沒有想到

　　這是三十年前的舊事。1979年10月我第一次走出國(guó)門，來到這世界科學(xué)的圣地──劍橋大學(xué)。我們可說是改革開放政策的第一批受益者。事情決定在更早，那是在1978年的夏天，中美兩國(guó)還沒有建交。我們通過了國(guó)家的英語考試，組織上決定以公費(fèi)公派的訪問學(xué)者身份送我出國(guó)進(jìn)修。我那時(shí)在中國(guó)科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所工作，研究激光在大氣中傳輸時(shí)由大氣湍流對(duì)激光光束引起的種種湍流效應(yīng)。這類課題研究在西方只有美國(guó)有。但是，由于那時(shí)我國(guó)和美國(guó)還沒有建立外交關(guān)系，我就只能選擇英國(guó)的劍橋大學(xué)。抱著試一試的心理，我把我的申請(qǐng)書寄到劍橋大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)和理論物理系系主任Batchelor教授那里。他是湍流方面享譽(yù)世界的大專家，向他申請(qǐng)研究湍流的一般性質(zhì)特別是湍流的間歇性還可以說得過去，安徽光機(jī)所的領(lǐng)導(dǎo)也同意了。然而，Batchelor教授已是當(dāng)代國(guó)際上聞名遐邇的流體力學(xué)大師，而我卻是個(gè)學(xué)氣象的無名小卒。他會(huì)接受我這樣一個(gè)專業(yè)既不對(duì)口又是個(gè)小人物的申請(qǐng)嗎？我心中很是忐忑不安。可是沒有想到我的運(yùn)氣是這么好，最后他居然接受了我的申請(qǐng)，這使我高興萬分。

　　初遇難關(guān)

　　不過高興很快就轉(zhuǎn)為沮喪，我們?cè)谟��?guó)駐華大使館挨了當(dāng)頭一棒。原來他們?yōu)榱藴y(cè)試一下我們英語的真實(shí)程度，把我們這些通過中國(guó)科學(xué)院和英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的協(xié)議送到英國(guó)來進(jìn)修的人請(qǐng)到使館進(jìn)行了一次測(cè)驗(yàn)。這次測(cè)驗(yàn)的難度很大，據(jù)說比美國(guó)的托福難度要大很多。結(jié)果可想而知，我們這批剛從閉關(guān)鎖國(guó)的環(huán)境里出來的人在那里打了一個(gè)大敗仗。尤其是我，聽力部分就干脆交了白卷。那是兩個(gè)英國(guó)人在聊天，速度很快，聲音又很輕，好像在說悄悄話，我一句也聽不懂。這是我平生第一次交白卷。我一生中一向總是會(huì)在考試中取得優(yōu)異成績(jī)，交白卷是我難以承受的事，心中懊喪程度可想而知。現(xiàn)在想來，這其實(shí)很可以理解。我那年已45歲。又是在閉關(guān)鎖國(guó)的條件下培養(yǎng)大的。加以學(xué)的外語又雜七雜八，小學(xué)是學(xué)日語，大學(xué)是學(xué)俄語，只有中學(xué)是學(xué)英語，培養(yǎng)目標(biāo)又只是為了閱讀，沒有學(xué)聽力，更不要求四會(huì)。雖然考試成績(jī)還挺好，特別是在1978年夏天國(guó)家英語考試前，我們?cè)谥袊?guó)科大的英語訓(xùn)練班，突擊了幾個(gè)月英語的聽說讀寫，最后能以較好的成績(jī)通過了國(guó)家考試。但實(shí)際上我們這點(diǎn)英語水平還差的很遠(yuǎn)，無法適應(yīng)真正的英語社會(huì)。于是英語成了我們執(zhí)行改革開放出國(guó)進(jìn)修任務(wù)的最大障礙。我們懷疑自己還能不能出國(guó)。我們的領(lǐng)隊(duì)是當(dāng)時(shí)在中國(guó)科學(xué)院外事局工作的翻譯馬雪征。她安慰我們說：別怕，這次測(cè)驗(yàn)只是為了解情況，不是為淘汰人。測(cè)驗(yàn)難度非常大，不要說你們，就是她這個(gè)專業(yè)翻譯也考不好。不要說我們中國(guó)人，連英國(guó)使館的秘書英國(guó)老太太告訴她，她雖是英國(guó)人，但是年紀(jì)大了，也考不好。因?yàn)檫@個(gè)測(cè)驗(yàn)詞匯量非常大，速度非常快，要求被測(cè)試者不但有很好的英語水平，而且要有很充沛的精力，所以只有她的兒子來才能考好。馬雪征叫我們放心，還是安心地準(zhǔn)備到英國(guó)進(jìn)修的事。雖然如此，我們這批人還是懷著忐忑不安的心情來到了倫敦。

　　倫敦的英語學(xué)校

　　到了倫敦后，一些朋友很快發(fā)現(xiàn)倫敦有好多英語學(xué)校供外國(guó)人學(xué)英語。他們向我駐英使館提出請(qǐng)求，請(qǐng)求允許我們花幾個(gè)月的時(shí)間去這些學(xué)校學(xué)英語，作為過渡以適應(yīng)這個(gè)英語社會(huì)。我當(dāng)然也提出了同樣的申請(qǐng)。大使館了解我們的情況，馬上同意了我們的請(qǐng)求。畢竟過好語言關(guān)是我們這批初出國(guó)門的人首要的事。然而Batchelor不這樣想，他不同意我在倫敦再花幾個(gè)月的時(shí)間去學(xué)英語。他有他的想法，通過他的秘書，把他的意見轉(zhuǎn)達(dá)到我駐英使館。說Batchelor了解溫某人的情況，認(rèn)為他沒有必要在倫敦再學(xué)幾個(gè)月英語，那是在浪費(fèi)時(shí)間，溫某人現(xiàn)在應(yīng)該馬上參加劍橋這里的工作。她并且說Batchelor已經(jīng)把我安排在劍橋的達(dá)爾文學(xué)院，解決他在劍橋的吃住問題。所以她請(qǐng)大使館轉(zhuǎn)告我，要我第二天馬上到劍橋的達(dá)爾文學(xué)院報(bào)到，然后就到應(yīng)用數(shù)學(xué)和理論物理系主任Batchelor教授這里來。至于提高英語水平的問題，Batchelor認(rèn)為那是要通過在劍橋的工作和生活來進(jìn)一步提高的事。我只好中斷了找英語學(xué)校進(jìn)修的事，第二天一早立即趕到劍橋的達(dá)爾文學(xué)院，辦好手續(xù)安排好了吃住以后就快到中午吃飯時(shí)間了，我于是準(zhǔn)備吃完午飯下午到巴切勒那里報(bào)到。沒想到這時(shí)Batchelor的秘書又來了電話，問我為什么還沒有去系里報(bào)到。她說Batchelor已在系里等了我一個(gè)上午。我大吃一驚，沒想到Batchelor對(duì)工作竟然抓的如此之緊。

時(shí)間已到了吃午飯的時(shí)候，我只好用過午飯下午剛一上班，就到了Batchelor的辦公室。一進(jìn)門我就先對(duì)他表示了歉意說：“I am sorry, I am late.”(我很抱歉，我來晚了)。這就是我對(duì)Batchelor講的第一句話。他隨口說，還好還不算太晚。接下去我才明白這不是一句客套話。原來他們的一個(gè)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)剛剛要開始，我到劍橋后，Batchelor要我做的第一件事，就是立即參加他們的學(xué)術(shù)活動(dòng)，他很了解我的英語水平，為了使我能聽懂，他把Hunt找來，坐在我的旁邊，報(bào)告人一邊在上面報(bào)告，Hunt在我身旁一邊給我講解。這就是Batchelor的作風(fēng)，雷厲風(fēng)行，一切以工作為第一，一點(diǎn)也不許浪費(fèi)時(shí)間，立即投入工作，而語言則是要通過工作和生活來進(jìn)一步學(xué)習(xí)提高。

　　Batchelor的“英語學(xué)�！�

　　整個(gè)劍橋，包括他的系和那個(gè)達(dá)爾文學(xué)院，就是他為我準(zhǔn)備好的一座“英語學(xué)�！�。他們要求我積極地投身于劍橋的生活之中，在融入劍橋生活的過程中來提高我的語言水平。包括學(xué)院和系里的各種 Party(聚會(huì))，報(bào)告會(huì)，以及每天上午和下午工間休息時(shí)，到他們系里的大飲茶室 去喝茶（Morning tea（上午茶），Afternoon tea（下午茶））和劍橋的朋友們聊天，這都是學(xué)習(xí)語言的良好機(jī)會(huì)，不可以放過。達(dá)爾文學(xué)院里沒有本科生，都是博士生和博士后素質(zhì)比較高的年輕人，和他們一起聊天都非常愉快。記得我第一次參加達(dá)爾文學(xué)院的一個(gè)Party，和這些英國(guó)朋友們交談時(shí)，他們說我的英語講的很好，并表示很驚奇，問我的英語是在那里學(xué)的？我說是在出國(guó)前短期突擊了幾個(gè)月學(xué)的。他們不信。我可講的是實(shí)話。78年夏天突擊英語時(shí)，我下了很大的功夫于“說英語”。我買了一臺(tái)電唱機(jī)和一套英語的靈格風(fēng)唱盤與教材。那可是純正的標(biāo)準(zhǔn)倫敦音，我每天都跟著唱盤朗讀英語，我的要求很高，不僅要會(huì)講會(huì)背，而且在音調(diào)語流語氣上都要和唱盤里的英國(guó)人講的一模一樣才行，不僅如此，我還要求自己把這些唱盤里的故事背得滾瓜爛熟，要達(dá)到能夠不假思索脫口而出的地步，我知道這就是要達(dá)到能用英語思維的目標(biāo)。對(duì)我這樣當(dāng)時(shí)已是45歲的中年人而言，這要求其難度非常大。但我都能置之于不顧，跟著唱盤里的靈格風(fēng)一遍一遍地學(xué)習(xí)，又不厭其煩地堅(jiān)持朗讀下去。不管是白天還是黑夜，不管天氣有多熱。合肥的夏天熱得讓人難熬，汗流浹背，那時(shí)還沒有空調(diào)，只能光著膀子來背課文。我的宿舍外面是一個(gè)露天電影場(chǎng)，一到周末的晚上，大家都聚在電影場(chǎng)，一面乘涼一面欣賞電影。這時(shí)外面太吵了，我就把門窗都關(guān)上，還拉上窗簾，這就使我更加汗如雨下，但是我不管它，繼續(xù)朗讀我的靈格風(fēng)，一遍一遍地堅(jiān)持讀下去。功夫不負(fù)苦心人，時(shí)間長(zhǎng)了以后，果然產(chǎn)生了點(diǎn)效果。有一次我躲在安徽光機(jī)所圖書館的書庫(kù)里背誦我的靈格風(fēng)。過了一會(huì)兒，外面的圖書館管理員小方跑了進(jìn)來，發(fā)現(xiàn)是我在那里學(xué)英語，她不禁笑著對(duì)我說：“原來是你呀！我說書庫(kù)里怎么會(huì)跑出來個(gè)老外在說話呢！”聽到她這樣的的反映，我當(dāng)時(shí)心里感到挺高興，對(duì)進(jìn)一步學(xué)好英語有了信心。現(xiàn)在到了劍橋，經(jīng)過了在英語社會(huì)實(shí)踐的檢驗(yàn)，得到了達(dá)爾文學(xué)院英國(guó)朋友們的贊揚(yáng)，就更增加了我的信心。原來我的英語并不是一無是處，聽力確是我的弱項(xiàng)，但看來我的說英語能力還可以應(yīng)付這個(gè)英語社會(huì)。我就更加積極地投身于劍橋的生活之中。有一次，和我住在同一宿舍的年輕人，可能想嘗嘗中國(guó)飯的味道，他們倡議，每個(gè)人輪流請(qǐng)客，親自為大家做飯，每周一次。輪到我做飯時(shí)，大家都非常高興，因?yàn)樗麄兘K于可以吃上一頓免費(fèi)而地道的中國(guó)飯了。當(dāng)然我做飯的水平并不高，我不會(huì)做大魚大肉，只會(huì)做一些家常菜。但是當(dāng)我在廚房里忙的時(shí)候，一位英國(guó)姑娘聞到我的羅宋湯的香味，禁不住跑到廚房里來，要求我允許她先嘗一杓。喝過一杓以后，連聲稱好，要求我再讓她喝幾杓。等我做完了飯從廚房來到餐廳時(shí)，只見大家已經(jīng)圍坐在餐桌旁，對(duì)我熱烈鼓掌表示了歡迎和感謝之意，那可真是一次難忘的晚餐。除了達(dá)爾文學(xué)院，系里的朋友們也很熱情，經(jīng)常有人請(qǐng)我到他們家去做客，Batchelor則是在每年圣誕節(jié)時(shí)請(qǐng)我到他家去過節(jié)�？傊�在劍橋的這兩年多的時(shí)間，過得既愉快又很有收益，不僅在業(yè)務(wù)上也在英語能力上。除了這些日常生活的接觸外，他們更加意地培養(yǎng)我用英語做報(bào)告的能力。1980年，他們請(qǐng)我在他們的大教室做了一個(gè)Formal Seminar （正式的學(xué)術(shù)大報(bào)告會(huì)），講我以前在國(guó)內(nèi)做的云物理。這種Formal Seminar他們系里每周五的下午舉行一次，由全體流體力學(xué)大組的老師和博士生們參加。在這次Formal Seminar之前他們的博士生先請(qǐng)我在他們學(xué)生自己的 Informal Seminar（非正式的學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)）上講了一遍。在達(dá)爾文學(xué)院也講了一遍。聽起來還可以了，最后才是Hunt出場(chǎng)。原來他還是系里面流體力學(xué)大組的負(fù)責(zé)人，他代表流體力學(xué)大組邀請(qǐng)我給他們?cè)僮饕淮握�式的大�?bào)告，有了前兩次非正式報(bào)告的經(jīng)驗(yàn)，所以這次做正式的大報(bào)告時(shí)，場(chǎng)面雖然很大很隆重，但我卻很有信心，結(jié)果很成功。1981年，Batchelor又要我走出去，到華沙和維也納的兩個(gè)國(guó)際會(huì)議登上國(guó)際舞臺(tái)，代表他和我去報(bào)告我們的最新研究成果。這是我第一次登上國(guó)際舞臺(tái)，在準(zhǔn)備報(bào)告時(shí)，他請(qǐng)了一位澳大利亞的朋友來聽我試講，幫我準(zhǔn)備好這兩次國(guó)際會(huì)議上的報(bào)告。報(bào)告果然也很成功，還引起了瑞士蘇黎世理工大學(xué)流體力學(xué)研究所的極大興趣，他們當(dāng)場(chǎng)邀請(qǐng)我第二年到他們那里去再做一個(gè)一小時(shí)的詳盡的正式大報(bào)告。這一次Batchelor不再找人幫我準(zhǔn)備，在語言上他已很放心，看來我已在他的“英語學(xué)校”中畢業(yè)了。當(dāng)然他還是有所指教，他要我在準(zhǔn)備報(bào)告時(shí)要Practice，Practice，and Practice。（練習(xí)，練習(xí)，再練習(xí)）。他這個(gè)要求我照做了，效果很好。以后我把這個(gè)習(xí)慣堅(jiān)持到現(xiàn)在，不光在國(guó)外作報(bào)告，每次在國(guó)內(nèi)做大報(bào)告時(shí)，也要先練習(xí)幾次，做到胸有成竹，心中有數(shù)。

　　1999年春天，韓國(guó)光州理工學(xué)院環(huán)境工程系的李揆元教授邀請(qǐng)我到他們那里去進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。這位教授是美國(guó)培養(yǎng)出來的。在美國(guó)得到的博士學(xué)位，又在美國(guó)工作了二十多年，已經(jīng)是一位很有成就的氣溶膠科學(xué)家，是美國(guó)氣溶膠學(xué)會(huì)會(huì)刊的一位國(guó)際編委，在國(guó)際氣溶膠學(xué)術(shù)界很活躍。他說得一口非常純正非常流利的美式英語。在我報(bào)告以后他對(duì)我講，我是他所遇到的中國(guó)教授中英語講得最好的人。他也很奇怪，問我的英語是那里學(xué)來的。我如實(shí)以告我在國(guó)內(nèi)學(xué)英語的經(jīng)歷。他搖搖頭，表示不相信這樣的經(jīng)歷可以學(xué)好英語。我當(dāng)時(shí)也沒有辦法向他解釋清楚�，F(xiàn)在當(dāng)我總結(jié)我當(dāng)年在劍橋過語言關(guān)的歷程時(shí)，我終于弄明白了，原來我還有一個(gè)在英國(guó)學(xué)英語的學(xué)歷：應(yīng)該說我還是Batchelor在劍橋的“英語學(xué)�！钡漠厴I(yè)生。從這位李揆元教授的反映看，可以說我是“Batchelor英語學(xué)�！钡囊晃换�本上合格的畢業(yè)生。我確實(shí)應(yīng)該加倍地感謝他對(duì)我的幫助和培養(yǎng)；
不僅在業(yè)務(wù)上，而且是在英語語言上。這里在“合格”二字前我加了“基本上”三個(gè)字，確有必要。因?yàn)橹钡浆F(xiàn)在，聽力仍然是我的弱項(xiàng)，雖然是有些進(jìn)步，而說英語也主要局限在我搞的課題。

　　又一次沒有想到

　　在我剛踏入劍橋大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)和理論物理系后不久，在Batchelor教授和我第一次的interview（會(huì)面）上，他告訴我他早已不搞湍流了，這又使我吃了一驚。他說他現(xiàn)在搞的是懸浮體力學(xué)（mechanics of fluid suspension）。由于他看到我的履歷上寫有我在60年代初曾搞過一段云的微物理，而他認(rèn)為云也是一種懸浮體，因此他接受我的目的就是想通過我的云的微物理把他在懸浮體力學(xué)的研究成果推廣到云物理中去。如果我愿意重新拿起我以前搞過的云的微物理，那現(xiàn)在就有可能在Batchelor這里做下去。與此同時(shí)他也告訴我，(點(diǎn)擊此處閱讀下一頁(yè))

　　他并沒有欺騙我。他說如果我堅(jiān)持要搞湍流的話，他這里也有人，那就是Hunt。并且說到Hunt已在湍流領(lǐng)域做出了很好的工作，跟Hunt搞湍流也一定會(huì)得到好的結(jié)果。這真是又一次沒有想到。Batchelor教授是世界聞名的湍流專家，為了到劍橋在他的親自指導(dǎo)下研究湍流，來劍橋前我還專門把他的50年代出的湍流名著《均勻各向同性湍流理論》又學(xué)了一遍。怎么現(xiàn)在會(huì)變成了懸浮體力學(xué)了呢？而且老實(shí)講“懸浮體力學(xué)”這門學(xué)問我當(dāng)時(shí)還是第一次聽到，所以更不可能當(dāng)年在國(guó)內(nèi)向他申請(qǐng)時(shí)就會(huì)想到，我可以通過我在60年代初的云的微物理來向Batchelor教授現(xiàn)在的懸浮體力學(xué)靠攏了。Batchelor教授是一位雷厲風(fēng)行的專家，他馬上給了我他在70年代做的兩篇懸浮體力學(xué)的文獻(xiàn)，并要我學(xué)一下他在60年代出的流體力學(xué)名著《流體力學(xué)導(dǎo)論》，至于云物理學(xué)這些年的新進(jìn)展，他說他們系里的圖書室也訂有氣象學(xué)刊物，我可以查閱。此外，他還把我介紹給Hunt。Hunt對(duì)我說他們不搞湍流的基本問題，因此我原來計(jì)劃到劍橋搞湍流的間歇性問題就只好作罷。Hunt說他們搞湍流在大氣中的應(yīng)用——非均勻氣流中的大氣擴(kuò)散，并且給了我?guī)灼�他們�(cè)?0年代在這方的文章。然后Batchelor和Hunt給了我一些時(shí)間學(xué)習(xí)這些文獻(xiàn)再做最后的決定。我馬上投入了緊張的學(xué)習(xí)和查閱文獻(xiàn)的工作。一段時(shí)間以后我有了可喜的發(fā)現(xiàn)：原來我在60年代初在云的微物理方面的工作，在我離開云物理后，卻在國(guó)際云物理學(xué)界掀起了一場(chǎng)風(fēng)波。開始的時(shí)候以英國(guó)著名的云物理學(xué)家Mason教授為首的學(xué)者們起而批判我們，全盤否定了我們的工作。但后來在1977年曼徹斯特大學(xué)的Latham教授作了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果又否定了Mason教授的主張。此后1979年澳大利亞學(xué)者M(jìn)anton等人的工作又進(jìn)一步支持了我們的理論。在我來到劍橋的那些日子，風(fēng)向又開始轉(zhuǎn)到我們這邊來了。難怪我的那點(diǎn)60年代初云物理工作，會(huì)引起B(yǎng)atchelor教授的重視。雖然我那時(shí)對(duì)他的懸浮體力學(xué)了解還很少，但他講云也是一種懸浮體，無疑是正確的。既然他說可以借助我的云的微物理學(xué)把他在懸浮體力學(xué)的研究成果推廣到云物理中來，那跟著他這樣走下去總是不會(huì)錯(cuò)的。另一方面對(duì)Hunt文獻(xiàn)的學(xué)習(xí)也有了可喜的發(fā)現(xiàn)。原來他是對(duì)煙羽在非均勻氣流中的擴(kuò)散有了新的發(fā)現(xiàn)。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)以往的大氣擴(kuò)散理論是一次突破。他的研究結(jié)果證明與以往均勻流中的擴(kuò)散不同，煙羽的寬度可以不隨距離的增加而擴(kuò)大，甚至?xí)�有反常的收縮現(xiàn)象。這馬上使我聯(lián)想到了我在60年代中期在北京郊區(qū)搞過的煙團(tuán)擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)，那時(shí)我也曾發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象。煙團(tuán)寬度可以不按照Batchelor50年代創(chuàng)造的煙團(tuán)擴(kuò)散理論擴(kuò)展，完全相反的煙團(tuán)收縮現(xiàn)象會(huì)時(shí)有發(fā)生。當(dāng)然煙團(tuán)收縮的機(jī)理會(huì)和煙羽收縮的機(jī)理有所不同，但是借鑒Hunt的煙羽非均勻擴(kuò)散理論，完全有可能創(chuàng)造出不同于Batchelor煙團(tuán)擴(kuò)散理論的新理論來。于是70年代末我在劍橋時(shí)就發(fā)現(xiàn)了當(dāng)年60年代我在大氣所的兩個(gè)工作都是很有意義很有發(fā)展前途的成果，由此就更增加了我在科學(xué)事業(yè)上奮斗下去的信心。然而當(dāng)時(shí)在劍橋我只是一個(gè)人，我不可能分身同時(shí)開展兩個(gè)性質(zhì)上截然不同又是全新的工作。權(quán)衡再三，我只能舍棄了和Hunt一起發(fā)展新的煙團(tuán)擴(kuò)散理論的機(jī)會(huì)，而決定跟定Batchelor教授。究竟他才是當(dāng)代享譽(yù)世界的國(guó)際流體力學(xué)大師，直接聆聽他的教誨，必會(huì)有更大的收獲，機(jī)會(huì)難得��！就這樣在Batchelor的強(qiáng)有力的指導(dǎo)下，我的研究工作來了一次大轉(zhuǎn)彎，從湍流的研究轉(zhuǎn)到懸浮體力學(xué)，從高Reynolds流動(dòng)轉(zhuǎn)到低Reynolds流動(dòng)，其道路是通過我從前搞過的云的微物理。事實(shí)已經(jīng)證明這個(gè)決定對(duì)我后半生的工作會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。（當(dāng)然，Hunt也不是等閑之輩，1995年我在新加坡參加第六屆亞洲流體力學(xué)代表大會(huì)時(shí)又遇到了他，他那時(shí)已是英國(guó)國(guó)家氣象局局長(zhǎng)。他應(yīng)邀參加那次代表大會(huì)是為了在大會(huì)上給亞洲的以及與會(huì)的其他國(guó)家的流體力學(xué)家門做大會(huì)特邀報(bào)告。老友重逢在新加坡，大家自是非常高興。）

　　懸浮體力學(xué)與云物理的結(jié)合

　　出乎我的意料，當(dāng)我同意回到云物理，以向Batchelor的懸浮體力學(xué)靠攏時(shí)，他就先向我請(qǐng)教起關(guān)于云的微物理的一些ABC問題來。他是國(guó)際上享有盛譽(yù)的大權(quán)威，而我還是個(gè)不知名的小人物，真不知道他還具有這樣“不恥下問”的精神。我于是盡我所知向他介紹了云的微物理，我告訴他云滴增長(zhǎng)有兩個(gè)基本過程。一個(gè)是凝結(jié)增長(zhǎng)過程，另一個(gè)是重力碰并增長(zhǎng)過程。前者主要作用在云滴比較小，大致小于半徑20微米，后者主要作用在比較大云滴半徑大于30微米范圍，兩者之中有一個(gè)著名的生長(zhǎng)溝�，F(xiàn)有的理論很難跨越過去，從而無法解釋對(duì)流云的陣性降水問題。Batchelor對(duì)凝結(jié)過程沒有表現(xiàn)出興趣。他感興趣的是重力碰并增長(zhǎng)過程，而這是他從來沒有做過的。他當(dāng)時(shí)問我，云的微物理在重力碰并研究中有沒有考慮過布朗運(yùn)動(dòng)。我說沒有，我告訴他，云的微物理中是使用軌跡法研究重力碰并，當(dāng)然就不可能考慮布朗運(yùn)動(dòng)。他斷然說不行。這是他多年來從事懸浮體力學(xué)研究得出的第一反映。因?yàn)樵谒�看來，云霧也是一個(gè)懸浮體，而對(duì)懸浮體力學(xué)的研究，已經(jīng)證明隨機(jī)的布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮粒子運(yùn)動(dòng)的基本特征。由此可知，在云的微物理中基本上也不應(yīng)使用在重力碰并中一貫采用的軌跡分析法，這是第一點(diǎn)。第二點(diǎn)，按照流體力學(xué)和懸浮體力學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，即使在高Peclet數(shù)條件下，也可能存在一個(gè)邊界層。

在邊界層中，布朗運(yùn)動(dòng)有可能不可忽略，這會(huì)對(duì)重力碰并產(chǎn)生直接影響。為研究邊界層的影響，也必須使用粒子對(duì)的統(tǒng)計(jì)對(duì)分布方程方法。這是在Batchelor的懸浮體力學(xué)和我的云物理相結(jié)合后，他馬上產(chǎn)生的新想法。正是在這種相互切磋中產(chǎn)生了新的靈感火花。看來他在“不恥下問”的過程中，也沒有忘記一個(gè)理論工作者的基本職責(zé)──“西風(fēng)凋碧樹”（此語的確切含意請(qǐng)參見拙著《創(chuàng)新話舊——談科學(xué)研究中的思想方法問題》）。而且作為一個(gè)“凋碧樹”的大家，他能一下子“凋”到Smoluchowski軌跡法的核心問題，盡管他從來沒有做過碰并工作。后來的研究表明，當(dāng)時(shí)Batchelor的第二點(diǎn)想法不對(duì)，因?yàn)樵谶吔鐚永�，除了布朗擴(kuò)散項(xiàng)以外，還有van de Waals分子引力項(xiàng)，這一項(xiàng)是產(chǎn)生碰并的主要物理因子。沒有它就不可能有碰并發(fā)生。但有了它，布朗擴(kuò)散項(xiàng)就只好忽略了。因?yàn)樗�是一個(gè)趨于0的小量，而van de Waals分子引力項(xiàng)卻是趨于無窮大的量。盡管如此，Batchelor的第一點(diǎn)想法卻無可辯駁被一再證明正確。顯示出他作為流體力學(xué)一代大師的英明。

　　后來我才知道，這種虛心向內(nèi)行人請(qǐng)教，并在相互切磋中抓住新問題以開展一項(xiàng)新工作，是他們推動(dòng)科研工作的主要方法�；貒�(guó)后，當(dāng)我繼續(xù)開展在劍橋還沒有作完的碰并工作時(shí)，Batchelor還在倫敦組織過一次碰并問題的國(guó)際會(huì)議，這仍然是為了我們的工作。這種方法與我以前在中國(guó)科學(xué)院經(jīng)歷過的不同。那時(shí)，我們每當(dāng)要開展一項(xiàng)新工作時(shí)，導(dǎo)師總要組織大家（包括導(dǎo)師自己）進(jìn)行一次系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)。但在劍橋，我沒有看到Batchelor學(xué)云物理，也沒有看到他學(xué)碰并文獻(xiàn)；
他也沒有要我學(xué)懸浮體力學(xué)及碰并文獻(xiàn)。當(dāng)然在開始時(shí)，他曾要我學(xué)他的1967年發(fā)表的《流體力學(xué)導(dǎo)論》并給了我兩篇他在沉降和傳質(zhì)上的文獻(xiàn)。他和我的交談，以及他在倫敦組織的碰并會(huì)議，實(shí)際上，就是他學(xué)習(xí)碰并以推動(dòng)碰并研究的方法。他們的圖書資料室里經(jīng)常很少見到人，而同事之間的討論問題，卻時(shí)時(shí)處處都在。他們的學(xué)術(shù)交流真是做到家了，除了學(xué)術(shù)會(huì)議和報(bào)告會(huì)以外，還有飲茶室的兩次工間茶（Tea break，（一次是上午茶（Morning tea）另一次是下午茶（ Afternoon tea）））中的交流，在個(gè)人的辦公室內(nèi)的討論，以及個(gè)人之間隨時(shí)隨地的討論等等。

　　首戰(zhàn)告捷

　　想法既已確定，下面就應(yīng)由我來解對(duì)分布方程以實(shí)現(xiàn)這想法。

到劍橋以前，我從來沒有聽說過對(duì)分布方程，不知其為何物，更不用說解這個(gè)方程了。對(duì)此我不免有些膽怯。這時(shí)Batchelor 拍拍我的肩膀?qū)ξ艺f，不用怕。他鼓勵(lì)我大膽地干，并表示他會(huì)做我的堅(jiān)強(qiáng)后盾。這使我有了勇氣，走上了這條當(dāng)時(shí)對(duì)我還是陌生的，求解高Peclet數(shù)下，不穩(wěn)定系統(tǒng)中懸浮粒子統(tǒng)計(jì)對(duì)分布方程的征途。

　　開始的工作還不算太難。經(jīng)過了一段摸索，我終于克服了求解對(duì)分布方程外域解的困難。使用流體力學(xué)中的微擾方法， 經(jīng)過努力，我得到了該方程的外域解的解析解。

我很高興這是我到劍橋后的第一次成功。時(shí)值Batchelor1980年第一次訪華。等他回劍橋后，我向他匯報(bào)了此事，他也很高興，說這個(gè)解很重要，很有意義。后來我才知道，這主要是指我這個(gè)解突破了他十年來想把單分散沉降理論發(fā)展成多分散沉降理論，而始終未能解決的難題，即求稀釋懸浮體中統(tǒng)計(jì)對(duì)分布的難題，現(xiàn)在這個(gè)難題被我無意中解決了，在這個(gè)解的基礎(chǔ)上，加上他的第二次近似──置邊界層問題于不顧，他就可以完成他的十年來未完成的多分散沉降理論的夙愿，至少是完成了第一步。有關(guān)這一問題，我們還將在后面講道。

　　但是對(duì)我的碰并問題而言，我卻不能采用他的第二次近似，置邊界層問題于不顧。因?yàn)橛?jì)算碰并率時(shí)的積分，是一個(gè)球面積分，積分面恰恰在兩個(gè)粒子相撞時(shí)的碰撞面上，這正是邊界層的底。顯然不解決邊界層問題，就無法計(jì)算出碰并率。為此，我還得繼續(xù)前進(jìn)，去建立邊界層方程并求出邊界層解。然而在這個(gè)問題上，我遇到了一個(gè)更大的困難，那就是內(nèi)外域解相互匹配問題。

　　再遇難關(guān)

　　上節(jié)講的我首戰(zhàn)告捷索求到的對(duì)分布外域解析解，它的內(nèi)極限是奇點(diǎn)，趨于無窮大。當(dāng)時(shí)我還只會(huì)按以前學(xué)過的，老式的Kármán-Pohlhausen邊界層銜接方法來和邊界層內(nèi)域解銜接。按照這個(gè)方法，在邊界層頂銜接處就必然會(huì)發(fā)生解不光滑的問題。對(duì)分布函數(shù)的函數(shù)值本身雖然連續(xù)，但函數(shù)的各階導(dǎo)數(shù)卻不連續(xù)，在邊界層頂部產(chǎn)生突然轉(zhuǎn)折現(xiàn)象。對(duì)此，Batchelor拒絕接受，我很苦惱。后來有一次在飲茶室喝工間茶時(shí)，劍橋的朋友們?cè)陂e談中了解到我當(dāng)時(shí)的苦惱，于是他們向我推薦了美國(guó)學(xué)者van Dyke的著作《流體力學(xué)中的微擾方法》。我很快從書店買到這本書的1975 年修訂版。學(xué)習(xí)以后才知道,在邊界層求解中, Kármán-Pohlhausen的內(nèi)外域銜接方法現(xiàn)在已經(jīng)過時(shí),目前人們經(jīng)常使用的是一個(gè)更好的方法，這就是內(nèi)外域匹配漸近展開法。按照這個(gè)方法的原理，要求外域解的內(nèi)極限和內(nèi)域解的外極限必須相等。只有在這個(gè)條件下,內(nèi)外域解匹配起來后才會(huì)光滑，不會(huì)產(chǎn)生突然轉(zhuǎn)折現(xiàn)象。但是如何才能使我的問題滿足這個(gè)匹配原理呢？顯然我不能直接用對(duì)分布函數(shù)來銜接了，因?yàn)樗�的外域解的�?nèi)極限是無窮大，無法滿足這個(gè)匹配原理。經(jīng)過許多天的緊張?zhí)剿�，在一次夜深人靜，人已上床準(zhǔn)備入睡而又無法使思維活動(dòng)停下來。相反，思維活動(dòng)卻是越來越活躍，越來越清晰，突然就找到了答案。既然，我不能直接探尋對(duì)分布的解。那麼，我可以通過一個(gè)變換來解決匹配上的困難。亦即變換，的定義是對(duì)分布和它的外域解的比，這個(gè)比在外域顯然恒等于1，它的內(nèi)極限自然也是1，而不再是原來外域解的內(nèi)極限──無窮大。按照這個(gè)思路，在內(nèi)域，我不能再建立對(duì)分布的邊界層方程而應(yīng)轉(zhuǎn)而建立變換的邊界層方程，同時(shí)令的邊界層解的外極限為1，這樣導(dǎo)出的的邊界層解就自然而然地和的外域解的內(nèi)極限相等，從而可以滿足匹配漸近展開法的匹配原理。我馬上把這個(gè)新想法報(bào)告給Batchelor。這一次他終于點(diǎn)頭了，稱贊地說“good idea!”（好想法�。┯谑�，內(nèi)外域匹配上的難題就通過引進(jìn)變換而解決了。

　　MLB方法的成功應(yīng)用

　　以上的工作在劍橋完成。由于后來在Batchelor的建議下，我參加了他的沉降工作，因此碰并工作暫停。直到我1982年2月回國(guó)，才重新啟動(dòng)。這時(shí)Batchelor和我就分散在劍橋和安徽光機(jī)所兩地，通過通信繼續(xù)合作。上節(jié)談到我已建立起對(duì)分布變換的邊界層方程，這方程仍然是一個(gè)偏微分方程，根據(jù)流體力學(xué)和懸浮體力學(xué)中傳質(zhì)問題上的MLB方法（Mises-Levich- Batchelor方法)有可能把邊界層的偏微分方程轉(zhuǎn)化為一個(gè)常微分方程，(點(diǎn)擊此處閱讀下一頁(yè))

　　從而得到問題的解析解。這個(gè)方法又包括了三次變換：流函數(shù)變換，切向自變量變換以及相似變換。這方法原來是Mises在1923年和Levich在1962年提出的，后來Batchelor在1979年發(fā)表的傳質(zhì)問題論文中，他對(duì)此方法又有新的發(fā)展，故稱為MLB方法。

初看起來這方法不能應(yīng)用到我的碰并問題，因?yàn)樵摲椒ǖ牡谝淮巫儞Q是流函數(shù)變換。流體力學(xué)告訴我們，只有速度場(chǎng)是管量場(chǎng)，即它的散度為0時(shí)，才有流函數(shù)存在。這是應(yīng)用MLB方法的大前提，而這一前提在碰并問題之中并不存在，因?yàn)閮蓚�(gè)粒子間由重力造成的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度場(chǎng)，并不是一個(gè)管量場(chǎng)，也就是說，它的散度不為0。所以從這一點(diǎn)看，這方法不能應(yīng)用于我的碰并問題中。然而后來，Batchelor在一次通信中講到，他已克服了這個(gè)難題，找到了應(yīng)用MLB方法的鑰匙。原來，他料定對(duì)粒子間相對(duì)重力運(yùn)動(dòng)速度場(chǎng)乘以某一個(gè)待求函數(shù)h()后，速度場(chǎng)就可以由原來的非管量場(chǎng)變成管量場(chǎng)，這里是極角。他用反推法找到這一函數(shù)因子h()的具體形式。他先令速度場(chǎng)乘以h()后的散度為0，由此得到一個(gè)常微分方程。解這個(gè)方程就找到了待求的h()。此后就一直使用被h()乘過的新的速度場(chǎng)，于是現(xiàn)在我們就可使用MLB方法順利地把邊界層的偏微分方程轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的常微分方程，并得到一個(gè)很漂亮的解析解。對(duì)此，我不能不嘆服Batchelor流體力學(xué)水平之高超。他不但是善于發(fā)現(xiàn)問題的高手，而且也是一位善于解決問題的能人。

　　來自Davis 的挑戰(zhàn)

　　然而我的對(duì)流碰并新理論還沒有最后完成，這理論遇到的最后一次挑戰(zhàn)來自當(dāng)時(shí)美國(guó)的一位年輕學(xué)者Davis，此人是在我離開劍橋后才從美國(guó)到劍橋來的。他當(dāng)時(shí)接受了Batchelor的建議，用Smoluchowski的軌跡分析法，檢驗(yàn)一下我們這個(gè)新的統(tǒng)計(jì)理論結(jié)果，同時(shí)還要研究一下粒子慣性對(duì)重力碰并的影響，以此作為Davis在劍橋的博士后論文。果然讓他找到了我們新理論中的一個(gè)錯(cuò)誤。而且他證明給Batchelor看，這錯(cuò)誤是致命的而且無法挽救，只有放棄。Batchelor接受了他的意見，建議我也放棄這一工作，這工作就被Davis一下子槍斃掉了。這封信是在Batchelor上次解決流函數(shù)難題的那封來信之后，過了幾個(gè)月才來的。看來，讓他接受Davis的意見也不那么容易。Batchelor在這封來信中接著說，放棄這個(gè)工作他也很難受，因?yàn)樗�也為此化費(fèi)了不少心血。但是他接著說，現(xiàn)在他也沒有別的辦法，既然是無可挽回的致命錯(cuò)誤，那只有放棄。接到這封信后我大吃一驚。我好像迎頭挨了一悶棍，被人打倒在地。然而我沒有服輸，而是起而應(yīng)戰(zhàn)。我想，Batchelor是在國(guó)際上久負(fù)盛譽(yù)的大人物，成果累累，放棄一個(gè)成果，對(duì)他可能不算什么。然而我卻不能，我必須奮起應(yīng)對(duì)來自Davis的挑戰(zhàn)。經(jīng)過幾天幾夜的努力，我終于找到了一個(gè)新方案，它可以糾正我們那個(gè)被Davis檢查出來的錯(cuò)誤。我把這個(gè)新方案報(bào)告給了Batchelor，但是他不接受。他現(xiàn)在有了新的想法，就很難再改變。直到1983年9月，他應(yīng)邀在北京舉行的亞洲第二屆流體力學(xué)代表大會(huì)上，為大會(huì)作特邀報(bào)告。我們?cè)诒本┰俅我娒媪耍�我向他�?bào)告了我得到的最新數(shù)據(jù)。他仍然不信，不過他表示，當(dāng)晚他會(huì)再仔細(xì)地審查一下我的最新數(shù)據(jù)。這天晚上，我也暗暗地下了決心。準(zhǔn)備第二天萬一他仍然不肯接受我的新方案，我就向他攤牌。在這種情況下，我就會(huì)向他提出要求，要求他同意由我一個(gè)人來發(fā)表。因?yàn)槲蚁嘈胚@方案正確。不料，第二天他終于改變了他的想法，接受了我的新方案。這個(gè)新方案終于得到Batchelor的認(rèn)可，并于次年1984年發(fā)表在中文版的《中國(guó)科學(xué)》上，1985年又發(fā)表在英文版的《中國(guó)科學(xué)》上。懸浮粒子對(duì)流碰并中的一個(gè)新理論，就這樣誕生了。那么，Davis向我發(fā)出的挑戰(zhàn)究竟是什么？我又如何應(yīng)對(duì)他的挑戰(zhàn)呢？

　　原來，為要應(yīng)用MLB方法把邊界層方程從偏微分方程變?yōu)槌Ｎ⒎址匠�，需要進(jìn)行一次相似變換。在相似變換中，人們要把切向坐標(biāo)變量和法向坐標(biāo)變量組合成一個(gè)新的相似變量，代入原方程后，原來的偏微分方程，就有可能轉(zhuǎn)化為以此相似變量為變數(shù)的常微分方程。這種變換不是無條件的，其條件就是要求粒子間重力相對(duì)速度的切向分量，在整個(gè)邊界層中應(yīng)該是常數(shù)。然而實(shí)際上它并不是個(gè)常數(shù)，它是隨高度的降低而不斷地減少，是一個(gè)高度的對(duì)數(shù)的二次多項(xiàng)式分式，很復(fù)雜。這當(dāng)然阻礙我們?cè)诒締栴}上應(yīng)用MLB方法中的相似變換。對(duì)此，我們采取了又一假定，即假定在整個(gè)邊界層中它可以取邊界層底的數(shù)值來近似。由于邊界層很薄，我們?cè)�以為可以做這個(gè)近似。但Davis的計(jì)算表明，當(dāng)人們對(duì)切向速度分量取它原來那個(gè)復(fù)雜的對(duì)數(shù)的二次多項(xiàng)式分式時(shí)，計(jì)算結(jié)果與我們這個(gè)近似有相當(dāng)大的誤差。誤差之大超出了許可范圍，不能采用。而如果我們不做這個(gè)常數(shù)近似，就無法應(yīng)用MLB方法中的相似變換于本問題。也就無法得到那個(gè)漂亮的解析解，而只能轉(zhuǎn)而求數(shù)值解。而數(shù)值解法卻是Batchelor這位劍橋?qū)W派的代表人物所無法接受的。結(jié)論就只能是放棄這工作，這就是來自Davis的挑戰(zhàn)。Batchelor服了，但是我沒有服。我在合肥經(jīng)過幾天幾夜的努力，仔細(xì)地檢查并分析了這個(gè)切向速度分量的對(duì)數(shù)二次多項(xiàng)式分式的變化規(guī)律，最后發(fā)現(xiàn)這基本上仍和簡(jiǎn)單的對(duì)數(shù)變化規(guī)律相似。粒子進(jìn)入邊界層后，它的切向速度確實(shí)隨高度降低而減少，但減少的速率非常慢，只是到接近邊界層底時(shí)，它才迅速地降到邊界層底那個(gè)極限值。正因?yàn)槿绱�，我們�(cè)瓉硪赃吔鐚拥椎那邢蛩俣确至縼斫�似整個(gè)邊界層的情況，當(dāng)然就會(huì)帶來很大誤差。然而正是因?yàn)橛羞@個(gè)發(fā)現(xiàn)，我才能提出一個(gè)新方案來解決Davis給我們出的難題。那就是用切向速度分量在邊界層頂?shù)哪莻�(gè)值為常數(shù)，來近似整個(gè)邊界層的數(shù)值，這符合對(duì)數(shù)變化的特點(diǎn)，應(yīng)該不會(huì)產(chǎn)生很大誤差。同時(shí)又使我們?nèi)匀荒軕?yīng)用MLB方法，化邊界層偏微分方程為常微分方程并進(jìn)而得到同樣漂亮的解析解。按這新方案計(jì)算出的數(shù)據(jù)表明，這個(gè)設(shè)想很對(duì)。Batchelor最后也接受了它，Davis也放棄了他的挑戰(zhàn)，一個(gè)對(duì)流碰并的新的統(tǒng)計(jì)理論才得以誕生。

　　突破Smoluchowski懸浮粒子的碰并理論

　　新理論第一次在對(duì)流碰并領(lǐng)域得到了一個(gè)解析解，從這解析解中我們才能揭示出對(duì)流碰并真實(shí)的物理：當(dāng)有對(duì)流碰并發(fā)生時(shí)，在參考粒子的表面會(huì)存在一個(gè)由van de Waals分子引力控制的邊界層。對(duì)流碰并捕獲系數(shù)新的解析公式說明，捕獲系數(shù)和粒子在邊界層頂?shù)臐舛瘸烧�比，也就是說，先由對(duì)流運(yùn)動(dòng)把粒子從無窮遠(yuǎn)處輸送到邊界層頂，然后其中的一部分在van de Waals分子引力勢(shì)作用下，為參考粒子所捕獲。很顯然， Smoluchowski當(dāng)年提出的“撞擊模型”沒有反映出過程的真實(shí)物理。新理論的第二個(gè)意義在于，它把統(tǒng)計(jì)理論第一次伸展到確定論型的對(duì)流碰并中來，也就是說，統(tǒng)計(jì)理論不但能處理含隨機(jī)的布朗運(yùn)動(dòng)的碰并問題，而且也能處理完全不含一點(diǎn)點(diǎn)隨機(jī)的布朗運(yùn)動(dòng)的對(duì)流碰并問題。而這個(gè)領(lǐng)域原來是Smoluchowski的軌跡分析法所獨(dú)占的。Smoluchowski的軌跡分析法，在懸浮粒子的對(duì)流碰并領(lǐng)域里統(tǒng)治了將近七十年，這防礙了人們對(duì)耦合碰并的研究。然而這障礙現(xiàn)在終于被我們打破了。這就為我后來轉(zhuǎn)到南開大學(xué)物理學(xué)院后使用統(tǒng)計(jì)理論方法來建立重力對(duì)流和布朗運(yùn)動(dòng)耦合碰并理論，從而再一次突破了Smoluchowski兩種極限碰并理論的局限性打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。統(tǒng)計(jì)理論可以處理Peclet數(shù)從無窮大到0全部范圍的碰并問題，從純確定型的對(duì)流碰并經(jīng)過耦合碰并一直到純概率論型的布朗碰并。而這是原來Smoluchowski的軌跡分析法所無能為力的。

　　新理論當(dāng)然還需要進(jìn)行檢驗(yàn)，但這個(gè)檢驗(yàn)已由Batchelor自己做完了。對(duì)于重力碰并情況，如上所述，是由他請(qǐng)來的Davis做好。當(dāng)我們把新方案展示給Davis后，他對(duì)這一方案也表示了肯定，并且在他后來發(fā)表的論文中引用了我們的新數(shù)據(jù)。在他的論文中他承認(rèn)我們的新理論，對(duì)于重力碰并情況和他用軌跡分析法算得的一致。我們的理論也曾應(yīng)用到由背景流場(chǎng)引起的對(duì)流碰并，如軸對(duì)稱純變形流場(chǎng)對(duì)流碰并。這個(gè)例子曾由美國(guó)著名膠體科學(xué)家Schowalter和他的合作者Zeichner在1977年使用軌跡分析法計(jì)算過。他們的數(shù)據(jù)以圖形式發(fā)表，直接從圖上讀取數(shù)據(jù)則太粗糙。為了能進(jìn)行精確的檢驗(yàn)，Batchelor打電話給Schowalter，請(qǐng)他送幾個(gè)原始的精確數(shù)據(jù)過來。Schowalter答應(yīng)了Batchelor的請(qǐng)求，并送了兩個(gè)有代表性的原始數(shù)據(jù)給我們。

于是我們很高興地看到，我們的統(tǒng)計(jì)理論也和Schowalter使用軌跡分析法算得的結(jié)果一致。而且符合得比重力碰并還要好。1984年我到南開大學(xué)后，曾指導(dǎo)過天津大學(xué)力學(xué)系一位研究生林紅的學(xué)位論文。我建議她的題目，就是把邊界層方程中的切向速度分量，不再使用常數(shù)近似，而是使用它的本來面目——高度的對(duì)數(shù)二次多項(xiàng)式分式，進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，求數(shù)值解。以進(jìn)一步檢驗(yàn)我們那個(gè)以邊界層頂?shù)那邢蛩俣确至縼斫�似整個(gè)邊界層情況的可靠性。林紅的計(jì)算表明我們那個(gè)近似所得到的解析解與她的數(shù)值解一致。以上三次檢驗(yàn)說明了新的理論的正確，能夠以它為出發(fā)點(diǎn)來進(jìn)一步研究懸浮粒子耦合碰并問題，特別是高Peclet數(shù)下的重力對(duì)流與弱布朗耦合碰并問題。

　　新理論發(fā)表后，得到有關(guān)領(lǐng)域的同行關(guān)注，為大家所引用。特別值得提一下的是由于這理論闡明了隨機(jī)事件和必然事件并非相互對(duì)立，而是可以相互轉(zhuǎn)化，在一定條件下確定論型問題也可用概率論型的方法來處理。因此它也引起國(guó)際統(tǒng)計(jì)物理界的興趣。我們?cè)�在《SCI》檢索中發(fā)現(xiàn)，在國(guó)際統(tǒng)計(jì)物理領(lǐng)域的雜志也有人引用過我們這個(gè)對(duì)流碰并的統(tǒng)計(jì)理論。

　　參加了Batchelor多分散懸浮粒子沉降統(tǒng)計(jì)理論的大工程

　　Batchelor的1972年發(fā)表的單分散懸浮粒子沉降理論是沉降研究中的一次重大進(jìn)展,然而對(duì)沉降的統(tǒng)計(jì)理論而言,單分散沉降的成功還只完成了任務(wù)的一半,它意味著統(tǒng)計(jì)理論中的兩大難題他只解決了一個(gè)積分發(fā)散難題；
而第二個(gè)難題，即求解粒子對(duì)統(tǒng)計(jì)對(duì)分布方程難題仍有待解決,只有解決這一難題沉降的統(tǒng)計(jì)理論才算全部完成，才能突破單分散沉降理論的局限,把理論推進(jìn)到多分散沉降理論階段。多分散體系普遍存在于自然界和工程領(lǐng)域,真正的單分散系統(tǒng)只有在實(shí)驗(yàn)室中采取特殊設(shè)備才能制造出來。因此在應(yīng)用上單分散理論也有很大的局限性,應(yīng)予以突破建立更普遍的多分散理論。在多分散體系中，由于粒子大小，成分都不同，在重力的作用下，它們各自的沉降速度也就不同，因此它們之間也就存在相對(duì)的重力沉降速度。對(duì)分布方程中重力輸送項(xiàng)也就不為0，對(duì)于這種多分散體系，即使仍假定粒子為硬球，不存在相互作用勢(shì)，求解對(duì)分布方程的困難也不再能回避。只有解決了這一難題，才能建立起多分散沉降統(tǒng)計(jì)理論，而這一難題的解決是在我79年到了劍橋后，在我的協(xié)助下Batchelor才完成了這第二次突破。

　　在突破單分散沉降的局限，建立多分散沉降理論的過程中，無疑Batchelor是主角，我只起了一個(gè)配角作用，我的作用不可能更多。因?yàn)樵谖覅⒓拥剿�這個(gè)大工程中來時(shí)候，我對(duì)沉降的了解還只停留在1851年的Stokes孤粒子沉降理論。盡管如此，這貢獻(xiàn)卻并非無足輕重。具體地講，我的貢獻(xiàn)有兩點(diǎn):第一，如前所述，我在解碰并問題時(shí)得到的高Peclet數(shù)下對(duì)分布方程在外域的一級(jí)近似解，這個(gè)解也就是在沉降問題中同樣的外域一級(jí)近似解。這為求解全部沉降問題開辟了一條康莊道路。第二，我承擔(dān)了Batchelor這個(gè)沉降大工程中全部數(shù)值計(jì)算工作。以上兩點(diǎn)貢獻(xiàn)，相對(duì)于Batchelor的自然很小，但很重要。尤其是第一點(diǎn)，應(yīng)該說它起到了關(guān)鍵的作用。前已曾指出，從單分散沉降到多分散沉降，必須克服求解對(duì)分布方程的難題才行。1976年Batchelor雖然對(duì)多分散沉降進(jìn)行了初步探討，為大家描述了多分散沉降理論的輪廓，但那只能算是一個(gè)理論框架，還不是理論的真實(shí)內(nèi)容。因?yàn)槟菚r(shí)他還未能克服這個(gè)求解對(duì)分布方程的 難題。1979年底我到了劍橋以后，和Batchelor一起研究我的工作時(shí)，(點(diǎn)擊此處閱讀下一頁(yè))

　　也沒有提到沉降工作，只是到了1980年他第一次訪華時(shí)，我在研究懸浮粒子對(duì)流碰并的統(tǒng)計(jì)理論過程中，得到了不穩(wěn)定系統(tǒng)高Peclet數(shù)下對(duì)分布方程外域的一級(jí)近似解，待他回劍橋向他匯報(bào)后，才使他想起他1976年還未完成的多分散沉降工作，原來沉降和碰并雖是兩個(gè)不同的課題，所面對(duì)的是兩個(gè)不同的懸浮體系，但這個(gè)不同，在高Peclet數(shù)條件下，僅僅表現(xiàn)在內(nèi)域邊界層上。而 對(duì)于外域解卻完全相同，再加上他當(dāng)時(shí)做出的第二次近似，忽略掉布朗邊界層的貢獻(xiàn)后，我那個(gè)解就成全部區(qū)域中的解，放到沉降積分中去，就可得到高Peclet數(shù)下多分散沉降的統(tǒng)計(jì)理論了。可見我那個(gè)解在建立多分散沉降理論中所起的作用，確實(shí)很關(guān)鍵。然而對(duì)我來說，那到是意外收獲，是“無心插柳柳成行”。

　　在有了如上沉降的理論以后，Batchelor自己又很快得到低Peclet數(shù)條件下的解，以及粒子大小比，和粒子和介質(zhì)密度差比兩個(gè)參數(shù)，趨于兩個(gè)極端情況（0和無窮大）下的解。于是多分散沉降統(tǒng)計(jì)理論的一個(gè)相當(dāng)完整的體系就此完成了。下一步該進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。這時(shí)Batchelor找到我，征求我的意見，問我是否樂意把我手頭上的 碰并工作暫時(shí)停下來，幫他把多分散沉降理論的數(shù)值計(jì)算工作完成，我當(dāng)即表示我樂意，這就是上面談的第二點(diǎn)貢獻(xiàn)。第一點(diǎn)貢獻(xiàn)是“無心插柳”，第二點(diǎn)卻是“自覺自愿”，是一次自愿地選擇。這兩點(diǎn)對(duì)沉降的貢獻(xiàn)，使我自己的碰并工作暫時(shí)停了兩年，但是完全值得，以后的發(fā)展，越來越使我認(rèn)識(shí)到，當(dāng)時(shí)自愿暫停兩年的碰并幫助他完成多分散沉降理論，意義是多么重大，應(yīng)該承認(rèn)這是我那1999年獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)成果中被譽(yù)為“閃光的8個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)”中，影響最深遠(yuǎn)，意義最重大，最光輝的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。當(dāng)然，這“光輝”主要是Batchelor的，我只是“沾了點(diǎn)光”。然而Batchelor本人對(duì)我這點(diǎn)“光”，也作了充分的肯定，以致在1981年9月他兩次讓我代表他和我兩人向華沙的流體力學(xué)國(guó)際會(huì)議，以及維也納的歐洲力學(xué)學(xué)會(huì)第144次會(huì)議做我們這個(gè)多分散沉降新理論的報(bào)告。1982年2月他又讓我代表我們兩人向瑞士蘇黎世理工大學(xué)流體力學(xué)研究所做更詳盡的 多分散沉降新的統(tǒng)計(jì)理論報(bào)告。報(bào)告后不久，我就結(jié)束了在劍橋的高級(jí)訪問學(xué)者（Senior Visitor）的生活回國(guó)。分手時(shí)，他一再向我表示感謝，感謝我對(duì)他的多分散沉降理論的貢獻(xiàn)，他說沒有我的幫助這一工作不可能完成。

　　還有兩位外援

　　談到多分散沉降理論創(chuàng)新點(diǎn)的誕生過程，還必須講一下Jeffrey 和大西善元的重要貢獻(xiàn)。前者是當(dāng)時(shí)在劍橋工作的一位科學(xué)家，是Batchelor懸浮體力學(xué)小組的正式成員，后者是來自日本的一位高級(jí)訪問學(xué)者，他在Jeffrey那里工作。他們是Batchelor在1980年訪華回來后，被Batchelor請(qǐng)來參加這一大工程。使我感到奇怪的是，Jeffrey是懸浮體小組的正式成員，Batchelor是這個(gè)小組的負(fù)責(zé)人，又是這個(gè)系的系主任，國(guó)際流體力學(xué)的著名刊物《JFM》的創(chuàng)始人兼主編，當(dāng)代國(guó)際公認(rèn)的流體力學(xué)大權(quán)威。按照我們國(guó)內(nèi)通常的做法，把任務(wù)布置給Jeffrey就是了，沒有什么商量的余地。但Batchelor卻不。他是以一個(gè)平等的朋友的身份，用商量的口吻，向Jeffrey提出了兩項(xiàng)建議，一是參加到沉降課題組來，為之提供有關(guān)在雙球流體動(dòng)力相互作用下遷移率數(shù)據(jù)，另一個(gè)是參加到云物理課題組來，還講到這是一個(gè)很有吸引力的課題，因?yàn)樵频问欠浅Ｃ利惖那蛐螒腋×Ｗ�。但最后Batchelor卻說參加不參加，如何參加，由Jeffrey自己考慮。Jeffrey果然有自己的考慮，他接受了第一個(gè)建議，而沒有接受第二個(gè)。第一個(gè)建議他也不是被動(dòng)式的參加，而是把這一工作發(fā)展成他自己另外一個(gè)大工程——用他和大西善元發(fā)明的雙多極展開法，全面系統(tǒng)地完成雙球低雷諾數(shù)流體力學(xué)的計(jì)算。Batchelor和我的大工程只是從他們的大工程中提取了一小部分?jǐn)?shù)據(jù)，多分散懸浮粒子沉降統(tǒng)計(jì)理論就成為這兩個(gè)大工程交叉的結(jié)果。他們二人為我們提供的數(shù)據(jù)非常重要，非常關(guān)鍵。眾所周知，要想知道在稀釋體系中，在雙球流體動(dòng)力相互作用下的參考粒子的平均沉降速，首要的一環(huán)就應(yīng)知道在雙球流體動(dòng)力相互作用下，流體對(duì)參考粒子的阻力。正像當(dāng)年Stokes在完成了低Reynolds數(shù)孤粒子運(yùn)動(dòng)所受流體的阻力計(jì)算，才能完成孤粒子沉降速度的計(jì)算一樣。在Stokes那里兩件事事由他一個(gè)人完成，而Batchelor這里兩件事是分兩組人馬，由四個(gè)人完成，可以想象得出此工程之大之艱巨。雖然我們的工作使用的僅是Jeffrey和大西善元的工程中一小部分?jǐn)?shù)據(jù)，但他們?nèi)詾榇烁冻隽?大量勞動(dòng)。原因之一在于Batchelor的計(jì)劃非常龐大，1972年在完成他單分散沉降理論時(shí)，他只進(jìn)行了一個(gè)沉降系數(shù)計(jì)算，得到了-6.55的沉降系數(shù)值，而且在那次計(jì)算中由于單分散硬球模型的化簡(jiǎn)，沒有必要對(duì)對(duì)分布函數(shù)進(jìn)行計(jì)算。現(xiàn)在1982年這次多分散沉降系數(shù)的計(jì)算，卻復(fù)雜得多，即使對(duì)沒有相互作用勢(shì)的硬球，它還和Peclet數(shù)的大小有關(guān)。即使僅計(jì)算高Peclet數(shù)和低Peclet數(shù)兩種極限情況，它們?nèi)匀皇橇Ｗ哟笮”?#61548;與粒子密度和介質(zhì)密度差比兩個(gè)參數(shù)的函數(shù)，是和兩個(gè)連續(xù)變化參數(shù)所確定的兩個(gè)沉降系數(shù)曲面。Batchelor只從中選擇了一些代表點(diǎn)，即使這樣也有90個(gè)沉降系數(shù)需要計(jì)算，再加上在計(jì)算每一個(gè)沉降系數(shù)值時(shí)，還要進(jìn)行相應(yīng)Peclet數(shù)下，和相應(yīng)的和參數(shù)下的對(duì)分布函數(shù)計(jì)算。這里的每一個(gè)對(duì)分布函數(shù)，又要在不同距離上計(jì)算它的數(shù)值，至少十幾個(gè)點(diǎn)，算起來就有1000多個(gè)數(shù)據(jù)需要計(jì)算，工作量已遠(yuǎn)非Batchelor1972年單分散沉降計(jì)算可以比擬。更為重要的一個(gè)原因是，為使計(jì)算結(jié)果正確可靠。Batchelor研究并確定出好多組漸近線，它們是當(dāng)和分別趨于它們各自的極限值時(shí)（的極限值是0和無窮大，的極限值是正負(fù)無窮大）沉降系數(shù)所應(yīng)逼近的漸近線。如果沒有逼近這個(gè)漸近線那就是計(jì)算中出現(xiàn)了問題。不是我的對(duì)分布函數(shù)和沉降系數(shù)計(jì)算出了問題，就是Jeffrey和大西善元的遷移率計(jì)算出了問題。必須把錯(cuò)誤找出，加以改正，這就使得我們的計(jì)算曾多次推倒重來的原因。是Batchelor嚴(yán)于求己 “西風(fēng)再凋碧樹”精神的一個(gè)生動(dòng)體現(xiàn)。當(dāng)然也有找到了問題的原因，可就現(xiàn)在工作水平來看已無法解決的情況。例如在等于1時(shí)，對(duì)于高Peclet數(shù)下趨于0和無窮大的兩個(gè)漸近線，當(dāng)我們減少，計(jì)算到等于1/8時(shí)，沉降系數(shù)已逼近＝0時(shí)的漸近線，這個(gè)計(jì)算可以接受了，可是當(dāng)時(shí)的漸近線卻都出了問題。我們計(jì)算使大到8時(shí)，其沉降系數(shù)還遠(yuǎn)高于漸近線，沒有降下來的意思，檢查結(jié)果是Jeffrey和大西善元的遷移率計(jì)算出了問題。從趨勢(shì)看還要進(jìn)一步加大，估計(jì)要到64，128時(shí)才能收斂到極限值，可這已到了Jeffrey和大西善元雙多極展開法的極限，不要說64，128，即使把從8加大到16，雙多極展開法也無法計(jì)算下去。因此就只好住手，把問題留給后來人去解決了。就這樣計(jì)算工作經(jīng)歷了兩年才結(jié)束，工作從1980年開始到1982年才發(fā)表。而Jeffrey和大西善元他們自己那個(gè)雙球低雷諾數(shù)流體力學(xué)的大工程卻還沒有結(jié)束，一直到1984年他們的工作才發(fā)表，前后共花了他們四年時(shí)間。那一年我不但早已離開劍橋回國(guó)，而且也已離開了中國(guó)科學(xué)院安徽光機(jī)所來到了南開大學(xué)。為了使我在南開的學(xué)生能繼續(xù)算下去，我給Jeffrey寫信，向他索取雙球低雷諾數(shù)遷移率的程序，他很慷慨，馬上就把他們?nèi)�部程序都拷到軟盤上給我寄來，并在來信中告訴我，這些程序較之我們1982年沉降工作中所用的又有了好多改進(jìn)。精度提高了許多。看來Jeffrey也是用同樣的精益求精的精神對(duì)待自己的工作。劍橋人的精益求精的精神真是令人敬佩啊！

　　Jeffrey還有另外一個(gè)貢獻(xiàn)，是直接對(duì)我個(gè)人的。當(dāng)1980年我答應(yīng)了Batchelor對(duì)我的建議，幫他完成多分散沉降的數(shù)值計(jì)算工作時(shí)，我告訴他數(shù)值計(jì)算方法，計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)這方面，我以前沒學(xué)過，需要一段時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)。他告訴我，他也沒學(xué)過，也不懂怎樣編程序怎樣進(jìn)行計(jì)算。他建議我去找Jeffrey，請(qǐng)他幫忙。這又使我很吃驚，他是應(yīng)用數(shù)學(xué)和理論物理系的創(chuàng)始人兼系主任幾十年至今，怎么會(huì)不懂計(jì)算方法，程序設(shè)計(jì)。又怎么敢居然在一個(gè)外國(guó)人面前承認(rèn)這一點(diǎn)，他完全可以不提此事，而直接以他很忙為理由去建議我找Jeffrey�，F(xiàn)在看來，老老實(shí)實(shí)，不怕丟面子，不懂就是不懂，決不裝懂，這正是一個(gè)真正的科學(xué)家本色。Jeffrey很熱情地接受了Batchelor的這個(gè)建議，他不僅是一位低Reynolds數(shù)流體力學(xué)專家，而且是一位相當(dāng)老練的計(jì)算數(shù)學(xué)專家。他幫我找來一本講Fortran計(jì)算機(jī)語言的書。當(dāng)我學(xué)了這本書前幾章并準(zhǔn)備開始做書上的一些練習(xí)題時(shí)，他提出了新建議。要我避開書上的練習(xí)題，直接從我自己的工作開始。Batchelor的龐大計(jì)算計(jì)劃，執(zhí)行起來當(dāng)然要設(shè)計(jì)出一個(gè)龐大復(fù)雜的程序。Jeffrey告訴我，不要一上來就企圖編制這個(gè)龐大的程序，而要把它分解開來，逐步分解成小的單元。先編制其中的一個(gè)比較小的子程序開始，以這簡(jiǎn)單的子程序作為你的第一道練習(xí)題，然后再逐步逐步加大，增加更多的子程序。最后就可以組裝成符合工作需要的大程序了。這種單刀直入，越過做書上練習(xí)題階段，直接從工作開始的方法，很符合我們?cè)趪?guó)內(nèi)常講的“邊干邊學(xué)，在干中學(xué)”，很有道理，我欣然接受，比較快地進(jìn)入工作階段。編制計(jì)算程序，對(duì)于我這樣一個(gè)初學(xué)者而言，難免會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，開始時(shí)尋找錯(cuò)誤還不算難，但隨著程序越編越大，越來越復(fù)雜。出現(xiàn)了錯(cuò)誤就越來越難查找了。計(jì)算機(jī)很聽人話，程序中只要隨便在那里出了一個(gè)技術(shù)性錯(cuò)誤，它就會(huì)按照這個(gè)錯(cuò)誤的指令執(zhí)行下去，直到滿盤皆錯(cuò)�？捎趾茈y找到錯(cuò)在何處，真讓人著急。這時(shí)Jeffrey又來告訴我，要冷靜，不要泛泛的查，對(duì)于這種復(fù)雜而又龐大的程序，出錯(cuò)時(shí)，應(yīng)把最容易出錯(cuò)的地方先抽出來打一下，這樣逐段逐段地打出來，就容易把錯(cuò)誤之點(diǎn)找出并予以糾正。這方法果然很好，工作于是逐步地引向正軌，引向深入。80年代初期的劍橋還沒有進(jìn)入微機(jī)時(shí)代。整個(gè)劍橋的計(jì)算工作，由設(shè)在計(jì)算機(jī)系的計(jì)算中心控制。該中心擁有巨型機(jī)，那是一個(gè)真正的計(jì)算中心。在各個(gè)系都設(shè)有相應(yīng)的終端。在我們的應(yīng)用數(shù)學(xué)和理論物理系里就設(shè)有好多個(gè)終端，安放在系里的一個(gè)大機(jī)房里。機(jī)房里又有三個(gè)房間，供全系師生使用。為了避開白天的擁擠，我們經(jīng)常在夜間工作，一直到深夜。有一次為了查出一個(gè)隱藏在很深地方的一個(gè)錯(cuò)誤，竟然工作到凌晨3點(diǎn)。當(dāng)最后終于把這個(gè)錯(cuò)誤揪出來并予以改正后，那時(shí)的心情愉快非常。就這樣，在這個(gè)機(jī)房里工作了將近兩年。終于把計(jì)算任務(wù)完成。努力結(jié)出了碩果。我最后算出的數(shù)據(jù)終于通過了Batchelor各種漸近線的檢驗(yàn)。Batchelor的這個(gè)多分散懸浮粒子沉降的統(tǒng)計(jì)理論就這樣誕生了。

　　影響深遠(yuǎn)

　　Batchelor教授和我的這個(gè)多分散沉降統(tǒng)計(jì)理論，從一開始就顯示出它的魅力，引起國(guó)際同行的濃厚興趣。在它正式發(fā)表前Batchelor就委托我代表我們兩人先后在波蘭1981年國(guó)際流體力學(xué)會(huì)議上和維也納歐洲力學(xué)學(xué)會(huì)第144次會(huì)議上報(bào)告，并受到蘇黎世理工大學(xué)流體力學(xué)研究所的邀請(qǐng)，1982年初還是由我代表專程到他們那里花了一個(gè)小時(shí)講述我們的這個(gè)復(fù)雜而艱深的理論。在這一工作正式發(fā)表后，該理論又經(jīng)歷了更廣泛的國(guó)際同行從不同方面對(duì)這一理論進(jìn)行的檢驗(yàn)，而最終確立了它在相關(guān)國(guó)際領(lǐng)域中的地位，發(fā)揮著廣泛而深遠(yuǎn)的影響。其中最重要的是1988年和1992年它兩次分別在高Peclet數(shù)和低Peclet數(shù)條件下的沉降系數(shù)計(jì)算，為兩組不同的美國(guó)的實(shí)驗(yàn)?zāi)z體科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所證實(shí)。并先后兩次載在國(guó)際膠體科學(xué)發(fā)展史上。一次是美國(guó)普林斯頓大學(xué)三位著名的膠體科學(xué)家Russel,Saville,和Schowalter1989年所著的《Colloidal Dispersions（膠體分散系統(tǒng)）》，(點(diǎn)擊此處閱讀下一頁(yè))

　　另一次是在德國(guó)著名的膠體科學(xué)家Dhont于1996年所著的《An Introduction to Colloidal Dynamics（膠體動(dòng)力學(xué)導(dǎo)論）》。特別是Russel,Saville,和Schowalter1989年的那本名著，它對(duì)沉降問題還專門辟了一章來講述Batchelor1972和1982關(guān)于單分散和多分散懸浮粒子沉降的兩個(gè)統(tǒng)計(jì)理論，并把我所計(jì)算的數(shù)值結(jié)果引入于該書，同時(shí)把相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)在計(jì)算曲線圖上，說明兩者基本相符，理論可信。從那時(shí)起又已經(jīng)過去了二十年，這工作不但沒有被人忘記，反而越來越顯示出它的強(qiáng)大的影響力�，F(xiàn)在每年從國(guó)際科學(xué)文獻(xiàn)索引《SCI》系統(tǒng)中，總會(huì)檢索出好多篇國(guó)際同行在SCI系列科學(xué)刊物上引用我們1982年沉降理論的文章，所涉及的學(xué)科范圍很廣，有發(fā)表在物理，化學(xué)，流體力學(xué)，膠體科學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科領(lǐng)域的學(xué)術(shù)刊物上，也有發(fā)表在應(yīng)用研究和各種各樣的工業(yè)技術(shù)上的學(xué)術(shù)刊物上，說明Batchelor教授和我的這一多分散沉降理論已成為這一領(lǐng)域中國(guó)際公認(rèn)的經(jīng)典理論，展現(xiàn)出它的強(qiáng)大的生命力，成為我那1999年獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)的成果中被譽(yù)為“閃光的8個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)”中最為輝煌的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。當(dāng)然這個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)的主要發(fā)明人是Batchelor教授，我只不過是他的一個(gè)助手。然而，物體在地球重力作用下的沉降問題是人類理解自然歷史中的一個(gè)非常重要的永恒課題，在這個(gè)研究歷史長(zhǎng)河中，刻印著2300年前的亞里士多德，中世紀(jì)的伽利略，近代的牛頓以及19世紀(jì)的國(guó)際流體力學(xué)大師Stokes等科學(xué)巨人的光輝名字；
而Batchelor1972和1982的這兩個(gè)成果，則是人類理解重力沉降現(xiàn)象歷史中在20世紀(jì)下半葉出現(xiàn)的又一座新的光輝的里程碑。能夠獲有機(jī)會(huì)成為他的助手，幫他建立起這樣一座光輝的里程碑，我感到無比榮幸和自豪。證明我當(dāng)年在劍橋的選擇完全正確。

　　Batchelor教授的作風(fēng)特點(diǎn)

　　短短的和Batchelor教授工作和生活的兩年多來，對(duì)他的為人和作風(fēng)有了一些粗淺了解�，F(xiàn)歸納有如下幾點(diǎn)：

　　平易近人，實(shí)事求是；

　　奮力拼搏，科學(xué)的方法；

　　靈活的戰(zhàn)術(shù)，堅(jiān)定的方向；

　　“凋碧樹”的大家，“再凋碧樹”的巨星。

　　下面我們從幾件小事來看Batchelor教授的這些作風(fēng)特點(diǎn)。

　　稱呼問題

　　稱呼問題是在我和他第一次interview（會(huì)面）時(shí)就發(fā)生了。當(dāng)時(shí)我稱他為：“Professor Batchelor!”這很平常，通常在國(guó)內(nèi)我們?cè)诤鸵晃唤淌谡勗挄r(shí)，就是這樣講的：“張教授！”或者是：“李教授！”如果對(duì)方是位學(xué)問很大，水平很高的長(zhǎng)輩，則更應(yīng)稱呼為：“張先生！”或者是：“李先生！”（這里“先生”二字是高校和學(xué)術(shù)界對(duì)長(zhǎng)者的尊稱，與一般社會(huì)上講的：“某先生，某女士”不同。）不料，Batchelor卻很不高興地糾正我說：“不要這樣叫我，今后你對(duì)我講話時(shí)，請(qǐng)直呼我的名字：“George!（喬治�。�”就行了�！边@頓時(shí)使我誠(chéng)惶誠(chéng)恐。我說：“這怎么行？！在我們國(guó)內(nèi)，直呼其名只有長(zhǎng)輩對(duì)晚輩才行。至于平輩，只有是很親密的平輩才可以這么稱呼。至于學(xué)生對(duì)老師說話在我們國(guó)內(nèi)是絕不可以直呼其名，這是對(duì)老師的大不敬，是犯錯(cuò)誤的行為�！钡�他卻很坦然地對(duì)我說：“那是在你們中國(guó)，而現(xiàn)在，你是在我們劍橋，得按照我們的規(guī)矩行事�！蔽揖椭缓谩叭豚l(xiāng)隨俗”了。而且確實(shí)后來我發(fā)現(xiàn)系里的人，不論是老師，還是研究生，博士生，大家在談起他來時(shí)都是講：“George如何如何”，從來沒有人講：“Batchelor 教授怎樣怎樣”，我自然而然地也就隨大流了。

　　和一位博士生交談時(shí)的情景

　　這件事發(fā)生在應(yīng)用數(shù)學(xué)和理論物理系辦公樓一樓的大飲茶室。有一天在工間茶時(shí)間，許多人都到這里來喝茶，所有的座位都坐滿了。這時(shí)Batchelor走了進(jìn)來，在柜臺(tái)上買好了他的一份飲料后就來到飲茶室的大廳里來。奇怪的事是沒有人讓座，他就站在那里端著他的茶杯靜靜地喝。后來他發(fā)現(xiàn)了一位博士生，他有話要和這位學(xué)生交談，于是就走到了這位同學(xué)面前和他交談起來。使我驚訝地是這位同學(xué)在這種情況下仍然沒有讓座，他就坐在那里和站著的Batchelor教授侃侃而談。更讓我吃驚的是在他們兩人談著談著的過程中，忽然有必要Batchelor教授掏出了一個(gè)小本子要記點(diǎn)什么，這時(shí)Batchelor就把他的杯子放到身旁的小桌子上后，一只腿跪了下來，然后把小本子放到自己的膝蓋上寫了起來。就是在這樣的情況下那位博士生居然也沒有讓座，而是很坦然地坐在那里眼睜睜地看著Batchelor教授跪在自己的面前寫字。這太不可思議了，這種事若是在國(guó)內(nèi)根本不可能發(fā)生，否則那位同學(xué)會(huì)受到譴責(zé)的。而在劍橋這里卻發(fā)生了這樣的事，并且竟然也沒有人站出來批評(píng)這位同學(xué)。此事于是就深深地刻印在我的腦海里，至今無法忘懷。

　　Batchelor教授這樣對(duì)下屬布置工作

　　本文前面談及Batchelor教授在安排Jeffrey和我參加到他那個(gè)多分散懸浮粒子沉降大工程里來時(shí)就已指出，他不是以一個(gè)上級(jí)對(duì)下級(jí)下指示下命令的方式來布置工作，而是以一個(gè)平等的朋友的身份來向?qū)Ψ教岢鼋ㄗh。當(dāng)他向我提出這一建議時(shí)他甚至使用了一個(gè)非常客氣的提法：“Are you willing to do this work？”，這里他使用了“willing（樂意）”一詞，而不是通常的問話：“Will you？”或“Would you？”。這使我感到非常意外。言外之意Batchelor是認(rèn)為我可以不樂意，在那樣的情況下我就完全可以不去執(zhí)行他的指示。這怎么可能呢？不執(zhí)行導(dǎo)師的指示那對(duì)我們而言是絕對(duì)不可以的事。回想起“文革”前我在中國(guó)科學(xué)院工作時(shí)，那時(shí)的領(lǐng)導(dǎo)要求我們：“專家的意見，就是黨的決定，大家要堅(jiān)決執(zhí)行。”對(duì)比這兩種在科學(xué)研究中的不同的上下級(jí)關(guān)系，兩者之間真有天淵之別�。�Batchelor有一次談起他這樣做的原因。他說：理論工作是一種高強(qiáng)度的思考工作，這種情況只有在思考者自覺自愿時(shí)才會(huì)發(fā)生。當(dāng)他沒有自覺時(shí)，你就是整天在他身旁不停地說：“Thinking! Thinking! Thinking!”（思考！思考！思考�。┠且膊粫�(huì)奏效，這時(shí)的思考者就不可能真正開動(dòng)起他的腦筋來思考。因此，Batchelor教授有一句名言：“Maximum freedom in hands of good people!（要選好優(yōu)秀的人才，然后給他以最大的自由）。” Batchelor教授對(duì)他下面的人布置工作時(shí)的做法，正體現(xiàn)出他在領(lǐng)導(dǎo)這個(gè)理論物理系時(shí)的指導(dǎo)思想，此事我們還將要在后面提到。當(dāng)然，領(lǐng)導(dǎo)者除了選好人才以外也不是完事大吉無所作為，放任自流對(duì)于學(xué)術(shù)單位的領(lǐng)導(dǎo)者也是不能允許的。Batchelor教授的領(lǐng)導(dǎo)思想的另一方面就是：在日常工作中，建立起并組織好制度性的高頻率高水平的學(xué)術(shù)活動(dòng)，這是一個(gè)學(xué)術(shù)單位領(lǐng)導(dǎo)者調(diào)動(dòng)下屬人員思考學(xué)術(shù)問題積極性的一個(gè)基本方法。Batchelor教授甚至把組織這種類型的學(xué)術(shù)活動(dòng)提高到一個(gè)學(xué)術(shù)單位領(lǐng)導(dǎo)者的基本職責(zé)上來。這都是一些很重要的問題，我們將在本文后面還會(huì)再度提到它。

　　實(shí)事求是兩例

　　本節(jié)的實(shí)事求是指對(duì)自己的估價(jià)問題。這方面的兩個(gè)例子前面已經(jīng)提到過：第一個(gè)例子是：他不隱瞞即使是在自己的學(xué)術(shù)領(lǐng)域里還有他不懂的東西。當(dāng)我向他求教計(jì)算數(shù)學(xué)和編制計(jì)算程序問題時(shí)，他不怕向我坦承他也不懂計(jì)算數(shù)學(xué)和編制計(jì)算程序，這對(duì)一位應(yīng)用數(shù)學(xué)和理論物理系的創(chuàng)辦人和領(lǐng)導(dǎo)人而言是十分難能可貴的。另一個(gè)例子就是他也敢于肯定自己的成就，談到他自己的成就時(shí)，一點(diǎn)也不扭捏作態(tài)不好意思。當(dāng)他知道我以前只在50年代北大上學(xué)時(shí)，學(xué)過一點(diǎn)前蘇聯(lián)學(xué)者庫(kù)茲涅佐夫?yàn)楣た拼髮W(xué)生寫的流體力學(xué)教程的時(shí)候，他斷然向我提出，這不行。以這樣一點(diǎn)流體力學(xué)的基礎(chǔ)，是無法勝任我當(dāng)時(shí)在劍橋的工作的。為了能跟上時(shí)代的發(fā)展，我必須學(xué)一學(xué)他在1967年寫的《流體力學(xué)導(dǎo)論》。在我學(xué)了以后才懂得他這本書確實(shí)是流體力學(xué)教科書領(lǐng)域里一個(gè)劃時(shí)代的新發(fā)展，這已有國(guó)際上的公認(rèn)。大家都承認(rèn)Batchelor教授的這本書是每一位現(xiàn)代流體力學(xué)工作者必讀的參考書�？追蜃诱f過：“知之為知之，不知為不知，是知也”。能夠做到這一點(diǎn)是很不容易的事，特別對(duì)于一位學(xué)術(shù)大家而言�？墒荁atchelor教授卻能做到這一點(diǎn)。在和他有關(guān)的知識(shí)領(lǐng)域，他即不神化自己，也不矮化自己，他才是一位在流體力學(xué)上有真知的學(xué)術(shù)大家。

　　奮力拼搏，分秒必爭(zhēng)

　　本文開頭講到我初到劍橋時(shí)他要求我馬上參加他們系里的學(xué)術(shù)活動(dòng)，這件事說明Batchelor教授對(duì)在他那里工作人員要求他們必須不浪費(fèi)一分鐘分秒必爭(zhēng)地投身于工作。實(shí)際上他對(duì)自己也是這樣嚴(yán)要求。他每日的工作日程都排得滿滿的，幾乎每天都要工作到最后到下午7點(diǎn)左后才下班。那時(shí)天都已經(jīng)黑了。他的辦公室在系辦公樓的三樓。每天晚上他下班時(shí)，出了他的辦公室后他就一路關(guān)上樓道的照明燈，一直關(guān)到電梯處，因?yàn)橐话愣�言Batchelor教授相信這時(shí)系里的人早就下班了。你什么時(shí)候看到樓道里一片漆黑，那就是說Batchelor已經(jīng)下班。另外，我們初到劍橋時(shí)，國(guó)內(nèi)還是六天工作制，但劍橋已是五天工作制了�？墒敲康叫瞧诹�的第一個(gè)休息日Batchelor卻仍然到系里來工作，此時(shí)全系已經(jīng)空空蕩蕩沒有什么人了。只有Batchelor還在他的辦公室工作，當(dāng)然在這樣的情況下，他的秘書也會(huì)來上班。除此之外，懸浮體力學(xué)組的一些骨干老師有時(shí)也會(huì)來。顯然整個(gè)系里Batchelor的這個(gè)課題組是最勤奮也是最辛苦的。最令人感動(dòng)的是圣誕節(jié)前夕的平安夜。這相當(dāng)于我們的陰歷年的除夕。在1980年平安夜的晚上，我從大街上走進(jìn)應(yīng)用數(shù)學(xué)和理論物理系的院子里看系辦公樓，大樓是一片黑暗，大家都早已回家和家人團(tuán)聚過節(jié)去了。然而還有一間辦公室的燈光通明，那就是他的辦公室，Batchelor還在工作，這真感人！他那時(shí)已年過六十，但還是這樣拼搏不已，他才真是“春蠶到死絲方盡，蠟燭成灰淚始干！”記得也是那一年，由于我早已從《世界名人錄》上查到了他的生日，于是早就準(zhǔn)備好了給他的生日禮物，那年剛好是他的六十大壽。我在他生日的那一天把禮物送給了他。沒想到他接過我的禮物連聲稱謝后又說了一句：“我的生命又少了一年。顯然，留給我的時(shí)間不多了，我應(yīng)該更加抓緊工作才是！”這真使我又吃了一驚。我感到非常意外，在國(guó)內(nèi)生日是喜事，六十大壽更是個(gè)應(yīng)該大大慶祝的喜慶日子。沒想到，對(duì)Batchelor教授而言，大喜的日子竟變成了如此傷心的日子。從此以后，我就再也不敢在他生日時(shí)給他送生日禮物了，免得再引起他的傷感。

　　科學(xué)的工作方法

　　在學(xué)術(shù)問題上，光有拼搏精神還不行，還得有正確的工作方法。Batchelor教授曾經(jīng)講過，所謂理論物理，就是指用數(shù)學(xué)方法解決物理問題的一門學(xué)問。然而可惜的是數(shù)學(xué)家并沒有為物理學(xué)家準(zhǔn)備好求解各種物理方程的靈丹妙藥。怎么辦呢？一個(gè)辦法是求方程的數(shù)值解。可數(shù)值解常常使人看不出過程的物理本質(zhì)，就談不上是理論。于是最好是求出方程的解析解，只有解析解才能使人們看清該問題過程的物理本質(zhì)。在這方面，Batchelor教授就提出了他自己的求解析解的辦法。也就是他常說的：“要把物理思想注入于數(shù)學(xué)之中才能解決問題（To inject physics into mathematics!）”。這是他治學(xué)經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶。在我05年出版的《創(chuàng)新話舊——談科學(xué)研究中的死刑方法》一書中，我已經(jīng)總結(jié)出三種方法，這三種方法都可以把物理思想注入數(shù)學(xué)之中以化解數(shù)學(xué)難點(diǎn)最終求出解析解的途徑。亦即：建立好物理模型以化解數(shù)學(xué)難點(diǎn)；
引入各種近似以化解數(shù)學(xué)難點(diǎn)；
引入各種變換以化解數(shù)學(xué)難點(diǎn)。以上這三種方法的基礎(chǔ)都是要對(duì)所面臨的物理問題有高超的物理洞察力，而Batchelor教授正是這種以高超的物理洞察力來駕馭這三種方法以求解數(shù)學(xué)難題的大師。感興趣的讀者，可參閱我05年出的那本書，此處不再重復(fù)。

　　靈活的戰(zhàn)術(shù)，堅(jiān)定的方向

　　Batchelor教授搞研究當(dāng)然有他的計(jì)劃，但他并不拘泥于原定計(jì)劃，相反，他的靈活性卻非常大。本文前面講的我剛到劍橋時(shí)，他和我最初商定的研究布朗運(yùn)動(dòng)對(duì)懸浮粒子的重力碰并影響問題，就是一例。那時(shí)，他并沒有和我談起以后還要做多分散懸浮粒子的沉降問題。(點(diǎn)擊此處閱讀下一頁(yè))

　　只是到后來，他看到我求出了高Peclet數(shù)下對(duì)分布方程的外域解后，他馬上看出這個(gè)解可以解決高Peclet數(shù)下多分散粒子的沉降問題。此時(shí)他就斷然建議我把原來的碰并問題停下來，而改做沉降問題。結(jié)果完成了這個(gè)原定碰并計(jì)劃外的沉降大工程。此外，在更大的研究課題上他也是如此。20世紀(jì)40年代后半段，他從他的家鄉(xiāng)澳大利亞來到劍橋，師從那個(gè)時(shí)代的國(guó)際流體力學(xué)大師G.I.Taylor搞湍流研究。后來他果然在湍流研究中作出了出色的貢獻(xiàn)，50年代就出版了湍流領(lǐng)域的一本經(jīng)典著作《均勻各項(xiàng)同性湍流理論》，影響深遠(yuǎn)，成為享譽(yù)世界的又一位湍流專家。然而到了60年代，他卻突然停止了這方面的研究，而轉(zhuǎn)向流體力學(xué)的教學(xué)，在此基礎(chǔ)上于1967年出版了他的《流體力學(xué)導(dǎo)論》，此書也就很快地成為在國(guó)際上影響力很大的新一代的流體力學(xué)教科書。但是從70年代起，他又把他的方向轉(zhuǎn)到了另一個(gè)方面：懸浮體力學(xué)，它是流體力學(xué)和膠體科學(xué)之間的新興的交叉學(xué)科。在這個(gè)新領(lǐng)域又能很快地做出了杰出貢獻(xiàn)。從湍流到懸浮體力學(xué)，對(duì)象就從高Reynolds數(shù)流動(dòng)轉(zhuǎn)向低Reynolds數(shù)流動(dòng)，這是又一次的大轉(zhuǎn)彎�？磥�，Batchelor教授就是在流體力學(xué)這個(gè)大海里里“自由地”游來游去，而到處都能得心應(yīng)手。盡管Batchelor教授在具體課題上有轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去隨機(jī)應(yīng)變的作風(fēng)，但他在研究大方向上卻堅(jiān)持有三個(gè)不變。第一，始終不離開流體力學(xué)的主體。他可以向膠體科學(xué)伸展，他也可以向云物理學(xué)伸延，但萬變不離其宗，他始終堅(jiān)持以流體力學(xué)為主。第二，始終不離開概率論隨機(jī)過程論這個(gè)數(shù)學(xué)工具。從湍流到懸浮體力學(xué)，看似大轉(zhuǎn)彎，研究對(duì)象從高Reynolds數(shù)流動(dòng)轉(zhuǎn)向低Reynolds數(shù)流動(dòng)，但實(shí)際上數(shù)學(xué)工具概率論隨機(jī)過程論卻仍然不變。這他在搞湍流時(shí)就已打下了很好的基礎(chǔ)。第三，不離開實(shí)驗(yàn)?zāi)芫�確檢驗(yàn)的課題。懸浮粒子的碰并和沉降是懸浮體力學(xué)的兩大課題。兩者都很重要，而前者更是膠體科學(xué)的中心。但是對(duì)這一課題，他只和我搞了一次對(duì)流碰并新的統(tǒng)計(jì)理論以后就再也不搞了。不像沉降Batchelor從1972單分散沉降到1982多分散沉降前后他竟然搞了十年。為什么？我想原因之一就是因?yàn)槌两悼梢跃�確測(cè)量，理論可以受到嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。而碰并，雖則它是影響膠體穩(wěn)定性的關(guān)鍵因子，因而是膠體科學(xué)的中心課題，膠體科學(xué)工作者對(duì)此有非常多的研究。但由于測(cè)量上的困難，至今它只有定性的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，因此Batchelor對(duì)它的興趣就不大了。而且果然，他在懸浮體力學(xué)上其它的幾個(gè)理論成果，都是能由實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格定量檢驗(yàn)的課題，而且果然都得到了實(shí)驗(yàn)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，很了不起�？梢哉f，正是他在研究大方向上堅(jiān)持了三個(gè)不變，在具體研究課題上又能靈活掌握隨機(jī)應(yīng)變，這才造就了他的成功之路，使他成為20世紀(jì)下半葉新一代又一位國(guó)際流體力學(xué)大師。

　　“凋碧樹”的大家，“再凋碧樹”的巨星

　　所謂“凋碧樹”即是我在《創(chuàng)新話舊——談科學(xué)研究中的思想方法問題》一書中談到的“西風(fēng)凋碧樹”的境界。就是說在基礎(chǔ)科學(xué)理論領(lǐng)域中工作的人要做“西風(fēng)”。他必須要對(duì)現(xiàn)有的理論有批判的能力，要善于發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有理論中的問題。所謂“再凋碧樹”即是我在同一本書中談到的“西風(fēng)再凋碧樹”的境界。就是說一個(gè)理論工作者還必須要有批判自己的理論成果的愿望和能力，他不僅要善于發(fā)現(xiàn)別人的問題，也要勇于并且善于發(fā)現(xiàn)自己理論中的問題。我在本文前面談到的Batchelor在聽到我第一次向他談起Smoluchowski的碰并理論時(shí)，就能敏銳地指出Smoluchowski碰并理論的問題，說明他確是在理論工作中的一位“凋碧樹”的大家。而在本文前面講到的他請(qǐng)來Davis檢查我們這個(gè)當(dāng)時(shí)還沒有正式發(fā)表的碰并新理論中的問題，就說明他也是理論工作中的一位“再凋碧樹”的巨星。在研究工作中達(dá)不到這兩個(gè)境界就無法在國(guó)際上贏得人們的尊敬，贏得國(guó)際公認(rèn)的權(quán)威地位。當(dāng)然，還有一種情況，那就是自己的“碧樹”，被別人的“西風(fēng)”給“凋”出問題來了，怎么辦？這里，Batchelor也有一個(gè)例子。那就是他的多分散懸浮粒子沉降的統(tǒng)計(jì)理論在1982年，在他于50年代創(chuàng)辦并一直主編的著名的流體力學(xué)刊物（J.Fluid Mechanics《JFM》）上發(fā)表后發(fā)生的事。沒有想到第一個(gè)來檢查這個(gè)多分散沉降理論的竟然是自己人，是Batchelor的懸浮體力學(xué)小組的Hinch 和Raillison！這兩位朋友自己的課題并不是沉降，他們之所以要檢查Batchelor沉降的理論正確與否，是因?yàn)樗麄兊难芯恳�用到這個(gè)Batchelor和我剛完成的沉降理論中所提供的數(shù)據(jù)。他們并不因?yàn)锽atchelor是個(gè)久經(jīng)考驗(yàn)的國(guó)際公認(rèn)的大權(quán)威，并且是自己的頂頭上司，就放棄自己的獨(dú)立思考。他們是用同樣的“西風(fēng)凋碧樹”精神來對(duì)待自己的頂頭上司Batchelor的成果。只有經(jīng)過他們自己檢驗(yàn)證明是正確的，他們才采用。這就是劍橋?qū)W派的作風(fēng)。他們采用另一種方法重新推導(dǎo)了Batchelor多分散沉降的理論，果然讓他們發(fā)現(xiàn)了問題，這問題不是出在我的計(jì)算工作，也不是出在Jeffrey和大西善元所提供的遷移率數(shù)據(jù)；
令人十分遺憾地是，這問題竟然出在Batchelor自己身上。原來Batchelor在推導(dǎo)低Peclet數(shù)沉降系數(shù)計(jì)算公式的過程中，有一項(xiàng)的符號(hào)弄反了，導(dǎo)致低Peclet數(shù)沉降系數(shù)計(jì)算結(jié)果全錯(cuò)。當(dāng)然，這是個(gè)技術(shù)性的錯(cuò)誤，不是概念性的錯(cuò)誤，糾正它并不困難。這兩位劍橋的朋友把這個(gè)結(jié)論顯示給Batchelor看，Batchelor看后承認(rèn)了自己的錯(cuò)誤，并在第二年，1983年在同樣是由他自己主編的《JFM》上發(fā)表了一篇糾正自己錯(cuò)誤的短文。在這篇短文中，他坦白承認(rèn)自己在頭一年在《JFM》上發(fā)表的多分散沉降理論中，關(guān)于低Peclet數(shù)下的沉降系數(shù)的計(jì)算公式有錯(cuò)，并在該文中給出了糾正錯(cuò)誤以后正確的新結(jié)果。這個(gè)教訓(xùn)是深刻的，它說明人類認(rèn)識(shí)客觀世界理解客觀世界是一件十分復(fù)雜十分艱巨的事業(yè)。在這個(gè)事業(yè)中，不管是你是多大的權(quán)威，也不管你對(duì)自己的工作多么的小心謹(jǐn)慎，也難免會(huì)犯錯(cuò)誤。出了錯(cuò)誤應(yīng)該怎么辦，這里Batchelor教授也提供了一個(gè)范例：那就是及時(shí)地公開地承認(rèn)錯(cuò)誤，在什么地方出的錯(cuò)誤，就在什么地方公開地糾正，一點(diǎn)也不隱諱，這仍不失為一個(gè)大科學(xué)家的本色，特別值得基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的權(quán)威人士們學(xué)習(xí)。事實(shí)上一個(gè)學(xué)術(shù)權(quán)威能迅速地公開地承認(rèn)并改正自己學(xué)術(shù)上的錯(cuò)誤，這不但不會(huì)影響到他的威信，反而會(huì)更能增加同行們對(duì)他的尊重和熱愛。反之，則既得不到同行們真正的尊敬，也得不到同行們真正的愛戴，只是遺憾地?fù)p害科學(xué)事業(yè)健康正常地向前發(fā)展罷了。Batchelor教授在這個(gè)問題上提供的范例恰恰能很好地說明了這個(gè)道理。正是由于Batchelor能夠及時(shí)地公開地糾正了自己的錯(cuò)誤，就仍然能贏得這個(gè)領(lǐng)域國(guó)際同行的承認(rèn)，并使自己的名字仍然能載在人類理解地球重力沉降現(xiàn)象光輝的歷史之中。1983年9月，他應(yīng)邀參加了在北京舉行的亞洲第二屆流體力學(xué)代表大會(huì)，并在大會(huì)上作了沉降問題研究進(jìn)展的特邀報(bào)告。報(bào)告受到與會(huì)代表的熱烈歡迎。大會(huì)同時(shí)還邀請(qǐng)了幾位來自美國(guó)的著名流體力學(xué)家向大會(huì)作特邀報(bào)告，他們的報(bào)告也同樣受到熱烈歡迎。然而從他們各自所受到的來自大會(huì)的各國(guó)代表的閃光燈照相照明來看，很明顯地還是以Batchelor教授為最。在他報(bào)告的過程中，從始至終就不斷地從大會(huì)的各個(gè)角落里，與會(huì)的各國(guó)代表們都把他們的照相機(jī)鏡頭對(duì)準(zhǔn)了Batchelor教授作報(bào)告時(shí)的身影并發(fā)出給他照相的閃光燈照明，于是大會(huì)會(huì)場(chǎng)就始終是一片耀眼的閃光燈光，它們聚焦在正在做報(bào)告的Batchelor身上。機(jī)會(huì)難得，難得這位國(guó)際流體力學(xué)大師能親臨那次盛會(huì)給大家作報(bào)告，與會(huì)的各國(guó)代表大家都不想丟掉這個(gè)好機(jī)會(huì)，要把Batchelor教授的倩影留在自己的相機(jī)里，以作永久的紀(jì)念。事實(shí)證明他才是那次出席大會(huì)的最耀眼的明星！報(bào)告后，我向他說了我的感受，我說：“你才是今天大會(huì)上真正的Star!”他有點(diǎn)不好意思地笑了。

　　Batchelor教授和我們座談

　　這件事發(fā)生在1981年5月12日下午兩點(diǎn)半，在劍橋大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)和理論物理系主任Batchelor教授的辦公室。參加的人有鄧述慧：她是當(dāng)時(shí)在英國(guó)訪問的中國(guó)科學(xué)院的一位領(lǐng)導(dǎo)。何國(guó)緯：他是當(dāng)時(shí)我駐英使館在科教方面的一位負(fù)責(zé)人。崔長(zhǎng)庚：他來自中國(guó)科學(xué)院物理研究所，當(dāng)時(shí)在劍橋大學(xué)的材料科學(xué)系里進(jìn)修。賈復(fù)：他來自中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所，當(dāng)時(shí)也在Batchelor教授的這個(gè)系里進(jìn)修。再有就是我自己，我當(dāng)時(shí)是從中國(guó)科學(xué)院安徽光機(jī)所到Batchelor教授這兒來進(jìn)修的。座談會(huì)的目的是想請(qǐng)Batchelor教授向我們談一下他的辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)。Batchelor教授答應(yīng)了我們的請(qǐng)求，并且熱情地接待了我們。他很詳盡地介紹了他的辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)，回答了我們的問題。沒有想到他的興致很高，在他的辦公室談完了以后，又親自率領(lǐng)我們參觀了該系的實(shí)驗(yàn)室。在劍橋的兩年多來，我們還從來沒有看到他親自接待外國(guó)代表團(tuán)，何況我們也不是一個(gè)正式的代表團(tuán)，結(jié)果他竟為我們的到訪花去了他三個(gè)小時(shí)的時(shí)間，到五點(diǎn)半才結(jié)束�？紤]到Batchelor教授是一位惜時(shí)如命的大科學(xué)家，這真是不簡(jiǎn)單的事��！充分地表現(xiàn)出Batchelor教授對(duì)中國(guó)人民對(duì)中國(guó)的科學(xué)研究事業(yè)極大的友好感情和熱望！可惜的是我們的錄音機(jī)沒有弄好，錄音效果很差，大部分過程都沒能錄下來。后來只有由我和賈復(fù)根據(jù)我們各自的記憶與了解，分別寫成了兩份報(bào)告材料。這里主要是根據(jù)我當(dāng)時(shí)寫的那份報(bào)告材料，同時(shí)也參照了賈復(fù)的報(bào)告材料，向大家介紹我們那次訪問Batchelor教授的主要情形，以供大家參考。

　　Batchelor教授的另一個(gè)事業(yè)

　　Batchelor教授是一位很全面的大科學(xué)家。他不僅是位搞學(xué)問的大家，而且也是位搞事業(yè)的能手。在他的一生中，除了他在懸浮體力學(xué)和湍流研究上的杰出貢獻(xiàn)外，他在組建科學(xué)事業(yè)上也有兩項(xiàng)杰出的成就。其中之一，就是前面已經(jīng)提到過的，50年代他所創(chuàng)辦的并一直連任主編到他退休為止的流體力學(xué)雜志。到我們?cè)L問他時(shí)才僅僅20多年的功夫，就使這一學(xué)術(shù)刊物迅速地從無到有發(fā)展成國(guó)際流體力學(xué)界舉足輕重的刊物。第二個(gè)成就就是我們現(xiàn)在要談到的他這個(gè)系。原來劍橋大學(xué)雖然是一所有幾百年悠久歷史的著名學(xué)校，但是他這個(gè)系卻很年輕，說起來比我們的共和國(guó)還年輕10歲。是Batchelor教授一手在1959年把這個(gè)應(yīng)用數(shù)學(xué)和理論物理系（D.A.M.T.P, Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics）組建起來并一直連任這個(gè)年輕的系的系主任到他退休為止。也就是說在我們?cè)L問他時(shí)，這個(gè)系才有22歲。時(shí)間雖不長(zhǎng)，但這個(gè)系卻已在國(guó)際力學(xué)界特別是國(guó)際流體力學(xué)界以及國(guó)際理論物理學(xué)界占據(jù)了一個(gè)相當(dāng)顯赫的地位。舉世聞名的國(guó)際理論物理學(xué)大師霍金教授（Professor S.W. Hawking），就是這個(gè)系一手培養(yǎng)出來的。原來霍金教授是1966年才在這個(gè)新建的系里取得了博士學(xué)位，然后就留在該系工作。短短十幾年的功夫，霍金教授在天體物理中黑洞理論上的學(xué)術(shù)成就，使得他在國(guó)際物理學(xué)界已經(jīng)贏得了很高的贊譽(yù)。當(dāng)時(shí)我們聽說說，霍金教授在黑洞問題上的理論，如果能得到實(shí)驗(yàn)證實(shí)的話，他的名字將可以和愛因斯坦并列。因此，可以說該系在培養(yǎng)霍金教授上的成功是Batchelor所創(chuàng)辦的這個(gè)系在培養(yǎng)人才方面取得的最為輝煌的一個(gè)成果。此外，Batchelor教授的這個(gè)系還聚集起了一大批各門學(xué)科的精英。這個(gè)系不大，正式成員才有30人。但其中擁有英國(guó)自然科學(xué)領(lǐng)域中最高榮譽(yù)稱號(hào)F.R.S.(Fellow of Royal Sociaty,直譯是皇家學(xué)會(huì)會(huì)員，意譯可譯為皇家學(xué)會(huì)院士)的學(xué)者當(dāng)時(shí)竟然多到7位。此外，該系當(dāng)時(shí)還有14位成員在12種國(guó)際學(xué)術(shù)刊物中擔(dān)任國(guó)際編委。該系的成員還經(jīng)常被各種國(guó)際會(huì)議請(qǐng)去作特邀報(bào)告。由此可見，Batchelor教授的這個(gè)系雖然是一個(gè)不大的新建的集體，但其在國(guó)際上的影響之大和地位之高，卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了它不多的人數(shù)和它不長(zhǎng)的歷史。因此，向他請(qǐng)教他辦系的成功經(jīng)驗(yàn)，以便吸收那些精華為我國(guó)科學(xué)研究事業(yè)現(xiàn)代化服務(wù)，就成為我們這次訪問的目的。

　　Batchelor教授辦系的指導(dǎo)思想

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　　Batchelor教授對(duì)我們說，1959年他感到有辦一個(gè)應(yīng)用數(shù)學(xué)系的必要。但是應(yīng)用數(shù)學(xué)涵義很廣，它不僅包含了物理學(xué)中的應(yīng)用數(shù)學(xué)，而且它已廣泛地滲透到其它學(xué)科中去。例如社會(huì)學(xué)，經(jīng)濟(jì)學(xué)，生物學(xué)等等。所以在辦系之初就應(yīng)該明確，我們要搞的是什么樣的應(yīng)用數(shù)學(xué)。對(duì)此，Batchelor教授在應(yīng)用數(shù)學(xué)后面加了一個(gè)限定，那就是理論物理。亦即Batchelor教授要搞的是物理學(xué)中的應(yīng)用數(shù)學(xué)，它僅僅是滲透在從經(jīng)典物理到理論物理范圍中的應(yīng)用數(shù)學(xué)，也就是理論物理。Batchelor教授進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)指出，應(yīng)用數(shù)學(xué)并不是你在物理學(xué)中遇到了一個(gè)什么問題，你的變量可以用一個(gè)方程去描述。然后你將采用什么樣的數(shù)學(xué)技巧來求解。Batchelor教授說他所講的應(yīng)用數(shù)學(xué)不是這個(gè)意思，而是指在運(yùn)用數(shù)學(xué)思想的同時(shí)，要運(yùn)用物理思想。要把物理思想注入于數(shù)學(xué)中，這才能解決問題，這才是我們所講的應(yīng)用數(shù)學(xué)。這里Batchelor教授特別強(qiáng)調(diào)了“注入”一詞，即強(qiáng)調(diào)了“inject”一語。他繼續(xù)說，當(dāng)時(shí)在劍橋已經(jīng)有了這樣一批朋友，他們有著這樣共同的興趣。在此基礎(chǔ)上，Batchelor教授就去和大學(xué)當(dāng)局商量，終于取得了學(xué)校的支持，1959年學(xué)校就在Cavendish實(shí)驗(yàn)室（即劍橋的物理系）中撥了幾間辦公室集中了23人，成立了這個(gè)系。五年以后才得到后來的這所建筑物。發(fā)展到現(xiàn)在這樣的規(guī)模。正式成員有30人，此外還有40個(gè)博士后，30個(gè)訪問學(xué)者，60個(gè)博士生。

　　Batchelor教授如何選拔人才？

　　當(dāng)我們問起B(yǎng)atchelor教授他如何選拔人才時(shí)，我們問他是根據(jù)候選人發(fā)表的論文數(shù)量還是質(zhì)量？是出論文的速度還是水平？是論文出在什么級(jí)別的雜志還是引用次數(shù)？他回答說都不是。他說他選人只看他的創(chuàng)造性，特別是原創(chuàng)性（Originality)。科學(xué)研究的關(guān)鍵是要?jiǎng)?chuàng)新，最重要的是要能做出原始創(chuàng)新的成果。所以，到底候選人在我們所感興趣的領(lǐng)域有沒有原創(chuàng)性，即原始創(chuàng)新的精神，就成為他這個(gè)系選拔人才的唯一標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然這是一個(gè)非常高的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，他也承認(rèn)這是一個(gè)很敏感的問題，有時(shí)會(huì)引起有關(guān)人們的激動(dòng)，這時(shí)他們會(huì)組織一個(gè)小型的委員會(huì)來討論，也允許候選人到委員會(huì)來申訴。他繼續(xù)說，實(shí)際上考察一個(gè)人應(yīng)該是歷史地全面地來考察。在劍橋大學(xué)，我們是很幸運(yùn)的。我們能夠從他的大學(xué)生時(shí)代，研究生時(shí)代，博士后時(shí)代各方面的表現(xiàn)全面地加以考察。這樣就比較準(zhǔn)確客觀。這正是把大學(xué)教學(xué)和科研結(jié)合起來的西方這種體制的優(yōu)越性之一。Batchelor教授還再三強(qiáng)調(diào)選拔人一定要選擇最優(yōu)秀的人才。這樣的人不會(huì)多，所以他這個(gè)機(jī)構(gòu)就必然是“小而精”，寧缺勿濫。他還說到選拔人還應(yīng)在他“運(yùn)動(dòng)”過程中來考察。雖然他們系中的成員有好多是本系自己培養(yǎng)出來的，但是Batchelor教授說：一般而言他們?cè)谖覀冞@里都不能在畢業(yè)后馬上就留校工作，而是在外面工作一段時(shí)期后看他們?cè)谕饷娴谋憩F(xiàn)，然后再回來競(jìng)爭(zhēng)一個(gè)更好的位置。這樣可以避免近親繁殖的缺點(diǎn)。

　　Batchelor教授如何安排系里的科研工作？

　　Batchelor教授這個(gè)系的科研成果是非常驚人的，然而我們卻看不到他們每年在忙于制定研究規(guī)劃，選擇研究課題，檢查研究進(jìn)程，總結(jié)研究經(jīng)驗(yàn)。不像我們那時(shí)的科學(xué)院情況。那時(shí)我們每年年初都要開會(huì)討論研究方向，大家一起來討論研究規(guī)劃，然后年中領(lǐng)導(dǎo)還要組織各種檢查，到了年底還要再開會(huì)總結(jié)評(píng)比。大家要開的這類會(huì)議很多，實(shí)際上都是些行政性質(zhì)的會(huì)議，似乎忙得很，但效果卻很小，沒有出過什么像樣的成果，對(duì)比Batchelor教授這個(gè)系差距就太大了。因此，借此機(jī)會(huì)大家就請(qǐng)Batchelor教授談一下作為一個(gè)系主任他是如何領(lǐng)導(dǎo)這個(gè)系的科研工作？如何安排全系的科研方向，科研規(guī)劃和科研課題的？不料，Batchelor教授卻回答說，作為系主任他不干預(yù)系里老師們的科研工作。他再三說道：“不要干預(yù)，要給他們以最大的自由�！边@時(shí)他就講出了他那句名言，“選好優(yōu)秀的人才，然后給他以最大的自由（Maximum freedom in hands of good people）！”他說他們都是些最優(yōu)秀的人，他們之所以勤奮工作，是因?yàn)樗麄兌紵釔圩约哼x定的工作。他們知道應(yīng)該做什么，并且知道如何去做，在這方面就不再需要領(lǐng)導(dǎo)去做工作了。然后他再次強(qiáng)調(diào)了他那句話：“理論工作是一個(gè)高強(qiáng)度的腦力活動(dòng)，因此這里需要的是人們的高度自覺，如果他沒有自覺，你就是整天在他的身邊講：“Thinking!Thinking!Thinking!(思考！思考！思考！)”那仍不會(huì)產(chǎn)生任何效果�！斑@使我想起了他和我談工作時(shí)的情景，以及他和Jeffrey談工作時(shí)的情景，看來他對(duì)他這個(gè)指導(dǎo)思想確實(shí)是身體力行的。他并且向我們講了一個(gè)成功的例子，就是系里的Dr. Huppert在開創(chuàng)地質(zhì)流體力學(xué)上的貢獻(xiàn)。他說Huppert在把流體力學(xué)中的雙擴(kuò)散理論(double diffusion)引入于地質(zhì)巖漿流動(dòng)問題研究之中，從而對(duì)開創(chuàng)地質(zhì)流體力學(xué)做了出色的貢獻(xiàn)�？墒荁atchelor卻講這個(gè)成功完全是Huppert自己的主動(dòng)結(jié)果，而Batchelor卻對(duì)此事沒有作過任何的推動(dòng)工作。當(dāng)然，Batchelor也承認(rèn)作為系主任他對(duì)全系的科研工作也不是絕對(duì)地放任自流。無所作為，也是不應(yīng)該的。例如他講到，系里建立并開展數(shù)值分析的研究，就是他根據(jù)全系開展工作的需要提出來的一個(gè)例子。

　　Seminar（學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)）

　　在訪問中間休息時(shí)，Batchelor教授帶領(lǐng)我們到一樓他們的大飲茶室去喝茶。然后他指著那里的墻上掛著的大布告牌對(duì)我們說：“這上面寫滿了本系各大組在本周的重要的Seminar活動(dòng)�！彼�接著說道：“如果在上課期間，有哪一周這個(gè)布告牌是空白，該周沒有重要的學(xué)術(shù)活動(dòng)，那就是我的失職。”看來他把組織全系的Seminar活動(dòng)看成是一個(gè)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)領(lǐng)導(dǎo)者的基本職責(zé)所在。這真是聰明的辦法，比起我們那時(shí)的科學(xué)院讓大家經(jīng)常開行政性質(zhì)的會(huì)議來討論工作計(jì)劃?rùn)z查評(píng)比強(qiáng)多了。他接著指出，這種學(xué)術(shù)討論會(huì)上要討論的是你這個(gè)工作的基本物理思想，而不是工作的細(xì)節(jié)和解題的數(shù)學(xué)技巧。這種討論才會(huì)對(duì)學(xué)術(shù)發(fā)展起正面地推動(dòng)作用。他把這種討論叫做思辨性的討論（Speculative Discussion）。在這樣的指導(dǎo)思想下，該系每個(gè)課題小組和業(yè)務(wù)大組的負(fù)責(zé)人，主要工作也是如此。他們都有非常廣闊的視野，他們都關(guān)注著本組，本系，本校，外校，以及國(guó)際上本學(xué)科的最新進(jìn)展和學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)。每到學(xué)期之末就開始籌劃下一學(xué)期本組將要邀請(qǐng)什么人來做報(bào)告，聯(lián)系好后就出安民告示，講清楚下學(xué)期本組的每周的Seminar安排。于是，這個(gè)系就非常熱鬧。經(jīng)常有來自世界各地的科學(xué)家們，到這個(gè)系里來做報(bào)告，這個(gè)系實(shí)際上也就成為一個(gè)長(zhǎng)年不斷的小型的國(guó)際會(huì)議。這個(gè)系的老師們也就非常忙，忙于開會(huì)，不過不是我們?cè)趪?guó)內(nèi)常開的那種行政性質(zhì)的會(huì)議，而是學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)。每周每人至少要參加兩次Seminar。以流體力學(xué)大組為例，每一個(gè)成員每周至少要參加本課題組的Seminar一次，然后是周五下午參加流體力學(xué)大組的Seminar一次。這個(gè)系的老師們實(shí)際上就始終處在不斷的高水平的學(xué)術(shù)思想交鋒之中，難怪他們出優(yōu)秀的學(xué)術(shù)成果效率有這么高。除此之外，他們的工間茶（Tea Break）制度，Batchelor教授也十分重視，認(rèn)為那是一個(gè)更隨便的學(xué)術(shù)活動(dòng)場(chǎng)所，更方便的學(xué)術(shù)交流的場(chǎng)合，不可放棄。實(shí)際確實(shí)如此，van Dyke 的那本名著《流體力學(xué)中的微擾方法》就是在一次工間茶時(shí)間喝茶時(shí)劍橋朋友們推薦給我的。這本書確實(shí)對(duì)我后來解決內(nèi)外域解匹配難題時(shí)起了很好的關(guān)鍵作用。在我結(jié)束了劍橋的進(jìn)修工作回國(guó)時(shí)，他還再三囑咐我要把劍橋的Seminar制度，Tea Break制度引入中國(guó)的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)中來。他說：“這肯定會(huì)對(duì)你們國(guó)家的科學(xué)事業(yè)發(fā)展起到良好的推動(dòng)作用。”

　　Batchelor教授如何管理這個(gè)系

　　Batchelor教授說他對(duì)這個(gè)系的管理工作總的要求是小型化，分散化。所謂小型化，就是指系的管理機(jī)構(gòu)要盡量小，他不搞很大的官僚機(jī)構(gòu)來管理。全系的日常管理工作就由他的秘書一人來做。此外，她還負(fù)責(zé)全系經(jīng)費(fèi)的管理，監(jiān)查和結(jié)算。從學(xué)校撥下來的經(jīng)費(fèi)由他系主任來決定如何分配。遇有問題一般在Tea Break時(shí)間商量一下就可解決。他不花很多時(shí)間在管理工作上。Batchelor教授還說道，他不想在他這個(gè)系搞很多的層次。確實(shí)，在他這個(gè)系里很難讓人們感覺出有什么上下層次等級(jí)之分。每一個(gè)學(xué)科只有一位教授。只有在該教授的辦公室門上可以寫明他的職稱Professor。其他人的辦公室，不管你是副教授（在劍橋這職稱叫Reader（讀者）），也不管你是講師，或者是博士后，在辦公室的門上一律不寫職稱，只寫學(xué)位Dr.（博士）。大家在日常工作中相互之間稱呼，也都一律按照Batchelor教授的規(guī)定，直呼對(duì)方的名字，不說對(duì)方的職稱，也不說對(duì)方的職位，他們從不稱呼人為某某院長(zhǎng)，某某主任，某某教授或某某院士(F.R.S.)。在這個(gè)系的組織結(jié)構(gòu)里，職稱和職位可以是相反地組織起來的。組長(zhǎng)可能是一位博士后，而教授，副教授，講師卻可能是組員。很明顯Batchelor教授力圖從管理結(jié)構(gòu)上能營(yíng)造出這個(gè)系有一個(gè)平等的學(xué)術(shù)氣氛。好讓大家在這個(gè)系里日常的學(xué)術(shù)討論中確實(shí)能做到?jīng)]有任何顧慮，暢所欲言，達(dá)到百家爭(zhēng)鳴的境界。管理工作上的分散化（decentralization)是指系主任并不是大權(quán)獨(dú)攬，一個(gè)人說了算。而是盡可能的把權(quán)分散開來。特別是分散給各個(gè)學(xué)科的教授。這里有一個(gè)例子。和我們同去劍橋Batchelor教授這個(gè)系進(jìn)修的一位年輕朋友想把自己的身份改一下，從訪問學(xué)者改成博士生，想到該系另一位教授那里去讀博士學(xué)位。他向系主任Batchelor提出了申請(qǐng)，但是很遺憾，他被Batchelor否決了。可是這位年輕朋友很堅(jiān)定，他并不因Batchelor的否決而氣餒，相反，他找到那位教授直接向他提出了這一請(qǐng)求，最后這位年輕朋友成功了，終于在劍橋那位教授那里讀成了博士學(xué)位。這件事說明至少在讀博士學(xué)位問題上，權(quán)力是分散在各個(gè)教授手里，系主任并沒有最后決定權(quán)。后來，劍橋的一位朋友和我談起，從前有一位很有名的劍橋?qū)W者說過一句很聰明的話：“All power corrupts. Absolute power corrupts absolutely!”（所有的權(quán)力都會(huì)腐蝕人，絕對(duì)的權(quán)力腐蝕起人來也是絕對(duì)地�。┛磥�，Batchelor教授是確信這句名言并身體力行的領(lǐng)導(dǎo)者，所以他的辦法是盡可能地把他手里的權(quán)力分散開，化整為零，相互制約，使他手中的權(quán)力的腐蝕性盡可能地降到最低。還要說明一點(diǎn)。Batchelor教授不讓我們那位年輕朋友讀博士學(xué)位，并不是針對(duì)這位年輕朋友個(gè)人的。后來，從我駐英使館傳給我一個(gè)任務(wù)，要我做做Batchelor教授的工作，說國(guó)內(nèi)有關(guān)單位想送一些年輕人到他這里來讀博士學(xué)位，他照樣回絕了。他說讀博士學(xué)位要花很多錢，不值得。我說，不要你花錢，這些人的學(xué)費(fèi)會(huì)由我國(guó)政府來出。他仍然不同意，他說：“花那么多的錢去讀博士學(xué)位不值。就像你們這樣，以訪問學(xué)者身份到我們這里來進(jìn)修，花費(fèi)不大，卻仍然能學(xué)到很多東西，這不是很好的事嗎？中國(guó)現(xiàn)在還不富裕，不應(yīng)該把錢花在供人們讀學(xué)位上。那個(gè)學(xué)位是用錢堆起來的！”隨后有一次我和劍橋的朋友談起此事時(shí)，那位劍橋朋友對(duì)我說，Batchelor教授的想法有道理。從歷史上看，在英國(guó)建立博士學(xué)位制度，是為了卡外國(guó)人。不要外國(guó)人在英國(guó)的高校中輕易就能拿到教授職稱，更不能拿到英國(guó)的“院士（F.R.S.）”稱號(hào)。比如，Batchelor的老師，20世紀(jì)上半葉的一位國(guó)際流體力學(xué)大師G.I. Taylor。雖然他是劍橋的教授，又是“院士（F.R.S.）”。但是他卻沒有讀過博士學(xué)位。原因就是因?yàn)镚.I. Taylor是英國(guó)人。而Batchelor卻不行。他就必須拿到劍橋的博士學(xué)位以后，才能作教授，才能當(dāng)英國(guó)的“院士（F.R.S.）”。因?yàn)锽atchelor不是英國(guó)人，他是澳大利亞人，他就必須經(jīng)過更多的考驗(yàn)。

　　Batchelor教授的理論物理系竟然還有個(gè)實(shí)驗(yàn)室

　　這個(gè)實(shí)驗(yàn)室是流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室。它還很有特色，小而簡(jiǎn)單。他們不搞大型的復(fù)雜的高級(jí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，(點(diǎn)擊此處閱讀下一頁(yè))

　　其設(shè)備甚至還比不上當(dāng)時(shí)的中國(guó)科學(xué)院力學(xué)所高級(jí)。但從這樣的實(shí)驗(yàn)室里卻做出一些很有意義的科學(xué)成果，有些已成為流體力學(xué)上的經(jīng)典載在國(guó)際流體力學(xué)的發(fā)展史中，很不簡(jiǎn)單。對(duì)此我們向Batchelor教授請(qǐng)教一個(gè)理論單位辦這樣的實(shí)驗(yàn)室的指導(dǎo)思想。他說，理論研究中的實(shí)驗(yàn)室工作并不是要驗(yàn)證一些現(xiàn)成的科學(xué)理論，而是要實(shí)現(xiàn)自己的一些新的科學(xué)思想。經(jīng)過精心的分析研究，抓住一些主要的物理因子，從而能推斷出在這樣的物理因子作用下應(yīng)該能產(chǎn)生什么樣的物理現(xiàn)象，探索出新的物理規(guī)律，而把更為精確和精密的實(shí)驗(yàn)測(cè)量交給工程技術(shù)單位去做，這就是理論研究中的實(shí)驗(yàn)工作。在這種思想指導(dǎo)下，就沒有必要去搞大型復(fù)雜高級(jí)的設(shè)備。借助于一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行一些定性的至多是半定量的實(shí)驗(yàn)研究，完全可以達(dá)到探索新的基本規(guī)律的目的。在這方面他說他的導(dǎo)師G.I. Taylor，正是這種類型工作的一位典范。在該系的一樓大飲茶室中掛有這位大師的大幅畫像。他指著G.I. Taylor的畫像對(duì)我們說，G.I.是于1975年以89歲高齡去世的20世紀(jì)的大科學(xué)家，他即是一位卓越的理論科學(xué)家，也是一位卓越的實(shí)驗(yàn)科學(xué)家。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室的工作就是按著他的思想路線指導(dǎo)下工作的。然后他領(lǐng)著我們參觀了該系的流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，向我們一一講解了實(shí)驗(yàn)室中的那些簡(jiǎn)單的設(shè)備曾經(jīng)完成了什么樣的卓越工作。當(dāng)然，他也指出，并不是絕對(duì)的不要高級(jí)設(shè)備。他指著一臺(tái)激光測(cè)試設(shè)備對(duì)我們說，這臺(tái)設(shè)備比較貴，在必要的時(shí)候，我們也會(huì)建立這樣貴重的高級(jí)設(shè)備。然而后來在該系工作的一位這種類型的科學(xué)家對(duì)我說，理論工作者的思想是非�；钴S的，所以他不喜歡去搞大而高級(jí)的昂貴設(shè)備，因?yàn)槟阋坏└愠闪诉@種設(shè)備，你的工作就必須被固定在這樣的設(shè)備上，你的思想就被釘死在那里無法再跳到別處去了。

　　關(guān)于力學(xué)學(xué)科的性質(zhì)

　　由于當(dāng)時(shí)在國(guó)內(nèi)正在制定國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)發(fā)展規(guī)劃，力學(xué)界內(nèi)部對(duì)力學(xué)學(xué)科的性質(zhì)發(fā)生了爭(zhēng)論。究竟力學(xué)算是基礎(chǔ)學(xué)科？還應(yīng)當(dāng)算是工程技術(shù)學(xué)科？對(duì)此有不同的見解，因而產(chǎn)生了一場(chǎng)激烈的爭(zhēng)論。流體力學(xué)是力學(xué)學(xué)科中一個(gè)重要的組成部分，借此機(jī)會(huì)我們也就請(qǐng)Batchelor教授談一談他對(duì)這個(gè)問題的看法。Batchelor教授欣然接受了我們提的這個(gè)問題，并談了以下他的看法。他說：“力學(xué)具有兩重性，是一個(gè)連續(xù)的“廣譜”。它既具有基礎(chǔ)科學(xué)性質(zhì)，同時(shí)也具有工程技術(shù)學(xué)科性質(zhì)，把這兩種學(xué)科性質(zhì)對(duì)立起來是不對(duì)的。”他接著講到：“也許問題是對(duì)我們這個(gè)單位側(cè)重點(diǎn)應(yīng)該放在什么地方，這應(yīng)該具體問題具體分析�！币运�這個(gè)系為例。他說：“對(duì)于我們這個(gè)系而言，我們別無選擇，只有把它當(dāng)作基礎(chǔ)學(xué)科來搞。在這個(gè)意義上，我們不搞空氣動(dòng)力學(xué)。因?yàn)樗�的基本問題已經(jīng)在20世紀(jì)上半葉就已做完，現(xiàn)在它已經(jīng)完全和航空航天工程結(jié)合起來成為一門工程技術(shù)學(xué)科了。然而在我們把流體力學(xué)當(dāng)作基礎(chǔ)科學(xué)來搞時(shí)，我們也不去做那些離應(yīng)用太遠(yuǎn)，太純粹的問題我們也是不去做的�！边@時(shí)馬上讓我想起當(dāng)初Batchelor介紹我和Hunt接觸時(shí)，Hunt對(duì)我說過的一句話，Hunt說他雖然做湍流研究但是他不搞湍流的基本問題，這就排除了我當(dāng)初向Batchelor申請(qǐng)到劍橋進(jìn)修時(shí)所提的湍流的間歇性問題。同時(shí)，也讓我想起曾經(jīng)有一位在國(guó)內(nèi)搞流體力學(xué)的朋友到劍橋訪問Batchelor教授時(shí)提出的類似問題。Batchelor教授也做了同樣的回答。說他不搞太純粹的基本問題。那位朋友接著問：“什么叫太純粹的基本問題？”Batchelor教授回答說：“例如，你所做的流動(dòng)的穩(wěn)定性問題我們就不搞”。事實(shí)上，到了20世紀(jì)下半葉，作為基礎(chǔ)學(xué)科的流體力學(xué)在完成了空氣動(dòng)力學(xué)方面的研究任務(wù)，為航空航天工程事業(yè)打下了很好的基礎(chǔ)后，就把自己的研究目光轉(zhuǎn)向其他應(yīng)用方面，由此誕生了許多新的學(xué)科。在這方面Batchelor教授的這個(gè)系走在國(guó)際前列。Batchelor教授自己的懸浮體力學(xué)就是他和化學(xué)工程學(xué)科緊密結(jié)合的結(jié)果；
Hunt的非均勻大氣擴(kuò)散就是他和大氣科學(xué)環(huán)境科學(xué)結(jié)合的結(jié)果；
Pedley的生物流體力學(xué)就是他和醫(yī)學(xué)結(jié)合的結(jié)果；
Gill的地球物理流體力學(xué)就是他和地球?qū)W科結(jié)合的結(jié)果等等。當(dāng)然，在他們向其他各個(gè)應(yīng)用學(xué)科工程學(xué)科滲透時(shí)，他們總是去研究這一工程學(xué)科應(yīng)用學(xué)科中與流體力學(xué)緊密相關(guān)的那些基本問題來做，而不會(huì)陷入各門工程學(xué)科的細(xì)節(jié)也就是說不會(huì)去研究具體的工程技術(shù)問題。這可能就是我們現(xiàn)在常說的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科吧。對(duì)此，他們搞得相當(dāng)深入，做得相當(dāng)深刻。有時(shí)候你會(huì)感到他們搞的這一套，和純基礎(chǔ)學(xué)科沒有什么不同，在我搞Batchelor教授的懸浮體力學(xué)時(shí)就有時(shí)就有這種感覺。像Batchelor教授做的這個(gè)多分散懸浮粒子沉降理論如此艱深，如此難懂，真的能為工程技術(shù)人員所使用嗎？直到90年代有一次我應(yīng)邀在中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)年會(huì)上作大會(huì)特邀報(bào)告，報(bào)告受到熱烈的歡迎。報(bào)告結(jié)束后與會(huì)的代表門還紛紛找我來索取這方面的資料要帶回去進(jìn)一步研究。我說這些數(shù)據(jù)還是初步的，不一定能適合你們的需要。他們說，沒關(guān)系，你現(xiàn)在的這些資料就對(duì)他們很有用。中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)的廣大會(huì)員們，大多來自各個(gè)工程部門，他們對(duì)Batchelor教授的懸浮體力學(xué)如此之感興趣，這時(shí)才使我真正體會(huì)到Batchelor的這一套確實(shí)是能夠?yàn)閼?yīng)用部門和工程部門做些服務(wù)的。我們的心血并沒有白流，意識(shí)到這一點(diǎn)，我感到莫大的欣慰。還要補(bǔ)充一點(diǎn)，他們雖然自己不做純基礎(chǔ)問題，但不等于他們對(duì)這類問題就一點(diǎn)興趣也沒有。相反，他們是密切關(guān)注著這方面的新進(jìn)展。例如，當(dāng)Frisch等人在湍流的間歇性問題研究中取得了重大進(jìn)展后，雖然他們自己如Hunt所說，他們不做湍流方面的基本問題，但那時(shí)他們馬上就把Frisch請(qǐng)來邀他向劍橋的朋友們做報(bào)告，以使劍橋人能跟上這方面的形勢(shì)。也就湊巧，使我也就及時(shí)地了解到自1972年我在長(zhǎng)春的近地面激光傳輸實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)湍流的不連續(xù)性以來，第一次知道了這一現(xiàn)象的可能解釋，內(nèi)心自是十分高興。另一方面，對(duì)于已經(jīng)變成工程技術(shù)學(xué)科的空氣動(dòng)力學(xué)，在我們?cè)趧�橋時(shí)的時(shí)光，我們就沒有發(fā)現(xiàn)他們請(qǐng)這方面的人來做報(bào)告。一個(gè)單位應(yīng)該保持自己的特色，一個(gè)人的精力也很有限，他們既然已經(jīng)把自己系的研究方向確定為基礎(chǔ)學(xué)科，就沒有必要也沒有精力去關(guān)心純工程技術(shù)方面的問題了。

　　關(guān)于前蘇聯(lián)式的科學(xué)院體制

　　改革開放前，我國(guó)的科研體制是照抄蘇聯(lián)的。我們把全國(guó)的基礎(chǔ)科研精英都集中起來，建立了中國(guó)科學(xué)院。而大學(xué)則被剝奪了科學(xué)研究，變成了只搞教學(xué)的地方。這種科研和教學(xué)分家的體制一直保持到打倒四人幫改革開放為止。改革開放以后，大家發(fā)現(xiàn)原來還有另外一種體制，那就是西方現(xiàn)行的把科研和教學(xué)都集中在高校的體制，科學(xué)院僅僅是一個(gè)榮譽(yù)性的機(jī)構(gòu)�？雌饋砦鞣侥欠N體制在發(fā)展科學(xué)問題上，更為有效。于是大家議論紛紛都覺得這種蘇聯(lián)式的科學(xué)院體制應(yīng)當(dāng)改革，怎么改法？卻不大清楚。借著和Batchelor教授座談的機(jī)會(huì)，我們就請(qǐng)他也談?wù)剬?duì)此問題的看法。Batchelor教授回答說，他對(duì)蘇聯(lián)科學(xué)院也有一些了解。在他們革命前，俄羅斯也有科學(xué)院，但是和英國(guó)的皇家學(xué)會(huì)差不多，俄羅斯科學(xué)院也是個(gè)榮譽(yù)性的團(tuán)體。在他們革命以后，蘇聯(lián)政府把它改造成了政府的一個(gè)機(jī)構(gòu)，也集中了一大批科技精英，成立了一大批研究所。這樣蘇聯(lián)科學(xué)院的功能就起了很大的變化。它被指望能解決與國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)技術(shù)有關(guān)的一些關(guān)鍵問題。建立起很嚴(yán)密的組織機(jī)構(gòu)，有很強(qiáng)的行政領(lǐng)導(dǎo)，制定了周密的計(jì)劃，去推動(dòng)科技工作的發(fā)展，為蘇聯(lián)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。Batchelor教授接著說在西方也有類似的機(jī)構(gòu)，但那主要是在大公司大企業(yè)手里，例如著名的如Bell電話實(shí)驗(yàn)室。這種類型的研究機(jī)構(gòu)在解決一些工程技術(shù)問題上可能是很有效的。說到這里，Batchelor教授把話頭一轉(zhuǎn)說，然而對(duì)于基礎(chǔ)科學(xué)而言（Batchelor教授把它叫做Basic Science），這樣的機(jī)構(gòu)則完全不行。因?yàn)椋�基礎(chǔ)科學(xué)研究的任務(wù)是探索未知的世界。目的是要發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律，建立新的理論。此時(shí)，Batchelor教授強(qiáng)調(diào)說，你可以發(fā)現(xiàn)新的東西，但是你完全無法預(yù)言，你將在什么時(shí)間什么地方發(fā)現(xiàn)什么樣的新東西。因此，基礎(chǔ)科學(xué)研究就無法像工程技術(shù)科學(xué)那樣來制定嚴(yán)密的計(jì)劃，在強(qiáng)有力的行政領(lǐng)導(dǎo)下推動(dòng)工作向前發(fā)展以達(dá)到既定的明確的目標(biāo)。然后，Batchelor教授再次強(qiáng)調(diào)說，基礎(chǔ)科學(xué)研究要求于人們的是一種十分積極，十分主動(dòng)的創(chuàng)造性的腦力活動(dòng)，如果本人對(duì)這問題沒有興趣，你就沒有辦法通過行政命令來讓他的思想活動(dòng)起來。在這樣的情況下，你就是整天在他身旁對(duì)他說：“Thinking! Thinking! Thunking!(思考！思考！思考！)”也是無濟(jì)于事的。因此，Batchelor教授也就再次強(qiáng)調(diào)說，對(duì)于基礎(chǔ)科學(xué)研究這樣的工作而言，我們的辦法就是：“Maximum freedom in hands of good people!（選擇好優(yōu)秀的人才，并給他以最大的自由！）”（按照Batchelor教授的思想，一個(gè)學(xué)術(shù)單位的領(lǐng)導(dǎo)同時(shí)還應(yīng)該組織經(jīng)常的，高頻率高水平的Seminar活動(dòng)，通過搞這種類型的學(xué)術(shù)活動(dòng)的辦法來推動(dòng)基礎(chǔ)研究學(xué)術(shù)工作向前發(fā)展）。Batchelor教授繼續(xù)說，在這種情況下，投資者能夠做的就是像我們西方（特別是美國(guó)和英國(guó)）那樣，把經(jīng)費(fèi)分散到幾十個(gè)或幾百個(gè)大學(xué)里去，然后就等待果實(shí)的成熟，而總會(huì)有果實(shí)成熟的。Batchelor教授最后說，把基礎(chǔ)科學(xué)研究放到大學(xué)里去還有個(gè)好處。那就是大學(xué)里的青年人最多。青年人思想最活躍，對(duì)新東西最敏感，最少舊的思想束縛，精力最充沛，因此是最有創(chuàng)造性，最容易出創(chuàng)造性的成果，這是獨(dú)立于大學(xué)以外的政府的研究機(jī)構(gòu)所沒有的優(yōu)勢(shì)。

　　告別，感謝！

　　座談會(huì)原定兩個(gè)小時(shí)，但由于Batchelor教授十分熱情，最后座談會(huì)竟延長(zhǎng)成三個(gè)小時(shí)。Batchelor教授工作十分繁忙，他的日程經(jīng)常是安排得非常緊湊，我們還沒有看到他會(huì)用這么多的時(shí)間來接待一個(gè)代表團(tuán)。這充分地體現(xiàn)出Batchelor教授對(duì)中國(guó)人民的友好情誼，對(duì)中國(guó)科學(xué)同行的友好情誼，對(duì)中國(guó)的科學(xué)事業(yè)能迅速地發(fā)展起來的熱望。對(duì)此，在分手告別的時(shí)候，我們一再地向他表示了我們衷心的感謝。

　�。�2009年3月18日初稿寫成于南開園）

　　（本文部分內(nèi)容選自拙著《創(chuàng)新話舊——談科學(xué)研究中的思想方法問題》的有關(guān)段落加以增刪修改，文中關(guān)于Batchelor教授作風(fēng)的特點(diǎn)和與Batchelor教授的座談會(huì)報(bào)告兩大段落則完全是新添的，由此而成此文）

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