物理大師視頻全集_大師林家翹:七十年,從清華到清華
發(fā)布時間:2020-02-27 來源: 散文精選 點擊:
在清華大學(xué)校園的中心地帶,有三棟精致的白色別墅,這就是被譽(yù)為“清華大師別墅”的地方。有三位科學(xué)家受邀入住這里,他們分別是諾貝爾物理學(xué)獎得主楊振寧、著名應(yīng)用數(shù)學(xué)家林家翹和國際計算機(jī)界最高獎“圖靈獎”首位華人獲獎?wù)咭ζ谥恰?
在中國,九十五歲的林家翹不是個大眾熟悉的人物。
這位世界著名的應(yīng)用數(shù)學(xué)家、美國科學(xué)院院士回國九年來很少面對媒體。
但是,這并不影響他受人敬仰的程度。在應(yīng)用數(shù)學(xué)界,二十九歲時他就已經(jīng)“暴得大名”。
2010年7月30日,和林家翹一同出國留學(xué)的同學(xué)錢偉長去世。記者隨即輾轉(zhuǎn)聯(lián)系到林先生。先生坦言:“與偉長是兩個領(lǐng)域,沒法去評價他!彼忉屃撕芏,言語中夾雜著美式英語。
他在國外生活了六十四年之久,他的辦公室里堆滿了英文材料。
2002年,林家翹從美國麻省理工學(xué)院回到了他的母校清華大學(xué)。他是繼楊振寧之后,清華大學(xué)邀請回來的第二位世界級大師。這距他20世紀(jì)30年代在清華讀書,已經(jīng)七十年。
2011年的一天,在清華大學(xué)“周培源應(yīng)用數(shù)學(xué)研究中心”,林家翹坐著輪椅從幽暗的樓道駛過來。
“四時可愛唯春日,一事能狂便少年”,清華四導(dǎo)師之一的王國維,以其《曉步》詩句,寓意把握光陰追尋夢想,被譽(yù)為“春天的擁護(hù)者”。
這恰如林家翹的人生。
林家翹緩步走到窗戶旁邊,面向鏡頭留下自己的身影。此刻,他的導(dǎo)師、航空航天時代的科學(xué)奇才馮?卡門拿著煙斗朝他微笑著,馮?卡門的畫像就懸掛在緊靠窗戶的墻壁上。
考取國立清華大學(xué)物理系,
遇到影響我一生的周培源先生
我原籍福建省福州市,1916年7月7日生于北京。
1933年,我考進(jìn)了當(dāng)時的國立清華大學(xué)物理系,當(dāng)時的清華園只是一個方圓幾百米的小學(xué)堂,但是,這里卻匯集了一大批從海外留學(xué)歸國的著名學(xué)者。包括著名物理學(xué)家葉企孫、吳有訓(xùn)和數(shù)學(xué)家周培源等人。后來者將清華大學(xué)物理系的20世紀(jì)30年代譽(yù)為“黃金十年”(包括“兩彈一星”元勛在內(nèi),從1929年第一屆本科畢業(yè)生到1938年,清華物理系共培養(yǎng)本科生六十九人,研究生一人。這其中有二十一人后來成為中國科學(xué)院院士;一人成為美國科學(xué)院院士,這個人就是林家翹。還有一人成為美國工程科學(xué)院院士)。
我在清華做學(xué)生時,清華比現(xiàn)在規(guī)模小得多,那時,清華大學(xué)考試、收學(xué)生非常嚴(yán)格,不容易考進(jìn)去。我們物理系一個年級只有十個人,算是學(xué)校比較大的系了,其他一些系只有五六個人。
那時,清華好幾位教授的課都很好,而且物理系還在不斷進(jìn)新人,剛剛從國外好大學(xué)拿到博士學(xué)位的年輕人非常有精力。比如葉企孫,教我們統(tǒng)計力學(xué),他上第一堂課就講得很深入,關(guān)聯(lián)上的問題都講得很清楚。然后再講一些細(xì)節(jié)。那時完全是美式教育,我們的教師都是美國留學(xué)的博士,這些人給我們的教育完全合乎現(xiàn)在國外大學(xué)的精神。
在清華大學(xué)物理系老師中,對我影響最深最廣的,正是后來被稱為“中國應(yīng)用數(shù)學(xué)鼻祖”的周培源先生。當(dāng)時周培源放棄了長年研究的廣義相對論,專心將數(shù)學(xué)應(yīng)用到航空上,以有助于中國制造出自己的飛機(jī)。
1937年日本侵略中國,大家都覺得中國很吃虧是因為沒有飛機(jī),所以物理學(xué)家認(rèn)為,愛國就應(yīng)該學(xué)航空。周培源不僅在治學(xué)態(tài)度上深刻影響了我,而且從此引導(dǎo)我走上了應(yīng)用數(shù)學(xué)的道路。我跟他學(xué)與航空有關(guān)系的問題,即湍流問題。周培源老師也囑咐我:“一定要研究‘湍流’,因為這是一類基礎(chǔ)科學(xué)研究!
對于我來說,20世紀(jì)30年代的清華園是學(xué)習(xí)的天堂,能聆聽大師的教誨,能感受學(xué)術(shù)的繁榮。
1937年,我從清華大學(xué)物理系畢業(yè),隨即留校擔(dān)任助教。同年,七七事變爆發(fā),我就跟著清華大學(xué)的師生一起搬到長沙,半年后又遷到昆明。
在西南聯(lián)大和孟昭英先生共事
1938年2月,我到達(dá)昆明西南聯(lián)大。大家知道,無線電研究所是任之恭先生創(chuàng)辦的,而任先生是我的老師,所以當(dāng)時我就被送到無線電研究所去當(dāng)助教。
孟昭英先生當(dāng)時剛剛從美國加州理工學(xué)院獲得博士學(xué)位,從國外回來后,就被清華大學(xué)聘為無線電研究所的教授。當(dāng)時他的家眷還沒有到校,所以我和他兩個人一起住在清華無線電研究所的宿舍里,有了一段交往,受益甚多。孟先生是個腳踏實地的人,他當(dāng)時只有三十出頭,剛剛成為教授,但是他的學(xué)問做得非常好。他非常正直,做事情總是從大處著眼,從來不把個人利益放在第一位,而是把清華大學(xué)和無線電研究所的前途放在首位,考慮一件事情如何去做都是從是否有利于學(xué)校發(fā)展的角度去想。
后來周培源先生征得任之恭先生同意,把我調(diào)回了物理系當(dāng)助教,由他親自來指導(dǎo)我做研究。我就離開了無線電研究所,到物理系當(dāng)助教了。
我和孟昭英先生自此便沒有更多的交往了。但是,在無線電研究所工作的短短一段時間使我感覺到孟昭英先生是一個非常正直的人。再后來由于我到國外去做研究,研究領(lǐng)域與孟先生不同,因此在以后的日子里就沒有更多接觸了。
我想,當(dāng)時西南聯(lián)大好在一個“聯(lián)”字。中國最好的大學(xué)都聚集在那兒了,名教授也都聚在那里。在極其艱苦的條件下,西南聯(lián)大培養(yǎng)出了大批杰出人才。其中有許多后來蜚聲中外的一流科學(xué)家。這不是偶然的。
終于到了美國,有了一個
能擺得下書桌的環(huán)境
1939年,我與郭永懷、錢偉長等二十一人同期考取了庚子賠款留英公費(fèi)生。本來,輪船將途經(jīng)神戶,日本在護(hù)照上簽證準(zhǔn)許登岸游覽。公費(fèi)生一致認(rèn)為,抗日戰(zhàn)爭期間,這樣做有失國體,故全體憤然離船,返回昆明。直到1940年,我才赴加拿大多倫多大學(xué)深造,1941年獲多倫多大學(xué)碩士學(xué)位。能夠赴加拿大留學(xué),也得到了我的恩師周培源先生的幫助和支持。
我1941年獲多倫多大學(xué)碩士學(xué)位后,去了美國,進(jìn)入加州理工大學(xué)學(xué)習(xí)。
當(dāng)時,歐戰(zhàn)已經(jīng)爆發(fā),英國也成為主要戰(zhàn)場;貞浳疫@段曲折的出國經(jīng)歷――1940年去加拿大,然后去美國,避開了歐戰(zhàn),可以說是不幸中的萬幸。對于一個一心要進(jìn)行科學(xué)研究的年輕人而言,有一個能擺得下書桌的環(huán)境大概是最大的欣慰。
幸遇馮?卡門,證明了一代科學(xué)大師海森堡自己無法解決的問題
在加州理工大學(xué),我遇到了我的博士生導(dǎo)師、航空航天時代的科學(xué)奇才馮?卡門,這位大師級學(xué)者把年輕的我?guī)У搅藨?yīng)用數(shù)學(xué)研究的前沿。加州理工大學(xué)是我的老師周培源讀博士學(xué)位的地方。而馮?卡門對中國也很有興趣,很愿意幫助中國發(fā)展。
我初到美國時,曾和錢學(xué)森先生共事過。當(dāng)時有一個中美合作的研究中心,是關(guān)于導(dǎo)彈研究的。錢學(xué)森先生當(dāng)時已經(jīng)是馮?卡門手下的助理教授,我曾在他的指導(dǎo)之下做一項研究。但不久我就離開了這項研究。
師從馮?卡門,主要有兩個方面的收獲。第一,他給了我一個一般性的指導(dǎo);第二,他給了我一個很好的論文題目,這個論文題目就是海森堡做過的論文題目,他做的時候,學(xué)術(shù)界對結(jié)果有爭議,而且他沒有計算完。
海森堡做了那個論文以后,就做量子力學(xué)了,他是量子力學(xué)的鼻祖。海森堡是著名的理論物理學(xué)家和量子力學(xué)的創(chuàng)始人之一。海森堡成名的時候也就二十幾歲,他是創(chuàng)新型的大師,代表新的物理學(xué)的發(fā)展方向。所以當(dāng)時我去做他做過的一個論文題目,應(yīng)該說也是在前沿了。
那時,馮?卡門正要找一個人來做實驗,這個實驗別人也用別的方法做過了,因為有爭議――是一個數(shù)學(xué)爭議,馮?卡門就是讓我來解決這個爭議。
我要挑戰(zhàn)的對象,是海森堡的著名論文《關(guān)于流體流動的穩(wěn)定性和湍流》。這篇論文研究了兩維層流的不穩(wěn)定性,試圖找出湍流發(fā)生的本質(zhì)。
面對這一爭論焦點,我在博士論文中運(yùn)用了適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)變換,澄清并嚴(yán)謹(jǐn)化了海森堡的計算,給出了被學(xué)術(shù)界認(rèn)可的湍流現(xiàn)象的解釋。當(dāng)時大家對海森堡有批評,有的數(shù)學(xué)家說海森堡的結(jié)論錯了,而我的工作則證明他是對的。因為這件事,我出名了,海森堡的題目,他自己沒做出來,我做出來了。
多年后,有人用民間語言概括了這段數(shù)學(xué)史――“海森堡猜出而林家翹算出了二維湍流解”!岸S湍流解”這個說法在學(xué)界看來并不準(zhǔn)確,但“猜”和“算”兩個動詞活潑地描摹了兩篇論文的意義――前者是創(chuàng)新性的,后者是集大成的。
1945年我博士畢業(yè)時,撰寫了三篇關(guān)于海森堡問題的博士論文,這些文章后來發(fā)表在美國應(yīng)用數(shù)學(xué)雜志上。因為證明了一位科學(xué)大師不能解決的問題,我在學(xué)術(shù)界有了名聲。當(dāng)時我二十九歲。
海森堡的演講
讓我年紀(jì)輕輕就出名了
在加州理工馮?卡門實驗室,我的成績比較突出。在馮?卡門的指導(dǎo)下,我撰寫了一系列關(guān)于應(yīng)用數(shù)學(xué)在航空學(xué)領(lǐng)域的研究論文。對海森堡爭議問題的證明,讓我有了與另外兩位科學(xué)大師接觸的機(jī)會。
我獲得學(xué)位的時候,馮?卡門就請了另外一個人――馮?諾依曼,他跟馮?卡門都是匈牙利的猶太人,而且馮?諾依曼的父親是馮?卡門的朋友,曾經(jīng)把馮?諾依曼托給馮?卡門照顧。我畢業(yè)那天,馮?卡門請我到一個中國飯館吃飯,把馮?諾依曼介紹給我。
我與海森堡見面是在麻省理工學(xué)院,那時,數(shù)學(xué)會請海森堡來講演,因為海森堡跟物理學(xué)界有矛盾,他在德國幫助希特勒做原子彈的問題,所以物理學(xué)界對他很有意見。請他來演講,算是數(shù)學(xué)界請他到美國來。那是我頭一次跟海森堡見面。
他那天演講,特別講了我那篇論文,說他覺得很好。還給他的老師寫信說:這個問題不是有人批評嗎?不過現(xiàn)在那個中國人給我解決了。他認(rèn)可這個事情是一個重要的貢獻(xiàn)。對于我來說,這么一個有名的大師那么一提,我在學(xué)校里面的地位就不同了。
我想我是在美國的環(huán)境中
取得了很多成績
我畢業(yè)選擇工作時,好多崗位都要我。我開始去了布朗大學(xué),后來麻省理工學(xué)院也請我,我在布朗大學(xué)只待了一年半,就到麻省理工學(xué)院了。
1947年,我開始受聘到麻省理工學(xué)院擔(dān)任副教授,很快升為正教授,繼而又從正教授升為學(xué)院教授。在麻省理工這所大師云集的一流學(xué)府,全校一百多位教授中能從正教授升為學(xué)院教授的不超過十人。 1955年,我在劍橋大學(xué)出版社出版了《流動穩(wěn)定性》一書,是國際上第一本系統(tǒng)地講述流動穩(wěn)定性的權(quán)威教科書和專著。流體力學(xué)教科書中經(jīng)典的“中性曲線”就是最先在我的博士論文中得到確立的。從20世紀(jì)60年代起,我進(jìn)入天體物理的研究領(lǐng)域,創(chuàng)立了星系螺旋結(jié)構(gòu)的密度波理論,克服了困擾天文界數(shù)十年的“纏卷疑難”,并進(jìn)而發(fā)展了星系旋臂長期維持的動力學(xué)理論。在應(yīng)用數(shù)學(xué)方面,發(fā)展了解析特征線法和WKBJ方法。在數(shù)學(xué)理論方面,我也有些研究,其中最突出的是我證明了一類微分方程中的存在定理,用來徹底解決海森堡論文中所引起的長期爭議。
我主要的工作還是在麻省理工學(xué)院做教授,后來當(dāng)選為美國的科學(xué)院院士。我的工作主要依靠的是研究環(huán)境,我想我還是在美國的環(huán)境中,取得了這樣的成績。
那時,中國人到美國、英國、德國留學(xué),沒有想到是為了中國去跟世界上的研究機(jī)構(gòu)競爭。沒有想到,也不可能想到,明擺著,不是一回事兒。我們就是抱著一個求學(xué)的目的去的,因為各方面的名師都在那兒,你在那兒也可以看一看,比較一下,這行是怎么做的,另外一行是怎么做的。
跟研究環(huán)境沒有多大關(guān)系的就是純粹數(shù)學(xué),其余的科學(xué)都是沒有辦法的事,因為沒有實驗室的話,就沒法做實驗,沒法做研究。
我與陳省身
我和陳省身同是清華大學(xué)的校友,我在清華大學(xué)上學(xué)時就知道了陳省身的名字。我1933年考入清華大學(xué)物理學(xué)專業(yè),陳省身當(dāng)時是清華大學(xué)數(shù)學(xué)系第一位,也是唯一的一位研究生。當(dāng)時清華大學(xué)的物理系和數(shù)學(xué)系規(guī)模都很小,我每年都會選擇數(shù)學(xué)課程,當(dāng)時就到數(shù)學(xué)系聽熊慶來教授的課,知道了陳省身的名字,但我是大學(xué)生,而他是研究生,當(dāng)時并沒有接觸。
我們第一次見面是在20世紀(jì)50年代的美國,當(dāng)時我是美國麻省理工學(xué)院的數(shù)學(xué)教授,陳省身應(yīng)邀到哈佛大學(xué)演講,哈佛和麻省理工學(xué)院同在馬薩諸塞州的劍橋城,我就去幫助招待客人,這是我們的第一次會面。
20世紀(jì)60年代初,我應(yīng)邀到芝加哥大學(xué)演講,陳省身當(dāng)時是芝加哥大學(xué)的幾何學(xué)教授,我在陳省身家寄宿了一夜。
20世紀(jì)60年代初,我為《美國數(shù)學(xué)會年報》寫了一篇論文,陳省身正好是這篇文章的編輯,他因此知道了我所做的工作。陳省身是做純數(shù)學(xué)的,我是做應(yīng)用數(shù)學(xué)的,二者差得很遠(yuǎn),我們欣賞彼此所做的工作,也互相鼓勵,但沒有合作過。
20世紀(jì)90年代末,陳省身曾邀請我到南開大學(xué)數(shù)學(xué)研究所開展應(yīng)用數(shù)學(xué)研究,但當(dāng)時清華大學(xué)也向我發(fā)出了邀請,最后我選擇了清華。
我認(rèn)為陳省身是領(lǐng)先一段時間的人物。他是一位世界級的幾何學(xué)大師,同時也樹立了一個榜樣,那就是回南開大學(xué)建了幾何之家。他的具體做法是將在國外學(xué)到的知識介紹給國內(nèi),并使自己的專業(yè)在國內(nèi)扎根。其實大家都愿意為國家做貢獻(xiàn),我到清華大學(xué)來也是按這種精神做事的。在細(xì)節(jié)上,我知道他的事情不多,他知道我的事情也不多,但我們都是理學(xué)院的人,志趣相近,共同的精神是:研究科學(xué)、追求真理,在前沿上工作。
得知陳省身先生去世后,我和夫人向陳省身的子女發(fā)去唁電,并賦詩追憶:“滿門桃李多偉績,幾何之家留舊情。九三高齡示風(fēng)范,巨星隕落舉世驚!
七十年后我回到清華
1972年,我第一次回到祖國。之后我曾多次回國做學(xué)術(shù)訪問和講學(xué),并介紹多位學(xué)者去美國麻省理工學(xué)院深造。
2002年,我從美國麻省理工學(xué)院回到了我的母校清華大學(xué)。這距我在清華大學(xué)讀書,已經(jīng)整整七十年了。七十年前,清華大學(xué)是我走向成功的起點,七十年后,我又回到了這里。
重回清華園后,我想在這里做成一項新的研究,我主持成立了清華大學(xué)周培源應(yīng)用數(shù)學(xué)研究中心,希望推動清華的應(yīng)用數(shù)學(xué)研究水平。
當(dāng)然,我也面臨一些新的問題。我回國后的第一個任務(wù),是向?qū)W生和公眾厘清“應(yīng)用數(shù)學(xué)”的概念。應(yīng)用數(shù)學(xué)是不同于純數(shù)學(xué)的一門獨(dú)立的基礎(chǔ)學(xué)科,我回國以來在各種場合都要強(qiáng)調(diào)。應(yīng)用數(shù)學(xué)的核心是用數(shù)學(xué)方法解決實體科學(xué)問題,純數(shù)學(xué)核心是邏輯構(gòu)架,在西方數(shù)學(xué)界,這已經(jīng)是一個常識。而在國內(nèi)公眾眼里,這二者的概念與區(qū)別還相當(dāng)模糊,最根本的,國內(nèi)大學(xué)的理科建制也無法從學(xué)科分類上保證這種區(qū)分。國內(nèi)還有一個誤區(qū),就是將“應(yīng)用數(shù)學(xué)”簡單地等同于“實用數(shù)學(xué)”。
另一個問題,是后繼人才的缺乏。作為清華大學(xué)的一個新型研究所,應(yīng)用數(shù)學(xué)中心短期內(nèi)很難與現(xiàn)有的本科教育之間順暢溝通,而我對于博士生的要求又非常高――必須承擔(dān)一個系統(tǒng)而完整的工作,對所在領(lǐng)域有全面了解,能熟練使用英文撰寫論文并和國際同行無障礙探討,這使得人才的遴選變得非常艱難,符合要求的人才非常少。
這種開拓性的工作對我來說并不陌生。在過去的一個世紀(jì),在西方,應(yīng)用數(shù)學(xué)解決了大量物理學(xué)、天文學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)難題,取得了長足的進(jìn)步。我希望,在國內(nèi),也使應(yīng)用數(shù)學(xué)從不受重視的學(xué)科成為令人尊敬的學(xué)科。而我,現(xiàn)在仍然在努力。
為了推進(jìn)清華大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)研究,我在清華主持建立了“周培源應(yīng)用數(shù)學(xué)研究中心”,以恩師周培源的名字命名,以表對恩師的懷念。
2002年我回清華大學(xué)是當(dāng)時的清華大學(xué)校長王大中邀請我和另一些人回來的。他當(dāng)初跟我談,清華想請我們這些人回來,幫助清華成為世界性的一流大學(xué)。在這個原則下,請我們幫忙。當(dāng)時有一些人去了臺灣,我覺得我跟臺灣沒有什么特殊關(guān)系,我愿意葉落歸根,愿意回來給母校幫忙。
現(xiàn)在的“周培源應(yīng)用數(shù)學(xué)研究中心”,有四個正式研究人員。
對于中國大陸科學(xué)家什么時候能問鼎諾貝爾獎的問題,我覺得這完全看中國大學(xué)怎么發(fā)展,以現(xiàn)在這個發(fā)展水平,恐怕還差一點兒。并不是說多少年后,中國能獲得諾貝爾獎,這并不是用多少年來衡量的,這是一個長期的發(fā)展過程。我覺得,在中國的大學(xué)里出一個人,并且是在中國的大學(xué)里做研究而獲得諾貝爾獎,這件事情本身是很不容易的。
研究這個東西,你要知道得非常廣,必須有大的眼界和學(xué)術(shù)基礎(chǔ),也就是對一般的大問題都知道了,否則你對整個前沿根本不了解。也就是說,一個問題已經(jīng)研究得很透了,只是還有一點沒有弄通,大家都已知道這個問題,只在某一點卡住了。你要是能夠解決這一點問題,你就可以得一個諾貝爾獎。
你若不去解決這種問題,諾貝爾獎是根本不會落到你頭上的。
大家看待諾貝爾獎時,不應(yīng)該以國界來看,應(yīng)該看人才是從哪兒出來的,他的最后工作地點是哪兒。
中國需要一批一流的大學(xué)來做研究,有了這個環(huán)境后,人才才會冒出來。單純依靠一兩所大學(xué)是不行的,這需要大學(xué)的整體水平上去后,有一批一流大學(xué)做這個研究,這樣才有研究氛圍,才有人脫穎而出。在美國的一流大學(xué),大家討論的日常性問題,就已經(jīng)是離諾貝爾獎不遠(yuǎn)的地方。國外的大學(xué)就是這樣,美國排名前十的大學(xué),討論問題才會有這個層次。目前國內(nèi)比較好的大學(xué),如清華、北大、中科大、復(fù)旦等這種水平的大學(xué)數(shù)目要加大,增加到十所左右,形成一個很好的研究問題的環(huán)境。
國家的需要和獲得諾貝爾獎是兩個方向。這個問題牽涉到整個中國的發(fā)展政策,而這個政策是根據(jù)國家需要和發(fā)展任務(wù)制定的,因為,這種事情要投入大量的人力、物力、財力,才會有第一流的水平,這是中國的大事!
。ㄘ(zé)任編輯/陳 思)
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