些方程和稍后Millionshchikov的方程略微不同。……遗憾的是，周的建议是在计算机发明之前，要靠手来进行大量的计算是很难的。但是在现今，全世界有成百的以模式来用计算流体力学程序计算湍流的人，他们追本溯源都是直接继承1940年周的那篇文章的。

在这一代人中，在流体力学中至少有来自四个不同国家的四位巨人，他们以自己的方法在国内和国外造成很大的影响，既是由于他们对流体力学的贡献，也由于他们提供的智力和领导，在每一个国家，那些非凡的后继者在流体力学中的出色的工作者都可以追踪为这些巨人的学术继承人。我所说的四位巨人是：美国的冯·卡门（von Karman），前苏联的柯尔莫哥洛夫（Kolmogorov），英国的泰勒（G. I. Taylor），和中国的周培源。[2]

能够和前三位巨人齐名的评价，说明周培源工作的意义和重要性。

郭永怀投入空气动力学研究获得博士学位后，在1946—1956年间成为当时康奈尔大学航空研究院的三个主持人（即西尔斯、郭永怀、康脱洛维茨）之一。这10年也是郭永怀从事科学研究的黄金时期。他着重对跨声速理论与粘性流动进行了深入的研究，先后发表了《可压缩无旋亚声速和超声速混合型流动和上临界马赫数》（与钱学森合作）以及《关于中等雷诺数下不可压缩粘性流体绕平板的流动》《弱激波从沿平板的边界层的反射》等重要文章，解决了跨声速流动中的重大理论问题。与此同时，为了解决边界层的奇异性，他改进了庞加莱、莱特希尔的变形参数和变形坐标法，发展了奇摄动方法，也就是钱学森先生所说的PLK方法。

三    持之以恒

科学发现的道路是艰苦的，马克思说过：“在科学上没有平坦的大道，只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人才有希望到达光辉的顶点。”正由于如此，在科学的征途上，只有持久坚持、不辞劳苦才能有所收获。那些喜新厌旧、浅尝辄止的人是不会有收获的。就笔者参加国家奖评奖过程所体验到的，那些能够获奖的项目大半都有十年以上的积累。

周培源在湍流领域的耕耘达半个世纪以上，其间，尽管遇到过各种困难，但从未动摇。这应当是我国科学界的楷模。

郭永怀的研究经历可以分为两个十年，前十年他在美国康奈尔大学专注于空气动力学，后十年他归国，参加若干项专门任务的研究，致力于将工程科学的知识应用于实际工程。

周培源与郭永怀的研究兴趣略有不同，周先生注重于基本理论，郭永怀注重于工程科学，但有一点是共同的，他们对所研究的课题都能够持久地专注。郭永怀在西南联大时，曾经有不长的时间协助周培源计算湍流。如果说周培源用五十年磨一剑，那么郭永怀是用十年磨一剑。他们都在学术上有所成就。

周培源曾经总结他的一生，提出他的座右铭是：独立思考，实事求是，锲而不舍，以勤补拙。十六个字。我想这十六个字作为他们二人一生做学问和做人的写照，都是十分恰当的。他们的确是大师、是我们永远学习的典范。

最后，引清朝郑板桥的一首题竹诗，作为本文的结束：

咬定青山不放松，立根原在破岩中。

千磨万击还坚劲，任尔东西南北风。

参考文献

[1]黄永念. 周培源教授——湍流研究的先驱者之一[A]. 纪念周培源诞辰100周年活动办公室编. 宗师巨匠 表率楷模——纪念周培源文集[C]. 北京： 学苑出版社， 2002. 281—284.

[2] John L. Lumley . 50 Years of Turbulence Research in China[J]. Annu. Rev. Fluid Mech， 1995， 27： 1—15.