略談周培源和郭永懷的治學

武際可

摘? ?要? 考察力學大師周培源和郭永懷治學特點，發現有相似處，即獨立思考、實事求是、持之以恒。他們都有自己獨立的事業追求。而且一旦選定了他們認定為之獻身的永久方向，就數十年執著追求從不動搖。

關鍵詞? ?周培源? 郭永懷? 治學

我經常看一些前輩科學家和大師的傳記。印象中，這些傳記大多是描述他們的家世、受教育成長、熱愛國家和人民，以及他們做出的具體貢獻，等等。這些當然是很重要的。不過作為科學家，我總是希望了解他們是如何獲得這些研究成果的，他們怎樣做學問的，一句話：? 他們是怎樣治學的？可是大部分傳記很少談及這些，即使談及也是粗略帶過，我覺得談得不夠味。

就以我國現代力學的四位奠基人周培源、錢學森、錢偉長、郭永懷來說，他們都是力學大師，都成就斐然，都有他們獨特的治學特色。不過如果將他們做比較的話，會覺得周培源和郭永懷兩位先生的治學方式比較相近。周培源攻讀博士時做的是相對論的博士論文，可是后來在湍流研究中結出了碩果;? 郭永懷大學是學物理光學的，可是后來卻在與空氣動力學有關方面做出突出業績，這說明他們并不跟定最早的專業老師跟到底，都有自己獨立的事業追求。而且一旦選定了他們認定為之獻身的永久方向，就數十年執著追求從不動搖。周培源說過： “在科學研究上，不要輕易決定研究的方向，一旦決定了也不要輕易放棄。不把它弄清楚，決不要輕易轉換方向。”在這一點上他們是很相似的。

作為進入科學領域的晚輩，我在逐步了解周培源和郭永懷先生學術人生的過程中，也領略到他們治學的特點。這里談談一些初淺的認識。

一? ? 獨立思考

周培源擔任中國科協主席時常說： “我們的科學界的情況好比游泳，在淺水區擁擠不堪，而深水區卻無人問津。”這意思是說，大家都挑容易的題目做，而比較難而且意義重大的題目沒有人做。這已經形成一種科技界的“風”。大多數人搞科研是跟風，沒有自己的獨立見解。比如20世紀80年代斷裂力學熱，全國就有四百多單位研究斷裂問題。另外追求論文數量也是一種風，容易的題目容易發表論文。這就造成淺水區擁擠不堪的局面。

還有一類風是由于權威人士的錯誤認識所造成的。這時要堅持自己獨立思考獲得的正確認識，僅僅不跟風是不夠的，還需要有捍衛真理的大無畏精神。周培源說：“學校是一個搞學問的場所，而學術活動的特色乃是它的獨創和革新，它的追求真理的大無畏精神和尊重實際的科學態度。”

早期中國出國留學的人大半是選擇工科，少數選擇理科，而周培源根據自己的興趣選擇了理科。選擇理科物理的留學生中大多又是選擇實驗物理的，而周培源卻選擇理論物理。在他那個年代，選擇學理論物理的僅他一人而已。

“文化大革命”中，由于“四人幫”姚文元的大塊文章批判知識份子所謂的“三脫離”，造成了大學理科在社會上臭不可聞，“理科無用”流毒全國。在這種壓力下，簡直是談“理”色變。1972年10月6日周培源在《光明日報》上發表文章《對綜合大學理科教育革命的一些看法》。文中他旗幟鮮明地闡明了理科對于國家科學技術的重要性，還批駁了“以工代理”和“理向工靠”的錯誤觀念。他在教育部舉行的理科座談會上發言說明自然科學基本理論的重要性，他舉了兩個例子：? 一個是微積分，“當時并不是直接為生產需要發明的，過了300年之后的今天看，生產中無處不在應用”;? 另一個是“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應用”。他的主張是當時我們能夠聽到的公開捍衛理科的唯一的聲音，也是捍衛理科的一面旗幟，真正實踐了他所說的為了捍衛真理的大無畏精神。與此同時，理科無用論導致理科基礎研究的嚴重危機，為此周培源于1972年7月20日直接上書周恩來總理，直陳基礎科學研究重要性，得到周總理批示支持。不出所料，他的這些行為受到“四人幫”的圍攻，有的文章名義上批判周培源，實際上是指向周總理的。

1969年10月，中科院“批判相對論學習班”撰寫了《相對論批判》一文，召集周培源、吳有訓、錢學森等人及青年物理工作者座談表態。輪到周培源發言時，他開始只介紹愛因斯坦生平及與愛因斯坦的交往，對文章未置可否。當聽說此文就要在《紅旗》雜志公開發表時，他沉不住氣了，找到主持會議的中科院黨的核心小組副組長劉西堯明確表態：“批判相對論的文章不宜刊登在《紅旗》雜志上，否則，將來我們會很被動。”

周培源和郭永懷曾經擔任一些重要的行政工作，在工作中也像對待學術問題一樣，堅持獨立思考，? 絕不人云亦云，不跟風，即使是上級的指令，不合理也不盲從。

1978年左右，高等教育部下達指令建議將大學的學制定為五年。周培源當時是北大校長，北大經過慎重研究，考慮我國實際情況和國際高等教育積累的經驗，認為還是四年制比較好，堅持四年制。后來證明這個意見是合理的，一些決定實行五年制的學校包括清華大學也相繼改為四年制。

“文革”后，由于高等教育中斷了十年，為了早出人才，一些權威人士發話要從小孩子抓起。一時間一些學校招生單獨開辦“少年班”，將年齡相對小的學生單獨編班授課。周培源領導下的北大就沒有跟風。而是一視同仁，讓這些年齡較小的學生和大家一起聽課學習。

1988年，當大人物們已經下了決心要上三峽工程，這幾乎成為一面倒的意見時，已經86歲高齡的周培源，率182位政協委員到湖北、四川考察，并且直接上書中央提出緩建三峽大壩的建議。他表達一百多位政協委員的心聲： “我們很關心，我們很不放心。”他說： “你光給領導同志送一面之詞，讓他如何做正確判斷？幾十年里我們深受其害，今天不能再說假話。”他還說： “關于三峽的爭論，實質上是要不要科學，要不要民主，要不要決策民主化的問題。”“通過三峽工程的論證可以為國家對重大問題的民主決策積累經驗。”

“文革”中，有權威人士發話，說學生要兼學別樣，學軍、學工、學農等等。這個思想，明顯地暗示，社會分工是多余的。于是有的人心領神會，認為研究單位的分工也是多余的。應當既搞理論，又搞技術，一直到搞出產品來。這就是研究單位“一竿子插到底”的口號。當時主持力學研究所工作的郭永懷堅決抵制，他說，“要搞工程科學，不能只搞技術。不能‘一竿子插到底”，避免了人力物力的浪費。

有一位教育家說過：教育的目的，就是使受教育者能夠識別騙子。這話說得有點極端。其實教育的目的不僅要使受教育者識別騙子，還要使受教育者能夠識別真話假話、好話賴話、正確錯誤、優秀平庸等等。你要想不跟風，不人云亦云，就要有獨立的識別、鑒別的能力和知識。

周培源和郭永懷能夠獨立思考，在學術和一般事務上有獨到的見解，這和他們從受教育時就能夠獨立思考、能夠獨立提出問題、能夠閱讀參考書、能夠和同學、學生和朋友討論吸收他們有益的意見和建議分不開的。也正是由于這樣，他們具有超過常人的遠見卓識。

1928年10月，在周培源獲得博士學位后不久，他選擇在量子力學創始人海森堡（Werner Karl Heisenberg，1901—1976）教授那里做博士后研究量子力學，海森堡是量子力學的奠基人之一，年齡只比周培源大一歲，于1932年獲得諾貝爾獎金。半年后因海森堡教授去美國講學，他又應瑞士蘇黎世高等工業學校泡利（Wolfgang Ernst Pauli， 1900—1958）教授之邀，到瑞士跟隨泡利教授繼續從事量子力學研究。泡利的年齡比周培源大兩歲，由于他發現的不相容原理而獲得1945年的諾貝爾獎金。在他訪問海森堡與泡利時，這兩位物理學家雖然嶄露頭角，但還不是世界知名的人物，后來由于獲得諾獎，才馳名世界。可見周培源學術眼光的敏銳。他能夠在一開始，在大多數人還沒有注意的時候就意識到這兩位物理學家工作的重要性。

二? ? 實事求是

揭示和發現客觀世界的真實物質和它們的運動變化規律，是科學家的天職。所以，實事求是應當是科學家的秉賦。

能夠體現科學家實事求是精神的，主要是兩個方面：? 一是對已經獲得的研究成果和研究進展的評估是否符合實際;? 二是在研究的進程中是否能夠實實在在地付出辛勤勞動。這也是檢驗一個學者是否具有真正科學精神的試金石。

科學是非盈利的事業，需要付出艱辛勞動的科學發明并不能為科學家帶來多大的經濟實利，但卻能夠永遠造福人類。正因為此，人們給予科學家們很高的榮譽和由衷的尊敬。也正因為如此引起一些科學家的虛榮心。這連大科學家牛頓都不能幸免，為了獨占萬有引力的發明權編造蘋果樹下的故事，為了獨占微積分的發明權，誣陷萊布尼茲剽竊。

現今的科學界，也一樣有造假、剽竊以盜取榮譽的現象。甚至有些在科學界有頭有臉的人物，把歷史上已有的科學成果重新包裝作為自己成果的有之，把自己成果重復報獎者有之，把騙子吹捧為科技革命者有之，夸大成果意義者有之，以自己的名字命名成果進行吹噓者有之，等等不一而足。

而周培源和郭永懷在對待成果的態度上，始終是嚴肅的、實事求是的。

周培源先生對于自己湍流的工作，從來都是低調處理，從來沒有提出過得什么獎的問題。記得是1982年，“文革”以后國家恢復獎勵制度，那時我正好是負責科研工作的副系主任。學校有一次傳達要求上報國家自然科學獎的項目。我回來和幾位教員商量了一下就把湍流研究這個項目報了上去，項目的第一負責人是周培源，下面還有魏中磊、黃永念、是勛剛等。但是在當時并沒有和周先生商量就報了上去。周先生知道后說： 不要申報，他還要再做一些工作，取得一些新的成果。但是，力學系的同志堅持上報。最后周培源先生同意了。后來這個項目得到了二等獎。一直到周培源先生去世后，才知道，對于《湍流理論》申報的這個獎項，周培源先生曾經直接給領導評獎工作的錢三強同志寫信，明確表示：? 一等獎應該授予王淦昌、陳景潤等同志，他的《湍流理論》得個二等獎比較合適。他寫道： “即使將來再做一些工作并取得一些新的結果，我想也只能授予二等獎，因為從大的原則來講，這還在牛頓力學的范圍之內，而不能算是重大的原則性問題。”周培源先生這種極端負責、謙虛、實事求是的精神受到了科學界的高度贊賞。

而郭永懷先生對待自己的研究，生前從來沒有報過獎，他發展的奇攝動方法被錢學森以PLK（龐卡萊-萊特希爾-郭永懷）方法介紹后，才為科學界普遍了解。他在犧牲后才獲得國家“兩彈一星”的最高榮譽。

科學研究是艱苦卓絕的探索事業。固然在科學史上偶有幸運的發現，不過這種“得來全不費功夫”也是經過“踏破鐵鞋無覓處”之后得到的。在科學上抱著僥幸的心理，把偶然遇到的新奇現象當作了不起的新發現，甚至輕率地宣稱是科學的里程碑和科技革命。這種不下功夫、不負責任企圖僥幸獲得重要科學成果的做法，無異于“守株待兔”。當事情的真相逐漸暴露后，便會貽笑大方。

在整個科學發展的歷史上，科學的進步都是由一個個課題的解決和突破，最后積累形成學術的一個個門類和學科。從來沒有聽說有哪一個學科，是由某位大師先起名，做一個口袋然后大家陸續往其中裝入成果的。有意義的課題是科學的生長點。希爾伯特在1900年提出的23個數學難題推動和幾乎是左右了基礎數學在20世紀的發展。動力學的發展開始于伽利略對落體和拋物體運動規律的追求，變分法的形成開始于最速落徑問題的解決，微積分開始于求曲線切線的課題，20世紀混沌問題的研究，起始于洛倫茨方程的求解。世界上科學界的大師們都是提出有意義課題的高手，由于他能夠給學生們提出有意義的課題，學生們一個個加以解決，這就形成一個提出和解決大致有某種共同特色的課題的群體，這就是學派。

有意義課題的提出和解決，也是一個艱辛的探求與調查研究的過程。首先得要廣泛的調查，這就是王國維說的“獨上高樓望盡天涯路”的一種境界。要比較各種不同的提法，比較各種可能解決的途徑，才能夠確定下來構成一個課題。至于課題的解決那更是需要耗費精力以致“衣帶漸寬終不悔”。就以材料力學梁的彎曲問題為例，從伽利略提出并且進行實驗研究，到納維從理論上徹底解決，其間經過了二百多年的漫長歲月，融入了數代杰出的數學家、力學家和工程師的貢獻。

目下有某些號稱研究人員，只會對研究生提指標，提不出任何有意義的課題也說不出要達到的研究目的，自己也不做有意義的研究。指標只有一個：? 你要完成多少篇Sci。這和一些發懶的行政工作人員一樣，對下級提要求：? 要完成多少稅收，不管用什么方式必須完成，有什么困難你自己解決;? 要執行計劃生育，把出生率限制在多少之內，不管用什么方式，必須完成，有什么困難你自己解決。嚴格說來，這樣的導師是不合格的，這類行政管理人員也是不合格的。這類行政人員，只有完成指標，才能保住職位，或者還能夠提升。這類導師自己不做工作，在論文上還要把自己的名字放在前面，難怪有的研究生說：? “我們的任務是把導師抬進院士。”

還有一些學者，他們同樣也提不出具體的有意義的研究課題，同樣也不做研究，和前一類壓指標的導師略微不同的是，不斷用大話和空話要求別人，要發展什么學科，要關注什么科學，要這樣，要那樣，一套一套，不斷有新點子。喊了幾十年，他要求發展的學科卻一個像樣的成果也拿不出來。其根本原因，還是由于不能根據實際情況提出能夠抓得住解決矛盾的有意義的課題。可悲的是，竟然有人把這種說大話空話的學者叫作“戰略科學家”。其實喊這種大話空話是很容易的，拍拍腦袋要提出應當發展的學科和應當注意的研究方向，一會兒就能夠提出一堆來，可是什么問題也解決不了，因為他提不出一個能夠和實際接近的能夠動手解決的有意義的課題。如果長此跟著他們走下去，學風一定會敗壞，一定會人人都是唱高調的能手，卻一個實際問題也解決不了。

在科學上，壓指標和說大話空話都不是實事求是的科學態度。周培源和郭永懷做研究，從來都是腳踏實地一個一個地做課題，一個一個地解決實際問題，從來不說大話空話。從來不做超過當前實際可能的承諾。

周培源進入湍流研究半個多世紀，一開始就選定這個科學界的世紀難題。總結起來，根據他的學生黃永念在《周培源教授——湍流研究的先驅者之一》所述，他實際上解決了兩類課題。黃永念的表述如下：

周老對湍流理論的貢獻主要可歸納成為兩個方面。一方面是在40年代初期首次提出湍流統計理論需要考慮脈動速度方程。他在1945年發表的“關于速度關聯和湍流脈動方程的解”是現代湍流模式理論的基礎。周老早期的工作早在20世紀50年代就己被人公開引用，而真正引起湍流界重視則是在1968年斯坦福會議上。這次會議被認為是湍流研究的一個轉折點。在60年代由于電子計算機的迅速發展，很多人開始沿著周老建議的方向開展工作。單單在美國洛斯·阿拉莫斯國家實驗室，就有3組科學家從事這方面的工作，只是他們的工作發表在洛斯·阿拉莫斯的內部報告上，我們無法知道。直到1988年才由Hanjalic教授公開出來。就在1988年周老第一次也是他唯一的一次被邀請去訪問洛斯·阿拉莫斯國家實驗室，那里的美國科學家都對他非常尊敬。當時的非線性研究中心的主任Campbell教授曾當面對周老說，只要是他推薦的學生到洛斯·阿拉莫斯工作，他們就接受。

周老對湍流理論的第二個巨大貢獻就是他在50年代初期就首次提出“先求解后平均”的湍流動力學途徑的想法。自1883年雷諾首先開始研究湍流，并提出了“先平均后求解”的雷諾平均方法，從而引出雷諾應力的概念以來，人們一直沿著他的途徑研究湍流流動問題。周老從他多年研究的基礎上總結了前人的工作，發現按照雷諾平均的方法必然會產生方程組不封閉的根本性困難。這是一條走不通的路。因此必須重新尋找另外的途徑。先求解后平均就可以克服這種不封閉性的困難。但是因為納維一斯托克斯方程的解可能有許許多多，要尋找適合湍流流動的解必須要有物理性質上的依據。周老認為湍流運動中存在有許許多多的渦旋，而這種渦旋的結構及其演變，以及相互之間的作用是解決湍流問題的關鍵。因此，他在20世紀50年代后期提出了一種湍流統計理論的軸對稱渦旋結構理論。并由此解決了均勻各向同性湍流的問題。[1]

周培源原來的興趣是廣義相對論的宇宙論，在“七七事變”后，他覺得應當做一點和實際接近的課題，于是便選擇了湍流這個難題。一直到他去世他從未因這個題目的困難動搖過。而且做出了重要貢獻。為此，我們應當引用美國專攻湍流的著名流體力學家蘭磊（John L. Lumley）在1995年發表在《流體力學年鑒》（Annu. Rev. Fluid Mech）上的兩段話來說明周培源得到的結果的重要性：

在湍流領域，他（周培源）被認為是計算機模式之父。在一篇發表在《中國物理雜志》（Chinese Journal of Physics，4， 1， 1940，pp.1—33）絕對原創的文章及其后更詳細的發表在國際文獻的三篇文章中，他引進了湍流起伏的二階和三階矩的方程，這些方程和稍后Millionshchikov的方程略微不同。……遺憾的是，周的建議是在計算機發明之前，要靠手來進行大量的計算是很難的。但是在現今，全世界有成百的以模式來用計算流體力學程序計算湍流的人，他們追本溯源都是直接繼承1940年周的那篇文章的。

在這一代人中，在流體力學中至少有來自四個不同國家的四位巨人，他們以自己的方法在國內和國外造成很大的影響，既是由于他們對流體力學的貢獻，也由于他們提供的智力和領導，在每一個國家，那些非凡的后繼者在流體力學中的出色的工作者都可以追蹤為這些巨人的學術繼承人。我所說的四位巨人是：美國的馮·卡門（von Karman），前蘇聯的柯爾莫哥洛夫（Kolmogorov），英國的泰勒（G. I. Taylor），和中國的周培源。[2]

能夠和前三位巨人齊名的評價，說明周培源工作的意義和重要性。

郭永懷投入空氣動力學研究獲得博士學位后，在1946—1956年間成為當時康奈爾大學航空研究院的三個主持人（即西爾斯、郭永懷、康脫洛維茨）之一。這10年也是郭永懷從事科學研究的黃金時期。他著重對跨聲速理論與粘性流動進行了深入的研究，先后發表了《可壓縮無旋亞聲速和超聲速混合型流動和上臨界馬赫數》（與錢學森合作）以及《關于中等雷諾數下不可壓縮粘性流體繞平板的流動》《弱激波從沿平板的邊界層的反射》等重要文章，解決了跨聲速流動中的重大理論問題。與此同時，為了解決邊界層的奇異性，他改進了龐加萊、萊特希爾的變形參數和變形坐標法，發展了奇攝動方法，也就是錢學森先生所說的PLK方法。

三? ? 持之以恒

科學發現的道路是艱苦的，馬克思說過：“在科學上沒有平坦的大道，只有不畏勞苦沿著陡峭山路攀登的人才有希望到達光輝的頂點。”正由于如此，在科學的征途上，只有持久堅持、不辭勞苦才能有所收獲。那些喜新厭舊、淺嘗輒止的人是不會有收獲的。就筆者參加國家獎評獎過程所體驗到的，那些能夠獲獎的項目大半都有十年以上的積累。

周培源在湍流領域的耕耘達半個世紀以上，其間，盡管遇到過各種困難，但從未動搖。這應當是我國科學界的楷模。

郭永懷的研究經歷可以分為兩個十年，前十年他在美國康奈爾大學專注于空氣動力學，后十年他歸國，參加若干項專門任務的研究，致力于將工程科學的知識應用于實際工程。

周培源與郭永懷的研究興趣略有不同，周先生注重于基本理論，郭永懷注重于工程科學，但有一點是共同的，他們對所研究的課題都能夠持久地專注。郭永懷在西南聯大時，曾經有不長的時間協助周培源計算湍流。如果說周培源用五十年磨一劍，那么郭永懷是用十年磨一劍。他們都在學術上有所成就。

周培源曾經總結他的一生，提出他的座右銘是：獨立思考，實事求是，鍥而不舍，以勤補拙。十六個字。我想這十六個字作為他們二人一生做學問和做人的寫照，都是十分恰當的。他們的確是大師、是我們永遠學習的典范。

最后，引清朝鄭板橋的一首題竹詩，作為本文的結束：

咬定青山不放松，立根原在破巖中。

千磨萬擊還堅勁，任爾東西南北風。

參考文獻

[1]黃永念. 周培源教授——湍流研究的先驅者之一[A]. 紀念周培源誕辰100周年活動辦公室編. 宗師巨匠 表率楷模——紀念周培源文集[C]. 北京： 學苑出版社， 2002. 281—284.

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