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怀念朱照宣先生

原创
力学 力学史 力学与实践
返朴

朱先生是力学界的才子,可以说是中国力学界知识最渊博的学者。

撰文 | 刘华杰(北京大学哲学系)

许多老先生没能熬过2022年12月的奥密克戎疫情。当月28日,惊闻北京大学力学系朱照宣教授也走了。朱先生可以说是我人生当中的大恩人。因先生向孙小礼教授的推荐,我推掉另一家高校的offer而到北京大学科学与社会研究中心工作。我从朱先生那里学到书本上找不到的许多知识和方法,我的数理基础拓展、人脉的建立也都与先生息息相关。朱先生在纪念其老师时说:“古代老师死了,弟子不穿丧服,只在心里悼念,叫心丧,有‘心丧三年’之说。”(《力学与实践》,1996,(04):67-68)我不学力学,算不上门内弟子,但怀念之情却相近,伤心落泪,夜不能寐。

朱照宣,2006年9月1日于北京大学,刘华杰摄影

朱照宣1930年出生于江苏无锡,1944年秋入上海圣约翰大学土木系。那时,14岁的他听27岁的“长脚李”李灏(Y.L.Lee,李延龄,1917-1996)用英语讲普通物理。1947年毕业留校任教,17岁的朱老师登上讲台也用英语授课,台下的学生年纪跟这位小老师差不多。朱照宣先后在同济大学、复旦大学和北京大学任教,工作时间最长者是北大学数学力学系、力学系。(殷金生,朱照宣教授简介,《力学与实践》,1989,(01):65转71)朱老师自称“教书匠”,曾跟我开玩笑:在“一般力学”教研室工作,讲授“一般力学”,水平“一般”。实际上,他是全国知名的大师级优秀教师,他讲授过应用力学、理论力学、结构力学、画法几何、高等数学、力学史、非线性振动、时间序列分析等,最有趣的还是讲浑沌(chaos)。朱先生讲课的特点是清晰、生动,将历史、人物和知识巧妙地融合在一起,听先生授课是人生一大享受,在科学方法论上每每能够得到启发。

朱照宣等所著经典教材《理论力学》书影(据孔夫子旧书网)

在圈内,人们经常说朱先生“述而不作”,不取贬义而取褒义。这样的教授如今越来越少,几乎找不到了。先生喜欢教书,花大量时间和精力钻研教学。先生大量阅读外刊,对学术前沿进展非常熟悉,也有很多创新性想法,但他甘愿为他人做嫁衣,经常随口把想法讲给身边的年轻人或写信告诉他人,鼓励别人做下去,自己一生发表的论文不多。朱先生是力学界的才子,可以说是中国力学界知识最渊博的学者。《中国大百科全书》力学卷因朱先生的工作而增色不少。钱令希是力学卷编委会主任,朱照宣是编委会四位副主任之一,四人中他列最后(钱伟长、郑哲敏、林同骥、朱照宣),是因为他最年轻。他本人出任“力学史”分支的主任,“伯努利家族”、“达朗伯”、“瑞利”、“欧拉”、“庞加莱”、“帕斯卡”、“彭塞列”、“惠更斯”、“柯西”、“里雅普诺夫”、“克莱因”、“克雷莫纳”、“活力”、“混沌”等条目都是朱先生亲自撰写的。(《中国大百科全书》力学卷,北京:中国大百科全书出版社,1985)朱先生撰写的史论结合的短文有不少(如《点格自动机》《初等突变不止七种》《章动》《声音辨》《矢量就是向量》《张弛振荡与分频锁相》《力学史中的几个关系》),读起来非常过瘾,希望有一天出版社将它们收集起来作为一部集子出版。

朱照宣关于费马大定理的一则笔记 | 供图:刘华杰

教书育人、编辑学术期刊,是朱先生几十年工作的最主要方面,看似平常却尽显人的品格。力学界有多少人直接、间接受惠于先生的指点和其执笔的教科书,根本无法统计。以后会有人专门回顾,我这里先说些别的。

朱照宣讲义中手写“补白”(见《非线性物理导论》,1992,p.41)| 供图:刘华杰

朱先生长期关注科学史、科学哲学。《自然辩证法研究通讯》1965年发表了朱先生的一则谈话,说的是北京清河毛纺厂青年工人李志强技术革新的故事。李利用刀具和工件的相对运动,能够快速加工六角螺帽,提高工效几倍到十几倍。朱先生见过李志强,认为他虽然文化程度不高,但确实很有创意,他在实践中自觉地利用辩证法:椭圆拉得很长,曲线变成了直线。这个例子当然也反映了那个时代的政治与学术的交织,华罗庚也做过类似的工作。1975年朱先生发表中国古代力学史的长文(儒法斗争和我国古代力学史话,《力学学报》,1975,(03):158-167;(04):196-205),其中许多漂亮的插图都是先生亲自绘制的,文章虽有时代政治的痕迹但读起来仍然很有意思。

朱照宣手绘插图之一 | 图源:儒法斗争和我国古代力学史话

朱照宣在讲义中绘制的图形(见《非线性物理导论》,1992,p.48; p.84)| 供图:刘华杰

1987年,时值牛顿《自然哲学的数学原理》发表300周年之际,朱先生撰写了一篇雄文《牛顿<原理>三百年祭》(编注:有兴趣的读者可网上自行搜索阅读),(《力学与实践》,1987,5:1-2),将经典力学300年的历史进行了不对称切分:前280年为一段,后20年为另一段,切分的标志性事件是非线性研究的KAM定理。“《原理》发表以来的三百年,牛顿力学经历了两个阶段。前280年是一阶段。那时认为由运动微分方程所确定的动态总是确定性的”,“后20年则是另一个阶段。以卡姆定理(KAM)为代表的浑沌理论提示了决定论和随机论之间、牛顿力学和统计力学之间没有不可逾越的界线”,“不仅大量粒子的系统要用统计力学,两个自由度的保守系统运动也得用统计力学,连掷骰子本身也既是决定论的又是概率论的。它从根本上为牛顿力学摘除了‘机械论’的帽子。”(《力学与实践》,1987,5:1-2)这些论述,在科学史、科学哲学领域可谓石破天惊。同样热爱力学史、科学史的武际可先生对此文佩服有加,时常推荐。此文可与郝柏林先生发表的同样精采的《牛顿力学三百年》(《科学》,1987,39(03):163-168)并读。在我看来,两位先生的科学哲学提炼是世界一流的,国外的科学家、科学哲学家并没有给出如此深刻的分析。

朱照宣《牛顿<原理>三百年祭》部分截图

朱照宣先生长期参加钱学森组织的系统学讨论班,钱翁也非常器重朱照宣。在讨论班上,朱先生经常报告某一专题的进展,与各领域的专家一起提炼可用于系统学建设的理论和方法。但朱先生也表现得非常清醒,“对非线性动力学在系统学中适用程度,不能寄以奢望。将一个学科的概念推广到另一学科时,应该小心。”(朱照宣,系统学和非线性动力学,上海系统科学研究院成立暨上海理工大学系统科学与系统工程研究所建所25周年,中国系统工程学会专题资料汇编,2005)

朱照宣先生打印、制作的一张Logistic映射分岔图(上世纪80代末)| 供图:刘华杰

20世纪80年代初,突变理论、非线动力学理论席卷全球,朱照宣敏锐地意识到其中关键概念的重要性,如chaos(先生喜欢用“浑沌”,后来自然科学名词委统一使用“混沌”。我个人跟朱先生一样喜欢庄子,愿意用“浑”字而非“混”字)、fractal(分形)、soliton(孤子)等。朱照宣翻译了P.J.Holmes和F.C.Moon《应用力学杂志》1983年的长文《非线性力学中的奇怪吸引子和浑沌》(《上海力学》,1984,(03):68-81;(04):70-75),此文与郝柏林的《分岔、混沌、奇怪吸引子、湍流及其它》(《物理学进展》,1983,3(03):329-416)成为当时中国学界了解非线性科学进展的最佳窗口,它们被广泛复制、讨论。朱照宣油印的《浑沌》讲义(非线性力学讲义第五章,北京大学力学系,1984年10月,1987年重印,共165页),影响更是巨大,远胜过正式出版的教材。此讲义包括七章:1.什么是浑沌,2.一维迭代,3.二维的迭代,4.非线性系统的受迫振动,5.Lorenz方程,6.哈密顿系统,7.几种统计特征。后面还有一则附录:关于“chaos”“浑沌”的词源资料。

朱照宣油印的《浑沌》讲义 | 供图:刘华杰

1988年在北大地质系读本科的我,在本科最后一学期,选修了力学系黄永念(1939-2016,湍流专家,周培源的弟子)先生开设的研究生课程《混沌与稳定性理论》,一边听黄老师讲,一边看朱老师的讲义,对chaos现象极为着迷。从那时起认识了朱老师,经常听先生的报告,也到朱先生家里(位于中关园)当面请教。起初只限于非线性动力学,后来不断扩展,涉及各个方面。先生对我们晚辈完全不设防,我一有空就往先生家里跑,从那里听说了许多完全不知道的人物故事、学术信息。先生让我做些历史研究,特别鼓励我直接给福特(Joseph Ford)、上田睆亮(Yoshisuke Ueda)、埃农(Michel Hénon)、芒德勃罗(Benoit B.Mandelbrot)、梅(Robert May)等写信,以便更清楚地了解非线性科学的理论细节和传承关系。通过朱先生,我认识了赵凯华先生、黄畇女士、陈耀松先生,以及尚在江西医学院的潘涛。

朱照宣校对的由刘华杰和潘涛翻译的关于混沌的书

1988年秋,我到中国人民大学哲学系读硕士,研究方向是非线性科学史,1991年提交的学位论文是《浑沌与统计物理学的奠基》。我的正式导师是苗东升教授,苗老师与朱先生是朋友,在学术会议、报告会上经常见面,苗老师鼓励我多请教朱先生。我的学位论文,主要涉及遍历理论和系统的混合性质,朱照宣、黄畇、郝柏林(1934-2018)诸位老师都帮过忙。对于年轻的人,那是一个激动人心的时代,我骑着一台破自行车,经常往返于北京图书馆、中科院图书馆、理论物理所、北京大学力学系、七一零所(北京信息与控制研究所)和人民大学宿舍,满脑子想的就是nonlinear。有一次有问朱先生,安德罗诺夫(A.A.Andronov,1901-1952)数学那么好,研究非线性振动那么有成就,为何没能再突破一下而认识chaos?先生说,他一生都“生活在相平面上”,就如同林千博(Chihiro Hayashi)没能像上田睆亮、洛伦兹(Edward Lorenz,1917-2008)迈出艰难一步一样,其中他们惯用的相空间维数可能有限制作用。朱先生的提醒,让我立即想到第谷与开普勒的关系,维数涉及视点、立场,从高一维度看事件,交叠的部分松开了、轨迹简化了。所谓会当凌绝顶,不仅仅站得高,还要拓展维数。

(2022.12.30)

出品:科普中国

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鲁国庆.
学士级
人们经常说朱先生“述而不作”,不取贬义而取褒义。这样的教授如今越来越少,几乎找不到了。先生喜欢教书,花大量时间和精力钻研教学。先生大量阅读外刊,对学术前沿进展非常熟悉,也有很多创新性想法,但他甘愿为他人做嫁衣,经常随口把想法讲给身边的年轻人或写信告诉他人,鼓励别人做下去,自己一生发表的论文不多。朱先生是力学界的才子
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老先生一路走好。
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