力學(xué)界的不老傳奇

    ■在他看來(lái)，從事基礎(chǔ)研究的人不僅要能解決已有的問(wèn)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(gè)頂級(jí)的科學(xué)家

    ■不迷信權(quán)威，實(shí)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(jiān)信科學(xué)研究是不怕犯錯(cuò)的，自己會(huì)犯錯(cuò)，同行會(huì)犯錯(cuò)，權(quán)威專家也會(huì)犯錯(cuò)    

我國(guó)著名流體力學(xué)家、中國(guó)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(wàn)，登上微博同城熱搜。一個(gè)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(lái)，周恒見證了祖國(guó)從最初舉步維艱到后來(lái)高歌猛進(jìn)的發(fā)展，并一直行走在解決科學(xué)問(wèn)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(jiān)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(guò)的。

周恒的父親曾任中學(xué)教員，對(duì)子女的教育非常重視。“每遷到一個(gè)新地方，父親都力求為我們找好的學(xué)校，這對(duì)我和兩個(gè)姐姐的一生都有深遠(yuǎn)影響。”回憶往昔，周恒如是說(shuō)。

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(guò)物理，他就在考試中學(xué)習(xí)，經(jīng)歷了三次失敗后，同時(shí)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(bào)告，便又對(duì)水利產(chǎn)生了興趣。一年后，他申請(qǐng)轉(zhuǎn)入水利系，并在1950年以全班第一名的成績(jī)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(shuō)。對(duì)于這段轉(zhuǎn)系的經(jīng)歷，當(dāng)了教師的周恒經(jīng)?，F(xiàn)身說(shuō)法——年輕人的興趣是可以被引導(dǎo)的。

1956年，歸國(guó)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(huì)去聽這個(gè)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(gè)小時(shí)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(shí)很辛苦，但錢先生講得非常好，深入淺出，對(duì)我后來(lái)的教學(xué)和科研都有啟發(fā)?！碑?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(shí)，得到了錢先生的鼓勵(lì)。1957年初，中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)在北京成立，周恒在會(huì)上報(bào)告了他的成果，得到好評(píng)。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(dòng)化所，在他的親自指導(dǎo)下做科研。

1972年，一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)讓周恒得以開展了一次“有意義”的科研。

當(dāng)時(shí)，六機(jī)部所屬441廠（九江航海儀表廠）有一個(gè)科研組正在從事二自由度氣體動(dòng)壓軸承陀螺儀的研制，研制過(guò)程中遇到了陀螺馬達(dá)一啟動(dòng)，陀螺球就抖動(dòng)而導(dǎo)致陀螺損壞的問(wèn)題?？蒲薪M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(dòng)壓軸承陀螺儀在國(guó)外已經(jīng)投入使用，但對(duì)中國(guó)卻是“卡脖子”的技術(shù)。441廠科研小組實(shí)際的核心是一個(gè)“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(shí)，且對(duì)技術(shù)研發(fā)充滿熱情。周恒加入小組后，查閱了一些國(guó)外資料，感覺可以做一些有關(guān)氣體動(dòng)壓軸承承載力和力矩的計(jì)算，以此為基礎(chǔ)做一些理論分析來(lái)解決抖動(dòng)問(wèn)題。他還編出了有關(guān)氣體動(dòng)壓軸承承載力和力矩的計(jì)算程序，可當(dāng)時(shí)計(jì)算條件極差，盲目試算根本不可行。

正當(dāng)周恒感覺無(wú)從下手之際，曹仁杰在試驗(yàn)一個(gè)新加工出來(lái)的陀螺球時(shí)發(fā)現(xiàn)，它可以在很短一段時(shí)間里保持不抖動(dòng)。周恒仔細(xì)比較了這個(gè)陀螺球和其他陀螺球的軸承形式，分別做了相應(yīng)的計(jì)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(shí)不抖動(dòng)。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(lái)的陀螺球可以保證穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)而不抖動(dòng)。這種在理論分析的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出來(lái)的軸承，第一次試驗(yàn)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(gè)大膽想法，并重新做了計(jì)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(shí)現(xiàn)。兩年后，周恒和曹仁杰被邀參與解剖國(guó)外一種著名的二自由度氣體動(dòng)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(duì)周恒產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。在此之前，他崇尚理論，曾對(duì)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(gè)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(shí)到力學(xué)所要解決實(shí)際問(wèn)題的復(fù)雜性和力學(xué)工作者了解實(shí)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(huì)第一時(shí)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(shí)際問(wèn)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(shí)也恢復(fù)了在流動(dòng)穩(wěn)定性上的研究。

流體的湍流運(yùn)動(dòng)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(guò)程是流動(dòng)穩(wěn)定性理論的研究對(duì)象。這一理論研究現(xiàn)實(shí)意義巨大。1981年，周恒到英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院做訪問(wèn)學(xué)者。該學(xué)院數(shù)學(xué)系的斯圖爾特教授是流動(dòng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果直接比較的理論結(jié)果。經(jīng)過(guò)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(wèn)題非中性情況的非線性理論新方法，發(fā)展了流動(dòng)穩(wěn)定性理論。周恒因在流動(dòng)穩(wěn)定性上的研究成果，在1987年獲得國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。1993年，周恒當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院數(shù)理學(xué)部院士。

解決實(shí)際問(wèn)題，用自己的努力為國(guó)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(duì)刻苦奮斗的不竭動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)向可壓縮流體的流動(dòng)。在周恒看來(lái)，科學(xué)的任務(wù)有二：一是幫助人類更好地認(rèn)識(shí)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(wèn)題?！盎A(chǔ)研究的發(fā)展是從需求中來(lái)的，要從解決需求中提煉新的科學(xué)問(wèn)題?！敝芎阏J(rèn)為，力學(xué)雖然是一門基礎(chǔ)學(xué)科，但自20世紀(jì)以來(lái)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(wèn)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(shí)際問(wèn)題的理論創(chuàng)新，才是過(guò)硬的科研成果。“在論文中發(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(shí)踐中慢慢試錯(cuò)，再一點(diǎn)點(diǎn)改進(jìn)的路徑不現(xiàn)實(shí)，數(shù)據(jù)模擬要先行。而且隨著計(jì)算條件的改善，我們會(huì)越來(lái)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(yàn)理論結(jié)果的基礎(chǔ)?！敝芎阏f(shuō)。他不斷呼吁力學(xué)工作者要面向重要工程技術(shù)問(wèn)題，提煉出新的力學(xué)問(wèn)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(dòng)力學(xué)新問(wèn)題的研究。

“力學(xué)研究要面向?qū)嶋H需求?！敝芎阍趶氖铝鲃?dòng)穩(wěn)定性研究時(shí)，一直有一個(gè)堅(jiān)定的研究目標(biāo)，那就是對(duì)航空航天技術(shù)發(fā)展中迫切需要解決的轉(zhuǎn)捩預(yù)測(cè)難題作出實(shí)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(guó)在發(fā)展新型飛行器時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的計(jì)算空氣動(dòng)力學(xué)不能給出足夠精確的空氣動(dòng)力學(xué)參數(shù)時(shí)，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(dòng)力學(xué)新問(wèn)題。這可以說(shuō)是這個(gè)領(lǐng)域少有的由中國(guó)人提出的新問(wèn)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(shí)，進(jìn)入了一個(gè)對(duì)他來(lái)說(shuō)的全新領(lǐng)域——稀薄氣體力學(xué)領(lǐng)域，并取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

    3 實(shí)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。“好學(xué)生不是教出來(lái)的，是學(xué)出來(lái)的。”他很忌諱“某某在周恒院士的影響下取得了某某成就”這樣的說(shuō)法?！俺删褪侨思易约号Φ脕?lái)的，怎么就是受了我的影響呢？我只是該干什么干什么，做好自己的事?！?/P>

不迷信權(quán)威，實(shí)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(jiān)信科學(xué)研究是不怕犯錯(cuò)的，自己會(huì)犯錯(cuò)，同行會(huì)犯錯(cuò)，權(quán)威專家也會(huì)犯錯(cuò)。論文第一作者的頭銜不能說(shuō)明什么，一切理論都要接受實(shí)踐的檢驗(yàn)。而且很多時(shí)候，犯錯(cuò)和“證偽”也是推動(dòng)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(shì)上創(chuàng)新，但周恒不是。一旦判斷某個(gè)研究方向沒有價(jià)值了，他就會(huì)重新學(xué)習(xí)，因此他轉(zhuǎn)了很多研究方向。

“他會(huì)不停地思考，不停地探索新的問(wèn)題，面對(duì)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(qǐng)教科研中的問(wèn)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(duì)，在她眼中，周恒是一位愿意不斷突破自身局限的師長(zhǎng)。

在法國(guó)留學(xué)時(shí)，陳杰研究的主要領(lǐng)域是微納器械中低速流動(dòng)，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(gè)研究方向，“因?yàn)橹芎阍菏扛嬖V我，這個(gè)方向是國(guó)家的重大需求”。此后，在周恒的鼓勵(lì)和建議下，陳杰深耕這一領(lǐng)域，相繼在《空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào)》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(wèn)陳杰“虧嗎”，她回答“當(dāng)然不”。她說(shuō)：“我覺得這是研究思路上的不同。有很多導(dǎo)師會(huì)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(wèn)題入手。你做的理論研究要能解決問(wèn)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(guó)自己的學(xué)術(shù)雜志上?！边@樣的價(jià)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(gè)好導(dǎo)師會(huì)讓你走上正確的科研之路。正確不僅是方向的正確，更是價(jià)值觀的正確。”陳杰不是周恒的學(xué)生，但她一直把周恒看作自己的導(dǎo)師。她覺得周先生對(duì)她的影響不僅是學(xué)術(shù)選擇上的，還有對(duì)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(huì)人云亦云，對(duì)報(bào)道中的數(shù)據(jù)、技術(shù)路線，總要做客觀測(cè)算與評(píng)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(shuō)。

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(duì)此，他的解釋是，要建設(shè)一個(gè)現(xiàn)代化國(guó)家，要滿足人民對(duì)美好生活的向往，沒有創(chuàng)新是不行的?！爸袊?guó)經(jīng)濟(jì)還有許多亟待解決的問(wèn)題，比如地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡。要解決這些問(wèn)題，就需要科技創(chuàng)新，使我們生產(chǎn)的東西更有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)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(zhǎng)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(lái)，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(bào)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(gè)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(lái)，“從事基礎(chǔ)研究的人不僅要能解決已有的問(wèn)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(gè)頂級(jí)的科學(xué)家”。

《中國(guó)教育報(bào)》2024年05月23日第4版