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谈谈朱照宣先生的教学与研究

2023-10-13武际可

科学文化评论 2023年3期
关键词:力学教学

武际可

近几年朱照宣(图1)先生身体一直不好,先是经受了前列腺癌变和手术,后来又经过两次脑梗,他都坚强地挺过来了。在毫无准备的情况下,2022年12月7日,肆虐的新冠传染病毒突然脱缰而出,在新冠突如其来的大规模袭击下,已九十二岁高龄的朱照宣先生终于不敌,2022年12月29日走了。

图1. 朱照宣

我和朱照宣先生,从在北京大学数学力学系开始,后来又在在同一个力学系工作,有六七十年的共事。他长我四岁,于我算是亦师亦友。因为我所读书的数学力学系1954级力学专业,分为流体、固体和一般力学三个专门化。1956年他来北大进修,我们正好是三年级,三年级力学专业开始分专门化,那时北大力学专业刚建立不久,师资严重不足,进修教师也要安排教学,朱照宣先生给一般力学专门化上过课。我是固体力学的,虽然没有直接听过他讲的课,但就这一层关系,他也算是我的老师辈了。

朱照宣1947年毕业于上海圣约翰大学,大学毕业后留校任教。据说当他第一次走上大学讲堂时发现在座学生的年龄都比他大。这也可以作为在力学界早已传说的朱照宣是一位早慧“神童”说法的旁证。1952年院系调整,圣约翰大学撤销,朱照宣转入同济大学教学,后来又调入北京大学。他曾担任过北京大学一般力学教研室主任,力学系副主任,中国力学学会常务理事、副秘书长,《力学与实践》杂志主编,《中国大百科全书》力学卷主编,中国力学名词审定委员会主任,中国力学学会教育委员会副主任。

下面我约略谈谈朱照宣先生的研究与教学工作。他的工作大致说来可以分为两类,一类是有关理论力学、非线性科学和科学史方面的著述;另一类则是有关《大百科全书》力学卷、力学名词和《力学与实践》杂志的编辑工作。

一 《理论力学》

在朱照宣的著作中他和周起钊、殷金生合著的,于1982年由北京大学出版社出版的《理论力学》上下两册,是一套会传世的教材。

之所以如此说,是因为在“文革”以后,尽管新出版的理论力学教材有数十种之多。但是由于多年来受“学制要缩短”的影响,基础课的学时一再削减,为适应删繁就简的要求,相应的力学教材不得不忍痛减去理论力学中十分重要的内容。而朱照宣、周起钊、殷金生他们编写的这套教材继承了北大厚基础的教学传统,涵盖了理论力学最重要的基本知识。能够保留理论力学最重要内容,又比较全面的教材仅此一种,所以它会是广大理工科教师与学生主要参考书。

其次,这套教材在取材与讲法上,兼顾了理科与工科的需求。北大曾经有周培源先生编写的《理论力学》,是比较适合理科教学的。而朱照宣他们这套教材兼顾理科与工科的需求。

第三,这套教材以优美的叙述文字、完备的知识论述和相关的习题和例题为特色。

值得指出的是,教材的编写是在极为艰苦的条件下完成的。1979年力学系从汉中搬回来时没有办公室,老师们居无定所。朱照宣承担了对“回炉班”理论力学教学任务。他带着孩子们挤在学生宿舍,晚上备课至深夜,理论力学讲义就是这样出来的,后来经过周起钊、殷金生继续教学与补充,才正式成书出版。

二 非线性、分叉与混沌

朱照宣开始力学学术研究时,线性问题研究在学界占统治地位,但他却在非线性振动这个方向开展研究,并多次给力学专业的学生讲授。他是国内非线性振动研究和教学的先行者之一。这就易于理解,为什么在“文革”过后,他能够最早捕捉住国际上已经普遍关注的非线性问题所形成的“非线性科学”。

在20世纪80年代,朱照宣先后自编自印了《非线性力学讲义》(1984)、与赵凯华、黄昀合作编写了《非线性物理导论》(1992)、还发表了许多篇介绍与非线性问题有关的文章。

在科研上,朱照宣发表的文章和著作不多,但与他接触多的人,都会感到他对科学上的新事物具有超常的敏感度。当国际上出现不多的混沌论文时,他就认定这是一个会引起广泛关注的领域,并且为此写了不少科普文章推介。晚年他又联合北大物理系地球物理系数学系力学系的不同方向的教师组织非线性科学研讨班,推动对非线性现象的跨领域合作研究。

数学文献中第一次正式用chaos来描述系统对初始条件极端敏感特性的,是1975年的李天岩-约克(Li-Yorke)定理。而最早把英文chaos翻译为中文“混沌”的,是北京大学教授朱照宣先生。

1984年在《应用力学》杂志上发表朱照宣翻译P. J. Holmes和F. C. Moon于1983年著的长文《非线性力学中的奇怪吸引子和浑沌》。1984年10月朱照宣自己刻印的油印讲义《浑沌》,影响巨大。

朱照宣最初把chaos译为“浑沌”,后来接受郝柏林的建议在《大百科全书》中改为“混沌”。

在写文章编书的同时,他又联合北大物理系、地球物理系、数学系、力学系的不同方向的教师组织非线性科学研讨班,推动对非线性现象的跨领域合作研究。

朱照宣的这些工作,影响了一代年轻人对非线性科学的关注。说实在话,我本人在退休前的二十多年对分叉问题的数值方法的研究和投入,并取得一些进展也是与参与这些活动有关的。

三 力学史,牛顿三百年祭

朱照宣先生对力学史有浓厚的兴趣。虽然在《中国大百科全书》(力学卷)中写了不少有关词条,还发表过儒法斗争与力学,大半是资料性的或应景之作。他自己对力学史研究的文字,少之又少,真正做到了厚积薄发。其最具有代表意义的作品就是1987年为纪念牛顿发表《自然哲学的数学原理》这本书三百年所写的《牛顿〈原理〉三百年祭》这篇文章。

文章说:“《原理》给出的运动定律和万有引力定律,不可能在中国固有的科学技术传统中得出。中国的历史文献中,始终没有加速度这种概念。中国的传统数学,也还没有为产生加速度和万有引力概念提供必要的工具——圆锥曲线理论。伽利略(Galileo Galilei,1564—1642)从自由落体运动规律中归纳出加速度的概念时,用到了抛物线的性质。牛顿从行星运动规律导出万有引力定律,需要用椭圆的性质。在欧洲,圆锥曲线理论这一工具是现成的,早在古希腊,阿波罗尼(Apollonius,约公元前260—190)在他的《圆锥曲线》专著中列出了400个命题。在中国,椭圆的‘椭’字(古文是提手旁)只是‘拉长’的意思(如见《史记·平淮书》)‘椭圆’一词最早可能见于《测量全义》(1631年)和爱新觉罗·玄烨(康熙,1662—1722)主编《数理精蕴》中《几何原本》的节译本,而‘抛物线’一词则在李善兰时期才有。以《原理》为代表的西方科学,促进了中国科学的发展,也冲击着中国的传统科学思维方法。”

我在介绍朱照宣《牛顿〈原理〉三百年祭》一文中说:

我从事力学教学与研究近半个世纪,而且对力学史有特别的兴趣,曾经花了许多精力寻求与力学史有关的文献。 经过许多年的探索和比较,我认为对理解近代中国的力学发展来说,有两篇经典文章。

第一篇是英国传教士傅兰雅(J. Fryer,1939—1928)在大约1890年前后写的《格致须知》《重学》一卷的序言。他说:“至于重学(早期对力学的译名),不但今人无讲求者,即古书亦不论及,且无其名目。可知华人本无此学也。自中西互通,有西人之通中西两文者,翻译重学一书,兼明格致算学二理。”傅兰雅作为一个外国人,看法是客观的。他的话说明,第一,中国古代没有力学,第二,中国的力学是外国人送上门来的。后来的历史发展进一步说明的是,第三,即使是外国人送上门来,中国人接受也不痛快,甚至有时采取排斥的态度,接受的过程是缓慢和曲折的。不过傅兰雅只是描述了实际状况,而没有涉及问题的原因。

第二篇文章就是朱照宣发表在1987年第5期《力学与实践》上,为纪念牛顿《自然哲学的数学原理》发表300周年的短文《牛顿〈原理〉300年祭》。这篇文章的重要性在于,第一次从内部解剖力学学科发展所需要的条件讨论问题。作者在简述牛顿《原理》的影响及对牛顿简要评述的同时令人信服地指出,牛顿总结的运动定律需要加速度的概念与圆锥曲线的性质,而中国没有,从而近代力学不可能产生在中国。

在此以前的许多学者,都是从哲学、社会学和政治等方面讨论问题。虽然也不乏精辟见解,但总给人说服力不强的感觉。更有人从庸俗的唯生产力论的角度讨论问题,简单地认为力学是从生产中来的,中国的生产力不够发达,所以力学就落后了。

朱照宣的文章也告诉我们,讨论科学发展的问题,不可机械地套用唯生产力论的教条。极限与圆锥曲线完全是思维的创造,并不是起源于生产。它启发我们去思考,中国没有推理数学的原因,是因为没有逻辑学。而逻辑学发展来源于辩论,中国的专制统治下不可能有辩论,所以逻辑学也就不可能发育。这使我们更深刻地认识民主与科学的内在关系。

力学是近代科学的领头羊,朱照宣的文章,在令人信服地说明中国不可能产生近代力学的同时,也间接地回答了所谓的李约瑟难题,即中国在近代为什么科学和技术落后了。

我在2005年出版的《近代力学在中国的传播与发展》一书,基本上就是阐述以上说的两篇经典文献所提供观点的一本专著。

四 《中国大百科全书》力学卷、力学名词和《力学与实践》杂志的编辑工作

一个国家的《大百科全书》是这个国家科学文化水平最重要的标志之一。《中国大百科全书》第一版是中国有史以来第一次出版的现代意义上的百科全书。它在中国文化史上是具有标志性的事件。《大百科全书》(力学卷)对力学的学科性质、内容和意义起着统一认识的作用。也起着对中外古今力学发展、力学家和力学学术成果的评价的统一认识的作用。

力学卷力学条目明确力学既是基础学科又是技术学科的二重性,是正式从文字上确定力学学科的性质从而结束了多年关于力学学科性质的争论。

在《中国大百科全书》第一版力学卷中朱照宣起着十分重要的作用:

(1)他撰写了关键条目“力学”。作者署名是:钱令希、钱伟长、郑哲敏、林同骥、朱照宣;

(2)他撰写了大部分有关力学史与力学家的条目;

(3)他撰写了有关分叉、混沌、非线性振动和有关非线性力学的大部分条目;

(4)《大百科全书》力学卷全书最后定稿是由他逐条逐字校核订正之后定稿的。

第一届中国力学名词审定委员会于1986年成立,朱照宣担任副主任委员,由于主任委员季文美先生年事已高所以实际工作大半还是由朱照宣先生承担。

1993年,历时7年审定工作的《力学名词》(第一版)公布出版,收录2600多词条,包含通用词(普通物理中的力学部分、理论力学和材料力学)、一般力学、固体力学、流体力学,以及其他(交叉,应用学科和学科新分支)五部分。收词量和收词标准要充分考虑到名词的规范性、基础性,审定要严谨、慎重,词条的数量不宜过多。《力学名词》出版后,成为力学科研人员和相关工程学科工作者的重要参考书,也为学科的发展起到了承上启下的作用。

2000年后,名词审定委员会确定每星期三碰头一起工作。工作间歇也讨论一些名词之外的科研、教学与时事等方面的事情。后来又有李佩先生组织有关“钱学森先生文集”的编译工作,他们经常在一起办公,这就形成了李佩先生主持的二十多年的星期三汇聚的钱学森科教思想研究会。朱照宣是这个研究会活动最早的积极分子。

这个研究会后来对推介郭永怀先生、李佩先生、钱学森先生、周培源、郑哲敏先生的业绩做了许多工作,也产生了很大的影响。

《力学与实践》是“文革”以后1979年创刊的,也是力学界影响面最大的一份综合性杂志。由于“文革”浩劫,学术界属于重灾区,综合性刊物《力学与实践》的任务就是恢复力学学术氛围。第一届编委会的时候,主编是卞荫贵先生,副主编是朱照宣先生。后来他担任了一届主编,身边力学趣话栏目就是朱照宣任主编时开辟的,这个栏目为后来力学学科科普写作培养了一批优秀的科普人才。

卞先生因年事较高,而朱先生恰正当年,所以主编的许多实际工作,大都是由朱先生承担的。几十年来《力学与实践》编委会形成的务实、创新、团结、公正的学风,和他们起了一个好头是分不开的。也正因为如此,力学学会把一些重要的学会工作都委托力学与实践编委会来做。

五 总结

简单回顾了朱照宣先生做过的一些工作,他做学问、为人处世具有以下一些特点:

(1)朱照宣从不跟风,科学与教育上的诸多问题,他有自己独到的认识,对于别人的看法、流行的观点、指令等总保持一种审视的态度。例如对理论力学教材内容的取舍他有自己的看法,没有受“学制要缩短”、削减基础课学时的影响。一个阶段,为了避开白天的烦扰,他把作息时间定为每天晚8点睡觉,凌晨3点起来工作。所以可以说在科研与教学上他是特立独行、我行我素的。

(2)朱照宣对知识有着广泛的兴趣。力学、物理、历史、哲学等,他多有涉猎,但是除了在非线性振动和非线性力学两个狭小的题目范围发表一些见解外其他方面很少公开发表意见。这就是他搞学问的厚积薄发、广种薄收的特点。有时甚至是厚积而不发。

(3)朱照宣将自己最主要的精力投入教学,他对教学的精益求精的。无论是自己刻印讲义、上课时讲话的安排、板书,都能够做到精细的构想与执行。举一件小事,他每次上课用一个塑料袋装一块湿抹布,在上课前几分钟用湿抹布将黑板全面擦一遍,以便板书的反差比较好,这可以说明他对教学关心的细致程度。他教学科研之余,特别关心教学与年轻人的成长,他涉猎很广,与他结交的许多年轻学者在和他的交谈中获益匪浅,有的人甚至找到了后来研究的主要方向。这就是他的“广种薄收”,收获却在他的学生与年轻人那里。

(4)朱照宣先生乐于助人,无论是系内同人还是校外的学生和同行,要求他查询资料,向他求解问题,请求他审核英文翻译,他都有求必应,周围因他而获益者很多,所以他在同事中与力学界的口碑很好,但他不求闻达。2009年左右钱伟长建议出版《20世纪中国知名科学家学术成就概览》,这是作为国家重点出版的图书,力学卷的编委会曾经把朱照宣列入知名科学家,但朱照宣婉言谢绝没有入书。

(5)根据朱照宣的工作特点,我把他总结为“五不教授”:不当官(一定推不掉不得不当,就当个副的)、不出国、不争经费、不争学生、不勉强写文章。我曾经当面给他说,他笑笑,并没有反对。

朱照宣出生于知识分子家庭,在圣约翰大学受到西方的现代教育,在他身上有着深厚的知识分子文化传承,求知、博学、谦虚、乐于助人、守信、君子述而不作、诲人不倦、人格独立,等等。特别是他有鲜明的是非观,他嫉恶如仇,对一些错误做法,例如他不赞成以论文数多少来评价工作成绩,因为这样明显会引起低质量论文泛滥,乃至会引发抄袭、剽窃学术不端,他嘲之曰“逼良为娼”。周围发生的事情有时和他固有形成的观点相抵触,这时他会愤慨乃至发怒失控。这种失控,在对待系里的同事,乃至家人,屡有发生。他自嘲说自己有点“歇斯底里”。了解到这一点,就不难理解他的“五不”和他一生科学研究与教学的行为与业绩的获得。其基础是他的三观与文化传承。

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