周培源與應用數(shù)學
幼年時代,為減少鄰里晚上去他家中聊天而影響其學習,曾在家門上貼出“本處不是茶館,請勿常來”字條的周培源也不會想到,幾十年后,在科學領域,他會既是著名的物理學家,又是知名的應用數(shù)學家;他會同時成為只有“12個半懂得相對論的人”和湍流理論研究這兩個非常艱深領域中的一分子,并辛勤耕耘了半個多世紀,最終取得了突破性進展。尤其在湍流理論研究領域的貢獻,使他被世人稱之為“湍流模式理論的奠基人”。當他以84歲高齡出席1984年國際學術會議時,曾贏得全場暴風雨般的掌聲。當時的會議主席幽默地說:“看起來如果我們要長壽的話,只有去研究湍流。”
這位在美國加州理工學院獲得應用數(shù)學博士學位,并兩度榮獲該校“具有卓越貢獻的校友獎”先賢的成功,一方面得益于他的勤奮,另一方面,則不能不歸功于他在立足物理學方面探索的同時,對數(shù)學領域的熱愛及扎實的功底。
早在1923年,當他在清華學校讀高等科三年級時(相當于現(xiàn)在的高三),他就撰寫了一篇關于三等分角的數(shù)學論文,由此開始了長達70余年的科學研究工作。周培源先生的得意門生、著名的應用數(shù)學家、周培源應用數(shù)學研究中心名譽主任林家翹先生回憶說,幾十年來,一直在物理學領域耕耘的周先生就沒有離開過數(shù)學,他始終在用數(shù)學方法解決物理學領域的問題。
在三四十年代,周培源即提出從湍流脈動方程求出剪應力和三元速度關聯(lián)函數(shù)滿足動力學方程的方法來建立普通湍流理論,在國際上產(chǎn)生了重大影響并獲得高度評價,他由此被公推為湍流模式理論的奠基人。在以后的幾十年中,他在湍流理論的研究方面相繼取得了一系列重要成果,并于1982年榮獲國家自然科學二等獎。
由于他的成功得益于數(shù)學,所以,周老極重視數(shù)學,和數(shù)學界有著廣泛的聯(lián)系。他本人是北京大學數(shù)學力學系的教授,深知數(shù)學對學科發(fā)展的作用,為此,90年代初,周老捐資成立了“北京大學周培源科學基金”,支持和鼓勵北大師生進行基礎科學研究,所涉及的學科除了力學和物理之外,他還叮囑要把數(shù)學也包括在內(nèi)。同時,他大聲疾呼,號召數(shù)學家關注其他學科的發(fā)展,為其他領域的發(fā)展做出貢獻,號召數(shù)學家參加湍流研究。
“文革”剛一結束,他就親自跑到數(shù)學系介紹湍流。他認為,這個困難領域的突破,數(shù)學將起到它的作用。雖然事隔多年,北京大學數(shù)學系對他的號召一直銘記在心。1992年,北京大學數(shù)學系郭仲衡教授為該校應用數(shù)學專業(yè)應屆畢業(yè)生和研究生開設了“湍流的數(shù)學理論”選修課,周老的愿望得以落實。據(jù)郭仲衡教授回憶,當他把這個消息告訴周老的時候,周老高興地說:“那太好了,我還有許多尚未實現(xiàn)的想法呢?”
周老始終認為,一個好的工作,首先要在物理上站得住腳,又有嚴謹?shù)臄?shù)學證明。光是數(shù)學漂亮,但沒有物理支持,不能解決實際問題的工作,不能稱為好的工作。他以自己的親身體驗,奠定了自己應用數(shù)學家的基礎。
1980年,當代數(shù)學大師陳省身教授針對當時國內(nèi)數(shù)學研究的水平,創(chuàng)意在微分方程和微分幾何兩個領域舉行高水平的國際學術研討會,擬邀請一批有關領域的國際第一流名家到會作系統(tǒng)的學術演講。此事得到了周老大力贊同,并積極促成此事。他的學生、國際著名應用數(shù)學家林家翹先生曾多次回國講學,積極推動我國應用數(shù)學的發(fā)展,每次都得到周老的鼓勵,林老為此深感責任重大。此次清華大學要組建周培源應用數(shù)學研究中心,林家翹先生認為是對周老最好的紀念。
回想過去數(shù)十年間,周培源先生不僅成就了自己,也培育了數(shù)代著名物理學家、力學家,如王竹溪、彭桓武、楊振寧、張守廉、郭永懷、朱光亞……培育了數(shù)代應用數(shù)學家,如林家翹,等等。有人說,“孔夫子的弟子三千,周先生則少說也有弟子三萬;孔夫子的弟子遍布華夏,周先生的弟子遍布五湖四海。”實際上也遍布了幾個領域。周培源先生與應用數(shù)學之間的歷史淵源,必將隨著應用數(shù)學在中國的興起而源遠流長。

1987年6月23日在美國波士頓與林家翹合影。

1931年攝于清華大學北院。左起:施嘉煬、錢端升、陳岱孫、金岳霖、周培源、薩本棟、張奚若。

1980年1月在廣州粒子物理討論會。前排左起:彭桓武、李政道、周培源、楊振寧、朱洪元。
