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- 作者: junecau 2005年10月30日, 星期日 22:16  回复(0) |  引用(1) 加入博采

“钱学森之问”引发时代之问:如何才能出大师?
“钱学森之问”引发时代之问:如何才能出大师?

2010年04月02日16时00分   来源: 羊城晚报



季羡林

  “钱学森之问”引发时代之问:如何才能出大师?北京大学教授汤一介接受羊城晚报专访

  对先哲最好的纪念:为学术而学术

  羊城晚报首席记者樊克宁羊城晚报记者夏杨

  ◎学和术应该分开。学是你创造的一套理论,术是学到人家的技术。

  ◎国外有成就的学者讲的都是自己的思想,不是别人的思想,这样才能产生大师。

  ◎编一些统一教材,完全没有必要,应该让老师充分发挥学术功力和智慧。

  ———汤一介

  为何钱学森先生说“没有一所大学能够按照培养科学技术发明创造人才的模式去办学,没有自己独特的东西”,就是说为何生长大师的土壤如此贫瘠?这是一个严肃的命题。

  我们带着这个问号采访北京大学汤一介先生。汤一介是国学泰斗汤用彤先生的后人,季羡林、任继愈先生的学生。作为中国教育界和学术界世纪风云变幻的亲历者,汤一介对上述问题的思考很有见地。

  为学术而学术,没有金钱追求,才可能产生大师

  羊城晚报:汤教授,去年学术界去世的学者中,有不少是您的朋友吧?

  汤一介:有些人是我的朋友,有些人是我的老师。季羡林先生和任继愈先生都是我的老师,我听过他们的课。

  羊城晚报:学术界很有成就的人一个个都不在了,他们不肯接受被称为大师。我们对他们的最好的纪念,恐怕就是要完成他们的心愿,努力营造起可以产生大师的好的学术环境。想请您谈一谈,什么才是产生大师的时代条件。

  汤一介:我觉得人文学科要产生大师必须有三个条件。一是他要有浓厚的国学基础,他必须对中国自身文化有深刻理解和同情的态度;二是他必须对世界上的各种重要的学术潮流有广泛的知识和自己的思考;三是他必须非常关注学术自身,而不是把学术作为其它的工具,比方说作为政治的、赚钱的工具。只有坚持不懈地为学术而学术,才有可能产生大师。

  羊城晚报:为学术而学术,这是曾经被严肃批判的理念,您现在重提它很有现实意义。为什么现在的学术环境被认为不能产生大师?

  汤一介:三个原因吧。第一,我们的学术被割断了相当长的时间,至少有三四十年吧,特别是在文化大革命期间,过去的学术文化全部成为批判的对象;第二,在相当长的时间里,我们对世界学术发展的形势不了解,没有学术交流。仅有的交流也只是同当时斯大林领导下的苏联进行的,是完全听命于苏联的教条主义;第三,上世纪80年代以后,我们虽然进行了改革开放,可是发生了一个非常严重的问题,很多学者把学术作为争夺地位和金钱的工具,不断发生的学术腐败就是证明。所以,非常遗憾,从上世纪50年代以后,到现在为止,我们的学术土壤不适宜产生真正的大师。

  羊城晚报:您作为国学大师汤用彤先生的儿子,您父亲身上有着作为一个大师的哪些最主要的品质?

  汤一介:他就是为学术而学术,没有对金钱的追求。

  在自由环境之下,学术才能真正发展

  羊城晚报:现在有人提出要取消大学的行政级别,实现学术治校。如果这样,什么样的学者适合做大学校长?什么样的学者适合为学术而学术?您父亲在当北大副校长时,抓的是基建。当这个官他不快活,对他的学术也没有好处。您对此深有体会吧?

  汤一介:我觉得作为大学校长,跟作为一个学术大师并不能等同起来。因为大学校长应该是有学术眼光的领导者,他的任务是能够培养、提拔、任用学术上非常有成就的学者,帮助其在学校里认真做研究。至于这些有潜力的学者能不能成为大师,主要是看他是否符合我上面所说的那三个条件。

  羊城晚报:胡适先生当年聘请您父亲到北大当教授成为美谈,似乎作为大学校长要有这样一种眼力,能够辨识什么人具备成为未来大师的潜力。现在还有这样的大学校长吗?

  汤一介:现在的校长们很苦呵,他要听上面的,自己不能够作主。比方说,过去国内外好多大学并没有统一的教材,也没有统一的课程要求。我父亲教过四十多门课,都是他自己的教学提纲,按他自己的想法讲。你看国外有成就的学者讲的都是他自己的思想,不是别人的思想,这样才能产生大师。现在据说还在编一些统一教材,完全没有必要,应该让老师充分发挥学术功力和智慧。我认为学术不能有指导思想,只能百家争鸣,在自由的环境之下,学术才能得到真正地发展。最重要的是大学校长和各级领导要信任学者,你得放手让他们来发挥他们自己的思想。


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编辑: 魏俊杰

 




  “胡适没因立场不同而不聘请我父亲”

  羊城晚报:教育界有一种看法,认为现行教育制度已经成为禁锢学术自由成长的很重要的因素,您对此有何看法?

  汤一介:教育制度存在很多问题。比如教育引导的方向比较急功近利。为什么学校一下扩那么大?就是想更快地取得成果。其实学术不可能更快地取得成果。各个地方都在争着建立大学,其实你想想我们有那么多能力、有那么多老师、有那么多资金办好大学吗?没有。一些地方办大学不是真正为了学术,而是急功近利的形象工程吧。

  羊城晚报:有一个情况想请教您。从资料上看,我们中国学术论文的发表数量之多在世界上排第二位,可是其中80%的论文引用率非常低,差不多为零。看起来似乎学术繁荣了,可这种繁荣掩盖了什么样的问题?

  汤一介:很多论文就是为了评职称。硬性地要求大学老师有多少篇论文、多少本著作才给他评职称,这是非常错误的。刚才谈到胡适聘请我父亲的事情。我父亲1922年回国后,先是在东南大学当教授,后来胡适看到他的文章,就把他聘到北京大学来了。那时他一本书也没有,只有几篇文章,而且胡适跟他是不同的两派,胡适是新文化运动的领导者之一,而我父亲是“学衡”派的重要成员。胡适没有因为他们的立场不一致而不聘请他。恰恰因为他的学术,就那么几篇文章,他就可以在北大当教授,当系主任,而且在胡适离开北大之后委托他代为管理大学。如果按现在的条件,我父亲那时还不够格当教授。

  “这就是为什么发生信仰危机的原因”

  羊城晚报:为什么中国学者论文的引用率那么低?

  汤一介:大概情况是,有些论文只是把国外的学术思想翻译过来就得了,没有新的创造,人家干吗要引用你的呢?所以我常常讲,学和术应该分开。学是你创造的一套理论,术是学到人家的技术。我们学人家的技术还是快一些的,比如造汽车,这个比较容易,也容易产生GDP。可是在科学理论上没有创造,都是跟着人家的理论跑。人文社会科学用的也都是人家的理论。

  羊城晚报:追求GDP和追求学术自由有矛盾吗?

  汤一介:GDP当然也重要,但过分看重就把别的东西消解掉了。GDP是一种工具理性,追求经济不断发展,它削弱价值理性,使人文没有价值了,这就是为什么发生信仰危机的原因。

  羊城晚报:是不是在学术界教育界提出一个价值理性的问题,正是对逝者的最好的纪念?

  汤一介:对。

  又是清明。怀念的天空早已飘落起纷纷扬扬的雨丝。浓雾中,先哲们拈花一笑而去,那一转身携走的似有还无。

  我们为何怅然若失?为何急于捡拾起那一片片失落的记忆?因为先哲们带走了属于时代的智慧,也留下了无言的警示。 观点


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编辑: 魏俊杰

 

 

乐黛云(北京大学教授,中国比较文学学科开创者之一):  学术上不该老讲“统一思想”

  我特别怀念的是王元化先生,他提倡新启蒙思想是很有意义的。王元化先生是非常有创新能力的,而且他曾经对社会非常关注,他是可以做出成绩、提出创造性思想来的,可是很遗憾,因为毕竟形势不给他创造条件,非常可惜。因为同样的原因,任继愈先生、季羡林先生,他们晚年也放弃了自己曾经坚持的东西来迎合潮流。他们本应有更大收获,应该是辉煌的,但实际上并没有。反而他们往往随波逐流,讲一些人家愿意听的话,放弃了自己真正的独立思考。当然我对他们是非常尊敬的,但是我觉得这是一个问题。

  在学术上不要老是要讲统一思想,什么都统一了,还怎么能有特色,怎么能有创造呢?所以钱学森最后提出来的关于为什么培养不出有创造性的人的问题,我觉得这是很大的问题,因为你老统一在一个思想上,你就没法创造。

  我们今天在这里纪念这些曾经有过重大成就的学者,应该研究他们中的一些人为什么没有真正把学术创造进行到底,为什么没有真正做出很大的成就来。

  朱清时(中国科学院院士,南方科技大学(筹)创校校长):

  培养大师首先改革教育体制

  要培养出大师,我认为最重要的一点是要进行体制改革,不改革一切都是空谈。现在的高等教育学者不追求学术精神,不愿意为学术献身,这不可能做出真正的成就来,更不可能成为真正的学术大师。

  我们现在正在做这样一件事(筹建南方科技大学),就是为了实现钱学森的遗愿,为时代培养真正杰出的人才。我觉得,要改变目前教育的现状,必须进行大学的教学体制改革,改变目前行政化的状态。现在大学的运作是权力主导的,在学校里谁权力大谁说了算,而一个真正的学术殿堂,应该是学者说了算,谁说的对谁说了算。而如果延续目前以权力为主导的状态,知识分子的创造性就被扼杀了,就培养不出创新型人才。

  进行教育的管理体制改革,这是培养杰出人才的前提条件。这个改了,其他就好办了。你看世界一流的大学,剑桥、牛津、哈佛,从来不说自己要培养大师,但是培养出了多少大师级人物!问题就在培养机制上,机制好了,人才自然而然就培养出来了。

  李元元(华南理工大学校长):

  培养创新人才需要创新模式

  如何培养创新人才,我认为应该从解放思想、转变观念开始。传统的教育观念片面强调基础知识的传授和知识面的铺陈,这样的教学有时甚至阻碍了学术“天才”、尖子生开展学术探究的激情和个性的张扬。我们尝试着用“带着问题打基础”的学习观念,开展以解决前沿科学问题或解决重大工程技术问题为导向的探究式学习。

  我认为,培养创新人才个性化教育很重要。传统千人一面、按部就班的教育模式适应批量培养合格的专门人才,但不利于尖子生成长和创新人才培养。华工的基因组科学创新班就打破了传统的大学严格的课程计划和培养体系,敢于给特殊学生开小灶,把常人眼里的偏才、怪才变成科学研究中独当一面的天才、帅才。


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张敏强(教育专家、华南师范大学高等教育研究所所长):  营造尊重知识崇尚科学环境

  科研项目都强调团队作战,分工越来越细,很难涌现出主导型的人物。社会要为知识分子营造发挥才能、冷静思考的环境,否则把科研当成行政一样抓,什么都要多出成果快出成果,这不是科学的研究态度,对学术也非常有害。同时社会要宽容,允许科研工作者有缺点有个性。也要营造尊重知识、崇尚科学的环境,当知识分子都把当科学家作为第一位的梦想时,大师才会更多地涌现。

  高校在培养人才的过程中不能盲目强调公平,要给予有潜力、有兴趣、有志向的苗子适度的倾斜,给他们创造更好的成长条件。10个苗子能有一两个成了杰出人才,这个培养就是值得的! -深度探问

  该如何回答

  “钱学森之问”

  小乔

  一个接一个的大师,都到了蓝天白云,斯人已去,绝响谁继?

  在近代欧洲,规模并不大的社会经济转型产生了包括马克思在内的一代又一代的大家。当代中国的转型无论是规模还是速度在世界历史上罕见,却尚未能看到大师产生的踪影。迄今已有八位华人获诺贝尔奖,但在13亿人口的大陆,人才济济却无一人获奖。中国怎样才能出学术大师? “钱学森之问”令我们苦苦求解。

  中国数千年的文化底蕴到哪里去了?这样的质疑与担忧,本身就说明这个时代复兴传统文化的努力并没有成功。有学者认为,在原创匮乏的今天,我们能做的只是文化的阐释,通过再度阐释来达到文化的复兴。但同是阐释,也有高明和平庸之分。明代王阳明以其“心学”对传统儒学作出了全新的阐释,而今天的阐释典型如易中天、于丹,只是以说书人的表演在赢得普遍的掌声。尤其是,知识分子在如今公共事件的关注讨论中集体缺席,自我弱化,更成为这个时代最严重的病痛之一。没有内部的文化崛起,又谈何弘扬中国文化?又谈何继续产生影响时代影响世界的学术大师?

  回答“钱学森之问”,除了关注时代之痛外,自然绕不过备受诟病的现行教育体制。不仅有高校科研机构的假论文假大师盛行、一心评职称捞钱的浮躁,同样关涉到我们中小学应试教育的功利。教育很大程度上被自己的客户牵着鼻子走,目光为金钱的光芒所迷。他们失去了自己最宝贵的思考力、判断力、想象力和创造力,忘记了自己肩负的神圣使命,欠缺了高瞻远瞩的目光,欠缺了超越时代的超前意识,欠缺了独特的办学思想。

  政府在教育文化领域的投入在大幅增长,但却事与愿违收效甚微。且不论世界上尚没有经验表明,政府的大量投入能够产生这样那样的大师,至少这样的结果应该促使我们进一步反思现存的文化管理体制。这一管理体制被人诟病为不重鼓励创新而重于控制,因而容易对一些新出现的文化思潮和形式,作出过分敏感的其它解读,难免将可能的文化创造扼杀在本能和直觉的状态中,从而造成文化界“一收就死,一放就乱,一乱就收”的尴尬局面。

  清明之际,怀想大师。如杜鹃啼血,声声呼唤文化的早日复兴。印度诗人泰戈尔说:“信念是鸟,它在黎明仍然黑暗之际,感觉到了光明,唱出了歌。”


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回望大师

  国学大师季羡林

  季羡林,当代著名语言学家、历史学家、东方文化研究专家、翻译家等,历任北京大学教授、系主任、副校长,曾任中国社科院南亚研究所所长、中国文化书院院务委员会主席、中科院院士。精通12国语言,被称为“学界泰斗”。2009年7月11日8时50分在北京因突发心脏病病逝,享年98岁。

  季羡林先生为人所敬仰,不仅因为他的学识,还因为他的品格。他在《病榻杂记》一书中,用通达的文字,第一次廓清了他是如何看待这些年外界“加”在自己头上的“国学大师”、“学界泰斗”、“国宝”这三项桂冠的,他表示:“三顶桂冠一摘,还了我一个自由自在身。身上的泡沫洗掉了,露出了真面目,皆大欢喜。”

  “凤毛麟角”任继愈

  任继愈,著名哲学家、宗教学家、历史学家,曾任北京大学教授、中国社科院研究生(论坛)院博士生导师、中国哲学史学会会长、国家图书馆名誉馆长。2009年7月11日4时30分在北京医院因病逝世,享年93岁。

  任继愈先生把总结中国古代精神遗产作为自己一生的追求和使命,致力于用唯物史观研究中国佛教史和中国哲学史。广泛研究哲学、神学、历史、文学等,被毛泽东誉为“凤毛麟角”。

  航天之父钱学森

  钱学森,杰出科学家和中国航天事业的奠基人,中国两弹一星功勋奖章获得者之一。被誉为“中国航天之父”、“中国导弹之父”、“火箭之王”、“中国自动化控制之父”。2009年10月31日上午8时06分在北京逝世,享年98岁。

  自1958年4月起,他长期担任火箭导弹和航天器研制的技术领导职务。参与了近程导弹、中近程导弹和中国第一颗人造地球卫星的研制,直接领导了用中近程导弹运载原子弹“两弹结合”试验,参与制定了中国第一个星际航空的发展规划,发展建立了工程控制论和系统学等。

  漫画大师丁聪

  丁聪,中国著名漫画家。2009年5月26日在北京逝世,享年93岁。“来世上走了一趟,很高兴做了一件事,这就是画了一辈子漫画。”

  抗日战争时期,转辗于香港及西南大后方,发表过不少较有影响的以“争民主”为题材的讽刺画。1979年《读书》创刊起,为该杂志画了整整30年的漫画,始终没有中断过。《读书》原主编沈昌文说:“读者只知道他给《读书》画漫画,不知道我们每期的版式都是他设计……”

  民族工商代表经叔平

  经叔平,中国现代民族工商业者的优秀代表,著名的社会活动家,民生银行创办人。2009年9月14日17时在北京逝世。

  31年前,这位“红色资本家”在年届60时再度出山,协助荣毅仁二次创业,组建了中国国际信托投资公司,随后组建了中国第一家咨询公司、第一家会计师事务所、第一家律师事务所。78岁时,经叔平更是创建了中国首家主要由非公有制企业入股的全国性股份制商业银行———中国民生银行,并在2000年12月上市。

  生物学家贝时璋

  贝时璋,实验生物学家、细胞生物学家、教育家、中科院院士。2009年10月29日上午在北京逝世,享年106岁。

  上世纪30年代初发现了中间性丰年虫,并观察到其雌雄生殖细胞相互转化现象。70年代提出细胞重建学说。重视交叉学科,先后组织开拓了放射生物学、宇宙生物学、仿生学、生物工程技术、生物控制论等分支领域和相关技术,并培养出一批生物物理学骨干人才。

  社会活动家孙起孟

  孙起孟,中国著名教育家和社会活动家、中国民主建国会和全国工商联的卓越领导人,第七、八届全国人民代表大会常务委员会副委员长,中国民主建国会第七、八届中央委员会名誉主席,中国共产党优秀党员。2010年3月2日12时30分因病在北京逝世,享年100岁。

  翻译家杨宪益

  杨宪益,中国著名翻译家、外国文学研究专家、文化史学者和诗人。2009年11月23日早上6时45分在北京逝世,享年95岁。

  曾与夫人戴乃迭合作翻译全本《红楼梦》、全本《儒林外史》等多部中国历史名著,在国外产生广泛影响。

  高等教育开拓者黄焕秋

  黄焕秋,新中国高等教育事业的开拓者之一,曾任中山大学校长、党委书记。2010年2月28日凌晨2时43分在广州逝世,享年94岁。

  1980年,黄焕秋出任中大校长。“文革”结束,百废待兴。他大胆走出去,团结海内外热心教育、关心祖国发展的人士,动员他们捐建教学设施。中大梁銶琚堂是改革开放后内地高校最早以境外捐资人名字命名的建筑。改革开放初期,一个大学竟敢以企业家命名一栋楼,这开了全国先河。


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编辑: 魏俊杰

- 作者: junecau 2012年04月30日, 星期一 00:04  回复(0) |  引用(0) 加入博采

中国学术大师及其成就

 

中国学术大师及其成就
(阿布达 2011.12.11于上海)

1数学
1.1华罗庚
中国解析数论的创始人和开拓者
《堆垒素数论》《优选学》《高等数学引论》《从杨辉三角谈起》
“华氏定理”、“怀依—华不等式”、“华氏不等式”、“普劳威尔—加当华定理”、“华氏算子”、“华—王方法”


1.2陈省身
微分几何之父
陈省身是20世纪重要的微分几何学家,被誉为“微分几何之父”。早在40年代,陈省身他结合微分几何与拓扑学的方法,完成了两项划时代的重要工作:黎曼流形的高斯-博内一般形式和埃尔米特流形的示性类论。他首次应用纤维丛概念于微分几何的研究,引进了后来通称的陈氏示性类(简称陈类)。为大范围微分几何提供了不可缺少的工具。他引进的一些概念、方法和工具,已远远超过微分几何与拓扑学的范围,成为整个现代数学中的重要组成部分。   
陈省身重要的数学工作还有:  
 · 紧浸入与紧逼浸入,由他和R.莱雪夫开始,历30余年,其成就已汇成专著。  
 · 复变函数值分布的复几何化,其中一著名结果是陈-博特定理。   
· 积分几何的运动公式,其超曲面的情形系同严志达合作。  
 · 复流形上实超曲面的陈-莫泽理论,是多复变函数论的一项基本工作。  
 · 极小曲面和调和映射的工作。   
· 陈-西蒙斯微分式是量子力学反常现象的基本工具。
1.《微分几何的若干论题》,美国普林斯顿高级研究院1951年油印本。   
2.《微分流形》,美国芝加哥大学1953年油
国际数学泰斗陈省身(12张)印本。  
 3.《复流形》,美国芝加哥大学1956年版;巴西累西腓大学1959年版;俄译本1961年版。  
 4.《整体几何和分析的研究》(编辑),美国数学协会1967年版。  
 5.《不具位势原理的复流形》,凡·诺斯特兰德1968年版;斯普林格出版社第二版。  
 6.《黎曼流形中的极小子流形》,美国堪萨斯大学1968年油印本。  
 7.《微分几何讲义》(合著),北京大学出版社1983年出版。  
 8.《陈省身论文选集》(1—4卷),斯普林格出版社1978年、1989年出版。
  9.《整体微分几何的研究》(编辑),美国数学协会1988年版。

1.3熊庆来
熊庆来主要从事函数论方面的研究工作,定义了一个“无穷级函数”,国际上称为“熊氏无穷数”。熊庆来在“函数理论”领域造诣很深。1932年他代表中国第一次出席了瑞士苏黎世国际数学家大会,1934年,他的论文《关于无穷级整函数与亚纯函数》发表,并以此获得法国国家博士学位,成为第一个获此学位的中国人。这篇论文中熊庆来所定义的“无穷级函数”,国际上称为“熊氏无穷数”,被载入了世界数学史册,奠定了他在国际数学界的地位。

1.4 吴文俊
《几何定理的机械化证明》,
《数学机械化》
 吴  吴文俊
文俊在数学上作出了许多重大的贡献。  
 ◆ 拓扑学方面,在示性类、示嵌类等领域获得一系列成果,还得到了许多著名的公式,指出了这些理论和方法的广泛应用。他还在拓扑不变量、代数流形等问题上有创造性工作。1956年吴文俊因在拓扑学中的示性类和示嵌类方面的卓越成就获中国自然科学奖一等获。  
 ◆ 数学机械化或机器证明方面,从初等几何着手,在计算机上证明了一类高难度的定理,同时也发现了一些新定理,进一步探讨了微分几何的定理证明。提出了利用机器证明与发现几何定理的新方法。这项工作为数学研究开辟了一个新的领域,将对数学的革命产生深远的影响。1978年获全国科学大会重大科技成果奖。
  ◆ 中国数学史方面,吴文俊认为中国古代数学的特点是:从实际问题出发,经过分析提高,再抽象出一般的原理、原则和方法,最终达到解决一大类问题的目的。他对中国古代数学在数论、代数、几何等方面的成就也提出了精辟的见解。

1.5 苏步青
 苏步青的研究方向主要是微分几何。1872年,德国数学家F.克莱因(Klein)提出了著名的“爱尔兰根计   划书”,在其中总结了当时几何学发展的情况,认为每一种几何学都联系一种变换群,每种几何学所研究的内容就是在这些变换群下的不变性质。除了欧氏空间运动群之外,最为人们所熟悉的有仿射变换群和射影变换群。因而,在19世纪末期和本世纪的最初三四十年中,仿射微分几何学和射影微分几何学都得到很迅速的发展。苏步青的大部分研究工作是属于这个方向的。此外,他还致力于一般空间微分几何学和计算几何学的研究。一共发表了156篇学术论文,并有专著和教材十多部。他的不少成果已被许多国家的数学家大量引用或作为重要的内容被写进他们的专著。
仿射微分几何
  对仿射微分几何学的研究仿射群是比欧几里德群大一些的变换群,它能够保持“直线”和“平行性”,但没有线段长度和正交性等概念。苏步青在20年代后期,就致力于微分几何学这一分支的研究,     苏步青
当时在国际上处于热门。他的成就之一就是引进和决定了仿射铸曲面和仿射旋转曲面,他决定了所有仿射铸曲面并讨论了它们的性质,仿射旋转曲面是仿射铸曲面的一种特殊情形,它的特征是这种曲面的仿射法线必和一条定直线相交,因而它们是普通的旋转曲面非常自然的推广。   苏步青对仿射微分几何的另一极其美妙的发现是:他对一般的曲面,构作出一个仿射不变的4次(3阶)的代数锥面。在仿射的曲面理论中为人们注目的许多协变几何对象,包括2条主切曲线,3条达布(Dfarboux)切线,3条塞格雷(Segre)切线和仿射法线等等,都可以由这个锥面和它的3根尖点直线以美妙的方式体现出来,形成一个十分引人入胜的构图,这锥面被命名为苏锥面。苏步青的关于仿射微分几何学的成果,使他在30年代初就成为世界上著名的微分几何学家,后来据此写成了《仿射微分几何》(1981年出版)一书,评论者(美国《数学评论》 )认为,许多内容是“绝对杰出的”,还说,“这本漂亮的、现代化的书是任何学术图书馆所必备的”。
射影曲线论
  对射影曲线论的研究射影群比仿射群更大,它能保持直线的概念,但“平行性”的概念已不复出现。在18、19世纪中,射影几何曾长期吸引数学家们的注意。例如,通过子群,它可以把欧氏几何和另外两类非欧几何学统一在同一理论体系中。由于既无度量,又无平行性,其微分几何的研究更为困难。即使是曲线论,虽经著名几何学家e.邦皮亚尼(Bompiani)、蟹谷乘养等人的多年研究,甚至在三维情况,结果也并不理想,更不用说高维情况了。苏步青发现平面曲线在其奇点的一些协变的性质,运用几何结构,以非常清楚的方法,定出了曲线在正常点的相应的射影标架(随曲线而变动的基本多面体),从而为射影曲线论奠定了完美的基础,得到国际上高度的重视。搞局部微分几何的学者,往往把奇点扔掉,而苏步青恰恰是从奇点发掘出隐藏着的特性,陈省身教授对此十分欣赏。在这项研究中,苏步青和他的学生也同时推进了代数曲线奇点的研究,有关的工作完成于三四十年代,抗战期间就已写成专著,但始终不得出版,到1954年,才作为他所写的第一本专著,由中国科学院出版。后来又出了英译本,《数学评论》的评阅者说:“现在射影几何被应用于数学物理和广义相对论中的各种问题,这本书已成为更重要了。”
射影曲面论
  对射影曲面论的研究射影曲面论比曲线论要复杂得多,在30年代到40年代中,苏步青对它作了非常深入的,内容丰富的研究,在这里我们仅仅指出以下几项:对于一个曲面上一般的点p,S.李(Lie)得到一个协变的二次曲面,被命名为李二次曲面。作为李二次曲面的包络,除原曲面外,还有4张曲面,于是,对于每点P就有4个对应点,它们形成了点p的德穆林(DemouLin)变换。这时,所构成的空间四边形称为德穆林四边形。苏步青从这种四边形出发,构作出一个有重要性质的协变的二次曲面,后来这二次曲面被称为苏二次曲面。   他还研究了一种特殊的曲面,称为S曲面,它们的特点是,其上每点的苏二次曲面都相同,这类曲面有许多有趣的性质。他完全地决定了它们,并作出了分类。苏步青还研究了射影极小曲面,他的定义和g.汤姆森(ThomSen)用变分方法而引进的定义是相等价的。苏步青得到了有关射影极小曲面的戈尔多(godeaux)序列的“交扭定理”,显示出很优美的几何性质。苏步青又研究了一类周期为4的拉普拉斯(LapLace)序列,它和另一周期为4的拉普拉斯序列有共同的对角线汇,他把这种序列的决定归结为求解现在应用上很感兴趣的正弦-戈登(gordon)方程或双曲正弦-戈登方程,指出了这种序列的许多特性。这种研究在国际上很受重视,例如苏联的菲尼科夫学派就十分赞赏它。后来被g.博尔命名为苏链。
专著理论
  苏步青的专著《射影曲面概论》全面总结了他在这一方面的成果。对高维空间共轭网理     苏步青
论的研究本世纪的大数学家e.嘉当(cartan)建立了外微分形式的理论,他和e.凯勒(KahLer)的关于一般外微分形式方程组解的存在性和自由度的研究,是现代数学的重要成就之一。嘉当本人以及后来的几何学家们如苏联菲尼科夫学派,都用此工具,得到许多微分几何方面的重要成果。在50年代中,苏步青也运用这一工具来研究高维射影空间中的共轭网理论,构作了高维射影空间中不少的具有优美几何性质的拉普拉斯序列,分别讨论了它们的存在性,自由度和有关的几何性质。他的专著《射影共轭网概论》(1977年出版)总结了这一方面的成果。对一般空间微分几何学的研究在19世纪,已经出现了黎曼几何学,它是以定义空间两无限邻近点的距离平方的二次微分形式为基础而建立起来的。20世纪以来,因受到广义相对论的刺激,黎曼几何发展很快,并产生了更一般的以曲线长度积分为基础的芬斯勒(FinSler)空间,以超曲面面积积分为基础的嘉当空间,以二阶微分方程组为基础的道路空间和K展空间等,通称一般空间。苏步青从30年代后期开始,对于一般空间的微分几何学的发展,作出了许多重要贡献。 对于嘉当几何学,他着重研究了极值离差理论,即研究能保持测地线的无穷小变形的方程,这是黎曼几何中十分重要的雅可比(Jacobi)方程的一种推广。K展空间是由完全可积的偏微分方程组所定义的,由J.道格拉斯(DougLaS)最早提出。苏步青得到了射影形式的可积条件,他又研究了仿射同构、射影同构及其推广,在讨论这种空间的几何结构时,他推广了嘉当有关平面公理的研究。1958年,包括上述结果的专著《一般空间微分几何学》由科学出版社出版。他在一般空间几何学的成果,获得了中国第一届自然科学奖。
船体放样
  对计算几何的研究70年代初期,由于造船、汽车工业的需要和计算机在工业中的应用日趋广泛,在国际上形成了计算几何这一学科。苏步青出于对经济建设的关心,在逆境中仍然坚持科学研究。他了解到用旧方法作船体放样的困难后,毅然投入了这项密切联系工业生产的研究,把曲线论中的仿射不变量方法首创性地引入计算几何学科,使过去凭经验直观的一些方法有了可靠的理论基础,使得有广泛应用的3次参数曲线、贝泽(Bézier)曲线等等的研究都取得了很大的进展。这些工作的一部分,已经在中国造船工业中的船体放样、航空工业中的涡轮叶片空间造型以及有关的外型设计等方面获得了成功的应用,因而获得了两项国家科技进步奖。有关工作的理论部分,已写入《计算几何》(和刘鼎元合著)一书。该书英译本的出版在国际上引起了重视。 总之,苏步青在微分几何领域中做了大量的杰出的研究,在各个时期中处于国际的先进行列,并为几何学今后的发展,提供了宝贵的财富。由于数学研究的重大成就,他于1948年被选为当时在南京的中央研究院院士兼学术委员会常委。1955年被选为中国科学院学部委员(今称中国科学院院士)。   除了从事研究之外,他还做过大量的组织和交流工作。1935年,他是中国数学学会的发起人之一,并当选为理事。他被任命为我国最早的数学研究期刊《中国数学会学报》的总编辑。中华人民共和国成立后,他又致力于中国数学会的复会工作,曾担任中国数学会副理事长和上海数学会的理事长。他还积极参加过中国科学工作者协会杭州分会的活动,主持过浙江省科学团体联合会的筹备工作。后来他又担任过上海科学技术协会主席。他还曾主持过中国科学院数学研究所的筹备工作,任数学所筹备处主任直至正式建所时为止。在复旦大学,他除了创建数学研究所外,还创办了全国性的、高质量杂志《数学年刊》。此刊在国际上享有声誉。


2.物理
2.1吴有训
吴有训在物理学领域中的重要成就是:在参与康普顿的X射线散射研究的开创工作时,他以精湛的实验技术和卓越的理论分析,验证了康普顿效应。1924年他与康普顿合作发表《经过轻元素散射后的钼Ka射线的波长》。30年代中,他在清华大学讲授近代物理和普通物理学,注重实验课,并指导许多届学生的毕业论文工作。他不辞辛劳,诲人不倦,亲自指导查阅文献,制备实验装置;以严谨的科学作风培养出许多优秀学生。   他毕生致力于中国的科学事业和教育事业。1958年中国科学技术大学成立,他已多年担任中国科学院副院长,且年事已高,但仍亲自讲授大学的物理学课程,为培养人才尽心竭力。   吴有训在科学事业领导工作中始终认真负责,虚心听取各方意见,择善而从,赢得了同事们的敬爱。他有魄力,有远见,促进了中国科学事业的发展。

2.2叶企孙
在物理学上重要研究成果有两个.一是用X射线精确地测定普朗克常数h,得出当时用X射线测定h值的最高的精确度;二是开创性地研究了流体静压力对铁磁性金属的磁导率的影响,这是本世纪20年代在物质铁磁性方面的一项重要研究工作,受到了世界各地科学界的重视.

2.3 周培源
周培源在学术上的成就,主要为物理学基础理论的两个重要方面,即爱因斯坦广义相对论中的引力论和流体力学中的湍流理论的研究,奠定了湍流模式理论的基础;研究并初步证实了广义相对论引力论中“座标有关”的重要论点。
在广义相对论方面
  在广义相对论方面,周培源一直致力于求解引力场方程的确定解,并应用于宇宙论的研究。早在二三十年代,他就求得了轴对称静态引力场的若干解,与静止场不同类型的严格解,并于1939年证实,在球对称膨胀宇宙中,若物质和辐射处于热平衡态,则宇宙必为弗里德曼宇宙。70年代末,他又把严格的谐和条件作为一个物理条件添加进引力场方程,求得一系列静态解、稳态解及宇宙解。还指导研究生进行了与地面平行和垂直的光速比较实验,以探求史瓦西解和郎曲斯解哪一个更符合静态球对称引力场的客观实际。初步结果已显示出,郎曲斯解与实际相符。80年代,周培源致力于广义相对论的基本问题,即经过座标变换联系起来的几个解,究竟应该是一个解还是几个解。他对照流体力学中保角变换,认为这种情形应该是几个解而不是一个解。产生这种不确定的原因在于爱因斯坦方程缺少必要的座标条件。
在引力理论方面
  在引力理论方面,他提出了“谐和条件是物理条件”的重要观点,并且提出和指导了中科院高能所李永贵同志等的“地球引力场中光速各向同性检验”实验,在世界上首次获得地球表面水准方向和竖直方向传播速度的相对差值在10-11量级上相同的结果,这一结果有可能使人们对爱因斯坦引力论的认识产生重大影响。
在湍流理论方面
  在湍流理论方面,30年代初,他认识到湍流场和边界条件关系密切,后来参照广义相对论中把品质作为积分常数的处理方法,求出了雷诺应力等所满足的微分方程,并希望能把边界的影响通过边界条件引入雷诺应力的运算式中。1940年,他写出了第一篇论述湍流的论文,该文在国际上第一次提出湍流脉动方程,并用求剪应力和三元速度关联函数满足动力学方程的方法建立了普通湍流理论,从而奠定了湍流模式理论的基础。1945年,他在美国的《应用数学季刊》上,发表了题为《关于速度关联和湍流涨落方程的解》的重要论文,提出了两种求解湍流运动的方法,立即在国际上引起广泛注意,进而在国际上形成了一个“湍流模式理论”流派,对推动流体力学尤其是湍流理论的研究产生了深远的影响。被公推为以雷诺应力方程为出发点的工程湍流模式理论的奠基性工作。50年代,他利用一个比较简单的轴  芝加哥大学
对称涡旋模型作为湍流元的物理图像来说明均匀各向同性的湍流运动,并根据对均匀各向同性的湍流运动的研究,分别求得在湍流衰变后期和初期的二元速度的关联函数、三元速度关联函数。之后,他又进一步用"准相似性"概念将衰变初期和后期的相似条件统一为一个确定解的物理条件,并为实验所证实。从而在国际上第一次由实验确定了从衰变初期到后期的湍流能量衰变规律和泰勒湍流微尺度扩散规律的理论结果。他首先提出了以研究湍流的基本涡旋结构作为出发点,以某种典型旋涡作为湍流元,采用先求解后求平均的新方法,从而避免了传统湍流理论中纳维-斯托克斯方程出现不封闭性的致命弱点。根据这一想法,他与蔡树棠先生在1956年从粘性流体的纳维-斯托克斯方程出发,找到了均匀各向同性湍流在衰变后期的轴对称涡旋解。此后周先生又与是勋刚、李松年、黄永念、魏中磊、钮珍南等同志合作引进并验证了准相似条件,发展了均匀各向同性湍流理论,并于1982年获得国家自然科学二等奖。80年代,他又将这些结果推广到具有剪切应力的普通湍流运动中去,并引进新的逼近求解方法,以平面湍射流作例子,求得平均运动方程与脉动方程的联立解。经过半个世纪不懈努力,周培源的湍流模式理论体系已相当完整。   最近黄永念、是长春、朱照宣等从混沌的观点出发,在真实物理空间内找到了一种涡球作混沌运动的实例,从一个侧面证明了湍流旋涡结构理论的正确性。在测量仪器方面,继诸乾康,俞达成等人研制出恒温热线热膜流速计(简称HWFA)以后,盛森芝等人又于最近研制成IFV-900型智慧流速测量系统。这是一种主电桥予移相型新一代HWFA,与传统的HWFA相比,线路模型接近真实条件,在HWFA的理论上有重大突破;技术上有重大革新,完全革除了传统HWFA的三个调节参量,测前调整时间缩短了十倍以上,稳定工作的频带加宽了二倍以上。湍流研究的这些新的进展,证明了一批湍流理论、实验和测量仪器学者、专家,在周老的指导和影响下,已经形成了有自己风格和特点的具有相当规模的学派。

 

2.4钱学森
应用力学
    钱学森
钱学森在应用力学的空气动力学方面和固体力学方面都做过开拓性的工作;与冯·卡门合作进行的可压缩边界层的研究,揭示了这一领域的一些温度变化情况,创立了“卡门—钱近似”方程。与郭永怀合作最早在跨声速流动问题中引入上下临界马赫数的概念。
喷气推进与航天技术
  从40年代到60年代初期,钱学森在火箭与航天领域提出了若干重要的概念:在40年代提出并实现了火箭助推起飞装置(JATO),使飞机跑道距离缩短;在1949年提出了火箭旅客飞机概念和关于核火箭的设想;在1953年研究了行星际飞行理论的可能性;在1962年出版的《星际航行概论》中,提出了用一架装有喷气发动机的大飞机作为第一级运载工具,用一架装有火箭发动机的飞机作为第二级运载工具的天地往返运输系统概念。
工程控制论
  工程控制论在其形成过程中,把设计稳定与制导系统这类工程技术实践作为主要研究对象。钱学森本人就是这类研究工作的先驱者。
物理力学
  钱学森在1946年将稀薄气体的物理、化学和力学特性结合起来的研究,是先驱性的工作。1953年,他正式提出物理力学概念,主张从物质的微观规律确定其宏观力学特性,改变过去只靠实验测定力学性质的方法,大大节约了人力物力,并开拓了高温高压的新领域。1961年他编著的《物理力学讲义》正式出版。现在这门科学的带头人是苟清泉教授,1984年钱学森向苟清泉建议,把物理力学扩展到原子分子设计的工程技术上。
系统工程
  钱学森不仅将中国航天系统工程的实践提炼成航天系统工程理论,并且在80年代初期提出国民经济建设总体设计部的概念,还坚持致力于将航天系统工程概念推广应用到整个国家和国民经济建设,并从社会形态和开放复杂巨系统的高度,论述了社会系统。钱学森从而提出把社会系统划分为社会经济系统、社会政治系统和社会意识系统三个组成部分。相应于三种社会形态应有三种文明建设,即物质文明建设(经济形态)、政治文明建设(政治形态)和精神文明建设(意识形态)。社会主义文明建设应是这三种文明建设的协调发展。从实践角度来看,保证这三种文明建设协调发展的就是社会系统工程。从改革和开放的现实来看,不仅需要经济系统工程,更需要社会系统工程。
系统科学
  钱学森对系统科学最重要的贡献,是他发展了系统学和开放的复杂巨系统的方法论。
思维科学
  人工智能已成为国际上的一大热门,但学术思想却处于混乱状态。在这样的背景下,钱学森站在科技发展的前沿,提出创建思维科学(noeticscience)这一科学技术部门,把30年代中国哲学界曾议论过,有所争论,但在当时条件下没法讲清楚的主张,科学地概括成为思维科学。比较突出的贡献为:   (1)钱学森在80年代初提出创建思维科学技术部门,认为思维科学是处理意识与大脑、精神与物质、主观与客观的科学,是现代科学技术的一个大部门。推动思维科学研究的是计算机技术革命的需要。   (2)钱学森主张发展思维科学要同人工智能、智能计算机的工作结合起来。他以自己亲身参予应用力学发展的深刻体会,指明研究人工智能、智能计算机应以应用力学为借鉴,走理论联系实际,实际要理论指导的道路。人工智能的理论基础就是思维科学中的基础科学思维学。研究思维学的途径是从哲学的成果中去寻找,思维学实际上是从哲学中演化出来的。他还认为形象思维学的建立是当前思维科学研究的突破口,也是人工智能、智能计算机的核心问题。   (3)钱学森把系统科学方法应用到思维科学的研究中,提出思维的系统观,即首先以逻辑单元思维过程为微观基础,逐步构筑单一思维类型的一阶思维系统,也就是构筑抽象思维、形象(直感)思维、社会思维以及特异思维(灵感思维)等;其次是解决二阶思维开放大系统的课题;最后是决策咨询高阶思维开放巨系统。   ⑧科学技术体系与马克思主义哲学   钱学森认为,马克思主义哲学是人类对客观世界认识的最高概括,也是现代科学技术(包括科学的社会科学)的最高概括,钱学森将当代科学技术发展状况,归纳为十个紧密相联的科学技术部门。这十大科学技术部门的划分方法,正是钱学森运用马克思主义哲学,特别是系统论对科学分类方法的又一创新。
2.5钱伟长
 1、他回国后从事的一项有影响的工作是圆薄板大挠度问题的摄动解法。圆薄板大挠度问题,是一个典型的非线性问题,其非线性微分方程由冯·卡门在1910年提出,但长期没有找到好的求解的方法。1934年,S.韦(Way)提出了幂级数解法,但是,收敛太慢。冯·卡门在1940年提出这个问题还需要一种工程师能够运用的解法。钱伟长在1947年做到了这一点,其计算结果和1942年由麦克弗森(Mcpherson),朗布尔格(Rumberg)及利维(Levy)所完成的实验相符合。在有了电子计算机之后,叶开沅的一个博士研究生用韦的级数解法进行了计算(称为精确解)。与这些晚近的数值解法相比较,钱伟长用解析法手算所达到的精度以及方法的巧妙都是令人赞叹的,在正则摄动理论方面创建的以中心挠度wm为摄动参数作渐近展开的摄动解法,国际力学界称之为“钱伟长方法”。   2、与世界导弹之父冯o卡门合作发表《变扭的扭转》,成为国际弹性力学理论的经典之作。   3、在奇异摄动理论方面独创性地写出了有关固定圆板的大挠度问题的渐近解,国际力学界称之为“钱伟长方程”。   50年代初,钱伟长、叶开沅等曾经在清华大学召开薄板大挠度问题的研讨会,并出版了论文集《弹性圆薄板大挠度问题》。后来,钱伟长、叶开沅又计算了多种载荷和边界条件下的圆薄板和矩形薄板大挠度问题,参加了1956年布鲁塞尔的第九届国际应用力学会议。1957年,有关论著由莫斯科译文出版社译成俄文。此后,潘立宙在1957年和美国纳什(Nash)教授在1959年分别独立用此法求解了椭圆板大挠度问题。   钱伟长有关圆薄板大挠度问题的工作,曾在1955年获得国家自然科学二等奖。   4、在给出上述参数摄动法的同时,1948年,钱伟长还用奇异摄动法解决了圆薄板大挠度的问题,薄膜解适用于边界位移为零的挠度很大的情况,它除了不能满足转角为零的夹紧边界外,在全场适用,称为外场解。把边界法向的尺度放大,设立边界内层坐标,以无量纲化中心挠度为尺度参数,并以此量摄动展开,称为内层解。外场解和内层解的合成展开是用不同尺度来研究边界效应,在薄膜解的基础上进行修正,可以解决边界转角为零的问题。展开式中幂次有正有负,又称为奇异摄动法。   钱伟长的这一工作是国际上有关奇异摄动理论的最早的少数著作之一,在50年代,由于郭永怀的边界层匹配法获得成功,林家翘不动点理论、钱学森的爆炸波处理确立之后,奇异摄动理论才受到重视,被认为是摄动法的新领域。由于1948年中国的杂志在国外没有正常传播,晚至1956年E.布朗伯格(Bromberg)和1961年Л.C.克鲁布钦科(Cpyбщик)等人还用类似的合成展开法来求解这同一个问题。   在80年代,钱伟长指导研究生对上述圆薄板大挠度问题的研究工作做了进一步的完善和改进。如用均方根挠角做摄动参数,解决了在均布压力和中心集中力复合作用下,由于中心点挠度可能为零而带来的困难;又如在合成展开法中,用中心点位移替代载荷作展开参数,大大提高了收敛速度,并使所有边界条件都在各级近似中跨级满足。   5、圆环壳的一般解是钱伟长的另一个贡献。圆环壳是弹性元件和其它壳体结构中常见的形式之一。在赖纳斯(1912)和E.迈斯纳(Meissner,1915)轴对称壳二阶微分方程组的基础上,F.托尔凯(Tolke,1937),R.A.克拉克(Clark,1950)和B.B.诺沃日洛夫(Новожилов,1951)提出了三种不同的复变量方程,克拉克求出渐近解。诺沃日洛夫求出了非齐次解,但不能满足不同的边界条件。钱伟长给出了齐次解并且证明了解的收敛性,和非齐次解结合,给出圆环壳的一般解,解决了这个几十年来悬而未决的难题。   在圆薄板摄动解和圆环壳一般解的基础上,钱伟长在80年代里先后承接过两项国家重点攻关课题,提出了仪表弹性元件和波纹管膨胀节的理论计算方法,如U形波纹管非线性特性的摄动解法、三圆弧波纹膜片的设计,以及轴对称载荷下旋转壳弹性元件的非线性计算通用程序等。   钱伟长仍在对壳体的基础理论和工程应用进行新的探索,一方面开展对非Kirchhoff-Love假设壳体理论的研究,另一方面大力组织在仪表弹性元件行业和波纹管补偿器金属软管行业中壳体理论的工程应用。    6、除了在板壳理论方面的工作以外,钱伟长另一项享誉世界的成就是对广义变分原理的研究。 由于60至70年代有限元方法的发展及其在工程上的广泛应用,变分原理作为其理论基础,显示出重要性。世界上有两个学术中心,引起各国学者的注意,一个是美国麻省理工学院的赖斯纳、日本著名学者:鹫津久一郎、卞学鐄等人,另一个就是钱伟长等一批中国的科学家。     国际理论力学大会最年轻的大师-钱伟长
以往的变分原理工作,大都是凑出来的,即首先写出泛函,再取驻值验证。所以每一个新原理的出现都是一项重要成果。钱伟长试图找到系统的做法,他首先从最小位能原理和最小余能原理出发,把约束条件利用拉格朗日乘子引入泛函,从而先放松条件,得到相应广义化的变分原理。在变分中可以把待定的拉氏乘子确定下来,这是对建立广义变分原理的泛函提出合乎逻辑的数学方法,无疑是一个重要成果。可惜在1964年将文章投给《力学学报》后,该报的编委予以退稿处理。从审查意见中可以看到,审查者并不完全理解拉格朗日乘子法。日本鹫津久一郎在1968年出版的《弹性和塑性力学中的变分法》一书中,才比较明确地应用了拉氏乘子法,但还有一些要点上不够明确,如待定乘子通过泛函驻值条件来决定的观点还没有反映。一直到1977年,国外的文献上才有这一方面的论述。O.C.钦科维奇(Zienkiewicz)在《有限元法》一书中明确地把Courant和Hilbert的经典著作中有关变分约束条件,待定拉格朗日乘子法加以讲解,应用到弹性力学变分原理中。比起钱伟长1964年的工作已晚了15年。   7、1964年,钱伟长把拉格朗日乘子法应用到壳体理论方面,用变分原理导出壳体非线性方程。1978年,他进一步讨论了广义变分原理在有限元方法上的应用。多次开设变分法和有限元的讲座,听讲者总计达3000余人次,极大地推动了我国变分原理和有限元方法的研究。在1978年恢复研究生和建立学位制度之后,一时间,摄动法、变分原理和有限元的应用成了研究生论文中的一种时髦。1983年,钱伟长作了广义变分原理的系列讲座并出版专著。通过学术性的争论,启发了中国学者在变分原理方面更深入的思考,促进了拉格朗日乘子法在变分原理中的应用,推动了有限元、杂交元和混合元等方面蓬勃的研究活动和广泛的工程应用。   1982年,钱伟长等在广义变分原理方面的工作又获得国家自然科学二等奖。   在广义变分原理方面,钱伟长的工作还有:(1)把广义变分原理推广到大位移和非线性弹性体。(2)提出以进入泛函而消除掉的微分方程或以约束条件为依据的分类原则,并由此而确定变分原理间的等价定理。(3)高阶拉氏乘子法,解决了在Hellinger-Reissner原理中消除应力应变关系的约束时所遇到的临界变分条件的困难,即待定乘子为零的困难。(4)在非协调元中采用识别了的拉格朗日乘子法,从而减少了和待定乘子有关的自由度,其《以广义变分原理为基础的非协调薄板有限元》一文被收进美国1984年《应用力学进展》,被世人公认为是一项国际上重要的进展和贡献。   8、钱伟长在流体力学方面也作出积极贡献。在40年代,他用一种巧妙的摄动展开法,给出高速空气动力学超音速锥流的渐近解,大大改进冯·卡门和N.B.摩尔(Moore)给出的线性化近似解,与G.I.泰勒(Taylor)和J.W.麦科尔(Maccoll)的数值结果相吻合。文中证明了卡门-摩尔的线性解仅在圆锥角很小时适用。过去,人们在渐近序列中一般是采用幂级数,钱伟长拓宽了渐近序列的范围,采用幂级数-对数函数的混合序列,这对摄动法是一项重大突破,50年代之后,才被人们认识和接受。   1886年,O.雷诺(Rynolds)做了7个假设,提出润滑的原始模型,导出了著名的雷诺方程。1949年,钱伟长基于滑板间粘性流体层很薄的实际情况,以流体特征厚度为小参数,进行摄动展开,仅用3个简化假设,从流体力学的纳维-斯托克斯方程出发,导出了润滑问题的高阶雷诺型方程。并进一步建立相应的变分表达式,导出等价的变分问题,从而使计算工作量大为减少。并可用于计算有限宽矩形润滑轴承问题。算例表明,计算结果正确可靠,大大改进了M.马斯卡特(Muskat),F.摩根(MORGAN)和M.W.默里亚(Merea)1940的结果,是世界润滑流体动力学一篇成功的早期之作。   对流体力学的变分原理,多数理论工作是从伯努利方程出发,研究无粘外部流动。1984年,钱伟长从流体力学的基本方程出发,对内流、外流等一般的粘性流动建立了更为普遍的变分原理,对不可压缩流体和可压缩流体分别建立了最大功率消耗原理。并以运动方程为基础,用拉格朗日乘子法消除诸如物态方程、连续性方程及边界条件等变分约束条件,建立了无条件的广义变分原理。从而把固体力学中变分原理方法推广到粘性流体力学,奠定了流体力学中有限元方法的基础。   9、研制出超过国际水平的锌-空气电池 在清华大学学习时,钱伟长不但读了物理,还修完了化学系的主要课程。1972至1974年,当他接到为坦克和野外作业部门研制大电流高能电池的任务时,他查阅了有关的国内外资料,成功地研制出多项指标超过国际水平的锌-空气电池,并协助建立了锌空气电池厂。受到周恩来总理的称赞和支持,并获北京市1975年科技进步奖。   10、出版专著《穿甲力学》对高速撞击问题,他也有多篇研究论文,并出版专著《穿甲力学》,该书获1998年全国优秀科技图书一等奖。   11、推导三角级数求和公式 在“文化大革命”期间,虽然缺乏起码的工作条件,但他以非凡的毅力,推导了12000多个三角级数求和公式。其中不少很有实用价值,也是前人所未知的。   12、对中文信息处理作出重要贡献 钱伟长还以其深厚的国学功底,对中文信息处理作出重要贡献。191年,他担任了中国中文信息学会理事长。1984年,他提出汉字宏观字形编码,简称“钱码”。1986年,在国家标准局组织的全国第一届汉字输入方案评测会上,在34种方案中,“钱码”被评为A类方案,单人输入速度第一。并在同一年获得上海市科技进步二等奖。   有人说,钱伟长太全面了,他在科学、政治、教育每个领域取得的成就都是常人无法企及的。钱伟长见到记者时仍然在强调他不变的那句话,“我没有专业,国家需要就是我的专业;我从不考虑自己的得与失,祖国和人民的忧就是我的忧,祖国和人民的乐就是我的乐。”他用六十多年的报国路诠释了自己一直坚持的专业:爱国。

2.6黄昆
主要从事固体物理理论、半导体物理学等方面的研究并取得多项国际水平的成果,是中国半导体物理学研究的开创者之一。 50 年代与合作者首先提出多声子的辐射和无辐射跃迁的量子理论即“黄-佩卡尔理论”;首先提出晶体中声子与电磁波的耦合振动模式及有关的基本方程(被誉为黄方程)。40年代首次提出固体中杂质缺陷导致 X光漫散射的理论(被誉为黄散射)。证明了无辐射跃迁绝热近似和静态耦合理论的等价性,澄清了这方面的一些根本性问题。获2001年度国家最高科学技术奖。

3.化学
3.1侯德榜
侯德榜一生勤奋好学,虽工作繁忙却还著书立说。   《纯碱制造》一书于1933年在纽约列入美国化学会丛书出版。这部化工巨著第一次彻底公开了索尔  侯德榜等三人雕塑
维法制碱的秘密,被世界各国化工界公认为制碱工业的权威专著,同时被相继译成多种文字出版,对世界制碱工业的发展起了重要作用。美国的威尔逊教授称这本书是“中国化学家对世界文明所作的重大贡献”。   《制碱工学》是侯德榜晚年的著作,也是他从事制碱工业40年经验的总结。全书在科学水平上较《纯碱制造》一书有较大提高。该书将“侯氏碱法”系统地奉献给读者,在国内外学术界引起强烈反响。
侯氏制碱法的原理是依据离子反应发生的原理进行的,离子反应会向着离子浓度减小的方向进行。也就是很多初中高中教材所说的复分解反应应有沉淀,气体和难电离的物质生成。他要制纯碱(Na2CO3),就利用NaHCO3在溶液中溶液中溶解度较小,所以先制得NaHCO3。再利用碳酸氢钠不稳定性分解得到纯碱。要制得碳酸氢钠就要有大量钠离子和碳酸氢根离子,所以就在饱和食盐水中通入氨气,形成饱和氨盐水,再向其中通入二氧化碳,在溶液中就有了大量的钠离子,铵根离子,氯离子和碳酸氢根离子,这其中NaHCO3溶解度最小,所以析出,其余产品处理后可作肥料或循环使用。
3.2卢嘉锡
对中国结构化学的杰出贡献   结构化学是物理化学的一个重要分支,早在国际上尚处于起步时期的30年代末,卢嘉锡就敏锐地意识到:物理化学的第一发展阶段即热力学阶段已臻完善,可能成为第二发展阶段的将是结构化学,他选择了这个学科作为研究的主要方向。   在加州理工学院,他参加过过氧化氢分子结构的研究。当时,物质的分子表征通常是以获得合格单晶为前提的,但因很难得到过氧化氢的单晶,以致测定这种简单化合物的分子结构成为当时的难题之一。卢嘉锡和P.A.盖古勒(Giguere)巧妙地用尿素过氧化氢加合物,并培养出这种加合物的单晶。有趣的是,在这种单晶中,过氧化氢分子并不因为尿素分子的存在而发生构型上的畸变。接着,他和E.W.休斯(Hughes)合作完成了晶体结构测定,证实了W.彭尼(Penny)和G.萨塞兰(Sutherland)对过氧化氢分子结构所做的理论分析。   1943年,他与J.多诺休(Donohue)采用电子衍射法研究了硫氮(S4N4)、砷硫(As4S4)等化合物的结构,并定出被他们称为“摇篮”形的八员环构型,这一研究结果后来为多诺休所进行的晶体结构测定所证实。这些硫氮非过渡元素原子簇化合物在结构上具有的“多中心键”特征,曾引起卢嘉锡极大的兴趣,和他以后对固氮酶活性中心模型的研究有密切的关系。   在结构分析方法上,他提出过一种处理等倾角魏森堡衍射点的极化因子和洛伦兹因子的图解法,成为当时国际上普遍采用的一种较简便的方法,曾被收入《国际晶体学数学用表》(第二版)。   回国以后,卢嘉锡一心想在国内开辟结构化学研究,在当时的条件下,这一宏愿根本无法实现。于是卢嘉锡寄希望于教育事业,以培养人才为己任。在教学工作中,他是一位才华横溢而又勤奋严谨的人。他学识渊博且善于表达,讲起课来生动活泼,见解独到,板书格外工整清晰,课堂常常座无虚席,成为厦门大学最受欢迎的教授之一。1947年春,当他在浙江大学完成第一次讲学任务即将离去之际,该校一百多名师生曾联名写了封充满激情的挽留信。解放初期,他曾接受高等教育部的聘请,与唐敖庆等先后到山东大学(当时设在青岛)和北京大学(同行的还有吴征铠、徐光宪)讲授物质结构课程,培养了一大批结构化学的师资。   卢嘉锡在教学过程中,注重培养学生的思考能力和解决实际问题的能力。他虽然是一位数学功底很深的化学教授,却经常告诫学生,要学会对事物进行“毛估”,他说:“毛估比不估好”。思考问题时要学会先大致估计出结果的数量级,尽量避开繁琐的计算,以便迅速地抓住问题的本质,必要时再仔细计算,这样可以提高解决问题的效率。为了培养具有全面素质的人才,他让学生记住一个奇特而有趣的结构式——C3H3,即Clear Head(清楚的头脑)、Clever Hands(灵巧的双手)、Clean Habit(洁净的习惯)。他常说:“一个老师如果不能培养出几个超过自己的学生,他就不是位好老师。”建国以来,他已培养了十五届计50多名博士生、硕士生以及许多青年学者,如田昭武、张乾二、梁敬魁、黄金陵、黄锦顺、吴新涛、潘克桢、陈创天等。蛋白质结晶学家、美国加州理工学院研究员朱沅女士(已病逝)的成长也曾受到卢嘉锡的指导和关怀。   60年代初期,卢嘉锡在创办福建物质结构研究所的同时,组织和领导过渡金属络合物和一些簇合物、硫氮系原子簇化合物以及新技术晶体、材料等方面的研究,并取得了一些可喜成果。   70年代以后,他在组织和参加我国化学模拟生物固氮研究并取得重要理论成果的基础上,以这项重大研究工作为契机发展我国原子簇化学。1978年,基于他对国际上化学前沿领域发展的敏锐洞察力,同时也由于从事化学模拟生物固氮研究所取得的成果和经验以及早期在硫氮原子簇化合物方面的科研实践,他在国内最早倡导开展过渡金属原子簇化合物研究,并抓住这一方向进行了深入系统的工作。以卢嘉锡为首的研究集体在合成和表征了200多种新型簇合物的基础上总结和发现的两个重要规律,即“活性元件组装”和“类芳香性”,受到美、英、日、德、法、苏等几十个国家同行专家的重视,对国际原子簇化学的发展产生了深远影响。   此外,在卢嘉锡指导下的福建物质结构研究所,与中国科学院生物物理研究所和上海有机化学研究所合作完成了天花粉蛋白空间结构测定,建立了国际上第一个核糖共活蛋白的分子模型。   长期以来,卢嘉锡在领导福建物质结构研究所和发展我国结构化学的实践中,逐渐形成了独特而系统的科研指导思想,这就是“五重双结合”:实验与理论相结合(以实验为主),化学与物理相结合(以化学为主),结构与性能相结合(以结构为主),静态与动态相结合(以静态为主),基础与应用相结合(以基础为主);“四个一些”:看远一些,走前一些,搞深一些,想宽一些;“三个立足”:立足改革,立足竞争,立足创新。这些指导思想在推动福建物质结构研究所科研工作的迅速发展和形成自家特色方面发挥了重要作用。   开拓中国原子簇化学研究领域取得一生中最为突出的学术成就   原子簇化学特别是过渡金属原子簇化合物是70年代以来国际上十分活跃的一个领域,人们从对固氮酶的研究中比较一致地认识到其固氮活性中心很可能是由Mo、Fe、S三种原子组成的原子簇,从而对原子簇化合物及其可能存在的生物活性更感兴趣。同时,这类新型化合物中存在着同核或异核的金属—金属之间的相互作用,从而具有应用于催化过程的前景。此外,对这类含有金属—金属键化合物的研究,有可能加深人们对化学键本质的认识。1978年,卢嘉锡在中国化学会年会上发表了《原子簇化合物的结构化学》的论文,对国内这个领域的研究起了推动作用。他在化学模拟生物固氮和过渡金属原子簇化合物研究方面所取得的主要成就如下:   1.提出固氮酶活性中心的结构模型   化学模拟生物固氮是60年代以后迅速发展起来的前沿课题,固氮酶活性中心的结构探秘和化学模拟是一项异常复杂而艰巨的工作,它的最后成功很可能促使生命科学取得重大突破,因而各国化学家一直在进行着不懈的努力。   卢嘉锡从结构化学角度出发,分析了双氮分子的异常惰性,以及加强氮分子络合活化的结构问题,提出了络合活化氮分子的必要条件为:   (1)侧基加端基络合;(2)多核原子簇;(3)具有可变交替氧化态;(4)有一个合适的空间结构。因而固氮酶活性中心结构必须是多核原子簇,而且有能实现端基加侧基络合的网兜状构型。在此基础上提出了固氮酶活性中心结构的初步模型——福州模型I,它是一种能实现投网式络合活化还原氮分子的钼铁硫MoFe3S3四核网兜状结构,兰州大学化学系黄文魁教授为此人工合成了一系列"G系"(G指兰州大学所在地甘肃省)化学模拟物,以后又进一步演化出孪合双网兜福州模型Ⅱ。   卢嘉锡提出的模型所反映的结构特点,四年后得到顺磁、穆斯鲍尔谱和超精细表面结构分析法对固氮酶钼铁蛋白和铁钼辅基进行研究所得结果的支持。该模型被国际同行在论文中多次引用,并以“M2S2”的局部结构形式出现在后来其他科学家提出的模型之中。   2.关于“活性元件组装”设想   自从1858年Z.陆森(Roussin)合成出第一个过渡金属簇合物陆森黑盐K[Fe4S3(NO)7]以来,过渡金属原子簇化学已积累了不少有趣的实验材料,但一直无法正确地理解陆森黑盐的生成机理,因而过渡金属原子簇合物的合成在很大程度上仍无规律可循,基本上处于摸索试探阶段。   卢嘉锡在总结铝铁硫簇合物合成反应的大量实验事实时,发现类立芳烷型簇合物在其“自兜”反应的生成过程中经常留下反应物基本单元的结构“遗迹”可供“寻根”,因而提出:复杂的原子簇化合物可由较简单的原子簇“元件”通过活化成为“活化元件”而组装起来。根据这种“活性元件组装”的设想,可以解释从陆森红盐阴离子[Fe2S2(NO)4]2-,二聚缩合生成陆森黑盐阴离子[Fe4S3(NO)7]-;从二铁氧还蛋白类似物阴离子[Fe2S2(SR)]的二聚缩合物生成四铁氧还蛋白类似物阴离子[Fe4S4(SR)]的组装途径。在这一理论设想的启发和指导下,物质结构研究所合成出了许多新型类立芳烷型的簇合物。   对于具有二中心双电子定域键的簇合物的合成与结构研究,为预测和判断具体类型簇合物的生成,元件组装设想吸收和应用霍夫曼等瓣相似原理,并把它推广到满足9N—L的金属簇合物和符合4n—e的碳烷等瓣相似,这样可以把有机碳烷与簇合物从霍夫曼结构上等瓣相似的角度联系起来,从中寻找它们在合成和结构中的相似性,也就是把复杂的簇合物分子碎片和已知的可能较简单的有机碎片联系起来,从而有意识、有目的地寻找有特定结构的簇合物碎片的合成途径。   3.关于“类芳香性”本质的研究   1986年,在物质结构研究所从事钼簇合物结构化学研究的兼职研究人员黄健全,通过类比了某些[MO3S4]4+簇合物和苯在置换、加成、氧化三类反应形式上的相似性,提出了“类苯芳香性”的概念。卢嘉锡认为这是一个有希望的苗头,即组织研究力量,通过量子化学计算和实验研究,从理论上深化和完善了这一概念。并指出在[Mo3S4]4+簇合物中的[Mo3S3]非平面折叠六元环具有类芳香性。从而把有机化学中最重要、最基本的传统概念之一——芳香性,引伸到过渡金属原子簇化学中来,在这之前,芳香性概念还只局限于苯和某些有机平面环状化合物,卢嘉锡等人把芳香性概念推广到[Mo3S4]4+簇合物的[Mo3S3]非平面折叠六元环,从而把平面芳香性扩展到立体芳香性,同时揭示了[Mo3S4]4+簇合物中[Mo3S3]非平面折叠簇环的(d—P-d)三中心键双电子π键共轭系的成键特性,建立了六元簇环芳香性和三中心键模型。   “类芳香性”本质的研究,从理性上系统地认识了某些过渡金属原子簇合物的特殊反应性能和物理性质,将有利于新型簇合物的合成进入分子设计的新阶段。   由于卢嘉锡在原子簇化学方面的突出贡献,曾获得1991年中国科学院自然科学一等奖和1993年国家自然科学二等奖。   应用结构化学理论于新技术晶体材料科学研究   卢嘉锡是一位较早应用结构化学理论于新技术晶体材料探索的科学家,他应用了A.M.布特列罗夫(Бут Λеров)结构理论的思想于非线性光学材料中构效关系的研究,对阴离子基团理论的建立也提出了一系列有益的见解和建议,促进了一系列新型晶体材料的发现。   早在1861年,俄国著名化学家布特列罗夫就提出了物质的化学结构与具体性能相互影响、相互制约的科学预见,指出了一个物质的化学结构决定了它的全部性能;反过来,它的全部性能也一定能确定其化学结构。卢嘉锡认为:在近代发展出来的整系列测定物质各层次微观结构的物理方法的基础上,我们不仅能进一步把布氏理论推进到微观结构与宏观性能之间相互关系的新阶段,甚至能把它发展到某些部分微观结构与对这些部分结构的变化特别敏感的一些宏观性能之间相互关系的更新阶段。卢嘉锡正是在这方面发挥出他的创新性,他认为存在这样的可能性,那就是有可能选择那些对某部分结构特征特别敏感的某类型宏观性能作为材料科学的研究对象,从而发展出这类性能对材料中相应部分结构所要求的“结构判据”,乃至发展出材料科学的一个新分支。   自60年代以来,他在具体组织和指导新技术晶体材料探索中,十分重视发挥物质结构研究所结构化学基础研究的支撑与主导作用,同时注意培养理论研究人才。   1965年,卢嘉锡支持陈创天初步总结出来的非线性光学材料性能(特别是二倍频和高倍频性能、电光调制性能)是“结构敏感”性能的观点,并支持他选择非线性光学晶体的基团理论及其结构判据的理论研究课题。这项理论研究于1978年获得全国科学大会重大科技成果奖。研究的中心议题是哪一种阴离子基团最有利产生大的倍频效应。通过多方面的实验探索和理论分析,物质结构研究所较快地确定了硼酸盐系的(B3O6)3-基团这一主攻方向,并先后于1984和1987年发现和研制成功偏硼酸钡(简称BBO)和三硼酸锂(简称LBO)等新型非线性光学晶体材料。此外,在卢嘉锡倡导的“五重双结合”和“结构敏感”观点指导下,该所研制成功了几个系列的新型晶体材料,其中包括研制出国际上公认为生长“极其困难”的大尺寸自激活激光晶体硼酸钕铝(简称NAB)和在绿光输出方面领先于国际的自倍频激光晶体四硼酸铝钇钕(简称NYAB)。   美国非线性光学晶体材料科学界在比较了“新中国发现BBO晶体的研究小组和美国的研究情况”之后,一些权威专家曾“为非线性光学材料研究方面的大部分新思想不是发源于美国”而感到担忧。   诺贝尔化学奖获得者李远哲、印度科学院院长C.N.R.拉奥(Rao)、美国晶体生长协会主席R.S.费杰尔逊(Feigelson)和美国加州大学教授沈元穰等在参观物质结构研究所之后,都十分赞赏卢嘉锡为该所制订的科研方向和学术指导思想。

3.3唐敖庆
中国理论化学研究的开拓者   唐敖庆是中国量子化学的主要开拓者,他数十年如一日,始终及时把握国际学术前沿的新动向,开拓新课题,为赶超国际学术先进水平,取得一系列的卓越成就,在分子设计和合成新材料方面已经或即将产生其深远的影响。50年代初美国著名量子化学家皮泽早期揭示了“乙烷分子中C—C单键的阻障内旋转”效应。唐敖庆在此基础上,利用国外已有的数据和资料,提出了一个可以计算许多复杂分子内旋转的能量变化规律的公式,即“势能函数公式”。利用这一公式可以推算出物质的一些性质,为从分子结构改变物质性能提供了理论上指导的依据。1955年,这项研究成果发表之后,美国著名量子化学家威尔逊曾给予很高评价,国内外的教科书和学术专著曾广为引用,并于1957年1月获得我国首次自然科学奖——中国科学院颁发的自然科学奖三等奖。   60年代初,我国在激光、络合萃取、催化等科学领域开展了大量的实验研究工作,积累了许多资料,急需从理论上总结规律。化学键理论中的重要分支——配位场理论正是上述领域所需要的基础理论,但还很不完善。唐敖庆就立即以这一重大科学前沿课题为研究方向,带领物质结构学术讨论班的骨干成员,以两年多的时间创造性地发展和完善了配位场理论及其研究方法,成功地定义了三维旋转群到分子点群间的耦合系数,建立了一套完整的从连续群到分子点群的不可约张量方法,进一步统一了配位场理论中的各种方案,并提出了新的方案。此项研究成果被1966年北京国际暑期物理讨论会评为十项优秀成果之一,讨论会认为这项成果“丰富和发展了配位场理论,为发展化学工业催化剂和受激光发射等科学技术提供了新的理论依据”;并于1982年获国家自然科学奖一等奖。   70年代初,分子轨道图形理论作为理论化学的一个新的重要分支,已引起国际学术界的广泛注意。唐敖庆和江元生1975年就着手于此领域的系统研究。十多年来,提出和发展了一系列新的数学技巧和模型方法,他主要的贡献是提出了三条定理(本征多项式的计算、分子轨道系数计算和对称性约化),使这一量子化学形式体系,不论就计算结果还是对有关实验现象的解释,均可表达为分子图形的推理形式,概括性高,含义直观,简便易行,深化了对化学拓朴规律的认识。唐敖庆还将这一成果,进一步应用到具有重复单元分子体系的研究,得到规律性很好的结果。基于上述贡献,“分子轨道图形理论方法及其应用”研究成果,获得1987年国家自然科学奖一等奖。   1956年,在国家十二年科学发展规划的鼓舞下,唐敖庆为解决国家建设急需的高分子材料合成和改性问题,转而从事高分子反应与结构关系的研究,和他的高分子物理化学研究集体(包括学术讨论班的学员)对高分子主要反应中的缩聚、交联与固化、加聚、共聚以及裂解等逐一进行深入研究。把凝胶化理论发展成为溶胶凝胶分配理论,引入易测定的溶胶反应程度概念,使研究范围从凝胶点以前扩展到全过程;利用临界反应程度与最大反应程度的概念,使理论预测范围从凝胶点扩展到凝胶区间和凝胶面;引入相应校正参数,删去了等活性与内环化的假定,形成了完整的高分子固化理论,在国内涂料与固体推进剂工业中得到广泛应用。在加聚反应领域内提出了一种用概率论求解动力学方程的新方法,在Ricatt方程求解上做出了贡献,归纳为图形分析的方法,发展成为反应机理与分子量分布关系的统一理论,并由此推导出共聚物链段分布与分子量分布函数。高分子反应五个方面的工作形成具有明显特色的体系,高分子反应统计理论的建立与发展,为高分子结构与反应参数间建立定量关系、为设计预定结构的产物确定反应条件与生产工艺及配方提供了理论依据。他和他的研究集体,30年来在高分子反应统计理论领域辛勤耕耘,其主要研究成果“缩聚、加聚与交联反应统计理论”获1989年国家自然科学奖二等奖。   近10多年来,唐敖庆又在其他新领域开展科学研究,也取得了可喜成果。在70年代中期,他已敏锐地注意到原子簇化学在国际上已经成为一个重要研究领域。十年来,他从原子簇化合物的化学键性质和结构规则的关系出发,在对碳烷和多面体碳烷的化学键性质进行量子化学计算研究的基础上,按其骨架多面体顶点数和面数相对大小进行分类,从理论上建立了适用于多种原子簇化合物(包括带帽多面体和稠合型硼烷,多面体碳烷、碳硼烷和过渡金属杂硼烷,多层夹心化合物,过渡金属羰基化合物及钼铁硫原子簇化合物等)的统一拓朴结构规则,用于解释600余个已知化合物的结构,得到了满意的结果,揭示了上述各类化合物之间在化学键和几何结构之间的关系。近年来,唐敖庆又和他的合作者们在高分子统计理论研究的基础上,开拓了一个新领域,即高分子固化理论和标度研究,他系统地概括了各类交联和缩聚反应过程中,凝胶前和凝胶后的变化规律,解决了溶胶凝胶的分配问题,提出了有重要应用价值的各类凝胶条件;特别是从现代标度概念出发,从本质上揭示了溶胶—凝胶相转变过程,得到了标志这一转变的广义标度律,目前正深入研究高分子固化的表征问题。   鉴于唐敖庆的科学成就,他于1993年获得陈嘉庚化学奖,1995年获得何梁何利基金科学与技术成就奖
分子轨道图形理论》、《大分子体系的量子化学》、《唐敖庆科学论文选集》、《约化密度矩阵引论》、《配位场理论方法》、《应用量子化学》、《 高分子反应统计理论》等


4.生命科学
4.1邹承鲁
一、蛋白质结构与功能的关系   20世纪60年代以前,对蛋白质进行化学修饰是研究蛋白质结构功能关系的主要方法,但累积的大量数据在整体上还是处于一种定性描述状态。60年代初期邹承鲁基于统计学的方法提出:如果  邹承鲁院士
[2]在修饰反应中同时包括i个必需基团,在修饰过程中保留活性的分子只能是那些所有必需基团都未遭破坏的分子,因此活性剩余分数应为必需基团剩余分数的i次方。基于他提出的新原理,再针对蛋白质化学修饰反应中常见的一些情况,邹承鲁提出了必需基团修饰程度和活性丧失的定量关系式和由此得出的一系列作图法,以判断必需基团的性质和必需基团的数目。这一方法发表后,得到国际上广泛采用,其关系式和作图法分别被国际同行称为“邹氏公式”和“邹氏作图法”,并已多次被国内外的一些教科书和专著详细介绍。邹承鲁的论文中,考虑了对蛋白质进行化学修饰的六种可能的不同情况,又根据当时文献中已有的大量数据,针对各种不同情况逐一进行了分析。结果表明,一个蛋白质分子虽然常常含有多个同类基团,但其中只有少数是为蛋白质表现活性所必需的。可见对酶分子而言,其活性部位仅处于整个酶分子的很有限的局部区域。这一新的结论改变了当时流行的理论,已为三十年来多方面的大量实验事实所充分证明。本项工作获1987年国家自然科学奖一等奖。   “文化大革命”结束后恢复工作,他研究发现甘油醛-3-磷酸脱氢酶在活性部位能形成荧光衍生物,论文1979年在英国《Nature》杂志发表,本项工作获国家自然科学奖三等奖。   二、细胞色素与呼吸链酶系   在国际上最早提出用蛋白水解酶有限水解方法研究蛋白质结构与功能的关系。该方法半个世纪以来一直被生物化学家广泛运用。细胞色素c在细胞内结合在线粒体上,邹发现经纯化后其配体结合性质发生了明显变化,这是纯化蛋白质与在体内时性质差异的首次报道。20世纪40年代普遍认为细胞色素b就是琥珀酸脱氢酶,邹证明了它们是完全不同的两个物质。回国后与王应睐等合作纯化了琥珀酸脱氢酶,充分证明其与细胞色素b无关,并发现其辅基是与蛋白分子共价结合的FAD,这是第一个被发现与蛋白质共价结合的FAD辅基。
生活照(5张)  三、胰岛素分子A链和B链的拆合   1958年他参加发起人工合成胰岛素工作,并负责胰岛素分子A链和B链的拆合。胰岛素是由两条肽链通过两对二硫键联结而成,此外在A链上还有一对链内二硫键。在考虑到的各种合成方案中,最为简便易行的是分别合成A链和B链,然后通过巯基的氧化使两条链正确组合,但关键问题是还原的A链和B链是否能通过氧化而形成天然的胰岛素分子,国外许多人对此做的尝试都以失败告终。除了像催产素那样的小肽以外,当时还没有一个含二硫键的蛋白能在还原后通过氧化而成功地再生。这个决定合成路线的前提问题恰恰是一个尚无先例的未知问题。胰岛素拆合工作的成功立刻确定了先分别合成A链和B链,然后将A链和B链再组合而生成活性胰岛素的合成路线,为完成国际上第一个蛋白质-胰岛素的人工合成做出了重要贡献。胰岛素人工合成工作集体获1981年国家自然科学奖一等奖。   “文化大革命”后,他进一步开展胰岛素拆合机理的研究,在理论上阐明了拆合成功的本质,即胰岛素A链和B链本身已经具有一定的结构,并能在溶液中相互识别和相互作用而正确配对,它们已经含有形成天然胰岛素正确结构的全部信息。该工作获1994年国家自然科学奖二等奖。   四、酶活性不可逆抑制动力学   酶活性的抑制对于研究酶作用的机制和药物设计都是十分重要的。在酶学教科书中通常只有对酶的可逆抑制动力学有所论述。邹承鲁认为无论对酶活性部位性质的探测还是药物设计,不可逆抑制有更为重要的意义。他最早系统地对酶的可逆与不可逆抑制动力学提出了统一的理论。这一理论证明,以往在可逆抑制方面广泛采用的底物与抑制剂之间的竞争概念,对不可逆抑制同样适用;并进一步发展了不可逆抑制反应速度常数测定的新方法。经过多年来在理论上的发展和实验上的验证与推广,邹的理论和方法现在都已经为国际上普遍接受并得到广泛的采用,此项工作获1993年国家自然科学奖二等奖。   五、酶活性部位的柔性   从1984年以来,邹用自己创立的动力学方法,从变性平衡态和变性动力学两方面比较研究了多种不同类型的酶在变性过程中构象和活力变化的关系,发现变性时酶活性的丧失先于可察觉的构象变化。在进一步大量实验的基础上提出了“酶活性部位处于分子的局部区域并柔性较高”的假说。针对国际上一些不同的意见,排除了变性剂的抑制和寡聚酶解聚等可能性,以充分的论据论证了酶活性部位柔性学说的正确性。在邹承鲁等最早的论文发表后,国际上有几十个实验室用不同的酶进行了类似的研究,都得到相同的失活先于构象变化的结果。邹随后用荧光及自旋试剂进行探测直接证实了酶活性部位构象变化确实发生在整体构象变化之前并与活性丧失同步。进一步用蛋白酶部分水解的结果也说明在变性过程中,酶分子整体构象尚未发生变化之前,活性部位构象已开始松散,因而较易受到蛋白水解酶的作用。接着又根据某些酶在特定条件下被激活的研究,发现酶在活化时活性部位柔性增加;而限制酶活性部位的柔性则可以导致酶活性下降。根据这些新的结果,邹又提出“酶活性部位柔性为酶充分表现活性所必需”。这些研究结果是自19世纪Fischer提出酶作用的“锁钥学说”和上世纪50年代Koshland的“诱导契合学说”以来酶作用机制研究中的又一重大进展;同时也把蛋白质变性研究从单纯的结构研究提高到与功能密切结合的新水平。此项工作获1998年国家自然科学奖二等奖。   六、新生肽链的折叠与分子伴侣   邹承鲁对新生肽链的折叠提出了一个新的假说,他认为新生肽链卷曲折叠既与合成同步进行,又在延伸过程中不断调整,并在合成完成后经最后的修正而完成。近十年来对这一设想所进行的实验已初步证实了这一设想。最近又和王志珍共同提出“蛋白质二硫键异构酶既是折叠酶又是分子伴侣”的假设,打破了与蛋白质折叠密切有关的酶和分子伴侣两大类帮助蛋白之间的界限。这一设想也已得到国际上许多实验室体内外实验结果的证实,并为国际科学界所接受。此项工作获2002年国家自然科学奖二等奖。

4.2贝时璋
中国生物学早期教育家 贝时璋在德国获得了坚实的生物学、数学、化学和物理学的知识,积累了研究经验,形成了自己的学术思想和工作作风。贝时璋在浙江大学生物系讲授组织学、胚胎学、无脊椎动物学、比较解剖学、遗传学等等课程内容详实,条理清晰。他能记得成百上千个骨头、神经肌肉和血管等的拉丁名称,  最后排右二
使学生们惊叹不已。他不仅对当时前沿的实验生物学有广泛深入的研究,同时又具有坚实的传统生物学的基础,因此他的教学精辟、透彻、融会贯通。他给研究生开设实验形态学等课目,引起学生们探索自然的兴趣,也给他们从事科研工作以启蒙教育。 他在浙江大学生物系辛勤耕耘20年。培养出朱壬葆、江希明、姚鑫、陈士怡、王祖农、陈启鎏、朱润、徐学峥等著名的实验生物学家。   他1958年起兼中国科技大学生物物理系主任,1978年至1982年兼中国科技大学研究生院生物教学部主任,培养了众多的教授和研究员。   中国实验生物学的先行者 上世纪30年代初,实验生物学是生物学的前沿。贝时璋初到浙大筹建生物系时,就明确建议该系以发展实验生物学为主,为此他培养了众多实验生物学学生。他所从事的研究工作就是以物理化学的观点用实验方法和实验手段来研究和探索。从1930年开始到1945年贝时璋在浙大从激素、染色体、细胞学等多种角度开展实验生物学的研究,研究成果分别发表在《浙江大学科学报告》、《中国实验生物学杂志》、《科学记录》、《科学》以及德国、美国和英国的有关期刊上。 他在国内倡导实验生物学,大力支持罗宗洛教授主编的外文版《中国实验生物学杂志》以作国际交流,将自己的学术论文投给这个刊物发表。贝时璋不愧是我国实验生物学的先行者。   中国生物物理学的奠基人 贝时璋一向关注国际科技动态,重视发展交叉学科。上世纪50年代初期就率先招收2位化学专业人员和他一起搞研究工作。1963年10月,贝时璋在上海实验动物学专业学术讨论会上介绍“分子生物学”这个新领域,并且认为“实验动物学要是向分子生物学的发展道路奋勇前进,那么发展速度可能会更快,对整个生物科学的理论和实践可能会作出更多更大的贡献。”可见贝时璋在科学上的预见性。   贝时璋重视学科之间的交叉渗透,自身又有较好的数理基础,在筹建北京实验生物研究所时,提出要物理学和数学的人员共同参与研究。1958年中国科学院采纳了他的建议,在他所领导的北京实验生物所的基础上改建成生物物理研究所。在贝时璋的领导下,先后成立了放射生物学研究室、宇宙生  贝时璋
物学研究室、生物的结构和功能研究室和生物工程技术研究室。1959年底又成立了一个直属所的理论研究组,除他自己参加外,还组织了三名专业分别为生物物理的研究人员,着重研究生物控制论、信息论和量子生物学。这些室组的工作都有了新的发展。1964年贝时璋首先提出学科相互渗透的意义,说明了生物和物理两学科结合的前景,并提出生物物理学的主要任务之一为研究生命的基本性质,并阐述了较重要的生命基本性质是:生物的聚集态、生物的自复制和生物的能量转化。1980年他在《对我国生物物理学发展的几点希望》的报告上,提出了6个问题:生物系统中力的作用、生物所利用的基本粒子、生物的一些物理性质、生物膜与液晶、生物水和生物的自组织,并透彻地阐明了研究的意义。1988年贝时璋在报告中再次谈到生命的本质、生命世界的自组织和生物物理与生物工程学。贝时璋期望我国生物物理学研究最终会在解开“生命的本质”之谜上结出硕果。   中国放射生物学的开拓者 1958年成立生物物理所后,第一个建立的就是放射生物学研究室,贝时璋作为所长,特别关心这个领域的工作。该研究室除了有放射性原初反应、放射形态、生理、生化效应、小剂量长期累积效应、剂量测定、生物防护和食物保鲜等一系列研究外,还成立了一个放射生态学研究组(该组以后独立成为一个研究室)。为了测量全国的放射性本底,北起黑龙江南至海南岛,共设有18个测量站,  贝时璋
监测本底的涨落情况,了解邻国试验核武器的实况。建立测定方法,获得基本数据,建立起一支放射生态学队伍,这是我国一项重要的环保基本建设。生物物理所在猴子身上进行的长期小剂量照射的生物效应的研究,积累了大量珍贵的数据。生物物理所的放射性本底调查获1978年全国科学大会奖,小剂量长期辐射效应实验研究获1978年中国科学院重大科技成果奖。   1983年,贝时璋在报告中特别提到生命的本质“有些在通常环境下不能充分显示出来,从而影响了许多生物规律难以探索和阐明,没有特殊环境作比较,对生命的认识,就不能很深刻。因此,为了更好地揭露生命的奥秘,彻底地了解生物的规律,放射生物学的进一步发展是非常必要的。”贝时璋对放射生物学领域的开拓和发展建立了功勋。   细胞重建学说的创始人 早在1932年春,贝时璋在杭州郊区松木场稻田采集到的丰年虫中发现了中间性。这是首次被报道。贝时璋不仅根据染色体和第二性征将这些中间性个体分为5种类型,并研究了它们性转变过程中生殖细胞的变化,观察到细胞的解体和细胞的重新形成。这成为建立细胞重建学说的创始性成果。 1938  贝时璋
~1946年他在艰苦的条件下孜孜不倦地进行细胞重建现象的重建和研究。1970年他顶着各种质疑和重压又在生物物理所成立细胞重建研究组,重新开展这方面的工作。研究组20余人经过10余年的艰苦努力,对细胞重建有了较系统的认识。贝时璋一生中最重要的成果之一,即建立细胞重建学说。把细胞分裂和细胞重建结合起来研究,把模拟和诱导自组装结合起来研究,对改变细胞的结构和性质,对改造细胞的性状、选优汰劣、控制定向生产提供新的手段和途径。和他的研究小组以不同种类的生物为试验材料,把细胞分裂和细胞重建结合起来研究,把模拟和诱导自组装结合起来研究,对改变细胞的结构和性质,对改造细胞的性状、选优汰劣、控制定向生产提供新的手段和途径。细胞重建的研究在国内外都有很大的影响。贝时璋和他的研究组经过长期的探索和实践的验证,努力钻研细胞重建理论,受到了国内外生物学家的重视。贝时璋自豪地说“我用自己的生命研究生命科学,不久以后简单的生命将在实验室合成。那时,生命与无生命之间的界限,也不再是固定不变了。”

4.3童第周
发现卵质对个体发育的重要性
    童第周
童第周一生致力于实验胚胎学、细胞生物学和发育生物学的研究。1930~1934年,童第周在比利时的比京大学布拉舍实验室,在对棕蛙卵子受精面与对称面的关系的研究中,证明了对称面不完全决定于受精面,而决定于卵子内部的两侧对称结构状态。在对海鞘早期发育的研究中,证明了在受精卵子中已经存在着器官形成物质,而且有了一定的分布,精子的进入对此没有决定性的影响。另一方面,他观察到内胚层和外胚层似乎有相当的等能性,而且吸附乳头和感觉细胞的形成依赖于外来因素,说明了卵质对个体发育的重要性。这项研究成果是具有开创性的,使他成为了中国实验胚胎学的创始人之一。
对文昌鱼的研究
  文昌鱼在生物进化中占有重要地位,是脊椎动物的祖先。童第周领导的研究小组首先在青岛解决了文昌鱼的饲养、产卵和人工授精的技术,为系统研究文昌鱼的胚胎发育奠定了基础,并利用显微技术对文昌鱼胚胎发育机理进行了一系列的研究,对文昌鱼卵的发育能力提出了很重要的修正意见,在国际上受到重视。童第周等所证明的文昌鱼卵这些早期发育特点,进一步论证了文昌鱼在进化上的地位是介乎无脊椎动物和脊椎动物之间的过渡类型。这方面工作也支持了他后期关于核质关系研究的论据。他在两栖类(蟾蜍和黑斑蛙)胚胎发育的研究中,明确指出了胚胎发育的极性现象,从而证明这种感应能力是由一种未知的化学物质,通过细胞间的渗透作用,诱导和决定胚胎纤毛的运动方向。
对鱼类胚胎发育能力和细胞遗传的研究
    童第周
童第周对鱼类的胚胎发育能力和细胞遗传的研究也做出了卓越的贡献。他在40年代开始的实验结果中就证明了在金鱼的卵子中,赤道线以下植物性半球的一边,卵子含有一种有关个体形成的物质,它在发育的早期由植物极性逐步流向动物极性,是形成完整胚胎不可缺少的物质基础。他在这方面的论文是鱼类实验胚胎学方面的重要历史文献。   在研究细胞核与细胞质的关系时,他发现不仅仅是细胞核来决定细胞质发育方向,而是细胞质也决定细胞核的命运,核与质之间不是彼此完全孤立 ,而是有非常密切的关系,在构造上它们可以互相沟通,在功能上它们可以互相诱发和抑制。这便是被称谓的:核质关系理论。   他还和美籍华裔科学家牛满江合作,探讨鲫鱼和鲤鱼的信息核糖核酸对金鱼尾鳍的影响。结果证明,这种核糖核酸能诱导金鱼尾鳍的双尾变成单尾等。从而开拓了在发育生物学和分子遗传学中一个非常值得进一步探索的研究领域。

4.4吴宪
 吴宪对于国际生物化学和中国科学事业的贡献是卓著的,由之赢得了他在国际学术界的声望和在中国科学界的地位。他在国际上,是美国科学促进会会员、美国化学会会员、美国生物化学家协会会员、美国实验生物学和医学会会员、荷兰《生物化学与生物物理学报》顾问委员、原德国自然科学院名誉院士、美国亚拉巴马州科学院院士、美国自然科学荣誉学会(Sigma Xi Society)会员,以及联合国粮食农业组织营养顾问委员会常务委员(1948-1949年)和热能需要量委员会委员(1949-1950年)。他的名字被收入《国际医学名人录》(International Who's Who in World Medicine)、《美国科学名人录》(American Men of Science,第九版)、《中国名人录》(Who's Who in China)、以及《科学家传记大辞典》(Dictionary of Scientific Biography)等书。美国学者里尔顿·安德森(J·Reardon-Anderson)将他誉为“中国化学的巨人”,并评价道:“毫无疑问,吴宪是20世纪前半叶中国最伟大的化学家,或者说是最伟大的科学家。当他在1919年发表他的第一项研究时,在中国还没有任何一类的化学研究。”到1949年,“化学研究已发展到全国时,对这一事业,没有人比吴宪贡献得更多。”作为一名科学大师,吴宪的贡献主要体现在两方面,即学术研究和发展中国科学事业。
1.学术研究
  吴宪一生发表研究论文l63篇,专著3种。他的研究领域主要包括:临床生物化学、气体与电解质的平衡、蛋白质化学、免疫化学、营养学以及氨基酸代谢等方面,此外,还涉及到性激素、抗生育等方面。由于篇幅所限,在此仅作一般性介绍。   (一)临床生化方面   吴宪以1919年的博士论文《一种血液分析系统》为基础的一系列工作,为现代临床血液化学分析提供了重要的分析手段,具有历史性的创新意义,在国际上长时间被广泛采用。其中关于血糖测定的方法被国际上沿用长达70年,为此他被誉为国际血液分析的权威。在20世纪20年代以前,测验血中的非蛋白氮组分对病人来说是个沉重的负担,例如仅一次尿酸测定就需耗血25毫升。而福林—吴的新方法只需10毫升就足以进行包括尿素、肌氨酸、肌氨酸酐、尿酸和糖的测定(其中只需一滴血就能测定血糖)。除了血液外,他还对尿、唾液和脑脊液持续进行了多年的分析和探讨。   (二)气体与电解质的平衡方面   这是吴宪在1922-1923年间与范斯莱克(当时是协和访问教授)、麦克林(F.C.Mclean)等的合作研究,根据实验结果,在等量渗透(osmotic equality)、唐南平衡(Donnan equilibrium)与钾钠不扩散的基础上,在每一呼吸循环中,为电解质与水、血浆与血细胞之间的迁移做出了解释。这项工作成为生化文献中的经典性工作。   (三)蛋白质变性的研究   这是吴宪在协和期间主持的一项较大规模的研究,以解决这一当时国际上尚未解决的问题。l924—1940年间,他与其同事严彩韵、邓葆乐(C.Tenbroeck)、李振翩、林国镐、林树模、陈同度、黄子卿、刘思职、杨恩孚、周启源、徐嘉祥、王成发等陆续发表“关于蛋白质变性的研究”专题系列论文l6篇,相关论文l4篇,并于l929年第l3届国际生理学大会上首次提出了蛋白质变性理论,认为蛋白质变性的发生与其结构上的变化有关,但这一理论在当时未能引起重视。以后,在进一步深入研究的基础上,他于l931年在《中国生理学杂志》(Chinese Journal of Physiology)上正式提出了“变性说”,用种种事实表明,天然可溶性蛋白质(即球蛋白)的长肽链一定是由氨基酸的各种极性基团被分子内的某种次级键按一定方式连接而形成有规律的折叠,使蛋白质分子具有一种紧密的构型(现在称为构象)。蛋白质的这种次级键一旦被物理、化学的力破坏,构型就被打开,肽链则由有规律的折叠而变为无序、松散的形式,即发生了变性。蛋白质变性学说尽管被一度忽视,但最终赢得了国内外学者的验证和好评。诚如著名蛋白质化学家豪若威兹(Felix Haurowitz)在1950年评论,这是“关于蛋白质变性的第一个合理学说”,他认为这个理论至少比其他人早发表了5年。美国生化学家佛拉顿(J.S.Fluton)在其关于生物化学历史的专著中对此这样记载道:“这一假说被广为接受,并在不久得到进一步实验的支持,但是它还未能表明维持天然蛋白质构象中的化学力问题,这个问题后来由默斯凯(A.Mirsky)、波林(L.Pauling)和哈金斯(M.Hugyins)提出的维持蛋白质构象的‘氢键’理论而得到解决。”此外,国内有学者认为,从他对血红蛋白与球蛋白的研究结果表明,吴宪似乎在50年前就已接触到蛋白质分子的四级结构,为蛋白质大分子高级结构研究开了个头。总之,他的工作“为蛋白质大分子高级结构的研究写下了有价值的一页”。   (四)免疫化学   吴宪l927年开始了这方面研究后作出不少领先的成绩。他和李振翩、郑兰华、萨本铁、周田、李冠华、刘思职、王成发等在15年中进行了一系列颇有成效的研究,其中,他在国际上首创了标记手段。他用带色基团的血红蛋白,继而又用碘化清蛋白作为标记抗原,这种方法比用同位素作标记进行类似的研究要早许多年。利用这一方法,吴宪等人在其他蛋白质存在的同时进行了抗原、抗体沉淀物的定量分析,从而确定了抗原与抗体的定量关系,以后又进行了纯抗体的分离并证实了抗体的“一元论”。   (五)营养学   1927年起,吴宪与严彩韵、陈同度、万昕、张昌颖等对我国食物进行了大量而系统的分析研究,他们还对素膳和荤膳大鼠进行了一系列研究,通过数十代大白鼠遗传、饲养实验,比较了纯素膳与荤杂膳的营养价值及其对动物的生长、生殖、基础代谢、自发性活动以及寿命的影响,由研究结果得出这样的结论:与西方相比,中国一般人民体质弱和身材矮小的原因主要不是种族和遗传上的,而是由于膳食质量差。只要加强营养,完全可以得到改善,这就从理论上否认了外国人对中国人体质问题的种种偏见。1989年,他编著出版了我国现代最早的营养学专著——《营养概论》。30年代,他还在对我国食物系统分析的基础上编著了我国第一部《食物成份表》。吴宪关于营养学的研究不仅有学术意义,而且对当时的中国有一定现实意义。   (六)氨基酸代谢   这是他晚年(1948—1953年)在美国进行的研究。为了研究人类生物学,他用N15标记氨基酸和其它有关的化合物,对之进行了一系列代谢实验,于1949年发表了该系列的第一篇论文。l953年以后,由于健康原因,此项工作未能得以继续,然而,在退休后他仍一边自学高等数学,一边将其所学得的微积分法和质谱分析法相结合应用于分析测定,从而提出了一项普遍原则,用以说明在这些实验中所得的关于排泄的数据,并于1959年发表了最后的三篇论文。   除了上述工作外,由吴宪组织进行的关于激素和抗生育的研究也都很有价值。   吴宪具有十分敏锐的观察力,他有把重要事物从不重要事物中辨别出来的才能,并且在任何讨论中都能抓住问题的实质,他能迅速及时地把握住当时国际研究的前沿工作,以及对中国社会有价值的问题,进行高水平的研究,并能不断创新。同时,他还有高超的实验研究技能。和他一起工作过的入都感到他思想敏锐、见识深濬、敢于探索。亦师亦友的著名美国生物化学家范斯莱克这样评价吴宪:“只有当亲眼看到他的工作时,你才能充分领略到他才智上的异彩和技术上的完美。他是当今生物化学中伟大的并且具有真正独创性的领袖之一。”   就由吴宪在国内主持的研究来看,他的研究思路似从两条路线发展的:一条路线是纯基础理论性研究,以追求高水平、探索真知为目的。主要从组成生命体的基本要素蛋白质入手,研究其性质、结构(变性研究)、生物机能(免疫研究、氨基酸代谢),以及与之有关的种种特性,以期望最后上升到解决人类基本生命机制的研究。在这条路上,他本着“科学没有国界”的原则。另一条路线是带有应用性的基础研究,是以用科学解决中国实际问题为目的,主要从分析北京人的膳食和各种食物入手,进而研究素膳,到设计提出优化的营养,希望由此最终能提高中国人的身体素质,这条路径体现出他“科学救国”的良好愿望。他的研究生涯是在这两条路径上几乎同时发展的,取得的成就是令人瞩目的,但对营养的研究结果与他的希望无疑存在着偏差,因为解决中国人身体素质(营养)问题绝不是单靠科学就能达到目的的。随着日本的侵华,政局的恶化,他也逐渐清楚地认识到了这点,但他并没有因此而泄气住手,而是愈来愈多地关注社会问题。尽管他的科学研究最终因日军的侵略全部中断,但已为我国在这些方面的生化研究开了路。
2.对中国科学的贡献
  吴宪不仅在科学上追求真知,而且把发展中国科学事业视为自己的义务。众所周知,协和是美国洛氏基金会出资兴办的当时亚洲一流的高水平学校,从院长到教授最初都是外国入。作为协和最早的一位中国籍主任,他是协和教育委员会(Education Division)成员、教授会(Committee of Professors)和执行院长任务的三人领导小组(即执行委员会Administrative Committee,l935—1937年间组成)成员。他积极参加治校工作,为该院中国同仁和师生向校方争取福利、改进教学而尽力,赢得了人们的尊敬和信赖。作为生化教授与科主任,他始终具有不断发展的战略眼光:他重视学术交流,早在1922年协和外籍教员成立美国实验生物学和医学会北京分会(Society for Experiment Biology and Medicine,Peking Branch)时,他就参加了该会的学术活动,他曾先后邀请美国著名生物化学家范斯莱克、科恩(A.E.Cohn)和黑斯廷斯等教授来科任访问教授,进行讲学和合作研究,并多次参加国际学术会议;   他重视实验室建设和学生实验课的设置,一到校就开设了实验课,编写实验讲义,并在多年实践基础上与周启源(1903—1986年)合著了《生物化学实验》一书(吴宪用英文写成,由周启源译成中文),于l941年由中华医学会编辑委员会出版,向全国医校推广使用,以促进其他医学院校生化实验的进步。他对生物化学的分支与教学也有创新,首次提出了“物理的生物化学”(Physical biochemistry,现称生物物理化学)的概念,以物理化学的理论和技术、方法应用于生物化学问题的解释和研究,从分子水平基础上考虑生物的化学问题。根据自己多年教学和国际生物化学的发展,他在l934年出版了用英文写的《物理生物化学原理》,(在此以前国内外尚未见有这类著作),作为协和本科医前期一年级生物化学的课本,并亲自讲授,为学生打下了扎实的理论和实验基础。他严格选择师资和重视培养青年,除了医学院学生外,他还先后吸引了十余位刚回国的青年化学家到实验室工作,并接受培养进修生和研究生20余人,据他的学生估计,到50年代,“中国的生化教师和研究人员有70%以上曾在协和医学院受过训练。”他们后来或在教学、或在研究单位担任领导任务,并在教学和研究工作第一线献身,大都已为我国生物化学或其他化学学科方面的发展做出了重要贡献。在他的领导下,北京协和医学院生化科在20年代至40年代前期出人才、出成果,在国内外声誉卓著。   吴宪的科学成就及领导才能为他带来了许多声誉,而他也认真对待这些,义无反顾地为发展中国科学事业出力献策。1926年,他在协和医学院协助林可胜成立了中国生理学会,并自其成立起就参与负责该会的具体工作,担任理事会委员(到1940年)、书记兼会计(1929-1931年)、会长(1931-1935年)、《中国生理学杂志》常务编委(1927-1941年),与林可胜等其他学者积极配合,把学会办得非常出色。中国生理科学在30年代引起当时国内外科学界的瞩目,与中国生理学会的推动作用有相当的关系。除此而外,吴宪还是中国科学名词编审委员会化学组委员(1921-1927年)、中国化学会创始期会员、《中国化学会会志》编委(1935-l937年)、中华教育文化基金董事会科学研究补助金和奖励金审查委员会委员(1932-l938年)、中华医学会特组营养委员会主席(年代不详)、中央研究院化学研究所通讯研究员(起迄年代不详)、该院第一届评议会评议员(1935-1940年)及第一批院士(1948年3月)。在所有上述职务(团体)中,他都是尽职尽责地去工作。   为支持抗战,发展战时中国的科学事业,l944年3月,他冒着极大的风险,离妻别子,只身悄悄离开了日军占领下的北平,经过长途艰苦跋涉抵达大后方重庆,筹建和领导中央卫生实验院的营养研究所。当时物质匮乏,条件艰苦,实验设备简陋,但他总是亲临实验室指导实验,有时直到深夜。在他的大力筹组下,中央卫生实验院营养研究所从原来的十几人扩展到拥有几十位学者。抗战胜利后,吴宪负责筹建中央卫生实验院北平分院,他暂选北平先农坛为院址,在重重困难下,积极罗致人才、筹措经费、添置研究设备。他还利用出国开会之机途经美国考察,与当时正在美国的老友侯德榜商谈由永利公司资助,在黄海化工研究所内建“人类生物学研究所”的计划。为实现这一计划,他一方面在美国四处奔走,筹款购置精密仪器运回国,与麻省理工学院商议培养一些中国学生,并将所收集的图书资料寄回国内,以为日后建所之用;另一方面以访问教授身份,在美国大学进修先进的实验研究技术,以便迎接回国后新的研究时期的到来。由于种种原因,他回国建所的计划未能实现,但直到晚年,他仍未放弃这一打算,只因疾病缠身,未能如愿。诚如吴宪的长子吴瑞所言:“发展中国科学事业是我父亲一生的愿望。”   作为科学大师,吴宪的工作意义不仅仅在于发展科学本身,正如安德森在《变化的研究》一书中指出:“吴宪国际声望建立得既早而且还由他后来的工作持续着,这使他得到参加国际会议的邀请,成为西方科学团体的成员,并在各种知名科学家的名单中。经常的旅行和同外国科学家之间的密切合作,帮助他成为两种文化之间的桥梁。

4.5林可胜
林可胜开创性的研究引起同行的高度重视,早在20-30年代,他因发现“肠抑胃素”而著称于国际医学界。1952年-1967年在迈尔斯实验所,对于疼痛及止痛机制作了比较深入的研究。世界各地不少研究机构和学术团体聘请他为成员。1928年至1930年,林可胜被选为中华医学会会长。1942年被选为美国科学院外籍院士(1955因成为美国公民改为院士)。1948当选为中央研究院第一届院士。1961年香港大学授予他科学博士名誉学位。   林可胜在科研上之所以能取得超越前人的卓越成就,绝不是偶然的,这与他为科学而献身的精神和多年一贯的顽强钻研是分不开的。为了研究阿斯匹林的镇痛作用,他先把缓激肽注入自己的动脉血管中,使身体产生剧烈的疼痛,然后再用阿斯匹林来镇痛。从实验记录影片中,人们看到他痛苦扭动的情景。实际上,林可胜在自己身上做实验绝非仅此一项,著名的组织胺刺激胃分泌的实验,就是在他自己身上做的。在协和做研究实验,常从早到晚,非常紧张,午饭只能在实验室里吃,他常常派人到附近的东来顺饭庄买大饼、酱牛肉和咸菜,同大家一起边吃边做实验。他的家离协和很近,而且条件很好,但是他总是说服自己的英国夫人,以便留在实验室里和大家一起啃大饼。仅从这点即可以看出他锲而不舍、刻苦钻研的精神,也反映出他平易近人的一贯作风。


4.6 冯德培
冯德培的主要学术成就集中在神经和肌肉的能力学、神经肌肉接头和神经肌肉营养性相互关系等研究领域。
编辑本段神经和肌肉的能力学
  冯德培在英国伦敦大学学院希尔的实验室(1930—1933年)中主要是进行神经和肌肉的能力学研究。希尔是当时世界上一位杰出的生理学家和生物物理学家,以用非常灵敏的热电堆测量肌肉和神经活动时所释放的极微热而闻名于世。他的实验室有来自世界各国的研究人员。希尔根据林可胜的推荐表示接受当时才23岁的冯德培,他给冯的信是颇为别致的,信中简单地说:“你如果像林可胜教授说的那样好,来吧!”。
编辑本段进入希尔实验室
  冯德培于1930年9月进了希尔的实验室,开始做的研究课题是肌肉长时间强直收缩中的张力与产热的关系。他迅速地做完实验后,随即写出文章送给希尔。希尔看后对冯说:“你的英文比许多英国人写的还要好些”,认为无需修改就可送皇家学会会刊发表,并要冯德培单独署名。冯向希尔提出,这工作是由你建议并在你指导下做的,应该也署上你的名字。这引起希尔对冯说了一句意义深长的话:“你在这里如果只写这一篇文章,我的名字放不放上都是一样!”。
编辑本段发现拉长反应
  此后,冯基本独立地完成了几项重要工作。首先,他在研究肌肉热弹性(thermoe-lastic property)时,意外地观察到静息肌肉被拉长时放热显著增加,远超出可能发生的热弹性物理变化。经过各种对照试验后,他判定放热增加反映了肌肉代谢升高。与此相应,他又证明静息肌肉被拉长时氧消耗也增加。冯德培把这个新发现称之为“拉长反应”(stretch response)。文章发表后第二年,此结果在德国著名生化学家迈尔霍夫(Meyerhof)实验室得到证实。波兰肌肉化学家巴纳斯(Parnas)在其对肌肉化学的评述中,把“拉长反应”称作“冯氏效应”(Feng Effect)。后来的生理学文献即沿用这个名词。不久,冯德培以碘醋酸处理神经使之不能形成乳酸,观察到这种中毒的神经在无氧条件下丧失传导能力要比正常神经快得多;而在有氧条件下,在浸泡中毒神经的溶液中加乳酸钠可以显著地延长神经持续活动的时间。这些结果首次证明乳酸代谢在神经活动中也有重要作用,修正了前人对此问题的观点。接着,在希尔的建议和帮助下,他又与一位原苏联科学家一起去普里木斯(Plymouuth)海洋生物实验室对一种海水蟹的无髓鞘神经的放热进行系统的分析研究,所得结果由冯德培写成论文在英国生理学杂志发表。此外冯德培在希尔实验室还参加了其他4项研究工作。
编辑本段努力专研,获得成就
  在英国近3年的时间中,冯德培约二年半在希尔实验室工作。为了扩大他的研究限界,希尔主动替他安排去英国其他两个最著名的研究神经系统的实验室,即剑桥大学生理系的E.D.艾德里安(Adrian)实验室和牛津大学生理系的C.S.谢灵顿(Sherrington)实验室各工作了一两个月。冯德培在艾德里安实验室时间虽短,却也完成了一项有意义的研究工作。1932年下半年冯到这个实验室时,他们以前的研究工作正留下一个疑难问题,即在蛙的皮肤连神经标本上研究触觉反应,观察到皮肤表层因刮擦受伤使触觉反应消失,但经过一些时间后反应又恢复,原因不明。他们就把这个问题交给冯去解决。冯只花一星期时间就找到了答案,就是损伤使皮肤释放钾离子,神经末梢周围钾离子浓度增高,阻断神经传导,导致标本的触觉反应消失,但这是可逆的;如果钾离子浓度因弥散或用正常任氏溶液冲洗而回降,触觉反应即得以恢复。他如此快就找到答案,答案又如此简单,使艾德里安感到惊奇,他亲自动手重复冯的实验后才相信。冯德培所以能如此快地解决这个问题,是因为他知道在肌肉上有相似的现象,即损伤会使肌肉释放钾离子,导致肌肉暂时丧失兴奋性,若洗去多余的钾离子又可使肌肉恢复兴奋性。把这点背景知识应用到皮肤神经标本上去,问题就立刻解决了。   当他快要结束在希尔实验室工作的时候,希尔语重心长地对他说:“你在这里的大部分工作是你独立做的,但人家仍会认为你是在我指导下做的,你要回去开创自己的研究,世界同行才会承认你是真正的独立工作者。”回国后,德国《生理学成就》杂志曾邀请各国生理学权威按其主要研究成就撰写专题的综述文章,当时邀请希尔撰写关于神经代谢方面的文章,希尔却推荐由冯德培来写。他的《神经放热》一文1936年发表在该杂志后,被学术界认为是神经能力学方面的权威性参考文献。
编辑本段神经肌肉接头生理学
  从他开拓了神经肌肉接头的新研究领域后,1936—1941年他在这个领域发表了一系列文章,包含着许多新的实验结果,其中较重要的可以归结为下列几点。   (一)高频神经刺激引起的“接头抑制”及神经末梢周围局部收缩的发现。冯德培在关于神经肌肉接头的第一篇文章中描写了一个现象:在蛙的神经—缝匠肌标本上高频间接(通过神经)刺激能抑制直接刺激肌肉引起的收缩。这个现象起初无法解释,他直觉地断定,这个现象不会是孤立的,必然有其它相关的新现象等待着揭露。这个直觉激发了他对神经肌肉接头研究的热情,立即准备大干一番。进一步的实验果然揭露了一连串相关的新现象:1.高频神经刺激使神经末梢周围发生局部收缩,2.用毒扁豆碱(一种胆碱酯酶抑制剂)处理肌肉可使局部收缩显著地增大和延长,3.用箭毒(抗乙酰胆碱药物)处理肌肉则使局部收缩消失。当时神经肌肉传递的化学学说尚在建立过程中,传统的电学说还有影响。根据化学学说,上列的新现象自然地拼成为一幅逻辑的画图:高频刺激使神经末梢释放大量的乙酰胆碱,因而使神经末梢周围的肌纤维发生局部收缩;局部收缩阻碍肌纤维的兴奋传导,因此产生“接头抑制”;毒扁豆碱阻止乙酰胆碱的酶解,增加并延长其积聚,所以增强并延长局部收缩;箭毒拮抗乙酰胆碱,所以减小或取消局部收缩。相反,如依照电学说,则上列新现象都成为不可思议。很清楚,他的上述新发现给予当时还有争议的化学学说以直接的强有力的支持。   (二)从钙离子对神经肌肉接头的多种作用总结出钙离子增强神经末梢递质释放的假说。他通过实验揭示了提高任氏溶液中的钙离子浓度对神经肌肉接头有多种多样的作用:1.增强上面所说的高频神经刺激引起的“接头抑制”和局部收缩,2.减轻由多种不同药物和不同有害条件或因子产生的接头传递阻遏。为了给多种多样的作用以一个统一的解释,他提出提高钙离子浓度增强神经冲动在神经末梢引起的递质释放的假说。这假说首次把钙离子与化学突触的递质释放机制联系起来,是有预见性的。后来的研究证明在神经冲动引起神经末梢释放递质时,钙离子进入神经末梢是关键的一步。   (三)终板电位在强直刺激后的长时程易化或强化的发现。他是最早记录终板电位的人之一。关于神经肌肉接头传递的易化或强化现象,他以终板电位为指标做了许多观察,首先描述的强直刺激后的长时程强化现象特别引人注意,他的这方面工作是以后许多突触可塑性研究的先驱。   (四)在哺乳类动物神经肌肉接头研究上,首次揭示了毒扁豆碱类药物除了接头后作用外还有接头前作用。他在两栖类神经肌肉标本肯定了毒扁豆碱类药物使肌肉对单个神经刺激的反应增强是由于肌肉作重复反应之后,进而用猫神经肌肉标本作比较观察,出乎意料地发现了毒扁豆碱使哺乳类动物运动神经末梢产生自发的和受刺激后的重复发放。这个发现为各种药物对接头前运动神经末梢作用的研究揭开序幕,一些神经药理学家接着在这方面做了许多工作。
编辑本段冯德培研究的重大意义
  从神经生理学的历史发展来看,冯德培的神经肌肉接头研究有两方面的重大意义:1.在30年代,突触的化学传递学说尚处于奠基时期。他的神经肌肉接头研究是这个学说的奠基性工作之一,并赋予这个学说以新的证据。2.在30年代,神经肌肉接头作为生理学、生物物理学的研究对象,基本上是一块“处女地”。他在自己的一个新实验观察的启发下,立即敏捷地作出决定,要持续地去开发它,是有远见的,他取得的丰富收获使他成为这个重要研究领域的公认的先驱者之一。现在,虽然神经肌肉接头已是被研究得最详细的一个化学突触,但尚须进一步深入研究的问题还很多,仍是一个活跃的研究领域。   30年代他在中国开始建立和发展神经肌肉生理学时,能有战略眼光很快地瞄准了神经肌肉接头这个进攻目标,全力以赴,这是与他那时在神经肌肉生理学已有广阔深厚的根基分不开的。当时他是“单枪匹马”,以一间无窗的地下室为实验室,运用很有限的仪器设备,在6年时间内获得那样丰硕的研究成果,显示了他的非凡毅力和实验才干。
编辑本段神经肌肉间营养性关系
  这是冯德培任中国科学院生理所所长时期带领工作者共同发展的一个主要研究方向。开始于1961年,“文化大革命”期间停顿,“文化大革命”后恢复。冯德培的神经肌肉营养性关系的研究,在一种意义上是他的神经肌肉接头研究的扩展和继续。神经肌肉接头作为一个化学突触的兴奋传递,是从运动神经末梢到肌纤维的单向的快速信息传递关系。此外,运动神经元与肌肉之间还有双向的、缓慢的长期性信息交流,表现为两者的正常结构和功能在发育中维持着相互依赖关系,总称为营养性关系。这种关系的重要性是显然的,许多肌肉病是由于这个关系发生破坏或障碍所致。在60年代初,神经肌肉接头的兴奋传递过程已经有相当多的研究,而关于神经与肌肉间的营养性关系的研究还很少。当“大跃进”时期的社会动荡过去,看来基础理论研究有可能恢复时,他就决定从过去从事的神经肌肉接头研究转入神经肌肉间营养性关系的研究,试图在这个有广阔发展前景的研究领域作新的开拓。
(一)鸡慢肌纤维去神经后肥大的发现。
  骨骼肌的神经支配如受到损伤或被切断,肌肉发生萎缩,这是肌肉维持其健康状态有赖于神经的一个明显例子。这个现象虽然是早已知道的,但到60年代初对它的发生机制还很少了解。他开辟神经肌肉营养性关系的研究就从这个现象开始试探,为此设计的第一个实验是比较两块收缩速度极不相同的肌肉,看它们在切断神经后发生萎缩的时程有何不同。在生物学实验中,所选用的生物材料是否适宜是实验成败的一个关键。鸡的背部有两块肌肉,受同一神经干支配,一块叫前背阔肌是纯粹的慢肌;另一块叫后背阔肌,是纯粹的快肌。这样一对肌肉正是做实验的理想材料,于是他就指示助手切断这两块肌肉的神经,一个月后观察这两块肌肉发生萎缩的情况是否不同。结果是惊人的:这两块肌肉并非萎缩程度不同,而是后背阔肌发生显著萎缩,而前背阔肌却发生显著肥大。当他的助手向他汇报这个结果时,他不禁惊呼:你或者犯了一个严重的错误,或者有了一个重要的发现!因为肌肉在其神经切断后发生肥大是从来没有的事。随后的重复试验和各种追踪试验充分证明了这确是一个发现。在开辟新研究中,第一个试探性实验就得到重要的发现是不多见的,可以说他和共同工作者在这里有好运气,却不能说他们的成功是偶然的。他们的进一步实验证明,去神经后肥大的现象并非前背阔肌这一块肌肉特有的,而是鸡的所有慢肌纤维所共有的。因为前背阔肌纯粹由慢肌纤维组成,去神经后肥大最易观察。鸡的许多别的肌肉都是混合肌,既有慢肌纤维,又有快肌纤维,他们也观察到去神经后前者肥大,后者萎缩。鸡慢肌纤维去神经后肥大的发现,随即在世界上其他实验室得到证实。切断神经后发生萎缩或发生肥大的肌纤维对在生物化学和分子生物学变化上作比较研究,可望大大有助于了解肌肉萎缩或肥大的产生机制。可惜这项研究因“文化大革命”而中断。
研究关系中的另一个问题
  (二)双神经支配的肌纤维实验与首次证明不活动神经对肌纤维类型特征仍有改造能力。“文化大革命”后,冯德培开始研究神经肌肉间营养性关系中的另一个问题,即哺乳类动物骨骼肌纤维类型与其神经支配的关系问题。前人已证明,用外科手术使猫、兔或大白鼠的慢肌(比目鱼肌)与快肌(如伸趾长肌)交换其神经支配,能使慢肌的收缩变快,快肌的收缩变慢,肌肉类型的其它特征如结构和化学特征也发生相应的改造。这种结果表明神经支配对肌纤维类型有控制调节作用。对这种作用的产生有两种假说:1.快肌的运动神经元和慢肌的运动神经元有不同的冲动发放模式,决定着快肌和慢肌的不同活动模式。神经控制肌纤维类型就是通过控制肌纤维活动模式来实现的。这一假说已有实验支持,即以人工刺激改变肌肉的活动模式可以使肌肉类型发生改变。2.运动神经末梢可能通过释放某种或某些有特殊神经营养性作用的物质来控制调节肌肉类型特征。作这种设想是有许多理由的,但一直缺乏明确的实验依据。他试图设计新的试验为第二个假说寻找证据。他一开始想做的是一种能直接解决问题的实验,就是在长期保持神经不活动的条件下来进行快肌和慢肌的交叉神经实验。但他不知道如何才能做成功这样的实验,主要问题是他当时与别人一样有一个先入之见,即认为交叉神经支配后肌纤维的改造过程很慢,常需几个月,而当时还没有可靠地能那么长时间保持神经不活动的办法。于是,他先采用一条比较间接的研究路线,用大白鼠的比目鱼肌(慢肌)和伸趾长肌(快肌),制造兼有慢肌神经和快肌神经双重支配的比目鱼肌纤维或伸趾长肌纤维(简称双神经支配的肌纤维,制造这种肌纤维标本的技术当时已经建立)。他提出这样的问题:肌纤维类型特征受神经控制,那么,这双神经支配的肌纤维的类型特征将是怎样的呢?他选用Z带宽度和三磷酸腺苷组织化学染色特性作为肌纤维类型的两个指标。实验回答是:在双神经支配的伸趾长肌纤维,两个类型指标都变成与比目鱼肌类型相似,而在双神经支配的比目鱼肌纤维,则原来的比目鱼肌类型特征保持不变。要特别指出的是,不论在双神经支配下肌纤维类型特征变或不变,整根纤维的Z带宽度或三磷酸腺苷染色是均一的。这一结果用上述第一个假说容易解释,因为肌肉收缩不论是快或慢都是传播于整根纤维的,由肌肉活动导致的变化在整根纤维应该是均一的;用第二个假说则很难理解。因此,双神经支配实验的结果是倾向于支持第一个假说的。但是,他们的研究工作不久后有一个非常重要的转折点。在进行双神经支配实验中,一位共同工作者看到在用比目鱼肌神经交叉支配伸趾长肌,在两星期内伸趾长肌纤维的Z带宽度就明显地变得更宽,即已几乎完全被改造为慢肌型。冯德培得知后立刻觉到,他原先认为不可能做的实验现在可以做了,因为保持神经不活动至两星期之久是不难的。他随即设计了在河豚毒慢性阻断神经传导的条件下进行比目鱼肌神经交叉支配伸趾长肌的实验。结果是,这样完全不活动的慢肌神经仍能改造快肌的Z带宽度,虽然改造程度不如正常慢肌神经。这一结果首次证明不活动的神经对肌纤维类型特征仍能产生一定的控制作用,也就是说,操纵肌肉活动的模式不是神经控制肌纤维类型特征的唯一途径;尚有另一个可能的途径,通过神经末梢释放某种特殊的神经营养性物质。应该指出,两个可能的途径不是相互排斥的,而是相互补充的。


5.经济学
5.1张培刚
发展经济学之父
  在“文革”中,张培刚遭受了不公正的待遇,长年与专业无缘,大好年华白白浪费。“文革”结  张培刚
束后,张培刚才在华中这所工科院校里开设了经济学专业,张培刚说,自己一直站了30多年,总算有一张凳子可以坐下歇歇脚了。他先后担任华中科技大学社会科学部主任、教授,华中科技大学经济学院院长,经济发展研究中心主任。   1978年5月,张培刚被借调到中国社科院经济所,担任《政治学辞典》、《外国经济史》的主编。随后,他又成为第一批给国家领导主讲“外国经济学”的专家,并与厉以宁合写了《宏观与微观经济学》,最早把西方经济学(即市场经济学)介绍到中国。改革开放以来,他通过著作和讲学,全面介绍了西方经济学、西方管理科学和世界经济的发展。   20世纪八十年代初,他把在抽屉下面藏了30年的英文手稿译成了中文,埋没了半个多世纪的这本书终于开始得到人们的认识。那时张培刚已将近70岁。经济学家胡鞍刚定期要给政府部门编写国情报告,他在文章中就经常引用张培刚的理论。胡鞍钢说:“张培刚先生早在1949年写那本书的时候,就已经讨论过这些问题,他当时讨论的是三大关系,实际上就是最早我们称之为对外开放的理论。就是农业国必须要参与全球化的过程,从全球化过程中和与工业国之间的交往过程中,获得资金、技术及支持,应当说后来中国改革开放就是这样的一个理论,张培刚先生已经都做出了一些铺垫。”   张培刚后被推选为全国外国经济学说研究会名誉会长、中美经济合作学术委员会中方主席等。1989年他写的《发展经济学往何处去》一文力挽狂澜,拯救发展经济学于垂危之际。那时学术界认为发展经济学走向衰落,张老不仅为发展经济学正名,而且扩大了发展经济学的研究范围。   1990年清华大学的梁小民教授把当年刘易斯获得诺贝尔奖的《经济增长理论》翻译成中文,相比之下张培刚的理论远在刘易斯之上,刘易斯主张通过工业化来实现经济发展,那是牺牲农业来发展工业。但是张老的书是把农业作为产业的一个部分,他所要求的不是牺牲农业发展工业,而是把农业和工业作为整体来发展。后来刘易斯也作了反思,刘易斯说,“过去我太重视工业了,牺牲农业发展工业,看来这是错误的。”   世界银行的经济专家钱纳里来华讲学时说:“发展经济学的创始人是你们中国人,是张培刚先生。这是中国人的骄傲。”1986年,西北大学教授何练成访美后说,哈佛大学一教授在座谈会上说,张培刚才真正是发展经济学的创始人,刘易斯、舒尔茨的理论比他提出的要晚好些年,因此他更有资格获得诺贝尔奖。   1998年,张培刚教授的博士点批准下来,研究领域是发展经济学、西方经济学、农业经济学和工商管理学。这些学科目前在全国处于领先水平。

 张培刚先生是中国具有国际影响的老一辈著名经济学家。早在20世纪40年代中期,他在哈佛大学完成博士论文《农业与工业化》,获得1946-47年度最佳论文和“大卫·威尔士奖”。这一论著被列为哈佛经济丛书第85卷于1949年由哈佛大学出版社以英文出版,奠定了发展中国家经济发展(农业国工业化)的理论基础,张先生因此被誉为发展经济学的创始人之一。20世纪80年代,面对西方发展经济学正走下坡路,而世界上多数发展中国家和地区并未发展起来的现状,他再次扛起开拓创新的大旗,全面提出创立新发展经济学的思想,引导发展经济学走出困境。1992年,他主撰的《新发展经济学》,将发展经济学推向了一个新阶段。   为了推动中国对发展经济学的研究和传播,立足中国,面向世界,以严谨的科学态度,不断探索中国和发展中国家如何有效地实现工业化和现代化的理论和政策。

著作发表
  《清苑的农家经济》,商务印书馆,1936年;   《广西粮食问题》,商务印书馆,1938年;   《浙江省粮食之运销》,商务印书馆,1940年;   《农业与工业化》,美国哈佛大学出版社,1949年英文版初版,1969年再版;华中工学院出版社,1984年中文版初版,1988年版。   《宏观经济学和微观经济学》(合著),人民出版社,1980年。   《发展经济学通论第一卷枣农业国工业化问题》,湖南出版社,1991年。   《新发展经济学》(主编)河南人民出版社,1992年。   《发展经济学与中国经济发展》,主编,经济科学出版社,1996年。   《微观经济学的产生与发展》,湖南人民出版社,1997年。   《中国粮食经济》,即将出版,1998年。

5.2邹至庄
  邹至庄
经济学年会上进行主题演讲本·伯南克在出任美联储主席之前曾是普林斯顿大学经济系主任,他在2001年的一篇文章中这样评价邹至庄——“邹至庄一直是计量经济学和应用经济学领域的一个重要人物”。   邹至庄教授对经济学的贡献主要包括三个方面:第一是计量经济学,包括常用来检验参数稳定性的“邹氏检验”、估算模式和标准同步随机方程组;第二是动态经济学,包括不确定条件下通过拉格朗日乘数法(动态规划法的替代)来分析计量经济模型和动态优化的谱方法和最优控制方法;第三是中国经济,相关成果已分别发表在《中国经济》(1985)、《了解中国经济》(1994)、《中国的经济变革》(2002)和《认识中国》(2004)几本专著上。
编辑本段相关著作
主要作品
    邹至庄
邹教授在计量经济学方面是世界最权威的学者之一。他对计量经济学和动态经济学的贡献包括以下几方面内容:第一是耐用品的需求方面,主要著作是《美国汽车需求:耐用消费品的研究》(北荷兰出版公司,阿姆斯持丹,1957),第二是用于测试计量经济关系暂时稳定性的“邹氏检验”,主要著作是《计量经济学》(1960);第三是微观动力学方面,主要著作是《技术变革和计算机需求》(见《美国经济评论》,1967):第四是宏观动力学方面,主要著作是《在国民收入决定过程中的乘数、加速数和流动性偏好》(见《经济和统计研究》,1967);第五是新动态优化技术下的动态分析和经济政策,主要著作包括《经济动态分析和控制系统》(约翰威立出版有限公司.纽约,1975)、《计量分析的控制方法》(约翰威立出版有限公司,纽约,1981年)、《经济学动态:拉格朗日的优化方法》(牛津大学出版社,1997年)。

6.其他学科
6.1 李四光
地质力学是李四光创立的,是地质学的一门分支学科。1926年和1928年李四  地质力学创始人李四光
光发表的《地球表面形象变迁之主因》及《晚古生代以后海水进退规程》等,从理论上探讨自水圈运动到岩石圈变形,自大陆运动到构造形迹等问题,1929年提出构造体系这一重要概念,建立了一系列构造体系类型。1941年李四光在演讲“南岭地质构造的地质力学分析”时正式提出了“地质力学”一词。1945年发表《地质力学的基础与方法》,对地质力学理论作了系统的概括。地质力学是力学与地质学相结合的边缘科学,即用力学原理研究地壳构造和地壳运动及其起因的科学。它从地质构造的现象(构造形迹)出发,分析地应力分布状况和岩石力学性质,追索力的作用,从力的作用方式进而追索地壳运动方式,探索地壳运动的规律和起源。地质力学认为结构要素、构造地块和构造体系是地质构造的三重基本概念,对于探索地壳运动规律具有极为重要的意义。现已认识的构造体系,可划分为三大主要类型,即纬向构造体系、经向构造体系和扭动构造体系。这些体系主要是地壳的水平运动(经向的和纬向的)造成的;而水平运动则起源于地球自转速度的变化。李四光把地球自动调节自转速度变化的作用称为“大陆车阀作用”,因而把这一假说称为“大陆车阀假说”。
编辑本段第四纪冰川的发现
  李四光到北大地质系后,主讲岩石学和高等岩石学两门课程,他以严谨的冶学作风赢得了学生的尊重。他经常带学生到野外进行实地教学,边看边讲。一个山头、一个沟谷、一堆石子、一排裂缝,他都不放过。学校经费不足,他带领学生白手起家搞建设,将学习环境收拾得十分雅静。   在教学的同时,他对研究工作也不放松,他一生中在地质学方面的主要贡献,如古生物蜒科的鉴定方法、中国第四纪冰川的发现和地质力学的创立,都是在这期间开始的。在研究过程中,他从不为已有的观点和学说所束缚,而是按照自然规律,去寻找尚未被人们认识和掌握的真理。因此,他能不断提出创造性的见解,并敢于向一些旧观点提出挑战。  李四光著作
例如,从19世纪以来,就不断有德国、美国、法国、瑞典等国的地质学家到中国来勘探矿产,考察地质。但是,他们都没有在中国发现过冰川现象。因此,在地质学界,“中国不存在第四纪冰川”已经成为一个定论。可是,李四光在研究蜒科化石期间,就在太行山东麓发现了一些很像冰川条痕石的石头。他继续在大同盆地进行考察,越来越相信自己的判断,于是,他在中国地质学会第三次全体会员大会上大胆地提出了中国存在第四纪冰川的看法。到会的农商部顾问、瑞典地质学家安特生轻蔑地一笑,予以否定。   为了让人们能接受这一事实,他继续寻找更多的冰川遗迹。10年以后,他不仅得出庐山有大量冰川遗迹的结论,而且认为中国第四纪冰川主要是山谷冰川,并且可划为三次冰期。   当李四光的这个学术观点再次在全国地质学会上发表以后,引起了1934年著名的庐山辩论。在半封建半殖民地的旧中国,中国的科学家低人一等,外国学者中有相当一部分人是带着民族主义和种族歧视情绪到中国来的。因此,尽管大量事实摆在眼前,几位外国学者并没有改变他们的观点。   1936年,李四光又到黄山考察,写了“安徽黄山之第四纪冰川现象”的论文,此文和几幅冰川现象的照片,引起了一些中外学者的注意,德国地质学教授费斯曼到黄山看罢回来赞叹道:“这是一个翻天覆地的发现。”李四光十多年的艰苦努力,第一次得到外国科学家的公开承认。可是,他知道,这还远远不够,他干脆把家搬到庐山上,又在庐山脚下建立了一个冰川陈列馆,起名叫“白石陈列馆”(后被国民党海军炸毁)更深入细致地进行冰川研究。   李四光关于冰川的多年研究,在1937年完稿的《冰期之庐山》中得到全面阐述。可惜由于抗战爆发,这部书10年后才得以出版。
 1、为中国原子弹和氢弹的研制成功作出了突出贡献。   2、运用力学对地壳运动及其与矿产分布的规律的研究,创建“地质力学”和“构造体系”的概念。预测新华夏构造体系三个沉降带存有石油,后大庆油田、大港油田、胜利油田、华北油田等油田的发现证实其预测。   3、早年对蜓科化石及其地层分层意义有精湛的研究。对中国北部䗴类化石及其地层意义的研究是中国最早进行的䗴类及石炭二叠系研究。其创立的“䗴”字,用来翻译Fusulinid(一种早已灭绝的有孔虫,属于原生动物),为现在的中国古生物学界所沿用。   4、提出了华东第四纪冰川存在的理论。   5、地震预报:当时很多科学家认为地震是无法预报的,李四光斩钉截铁地说,地震是可以预报的。中国是一个多地震的国家,李四光为地震地质和地震预报做了很多开创性工作;李四光在晚年,为中国地热的开发和利用也做了很多工作,开创了活动构造研究与地应力观测相结合的预报地震途径,晚年发表的“天文、地质、古生物资料”对中国学科大交叉的倡导产生深刻影响,对中国地质教育、地质科学和地质事业的发展作出了巨大的贡献


6.2竺可桢
《中国之雨量及风暴说》(1916年);《历史时代世界气候的波动》(1916年);《远东台风的新分类》(1918年);《关于台风眼的若干新事实》(1918年);《台风的源地与转向》(1925年);《南宋时代我国气候之揣测》(1925年);《中国历史上气候的变迁》(1926年);《中国气候区域论》(1930年);《中国气候之运行》(1933年);《东南季风与中国之雨量》(1934年);《中国气候概论》(1935年);《前清北京之气象记录》(1936年);《物候学》(和宛敏渭合著,1963、1973);《中国的亚热带》(1958年);《论我国气候的几个特点及其与粮食作物生产的关系》(1963年);《竺可桢文集》、《竺可桢日记》


6.3 吴仲华

吴仲华先生从1948年在美国航空咨询委员会(NACA)刘易斯喷气推进实验室任研究科学家开始,至1992年去世,从事科研工作44年。他一生的学术成就大致可以分为以下方面:一、创立叶轮机械三元流动通用理论。二、创立工程热物理学科。三、参与国家能源动力战略研究与决策,倡导总能系统与能源战略构思。四、研究发展燃气轮机及联合循环。   叶轮机械是在旋转的轮子上装上叶片,通过叶片与流体进行作功量交换的动力机械总称,属于这类机械的有:航空喷气发动机(燃气轮机)中的压气机、透平、蒸汽轮机、鼓风机、泵等,所以是量大面广、十分重要的动力机械,当时以航空喷气发动机中的压气机要求最严、技术含量最高为典型。   吴仲华先生于上世纪五十年代初创立了国际公认的叶轮机械三元流动理论。我们试图分析他之所以成功的学术思想。   工程热物理学是研究热、能、功转换与利用过程中的基本物理现象、规律的应用基础学科,它包括:工程热力学、气动热力学、传热传质学、燃烧学等分支学科。按其应用又可包括:能源利用、热机、流体机械、多相流动等。它研究各类热现象、热过程的内在规律,并用以指导工程实践。所以这是关系到国防、国民经济所有部门和国民生活的重要学科。   1980年拨乱反正后,吴仲华在中共中央书记处举办的科学技术知识讲座做《中国的能源问题及其依靠科学技术解决的途径》报告中(当时全体中央领导除邓小平外都到会),从科学技术角度,提出解决我国能源问题的战略构思。提出各种不同品质的能源要合理分配,对口供应,做到各得其所,在相当长时期内要把加快煤炭的开发摆在重要的地位,电力建设要逐步把水电开发放在重点上,在严重缺能地区还要建设核电站,因地制宜地发展各种新能源等。提倡按照“温度对口、梯级利用”原则,大力发展各种联合循环与热电并供、余能利用等总能系统。指出能源工业很容易产生大量的各种污染,在发展能源的同时必须要很好地重视环保工作。指出现代科学技术的发展为较大幅度地提高能源利用率提供了可能性,应该努力做好能源规划工作,大力加强能源的科学研究,掌握有关的先进科学技术,抓好能源开发,特别是要节约能源,开展以节能为中心的技术改造等。   吴仲华先生对我国能源问题的战略构思是基于能的综合梯级利用的科学用能思想。他提出的能的梯级利用原则已成为能源动力系统集成开拓的关键核心科学问题,他倡导的总能系统已成为能源科学发展的主流思想,对能源科学技术和能源学科、乃至国民经济发展都产生了巨大而深远的影响。   吴仲华先生倡导能的梯级利用的总能系统已近30年。在这期间,世界能源动力系统开拓发展正是沿着这个思路蓬勃展开。从最近公布的“国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)”中能源领域的优先主题、前沿技术以及基础研究等的许多具体内容与发展思路,都可看到吴仲华的科学用能思想影响的痕迹和烙印。   燃气轮机是上世纪四十年代发展起来的新型动力机械。面向21世纪,以燃气轮机为核心的总能系统将成为新世纪的主要动力:油、气燃料的火电主导动力;煤电发展的主要方向;冶金、石化等部门重要节能技术;海、陆、空现代交通的重要动力;环境保护的重要技术。为了提高效率,发展燃气蒸汽联合循环、联产系统等是方向。为了能烧煤,发展整体煤气化联合循环(IGCC)、流化床燃煤联合循环(FBCC)等至关重要。   另外,吴先生还在燃气热力性质、冲压发动机等方面,也做出了优异的贡献。正如美国加州大学Berkery分校校长田长霖教授所评论的:国际工程热物理学界,吴仲华是中国的代表。
6.4叶笃正
(1)青藏高原气象学
  叶笃正首先发现围绕青藏高原的南支急流、北支急流及  叶笃正
它们汇合成为北半球最强大的急流,严重地影响着东亚天气和气候;他与国外气候学家Flohn各自指出了青藏高原在夏季是大气的一个巨大热源,叶笃正还首先指出青藏高原冬季是冷源;他同时还深入地研究了夏季青藏高原热源及其对东亚大气环流的影响。由于他的研究工作,国际上才接受了大地形热力作用的概念,为青藏高原气象学的建立奠定了科学基础。
(2)大气长波能量频散理论
  提出了大气平面Rossby波的能量频散理论,从理论上证明了西风环流中的能量可按远大于风速的群速度向下游(或上游)传播,为现代大气长波的预报提供了理论基础;同时,也对阻塞高压天气系统的生成、维持和移动给出一种动力学解释。这个理论31年后才由B.Hoskins的“大圆理论”所推广,成为对遥相关和遥响应的理论解释。
(3)东亚大气环流和季节突变理论
  叶笃正与陶诗言等发现东亚和北美环流在过渡季节(六月和十月)有急剧变化的现象,这一发现对中国天气预报有重要意义。他们还发现阻塞形势的建立和崩溃常伴随着大范围环流形势的强烈转变,它的长期维持则带来大范围气候反常现象,从而证明了阻塞高压在持续异常天气预报中的重要性。这些发现和理论成为研究东亚气象学问题的重要文献,奠定了中国天气预报的重要基础。国外的学者在10多年后,由于1976年冬季北美出现极其寒冷的天气,才开始提出各种系统理论,并形成了一个重要的研究方向。
(4)大气运动的适应尺度理论
  大气环流中究竟是气压场还是风场为主导是学术界长期争论的问题,也是天气预报的关键之一。 叶笃正等通过一系列工作建立了大气运动适应尺度理论:对不同空间尺度的运动都存在着特征尺度,当实际运动的空间尺度大于这个特征尺度时,气压场起主导作用;当运动的空间尺度小于特征尺度时,风场起主导作用;对中小尺度的大气运动,同样存在适应问题。这个独创的理论完善了大气运动各分量的相互作用过程的物理解释,在天气预报业务上有重要的应用。
(5)全球变化科学新领域
  上世纪70年代末至  叶笃正 院士
80年代,叶笃正积极组织并领导中国开始气候变化的研究。他积极参加全球变化科学组织(IGBP)的创立,并发挥了重要作用,并贡献了一系列科学思想,如:气候和植被过渡带的敏感性、全球变化中大气化学的作用和“有序人类活动”适应全球变化等。他通过模拟计算后指出,大范围的灌溉对气候和水文的影响时间可长达3-6个月,从而证明了人类活动对气候的影响的可能性(被称为“陆面记忆”)。
(6)对中国现代气象业务事业发展的卓越贡献
  叶笃正的理论研究成果对提高气象业务水平起到重要作用,有些至今仍在发挥作用,如大气长波能量频散理论在业务天气预报中俗称为“上游效应”;阻塞高压形成和维持的理论,一直是业务上对持续异常天气预报的重要理论基础;青藏高原气象学理论,在中国气象业务中不仅是天气预报的重要基础之一,更是气候预报的主要基础;大气运动的风场和气压场的适应的尺度理论至今仍是天气分析和预报的主要理论基础之一。此外,他积极参与和指导建立中国气象业务系统,为中国气象局的“气象中心”、“气候中心”和“信息中心”的建立做出了实质性贡献。
(7)在国际上发起了全球变化研究
  叶先生与国际同行一道在80年代共同发起了国际全球变化研究领域。全球变化研究是二十年来发展最快影响最大的科学领域,它的影响不仅在科学本身,更重要的是对人类生存环境和社会经济的影响。正因为叶先生是这一学术领域最早的发起人之一,所以我国成为了全球变化科学指导委员会的成员国,叶先生是IGBP第一届SSC成员,也是中国IGBP委员会第一、二届主席,80年代初期,他倡议并筹划了在我国开展的第一个IGBP计划的重大科学试验,黑河试验(HEIFE),被国际上随后的一系列试验应用。
(8)与IPCC提出了对全球变化的适应问题
  与IPCC同时提出了对全球变化的适应问题并创立了有序人类活动研究的理论框架:在国际全球变化研究领域日新月异的发展中,叶先生不断提出创新思想,指导全球变化科学发展的方向,他把全球变化和可持续发展联系起来,并进一步提出?quot;有序人类活动"的科学概念及其研究的理论框架。作为该研究创始人,近年来,叶先生又不断为该学科的发展勾画未来发展的方向,他先后提出的"对全球变化的适应研究和“有序人类活动”研究已成为该学科新的生长点,当国际上其他一些学者提出“人类圈”和“人类纪”一些概念的时候,叶先生已带领我国学者开展了有序人类活动的观测科学试验并在传统气候模式基础上着手发展人类-环境系统模式的雏版并开始了模拟研究,他是中国第一个全球变化领域攀登项目的首席科学家,在他的建议下,目前中国全球变化领域已发展起一批国家重大项目。

 

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为何培养不出杰出人才?三院士试解“钱学森之问”
为何培养不出杰出人才?三院士试解“钱学森之问”
2009-11-23 22:07

为何培养不出杰出人才?三院士试解“钱学森之问”

http://www.sina.com.cn  2009年11月18日 11:17   人民政协报教育周刊

  李椿萱院士:应立法禁止“双肩挑”

  “钱老去了,我们才愈加深思这个问题,其实,早就应该说出来了!”

  全国政协委员、中国工程院院士李椿萱作为航空航天领域的专家,曾亲受钱老指导。记者采访中间,李椿萱表达了对钱老的深切缅怀。

  “为什么现在我们的学校总是培养不出杰出人才?”李椿萱认为,高校严重“衙门化”,扼杀了独立思考和创新精神。“现在的大学是‘作坊式’的管理,按部就班完成任务,这种情况下不可能以创新为目的!”李椿萱注意到,在高校存在一些普遍现象:专心做学问的青年教师往往职称不能解决、住房面临困难,而另外一些人通过各种途径走上了行政岗位,便掌握了大量的资源。“年轻的教师缺乏科研创新的积极性,因为资源分配对他们不公平,大学里出现了争相挤进行政部门的怪相。”李椿萱告诉记者,“我自己的一些学生上学期间非常有创新精神,能独立思考,但是工作之后就变了,在科研的岗位上难以坚持,还有的去了外企,有的出国,很可惜。”

  人事体制上的“双肩挑”在文化大革命结束后人才断层期间确实为我国三十年来的快速发展起到了积极作用。但随着上述现象的出现,不但扼杀了“双肩挑”者的科技创新能力和机会,也影响到一线工作的年轻人的积极性。“‘双肩挑’能真正挑得了吗?一些行政干部获得了各种奖励,但很多工作实际是下面人做的。”李椿萱认为,国家应该通过立法,禁止“双肩挑”,“愿意做行政的可走仕途,不要再占学术资源。”

  “我国的论文发表数量已经全世界第二,但是对我国的科学和技术进步究竟起到了多大作用?”李椿萱对我国“学术论文”每年巨大的生产量表示了质疑。

  李椿萱认为,研究生的培养过程也限制了杰出人才的成长。很多导师和学生的关系更像雇主和雇员的关系,学生参与导师的课题研究是为了完成导师所承担的科研任务,往往必须按照导师的思想完成任务,让学生按照自己的思想展开研究的机会很少。

  当然,杰出人才的培养不仅仅是在大学阶段,李椿萱说,应从中学、小学甚至托儿所开始。为了满足应试之需的被动式学习习惯在大学期间很难扭转,“被动的学习怎么能够培养出活跃的独立思考能力呢?”

  沈德忠院士:盯论文数量难出杰出人才

  “我衷心感谢钱老提出这个问题,其实,这个问题的解决我们期待很久了。”全国政协委员、中国工程院院士沈德忠表达自己的殷切之情。

  在沈德忠看来,大学和科研机构的科研评价标准和评价体系直接影响了科技工作者的科研创新能力和总体科研水平。“评价科研成果过于倚重论文数量和发表论文刊物的影响因子,即便是化学、物理等理科学科的科研成果要通过论文形式来展现,但是也要看论文的科技含量高低,而不是看论文的数量。”沈德忠说,爱因斯坦并没有写过多少论文,但一篇《狭义相对论》足以让他成为人们瞻仰的科学家。“今年获得诺贝尔物理学奖的原香港中文大学校长高锟并不是凭借多少数量的论文,而是他发明的光纤通信技术给人类的通信事业带来了革命性的贡献。”

  沈德忠认为,论文数量大不等于科研成果多,“论文和创新是两回事儿。”

  不诚信、浮躁的学术风气也深刻影响了“杰出人才”的成长,“有一些情况值得我们警惕,很多科研工作者挂着各种行政头衔,被人们称为‘科技包工头’,他们凭借各种权力资源和关系获得百千万甚至上亿的科研经费,然后将这些经费分发下去找一批人开展工作,很多人的工作成果都会记到他的头上,而实际开展科研工作的人该有如何想法?”沈德忠反思,这种现象背后往往还有部门或单位的支持,因为这些“科技包工头”往往充当了部门“摇钱树”的角色。在这种利益链条中,如何产生真正的“杰出人才”?

  “钱老的声音能够传到总理那里,我们很欣慰,改变这种现状还得从体制入手。我们期待给真正愿意做科研、有能力担当重任的年轻人更好的环境。”沈德忠深切关注青年科研工作者的未来。

  张伟平院士:急功近利阻碍科研创新

  对于“钱学森之问”的原因,全国政协委员、中国科学院院士张伟平总结了两条:“我们之所以难以培养出大师,一是无论教师,还是学生,都太多地关心自己本职之外的事情,外界的吸引力太多,纯粹用于做学问的时间和精力被稀释了。二是立竿见影、急功近利的思想严重。现在,支撑科研和技术发明的资金往往希望短期内见效,而一些科研工作者本人也急于求成。”但是,一项重大科研成果往往需要艰辛的、长久的努力,一位大师也往往需要经过艰辛的、长久的磨炼。

  张伟平是南开大学陈省身数学研究所所长,他举例说,“以数学这样的基础科学为例,需要四五年的时间才能出成果,资金和人力都需要长线投资。”

  “我们现在实行的‘千人计划’吸引海外高层次人才,很多是出国之后成才的,这值得我们反思。”在张伟平看来,急功近利的思想严重阻挠了中国的科研创新,也给培养杰出人才造成了羁绊。

薛涌:让美国的小学生回答“钱学森之问”(组图)

如果教授们把自己的关注点转移到学生内心世界的发育,教育就丧失了其本质,自然也就培养不出“杰出人才”。钱学森的遗言,或者说“钱学森问题”,最近成为媒体的热点话题。钱学森去世后,安徽11名教授就“钱学森之问”发表公开信。如此隆重的举动,想必一定有些卓越的见解了。但有网友读罢归纳说:“看了这11位教授的公开信,全文960字,内容为:(一)回顾‘钱学森之问’;(二)教育界成就巨大,也存在一些问题;(三)总理关注;(四)应该直面,并且‘我们’有信心在不远的将来一定能解题。全信通篇近千字,除了新闻媒体报道的、大家已知的内容以外,属于11位教授的东西,就只剩下表态了—(1)‘只有直面这个疑问,才能为目前中国教育存在之种种问题寻求真正的解决之道。(2)‘我们坚信,不久的将来,我们一定能解开这道题’。”实际上,这11位教授至少是从反面很好地回答了“钱学森之问”。“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才?”因为从中小学到大学,中国的教育大都被如同这11位教授一样的人物所占领。他们不管面对什么挑战,所能做的就是背诵一段历史教科书、引用领导人的几句讲话、然后表示一下自己的决心。我们从小就是这么长大的。这种政治学习般的教育模式,怎么可能培养出杰出人才?按说,这么大的国家,这么深重的教育问题,非要等到一位早已经退休、久卧病榻的九十五岁的老人发问才来正视,这已经够有讽刺意味了。不过,这并不是说“钱学森之问”没有意义。他年轻时代在加州理工学院学习工作十几年,奠定了他一生成就之基础。他所问的中国教育的问题,实际上也是以美国教育为参照的。许多在美国学习工作多年的中国人,也在问同一个问题。不久前我碰上一位曾在常青藤读基础科学博士的朋友,发现十几年不见他已经在做生意了。他对我坦言:“我的博士读到最后就差一个论文,最后还是放弃了。实在没有动力呀。我们这些中国学生来这里,头两年上课考试,大致都比美国同学还好。但通过资格考试后一作起研究来就不一样了。人家是在追踪自己终生关怀的问题,是在津津有味地玩自己最喜欢的游戏,简直到了忘我之境。我们呢,连为什么作这个题目都不知道,总觉得研究的东西和自己不相关。长期这样搞下去,一切都变得索然无味。”另一位同是名校出身的工程博士也告诉我:“看看身边的中国同学,奥数金奖银奖、少年班的一大堆。但这些人成功率非常低,真能达到‘杰出’程度的几乎是闻所未闻。为什么?大家从小都是做题做出来的。这和文科的死记硬背几乎没有什么不同。”那么,既然大家都知道中美教育的不同,那么究竟怎么不同?因为没有对美国教育从小的亲身经验,大家对这个所谓的“钱学森之问”实际上还是难以回答。所幸的是,我们这代旅美的中国人孩子大多在美国的中小学里读书。要正面回答“钱学森之问”,他们比那安徽11教授显然更胜任。以我自己的女儿为例,她刚刚十岁,在波士顿远郊一个叫哈佛的不足六千人的小镇上读小学五年级。最近学校宣布科学课要外出考察一天,需要父母当志愿者。于是她妈妈和她一起去了。两人回来讲述了这难忘的一天,女儿也马上完成了作业。我检查了她的作业,才知道她是怎么学习科学的。她们这次外出考察的是当地的纳什瓦河(NashuaRiver)。考察之前,老师对全班讲了这条河的故事:此河在本地区的河段正处于分水岭位置。分水岭的水质对下游支流有着塑造性的影响。纳什瓦河开始是被印地安部落占据,那时河水清澈,可以健康饮用。后来欧洲殖民者从印地安人手中夺得这块土地。他们很快学会了造纸,沿河建了许多造纸厂,把废料倾倒到河中,不仅使河流变色,而且河水浓到停止流动的程度,乃至任何生物都无法生长。上个世纪六十年代,当地有位叫MarionStoddart的环保主义者梦见印地安部落的酋长哭泣,因为这条河已经死了。于是她发起了抗议运动,最终联合工会和企业领袖展开了对该河的治理,建立了八个污染处理厂和宽大的沿河自然保护带。结果,河水开始清澈起来。老师让学生们自己去研究一下,这条河如今是否在环境上安全。孩子们在老师的指导下很快设计了对河流的测试方案。大家带着各种捕捞的网具和瓶子,到河中荡舟,随时捕捞各种生物,从鱼、乌龟、各种昆虫到蚊子的卵无所不有。捞到的东西,要放到瓶子里分类统计。最后得出了结果:在所捞到的生物体中,有27种是对污染极度敏感的,有253种是对污染有一定的容忍力的,有18种是对污染有容忍力的,有一种对污染的容忍力不明。最后全班经过讨论得出结论:这条河流基本上健康安全。我让女儿解释一下她如何能推出这样的结论。她振振有辞地说:只有那些对污染有容忍力的生物体才能在污染严重的河流中存活。这条河流的污染程度一度让这种生物也无法生存。可是,我们如今发现有27种对污染非常敏感的生物。这种生物按说稍有污染就会消失的。从我们一天捞获的数量统计上看,它们比对污染有容忍力的生物种类还多。它们是非常好的Bio-indicator(生物指示物),证明这条河流大致是健康安全的。需要指出的是,女儿的科学课并非没有书本上的抽象概念。我拿她最近某天的作业一看,一大堆词汇逼着我一个一个地查字典,比如aquaticinvertebrate(水生无脊椎动物)、eutrophication(水体加富过程)、photosynthesis(光合作用)、aquifer(地下蓄水层)、dissolvedoxygen(溶解氧)等等。不过,这些概念大多要通过孩子自己的研究活动来学习。孩子们要能用图像和文字进行解释。这群十岁左右的孩子不是在那里背书,而是像一群小科学家一样在那里进行实验、研究,掌握科学的逻辑和程序。卢梭曾指出,孩子是自然之子。让他们自发、自动地从环境中学习,比传统的书本教育要有效率得多。后来法国著名儿童心理学家JeanPiaget曾说过一句名言:“每次你告诉孩子一条知识,都是阻碍了一次她对世界的发现”。教育要启动的是学生内心的动力,传授的知识不过是这一动力运转时的燃料。这样培养出来的人,就如同我那位在常青藤读过基础科学的博士朋友所观察的那样,搞起研究来是为了自己,有着内在的冲动。中国的教育,当然有制度等多方面的问题。但其中一个最大的问题就是老师不会教,不理解学生的内心。虽然中国的教育经费长期严重不足,但对大学的投入还是相当可观的。可是,如果为人师表的都如同这11位教授一样,眼睛总盯着上面,盯着总理、部长、或钱学森,而不把自己的关注点转移到学生内心世界的发育,教育就丧失了其本质,自然也就培养不出“杰出人才”。(作者为著名评论家,著有《直话直说的政治》、《中国文化的边界》、《仇富》和《怎样做大国》等。)

钱学森:为什么我们的学校总是培养不出杰出人才???
2009-11-06 10:22

新华网北京11月2日电(新华社“新华视点”记者孙闻)“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才?”从2005年起,病榻上的钱学森多次问前来探望他的温家宝总理。

- 作者: junecau 2011年10月30日, 星期日 08:51  回复(0) |  引用(0) 加入博采

曾富:从南部阳一郎到弦论和庞加莱猜想(1)
曾富:从南部阳一郎到弦论和庞加莱猜想(1)
              作者:曾富        日期:2008-10-27        浏览量:7
 从南部阳一郎到弦论和庞加莱猜想

                  ---纪念国际弦论发表40周年(1)                                 

 

                          曾富  

 

    摘要:当前关于弦论是否科学,在我国争论还十分激烈。弦论实际是庞加莱猜想球面在三维空间收缩与扩张的对称性,在一维空间发生的对称性自发破缺。2008年诺贝尔物理学奖授予南部阳一郎、小林诚、益川敏英等三位科学家,该因他们发现亚原子物理的对称性自发破缺机制,及其对称性破缺的起源而获此殊荣。藉此我们来纪念国际弦论发表40周年,就有不同寻常的启示意义。

    关键词  亚原子物理、汉语文化圈、对称破缺、撕裂

 

    一、2008年诺贝尔物理学奖的意义

    当前关于弦论是否科学,在我国争论还十分激烈。弦论实际是庞加莱猜想球面在三维空间收缩与扩张的对称性,在一维空间发生的对称性自发破缺。2008年诺贝尔物理学奖授予南部阳一郎、小林诚、益川敏英等三位科学家,该因他们发现亚原子物理的对称性自发破缺机制,及其对称性破缺的起源而获此殊荣。藉此我们来纪念国际弦论发表40周年,就有不同寻常的启示意义。

因为在此之前我国就有科学家说,诺贝尔奖不但考获奖人,而且更考评奖人。但2008年理化诺贝尔奖东方文化裔圈就有五人获奖,第一次超过了西方文化裔圈,与2008年奥运会金牌得奖相呼应;而且说这话的科学家希望获奖的人也在名单之中。其次,在此之前,林夕先生在《南方周末》推出中国原创学科生存观察中的吴学谋、蔡文、邓聚龙、钟义信、曹鸿兴、何华灿和张学文等走在边缘的我国科学家,为他们鸣不平。林夕先生说,在世界现有的3000余门学科当中,由中国人创立的只有30门左右。它们绝大部分涌现于上世纪“文革”结束后的七八十年代——一个被载入史册的“科学的春天”。但30年后的今天,这些由中国人向世界贡献的智慧结晶,却面临尴尬的命运。它们或随着时间而消失,或剩下创立者一人独力支撑,又或沦为学术鸡肋,被主流力量束之高阁。当然三旋理论也属于其中之列。

吴水清先生在“北京相对论研究联谊会”网站也推出吴学谋、蒋春暄、秦元勋、谭暑生、罗正大、季灏、黄新卫、陈建国、王平、李子丰、曹俊丰、冯宜全、周宪、周吉善、董靖峰、朱永强、董长军、冯劲松、刘武青、刘良俊、钱大鹏、余本立、伍岳明、焦克芳、雷铭奇、胡昌伟、朱永焕、江兴流、曹盛林、张崇安、王满、陈其翔、马青平、徐建民、徐业林、冯宝生、石正金、付昱华、张靖平、叶波、李文秀、耿琦、师教民、吴沂光、江正杰、胡素辉、石益祥、孟庆潭等追求原始创新的科学家,呼吁支持他们、理解他们的成果。但这些同志中,不少人认为质变需要哲学思辨,而现代物理学往往从数学到数学,把数学模型当作了客观的物理图象,从而造成了“时空弯曲”、宇宙起源于“大爆炸”、“物质并非实在”等等幻像。在他们之外还有人说,庞加莱猜想毫无价值!猜想者,虚而不定也,连普朗克脱离物质的能量子,都绝不存在,霍金等人的“弦”、“超弦”也绝不存在!所以用纯数学推导出来的超弦理论和量子引力理论,是非常荒唐的数学游戏,吹也吹不出“泰山效应”;由此推知三旋理论空忙了大半辈子,方向错了。

    汉语文化圈有这么多人反对弦论、大爆炸宇宙论,诺贝尔奖评委不能不知道。但目前英语文化圈在相对论与量子论结合下延拓出的宇宙大爆炸论、超弦论、圈量子引力论等量子宇宙学、量子黑洞理论、量子真空理论,也是从追求科学的实证又实用出发才形成国际科技主流的。诺贝尔奖评委当然也不会只顾及汉语文化圈的反对者;然而他们也不会去加深矛盾。也许解决的策略是,把2008年诺贝尔物理学奖授予对弦论和大爆炸宇宙论作出贡献的南部阳一郎和小林诚、益川敏英等三位科学家,但瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会的公报又绝不提类似有争议的“弦论和大爆炸宇宙论”等字眼,而变换为“弦论和大爆炸宇宙论”等理论中的主旋律---亚原子物理及其中的对称性自发破缺机制以及对称性破缺的起源。这真是绝顶的聪明。反对弦论、大爆炸宇宙论的不少人,不是经常在鼓吹要以哲学来比拼弦论和大爆炸宇宙论的数学吗?打出“对称性及对称性自发破缺”,看来诺贝尔奖评委也在搞“哲学对哲学”的比拼。所以2008年的诺贝尔物理学奖不但打开了21世纪科学新的一页,而且也打开了20世纪弦论创立40年的历史和三旋理论创立50年的历史。

    今天我们要来大张旗鼓地纪念国际弦论发表40周年,是想回应诺贝尔奖评委---国际科技主流追求的宇宙大爆炸论、超弦论、圈量子引力论等量子宇宙学、量子黑洞理论、量子真空理论,并不是英语文化圈独有的科学发展现象。新中国既然能站立起来,汉语文化圈对应“对称性及对称性自发破缺”的自然机制,也必然同时存在宇宙大爆炸论、超弦论、圈量子引力论等量子宇宙学、量子黑洞理论、量子真空理论生长的土壤。例如南京大学教授沈骊天先生说:“ 读罢美国弦理论家B·格林的《宇宙的琴弦》,尚在赞叹感慨之时,又有幸浏览一部中国作者的奇书《三旋理论初探》,让我知道了:在中国本土,有一位不屈不挠的探索者,经过几十年执着的追求,按自己的方式独立构建了一种不仅不同于经典物理学,不同于量子力学、相对论,而且不同于超弦理论的崭新物理学体系。它所引起的惊喜,犹如在遥望世界科学最高峰的攀登壮举之时,惊奇地发现另一面山坡上竟闪现出中国攀登者的身影。” 所以纪念国际弦论发表40周年,也是纪念汉语文化圈在相对论与量子论结合下延拓出的类似宇宙大爆炸论、超弦论、圈量子引力论等智慧结晶。这里当然不是“精神胜利法”或“她在丛中笑”的说辞,而是想沿着这条道路继续通过三旋、轨形拓扑、撕裂、庞加莱猜想等工具,推进把弦论、圈量子引力论和宇宙大爆炸论等统一起来,作出我们中国人自己的贡献。

    即使如林夕先生所说,吴学谋的遭遇可谓是上世纪七八十年代以来一批原始创新的缩影---在这个载入史册的“科学的春天”中,今天同样面临尴尬命运的,也包括汉语文化圈创立的类似英语文化圈在相对论与量子论结合下延拓出的宇宙大爆炸论、超弦论、圈量子引力论等智慧结晶,但她们仍是无怨无悔。因为如果把林夕先生作的边缘原创学科的生存观察和王鸿飞先生作的《 “民科”和“官科”都是流氓》的生存观察结合起来,这类面临尴尬的命运是能看清原因的。

    二、对称性及对称性自发破缺

    有人说,在人类认识自然的规律中,对称性始终发挥着重要的作用。如物理和数学中的矢量以及时、空的周期性等概念,就是利用并且促进和发展了对称性的认识。相对论把时空统一,并扩展到研讨包括弯曲的4维时空的各种运动;量子力学及其场论,以波函数表达物体的运动态,运用算符运算,借助相应的正则运动方程,统计、推演大量粒子的各种运动状态的几率规律,就更加利用并促进深刻认识和发展了对称性。现代物理已按变分法,推导得到各种对称性相应的守恒律和守恒量。相应的对称性,都在相应的变换下,存在相应守恒的守恒量,否则,不具对称性,在相应的变换下,不存在相应的守恒量。而“破缺对称”与“自发破缺对称机制”的现有认识是,量子力学及场论的发展和实际的观测,却发现某些情况下,出现了所谓破缺对称。但小林诚和益川敏英预测的出现破缺对称,至少存在三种所谓夸克家族;南部阳一郎提出的所谓自发破缺对称机制,用所谓“重整化”解决场论中所谓标准模型的高次展开项,反而出现无穷大的问题。就是因此2008年诺贝尔物理学奖反而授予他们3人。所以现有认识存在的问题是,所谓夸克只是量子场论中,推断为彼此禁闭地组配成团而构成基本实物粒子的一种“拟粒子”;既未必发现任何单个的夸克,也不能证明它们确实在时空中永远成团禁闭;因而,实际上,并不能肯定它们的存在性,更怎能以它们家族的存在作为破缺对称的起源呢?!而且,他们都没能说明,为什么会出现破缺对称?怎么会有所谓自发破缺对称机制?!类似地,还为什么会有弱作用下,宇称不守恒?

其实这种对2008年的诺贝尔物理学奖的质疑,实际是对庞加莱猜想中的对称性及对称性自发破缺并没有理解。诺贝尔奖评委拉斯·布林克用一只普通的橘子解释2008年诺贝尔物理学奖三位科学家的精髓:世界万物并不存在完美的对称,就像看上去对称的橘子在显微镜下会呈现出对称性的偏离。这种说法和人类原始社会的科学家的认识相似:他们认为研究石头比研究抛射石头的弹道复杂。因此古希腊的科学家只就规则的正边形、圆形等“石头”着手研究科学,建立了“对称性”这个主旋律。到20世纪80年代,杨振宁发展为“三旋律”---对称性、量子化、相位因子。再到21世纪的2006年,丘成桐发展为类似卡-丘流形的炸开分析和庞加莱猜想等工具。   

此话怎讲?有人说,什么是对称性破缺?举了一个简单的例子:水和水蒸气在各个不同空间方向上都是一样的,具有球对称性。将水慢慢冷却,在冰点的时候水会结成冰,而冰中的水分子是有择优取向的。这时,它的对称性变低了。我们说在水结成冰的过程中发生了对称性破缺。如果这个例子还嫌抽象的话,可以观察一下我们的手——手掌是连续的,往前则分出五个分立的手指,这也可以表述为发生了对称性破缺。当然自发对称性破缺在物理理论中指的是真空态比描述体系的拉格朗日量具有更低对称性的情形。这是关于基本粒子物理的一个概念,在日常生活层面很难找到一个恰当的比喻来描述它。南部阳一郎在上世纪60年代最先在超导研究中引入了自发对称性破缺的概念,后将之应用到粒子物理的研究,发展了自发对称性破缺模型以揭示重子质量的起源。因为根据对称性及对称性自发破缺有关理论,大自然显然很混乱的表面下隐藏着秩序。如目前有关基本粒子物理学标准模型的所有理论中,几乎都渗入了南部阳一郎的成果。标准模型将自然界4种基本力中的3种以及组成所有物质的基本粒子都统一到一套理论之中。自发对称性破缺、夸克和基本粒子质量的起源都是近代物理学的重要概念,此前美国科学家盖尔曼就因夸克概念的提出而于1969年获得了诺贝尔物理学奖,三位美国科学家格罗斯、普利策和维尔泽克因关于夸克的渐进自由度概念的提出分享了2004年的诺贝尔物理学奖。南部阳一郎、小林诚、益川敏英引入或应用自发对称性破缺的概念,并在基本粒子领域作出了许多突出成就,他们获得诺贝尔奖实属实至名归。

但上述的解释,还没有达到丘成桐的高度。

   1)弦论、圈论与庞加莱猜想

    弦论走到庞加莱猜想已发生的第三次超弦革命,所体现的“多元一体”把对称性及对称性自发破缺发挥到了极致。其一就是把弦论和圈论组合到庞加莱猜想定理之中。例如庞加莱猜想被证明,庞加莱猜想可构成三条定理:

    A、庞加莱猜想正定理:在一个三维空间中,假如每一条封闭的曲线都能收缩成一点,那么这个空间一定是一个三维的圆球。

    B、庞加莱猜想逆定理:如果一个点连续扩散成一个“闭弦”,它再连续收缩成一点,我们称“曲点”。那么在一个三维空间中,假如每一条封闭的曲线都能收缩成类似一点,其中只要有一点是曲点,那么这个空间就不一定是一个三维的圆球,而可能是一个三维的环面。

    C、庞加莱猜想外定理:“点内空间”是三维空心圆球外表面同时收缩成一点的情况,或三维空心圆球外表面每一条封闭的曲线都收缩成一点的情况。即它不是指在一个三维空间中,假如每一条封闭的曲线都能收缩成一点的三维圆球,而且指三维空心圆球收缩成一个庞加莱猜想点的空间几何图相。

如果把一般的拓扑学,规定研究的图形不能撕破和不能粘贴看成是“对称性”,那么轨形拓扑学,专门研究图形的粘贴就可以看成是“对称性破缺”了。推而广之,科学的分门别类和悖论的产生,其中对称性及对称性自发破缺发挥着重要作用。例如从一般的拓扑学出发,庞加莱猜想中封闭的曲线能收缩成一点,是等价于封闭曲线包围的那块面,它类似从封闭曲线各点指向那块面内一点的无数条线,它的图相我们亦称为庞加莱猜想球或点。那么第一次和第二次超弦革命,“开弦”能产生“闭弦”,“闭弦”能产生“开弦”,这实际属于“轨形拓扑学”了---它们是庞加莱猜想的第一次和第二次对称性破缺。

即庞加莱猜想同时联系着超弦理论的开弦和闭弦。按庞加莱猜想正定理,开弦能收缩到一点,就等价于球面。按庞加莱猜想逆定理,闭弦能收缩到一点,是曲点,就等价于环面。它们都是整体对称的。第三次超弦革命在此基础上的“对称性破缺”是,如果庞加莱猜想球点和曲点反过来扩散,也分别是球面和环面,也是整体对称的,称为标准的理想的“开弦”和“闭弦”,是唯象规范超弦场论的整体对称,那么第三次超弦革命的奇异超弦论是指,类似开弦能收缩到一点,等价于球面,但球面反过来扩散,却不能恢复成开弦这类情况。即如果设定:开弦等价的球点扩散,但不是向球面而是向定域对称的杆线扩散,我们称为“杆线弦”;按庞加莱猜想,化学试管类似的三维空间,也是能收缩到一点而等价于球面,所以球面的一条封闭线如果不是向自身内部而是向外部定域对称扩散,变成类似试管的弦线,我们称为“试管弦”。这样开弦的定域对称就有两种:“杆线弦”和“试管弦”。而且,我们要把开弦这类量子场论的定域对称函数变化算符化。

    同理,闭弦等价的曲点扩散,但不是向环面而是向定域对称的管线扩散,我们称为“管线弦”;按庞加莱猜想,套管类似的双层管外层一端封底,这类三维空间也是能收缩到一点而等价于环面,所以环面内外两处边沿封闭线,如果不是向自身内部而是分别向外部一个方向的定域对称扩散,变成类似套管的弦线,我们称为“套管弦”。这样闭弦的定域对称也就有两种:“管线弦”和“套管弦”。而且,我们也要把闭弦这类量子场论的定域对称函数变化算符化。   

   2)粒子、操作与庞加莱猜想

    在现代量子规范场论及粒子物理的分类方案上,粒子和场的原初和派生,何者为第一性的原初,何为第二性的派生,有两种方案。有人认为,场是第一性的,粒子是第二性。其理由是,量子场分激发态场和基态场。激发态场又分静止质量不等于零的实物场,和静止质量等于零的非实物场。基态场仅指量子真空。尽管超弦理论粒子是弦派生的,超弦场仍是基本的,即是量子超弦场通过超弦产生粒子。

    场是第一性、粒子是第二性方案有一个悖论,例如有人坚持,原初粒子是一种形态,量子真空场也是一种形态,只不过是一种特殊形态,而非一种特殊状态。但所谓形态,就是存在有一种图像,那么我们如果问:量子真空场的量子图像是什么?是球量子图像还是环量子图像?原初粒子的量子图像是什么?是球量子图像还是环量子图像?量子真空场的量子图像和原初粒子的量子图像谁基本?目前这种方案的量子真空物理学只是避而不谈。于是出现了第二种方案:场是第二性的,粒子才是第一性的。例如有人认为,在普朗克尺度,微观极限小到只存在一个量子时,场已不存在;尽管目前这种方案在国际科学界才露头,但还是有说服力的。

然而庞加莱猜想已获证明,有可能否定这两种方案,出现第三种方案:在宇宙大爆炸前和在普朗克尺度极限,场和粒子两者是并列的;场是第一性、粒子是第二性,只是在宇宙暴胀之后才如此。因为分析庞加莱猜想“三维空间每一条封闭的曲线都能收缩成的一点就等价于球面”的内容,实际包含了两层意思,即图形的操作和图形的本身,可以对应现代量子规范场论和粒子物理,场等价于图形的操作,粒子才等价于图形的本身。而庞加莱猜想中图形的操作和图形的本身是并列的,推导的结果,场和粒子两者也是并列的。庞加莱猜想方案能解决被当作老大难的相对论引力方程把能量场和几何场混在一起的问题,也为量子真空物理指出了方向。即物质是“多元一体”的,在微观领域,物质对称破缺为是粒子,也是场,或操作或运动;是质量也是能量;是数量也是图形;是有形也是无形;是空间也是时间。但这还不够,对称破缺物质是“有”也是“无”; “无” 还不够,还有负数“无”和虚数“无”,以及正虚数“无”和负虚数“无”。

这里又已经涉及物质的整体对称和撕裂的对称破缺。所以弦论,必然涉及到多维或高维或额外维。

   3)点内空间与庞加莱猜想

读懂小林诚和益川敏英的对称性破缺的起源机制或“小林-益川理论”,就涉及负数“无”和虚数“无”,或整体和撕裂的对称性及对称性自发破缺。这和1957年李政道和杨振宁获诺奖打破的弱宇称守恒定律有关。因为我们可以从庞加莱猜想和点内空间的联系想到这一点。现代物理学理论认为,微观高能物理实验反应可同时产生同等数量的粒子与反粒子,粒子与反粒子在质量等方面相同,但在电荷等方面相反,两者相遇便会湮灭同时释放出能量。但这都是从“点外空间”的具体科学实践得出的结论,是正确的。但如果是在100多亿年前的宇宙大爆炸,那是从“点内空间”的虚、实数的非对易反应,延拓到“点外空间”的虚、实数的非对易反应,实际情况就并非应是同时产生同等数量的粒子与反粒子。所以科学家并未在现今宇宙中,找到与大量物质等量的反物质。

1)小孔成像与点内空间

宇称守恒原理在宇称不守恒原理没有发现之前,由于只是对大量物质实验的总结归纳,没有经过“点内空间”与“点外空间”之间粒子互换的严密的数学证明,就作为定律推出来的,在形式逻辑上也只能算是一种假说。即使是宇称不守恒原理的这种镜像对称的数学证明,从形式本体论上说,也只能算是一种平面镜成像原理的类比。这种平面镜成的像大小与实物相等,左右与实物相反的虚像。只还类似正虚数“无”。而宇称不守恒联系平面镜成像、凸透镜成像和小孔成像分析,还可能存在类似负数“无”和虚数“无”,以及正虚数“无”和负虚数“无”的丰富多彩的复杂性。例如小孔成的像,大小可以与实物不相等,但左右与实物就不会有颠倒,即宇称不守恒的数学证明没有把小孔成像原理类比包括进去。

    因为虽然平面镜成的像,类似深入镜内空间,但这种距离是虚的。小孔成像照相机和凸透镜成像照相机,像由实际光线汇聚形成,深入到照相机内部空间。如果把这也类比点内空间的数学抽象,那么这种点内空间的对称和平面镜成像相比,即使大小对称不等、倒立对称不等不计,但倒立对称类似翻转了180度,已改变了平面镜成像对称的左右与实物相反的对称,为左右与实物没有颠倒。即你举左手,宇称平面镜里你举右手,但宇称小孔成像照相机里边,你的右手居然不举,左边成为“错误”地举起手。把这种数学原理对应推证为“宇称不守恒”,是否也是一种点内空间造成的不守恒呢?

宇称不守恒性物理理论被实验证实后,并没有再给予深层次的数学原理的总结证明,这正是庞加莱猜想外定理开拓提出的点内空间、物质的整体对称和撕裂的对称破缺等概念的基础上,才明确了一般的粒子生成反映和宇宙大爆炸时的粒子生成反映是有区别的,也存在对称性及对称性自发破缺关系。即宇称守恒性类似正数和负数的对称,宇称不守恒性类似整数和正虚数的对称性自发破缺,宇宙大爆炸或“小林-益川理论” 类似整数和负虚数的对称性自发破缺。宇称不守恒和“小林-益川理论”虽有实验生产、形式逻辑、分析哲学等深化的研究,但因为还涉及庞加莱猜想这种更深层次的科学实验或原理,不经过庞加莱猜想的形式本体论的证明,可能都是不完善的。

2)小林-益川理论

1973年霍金想到的黑洞辐射理论,也类似现在的“点外空间”。真空涨落虽产生有同等数量的粒子与反粒子,但负、虚粒子易落入“点内空间”,而正、实粒子却易从“点内空间”附近逃离,所以“点外空间”正实粒子多。同年反过来,小林诚和益川敏英也从过去的1957年李政道和杨振宁获诺奖的“点内空间”想到了这一点,提出了“小林-益川理论”,认为造成上述现象的原因,是宇宙大爆炸时,夸克的反应衰变速率不同。由此他们在南部阳一郎的夸克、弦论等多类对称性及对称性自发破缺的启发下,预言存在6种夸克。这是一个大胆的突破。因为在小林诚和益川敏英提出预言之初,科学家只发现了3种夸克,因此一直难以证明他们的理论。1995年,6种夸克都被发现。2001年,日本和美国科学家确认了由夸克构成的正反粒子——B介子和反B介子的“CP对称性破缺”现象,从而证明了“小林-益川理论”。现在,“小林-益川理论”作为基本粒子物理学的一种基础“标准理论”,得到全球基本粒子物理学家的普遍认可。小林诚、益川敏英可能得诺贝尔物理学奖,人们早就有预言。

三、读懂南部阳一郎

1)南部阳一郎传奇

弦理论出现在1968年,这是由意大利物理学家维尼基亚诺开创的。维尼基亚诺找到了一个叫做“欧拉β函数”的东西。把它运用到粒子物理学所谓“雷吉轨迹”的问题上面,作了一些计算,结果发现这个欧拉早于1771年就出于纯数学原因而研究过的函数,它竟然能够很好地描述核子中许多强相对作用力的效应!威滕后来说,超弦本来是属于21世纪的科学,我们得以在20世纪就发明并研究它,其实是历史上非常幸运的偶然。但也不完全是这样。如果说1968年时,维尼基亚诺写出的描述强子性质的方程式,两年后就能引起了芝加哥大学的南部阳一郎,耶希华大)的萨斯金和玻尔研究所的尼尔森等人的注意,是有原因的;因为60年代初早有靴袢理论烧了第一火,但它太简单了,没有找到正确的数学方程式。南部阳一郎等人正是看出维尼基亚诺的方程式,虽然等效于靴袢理论描述的一根一维的“弦”,但“弦”的振动可以等效于物理学中已获得承认的纯能量粒子---声子。用这种方法看,强子不再是点粒子,而是弦----弦的不同振动模式,就是不同实性物质的粒子。物理学到粒子物理学发生了革命性的变化。 

所以南部阳一郎的出场,标志着庞加莱的大手笔再次起作用。那就是从19世纪末到20世纪初,科学和革命阵营都开始不断发生所有的精英大分裂。因为庞加莱的类似庞加莱猜想的这类解释物质经验和先验图像的思想,说明物质可以从两头向中间进攻研究,这是以前科学和革命阵营所有的精英都没有想到的。

事情得从玻尔兹曼的“原子”论说起。19世纪末唯物论在科学和革命阵营都站了上风,玻尔兹曼、马赫、庞加莱、奥斯特瓦尔德等,应该说都是19世纪末革命派战壕里的战友。由于玻尔兹曼提出类似“乌托子球”的原子论,它能以波尔兹曼常数表示出每立米中某种空气的“原子(分子)”数---这在统计力学理论上具有相当重要的地位;可以类似革命派追求的“乌托邦”,因为它并不是现代科学中的原子论,而更类似现代科学中的量子论。而在1872年时,“原子”还是先验的抽象的东西,无人见过、无人经验。

由于玻尔兹曼坚信“原子”的存在,并凭借自己在数学方面惊人独创的玻尔兹曼方程式和从这一方程中得出的H定理,表明了原子为什么可以解释从气体的变化到大自然,为什么不允许导致熵的事件减少;出现了科学和革命阵营的分裂。革命派中坚信唯物论的马赫、奥斯特瓦尔德等科学家,攻击玻尔兹曼是先验论。这场持久的攻击,以“实在论”为武器,坚持在经验上得到证实的说法才有科学意义;由于没有人见到原子,实在论就不应当拿原子当真。由此介入社会革命,也发生了分裂---有坚信类似“乌托邦”的革命者,把批判“先验图式”的马赫坚持的实在论说成是错,这其中的联系是:社会理想被称作“乌托邦”,联系玻尔兹曼的原子论起源,那是一种最简单最理想的自然物体,是绝对光滑的、不可分的、没有结构的、理想弹性材料的、均分的、虚构的类似台球的“乌托子球”。“乌托邦”和“乌托子球”两者都是没有人见到的东西,如果实在论认为不应当拿“乌托子球”的原子当真,那么是否坚信类似的“乌托邦”也不能当真?

由于作为数学家的庞加莱,以拓扑数学的眼光也参加了对波尔兹曼的批评,分裂出的革命派也把矛头指向了当作物理学家的庞加莱。

支持玻尔兹曼“原子”论的,是分裂出的革命物理学家爱因斯坦和斯莫卢霍夫斯基,分别于1905年和1906年给出的布朗运动的理论;1908年佩兰和他的合作者通过用显微镜观察藤黄树脂微粒的布朗运动,也证实了“原子”的实在性。庞加莱面对这一事实,坦率地承认:“化学家的原子现在已经是一种实在了”。

分裂出的革命派批判分别代表物理和数学这两个学派的革命派代表马赫和庞加莱,虽然不是无的放矢,但是也把马赫和庞加莱一锅熬了。当然原因主要是有时代的局限性---人们并未认识到20世纪初期,正在发生另一种不同性质的“革命”, 庞加莱猜想还在庞加莱的头脑中,更谈不上到2006年庞加莱猜想才获得证明承认。那时的革命,只是不同于19世纪和20世纪初经典物理理论与实验的科学革命,即量子力学发现的“不确定性”,这是在微观世界存在的光和电子的双缝实验证实的科学革命---即不管是原子还是波,如果只是单缝,都只是一种单共轭编码的“革命”;只有双缝才是一种双共轭编码的“革命”。但具体的庞加莱猜想分析,是一百年后了。因为反过来看玻尔兹曼的“原子”论到爱因斯坦1905年开始的“证明”,还只是物理理论与实验的证明,并不是数学推导的证明---这个数学推导,就是要证明“庞加莱猜想”在一个三维空间中,假如每一条封闭的曲线都能收缩成一点,那么这个空间一定是等价于一个三维的圆球,是与单缝的撕裂或孔洞是等价的。所以庞加莱猜想证明的意义,也许还不只在庞加莱猜想证明这里。

因为有人认为:类似点与弦的关系,弦与维的概念,只是物质结构在尺度上呈现的不同层次;没有绝对的点,也没有绝对的弦,无论点、弦(线)或是膜(面),在自然界都是再平常不过了的客体。正如开弦和闭弦的关系,就像大指姆和食指,张开为弦,闭合为环,没有什么新奇。如果把它们翻译成“庞加莱猜想”的语言,就是球面和环面没有新奇的区别,所以“庞加莱猜想”的证明就没有什么意义和用处,没有必要像“庞加莱猜想”那样故弄玄虚。有人认为:如果“庞加莱猜想”成了人们思维的先验图式,企图用“庞加莱猜想”整合并修改其它物理理论,将会给科学带来的危害,其结果是与经验事实发生不少冲突,歪曲了其他理论对物理过程的合理解释。这标志着从20世纪末到21世纪初,科学和革命阵营仍在不断发生大分裂。

因为从“庞加莱猜想”的角度说,这是围绕球量子与环量子是一种还是两种的先验图式之争,是从20世纪打到21世纪的双百年的科学“战争”。那么庞加莱猜想的两种先验图式与玻尔兹曼的原子“乌托子球”一种先验图式,解答的路线图又在哪里?

核心的关键是,庞加莱提出的“亏格”表示的洞数,就直指玻尔兹曼“先验图式”的原子“乌托子球”。因为庞加莱从数学的角度猜想到“庞加莱猜想”之外还有环面。所以庞加莱猜想实际提出了两种“先验图式”的能量与物质的先验图像和经验图像---一是玻尔兹曼的“乌托子球”,一是庞加莱自己没有说出口的“乌托子环”。玻尔兹曼的原子“乌托子球”,可以充当大至星球,小至晶体、电子,令人满意地解释固体、液体、气体和等离子的许多性质,庞加莱肯定是能看到的,但庞加莱主要是数学家而不是物理学家,搞现代数学的人都知道,“乌托子球”如球状石头,外部那张曲面---随便哪种曲面都是复杂的;然而一个物体要与周围区别开来,总会攘张皮的。这就是原子论、量子论的起源,这也是庞加莱猜想的源头。但庞加莱没有把两种先验图式说出口,也许他看到玻尔兹曼的这种先验图式,已经遭到著名革命派科学家马赫拿“实在论”向“先验图式”的攻击。另外,他自己也对玻尔兹曼唯“乌托子球”的先验图式不满意---更重要的是,20世纪初已露头的量子论和相对论仍是以类似玻尔兹曼“乌托子球”的一种先验图式,作的能量与物质、时间与空间及其它们的场的量子化。面对这种强大的分裂与不分裂的社会和科学集团的一致压力,庞加莱深深地失望了,他把庞加莱猜想逆定理深深地埋在心里,用公开“庞加莱猜想”的形式寄托于未来,寄托于未来国际一流的科技尖子人才、国际级科学大师、科技领军人物的出现,寄托于未来真正完整、全面贯彻尊重劳动、尊重知识、尊重人才、尊重创造的社会的出现。

但这种寄托到20世纪60年代也没有出现,而且科学和革命阵营继续发生分裂。甚至这种分裂落到了我们中国人头上。汪容先生在1985年的《高能物理》杂志上说,大致在1960年左右,有一种理论叫做靴袢理论---意思是拉着自己的靴袢把自己提起来。汪容先生说,这个理论不久就被事实推翻了。夸克模型和层子模型用具体的模型表达了在强子之下,另有一个物质结构层次,即层子(或夸克)层次。汪容先生是我国层子模型的创立者之一。在那个强子革命大风暴中,汪容先生等层子模型的创立者们,也许并没有认识物质是“多元一体”的---在微观领域,物质对称破缺为是粒子,也是场,或操作或运动;是质量也是能量;是数量也是图形;是有形也是无形;是空间也是时间。但这还不够,对称破缺物质是“有”也是“无”; “无” 还不够,还有负数“无”和虚数“无”,以及正虚数“无”和负虚数“无”,等等对称性及对称性自发破。但有一个人看到了,他就是南部阳一郎。

2)多元一体”的物质观

靴袢理论实际是弦论产生的前夜。提出这个理论的科学家明希豪森,意思是指物质的航程已进入既是基本的又是合成的层次。有人说他是“吹牛家”,但这并没有阻止南部阳一郎对靴袢理论的认真思考。提起这件事,1985年南部阳一郎在第二届粒子物理学史国际讨论会上说:“我一直想给弦以一种实在论的解释,但始终不成功,所以没有发表,但对此现在还不能下结论,将来的发展也很难预料,盖尔曼并不是在信口开河。”那么盖尔曼在这次大会上讲了什么呢?夸克模型的主要提出者盖尔曼说的是,如果找不到自由夸克的话,他认为很可能还得回到靴袢理论上去,这个理论很可能成功。

即到了1985年强子革命大风暴还有三种主流的观点:

A、弦论观点:“粒子”可分,但类似原先宏观物质的图形拓扑和质能分离变化,已达到了一个转折的层次,如靴袢理论说有类似靴袢拉着提起来的操作或运动;弦论说有如弦线的振动产生类似的“声子”,也是“粒子”或“物质”,即它们作了图形拓扑和质能分离对称性及对称性自发破缺新的表态。

B、基石观点:不对图形拓扑和质能分离的变化,或新的对称性及对称性自发破缺转折作明确表态,只说类似原先宏观的物质达到了一个不再可分的一个层次,但又暗中用类似鸟声的“夸克”暗示,定名为是这类基本粒子的模型。

C、层子观点:明确表态粒子无限可分,但分裂为对更小的粒子的图形拓扑和质能分离的变化不作明确表态,和作明确表态为原先宏观物质类似的能量是能量、物质是物质,没有本质的变化---这里类似只有对称性,没有拓扑性转折的新的对称性自发破缺。

科学创新不是只有第一,没有第二。科学创新既有下村修这样的第一个发现者,也有南部阳一郎这样的后来居上者。弦论和靴袢理论,南部阳一郎都不是第一个提出者,但南部阳一郎的表现说明,他既是一个大胆的科学家,也是一个谨慎的科学家。南部阳一郎敏感到弦论和靴袢理论有新的对称性及对称性自发破缺转折的图形拓扑和质能分离的变化,但靴袢理论太粗糙---只说有类似靴袢拉着提起来的操作或运动。弦论也不完善----只说有如弦线的振动产生类似的“声子”的粒子。因为我们说,自旋也是一种振动、操作或运动。但南部阳一郎可能没有想到三旋类圈体的自旋有62种对称性自发破缺状态,所以南部阳一郎说:他一直想给靴袢或弦以一种实在论的解释,但始终不成功,所以没有发表。

1957年李政道和杨振宁发现宇称不守恒获诺奖,对南部阳一郎有很大的影响,他就觉得对称性自发破缺科学创新有第一,也有第二、第三。所以早在上世纪60年代,当明希豪森提出靴袢理论的时候,南部阳一郎很快就能将超导理论中又出现的自发对称破缺机制,寻找机会引入到粒子物理中,给出了自发对称性破缺机制的数学描述,开创了基本粒子物理的多个重要思想,因此与俄罗斯物理学家维塔利·京茨堡一起被授予1994/1995年沃尔夫奖。

南部阳一郎1921年生于日本东京,1952年获得东京大学理科博士学位,是美国芝加哥大学费米研究所的名誉退休教授。南部阳一郎已获得过许多学术荣誉和奖励。如1986年,因对自发对称破缺的研究,他获得了国际理论物理中心颁发的狄拉克奖章。1994年,美国物理学会将当年樱井奖授予南部阳一郎,以表彰其对场论和粒子物理的贡献。2005年,因对基本粒子物理学标准模型的贡献,他获得富兰克林奖章。此外,南部阳一郎还曾获得罗伯特·奥本海默奖、美国国家科学奖章(1982年)、马克斯·普朗克奖章(1985年)和日本文化勋章(1978年)。弦理论中的南部-后藤作用以南部阳一郎和后藤铁男的名字命名。在粒子物理和凝聚态物理中,满足自发对称破缺模型的玻色子也被称为南部-戈德斯通玻色子。

3)超对称之谜

南部阳一郎可以说是专搞“超对称”的专家。这里我们说的“超对称”是指广义的,类似对称自发破缺,或专指类圈体和球面图形的拓扑和质能分离变化的对称性及对称性自发破缺转折。1971年,施瓦茨和雷蒙等人合作,把原来需要26维的弦论简化为只需要10维,初步引入“超对称”的思想,每个玻色子都对应于一个相应的费米子,但也许还没有想到类似圈体和球面图形的拓扑和质能分离变化的对称性及对称性自发破缺转折这一点。1984年施瓦茨和格林合作,最终完成了超对称和弦论的结合,使老的“弦论”死去。新生的“超弦”理论含有类圈体图形的拓扑和质能分离变化的“超对称性”。我们认为,南部阳一郎等人描述夸克携带的另外一种荷---“颜色”,在三旋理论中类似类圈体的自旋操作或运动,这是有其本质的转折。但南部阳一郎等人的“超对称”在.这里说的颜色荷,还纯粹是个客体名称的代表, 和自然界看到的颜色没有任何关系.。一个夸克带三种颜色荷之一的红、 绿,、蓝,其反粒子、反夸克则带相反的荷:---反红,、反绿或者反蓝。对比电子只有负电一种荷, 其反粒子则带相反的正电荷。. 

“颜色”这种夸克新的特征,用分析实验证实后,南部阳一郎等人可能想到不能与不相容原理矛盾而得出的。但南部阳一郎能最早用“颜色”的概念探讨夸克新的特征,也说明他是会运用对称性自发破缺概念的物理学大家,应得诺贝尔奖。反过来看参加研究层子模型的鲜为人知的刘耀阳,有人说他也提出了类似夸克“颜色”的概念.---他的论文发表在文革前(1966年)出版的 《原子能"》杂志上.。上世纪90 年代有人写文章说刘耀阳是第一个提出这个概念的人,,并与刘的原文一起投到 nature.》。《nature. 让南部阳一郎审稿。南部阳一郎.的审稿意见是,他不同意刘是第一个提出这个概念的人, 但他同意刘是第一个提出这个概念的人之一.。大家请注意,无论南部阳一郎还是刘耀阳,他们提出的“颜色”理论都还不真正完善,但实用。有人就指出,刘耀阳提出的新荷,更类似于电荷。刘耀阳是赞同粒子无限可分的。刘耀阳提出的类似于电荷的更小粒子,对图形拓扑和质能分离的变化不明确,类似只有对称性,没有拓扑性转折的新的对称性自发破缺。当然19272 年时提出的正确划分的夸克“颜色”荷,如果没有南部阳一郎等人提出的弦论振动的特征,或没有在三旋理论中类似类圈体的自旋操作或运动,那也算是迈出了一小步。.

我们知道,起初南部阳一郎、盖尔曼的夸克还没有考虑引力。大统一理论的十一维超对称扩充标准模型的规范群时,将超对称取为局域对称,引力自动显现出来,就得到超引力理论。而弦论中的开弦,是对应将庞加莱猜想的球面操作取为局域对称,弦论自动显现出“杆线弦”和“试管弦”来。把这也叫做超对称,这就是球面的3维类似可以减少到1维或2维,这里庞加莱猜想运用的全息原理也自动显现出来。其次,“杆线弦”和“试管弦”与编织态、真空泡沫及膜理论结合起来,编织态、真空泡沫及膜空间自动显现出无极性和有极性以及混合态等多种情况。

我们也知道,十一维超引力本身有问题---量子场论实际处理的是类点客体。夸克和轻子用类点体的方法讨论很有效,但用来讨论引力子时就会出现无穷大。解决办法能用弦论,其代价是人们不用几百年,甚至几千年来用惯了的类点客体。这是很多人反对弦论的理由之一。有人说,我们如果拒绝接受弦论、更高的维度、超对称这些理论,那么我们就没有足够的“空间”将引力等作用力纳入统一的量子理论中。当然还有一种另外一种将广义相对论和量子力学统一到一起的研究方法,那就是圈量子引力理论。不过相比于弦论,圈量子引力野心不足,因为连标准模型都不是它的研究范围。而弦论试图统一引力、量子力学、标准模型等所有的基本理论。弦论需要“背景空间”,这样的空间就像是一个供粒子和能量表演的舞台---这是牛顿式的观点。圈量子引力没有“背景空间”---这是爱因斯坦广义相对论式的观点。在圈量子引力中没有我们通常理解的空间概念,实体是由“圈”组成,圈就是引力场力线的激发。这些圈的组合和相互作用形成“自旋网络”,这些网络演化成我们熟悉的平滑空间。可见圈量子引力的拓扑图像和弦论的拓扑图像不同---圈量子引力是一元论,即类似环面最基本,但理论发展得不充分;弦论是二元论,即类似球面与环面并存,但没有作拓扑悖论的对称性与对称性自发破缺的说明。同时,弦论和圈量子引力都不可能即将进入实验检验。

在新中国,有没有非凡的想象力,不用弦论或更高的维度等方法,而能将引力和其他的相互作用、量子力学、标准模型等所有的基本理论统一起来呢?有!而且已经经历了五十年。这就是三旋理论和庞加莱猜想的结合。论述这项工作的约90万字的专著《求衡论---庞加莱猜想应用》,20079月已由四川科学技术出版社正式出版。在这之前还出版了《三旋理论初探》、《解读《时间简史》》等专著,以及公开发表了数十篇有关论文。

四、大收获、大组合

1、背景空间

这里我们来简单说明一下。弦论需要“背景空间”, 圈量子引力没有“背景空间”,这种不同,实际代表了人类从两头向中间探索物质的航程。弦论需要“背景空间”,说明它是从宏观就存在的物质、能量、形态、时空等多元性,向微观作几何化一体的探索。圈量子引力没有“背景空间”,本身就在沿着爱因斯坦广义相对论开辟的几何化方向。广义相对论把能量归结为几何,早被前苏联人认为是悖论。是庞加莱猜想把几何与操作联系在一起,才解开了这个结。几何属于拓扑学。广义相对论遵循拓扑学没有破裂,空间是整体性的。整体拓扑性的球面,存在奇点,所以广义相对论在空间收缩为一点的时候就失效。这是霍金发现的。而拓扑性的环面,不存在奇点,所以圈量子引力以“类圈客体”作为前提,用“自旋网络”解决了这些悖论,是先进的。但圈量子引力的“类圈客体”的自旋,不像三旋理论类圈体的三旋---面旋、体旋、线旋发展的充分。其次,圈量子引力是预存的“类圈客体”,没有说明“类圈客体”的来源。实际这与宇宙大爆炸有关。  

因为拓扑学引人“撕裂”必然要引人“轨形拓扑”和“黎曼切口”。 黎曼切口与轨形拓扑可以生成25种卡---丘空间,可以对应全物质族的25种基本粒子。宇宙大爆炸正是一种时空撕裂,如果宇宙大爆炸类似烟囱吐烟圈,吐出“黎曼切口”。 “黎曼切口”激发“轨形拓扑” 生成25种卡---丘空间,实际这是25种量子场,那么希格斯场和希格斯粒子也都在其中了。

目前为大型强子对撞机,两位科学大师霍金和希格斯发生争吵,霍金说大型强子对撞机也许发现不了希格斯粒子,希格斯说霍金的黑洞辐射理论不完善。其实两位科学大师都没有全说错,也没有全说对。宇宙大爆炸的时空撕裂也是量子化的,三旋理论的物质族基本粒子质量谱公式,已经把25种基本粒子的质量生成规律找了出来,希格斯粒子从小到大的微单元也许是七种,在以往的高能加速器的粒子反应中,也许七种希格斯粒子微单元早就出现了,但人们也许只承认最大的那种希格斯粒子微单元的量子化,这也是是霍金看对的。

但粒子质量起源还有多种对称和自发对称破缺。例如人无意识,也许是在睡眠,也许是死亡了。睡眠和死亡是各自有其关节点的。这类“关节点”如果以零点标示,睡眠从醒觉到睡觉,用正数到零到负数的直线坐标表示,死亡从活人到死人,也用正数到零到负数的直线坐标表示。这两个坐标表面上相同,但有本质的区别。因为如果把“人”的概念、性质作为参照点,醒觉和睡觉的人都是“人”。但从活人到死人,就不一定全是“人”---人刚死,也许还是“人”;人进了坟墓,到尸体已经风化,人也不是“人”了。把“人”的概念、性质对应“物质”的的概念、性质,把高能加速器的粒子生成,对应醒觉到睡觉的正数到零到负数的直线坐标表示,把宇宙大爆炸的时空撕裂粒子生成,对应从活人到死人的正数到零到负数的直线坐标表示,霍金的黑洞辐射粒子生成,是介于这两种情况之中的。小黑洞类似前者,大黑洞类似后者。物质进入大黑洞类似人刚死,到达裸体“黑洞”,才类似到尸体已经风化。这里的“无”,才类似庞加莱猜想外定理的“点内空间”。所以希格斯说霍金的黑洞辐射理论不完善,也不是无的放矢。

2、夸克

弦论从靴袢理论到弦线振动,到超弦加入闭圈,再到膜论,走得很艰难,也走得有声威。弦论走到了丘成桐的卡---丘空间和炸开理论,把“轨形拓扑”运用得有声有色。但也有三大难题。三旋理论结合了霍金的黑洞辐射和希格斯的希格斯粒子生成思路,在这两类正数到零到负数的直线坐标的对称性及对称性自发破缺的指引下,也具有圈量子引力那种的没有“背景空间”的特色。再加上“黎曼切口”和“轨形拓扑”的运用,也能消除弦论卡---丘空间的三大难题。

由于三旋理论一开始就关注标准模型,再加上类圈体的三旋---面旋、体旋、线旋,比后来的圈量子引力的自旋还发展得充分,又比弦论的振动操作更规范、更全息,所以早在1974年三旋理论的创立者,就用类圈体的三旋---面旋、体旋、线旋的规范群,对夸克的色与味作自旋密码编码的探索,这类似弦论的振动方程做的粒子实体描述。众所周知,弦论在规范的振动操作外,还有不规范的振动状态存在,三旋对25种基本粒子作的密码学的相容编码外,也还密码沉余,这引起了对暗物质的猜想,即三旋密码编码的沉余码类似暗物质。

3、宇宙

有人认为,爱因斯坦义相对论中的光速有极限原理,在现实的宇宙中无法作出数学证明。这确有可能成立。弦论说的需要“背景空间”,就是指的现实宇宙这个舞台。圈量子引力说的不需要“背景空间”,类似我们古人说的“点内无内,点外无外”。即多宇宙、多世界,也是多元一体的,类似用正数到零到负数的直线坐标表示,多宇宙、多世界都属于类似从“点内”到“点外”,或从“点外”到“点内”。“点外”再无外宇宙,“点外”有再多的外宇宙,也是在点外。“点内”再无内宇宙,“点内”有再多的内宇宙,也是在点内。这当然是以我们人作参考系说的,因为我们人是在“点外”, 我们人是一切事物认识的主体,自然是自然界创造的,但自然科学是我们人创造的,所以自然科学无不打上我们人的烙印。 

用自然全息或用正数到零到负数的直线坐标表示看待宇宙大爆炸,宇宙大爆炸之前很好理解。一是类似我们人的生前或死后,二是类似直线坐标的零到负数或负数到零。庞加莱猜想的外定理存在“点内空间”,类似存在空心圆球。宇宙大爆炸就类似空心圆球内表面翻转为外表面。空心圆球内表面翻转为外表面可以没有撕裂,也可以有撕裂。宇宙大爆炸是一种时空撕裂,那么撕裂的实体一定有速度。宇宙大爆炸是用它的全部能量去撕裂,这种撕裂是最大的撕裂,所以也是宇宙的极限速度原理。如果对应光速,光速当然有极限。

宇宙大爆炸之后,时空撕裂已复合。“时钟”被分置在“点内”和“点外”。在空心圆球之外或空心圆球之内,一切能用正数到零到负数的直线坐标表示的时间或速度,都可能是循环的,不具有宇宙大爆炸的那种标记意义---校对时间,当然只有宇宙大爆炸的那个绝对起点。“点外”超光速虽然也大量存在,但那都类似有克隆的背景。由于庞加莱猜想存在有“点内空间”, 这引起了对暗能量的猜想,即宇宙的点内空间类似真空瓶存在的负压力。宇宙膨胀,类似“点内空间”增多,宇宙加速膨胀也是很自然的了。

4、质量

哈热瑞论证质量起源于粒子的手征性,证明很简单:光子是没有质量的,以此作参考系,由于光子的速度是有极限的,所以光子的手征性是守恒的。反之,由于一个球粒子的运动不能超过光子,对这个球粒子的自旋观察,它的手征性会自发破缺,所以粒子的手征性不守恒也是质量的起源因素之一。但类圈体粒子只要存在三旋,不能超过光子,有时手征性也是守恒的。手征性守恒是一种对称性,但“背景空间”即使是对称性的,也能使球粒子的对称性发生自发破缺,例如底部光滑的杯子与底部中间有一个隆起的小波峰的杯子,自身的图形都是对称性的;圆球放在底部光滑的杯子里也是对称的,但圆球放在类似超对称图像的底部中间有一个隆起的小波峰的杯子里,对称就自发破缺了。就在类似的微观背景中,一个大质量的球粒子分成许多小球粒子后,再把一个小球粒子放在这样的底部中间有一个隆起的小波峰的杯子里,球只能占据小波峰的这一侧或那一侧,所以对称不可避免地被破缺了。在这样的复合系统中,小粒子的质量也许比原先的大粒子还大,哈热瑞的质量难题没有解决。

但如果把球面粒子换成环面粒子,它在底部有一隆起的波谷中,环可以占据四周的谷底,而中心留出的空位正好躲过底部正中隆起的波峰,对称性并没有被超对称图像破坏掉。希格斯场与标准粒子进行的交互作用,也类似存在上面底部中间有一个隆起的小波峰杯子的超对称图像的势阱。希格斯场公式中能量密度与希格斯场量子质量平方成正比,这会出现负质量问题。但实际由于存在量子隧道效应,球量子在超对称图像的势阱中,通过量子隧道效应,可以达到与环量子相同效应。这里,量子隧道效应一是有与物理上海森堡的不确定性原理有关;二是背景空间与几何上庞加莱猜想逆定理的对称破缺也有关。

这就是,弦论中的闭弦,对应庞加莱猜想逆定理的环面,如果将庞加莱猜想逆定理的环面操作,取为局域对称,即类似可以减少到1维或2维,那么弦论的闭弦可自动显现出“管线弦”和“套管弦”来。这里,庞加莱猜想的全息原理也自动显现出这种超弦规范场的二次量子化共形,也是一种超对称。其次,“管线弦”和“套管弦”也可以与编织态、真空泡沫及膜理论结合起来,其编织态、真空泡沫及膜空间自动显现出的无极性和有极性以及混合态等多种情况,这是能与希格斯场、量子隧道效应、背景空间的相变、色磁真空对应的。

以上说的是从南部阳一郎到弦论和庞加莱猜想发生的第三次超弦革命的一部分。它们的源头是三旋理论。现代物理学主要都类似粒子物理学,诺贝尔物理学得奖,也主要都类似粒子物理学得奖,但“粒子”的经验图像和先验图像一直不明确。拓扑学中,是讲球面与环面不同伦的。这扩大了庞加莱猜想的范围。三旋理论延伸出“圈与点并存,圈比点更基本”,从而规范了“粒子”的经验图像和先验图像。然而“粒子”是量子化的,“粒子”就必然要组合,所以粒子物理学也必然是组合物理学。因此三旋理论能以2008年诺贝尔物理学奖为支点,以庞加莱猜想为杠杆,把杨振宁的相位因子、丘成桐的卡-丘流形及炸开图像、弦论和圈量子引力论的图像、桑蒂利和蒋春暄的iso-数学、陈果仁等人的以太子、王洪吉的八元数学、王守义的球绕流、陈叔瑄的微涡旋、赵国求的量子曲率、于长丰的逻辑量子等成果撬动、联系起来,第三次超弦革命也需要类似这支汉语文化圈的科学大军。

李后强先生为《三旋理论初探》一书作序时说,中国基础科学并不缺发原始创新。讲解第三次超弦革命的《求衡论---庞加莱猜想应用》专著,作者手里还有680本书摆在那儿,今天中国的国情是,写书难,出书难,但发书更难。国家出版社有的出书不卖书;中国的科学研究不缺发民主,也不缺少集中;自主创新个个争先,抗震救灾全国团结一致,但就是五十多年内不出国门的人得不了诺贝尔理化生科学奖。有人说,中国人不想得诺贝尔理化生科学奖,这不假,但也不是高层的全部事实。五十多年来,我国高层力主科技向现代化看齐,向国际先进最看齐,导弹、原子弹、氢弹、宇宙飞船、杂交水稻等工程技术件件搞成功;基础科学力主抓物质起源、生命起源、宇宙起源的研究,方向正确。

阻碍我们的原因,主要还是庞加莱在19世纪末20世纪初预言的科学和革命的大分裂在起作用。不信,请看2006年中国人证明或重复证明或促成外国人证明了百年数学大难题庞加莱猜想后,却出现师生之间“分裂”、大学之间“分裂”、国内与国外之间“分裂”。再看征汉文先生200712月出版的专著《场的本质是空间初探》,虽然从历史可得出中华民族是多元一体的、自然界是多元一体的、世界是是多元一体的,但征汉文先生也能学庞加莱的手法,类似只谈球面,也能逻辑延伸环面、空心圆球及操作,证明数学的经验图像和先验图像及操作是多元一体的;所以《场的本质是空间初探》全书抓住人所共知的哲学---物质是一元一体论作力证,其实征汉文先生想说的是---可反知实际物质是存在多元一体论的。这不是深刻而尖锐地揭示了汉语文化圈中存在的科学和革命分裂的深层次固结吗?庞加莱的大手笔能被国人识破之时,也许春光满园就要后来居上。

最后感谢季灏、刘学璞、金福兴、李良森、崔君达等先生,在汶川大地震抗震救灾中给予作者的关爱和支持。

               参考文献

[1] []斯蒂芬·韦伯,看不见的世界,湖南科学技术出版社,胡俊伟译,200712月;

[2] 刘月生、王德奎等,“信息范型与观控相对界”研究专集,河池学院学报2008年增刊第一期,20085月。

[3]王德奎,三旋理论初探, 四川科学技术出版社, 20025月;

[4]孔少峰、王德奎,求衡论---庞加莱猜想应用, 四川科学技术出版社, 20079月;

[5] 王德奎,解读《时间简史》,天津古籍出版社 20039月。

                         Email:y-tx@163.com

 

北京相对论研究联谊会学术委员会主办

上传:胡昌伟     2008/10/27

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