北大力學(xué)專業(yè)誕生記 | 陳耀松

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導(dǎo)讀：

北大力學(xué)專業(yè)初建于1952年院系調(diào)整。當(dāng)時(shí)“五子登科”（周培源、錢(qián)敏、吳林襄、葉開(kāi)沅和陳耀松），如今只剩陳耀松一人。他在這篇文章里談到北大力學(xué)專業(yè)的建設(shè)過(guò)程。

陳耀松｜撰文

SAIXIANSHENG

數(shù)和數(shù)學(xué)

人們平時(shí)總說(shuō)“數(shù)、理、化（不分家）”，三者有緊密的聯(lián)系。數(shù)學(xué)是描述物理、化學(xué)（等自然科學(xué)）規(guī)律的語(yǔ)言與工具，物理、化學(xué)是數(shù)學(xué)在真實(shí)世界中近似刻畫(huà)自然規(guī)律的具體體現(xiàn)。

“數(shù)”建立在人類大腦理性思維之上，人們以大腦能接受的邏輯推理研究“數(shù)”，研究的目標(biāo)也是擴(kuò)展這類推理的內(nèi)容。

數(shù)和數(shù)的邏輯推理是人類大腦能夠接受的概念和思維模式。但需要經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練才能做到。

人類認(rèn)識(shí)世界的最高形式，是數(shù)和數(shù)的邏輯推理。以數(shù)以及數(shù)之間的關(guān)系表示的物理定律，是人們認(rèn)識(shí)的世界，但它不等于真實(shí)的世界。兩者之間有一點(diǎn)差別，猶如工程設(shè)計(jì)中的“公差”。

人們?yōu)榱烁_地認(rèn)識(shí)世界，就要探索修改以前的定律，以減少“公差”。至于能否達(dá)到“公差=0”的地步，這是哲學(xué)問(wèn)題。愛(ài)因斯坦認(rèn)為“上帝不擲骰子”。他一直在紙上推演數(shù)學(xué)公式，就在于他堅(jiān)信，公差為零的物理定律是存在的。牛頓定律留下的公差，由愛(ài)因斯坦來(lái)“解決”，但未完全解決。也就是說(shuō)，相對(duì)論也有公差。這在天體物理中遇到的最多。

人們?cè)谟?“定律”進(jìn)行建設(shè)（改變世界）時(shí)，必須承認(rèn)公差。我大學(xué)讀的土木系，在用材料力學(xué)公式作結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，老師 曾叮囑 : “材料力學(xué)算得 的 結(jié)構(gòu)尺寸 ， 乘個(gè)五（安全系數(shù)）再拿去用 ” 。 這就 是 說(shuō) ， 承認(rèn)公差存在，而且 公差 可能還 不小 。

SAIXIANSHENG

應(yīng)用數(shù)學(xué)和應(yīng)用力學(xué)

錢(qián)學(xué)森認(rèn)為“應(yīng)用力學(xué)就是用數(shù)學(xué)幫助解決工程中的問(wèn)題”。

林家翹則說(shuō)“應(yīng)用數(shù)學(xué)就是用數(shù)學(xué)推理和物理驗(yàn)證這一過(guò)程來(lái)認(rèn)識(shí)世界”。

這兩位是我國(guó)力學(xué)界公認(rèn)的最高權(quán)威。他們?cè)谕蛔鶎W(xué)校——加州理工學(xué)院，受業(yè)于同一位導(dǎo)師——馮·卡門(mén)。但他們的大學(xué)專業(yè)不同，接受相同的應(yīng)用數(shù)學(xué)思想而發(fā)展出的重點(diǎn)不同。

錢(qián)學(xué)森發(fā)展應(yīng)用力學(xué)，重點(diǎn)是用數(shù)學(xué)解決工程問(wèn)題。所以，數(shù)學(xué)發(fā)展到能解決問(wèn)題的程度就可以了（我曾親耳聽(tīng)他說(shuō)：研究二級(jí)近似是傻瓜）。舊的問(wèn)題解決了，他注重去找新問(wèn)題，比如物理力學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)等等。

而林家翹的應(yīng)用數(shù)學(xué)，是沿著他上大學(xué)時(shí)的理論物理——探索物質(zhì)存在和運(yùn)動(dòng)機(jī)理的方向，而突出數(shù)學(xué)的地位。他強(qiáng)調(diào)找到研究對(duì)象的數(shù)學(xué)模式。這個(gè)模式必須能與觀察客觀世界所得的數(shù)據(jù)相一致，不能認(rèn)為“研究完成”就可以結(jié)題了。林家翹提出的應(yīng)用數(shù)學(xué)，突出以數(shù)學(xué)方法澄清未知世界。他說(shuō)“我們不搞應(yīng)用”的原因，是認(rèn)為目前講究的聯(lián)系實(shí)際的應(yīng)用，都是在認(rèn)識(shí)世界以后的事。他提出的應(yīng)用數(shù)學(xué)，只是為認(rèn)識(shí)世界。

他們兩位倡導(dǎo)的應(yīng)用力學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)，都不強(qiáng)調(diào)經(jīng)典力學(xué)（有人說(shuō)，力學(xué)就不該脫離牛頓三定律）。前者強(qiáng)調(diào)解決問(wèn)題，不一定要是力的問(wèn)題，但它必須是 “問(wèn)題”，也就是說(shuō)尚無(wú)前人解決；后者強(qiáng)調(diào)找出物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)規(guī)律，譬如，當(dāng)前林研究的物質(zhì)是生物，不是流體。反正都是用數(shù)學(xué)解決前人尚未解決的問(wèn)題，比如，塔科馬大橋?yàn)楹伪伙L(fēng)吹垮？湍流何時(shí)發(fā)生？這條學(xué)術(shù)研究的道路可由他們?cè)诩又堇砉W(xué)院的導(dǎo)師馮 · 卡門(mén) 追溯到德國(guó)的哥廷根學(xué)派。對(duì)此，戴世強(qiáng)教授以及他的學(xué)生已有多篇著作介紹，凡力學(xué)同行都值得一看。由此發(fā)展形成 的 技術(shù)科學(xué)，介于工 程技術(shù)和理科數(shù)理之間。由此建設(shè)的美國(guó)的應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)，不同于國(guó)內(nèi)的 “應(yīng)用數(shù)學(xué)”—— 只在科技中已經(jīng)用過(guò)的數(shù)學(xué)中打圈，不求與物理對(duì)象的數(shù)據(jù)驗(yàn)證。

SAIXIANSHENG

北大的力學(xué)專業(yè)

北大力學(xué)專業(yè)初建于1952年院系調(diào)整。當(dāng)時(shí)“五子登科”（周培源、錢(qián)敏、吳林襄、葉開(kāi)沅和陳耀松），如今只剩我一人。我可以談一點(diǎn)建設(shè)過(guò)程。不是我個(gè)人的想象和發(fā)揮，而是歷史。

1949年建國(guó)時(shí)，經(jīng)濟(jì)、文化建設(shè)的地位突出，而領(lǐng)導(dǎo)又缺乏經(jīng)驗(yàn)，就提出“一面倒”，全盤(pán)學(xué)蘇聯(lián)。1955年搞“十二年科學(xué)發(fā)展規(guī)劃”，工作黨組負(fù)責(zé)人范長(zhǎng)江曾到清華介紹工作情況，說(shuō)：“請(qǐng)來(lái)各方專家共議各專業(yè)的先后次序，幾乎每位專家都強(qiáng)調(diào)他這一行重要，應(yīng)該優(yōu)先！”“科學(xué)專業(yè)我不懂（范長(zhǎng)江是新聞?dòng)浾撸皇锹?tīng)。反正我們最后聽(tīng)蘇聯(lián)專家的。”當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)力學(xué)專家都分在工學(xué)院，錢(qián)偉長(zhǎng)就提出，力學(xué)專業(yè)應(yīng)該建在工學(xué)院。而教委蘇聯(lián)專家把錢(qián)偉長(zhǎng)請(qǐng)去面談，解釋“為何要建在綜合大學(xué)”。其實(shí)一切已由蘇聯(lián)專家決定，“面談”無(wú)非是給錢(qián)偉長(zhǎng)面子。

北京大學(xué)院系調(diào)整（也就是改造）的模板就是莫斯科大學(xué)。在數(shù)學(xué)力學(xué)系名下建一個(gè)力學(xué)專業(yè)。高教部事先已將莫斯科大學(xué)力學(xué)專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃等資料收集翻譯成中文，給我們送來(lái)。

專業(yè)從無(wú)到有，教師從何而來(lái)？在周培源受命建設(shè)北大力學(xué)專業(yè)時(shí)，院系調(diào)整前各校的力學(xué)教師都已被新建各專業(yè)學(xué)院分“搶”一空。當(dāng)時(shí)只得將物理系和數(shù)學(xué)系講授《理論力學(xué)》的年輕教師吳林襄和錢(qián)敏調(diào)來(lái)力學(xué)教研組。另兩位是在錢(qián)偉長(zhǎng)的支持下，將即將畢業(yè)的研究生葉開(kāi)沅和陳耀松轉(zhuǎn)入北大。這就是連周老在內(nèi)總共五位的力學(xué)教研組，人稱“五子登科”。

這個(gè)力學(xué)教研組的任務(wù)非常重，除了本專業(yè)所有力學(xué)課，還要承擔(dān)全校非力學(xué)專業(yè)的所有力學(xué)類課程的教學(xué)，如各理科專業(yè)所有《理論力學(xué)》（四個(gè)班），氣象專業(yè)的《流體力學(xué)》等等。除當(dāng)前的教學(xué)任務(wù)外，還有一個(gè)更重的專業(yè)建設(shè)任務(wù)——明天“五花八門(mén)”的力學(xué)專業(yè)課，誰(shuí)來(lái)開(kāi)？力學(xué)專業(yè)必須有實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室在哪里？需要自建，誰(shuí)來(lái)建？對(duì)這專業(yè)建設(shè)關(guān)心的人，就只有周老和我這不識(shí)“世故”的愣頭。

要關(guān)心，要“負(fù)責(zé)”建設(shè)中國(guó)的第一個(gè)力學(xué)專業(yè)，這是領(lǐng)導(dǎo)給周老的任務(wù)。周老受黨國(guó)領(lǐng)導(dǎo)的信任，一直被認(rèn)為是知識(shí)分子中的“左派”，可靠。但給他分派的任務(wù)太多，凡是國(guó)家一級(jí)的國(guó)內(nèi)外統(tǒng)戰(zhàn)，都要他出面去應(yīng)付，去“坐鎮(zhèn)”。在校內(nèi)，周老努力做了很多：參加教研室會(huì)議，聽(tīng)年輕教員講課，還親自講授基礎(chǔ)理論力學(xué)。但他最傾注心力、始終堅(jiān)持的，只有兩項(xiàng)：流體力學(xué)——湍流的科學(xué)研究，和大型實(shí)驗(yàn)室設(shè)備——風(fēng)洞的建設(shè)。

當(dāng)時(shí)，我的頭銜是教研室秘書(shū)，但所有專業(yè)建設(shè)的事都要做。多數(shù)時(shí)候是打著周老的招牌去聯(lián)系，去求人，請(qǐng)人幫忙。而我內(nèi)心唯一的底線就是，照著莫斯科大學(xué)來(lái)。他們有風(fēng)洞，我們窮，做得小一點(diǎn)，也該有。而就在北大力學(xué)專業(yè)是否該建空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)洞的問(wèn)題上，我與周老分歧甚大。

周老認(rèn)為，做實(shí)驗(yàn)只需10cmX10cm的湍流風(fēng)洞，而我認(rèn)為需要仿照莫大能做飛機(jī)模型空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)的風(fēng)洞。這樣的風(fēng)洞在莫大是3mX4m（橢圓），哈軍工是直徑1.5m（僅能做飛機(jī)半模試驗(yàn)），北大應(yīng)該比哈軍工大一點(diǎn)，能做全機(jī)模型試驗(yàn)。這一爭(zhēng)論等到1954年12月蘇聯(lián)顧問(wèn)別洛娃到任時(shí)才解決。當(dāng)時(shí)，邀請(qǐng)北航、哈軍工等單位的空氣動(dòng)力學(xué)專家來(lái)北大臨湖軒開(kāi)會(huì)，最后發(fā)言的是別洛娃，她認(rèn)為力學(xué)專業(yè)需要建這樣的空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)洞（她來(lái)自列寧格勒大學(xué)，她們的力學(xué)專業(yè)也有這樣的風(fēng)洞）。當(dāng)時(shí)要求一切按蘇聯(lián)專家的意見(jiàn)辦，周老也就不再反對(duì)建風(fēng)洞。

根據(jù)以上介紹的背景，我曾請(qǐng)教過(guò)鄭哲敏等幾位力學(xué)專家：“蘇聯(lián)大學(xué)的科研組織模式來(lái)自何方，是否仿照法國(guó)？”鄭哲敏回答說(shuō)：“蘇聯(lián)大學(xué)的科教模式來(lái)自德國(guó)。”國(guó)內(nèi)力學(xué)專家，包括周老在內(nèi)，談及近代力學(xué)時(shí)，都會(huì)從哥廷根的菲利克斯·克萊因（Felix Klein）說(shuō)起：他在1893年參加芝加哥世界哥倫布博覽會(huì)，深感數(shù)理研究亟需對(duì)接工程實(shí)際，回國(guó)后大力推動(dòng)數(shù)學(xué)對(duì)接工程工業(yè)領(lǐng)域，由此開(kāi)創(chuàng)哥廷根應(yīng)用力學(xué)學(xué)派，并產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。回想我自己根據(jù)領(lǐng)導(dǎo)指示+莫斯科大學(xué)力學(xué)專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃+個(gè)人實(shí)踐（見(jiàn)《力學(xué)、力學(xué)家與信息時(shí)代》[1]）得出的經(jīng)驗(yàn)，我認(rèn)為北大的力學(xué)專業(yè)學(xué)科方向就是錢(qián)學(xué)森提出的技術(shù)科學(xué)。

顏大椿教授在《北大力學(xué)的理工之爭(zhēng)》博文中提到的“基礎(chǔ)理論研究的理科力學(xué)”，那應(yīng)歸屬物理系。以前物理專業(yè)的理論部分公認(rèn)為四大力學(xué)——理論力學(xué)、電動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)力學(xué)、量子力學(xué)。難道物理系容不得周老的湍流研究？領(lǐng)導(dǎo)安排周老來(lái)領(lǐng)導(dǎo)力學(xué)專業(yè)，實(shí)是要借他的光，把“中國(guó)的莫大力學(xué)專業(yè)”建起來(lái)，而不是要求按周老從事的理論物理研究模式另建一個(gè)新專業(yè)。

錢(qián)學(xué)森認(rèn)為技術(shù)科學(xué)是基礎(chǔ)科學(xué)與工程科學(xué)之間的一門(mén)科學(xué)。北大力學(xué)專業(yè)按照教改時(shí)教委的設(shè)計(jì)和以后的實(shí)踐，正該是錢(qián)學(xué)森說(shuō)的技術(shù)科學(xué)。

周培源自己的科研道路是基礎(chǔ)科學(xué)。國(guó)際公認(rèn)他是“湍流模式理論”的奠基人，而他自己卻不認(rèn)同，曾私下跟我說(shuō)：“我根據(jù)連續(xù)方程推演（關(guān)聯(lián)方程）的做法是極其自然的。怎么說(shuō)我這是‘模式理論’。”他這么說(shuō)，是因?yàn)椤澳Ｊ嚼碚摗笔墙?jīng)驗(yàn)理論，只能歸入技術(shù)科學(xué)，但周老不做技術(shù)研究。林家翹說(shuō)“周培源是國(guó)內(nèi)應(yīng)用數(shù)學(xué)的鼻祖”，他還對(duì)我說(shuō)“我們應(yīng)用數(shù)學(xué)不搞應(yīng)用”。

請(qǐng)周培源來(lái)領(lǐng)導(dǎo)力學(xué)專業(yè)，猶如干部“支左、支藏”，并無(wú)專業(yè)要求。周老的專業(yè)是基礎(chǔ)科學(xué)，一直是物理理論界第一號(hào)元老。他到力學(xué)專業(yè)來(lái)當(dāng)教研室主任真是難為他了。當(dāng)力學(xué)專業(yè)“支左”工作一結(jié)束，他就要求將組織關(guān)系轉(zhuǎn)回物理系。由此可見(jiàn)，他不認(rèn)為自己是力學(xué)專業(yè)的人。

參考文獻(xiàn)：

[1]《力學(xué)、力學(xué)家與信息時(shí)代》曾發(fā)表于《科技導(dǎo)報(bào)》1997年第一期，。此外也以“突破力學(xué)的危機(jī)”為題發(fā)表于1996年7月8日的《光明日?qǐng)?bào)》。文章轉(zhuǎn)載可查看如下網(wǎng)址：

文章轉(zhuǎn)載自“賽先生”公眾號(hào)