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徐遐生院士:纪念林家翘先生 | 赛先生天文

http://www.smcyw.com时间:2016-07-14 08:34来源:中国IT观察网

  

  (图片作者:Matipon Tangmatitham)

  今天(2016年7月7日),是林家翘教授诞辰百年的日子。他是20世纪杰出的华裔应用数学家和天体物理学家,在流体力学流动稳定性和湍流理论方向做出了杰出的贡献,并与本文作者,他的学生,著名天文学家、美国科学院院士徐遐生教授共同创建了盘星系螺旋结构的Lin-Shu密度波理论。林先生去世后,徐遐生特地撰此文回忆恩师,赛先生获作者授权将其译成汉语,与各位读者共同纪念这位伟大的科学家。

  作者徐遐生(Frank Hsia-San Shu)

  翻译陈诚(中国科学院数学与系统科学研究院)

  校对小华

  林家翘(Chia-Chiao Lin)教授,20世纪杰出的华裔应用数学家和天体物理学家,于2013年1月13日凌晨因心脏衰竭在北京逝世,享年96岁。在他去世后,他的妻子林梁守灜继续在北京居住,女儿林声溶则仍旅居美国佐治亚州迪凯特市。

  林先生于1916年7月7日在北京出生,祖辈是福建省福州市的名门望族。2013年1月18日,林先生的葬礼在北京举行,众多亲属及清华数学和物理方面的学者前来吊唁。这是伤感而庄重的一天,值得被众人铭记。人们追忆着林先生卓越的一生,那曾在现代中国最艰苦的时期仍不放弃希望和尝试,最终熠熠生辉的传奇篇章,任何一部文学小说都无法与之比拟。

  

  林先生于麻省理工学院起步学术生涯(左),在北京叶落归根(右)

  在19世纪和20世纪之交的义和团运动之后,盟国以胜利者的姿态从中国卷走了一笔巨额赔款。美国出于一贯的信誉,返还了他们所得赔款的一部分并投入到教育事业。1911年,中华民国成立,清华大学随之建校,并承担起派遣青年学生出国留学的急迫使命,旨在学习当时中国与西方世界相比之下非常奇缺的科学技术。

  建校之初,考取清华的竞争就异常激烈,而林先生在1933年以全校第一名的身份考入清华大学物理系,这是他早期的一个值得称道的成绩。我的父亲告诉我,他的同学们之间有一个传说,那就是当任何一类考试分数公布时,大家都只会好奇是谁考了第二名。每个人都确信,林先生会在他的班级以第一名的成绩毕业,在1937年他也确实众望所归。林先生甚至在体育课程上也得到了最高分,并不是因为他特别擅长运动,而是由于当所有其他的学生都已经离开去洗澡时,他仍然在赛道上奔跑。

  

  清华大学旧校门,北京

  就在毕业典礼之后不久,日军轰炸了上海。尽管中国地面部队发起了顽强的抵抗,尤其是在北京西南宛平城的卢沟桥拼死守卫,但是送去保卫上海的第三代柯蒂斯鹰双翼飞机远比不上速度更快的日本战斗机和轰炸机。

  林先生在物理学上的指导教师周培源,注意到了这种差距,并劝说他获得奖学金的优秀学生将研究生阶段的研究方向转向空气动力学,因为这一领域无疑是国家迫在眉睫的需求。日军到来之前,在“用空间交换时间”的焦土政策下,中国的产业和大学开始向西迁徙。在云南省昆明市,清华大学、北京大学和南开大学合并为国立西南联合大学。在那里,林先生和他的朋友们,其中包括在那时已经成为清华大学教授的陈省身和华罗庚,一起思考着他们的未来。

  

  林家翘(左),周培源(右),1987

  1939年,林先生考取了著名的庚子赔款留英公费生,师从举世闻名的流体动力学家杰弗里·泰勒(G. I. Taylor)攻读研究生。然而,二战的爆发切断了与英国的联系,从而使这项计划被迫中断。1940年,林先生辗转到多伦多大学,在造诣深厚的爱尔兰数学家、相对论学家约翰·辛格(J. L. Synge)的指导下,继续学业。1941年,他在多伦多获得了理学硕士学位,然后转赴加州理工学院师从杰出的空气动力学家西奥多·冯·卡门(Theodore von Karman,第一届总统科学奖获得者)开始博士论文研究。

  在其求学期间,林先生再一次以总分第一名的傲人成绩,从加州理工学院的所有研究生中脱颖而出,并于1944年获得了航空学博士学位。

  在冯·卡门的指导下,林先生的博士论文研究并解决了一个平行剪切流的稳定性问题,这类问题是由阿诺德·索末菲(Arnold Sommerfeld)指导的维尔纳·海森堡(Werner Heisenberg)的博士论文的主题。它的数学问题涉及到了有内部奇点(或在解达到该问题物理边界的“拐点”)的四阶常微分方程(奥尔-索末菲方程),即使在今天,这个问题对于应用数学界也是相当大的挑战。海森堡强大的直觉让他找到了可能的解,并且推测当稳定流边界条件被打破时所产生的湍流性质。但他没有得到可以让数学家们接受的奥尔-索末菲公式的解。而后来的发现让这个问题更加复杂了,德国一个竞争对手的研究小组对相关但又不同的问题进行了研究,但其结果却表现出了对在参数空间中的稳定性边界与林先生的结果相比完全不同的几何结构。

  

  清华园,清华大学

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