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周培源
來源:互聯網

周培源(1902年8月28日~1993年11月24日),江蘇省宜興市人,著名理論物理學家、流體力學家、教育家和社會活動家,是中國科學院院士,中國近代力學奠基人和理論物理奠基人之一。九三學社社員、中國共產黨黨員。周培源在廣義相對論引力論、流體力學湍流理論等物理學基礎理論研究方面取得了不小的成果,提出了兩種求解湍流運動的方法,在國際上引起廣泛關注,形成了一個“湍流模式理論”流派,被公推為以雷諾應力方程為出發點的工程湍流模式理論的奠基性工作。

周培源于1902年出生在江蘇省一個書香門第,17歲考入清華大學北上求學,1924年,周培源從清華學校(今清華大學前身)畢業,后赴美留學,1927年獲加州理工學院理學博士學位,是加州理工學院畢業的第一名中國博士生。1928年赴德國萊比錫大學從事量子力學的研究。1929年回國以后,曾任清華大學教務長、校務委員會副主任、北京大學教務長,副校長和校長,中國科學院副院長。1980年8月至1993年任政協全國委員會副主席。1993年,經民政部批準,周培源基金會正式成立。

1980年,美國普林斯頓大學高等學術研究院授予他名譽法學博士學位,1980年和1985年兩次獲得加州理工學院“具有卓越貢獻的校友”獎,1982年獲中華人民共和國自然科學獎。著有《愛因斯坦引力論中引力方程的一個各向同性的穩定解》《關于Reynolds求似應力方法的推廣和瑞流的性質》《關于速度關聯和瑞流脈動方程的解》等,輯有《周培源文集》。

人物生平

早年經歷

1902年8月28日,周培源出生于江蘇省宜興縣(今屬江蘇省無錫市)的一個書香門第,他的父親周文伯是晚清的秀才,母親馮瑛出身于名醫世家。周培源是家中的獨子,有一個姐姐和兩個妹妹。在三歲半時周培源便入私塾受啟蒙教育,在私塾念了四年多后,1910年,周培源進入一所洋學堂上學。隨后隨著辛亥革命的爆發,周父外出經商,年幼的周培源隨他離鄉,先后在南京、上海市等地求學。

1918年春,周培源考入上海圣約翰大學附屬中學。第二年,“五四運動”爆發,周培源因參加了上海地區的“五四”運動,觸怒了校方,成為被開除的幾十個學生的其中之一。被開除后,周培源回到老家自學,期間常在芳橋的潮音寺內讀書看報。在機緣巧合下,周培源在報紙的角落處看到了清華學校的招生信息,于1919年9月,周培源考取清華學校中等科三年級插班生,入學一月后便因各科成績優異升入中等科四年級。很多年后,周培源還饒有趣味地回憶道:“那則報上的招生廣告只登了一天,而且是非常小的一條消息,居然被我看到。”

清華大學就讀期間,周培源對數學產生了濃厚興趣,并逐漸嶄露頭角。在讀高等科三年級時,他寫了人生中第一篇學術論文——《三等分角法二則》,由此開啟了長達七十余年的科學研究工作,該文后經數學教授鄭之番推薦,發表于《清華學報》上。周培源曾寫道,鄭之蕃是他“青年時期最好、最尊敬的老師”,并稱這位老師的教導對他后來“立志一生攻讀理論物理學與數學,起了決定性的作用”。

美國留學

1924年,周培源從清華學校畢業,獲準“庚款留美”后,便去了芝加哥大學讀理論物理專業。同年秋天,由于他成績優異,被清華大學要求繼續在美國完成大學課程,進入美國芝加哥大學數理系二年級學習。于1926年3月和12月先后獲得該校數學物理學學士、數學碩士學位。在芝加哥大學苦讀兩年后,1927年初,周培源赴帕薩迪納加州理工學院,師從著名數學家貝爾(E.T.Bell,1883—1960)教授研究相對論引力論問題,并參加數學譜系計劃(數學 Genealogy Project)。于1928年6月獲得理論物理博士學位,畢業論文題目為《The Gravitational Field of a Body with Rotational Symmetry in Einstein's Theory of Gravitation》,并且博士論文由導師貝德曼教授提議并授予最高榮譽獎。1928年,周培源由加州理工學院畢業后相繼到了哈佛大學普林斯頓大學和康奈爾等大學做短期訪問學習,而后進入德國萊比錫大學跟隨海森伯格(W.Heisenberg,1901—1976)教授研究量子力學。1929年,周培源應沃爾夫岡·泡利(Wolfgang E.Pauli,1945年獲得諾貝爾物理學獎)教授之約,來到瑞士的蘇黎世高等工業學校繼續研究量子力學。

1929年4月,周培源由海森伯推薦,參加了由尼爾斯·玻爾召集的哥本哈根年會。在會上他不僅會見了尼耳斯·玻爾,進行了友好的交談,還參觀了玻爾研究所,會見了當時很多知名的物理學者,如沃爾夫岡·泡利(W.Pauli)、厄任菲斯特(P.Ehren-fest)、達爾文(C.G.Darwin)、瓦爾特·海特勒(W.Heitler)、伽莫夫(G.Gamow)和卡斯米爾(H.B.G.Casimir)等。

工作與科研經歷

1929年秋,周培源應時任清華大學(簡稱清華大學)首位校長的羅家倫之邀,返回清華大學擔任物理學系的教授,此時他僅27歲。因此,周培源成為了當時清華大學最年輕的一位正教授,也是第一位理論物理學教授”。在清華大學任教期間,周培源主講理論力學相對論、電動力學、量子力學統計力學等理論物理的課程,其中1929—1933年,還被聘到北京大學物理系兼教電子論及相對論課程。1932年6月18日,周培源先生與王蒂澂女士結婚,生有四個女兒。

1936年—1937年間,周培源利用他在清華大學任教的第一次科研休假機會,在普林斯頓高等學術研究院從事理論物理的研究,期間參加了阿爾伯特·愛因斯坦(A.Einstein,1879—1955)主持的廣義相對論討論班,成為當時在愛因斯坦身邊從事相對論研究的唯一一位中國學者,并完成了題為《愛因斯坦引力論中引力場方程的一個各向同性的穩定解》的論文,在1937年發表于美國數學雜志上。在討論班上周培源再一次見到來訪的尼爾斯·玻爾,彼此十分愉快。周培源還代表北京大學清華大學,當面邀請他訪華。期間周培源一家受到的美國的邀請,但在1937年,周培源毅然選擇回到中國。回中國后,遇抗戰全面爆發,周培源受校長梅貽琦之托安排學校南遷,清華輾轉遷至昆明市,周培源舉家隨校南遷,并先后任國立長沙臨時大學(1937年夏—1938年春由北大、清華、南開三校合組)、國立西南聯合大學(1938年春—1946年春由北大、清華、南開三校合組)的物理系教授。在西南聯大期間,周培源開設了彈道學課程,影響了不少學生,如何澤慧等。1938年,周培源受其社會環境的影響將其學術研究的重心由廣義相對論轉到了流體力學中的湍流理論。此后1940年,周培源在《物理學報》上發表了《關于Reynolds求似應力方法的推廣和湍流的性質》,該文在國際上首次提出需要研究湍流的脈動方程,并用求剪應力和三元速度關聯函數滿足動力學方程的方法建立起普通湍流理論,為以后湍流研究開辟了一個新方向。周培源論文的發表不僅吸引了林家翹郭永懷等人到他身邊學習,還激發了西南聯大許多學生對流體力學的興趣。

1943年,周培源利用他在清華大學的第二次科研休假的機會來到加州理工學院做訪問教授,在這里,他繼續深入研究湍流理論。1945年,他在美國《應用數學》雜志上發表了《關于速度關聯和湍流脈動方程的解》,進一步完善和發展了他在1940年提出的思想,在國際上產生了重大影響,至今仍被引用。十年后,他所提出的湍流的解在國際上發展為湍流的模式理論,周培源也被公推為湍流模式理論的奠基人。同年,周培源受邀參加美國戰時科學研究與發展局的科研工作,主要研究魚雷空投入水的相關理論,第二次世界大戰結束后,周培源又來到海軍軍工試驗站繼續從事科學研究。1946年10月,周培源由歐洲重返美國,并于1947年2月與夫人攜三個女兒全家返回上海市。1947年,周培源舉家告別美國優渥的環境,回到中國,繼續執教于清華大學

1952年,周培源創立了新中國的第一個力學專業——北京大學數學力學系力學專業,并領導建造了北京大學直徑2.25米的三元低速風洞。之后,全國高等學校院系調整后,周培源轉任北京大學教授、教務長。此后還相繼擔任過北京大學副校長、校長、黨委副書記,直至1981年3月因年事已高主動辭去校長職務。自20世紀50年代之后,周培源除擔任教學、科研和行政職務外,還曾擔任中國科學院副院長,中國科學院學部委員,中國科學技術協會代主席、主席,九三學社中央副主席、主席、名譽主席,第五、六、七屆全國政協副主席,中國人民爭取和平與裁軍協會會長,中國國際科技促進會會長等重要職務。此外,他還提出了小渦旋模型,發展了均勻各向同性湍流理論,并于1982年獲國家自然科學二等獎

在1979年,在闊別相對論領域40多年后,已77歲高齡的周培源赴意大利參加紀念阿爾伯特·愛因斯坦誕生100周年的第2屆格羅斯曼會議,此次會議激發了他重新研究廣義相對論的決心。于1982年4月,周培源發表了《論愛因斯坦引力場論中坐標的物理意義和場方程的解》等文章,在求解愛因斯坦引力方程方面取得了重要進展。此外,盡管年事已高,周培源仍孜孜不倦地指導研究生,始終奮斗在教育第一線,1988年,他又提出了用逐級迭代法代替傳統的逐級逼近法,使平均運動方程和脈動方程聯立求解變為現實,這一重大進展是國際湍流理論研究中的一大創舉,是模式理論的新飛躍。

因病逝世

1993年11月24日,周培源在北京醫院逝世,后安葬于八寶山革命公墓,享年91歲。

主要成就

科學研究

自1926年以來,周培源主要從事的科學研究主要是兩個方面——阿爾伯特·愛因斯坦廣義相對論引力論和流體力學中的湍流理論的研究和教育工作,并都取得出色的成果。

1926年周培源在芝加哥大學求學時期,就進行引力論研究,主張引進另外的物理條件才能求解出引力函數的確定解。在20世紀20年代,周培源用引入新物理條件的辦法獲得了軸對稱靜態引力場的若干解,以后又于20世紀30年代在引入各向同性條件下,又求得了與靜止場不同類型的嚴格解。

在廣義相對引力論方面,他提出了“諧和條件是物理條件”的重要觀點,經過研究證實,在世界上首次獲得地球表面水平方向和豎直方向傳播速度的相對差值在10~11量級上相同的結果。

在應用廣義相對論宇宙方面,周培源先是于1939年證實了在均勻性或各向同性的條件下,可以將過去常用的宇宙度規(Friedman度規)簡化的原理,從而使得求解問題大大簡化。到1987年,周培源同他的研究生黃超光將諧和條件用于宇宙論,得到了新的結果,由此導出新的紅移關系與該星的質量有關。

周培源從事湍流研究是從1938年開始的。1940年周培源就根據已建立的湍流理論模型,對若干流動問題做了具體計算,其結果與當時的實驗符合得很好。1945年,周培源在論文《關于速度關聯和湍流漲落方程的解》中提出了兩種求解湍流運動的方法,他的這種思路為湍流研究者開辟了嶄新的途徑。其中的一種解法,奠定了國際上稱為“湍流模式理論”的基礎,在國際上被譽為“現代湍流數值計算的奠基性工作”。在近數十年的發展,愈益顯示出它的重要性。世界各國不少人沿循他的方法進行開拓,形成了“湍流模式理論”流派。

20世紀50年代,周培源利用一個比較簡單的軸對稱渦旋模型作為湍流元的物理圖像來說明均勻各向同性的湍流運動。與此同時,周培源還與他的學生研究得到了均勻各向同性湍流在早期衰變運動的二元和三元速度關聯函數。隨后于1986年,證實了周培源在1975年提出“準相似性”的概念及與之相適應的條件,從而在國際上成為第一次由實驗確立了從衰變初期到后期的湍能衰變規律和微尺度擴散規律的理論結果。其后,周培源又與黃永念計算得到衰變各期的能譜函數、能量傳遞函數等等,這些結果都得到國際同行的贊許。1990年5月周培源夫婦從政府頒發的獎金中拿出一萬元人民幣捐贈給中國振華基金會作為獎學金,用于資助鼓勵社會上科技、教育事業的發展。

20世紀80年代以來,周培源又將所取得的結果與準相似條件推廣到具有剪切應力的普遍湍流運動中去,并引進新的逼近求解方法,得到了新的成果。其在湍流和相對論研究中所作出的重要貢獻為世人矚目。

文物貢獻

80年代末,周培源及夫人王蒂澂把收藏多年的145幅珍貴古代書畫無償捐贈給無錫市博物館。1987年,他將其父親在家鄉遺留下來的600多平方米的住宅捐獻給家鄉人民作為科普文化活動站。

主要論著

周培源從事科學研究近70年,所研究的科研課題近百個,主要致力于阿爾伯特·愛因斯坦廣義相對論引力論和湍流理論兩個領域。其幾乎全都是他自己獨立思考選定的,在他1937年發表的《愛因斯坦引力論中引力方程的一個各向同性的穩定解》一文中,充實了愛因斯坦的引力論;1939年他又發表了《論弗里德曼宇宙的理論基礎》《關于宇宙空間的球對稱性和弗里德曼宇宙的基礎的解釋》兩篇文章,將廣義相對論宇宙論的研究向前推進了一步。1945年周培源在美國《應用數學季刊》上發表了題為《關于速度關聯和湍流脈動方程的解》的論文,該論文在國際上至今仍產生著深遠的影響,并被譽為“現代湍流模式理論的奠基性的工作”。

著作

論文

以上文獻來源。

人才培養

周培源在發展中國教育事業和組織領導國家科學文化等方面也做出了重要貢獻。

培養學生

從27歲到去世,周培源一直致力于教育事業,把自己全部的知識傳授給學生,培育出整整9代物理學后人。

他一直堅持講授相對論理論力學兩門極其重要的基礎課,朱光亞何澤慧錢三強王大珩、錢偉長、楊振寧等一批著名科學家,都曾經是他的學生。1952年周培源又領頭創建了中國第一個力學專業,六十年來為國家輸送了數千力學人才,這些人大多成為中國科研、教學和工程建設的技術骨干,其中僅院士就有十三名,“兩彈一星”元勛大多是他的學生,有的還是他學生的學生。

其他方面

周培源也是一位社會活動家,曾兼任過許多重要社會職務。曾數十次代表中國科學技術界出席國際會議、參加與科學技術界有關的國際活動或率團商談科技人員交流培養和國際科學合作事宜,對發展國際科學合作、推進國際學術交流、維護和宣傳中國在國際事務中的外交政策和原則立場,做出了不懈的努力和寶貴的貢獻。

1986年,周培源和他的兩個妹妹將他們在宜興市芳橋街道后村的600多平方米祖居無償捐獻給家鄉人民,作為科普文化場所。1989年,周培源夫婦又將珍藏多年的145幅珍貴的古代字畫無償捐獻給無錫市博物館,還將政府頒發獎金的大部分捐贈給他們所在的工作單位——北京大學清華大學附屬中學作為科學基金與獎學金,后來又捐出一萬元給中國振華基金會作為獎學金,用于資助鼓勵社會上科技、教育事業的發展。

個人任職

1955年,當選為中國科學院學部委員,并曾任數理化學部的常務委員

1978至1981年間,任中國科學院副院長

1958至1986年間,先后任中國科學技術協會書記處書記、副主席、代主席、主席,名譽主席

1951至1982年間,任中國物理學會理事長

1957至1986年間,任中國力學學會副理事長

是第一、二、三、四屆全國人民代表大會代表,第五屆全國人大常委會委員;政協第三、四屆全國委員會常務委員;九三學社第四屆中央常務委員,第五、六屆中央副主席,第七、八屆中央主席,第九屆中央名譽主席。曾任中國人民外交學會副會長,中國波蘭友好協會會長,中國人民爭取和平與裁軍協會會長,九三學社第四屆中央常務委員等。

榮譽獎項

參考資料

人物影響

周培源基金會

1989年,周培源夫婦向無錫市博物館捐畫之舉在社會上引起廣泛反響。一些朋友、學生、同事和單位紛紛捐款,設立以周培源命名的各種獎金和基金。經中國有關部門的批準,1993年,周培源基金會正式成立,用以資助獎勵科學、教育、文化以及和平事業,宗旨是“推動學術交流、人才培養、科學研究、技術開發,促進科學技術進步”,設有周培源物理獎、化學獎,還包括:科研基金、教育基金、學術交流基金、和平基金和學術團體干部獎勵基金,已獎勵資助上百個項目,數百人次。“周培源物理獎”“周培源力學獎”等已被公認為是該領域最具影響力的獎項。

與尼耳斯·玻爾

周培源與諾貝爾物理學獎獲得者尼耳斯·玻爾的交往是從1928年秋開始的。隨后于1929年4月以及1937年春,在兩次學者研究會上與尼耳斯·玻爾交談,彼此十分愉快。周培源與尼耳斯·玻爾的友好關系,也影響了尼耳斯·玻爾的妻子和兒子,在1949年,尼耳斯?玻爾的夫人格麗特?玻爾熱情地參加了中國駐丹麥使館舉行的國慶招待會,他的兒子奧格?玻爾教授也曾經于1962年和1973年兩次訪問中國。甚至還邀請了中國不少的物理學工作者先后到玻爾研究所工作,這對中國物理學的發展產生了積極影響。

人物評價

中國科學院院士諾貝爾物理學獎楊振寧曾說:30年前中國科學還在若有若無的境界,而現在已差不多趕上世界水平了。其中,有多少周培源的心血和汗水呢。

程民德院士在評價周培源時說到,“周老在科學事業上的身教和言教,對北京大學產生了極為深遠的影響。他那種高標準、嚴要求、迎難而上攀登學術高峰的治學精神,和那種堅韌不拔獻身科學事業的治學態度,對于當時北大的數學力學系有很大影響。一種樸素、踏實的學術氣氛在當時的數學力學系已蔚然成風。”

中國核物理學家、兩彈一星元勛王淦昌對周培源的高度評價:“由衷欽敬他那一貫的為探求真理獻身、不計榮辱、不畏物議,堅持實事求是的科學精神。”

中國科學院外籍院士、美籍華裔數學大師陳省身說他是一個豁達而公正的人,是一位杰出的科學家和教育家,亦有高度的行政才能。

個人生活

周培源的父親周文伯是清代秀才。他的母親馮瑛生有一子三女,周培源排行第二。1930年,周培源去同學家中作客,并發現一張王蒂澄的照片,她是北平女子師范大學的學生。兩人相識兩年后,于1932年6月18日在北平市歐美同學會舉行了婚禮。之后,周培源的大女兒如枚、二女兒如雁相繼出生,王蒂澄因身體虛弱而得了嚴重的肺病。周培源把她送至香山眼鏡湖邊的療養院療養了一年。在女兒看來,父母雖然性格不同,卻恩愛一生,“人家一輩子沒紅過臉”,母親1989年癱瘓之前,兩人每年都要踏青、游玩。周培源早生華發,50歲時右耳失聰,所以說話總“大聲嚷嚷”,“自己聽不見也怕別人聽不見”。1993年11月24日,周培源因病逝世。

后世紀念

周培源故居

周培源故居位于宜興市芳橋鎮后村,坐北朝南,建于清末至民國初年,現有建筑三進,占地750多平方米。1987年周培源將故居捐獻給宜興市政府。1996年11月宜興市人民政府公布為市級文物保護單位。

周培源誕辰100周年紀念活動

2002年8月28日在北京市中國科學技術館紀念中國著名科學家、教育家和社會活動家周培源誕辰一百周年展覽開幕。展覽由中國科技館和周培源基金會共同主辦,是為了表達中國廣大科技工作者對周培源的緬懷、崇敬之情,同時也紀念周培源先生對人類的科學與和平事業、中國科技與教育的發展作出了杰出貢獻。

周培源誕辰110周年紀念活動

2012年9月3日,九三學社中央與中國科學技術協會在全國政協禮堂聯合舉行紀念周培源誕辰110周年座談會。

參考資料 >

物理學家周培源.岳陽市科技館.2023-01-28

今天是你的生日,九三學社!.九三學社中央委員會.2025-05-17

跟愛因斯坦一起搞研究,與妻子相濡以沫61年,看西南聯大顏值擔當的開掛人生.中央廣播電視總臺《時代楷模》.2023-04-02

頭條|跟愛因斯坦一起搞研究,與妻子相濡以沫61年,看西南聯大顏值擔當的開掛人生!.中華全國婦女聯合會.2023-04-02

周培源.中華人民共和國中央人民政府.2023-01-28

民政部對周培源基金會警告處罰,并列入嚴重違法失信名單.澎湃新聞.2023-12-27

周培源:一代宗師永流芳.清華新聞.2023-01-28

周培源:一代宗師永流芳.清華校友總會.2023-01-28

周培源:一代宗師永流芳.清華大學校史館.2023-01-28

一代科學宗師周培源.清華大學.2023-01-28

周培源先生人生掠影.清華新聞.2023-01-28

我國近代力學事業的奠基人——周培源 (1902— ).清華大學.2024-04-01

“周大將軍”周培源.清華新聞.2023-01-28

周培源.宜興人物.2023-01-28

設立周培源獎用基金 促進科技事業發展.光明科技.2024-04-03

周培源先生簡介.全國周培源大學生力學競賽.2023-01-28

科學界一代宗師周培源,為什么卻說這一生非自己所求.中國新聞周刊.2024-03-27

周培源.人民政協網.2023-01-28

歷史上的北大今天:科學家周培源逝世.北京大學新聞網.2024-07-01

周培源故居.宜興市旅游.2023-01-28

數百歷史資料照片和實物紀念周培源百年誕辰.清華新聞.2023-01-28

【新華網】紀念周培源誕辰110周年座談會在京舉行.中國科學院.2024-02-28

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