捍衛(wèi)真理的科學(xué)家丨紀(jì)念周培源誕辰120周年

“他是一個(gè)有鋒芒的人，有人沉默、有人順從、有人阿諛時(shí)，他能像大河奔突著向前。”

撰文 | 丁玖（美國(guó)南密西西比大學(xué)數(shù)學(xué)系）

8月28日是北京大學(xué)前校長(zhǎng)周培源先生誕辰一百二十周年的紀(jì)念日，他集理論物理學(xué)家、流體力學(xué)家、教育家和社會(huì)活動(dòng)家于一身，在以91周歲高齡離世前的六十余年間，是現(xiàn)代中國(guó)科學(xué)事業(yè)的參與者、教育興衰的目擊者、捍衛(wèi)真理的不朽者。

五年前的初夏，我有幸走進(jìn)了清華大學(xué)校園內(nèi)的一座三層的百年建筑——“科學(xué)館”。二十年前周培源先生百歲誕辰日兩天后，冠以其名的“周培源應(yīng)用數(shù)學(xué)研究中心”在清華正式成立，他早年的得意弟子林家翹 (1916-2013) 先生以86周歲高齡永久性地從美國(guó)回國(guó)，出任中心名譽(yù)主任，在科學(xué)館二樓辦公。三樓一間辦公室的主人，就是翌年回國(guó)定居的楊振寧 (1922-) 先生。在華人世界聲名遠(yuǎn)播的周、林、楊三位世紀(jì)老人，讓這棟老樓又一次煥發(fā)了青春。

那次能與周先生的研究中心“親密接觸”，完全是托另一位物理學(xué)家之福。上一年秋，我的一篇長(zhǎng)文《應(yīng)用數(shù)學(xué)大師林家翹百年紀(jì)念》發(fā)表后，引起了新加坡世界科學(xué)出版社的創(chuàng)始人潘國(guó)駒 (Phua Kok Khoo，1942-) 博士的注意。他親自發(fā)電郵給我給予鼓勵(lì)，并贈(zèng)送我林先生的論文選集和另一位已故麻省理工學(xué)院物理學(xué)家黃克孫 (1928-2016) 教授的兩本著作，同時(shí)表達(dá)了出版林先生紀(jì)念文集的意愿。遵循他的想法，我與周培源應(yīng)用數(shù)學(xué)研究中心的主任雍穩(wěn)安博士聯(lián)系上，前去拜訪商談，并向中心內(nèi)林家翹先生的雕像致敬。

清華大學(xué)物理系1937屆本科畢業(yè)的林家翹，直接受教于周培源，他在恩師的提攜下于1939年考取庚款留英，卻因二戰(zhàn)爆發(fā)的戰(zhàn)火去不了英倫，第二年他再次得到老師的建議和幫助，與北大物理系畢業(yè)的郭永懷 (1909-1968) 和清華物理系畢業(yè)的錢(qián)偉長(zhǎng) (1912-2010) 同去加拿大的多倫多大學(xué)留學(xué)。1941年，他們仨都跟愛(ài)爾蘭數(shù)學(xué)家兼物理學(xué)家辛格 (John Lighton Synge，1897-1995) 教授寫(xiě)了碩士論文。之后錢(qián)偉長(zhǎng)繼續(xù)跟隨導(dǎo)師讀到博士學(xué)位，于1942年奔赴加州理工學(xué)院，在國(guó)際空氣動(dòng)力學(xué)權(quán)威、錢(qián)學(xué)森 (1911-2009) 的博士導(dǎo)師馮·卡門(mén) (Theodore von Karman，1881-1963) 手下從事博士后研究，直至1946年回國(guó)任教于清華母校。郭永懷與林家翹則再次同行，前往加州理工，雙雙于1945年在馮·卡門(mén)的指導(dǎo)下獲得博士學(xué)位。1956年，郭永懷在康奈爾大學(xué)正教授的位置上回國(guó)效力，十二年后因飛機(jī)失事而犧牲，1999年被追認(rèn)為共和國(guó)兩彈元?jiǎng)?。林家翹則長(zhǎng)期任教麻省理工，成長(zhǎng)為世界馳名的應(yīng)用數(shù)學(xué)家，1953年晉升為正教授，1962年被遴選為美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士，1987年以“學(xué)院教授”的學(xué)校最高學(xué)術(shù)頭銜退休。他漫長(zhǎng)生命的最后十年將自己的智慧之光也灑在了母校清華。華人力學(xué)三杰郭、錢(qián)、林，都直接或間接地受到過(guò)周培源的教導(dǎo)和影響。

周培源出名很早，從上世紀(jì)20年代末起就當(dāng)上了國(guó)立清華大學(xué)的物理學(xué)教授，在之后的一甲子中，他科研有創(chuàng)造性成果，學(xué)生更是不可計(jì)數(shù)。但是他一生中最為國(guó)人所知的并非是他的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，而是他的科學(xué)家良知，其最具代表性的例子就是在半個(gè)世紀(jì)前那個(gè)“知識(shí)越多越反動(dòng)”的瘋狂時(shí)代，1972年，70周歲的他臨危不懼地發(fā)表一篇5000多字的文章，反政治潮流地強(qiáng)調(diào)了基礎(chǔ)研究的重要性和迫切性，駁斥了風(fēng)行一時(shí)的極左論調(diào)。在政治統(tǒng)帥一切的那個(gè)時(shí)期，對(duì)一名科學(xué)家而言，這需要多么大的勇氣呀！

那時(shí)，我正在高中讀最后一個(gè)學(xué)期，在這之前的四年中學(xué)里幾乎沒(méi)有學(xué)到什么數(shù)理化基礎(chǔ)知識(shí)。但幾乎每天讀報(bào)的我卻讀到了《光明日?qǐng)?bào)》當(dāng)年10月6日登載的周培源雄文，感到頗為振奮，于是乎第二天的14周歲生日也比以往過(guò)得多一點(diǎn)笑容。當(dāng)時(shí)我太樂(lè)觀地預(yù)測(cè)高考很快就要恢復(fù)，但等到五年過(guò)后春回大地的金秋十月，恢復(fù)高考的號(hào)角才傳遍神州大地。五十年后的今天，在寫(xiě)過(guò)周培源最杰出弟子林家翹百歲誕辰紀(jì)念文章的六年后，我涌起一股新的激情，拿起筆來(lái)緬懷周培源先生不凡的一生。

出色的求學(xué)史

周培源1902年生于江南太湖西岸宜興縣。明清以來(lái)，江蘇一直是華夏大地的教育圣地，尤其是蘇南地域內(nèi)的蘇州無(wú)錫。屬于無(wú)錫市的宜興是中國(guó)的陶器之都，其紫砂茶壺天下聞名。同時(shí)，歷史上它也是“進(jìn)士大戶”，書(shū)香撲面的肥沃土壤催生出近550位進(jìn)士，包括四名狀元、五名榜眼和一名探花。所以不僅愛(ài)品茶者喜歡宜興，愛(ài)品書(shū)者更喜歡宜興。上天給周培源挑選了這樣的出生地，讓他降生于書(shū)香之家。他的父親雖未考到進(jìn)士，卻也成秀才一個(gè)，足以為他日后成才創(chuàng)造了早期教育的好條件。

周培源確實(shí)獲得了極好的初等教育，好到他在17周歲時(shí)順利考入清華學(xué)校中等科三年級(jí)當(dāng)插班生，那是用庚子賠款退款辦起的一所西式學(xué)堂，作為留美的預(yù)備學(xué)校，專向大洋彼岸的合眾國(guó)輸送學(xué)生，直到它在1928年升格為清華大學(xué)而不專司其職為止。第二年周培源以全班第二的成績(jī)升入高等科，于1924年畢業(yè)。當(dāng)年年底他一生中的第一篇學(xué)術(shù)論文《三等分角法二則》發(fā)表于《清華學(xué)報(bào)》，受到他的數(shù)學(xué)老師鄭之藩 (1887-1963) 的夸獎(jiǎng)，后者未來(lái)的女婿就是世界級(jí)微分幾何學(xué)家陳省身 (1911-2004) 。

1924年9月，周培源考入芝加哥大學(xué)物理系繼續(xù)讀書(shū)，接連獲得了數(shù)學(xué)物理學(xué)學(xué)士 (1926年3月) 和數(shù)學(xué)碩士 (同年12月) 學(xué)位。1927年春他進(jìn)入加州理工學(xué)院繼續(xù)深造，在蘇格蘭裔的數(shù)學(xué)家、數(shù)學(xué)科普家及文學(xué)家貝爾 (Eric Temple Bell，1883-1960) 教授的指導(dǎo)下，于第二年春完成了博士論文《在愛(ài)因斯坦引力場(chǎng)論中具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性物體的引力場(chǎng)》(The Gravitational Field of a Body with Rotational Symmetry in Einstein's Theory of Gravitation)，并于1928年6月獲得理論物理學(xué)博士學(xué)位。在留美三年多的時(shí)間內(nèi)，周培源就依次戴上了學(xué)士、碩士和博士的三頂學(xué)位帽子，這是相當(dāng)驚人的快速。

清華大學(xué)新聞網(wǎng)對(duì)周培源先生的介紹，謂他的博士論文“獲得最高榮譽(yù)獎(jiǎng)”，這個(gè)敘述不完全準(zhǔn)確。在美國(guó)的大學(xué)，學(xué)位獲得者中的優(yōu)良分子可以被授予三個(gè)等級(jí)的學(xué)術(shù)榮譽(yù)稱號(hào)，用拉丁文表示，其中最高的一等是“summa cum laude”，其他兩等依次為“magna cum laude” 和“cum laude”。但是它們不全是對(duì)學(xué)位論文質(zhì)量的評(píng)比排序，而是基于對(duì)讀書(shū)期間的“綜合打分”，其“評(píng)級(jí)”的主要依據(jù)是學(xué)生所修全部學(xué)位課程的“平均成績(jī)”，英文為“grade point average”，簡(jiǎn)寫(xiě)為GPA，比如對(duì)第一等而言，幾乎每門(mén)功課都必須拿到“優(yōu)”。因此周培源博士證書(shū)上印的summa cum laude不主要是評(píng)定他博士論文的“最高榮譽(yù)獎(jiǎng)”，而是表彰他讀學(xué)位期間總體表現(xiàn)的“第一等榮譽(yù)”。

事實(shí)上，加州理工學(xué)院在以summa cum laude榮譽(yù)授予周培源博士學(xué)位的證書(shū)上這樣寫(xiě)道：“表彰他在廣義相對(duì)論方面的研究以及對(duì)數(shù)學(xué)及理論物理學(xué)的深造所表明的科學(xué)成就和研究能力 (in recognition of his attainments in science and ability in research as shown by his investigations in General relativity and by pursuit of advanced studies in Mathematics and theoretical physics)?！贝颂幊宋矣眯斌w字表示的因人而異的不同術(shù)語(yǔ)外，這一段是對(duì)“第一等榮譽(yù)”的統(tǒng)一敘述。我在網(wǎng)上看到1954年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主的鮑林 (linus Pauling，1901-1994) 1925年的同校博士證書(shū)，上面寫(xiě)的主要內(nèi)容與周培源的一模一樣，只是他的研究領(lǐng)域和所學(xué)科目放上的分別是“物理化學(xué)”和“化學(xué)及數(shù)學(xué)物理”。

周培源能在超短的時(shí)間內(nèi)寫(xiě)出很好的博士論文，并且修課成績(jī)甚佳，達(dá)到門(mén)門(mén)4分 (美國(guó)大學(xué)課程按四分制記錄成績(jī)，4分等價(jià)于中國(guó)的“優(yōu)”，相當(dāng)于百分制的90分或以上) 或GPA至少在3.9以上，這是“天賦加勤奮”的雙管齊下。然而，老年時(shí)的他十分謙虛，對(duì)女兒回憶道：“我并不聰明，但十分勤奮。中國(guó)有句俗話，以勤補(bǔ)拙，我就是這樣做的?！比欢覀兂３？吹降氖聦?shí)是，許多人讀學(xué)位時(shí)也“十分勤奮”，至少在我讀書(shū)時(shí)的那個(gè)歲月，勤奮到晚上10點(diǎn)學(xué)校強(qiáng)制熄燈后，躲到廁所里借光看那看不懂的嚴(yán)格極限定義或用手電筒照亮放在被窩里看高等微積分的也不乏其人，可是考試還是拿不到渴望的90分?？紤]到周培源讀博士時(shí)的專業(yè)是公認(rèn)難學(xué)的數(shù)學(xué)與理論物理，他說(shuō)自己“并不聰明”是沒(méi)人相信的。那個(gè)時(shí)代的中國(guó)學(xué)者，普遍比較“貶低”自己，和當(dāng)今不少人的“自信”不太一樣。

但是光聰明是不夠的，周培源稱自己“十分勤奮”確是真話。美國(guó)的大學(xué)實(shí)行學(xué)分制，修滿必要的學(xué)分總數(shù)目就可畢業(yè)，所以本科學(xué)業(yè)三年完成、博士階段兩年結(jié)束的大有人在。他繼續(xù)告訴女兒，他在三年半內(nèi)連得三個(gè)學(xué)位的原因是“勤奮。別人夏天都休息時(shí)，我到各處去選課，所以很快修滿了學(xué)校規(guī)定的學(xué)分?！?/p>

順便一提，美國(guó)從小學(xué)到博士研究生的所有階段教育，鼓勵(lì)和表彰的方式提倡“多多益善”的理念，尤其是中小學(xué)生，拿回家的獎(jiǎng)狀獎(jiǎng)杯多如牛毛。對(duì)大學(xué)本科生而言，學(xué)期或?qū)W年平均成績(jī)優(yōu)良的同學(xué)也能進(jìn)“校長(zhǎng)名單”或“院長(zhǎng)名單”，課業(yè)成績(jī)好的大學(xué)生研究生也能被系里提名，按自愿原則加入全國(guó)性的榮譽(yù)團(tuán)體，所依據(jù)的還是“平均成績(jī)”，鮮有“研究成績(jī)”，因?yàn)閯?chuàng)新成果不像課程成績(jī)總平均分那么好算，只用到加法和除法就夠了，省了提名者一大麻煩。我在密歇根州立大學(xué)讀博士學(xué)位期間，因?yàn)檎n程門(mén)門(mén)全優(yōu)，或言之GPA = 4.0，也被系里請(qǐng)進(jìn)一個(gè)用三個(gè)希臘字母ΦΚΦ (Phi-Kappa-Phi) 命名的全國(guó)性榮譽(yù)學(xué)生團(tuán)體，但這卻和我的研究能力毫無(wú)關(guān)系。然而衡量一個(gè)學(xué)者優(yōu)劣的唯一標(biāo)準(zhǔn)是其創(chuàng)造力，而非成績(jī)單。

周培源在26歲前就官方記錄在案地證明了自己不但有卓越的學(xué)習(xí)能力，而且有出色的研究能力。1928年秋，躊躇滿志的他奔赴德國(guó)的萊比錫大學(xué)，跟隨只比他大了九個(gè)月的海森堡 (Werner Heisenberg，1901-1976) 從事量子力學(xué)的研究，半年后又趕去瑞士的蘇黎世高等工業(yè)學(xué)校，訪問(wèn)量子力學(xué)史上的另一個(gè)先驅(qū)泡利 (Wolfgang Pauli，1900-1958) 。在這兩位當(dāng)時(shí)還未獲得各自諾貝爾物理獎(jiǎng)的天才的影響下，周培源以理論物理學(xué)家的身份，完成了在海外讀學(xué)位和博士后的學(xué)習(xí)和科研階段。然而，他日后最有名的工作并不在理論物理，而是在力學(xué)，更精確地說(shuō)，是流體力學(xué)中的難題“湍流理論”。

科學(xué)的耕耘人

1929年9月，西裝革履、高大英俊的留美博士周培源接受了清華大學(xué)首任校長(zhǎng)羅家倫 (1897-1969) 的聘書(shū)，回母校擔(dān)任物理學(xué)教授，成為學(xué)校最年輕的教授。洋學(xué)位大滿貫的他，很快也俘獲了美麗姑娘的愛(ài)情，她叫王蒂澂 (1910-2009)。他們的愛(ài)情結(jié)晶為四朵金花，夫婦倆的美滿婚姻持續(xù)到他的辭世，超過(guò)61年。

周培源同時(shí)代的中國(guó)留學(xué)生，是吳健雄 (1912-1997) 那一代學(xué)子的老師輩，如后者所述，那一代留學(xué)生“沒(méi)有一個(gè)不是念完書(shū)就回中國(guó)的?！彼麄兩钪?，科教落后、積弱貧窮的祖國(guó)，急需掌握西方現(xiàn)代科學(xué)知識(shí)的新生代學(xué)者為她打下科學(xué)啟蒙、技術(shù)救國(guó)、啟迪民心的第一樁。周培源在給美國(guó)朋友的信中如是說(shuō)：“我們這一代人是拿著國(guó)家的錢(qián)出來(lái)留學(xué)，我們就是要回來(lái)做事。”1943至1947年期間當(dāng)周培源一家住在美國(guó)時(shí)，他參與了戰(zhàn)時(shí)科學(xué)研究，美方知道他的價(jià)值，想說(shuō)服其移民繼而入籍，但周培源婉拒而回國(guó)。當(dāng)時(shí)他這樣表示：“不做美國(guó)公民，只擔(dān)任臨時(shí)職務(wù)，可以隨時(shí)離去。”

周博士第一次回國(guó)正是時(shí)候，清華成為國(guó)立綜合性大學(xué)才一年，年輕氣盛的羅校長(zhǎng)新官上任三把火，憑借庚款的雄厚資金做后盾，海內(nèi)海外招兵買(mǎi)馬，甚至漁翁得利地從陷于“易長(zhǎng)風(fēng)潮”的東南大學(xué)獲得名師，逐步建立了一支壯健的文理工科教授隊(duì)伍，并開(kāi)始了與歐美科教界交流合作。很快，學(xué)校的學(xué)術(shù)聲譽(yù)逐漸力壓群芳，校園內(nèi)科研教學(xué)氣象萬(wàn)千。歐美著名數(shù)理學(xué)家也接受邀請(qǐng)?jiān)L問(wèn)清華，如法國(guó)的阿達(dá)馬 (Jacques Hadamard，1865-1963)、英國(guó)的狄拉克 (Paul Dirac，1902-1984) 及美國(guó)的維納 (Nobert Wiener，1894-1964)。在這樣熱烈的科教興國(guó)氛圍中，周培源積極投入到教書(shū)育人的事業(yè)中，在清華他講授了從理論力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)到相對(duì)論力學(xué)、電動(dòng)力學(xué)的幾乎所有近現(xiàn)代力學(xué)課程。

30到40年代進(jìn)校的清華學(xué)子以及全面抗戰(zhàn)期間清華、北大、南開(kāi)三校合并而成的西南聯(lián)大學(xué)子，有相當(dāng)一批后來(lái)成了共和國(guó)的棟梁，也有一批日后散布世界，為他國(guó)貢獻(xiàn)了才智，更為中外科技文化交流做出了貢獻(xiàn)。他們中有許多人聽(tīng)過(guò)周培源的課、在他指導(dǎo)下寫(xiě)過(guò)學(xué)士論文或當(dāng)過(guò)他的研究生，幾代物理學(xué)家中除前述的郭、錢(qián)、林外，還有王竹溪 (1911-1983) 及其碩士生楊振寧，加上彭桓武 (1915-2007) 、胡寧 (1916-1997) 等，有人統(tǒng)計(jì)過(guò)，中國(guó)23位“兩彈一星”功勛獎(jiǎng)?wù)芦@得者中的大部分都是他的學(xué)生，或是他的學(xué)生的學(xué)生。

看一個(gè)科學(xué)家，他教過(guò)的成名學(xué)生多寡當(dāng)然是個(gè)重要的指標(biāo)，但是他自己的科學(xué)成就也是應(yīng)該被恰當(dāng)度量的。周培源先生的科學(xué)生涯起始于理論物理，與“力”這個(gè)物理學(xué)中最悠久也是最關(guān)鍵的概念相關(guān)。他的博士論文題目包含了“愛(ài)因斯坦引力場(chǎng)論”，幾乎就是廣義相對(duì)論的同義詞，博士后的一年研究的都屬于量子力學(xué)。然而，他卻在尺度位于“宇宙力學(xué)”和“粒子力學(xué)”之間的“流體力學(xué)”中做出了他一生中最具原創(chuàng)力的工作。

周培源學(xué)術(shù)生涯的前十年集中于廣義相對(duì)論。在芝加哥大學(xué)讀碩士時(shí)，他就開(kāi)始沉迷于此。他去加州理工學(xué)院讀博士學(xué)位，三個(gè)月后就向普林斯頓大學(xué)主辦的《數(shù)學(xué)年刊》(Annals of Mathematics) 投稿文章《洛倫茲變換的新推導(dǎo)》(A new derivation of the Lorentz transformation)，翌年元旦后被他修改完成的該七頁(yè)論文于當(dāng)年11月在《數(shù)學(xué)年刊》第二系列第29卷上發(fā)表。這位26歲的青年，如果放在當(dāng)下，絕對(duì)是“杰青”人選，因?yàn)椤稊?shù)學(xué)年刊》在中國(guó)被認(rèn)定為全世界最頂尖的數(shù)學(xué)名刊。可惜這篇文章的影響力不大，斷言的依據(jù)是在“谷歌學(xué)術(shù)”網(wǎng)頁(yè)上只看到“引用次數(shù)3”。我讀了這篇短文后的感覺(jué)是，學(xué)物理出身的周培源運(yùn)用數(shù)學(xué)分析的能力很強(qiáng)，這是他在芝加哥大學(xué)大量修讀現(xiàn)代數(shù)學(xué)課程的結(jié)果。

更早幾個(gè)月，即1928年3月，周培源在《美國(guó)數(shù)學(xué)月刊》(American Mathematical Monthly) 第35卷第1期上發(fā)表了《一個(gè)代數(shù)二次型定理及其在廣義相對(duì)論中的應(yīng)用》(A theorem on algebraic quadratic forms and its application in the general theory of relativity)。這篇四頁(yè)文章也沒(méi)有引起足夠的注意，只有兩次引用記錄，而且都是被寫(xiě)作“周培源年譜”的中國(guó)學(xué)者引用的，盡管《月刊》是全世界讀者人數(shù)最多的數(shù)學(xué)期刊。

之后的幾年，周培源繼續(xù)耕耘于相對(duì)論領(lǐng)域，發(fā)表的論文中至少有三篇在《美國(guó)數(shù)學(xué)雜志》(American Journal of Mathematics) 上，這是英國(guó)大數(shù)學(xué)家西爾韋斯特 (James Joseph Sylvester，1814-1897) 于1878年在他任教的約翰斯·霍普金斯大學(xué)創(chuàng)辦的，也是當(dāng)今在中國(guó)數(shù)學(xué)界被頂禮膜拜的數(shù)學(xué)名刊之一。第一篇刊登于1931年4月，有20頁(yè)長(zhǎng)，與他的博士論文同一個(gè)標(biāo)題，應(yīng)該是其縮寫(xiě)，在文末他感謝了貝爾教授的指導(dǎo)；第二篇共10頁(yè)，1937年10月發(fā)表，標(biāo)題為“愛(ài)因斯坦引力理論中場(chǎng)方程的各向同性靜態(tài)解 (Isotropic static solutions of the field equations in Einstein’s theory of gravitation) ”。第三篇?jiǎng)t是《論求愛(ài)因斯坦引力場(chǎng)方程的各向同性靜態(tài)解的方法》(On the method of finding isotropic static solutions of Einstein's field equations of gravitation)，從標(biāo)題看內(nèi)容與第二篇密切相關(guān)，發(fā)表于1940年。但這三篇名刊文章的被引次數(shù)都只是一位數(shù)。此外，周培源還單獨(dú)或與學(xué)生在國(guó)內(nèi)的專業(yè)期刊上發(fā)表了一些論文，如1933年創(chuàng)刊的《中國(guó)物理學(xué)報(bào)》(1953年更名為“物理學(xué)報(bào)”)。

回國(guó)教書(shū)七年后，周培源利用清華大學(xué)的“學(xué)術(shù)休假”制，再次赴美，這次他去了東海岸的普林斯頓高等研究院，因?yàn)樗麖淖珜?xiě)碩士論文起就愛(ài)戴不已的愛(ài)因斯坦是那里的首批六位永久教授之一，并且威望最高。他的愿望是親耳聆聽(tīng)相對(duì)論締造者的教導(dǎo)，特別是冀望獲得廣義相對(duì)論的真?zhèn)鳌ｋm然沒(méi)有看到書(shū)面記錄周培源與愛(ài)因斯坦之間的“切磋相對(duì)論”在他翌年回國(guó)前達(dá)到了何種地步，但是他自始至終參加了愛(ài)因斯坦在研究院主持的“廣義相對(duì)論高級(jí)討論班”。上述那篇發(fā)表于1937年的文章就是在他跟隨愛(ài)因斯坦學(xué)習(xí)期間完成的。但正如他在文末所言，此文的一般結(jié)果在1936年夏前已得到，那時(shí)他還在國(guó)內(nèi)，因此他既感謝了清華大學(xué)給予學(xué)術(shù)假，又感謝了高等研究院和普林斯頓大學(xué)的款待，但沒(méi)有感謝愛(ài)因斯坦。

國(guó)內(nèi)媒體將周培源在普林斯頓高等研究院進(jìn)修一年并參加愛(ài)因斯坦的討論班這件事，描繪成他是“唯一一個(gè)在愛(ài)因斯坦身邊長(zhǎng)期從事相對(duì)論研究的中國(guó)人”。但是我沒(méi)有看到正式記錄說(shuō)他和愛(ài)因斯坦有過(guò)“共同研究”，甚至愛(ài)因斯坦對(duì)他的研究有過(guò)什么具體指導(dǎo)我也未能發(fā)現(xiàn)。但是，一個(gè)真實(shí)可信的故事是，周培源對(duì)相對(duì)論引力場(chǎng)論中的坐標(biāo)系有著自己的困惑和想法，認(rèn)為它有“物理意義”，便向愛(ài)因斯坦教授求教，問(wèn)他的坐標(biāo)“屬于哪一種時(shí)空？”但年近花甲的老人“沒(méi)有回答”。直到1982年，80高齡的周老先生給出了他的一個(gè)解釋：《論Einstein引力理論中坐標(biāo)的物理意義和場(chǎng)方程的解》，發(fā)表在《中國(guó)科學(xué)：A輯》。

周培源一生中最輝煌的科學(xué)成就是他提出了求解湍流問(wèn)題的“脈動(dòng)方程 (Equation of fluctuation) ”，這是他1937年5月從愛(ài)因斯坦的身邊回到即將遭受日寇鐵蹄全面蹂躪的祖國(guó)后，從理論物理轉(zhuǎn)到流體力學(xué)研究的創(chuàng)造性學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)。照理說(shuō)，經(jīng)過(guò)十年的知識(shí)積累和初步研究，加上親受過(guò)相對(duì)論大本營(yíng)的討論班淬火，他正可以在對(duì)廣義相對(duì)論中引力場(chǎng)方程的繼續(xù)求解中放手大干。然而，他攜帶全家返回清華的第一天正是“盧溝橋事變”爆發(fā)的7月7日！之后，愛(ài)國(guó)深切的周培源目睹日本飛機(jī)對(duì)上海的狂轟濫炸，看到中國(guó)極其落后的航空工業(yè)，敏銳地感到國(guó)家迫切需要應(yīng)用力學(xué)的人才，便從當(dāng)年底就將自己的研究方向從廣義相對(duì)論轉(zhuǎn)向了湍流。他不僅鼓勵(lì)出國(guó)的留學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)和航空，而且?guī)ь^扎進(jìn)流體力學(xué)的大海。此后長(zhǎng)達(dá)約40年里，他都沒(méi)有再回到舊愛(ài)相對(duì)論，直到70年代末，他從行政領(lǐng)導(dǎo)職務(wù)上退休后，在年近耄耋的高齡才重新回到了廣義相對(duì)論的研究中。

1937年10月，周培源就在西南聯(lián)大的前身長(zhǎng)沙臨時(shí)大學(xué)開(kāi)設(shè)了流體力學(xué)的課程，到了第二年4月，他正式丟開(kāi)相對(duì)論，跨進(jìn)湍流理論，并指導(dǎo)“湍流小組”中的郭永懷、胡寧、林家翹等人的研究。在流體力學(xué)中，湍流是一種與層流完全不同的流體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，它以壓力和流速的無(wú)序變化為特征。人們?？吹酵牧鳜F(xiàn)象，如煙筒冒出來(lái)的煙霧。因?yàn)橥牧鳈C(jī)制十分復(fù)雜，帶有混沌性，徹底搞清它極端困難，完全的數(shù)學(xué)求解至今還是一個(gè)“未決問(wèn)題”。1940年，周培源進(jìn)入湍流新領(lǐng)域后的第一篇論文《關(guān)于Reynolds 求似應(yīng)力方法的推廣和湍流的性質(zhì)》在《中國(guó)物理學(xué)報(bào)》上發(fā)表，這篇中文文章為他五年后的出名英文作品打下了基礎(chǔ)。同時(shí)，在戰(zhàn)時(shí)生活的極度困難中，他還指導(dǎo)了幾篇關(guān)于湍流的學(xué)士和碩士論文。至今人們還流傳著這位“周大將軍”跨上大馬飛躍十幾里去校教書(shū)的故事。

1943年，周培源利用學(xué)術(shù)假第三次赴美，這一次他回到博士母校當(dāng)訪問(wèn)教授。在那里他做出了一生中最好的研究，由此他于1945年4月在布朗大學(xué)主辦的《應(yīng)用數(shù)學(xué)季刊》(Quarterly of Applied Mathematics) 第3卷第1期上發(fā)表的文章《關(guān)于速度關(guān)聯(lián)和湍流脈動(dòng)方程的解》(On velocity correlations and the solutions of the equations of turbulent fluctuations)，雖然只有七頁(yè)，卻是獨(dú)創(chuàng)性的杰作，迄今已被引用超過(guò)650次。他在同一卷第3期以及兩年過(guò)后的同一雜志第5卷第3期上也各發(fā)表了論文《在兩無(wú)限平行板間湍流流體的壓力流動(dòng)》(Pressure flow of a turbulent fluid between two infinite parallel planes) 和《沿半無(wú)窮平板的湍流流動(dòng)》(The turbulent flow along a semi-infinite plate)，但影響卻不及第一篇。如果我們比較周培源一生中在《美國(guó)數(shù)學(xué)雜志》和《應(yīng)用數(shù)學(xué)季刊》各發(fā)表的三篇論文，就知道期刊“檔次”與論文“價(jià)值”的關(guān)聯(lián)度并非想象的那么大，而關(guān)聯(lián)的英文詞“correlation”作為關(guān)鍵詞正巧出現(xiàn)在周的代表作標(biāo)題中。周培源的論文記錄再一次提醒中國(guó)學(xué)術(shù)界：是時(shí)候結(jié)束不甚注重文章的創(chuàng)造性，僅俯首對(duì)“名刊”奉若神明了！

讓我們聽(tīng)聽(tīng)力學(xué)權(quán)威林家翹對(duì)周培源最卓越工作恰如其分的敘述吧。周先生去世后，林先生在《今日物理》(Physics Today) 的1994年第47卷第3期上發(fā)布了訃告，寫(xiě)道：“1945 年的一篇關(guān)于湍流理論的論文為隨后數(shù)十年的理論發(fā)展提供了框架 (A 1945 paper in the theory of turbulence provided the framework for decades of subsequent theoretical developments)?！绷窒壬榻B道：“周的方法植根于普朗特、泰勒和馮·卡門(mén)的經(jīng)典著作，涉及可以定量測(cè)量的統(tǒng)計(jì)平均值。他和他的學(xué)生們開(kāi)發(fā)了越來(lái)越好的逐次逼近方法 (Chou’s approach, rooted in the classical work of Ludwig Prandtl, Geoffrey Taylor and Theodore von Karmen, delt with statistical averages that can be quantitatively measured. He and his school of students developed increasingly better methods of successive approximation)?！比缓罅窒壬偨Y(jié)道：“這項(xiàng)工作激發(fā)了對(duì)湍流和混沌的大量新研究 (This work stimulated a great deal of new research in turbulence and chaos)?！币幻麑W(xué)者，一生中如果做出一項(xiàng)工作能激起后人的大量新研究，就會(huì)在科學(xué)史上“流芳百世”。我在谷歌學(xué)術(shù)網(wǎng)站檢查了周培源上述開(kāi)創(chuàng)性論文的引用信息，發(fā)現(xiàn)他的一些接棒人的文章已被引用了幾千次，有一篇甚至被引用了17700次。周培源的先驅(qū)性工作正如他的名字所預(yù)示的那樣是“培育新浪之源”！他被公認(rèn)為湍流模式理論 (modeling theory) 的奠基者。

我們用一位西方學(xué)者對(duì)周培源的評(píng)價(jià)來(lái)結(jié)束本節(jié)。1995年出版的美國(guó)《流體力學(xué)年度評(píng)論》(Annual Reviews of Fluid Mechanics) 刊登了周培源晚年與他的女兒周如玲博士合寫(xiě)的一篇綜述性文章《中國(guó)湍流研究五十年》(Fifty years of turbulence research in China)，文章正文的前面有康奈爾大學(xué)的著名流體力學(xué)教授John Leask Lumley (1930-2015) 為之撰寫(xiě)的導(dǎo)言。其中說(shuō)：“在湍流領(lǐng)域，他被譽(yù)為計(jì)算建模之父 (In the area of turbulence, he is regarded as the father of computational modeling)?！痹趯?dǎo)言的結(jié)尾段，Lumley教授根據(jù)學(xué)術(shù)成就以及對(duì)國(guó)內(nèi)外研究的影響力，列出了他心目中的四位流體力學(xué)巨人，他們分別是“美國(guó)的馮·卡門(mén)、蘇聯(lián)的柯?tīng)柲缏宸?(Andrey Nikolaevich Kolmogorov，1903-1987)、英國(guó)的泰勒和中國(guó)的周培源 (I have in mind von Karman in the United States, Kolmogorov in the (then) Soviet Union, G. I. Taylor in the United Kingdom, and Pei-Yuan Chou of China)?！?/p>

真理的捍衛(wèi)者

新中國(guó)成立后的第三年，由于全國(guó)范圍高等學(xué)校的院系調(diào)整，周培源加入了北京大學(xué)，任教務(wù)長(zhǎng)兼數(shù)學(xué)力學(xué)系教授，并負(fù)責(zé)籌建國(guó)內(nèi)第一個(gè)力學(xué)專業(yè)。兩年后他被提拔為副校長(zhǎng)。如果說(shuō)在清華的23年間，他教出了不少優(yōu)秀的學(xué)生，那么在北大的更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，他的教授職能則由教學(xué)轉(zhuǎn)為管理，但從未停止指導(dǎo)學(xué)生，繼續(xù)耕耘于流體力學(xué)，直至離開(kāi)人世。到了改革開(kāi)放的新時(shí)期，他是中國(guó)最高學(xué)府的執(zhí)掌者、國(guó)家科技決策的參與者、國(guó)際文化交流的推動(dòng)者，成為貨真價(jià)實(shí)的社會(huì)活動(dòng)家。在他職業(yè)生涯的后四十年閃光的業(yè)績(jī)中，作為國(guó)內(nèi)和國(guó)際有影響力的高級(jí)知識(shí)分子和1955年起的中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員，他在動(dòng)蕩歲月里堅(jiān)持真理、敢說(shuō)真話、不怕得罪政治權(quán)貴、不違背內(nèi)心世界的傳奇故事，最令人欽佩，直到今日也十分具有現(xiàn)實(shí)意義。

周培源的第一個(gè)令人感動(dòng)的傳奇與愛(ài)因斯坦有關(guān)。根據(jù)親歷者理論物理學(xué)家郝柏林 (1934-2018) 的回憶，故事起因于一位與周培源同姓的中學(xué)物理老師對(duì)愛(ài)因斯坦引力理論的質(zhì)疑。合理質(zhì)疑并非壞事，但在特殊年代此事被“中央文革小組”的組長(zhǎng)陳伯達(dá) (1904-1989) 得知后，政治開(kāi)始入侵科學(xué)。當(dāng)陳伯達(dá)找到周培源要他帶頭批判愛(ài)因斯坦的相對(duì)論時(shí)，后者卻說(shuō)出令人動(dòng)容的“犯上之語(yǔ)”：“狹義相對(duì)論搞不動(dòng)，廣義相對(duì)論有爭(zhēng)議?！比欢惵?tīng)不進(jìn)相對(duì)論專家的直言，還是組織人馬“批斗”愛(ài)因斯坦。自然，批判“資產(chǎn)階級(jí)反動(dòng)學(xué)術(shù)權(quán)威”是那時(shí)全國(guó)性的大潮流，是造反派的“革命”行動(dòng)，“科學(xué)圣人”如愛(ài)氏者也難以幸免。1969年10月23日，在一次中科院審查“批判相對(duì)論學(xué)習(xí)班”所寫(xiě)文章《相對(duì)論批判》的特別會(huì)議上，革命小將以為應(yīng)邀參加的周培源會(huì)“人云亦云”地附和他們，然而，他卻反其道而行之，以“回憶愛(ài)因斯坦”的委婉方式來(lái)稱贊愛(ài)因斯坦。周培源面對(duì)黑色浪潮，公開(kāi)反對(duì)批判相對(duì)論，堅(jiān)持了科學(xué)精神，難能可貴。“一個(gè)科學(xué)家應(yīng)該說(shuō)真話”是他對(duì)女兒說(shuō)過(guò)的一句看似常識(shí)的話。后來(lái)，他的學(xué)生武際可 (1934-) 教授說(shuō)道：“他是一個(gè)有鋒芒的人，有人沉默、有人順從、有人阿諛時(shí)，他能像大河奔突著向前?！?/p>

在中國(guó)，周培源的正直與膽識(shí)第一次廣為人民知曉，正是因?yàn)楸疚拈_(kāi)頭提到的他于“文革”中期公開(kāi)署名發(fā)表的那篇著名文章。70年代初，快到古稀之年的教育家周培源痛心地目睹了動(dòng)亂導(dǎo)致科教領(lǐng)域遍地凋零的狀況。但大多數(shù)知識(shí)分子盡管明白其可怕的前景，但在高壓的政治環(huán)境下卻只能選擇藏話于心，哪敢“亂說(shuō)亂動(dòng)”，當(dāng)時(shí)“四人幫”這四大“左王”還在臺(tái)上張牙舞爪，只有極個(gè)別視真理為生命之士才敢發(fā)聲?；厮菔澜缡?，堅(jiān)持日心說(shuō)的意大利科學(xué)家伽利略 (Galileo Gelilei，1564-1642) 遭受的宗教迫害是眾所周知的一大事件。

那時(shí)，對(duì)科教現(xiàn)狀憂心忡忡的周恩來(lái)提出要“搞點(diǎn)基礎(chǔ)研究，把實(shí)踐提高到應(yīng)有的理論高度”，到了1971年底，總理進(jìn)一步發(fā)動(dòng)了對(duì)極左思潮的批判。這給了周培源一個(gè)發(fā)聲的機(jī)會(huì)，在年底國(guó)務(wù)院科教組召開(kāi)的全國(guó)高教工作會(huì)議上，他“骨鯁在喉，不吐不快”，毅然發(fā)言，強(qiáng)烈呼吁要重視理科教育和基礎(chǔ)理論研究，語(yǔ)驚四座。他警告與會(huì)者，如果忽視這些，將是不可原諒的無(wú)知和短視行為。第二年夏，第二次訪華的楊振寧以科學(xué)家的遠(yuǎn)見(jiàn)建議總理“考慮采取重視基礎(chǔ)科學(xué)的政策”。兩周后的7月14日，周總理會(huì)見(jiàn)包括林家翹在內(nèi)的美籍華裔學(xué)者12人代表團(tuán)時(shí)，不僅宣布了楊教授的建議，并且給在場(chǎng)的周培源發(fā)布指示：“要把北大的理科辦好，把基礎(chǔ)理論水平提高?！?/p>

在這樣的背景下，1972年秋，周培源終于推出了《對(duì)綜合大學(xué)理科教育革命的一些看法》一文，于10月6日發(fā)表在以科技文教人士為主要讀者的《光明日?qǐng)?bào)》上。其實(shí)這篇文章早已寫(xiě)好，因?yàn)樗褪撬谏夏甑椎哪莻€(gè)高教工作會(huì)議發(fā)言的文字版，但《人民日?qǐng)?bào)》遲遲不讓其問(wèn)世，因?yàn)橐ξ脑?(1931-2005) 給它貼上了“沖擊教育革命”的標(biāo)簽。周培源的文章旗幟鮮明地批判了“四人幫”鼓吹的“以工代理”或“理向工靠”的謬論，強(qiáng)調(diào)工和理、應(yīng)用和理論都必須受到重視，不能偏廢。這篇與以張春橋 (1917-2005) “寧要社會(huì)主義的草，不要資本主義的苗”言論為代表的奇談怪論對(duì)著干的戰(zhàn)斗檄文，說(shuō)出了廣大知識(shí)分子心里想說(shuō)卻嘴上不敢說(shuō)的話，引起他們的強(qiáng)烈共鳴。更進(jìn)一步，周培源教授還上書(shū)周恩來(lái)總理，闡述基礎(chǔ)理論的重要性，得到周總理的支持。周培源先生為后來(lái)中華民族的再一次崛起打響了第一槍，真是功不可沒(méi)！

在改革開(kāi)放的新時(shí)代，已過(guò)古稀之年的周培源老當(dāng)益壯，繼續(xù)做出新貢獻(xiàn)。這時(shí)，他作為受到黨和政府器重、知識(shí)分子愛(ài)戴、國(guó)際人士尊敬的社會(huì)活動(dòng)家，不僅在國(guó)內(nèi)文教事務(wù)，而且在國(guó)際交流舞臺(tái)上以他的知識(shí)、睿智、風(fēng)度和涵養(yǎng)贏得了廣泛的敬重。我這個(gè)歲數(shù)的人都記得，從70年代到80年代，報(bào)紙上出現(xiàn)國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人會(huì)見(jiàn)國(guó)外著名科學(xué)家的新聞時(shí)，都會(huì)看到周培源的名字，他的角色幾乎等價(jià)于美國(guó)總統(tǒng)的科學(xué)顧問(wèn)。他并不只當(dāng)出頭露面的“榮譽(yù)性人物”，而是多辦實(shí)事，例如建國(guó)后中國(guó)第一批公派赴美52位“訪問(wèn)學(xué)者”這四個(gè)字的“留學(xué)職稱”，就是周培源在1978年訪美會(huì)談互換留學(xué)人員時(shí)聰明地建議而被對(duì)方接受的。

今天，在國(guó)際動(dòng)蕩激烈進(jìn)行、地域政治不斷沖突的背景下，中國(guó)政府更加強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)研究的重要性和緊迫性。數(shù)學(xué)是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，所以李克強(qiáng)總理前所未有地號(hào)召全國(guó)的數(shù)學(xué)家全力加強(qiáng)數(shù)學(xué)研究，以帶動(dòng)和支持現(xiàn)代科技的創(chuàng)新發(fā)展。周培源一生的探索科學(xué)、栽培學(xué)生、敢說(shuō)真話、堅(jiān)持真理，給目前中國(guó)知識(shí)分子的億萬(wàn)大軍樹(shù)立了光輝的榜樣，而榜樣的力量總是無(wú)窮的。

寫(xiě)于2022年9月17日

美國(guó)哈蒂斯堡夏日山莊

出品：科普中國(guó)

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