武 際 可
文章介紹周培源先生在工程技術與應用方面的研究、參與、組織領導方面的工作與成果。讓我們瞭解作為教育家、流體力學、理論物理著名學者的科學家的另一面。他參與、支援和組織的工程科學和應用研究業績在百多年的北大歷任的校長中是絕無僅有的。
我國著名的科學家、教育家與社會活動家周培源先生，他的研究方向是理論物理與流體力學。具體說是理論物理中的相對論和流體力學中的湍流理論，這是這兩個學科中最具有挑戰性的理論難題。周培源在其中都做出了開創性的工作。
在文革中，由於四人幫的肆虐，理科無用流行，造成人人畏懼理科、談理變色局面。是周培源先生頂風而上，直接上書周總理，談基礎科學的重要性。並得到周總理的支持。
由於周培源先生自己對研究的興趣，由於周培源先生捍衛基礎學科的大無畏精神。於是周培源先生的追求和捍衛基礎科學的鮮明形象深入人心。以至於人們對他參與、支持和重視應用研究和工程研究的方面瞭解不多。本文就是要簡單回顧一下周培源先生這方面的情況。幫助我們比較全面地瞭解這位偉大的教育家。
1943年，周培源先生因休假赴美在加州理工大學訪問，其間，周培源先生用了一年的時間深入研究湍流理論。在1945年在《應用數學》雜誌上發表論文《關於速度關聯和湍流脈動方程的解》。這就是周培源先生在湍流方面影響最大的論文。
到1945年，他受邀美國政府的國防研究。由於周培源先生在流體力學方面的工作已經很出名，所以周培源受邀參加了在加州理工大學組織的魚雷入水的研究這項研究，不久二戰結束，這項研究也便終止了，當時參加這項研究的其他成員都轉去做別的事，而周培源先生堅持到底，一直由他寫出該專案的總結報告。這項報告一直被美方列為保密資料，一直到1957年才解密。魚雷入水課題是一個典型的工程技術課題。周培源先生既然參加了，就善始善終把它做好，一直到課題總結報告。這是周先生親自參加過的工程技術專案的研究。那時周先生正是四十剛過，正是湍流研究出成果的年齡，他能夠同時擠出時間做工程技術課題，說明他在戰時的條件下對工程實際課題的研究是十分重視的。
從1952年全國院系調整，周培源來到北大，歷任教務長、副校長、校長等校領導工作。其中周培源先生把主要精力投身於工程技術工作並做出了顯著業績的，主要有兩項。
一項是漢中分校的建設。1965年三月，毛澤東發出指示：北大清華要建分校，免得打起戰來搞西南聯大。北大把建設分校的任務分工到周培源先生主抓。學校決定數力系的力學專業、技術物理系、無線電系內遷。周培源先生從1965年開始，從選擇校址，又根據這些系科的特點提出規劃與設計要求，最後參與校區的施工。經過兩年多的努力，校區建設初具規模。於1969年10月這三個系科師生遷往分校。于1970年招收工農兵學員開始正式教學。
漢中分校校區的建設，是一項複雜又有一定規模的土木工程。周培源先生一個階段全力以赴。甚至有一段住在漢中。事後無論是北大漢中分校的師生還是後來在該校址繼續辦學的陝工大師生的反應，這個校區的設計與建設是一項優秀的工程。無論在選址上節約耕地、滿足教學和研究需要，教學設施、供水系統、金工車間、食堂和體育設施都是無可挑剔的。它說明，周培源先生不僅重視工程和技術，而且他能夠組織實現建設一個校區的工作。說明他不僅學術上在理論研究上做出舉世矚目的成績，而且在工程建設的組織管理上也不外行，一定程度上還可以說是很優秀的。
另一項是王選的漢字雷射排版系統的成功。這個專案其實在1974年就開始了，但是由於在文革中各項工作都不能正常進行，專案困難重重，實際上處於半停頓中。文革後周培源先生介入專案，他先是下決心關停了文革中辦起的對環境有嚴重污染的製藥廠，後瞭解雷射排版專案的困難並逐一加以解決。沒有辦公用房，他與校內各方打交道，將北大老圖書館騰出供雷射排版團隊辦公；人力不足，他從各系抽調教師參加該項目。在解決校內困難的基礎上，又是周先生對外理順了和投資方新華社的關係以及硬體生產單位的關係。周先生並且隨時關心專案進展，例如當樣書出來後是他專門寫信向中央領導送上樣書，並且叮囑王選在國外申報專利。隨後雷射排版走向市場，使漢字印刷產生了革命性的變化。王選後來回憶，沒有周老的關心和支援雷射排版很難取得成功。所以後來北大建立印刷技術研究所，他們讓周先生出任名譽所長，以紀念周先生在雷射排版中的功勳。
1954年周培源先生在《光明日報》上發文《力學是和國家建設有密切聯繫的科學》。文章說：“1952年在北京大學成立數學力學系，以力學專業作為數學力學之組成部分之一。這是中國高等學校在基礎科學方面的系科設置的發展史上暫新的一頁。”“祖國需要大批能直接投入工業建設的力學工作者。”從文章的標題和所引的幾句話，可以明確地看出，周老眼中的力學，既是一門基礎科學，又是一門和國家建設密切聯繫的工程科學。對周老對力學雙重性的論述。幾年內，並沒有聽到不同的見解。
然而，1957年在《科學通報》上錢學森先生發表了一篇《論技術科學》的論文。文中明確提出“力學本身也就成為技術科學的一個範例，也是我們現在對技術科學這一概念的一個來源。”
現在，關於力學學科的性質，有了兩種不同的意見。到1958年，大批力學系在幾十所高校誕生，由於新建立的力學系大半都是由原來的工科系科轉為力學系科的，所以認為力學是技術科學的居多。其中比較著名的代表人物有：主張力學屬於技術科學的有錢學森、張維、錢令希；主張力學是具有基礎學科和工程技術學科兩重性的有周培源、錢偉長、談鎬生。他們都在有關的雜誌或會議上發表過相關的論述。後來人們逐漸把這個爭論簡單化，化簡為主張力學是基礎學科和主張力學是技術學科的爭論。這樣一簡化，一般人就自然理解為主張力學是基礎學科的人不言而喻地被理解為反對應用。這種簡化，至今仍有影響。
直到1977年,談鎬生先生參加中國科學院力學規劃會議期間，針對當時全國基礎科學發展規劃（1978〜1985)將力學排除在基礎科學之外的狀況，向有關領導遞交了一份重要意見（《關於制定自然科學學科發展規劃會議的幾,點意見》）。儘管當時在科學家中對力學學科的性質，力學與物理學的關係等，有不同的看法，但是有關領導們均同意談先生在全國基礎科學發展規劃中補充上力學學科規劃的建議，此意見得到了鄧小平同志的同意，於是，次年由周培源任領導小組組長、錢學森等人任副組長，召開了全國力學規劃會議，歷時半個月，全國力學界對力學學科的認識達到了統一：力學既是基礎科學、又是應用科學；力學是幾大基礎學科之一。
周培源先生1979年在《力學與實踐》創刊號上發表文章《談談對力學認識和幾個關係問題》，這篇文章代表了大家統一認識後對力學的看法。文章說：“從力學長期發展的歷史來看, 我們可以得出這樣一個初步的結論, 就是力學具有很強的基礎性, 又有極為廣泛的應用性。兩者相輔相成, 互相促進。所以, 力學既是基礎科學, 又是應用科學。這和數學、物理學、化學、生物學等門科學, 並沒有什麼兩樣的地方。”
北大力學專業自從1952年誕生，1979年獨立成系。一直是在周培源先生對力學既是基礎學科又是應用學科的見解下進行教學與研究的。為了強調理論與應用並重，1996年力學系更名為力學與工程科學系。1952年力學專業成立以來，在理論與應用方面都做出了可觀的業績。
在理論研究方面，成果累累。周培源、黃永念等提出的湍流先計算後平均的新路徑；黃永念的動力系統；顏大椿、魏中磊、盛森芝的湍流實驗與測量；黃琳的控制理論；陳濱的分析力學；王敏中的彈性力學通解與平均Eshelby問題；殷有泉、曲聖年的塑性本構關係的研究；王大鈞、武際可關於彈性結構與薄殼問題正定性的證明；武際可黃克服關於分岔問題及其計算方法的研究；黃築平的塑性力學研究。蘇先基等研製成功電火花動態光彈性儀，可以達到每幀微秒級。
在工程應用方面：1956年全國十二年科技規劃在北大建造大風洞，原來是為研究湍流計畫的，當周老得知我國航空方面還沒有合適的大風洞時毅然將二元試驗段停下來先建三元段，於1958年吹風。三元段為我國早期航空工業發揮了相當的作用，後來在孫天風教授開創的風工程研究上也發揮了重要作用。鈕珍南、尹潔芬、王信英等的風洞設計，他們對外設計過環境風洞，還設計過大型激波風洞。沈鈞濤等研製成功基於柯氏加速度原理的流量計，並且已投產。
固體力學教研室在國內推出過最早的幾個結構分析通用程式：曲聖年1972年自編彈性力學平面問題通用程式；1973年武際可王大鈞袁明武等編制了用有限單元法求解彈性旋轉薄殼的靜力分析程式BS和動力分析程式BSD；1973年-1975年，北京大學的曲聖年用組合語言編制的含20節點的三維求解彈性力學問題的YD程式；1979年開始，北京大學曲聖年、鄧成光、吳良芝等，對美國加利福尼亞州立大學伯克利分校威爾遜開發的結構分析SAP系列進行了消化、移植和推廣工作。先後經過近11年的工作，舉辦培訓班16期，為數以百計的重要工程解決了計算與應力分析問題。該專案獲1985年國家科技進步二等獎；1984年北京大學袁明武將加利福尼亞州立大學伯克利分校威爾遜開發的在微機上運行的結構分析通用程式SAP81擴充改進為SAP84，為國內大量工程計算應用。它是國內結構分析首個微機版通用程式。
由於風工程和電腦結構分析的研究，力學系為我國數以千計的大型工程提供了設計參考資料。如陝西褒河水庫、上海東方明珠、虎門大橋、北京世紀壇結構、北京植物園結構、全國數以百計的大型冷卻塔結構，援建巴基斯坦大橋的穩定性分析。
一般力學在漢中時期參加過雷達設計與研製。
在教學方面1996年在國內最早開辦結構分析專業。
2005年力學系擴展為北大工學院。在工學院中的力學系仍然堅持理論與應用並重的原則。這種風格還會影響工學院新添加的其他系科。
周培源參與、支援和組織的工程科學和應用研究業績在百多年的北大歷任的校長中是絕無僅有的。他不僅是一位基礎研究成就斐然的學者，也是一位應用研究的組織者。他是一位理論與應用並重的教育家。