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七十五年专题

更新时间:2023-09-22 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

周培源(1902年8月28日—1993年11月24日),出生于山东无锡,理论化学学家、流体热学家。1955年连任为中国科大学学部委员(教授)。1952年加入九三学社。九三学社第三届中央委员会委员,第四届中央委员会常委,第五、六、七届中央委员会副主席,第八届中央委员会主席,第九届中央委员会名誉主席。crN物理好资源网(原物理ok网)

周培源出生于湖南省江阴县的一个书香门第。其父是清代秀才。高中时期在北京圣约翰学院附属高中学习。1919年考入复旦中学(今复旦学院前身)中等科,1924年复旦中学高等科结业。1924年赴日本,在悉尼学院学习。1926年获学士、硕士学位。1927年到英国加利福尼亚理工大学攻读研究生,做相对论方面的研究。1928年获博士学位。1928年秋,周培源赴美国汉诺威学院,在WK海森伯()院士指导下从事科学研究;1929年赴德国慕尼黑联邦工业学院,在W泡利(Pauli)院士指导下从事理论化学研究。1929年归国后,任复旦学院化学系院长。crN物理好资源网(原物理ok网)

1936—1937年,周培源又赴日本,在耶鲁高等研究院出席A爱因斯坦()院士领导的广义相对论讨论班,并从事相对论引力论和宇宙论的研究。1937年归国后,曾任南京临时学院、西南联合学院化学系院长,并从事流体热学紊流理论方面的科学研究。1943—1946年,周培源再度赴日本,先在加利福尼亚州理工大学进行流体热学紊流理论方面的科学研究,后在法国国防委员战役时科学研究与发展局、海军军工试验站从事导弹空投入水的战事科学研究。1946年赴美国参加牛顿诞生300华诞记念会、国际科学联合会理事会,并到美国参加第六届国际应用热学会议(被该会议和新组建的国际理论与应用热学联合会选为理事)。1947年归国后,继续任复旦学院院长兼教务长、校务委员会副书记。1952年至1981年任上海学院院长、教务长、副院长、校长等职。自1926年以来,周培源主要从事数学学的基础理论中难度最大的两个方面——爱因斯坦广义相对论引力论和流体热学中的紊流理论的研究和教育工作,并取得出众的成果。在发展中国crN物理好资源网(原物理ok网)

教育事业和组织领导国家科学文化等方面作出了重要贡献。周培源对广义相对论形成兴趣,应溯源到1926年他在洛杉矶学院求学时期,之后的60年中他仍然在这个领域内执着地探求着。crN物理好资源网(原物理ok网)

广义相对论在数学上取得了许多辉煌成就,但从一开始就存在着一个困难,这就是,抒发引力场的多项式是一个包含10个二阶非线性偏微分多项式的多项式组,而这10个等式之间又存在着4个独立的非线性偏微分等式组所组成的恒方程,亦称为比安基()恒方程,这就促使只用引力等式得不到10个引力函数的确定解。周培源一步入相对论领域便捉住这个困局,主张引进另外的数学条件才会求解出引力函数的确定解。沿循这个思路,周培源在20世纪20年代用引入新化学条件的办法获得了轴对称静态引力场的若干解,之后又于20世纪30年代在引入各向同性条件下,又求得了与静止场不同类型的严格解。crN物理好资源网(原物理ok网)

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与此同时,国际上的同行学者为了克服上述困难,采用座标变换的方式来降低引力函数的数量。但这些方式只能求出一种常微分等式的特殊引力场——球对称静态引力场的严格解,比如史瓦西()解,而对诸多的其他数学问题一直束手无策。顺着这条思路求解引力场多项式的相对论研究者,在国际上称为“坐标无关论者”。她们主张座标在引力论中无关紧要。与此相反,周培源从一开始进行引力论研究时,就觉得座标是有数学意义的,因而他是一位“坐标有关论者”。“坐标有关论者”在一些特殊问题上,引进谐和条件以求解引力场多项式的做法,可以溯源到1919年爱因斯坦本人。他引进谐和条件的近似式来求解线性化了的引力场多项式,因而获得了引力波解,预言了引力波的存在。后来,德·东德(de)将谐和条件严格化。1923年,郎曲斯()曾用这一条件得到了球对称静态引力场的解。顺着这条思路,1979年,周培源把严格的谐和条件作为一个数学条件添加进引力场等式中,和他在上海学院的朋友以及他在高能化学所的中学生一起,发表了多篇论文,其中包括无限平面、无限长杆、围绕无限长杆作心速转动的稳态解和严格的平面波解。面对当前存在的两个解,即座标无关论者的史瓦西解和坐标有关论者的郎曲斯解,从20世纪70年代开始,周培源和他的中学生李永贵开始从事检测与地面垂直和与地面平行的两种光速的比较实验,希望回答两种解中哪一种更符合实际。crN物理好资源网(原物理ok网)

理论上,史瓦西解得到的两种光速的一级近似之差与光速之比为7×1010,而郎曲斯解的这一比值为零。目前,李永贵所获得的这个比值在确切到109时表明:两种光速是相等的。这项实验仍在进行中,以期取得更高三级的近似。这是“坐标有关论者”同“坐标无关论者”两种理论对决中的关键性实验。它的进一步结果,将是整个化学界所关心的。在应用广义相对论于宇宙方面,周培始于1939年否认了在均匀性或各向同性的条件下,可以将过去常用的宇宙度规(度规)简化,并使求解问题大大简化。1987年,周培源和他的研究生黄超光将谐和条件用于宇宙论,得到了新的结果。她们用引力场中的电磁理论来估算宇宙中后移星体幅射光的硬度,由此导入新的红移关系与该星的质量有关。周培源是我国紊流理论的奠基人。他从事紊流研究是从1938年开始的。当时,他暂时搁下了从事多年的宇宙论的研究,而将主要精力放到紊流上。流体的紊流运动在自然科学史上仍然是困扰许多杰出科学家之谜。流体运动的基本多项式纳维-斯托克斯(-)等式(简称N-S等式)似乎早在1821年就完善了,但却始终无法从它求出描述紊流运动的解来。1895年,法国雷诺()发觉不可压缩流体充分发展了的紊流运动可以分解为平均运动和脉动运动两部份,并从N-S等式用平均方式导入了紊流平均运动多项式。crN物理好资源网(原物理ok网)

但这组多项式是不封闭的。在周培源之前,人们总是从这组多项式出发,引入脉动量、平均流速对空间坐标的梯度有关的各类假定使等式闭合,来求解流体的平均速率。周培源在国际上最早考虑脉动多项式(即N-S多项式与平均运动多项式之差),并由这组多项式导入二元和三元速率关联函数所满足的动力学多项式,再引进必要的假定来构建紊流理论。1940年按照这一模型,他对若干流动问题做了具体估算,其结果与当时的实验符合得挺好。1945年,周培源在论文《关于速率关联和紊流涨落多项式的解》中提出了两种求解紊流运动的方式:一种是把平均运动多项式和关联函数所满足的多项式逐级近似求解;另一种是将平均运动多项式与脉动多项式联立求解。因为这组多项式的高度复杂性,在20世纪40年代,要联立求解是不可能的,但他的这些思路却为紊流研究者开辟了崭新的途径。上述第一种解法奠定了国际上称为“湍流模式理论”的基础,在国际上被誉为“现代紊流数值估算的奠基性工作”。近数六年的发展,因为高速电子计算机估算能力的扩大,愈益显示出它的重要性。世界各国不少人沿循他的方式进行开拓,产生了“湍流模式理论”流派。crN物理好资源网(原物理ok网)

20世纪50年代,周培源借助一个比较简单的轴对称涡旋模型作为紊流元的化学图象来说明均匀各向同性的紊流运动。借助紊流衰变后期雷诺数比较小的特征,周培源和他的中学生蔡树棠得到了最简单的均匀各向同性紊流的后期衰变运动的二元速率关联函数,在这一思路的基础上,他的中学生黄永念用同样的方式,得到了均匀各向同性紊流三元速率关联函数。10年之后,这个三元速率关联函数被佩纳特()与柯尔辛()的实验所否认。与此同时,周培源还与他的中学生是勋刚、李松年对高雷诺数下(即衰变早期)的均匀各向同性crN物理好资源网(原物理ok网)

的紊流运动进行了研究,得到了与实验符合的均匀各向同性紊流在初期衰变运动的二元和三元速率关联函数。为了统一紊流在早期和后期衰变的模型,1975年,周培源提出“准相像性”的概念及与之相适应的条件。他与黄永念把这两个不同的相像性条件统一为一个确定解的数学条件——准相像性条件。这个条件在1986年由上海学院紊流实验室魏中磊、诸乾康、钮珍平乡俞达成的实验所否认,因而在国际上第一次由实验确立了从衰变早期到后期的湍能衰变规律和微尺度扩散规律的理论结果。其后,周培源又与黄永念估算得到衰变各期的能谱函数、能量传递函数等等。这种结果都得到国际同行的赞扬。20世纪80年代以来,周培源又将所取得的结果与准相像条件推广到具有剪切挠度的普遍紊流运动中去,并引进新的迫近求解方式,得到了新的成果。crN物理好资源网(原物理ok网)

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他数六年的研究产生了自己独立的理论体系,遭到国际上注重。他取得的重大研究成果,1984年被评为国家自然科学二等奖。周培源除了是一位很有成就的科学家,同时也是一位国外外知名的教育家、组织管理家和社会活动家。他从事高等中学的院士工作和教育领导工作数六年,在发展国家的教育事业、培养诸多的科学人才方面成绩斐然,贡献突出,他的不少中学生已成为国际上的知名学者。周培源对青年一代十分爱惜,细心培植,适时帮衬,把自己的学识、科学思想和治学方式毫无保留地传授给年青一代,努力为后继人才的成长铺平公路中国理论物理学家排名,受到广大中学生和青年的景仰。周培源在科学领导工作、教育领导工作、众多社会团体的组织领导工作、国家领导工作诸方面都表现出精湛的才干,与国外眼科学界、教育界和社会各界有着广泛的联系和影响,并受到国外外各界的爱戴。周培源曾数十次代表中国科学技术界参加国际大会、参加与科学技术界有关的国际活动或率团商谈科技人员交流培养和国际科学合作事宜,对发展国际科学合作、推进国际学术交流、维护和宣传中国在国际事务中的外交新政和原则立场,作出了不懈的努力和宝贵的贡献。周培源也是一位社会活动家。他曾担任过许多重要社会职务。crN物理好资源网(原物理ok网)

他曾任中国科大学副校长,中国文联副主席、主席、名誉主席,中国化学学会理事长、名誉理事长,中国热学学会副理事长、名誉理事长,全省人大代表、委员,全省政协委员、副主席,九三学社主席等职。周培源在总结几六年科学工作经验时说道:“我是做科学工作和教育工作的中国理论物理学家排名,自然一开口也离不开科学问题和教育问题。我做科学工作、做教育工作和‘做人’的‘秘诀’,也就是我数六年所敬奉的名言‘独立思索,实事求是,锲而不舍,以勤补拙’。”“自从我在复旦中学(今复旦学院)高等科(相当于目前的学院一、二年级)学习期间进行三分角的科学研究开始,近70年来我所研究的近百个科研课题,几乎全都是我自己独立思索选取的。我偿还楚地记得,1928年我在英国打算博士论文时,曾有一位法国院士向我建议了一个博士论文题目。并且,我经过考虑过后,没有采用美国院士的题目,而是自己选取了一个题目,并围绕这个题目写出了好的博士论文,加之平常学习和科学研究成果非常突出,因此获得了法国加利福尼亚州理工大学的最高荣誉奖……。”“独立思索与兼观众议是并不矛盾的,而是相互推动、互为补充的两个侧面,须在实践中恰如其分地把握运用。我自己有的思索也是前人思索的进一步发展。crN物理好资源网(原物理ok网)

实事求是是马列主义思想路线的基本点。做科学工作、做教育工作和人生旅行,离开了这一条都会走进邪路。众所周知,在内外历史上,有的人不实事求是,靠耍阴谋、玩骗局、施诡计得逞一时,但在人类历史的长河中都无一例外的是遗臭万年。”“锲而不舍毕竟可以说是人生才能办成几件实事的秘诀之一。我记得,在20至30年代时,我选取了爱因斯坦广义相对论引力论和流体热学的紊流理论作为科研和教学的主攻方向,近70年来,我的科学指向一直顺着这个方向,未曾动摇和转移;20年代,我曾研究过广义相对论引力论并取得了一些成果,在40多年专事流体热学的研究以后,又回过头来继续广义相对论引力论的研究;在引力论研究中,20年代我曾提出‘坐标有关’论;直至90年代仍在进行科学实验以充分地否认它;1975年我提出了紊流理论研究中的‘准相像性条件’,直至1986年还在进行实验验证工作;1945年我提出紊流理论研究中联立求解平均运动多项式与脉动多项式这一困难课题,直至90年代仍在进行研究并已取得可喜进展。就要像锥子一样,数六年紧紧地锥住它,就是厚板也会锥出个孔来。假如一个人有这样的精神和毅力,总是可以做好几件事情的。”“以勤补拙,简言之就是要多干、要勤勉,不偷懒。crN物理好资源网(原物理ok网)

我86岁时,工作又忙,但为了国家科学决策须要,我毫不迟疑地答应了全省政协的委托,带领182位全省政协委员抵达四川省和云南省有关地区实地考察黄河山峡水利工程的有关问题。我当时没有选定偷懒图逸之举。我今已年近90,社会工作好多,但我还想多做一点事,仍坚持进行科学研究和亲自培养博士研究生等工作。人的智力和体力都是有差异的,但只要肯下功夫、多下功夫、下苦功夫,时刻勤劳,数六年如一日地顽强进取,即使是一个‘拙’者,也定会作出几件像样的成果,节节上进,为国家为民族为人类作出自己的贡献。”crN物理好资源网(原物理ok网)

周培源教授主要专著crN物理好资源网(原物理ok网)

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