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。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。
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。
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。
朱先生撰写的史论结合的短文有不少,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。
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》,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。” 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彩的《牛顿力学三百年》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。”
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》,此文与郝柏林的《分岔、混沌、奇怪吸引子、湍流及其它》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,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。
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。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、郝柏林诸位老师都帮过忙。
对于年轻的我,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。