佘振蘇：一位長江學者的承諾
央視國際 www.cctv.com 2007年02月13日 15:04 來源：
來源：光明日報
1998年歲末,北京大學首批聘請的「長江學者特聘教授」中,有一個令人矚目的名字——佘振蘇。他是世界湍流研究領域的知名學者、美國加州大學洛杉磯分校終身教授。
士逢知己:實驗室來了長江學者
佘振蘇在湍流研究領域成果卓著。1990年,他在Nature上發表的關於小尺度「強渦元的管狀特性」的工作成果,被美國《今日物理》作了封面介紹。1994年,佘振蘇和他的學生發現了She-Lev-eque(簡稱SL)標度律,這一成果被美國科學院院士卡達諾夫稱為「標度律唯象理論的重要部分」。1995年佘振蘇等推導出SL標度律的數學模型——對數泊松模型,則被美國工程院院士斯尼瓦森在1997年的《流體力學年鑑》上評價為是一個「特別有意義,受歡迎的,和具有巨大潛力」的模型。據科學網統計,1970年至2004年在美國《物理評論快訊》(PRL)發表的900餘篇關於湍流研究的論文中,佘振蘇的SL標度律和對數泊松模型兩篇文章被引用頻率分別列第一和第十位。這些在SCI網站上公開的統計數字客觀地反映了佘振蘇的湍流研究成果在國際湍流研究,尤其是在湍流理論創新思想中的學術地位。基於佘振蘇在湍流研究中的重要貢獻,1993年美國斯龍基金會授予他斯龍青年學者獎。
北京大學湍流研究實驗室是在周培源先生的倡導下於1995年建立的。周老從加強基礎研究的需要出發,推動了這個國家重點實驗室的立項。然而,實驗室成立初期,擔任實驗室主任的魏慶鼎教授就感到了實驗室的人才危機。他希望找到一個能夠將實驗室託起並將它帶到國際湍流研究領域最前沿的有志之士來接班。他盯上了當時正在美國加州大學洛杉磯分校數學系做終身教授的佘振蘇。
1998年,國家提出要建設若干所世界一流大學。緊接著,一個今天在國內外產生極大反響的計劃——「長江學者獎勵計劃」產生了。長江學者特聘教授的計劃成就了魏慶鼎的「如意算盤」,也為佘振蘇實現科學報國之志提供了平臺。
1998年底,佘振蘇接受了北京大學聘書,擔任「湍流研究國家重點實驗室」主任。1999年3月27日,佘振蘇代表首批73名長江學者在人民大會堂受聘儀式上發言。作為長江特聘教授中首位美國一流高校終身教授,他被譽為「長江學者第一人」。
1999年以來,每年4月至9月,他在北京大學度過;3月和12月,他利用美國大學的假期回國工作;此外,他還利用美國的感恩節、總統節、退伍軍人節等各種節假日以及前後沒有教學安排的日子短期回國。多年來,他在國內的工作時間是早上八點到凌晨一兩點鐘,每天12—16個小時。一個學生說:「我上午看見他,他在工作;下午看見他,還在工作;晚上甚至到凌晨看見他,他仍在工作。」在美國期間,佘振蘇也利用網絡和電話保持與實驗室的隨時溝通,幾年間用過的電話卡有厚厚一疊。
2006年3月的一天,凌晨6點,剛剛從洛杉磯飛回北京,佘振蘇放下行李,匆匆問候了家人就直奔實驗室。這天上午,他與國家體育總局水上中心的領導討論備戰奧運的科研工作;下午,與學生和助手討論具體落實奧運項目。當時,佘振蘇已經連續高燒了3天。傍晚,愛人到實驗室接他。佘振蘇太疲憊了,一上車就睡著了。當他睜開眼睛時,發現自己躺在了醫院的病床上。他埋怨愛人小題大做,說自己根本沒事兒。然而,當他被推進放射室拍胸片時,一陣劇烈的咳嗽,竟吐了血。愛人急得落了淚,他卻笑著安慰說:「不要緊的,我沒事的。」大夫說:「你必須休息睡覺至少兩周,而且以後不能再過度勞累……」
他和他的團隊沒有辜負校領導的期望。短短幾年,實驗室快速發展:2002年,國家科技部的整改考核結果表明,實驗室在項目、經費和論文發表等方面都比前幾年增長了3倍;2005年,實驗室再次被評為良好類國家重點實驗室。統計結果表明,2000年至2004年間,重點實驗室在PRL發表的湍流論文的篇數與普林斯頓大學、劍橋大學等相關實驗室持平。在湍流原創性研究成果方面,重點實驗室正在向世界一流大學實驗室邁進。
1998年,佘振蘇獲得「國家海外傑出青年基金」;2002年,榮獲「中國青年科學家獎」;2003年,他又獲得「國家傑出青年基金」。幾年的踏踏實實的工作,佘振蘇贏得了力學界同仁的認同。
湍流激蕩:帶隊勇闖科研路
什麼是湍流?地面上捲起的狂風是湍流,湖海上奔湧的漩渦是湍流,機翼下甩開的雲河是湍流,恆星、星系的形成過程還是湍流……
湍流就是在時間空間上出現的不規則圖案的流動。自然界絕大多數流動都是湍流。大樓橋梁的建設、氣象氣候的預報、火箭升天、星系演化,沒有哪一樣能夠離得開湍流研究。湍流研究成為近年來宇宙天體物理研究的熱點,太空飛行器進入大氣層以後外緣的湍流問題更是航空航天領域著名的科學問題,美國、俄羅斯在二十世紀投入了大量的人力物力,對湍流展開了深入的研究,奠定了他們在航空航天界的霸主地位。中國航天資深專家莊逢甘院士說,湍流問題是制約我國航天技術發展的「卡脖子」問題。
湍流不但在眾多研究領域和工程設計上有重要的應用價值,而且本身就是著名的基礎科學「世紀難題」。維氏百科全書羅列了包括「時間箭頭」、「宇宙非對稱」在內的物理學22個著名難題中,湍流就是其中之一。描寫湍流的數學模型經典的納維斯託克斯方程,是美國數學學會懸賞百萬美金求取相關證明的難題。
湍流研究的突破需要思想的創新。然而,在一個已有百年歷史的研究領域講思想創新,談何容易!
我國力學界的泰鬥錢學森發展的「開放的複雜巨系統」理論中有關「定性分類下的定量研究」的思想,對身在北京大學的佘振蘇具有啟迪性意義。日復一日,一個湍流研究的原創思路正在形成。
湍流是由湍流運動的有序部分與無序部分有機結合而成,恰恰是有序部分的性質隨時而變,因地而異,兩者結合,表現出豐富多彩和不可預測的特點。佘振蘇在北京大學就致力於建立這樣一個理論框架,通過對湍流無序到有序的結構系綜的描述,將湍流基礎研究與工程應用密切結合起來。這一在SL標度律理論基礎上的新發展,不僅需要第一手的實驗數據,還需要開發應用函數分解、結構識別、優化計算等複雜系統分析工具,是高難度的課題。
重點實驗室的大風洞開始運轉了,柱群尾流、管流、噴流、混合層等一個個流場在實現,大樣本的湍流實驗數據在北大產生了。
莊逢甘先生親自擔任湍流重大研究計劃的專家組組長,親自和佘振蘇討論複雜系統的理論問題;空氣動力學家張涵信先生親自開發出應用層次結構理論的湍流計算模型,給佘振蘇很深的觸動;理論物理學家陳式剛先生將層次結構模型列入自己開發湍流氣動光學問題計算的核心計劃,並多次派人邀請佘振蘇到他的課題組進行交流,還帶病參加佘振蘇的報告會;崔爾傑先生和佘振蘇一起探討基礎研究與工程實踐的關係。
2002年8月,由佘振蘇領導的重點實驗室組織的「紀念周培源先生誕辰100周年暨國際湍流研討會」在北京大學開幕,包括數名美國科學院工程院院士在內的來自世界各地的80多位湍流學者齊聚北京。除了國際學者的高水平報告外,一批我國年青的知名學者,如陳十一、吳雪松、符松、吳子牛、歐陽頎、夏克清、何國威、孫茂、沈清、劉宇陸、羅紀生、林建忠、李存標、吳錘結等都到會並作了精彩的報告,展現了我國年青湍流學者的風採。這些學者積極支持湍流國家重點實驗室的各項活動,與佘振蘇結下了深厚的友誼。正是這些朋友,使佘振蘇對擔當實現周培源先生振興我國湍流研究的遺願的重任充滿信心。
幾年來,在北京大學,佘振蘇傾注最大心力的就是建設一支高水平的研究團隊,他花費最多時間和精力的工作就是培養青年學者和學生,他甚至因此忽略了與外界的「社交」。
2003年,幾個年輕人走進佘振蘇的課題組:陳軍、陳凱、史一蓬。陳軍碩士畢業留在力學系工作已有若干年,這幾年中,他目睹佘振蘇在實驗室建設上的投入,心中欽佩,也希望自己能儘快成長起來,為實驗室的建設出一份力,於是報考了佘振蘇的在職博士生。陳凱和史一蓬剛剛進入力學系工作,也希望在佘振蘇指導下進入湍流研究這個挑戰性領域。這個年青的團隊在SARS橫行、北京萬巷空人的月份,開始了新的徵程。史一蓬引進了疊代函數的概念,陳凱抓住了層次結構與流動結構的聯繫,陳軍依仗長期從事流體實驗所積累的直覺,在流動結構的定義、分類、計算和實驗提取等方面下功夫。
在這探索的過程中,一批聰明勤奮的學生也迅速成長起來,幾位博士後出站後,已在北京航空航天大學、北京大學、中國氣象局等單位工作;十幾名研究生從佘振蘇身邊畢業離校後,有的奔向了國內多所研究單位,有的正在美國史丹福大學、霍普金斯大學、加州大學等知名學府繼續深造,而他身邊的學生也紛紛在各自的課題上取得顯著的進展。
2004年全國湍流年會上,當年研二的張志雄和研三的劉建,以自己的投稿論文和出色演講,分別獲得研究生優秀論文的金獎和銀獎,且得分遙遙領先;在2006年全國空氣動力學研討會上,佘振蘇的助手和學生們提交的6篇論文被選錄為會議交流論文,空氣動力學會理事長張涵信先生頻頻表示:貢獻很大、很大。
這些學生與他結下了深厚情誼。在一份教師節座談會記錄中,筆者看到了這樣發自內心的聲音:
「他給我的感受是一個字:真!他對待周圍每個人都十分真誠,對同學們更是關懷有加。」
「我在做人的道理和處世的方式上有很大的收穫。」
「佘老師既是高人又是真人,在學術上總能使我們打開思路,有『柳暗花明又一村』的感覺,這是有目共睹的。」
「身為幾十人的老師仍能對每位學生都付出如此的關懷,每次想到這我都覺得很感動。」
「當我看到佘老師頭上的白髮時,心裡有一種很複雜的感覺:為了我們學生的成長,老師們付出的不僅僅是辛勤的汗水。」
赤心報國:八載奮鬥志千裡
2006年秋,在溫家寶總理主持召開的教育座談會上,清華大學原校長王大中院士建議,培養和引進並重,應設立海外著名學者引進計劃,引進國外一流大學教授和終身教授。
佘振蘇就是這樣一位人才。事實上,在1999年3月人民大會堂代表全體長江學者作下承諾之後,他便讓自己馬上安靜下來,把有限的時間實實在在地放在了辦公桌上、實驗室裡、討論會上。轉眼間8年過去,他走著一條艱辛而漫長的科學研究之路。
就在佘振蘇埋頭於北大實驗室潛心做研究的同時,他卻常常被一個簡單而直接的問題困擾著:「你什麼時候回來的,這次呆多久?」人們下意識難以擺脫那種「又回國來轉一轉」的印象。這對於辦事認真、已經把自己當作北大人的佘振蘇,心中難免惆悵。一次,佘振蘇參加一個學術委員會年會,主持人將佘振蘇的單位介紹為美國加州大學,佘振蘇認真地提出更改:「我的第一單位是北京大學」。確實,8年來,佘振蘇所有發表的論文都是以北京大學為第一署名單位。有一次,一位前任主管副校長見到佘振蘇時不經意地問了一聲「什麼時候回來的?」這引起佘振蘇極大的不快,他答道:「你怎麼也老是這樣問?我根本就沒離開。」
遇事豁達的佘振蘇在這個問題上較了真!「士為知己者死」,傳統知識分子的烙印深深印在這位有性格的學者身上。佘振蘇多麼渴望得到理解!
8年過去了,人們看到,從佘振蘇跨進實驗室的第一天起,他的理想和理念、他的步驟和措施、他的努力和拼搏,都從來沒有改變過;8年過去了,北京大學力學系的師生們最清楚,佘振蘇是怎樣全身心地投入在重點實驗室以及力學系的建設和發展中的。
佘振蘇還是幸運的,他的同行們了解他,支持他,他們是佘振蘇的堅實依靠。2002年,國際著名應用數學家林家翹先生在清華創建「周培源應用數學研究中心」。林先生在流體力學和天體物理領域做出過卓越貢獻,而耄耋之年仍勤耕不輟,繼續在生物學中的蛋白質結構研究這一嶄新領域開拓探索。林家翹,佘振蘇,這兩位應用數學學者雖然年齡相差近半個世紀,然而靈犀相通。受林老先生和中心謝定裕主任的熱情邀請,佘振蘇擔任由國際知名應用數學學者組成的中心學術委員會主任,幾年來協助中心開展了多方面的工作。2005年11月,在院士選舉後的第三周,流體力學界的院士們齊聚北大,與佘振蘇一起商量依託北京大學籌備「全國湍流中心」的有關事宜,他們鼓勵佘振蘇不受幹擾,繼續前行;2006年7月,國家體育總局水上運動中心特聘佘振蘇擔任「首席科技指導暨備戰2008奧運攻關組組長」;2006年10月,佘振蘇被選為中國力學學會常務理事及副理事長。同仁們的期望和信任,為佘振蘇準備了充分的精神食糧和抗幹擾的免疫劑。
令人欣喜的消息在不斷傳來。SL層次結構標度律在眾多的系統中被證實其有效性:在腦電波振動的信號中,在宇宙早期物資不均勻分布的脈動結構中,在多組分化學反應形成的螺旋波時空混沌場中,在生物DNA序列中核酸分子的複雜排列結構中……2006年2月,一批學者撰寫的題為「大尺度低紅移宇宙重子流與She-Leveque普適標度率」的論文發表在《物理評論快訊》上,SL層次相似律在宇宙演化動力學中被證實,佘振蘇提出的最高激發態概念被成功地應用於刻畫宇宙重子流特性。這意味著SL普適標度率可能是非線性世界脈動結構的普遍規律,可能對人類在更廣闊的領域認識自然起到積極的作用。
佘振蘇的團隊沒有片刻的放鬆,扎紮實實地從事著各項工作,不斷在湍流研究、生物研究、和奧運科研工作中取得新的結果。最近,「自由剪切湍流中的層次結構」被國際著名的《流體力學》雜誌錄用;「進化樹與進化速率估算的TREBLE方法」一文已被國際《生物信息學》雜誌錄用;佘振蘇課題組設計的激流賽道在貴州國際公開賽中獲得各國教練員、運動員的好評;佘振蘇兩名博士生在國家皮划艇激流迴旋隊擔任一線教練,這些來自北大的「科技教練」,擔當著訓練國家奧運種子選手的崇高工作,開創了中國體育史上的先例;佘振蘇的3名博士生取得激流項目的國際裁判資格;由於佘振蘇課題組的出色工作,北京大學被授予「中國奧委會備戰2008年奧運會科技合作夥伴」,這是迄今中國內地唯一獲此殊榮的高校。（任一言）
責編：多國麗