力學(xué)界的不老傳奇

    ■在他看來，從事基礎(chǔ)研究的人不僅要能解決已有的問題，還要能預(yù)見技術(shù)發(fā)展新的可能性，這才配稱為一個頂級的科學(xué)家

    ■不迷信權(quán)威，實事求是，有獨(dú)立思考之精神，做有用的研究，是周恒給學(xué)生們的不言之教

    ■他堅信科學(xué)研究是不怕犯錯的，自己會犯錯，同行會犯錯，權(quán)威專家也會犯錯    

我國著名流體力學(xué)家、中國科學(xué)院院士周恒可能是天大校園里上“熱搜”最多的人。早在2021年，天津大學(xué)發(fā)布了一條題為“92歲周恒院士騎自行車去辦公室做科研”的短視頻，視頻播放量達(dá)到近20萬，登上微博同城熱搜。一個多月后，天津大學(xué)發(fā)布的一條“偶遇三位‘冰激凌爺爺’，太可愛了！”短視頻中，有三位吃冰激凌的院士爺爺，周恒位列其中?？茖W(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)背后可愛的一面被媒體定格。

從破碎的山河中走來，周恒見證了祖國從最初舉步維艱到后來高歌猛進(jìn)的發(fā)展，并一直行走在解決科學(xué)問題的道路上，如今已鮐背之年的他在努力做一名心態(tài)年輕的“90后”。

    1 堅定信念，理工結(jié)合是正確的研究之道

周恒祖籍福建浦城，1929年11月出生于上海。他的童年和少年是在顛沛流離中度過的。

周恒的父親曾任中學(xué)教員，對子女的教育非常重視?！懊窟w到一個新地方，父親都力求為我們找好的學(xué)校，這對我和兩個姐姐的一生都有深遠(yuǎn)影響。”回憶往昔，周恒如是說。

抗戰(zhàn)勝利后，1946年夏，剛讀完高二的周恒，在自學(xué)了一部分高三課程后，到上海試著投考大學(xué)，沒學(xué)過物理，他就在考試中學(xué)習(xí)，經(jīng)歷了三次失敗后，同時考取了同濟(jì)大學(xué)和北洋大學(xué)（天津大學(xué)的前身）。最終，他選擇了北洋大學(xué)。

受姐姐影響，初入大學(xué)，周恒選的是化工系。但進(jìn)校后他經(jīng)常聽到水利界校友激情澎湃的報告，便又對水利產(chǎn)生了興趣。一年后，他申請轉(zhuǎn)入水利系，并在1950年以全班第一名的成績從水利系畢業(yè)，留校任水利系助教?！拔疫€記得開講的第一門課就是理論力學(xué)?！敝芎阈χf。對于這段轉(zhuǎn)系的經(jīng)歷，當(dāng)了教師的周恒經(jīng)?，F(xiàn)身說法——年輕人的興趣是可以被引導(dǎo)的。

1956年，歸國不久的錢學(xué)森在北京開設(shè)了“工程控制論”講座。周恒得到機(jī)會去聽這個講座。每周三早上6點(diǎn)，他從家中出發(fā)趕往火車站，坐將近三個小時的火車到北京，再趕到中關(guān)村去聽課，下午聽完課還要再趕回天大?！澳菚r很辛苦，但錢先生講得非常好，深入淺出，對我后來的教學(xué)和科研都有啟發(fā)。”當(dāng)年暑假，他就試著在錢先生講座中提到的最優(yōu)控制領(lǐng)域做一些研究，把講座中提到的已有成果向前推進(jìn)了一步。當(dāng)他把結(jié)果寫信告訴錢學(xué)森時，得到了錢先生的鼓勵。1957年初，中國力學(xué)學(xué)會在北京成立，周恒在會上報告了他的成果，得到好評。這是他研究生涯的開端。錢先生還讓周恒每周三天到位于北京的中科院自動化所，在他的親自指導(dǎo)下做科研。

1972年，一個偶然的機(jī)會讓周恒得以開展了一次“有意義”的科研。

當(dāng)時，六機(jī)部所屬441廠（九江航海儀表廠）有一個科研組正在從事二自由度氣體動壓軸承陀螺儀的研制，研制過程中遇到了陀螺馬達(dá)一啟動，陀螺球就抖動而導(dǎo)致陀螺損壞的問題。科研組找到天大要求合作研制，周恒加入了科研組。

二自由度氣體動壓軸承陀螺儀在國外已經(jīng)投入使用，但對中國卻是“卡脖子”的技術(shù)。441廠科研小組實際的核心是一個“老工人”曹仁杰，他只有高中學(xué)歷，卻自學(xué)了不少與陀螺儀有關(guān)的知識，且對技術(shù)研發(fā)充滿熱情。周恒加入小組后，查閱了一些國外資料，感覺可以做一些有關(guān)氣體動壓軸承承載力和力矩的計算，以此為基礎(chǔ)做一些理論分析來解決抖動問題。他還編出了有關(guān)氣體動壓軸承承載力和力矩的計算程序，可當(dāng)時計算條件極差，盲目試算根本不可行。

正當(dāng)周恒感覺無從下手之際，曹仁杰在試驗一個新加工出來的陀螺球時發(fā)現(xiàn)，它可以在很短一段時間里保持不抖動。周恒仔細(xì)比較了這個陀螺球和其他陀螺球的軸承形式，分別做了相應(yīng)的計算分析，發(fā)現(xiàn)該軸承形式的確有利于使陀螺球在運(yùn)轉(zhuǎn)時不抖動。在此基礎(chǔ)上，他又找出了合理的軸承參數(shù)范圍，向曹仁杰提出了建議。果然，按照周恒建議的軸承形式和參數(shù)加工出來的陀螺球可以保證穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)而不抖動。這種在理論分析的基礎(chǔ)上設(shè)計出來的軸承，第一次試驗就成功了，大大鼓舞了科研組的同志。

下一步是優(yōu)化陀螺球。周恒支持了曹仁杰提出的一個大膽想法，并重新做了計算和分析，確定了合適的軸承形式和參數(shù)，使得曹仁杰的設(shè)想得以成功實現(xiàn)。兩年后，周恒和曹仁杰被邀參與解剖國外一種著名的二自由度氣體動壓軸承陀螺儀，發(fā)現(xiàn)其軸承的形式、轉(zhuǎn)子和馬達(dá)電機(jī)的布局和他們的幾乎完全相同。

這段經(jīng)歷對周恒產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。在此之前，他崇尚理論，曾對西方某些力學(xué)家鼓吹的將力學(xué)公理化，以“一勞永逸”地得到一個完整的力學(xué)體系抱有幻想。有了這段經(jīng)歷后，他開始認(rèn)識到力學(xué)所要解決實際問題的復(fù)雜性和力學(xué)工作者了解實際的必要性。他和曹仁杰等工人也建立起了深厚的友誼，并一直跟曹仁杰保持通信。曹仁杰有了技術(shù)上的新想法，也會第一時間跟周恒溝通。

這是一段令周恒至今難忘的科研往事。正是這段經(jīng)歷讓他篤定，理與工的合作能夠互相滋養(yǎng)，相互促進(jìn)，“理工結(jié)合才是正確的研究之道”。

    2 瞄準(zhǔn)需求，用理論研究解決實際問題

1977年后，學(xué)校逐漸恢復(fù)了正常的教學(xué)秩序，并決定重建力學(xué)系。周恒被調(diào)到力學(xué)系參與籌建力學(xué)專業(yè)，同時也恢復(fù)了在流動穩(wěn)定性上的研究。

流體的湍流運(yùn)動普遍存在于大氣、海洋和飛行器周圍，推進(jìn)裝置和流體機(jī)械中，探討湍流形成的條件和過程是流動穩(wěn)定性理論的研究對象。這一理論研究現(xiàn)實意義巨大。1981年，周恒到英國帝國理工學(xué)院做訪問學(xué)者。該學(xué)院數(shù)學(xué)系的斯圖爾特教授是流動穩(wěn)定性非線性理論的奠基人之一。他的理論形式雖然很“漂亮”，卻從未有人用它得出能和實驗結(jié)果直接比較的理論結(jié)果。經(jīng)過一年多的思考，周恒初步發(fā)現(xiàn)了原理論的缺陷，并在后續(xù)研究中提出了改進(jìn)意見，提出了線性化問題非中性情況的非線性理論新方法，發(fā)展了流動穩(wěn)定性理論。周恒因在流動穩(wěn)定性上的研究成果，在1987年獲得國家自然科學(xué)二等獎。1993年，周恒當(dāng)選為中國科學(xué)院數(shù)理學(xué)部院士。

解決實際問題，用自己的努力為國家相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展盡綿薄之力，這一直是周恒及其團(tuán)隊刻苦奮斗的不竭動力。

進(jìn)入21世紀(jì)，考慮到航空航天技術(shù)發(fā)展的迫切需求，周恒與同事逐步將研究重點(diǎn)從不可壓縮流體的流動轉(zhuǎn)向可壓縮流體的流動。在周恒看來，科學(xué)的任務(wù)有二：一是幫助人類更好地認(rèn)識世界；二是根據(jù)需求，幫助人類解決在生產(chǎn)生活中遇到的問題?！盎A(chǔ)研究的發(fā)展是從需求中來的，要從解決需求中提煉新的科學(xué)問題。”周恒認(rèn)為，力學(xué)雖然是一門基礎(chǔ)學(xué)科，但自20世紀(jì)以來的大發(fā)展，是由于一些重要的技術(shù)領(lǐng)域，特別是航空航天技術(shù)領(lǐng)域?qū)αW(xué)提出了新問題而促進(jìn)的。

周恒認(rèn)為，花費(fèi)幾年也好、幾十年也罷，能從根本上解決實際問題的理論創(chuàng)新，才是過硬的科研成果?！霸谡撐闹邪l(fā)明一堆理論新詞沒有意義?！?/P>

“造飛行器，跟造馬車、造船不一樣，從實踐中慢慢試錯，再一點(diǎn)點(diǎn)改進(jìn)的路徑不現(xiàn)實，數(shù)據(jù)模擬要先行。而且隨著計算條件的改善，我們會越來越多地利用直接數(shù)值模擬結(jié)果作為發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象和檢驗理論結(jié)果的基礎(chǔ)?！敝芎阏f。他不斷呼吁力學(xué)工作者要面向重要工程技術(shù)問題，提煉出新的力學(xué)問題，這樣既有助于新技術(shù)的發(fā)展，又能開拓新的力學(xué)領(lǐng)域。他自己也身體力行，經(jīng)常建議和幫助青年教師開展空氣動力學(xué)新問題的研究。

“力學(xué)研究要面向?qū)嶋H需求?！敝芎阍趶氖铝鲃臃€(wěn)定性研究時，一直有一個堅定的研究目標(biāo)，那就是對航空航天技術(shù)發(fā)展中迫切需要解決的轉(zhuǎn)捩預(yù)測難題作出實質(zhì)性貢獻(xiàn)。如今，他雖因年事已高不再做具體的研究工作，但仍在幫助年輕教師向這一目標(biāo)邁進(jìn)。

2014年，周恒得知我國在發(fā)展新型飛行器時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的計算空氣動力學(xué)不能給出足夠精確的空氣動力學(xué)參數(shù)時，便和張涵信院士共同分析了可能的原因，提出了需要研究的空氣動力學(xué)新問題。這可以說是這個領(lǐng)域少有的由中國人提出的新問題。從2017年開始，他建議并具體幫助一位青年教師開展了這方面的研究。為此，他自己也在年已85歲時，進(jìn)入了一個對他來說的全新領(lǐng)域——稀薄氣體力學(xué)領(lǐng)域，并取得了實質(zhì)性進(jìn)展。

    3 實事求是，培養(yǎng)獨(dú)立思考之創(chuàng)新精神

23歲執(zhí)教，做了一輩子老師的周恒一點(diǎn)都不好為人師?！昂脤W(xué)生不是教出來的，是學(xué)出來的?！彼芗芍M“某某在周恒院士的影響下取得了某某成就”這樣的說法?！俺删褪侨思易约号Φ脕淼模趺淳褪鞘芰宋业挠绊懩?？我只是該干什么干什么，做好自己的事?！?/P>

不迷信權(quán)威，實事求是，有獨(dú)立思考之精神，做有用的研究，是周恒給學(xué)生們的不言之教。

他堅信科學(xué)研究是不怕犯錯的，自己會犯錯，同行會犯錯，權(quán)威專家也會犯錯。論文第一作者的頭銜不能說明什么，一切理論都要接受實踐的檢驗。而且很多時候，犯錯和“證偽”也是推動科學(xué)發(fā)展的必要步驟。很多學(xué)者是站在自己的優(yōu)勢上創(chuàng)新，但周恒不是。一旦判斷某個研究方向沒有價值了，他就會重新學(xué)習(xí)，因此他轉(zhuǎn)了很多研究方向。

“他會不停地思考，不停地探索新的問題，面對復(fù)雜的新課題，他愿意一點(diǎn)一點(diǎn)去學(xué)，一點(diǎn)一點(diǎn)弄清楚，他也很樂意向年輕人請教科研中的問題?！碧旖虼髮W(xué)機(jī)械工程學(xué)院青年教師陳杰2017年加入周恒團(tuán)隊，在她眼中，周恒是一位愿意不斷突破自身局限的師長。

在法國留學(xué)時，陳杰研究的主要領(lǐng)域是微納器械中低速流動，跟高超聲速飛行器毫不相關(guān)，入職天津大學(xué)后才開始了這個研究方向，“因為周恒院士告訴我，這個方向是國家的重大需求”。此后，在周恒的鼓勵和建議下，陳杰深耕這一領(lǐng)域，相繼在《空氣動力學(xué)學(xué)報》上發(fā)表了兩篇文章。陳杰的這兩篇高水平文章都沒有寫英文論文，都不是SCI。有人問陳杰“虧嗎”，她回答“當(dāng)然不”。她說：“我覺得這是研究思路上的不同。有很多導(dǎo)師會指導(dǎo)學(xué)生多發(fā)論文，追求熱點(diǎn)發(fā)表文章。我們課題組研究的指導(dǎo)思想是從提出并解決科學(xué)問題入手。你做的理論研究要能解決問題，能在哪里起作用，文章就發(fā)在哪里。所以我沒有寫英文文章，就發(fā)在了中國自己的學(xué)術(shù)雜志上。”這樣的價值觀是周恒引導(dǎo)年輕人樹立的，也得到周圍人的一致認(rèn)同。

“遇到一個好導(dǎo)師會讓你走上正確的科研之路。正確不僅是方向的正確，更是價值觀的正確?！标惤懿皇侵芎愕膶W(xué)生，但她一直把周恒看作自己的導(dǎo)師。她覺得周先生對她的影響不僅是學(xué)術(shù)選擇上的，還有對待科研的態(tài)度上。

“跟周先生聊天，你一定要跟得上潮流。馬斯克的星艦、黃仁勛的芯片、氫電的局限……周先生涉獵廣泛，而且不會人云亦云，對報道中的數(shù)據(jù)、技術(shù)路線，總要做客觀測算與評估，然后非常理性地跟你討論?！碧旖虼髮W(xué)一位熟悉周先生的老師說。

天津大學(xué)的很多學(xué)生發(fā)現(xiàn)，周恒講的課、作的講座，涉及主題幾乎都與“創(chuàng)新”有關(guān)。對此，他的解釋是，要建設(shè)一個現(xiàn)代化國家，要滿足人民對美好生活的向往，沒有創(chuàng)新是不行的。“中國經(jīng)濟(jì)還有許多亟待解決的問題，比如地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡。要解決這些問題，就需要科技創(chuàng)新，使我們生產(chǎn)的東西更有國際競爭力?！?/P>

在學(xué)生們眼里，周恒不僅是嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的學(xué)者、教授，也是一位可愛、可親的長者。2021年夏天，一條名為“天大先生”的短視頻上了熱搜。視頻里，滿頭白發(fā)的周恒從辦公室出來，騎著自行車回家。2023年11月，周恒收到學(xué)校老師遲到的生日祝福，他幽默地回復(fù)：“沒關(guān)系，按你的日期，我還可以晚一天到閻王爺那里報到?！睅熒鷤兌加X得，“嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)家也有著可愛的一面”。

在力學(xué)這個古老學(xué)科領(lǐng)域里，周恒以不亞于“90后”的創(chuàng)新精神不斷深耕和探索，使其煥發(fā)出年輕蓬勃的朝氣與活力。在他看來，“從事基礎(chǔ)研究的人不僅要能解決已有的問題，還要能預(yù)見技術(shù)發(fā)展新的可能性，這才配稱為一個頂級的科學(xué)家”。

《中國教育報》2024年05月23日第4版