周培源 （中国科学院院士）

简介

周培源于1902年出生在江苏一个书香门第，17岁考入清华学校北上求学，1924年，周培源从清华学校（今清华大学前身）毕业，后赴美留学，1928年获美国加州理工学院理学博士学位，是加州理工学院毕业的第一名中国博士生。1928年赴德国莱比锡大学从事量子力学的研究。1929年回国以后，曾任清华大学教务长、校务委员会副主任、北京大学教务长，副校长和校长，中国科学院副院长。1980年8月至1993年任政协全国委员会副主席。

1980年周培源获美国普林斯顿大学名誉法学博士学位，1980年和1985年两次获得美国加利福尼亚理工学院“具有卓越贡献的校友”奖，1982年获中华人民共和国自然科学奖。著有《爱因斯坦引力论中引力方程的一个各向同性的稳定解》《关于Reynolds求似应力方法的推广和瑞流的性质》《关于速度关联和瑞流脉动方程的解》等，辑有《周培源文集》。

人物生平

早年经历

1902年8月28日，周培源出生于江苏省宜兴县（今属江苏省无锡市）的一个书香门第，他的父亲周文伯是晚清的秀才，母亲冯瑛出身于名医世家。周培源是家中的独子，有一个姐姐和两个妹妹。在三岁半时周培源便入私塾受启蒙教育，在私塾念了四年多后，1910年，周培源进入一所洋学堂上学。随后随着辛亥革命的爆发，周父外出经商，年幼的周培源随他离乡，先后在南京、上海等地求学。

1918年春，周培源考入上海圣约翰大学附属中学。第二年，“五四运动”爆发，周培源因参加了上海地区的“五四”运动，触怒了校方，成为被开除的几十个学生的其中之一。被开除后，周培源回到老家自学，期间常在芳桥的潮音寺内读书看报。在机缘巧合下，周培源在报纸的角落处看到了清华学校的招生信息，于1919年9月，周培源考取清华学校中等科三年级插班生，入学一月后便因各科成绩优异升入中等科四年级。很多年后，周培源还饶有趣味地回忆道：“那则报上的招生广告只登了一天，而且是非常小的一条消息，居然被我看到。”

在清华就读期间，周培源对数学产生了浓厚兴趣，并逐渐崭露头角。在读高等科三年级时，他写了人生中第一篇学术论文——《三等分角法二则》，由此开启了长达七十余年的科学研究工作，该文后经数学教授郑之蕃推荐，发表于《清华学报》上。周培源曾写道，郑之蕃是他“青年时期最好、最尊敬的老师”，并称这位老师的教导对他后来“立志一生攻读理论物理学与数学，起了决定性的作用”。

美国留学

1924年，周培源从清华学校毕业，获准“庚款留美”后，便去了芝加哥大学读理论物理专业。同年秋天，由于他成绩优异，被清华学校要求继续在美国完成大学课程，进入美国芝加哥大学数理系二年级学习。于1926年3月和12月先后获得该校数学物理学学士学位、数学硕士学位。在芝加哥大学苦读两年后，1927年初，周培源赴帕萨迪纳的加州理工学院，师从著名数学家贝尔（E.T.Bell，1883—1960）教授研究相对论引力论问题，于1928年6月获得理论物理博士学位，并且博士论文由导师贝德曼教授提议并授予最高荣誉奖。1928年，周培源由加州理工学院毕业后相继到了哈佛、普林斯顿和康奈尔等大学做短期访问学习，而后进入德国莱比锡大学跟随海森堡（W.Heisenberg，1901—1976）教授研究量子力学。一学期后，周培源应泡利（W.E.Pauli，1900—1958）教授之约，来到瑞士的苏黎世高等工业学校继续研究量子力学。

1929年4月，周培源由海森伯推荐，参加了由尼耳斯·玻尔召集的哥本哈根年会。在会上他不仅会见了尼耳斯·玻尔，进行了友好的交谈，还参观了玻尔研究所，会见了当时很多知名的物理学者，如泡利（W.Pauli）、厄任菲斯特（P.Ehren-fest）、达尔文（C.G.Darwin）、海特勒（W.Heitler）、伽莫夫（G.Gamow）和卡斯米尔（H.B.G.Casimir）等。

工作与科研经历

1929年秋，周培源应时任国立清华大学（简称清华大学）首位校长的罗家伦之邀，返回清华大学担任物理学系的教授，此时他仅27岁。因此，周培源成为了当时清华大学最年轻的一位正教授，也是第一位理论物理学教授”。在清华大学任教期间，周培源主讲理论力学、相对论、电动力学、量子力学、统计力学等理论物理的课程，其中1929—1933年，还被聘到国立北京大学物理系兼教电子论及相对论课程。1932年6月18日，周培源先生与王蒂澂女士结婚，生有四个女儿。

1936年—1937年间，周培源利用他在清华大学任教的第一次科研休假机会，赴美国新泽西州的普林斯顿高等研究所从事理论物理的研究，期间参加了爱因斯坦（A.Einstein，1879—1955）主持的广义相对论讨论班，成为当时在爱因斯坦身边从事相对论研究的唯一一位中国学者，并完成了题为《爱因斯坦引力论中引力场方程的一个各向同性的稳定解》的论文，在1937年发表于美国数学杂志上。在讨论班上周培源再一次见到来访的尼耳斯·玻尔，彼此十分愉快。周培源还代表北京大学、清华大学，当面邀请他访华。期间周培源一家受到的美国的邀请，但在1937年，周培源毅然选择回到中国。回中国后，遇抗战全面爆发，清华辗转迁至昆明，周培源举家随校南迁，并先后任长沙临时大学（1937年夏—1938年春由北大、清华、南开三校合组）、国立西南联合大学（1938年春—1946年春由北大、清华、南开三校合组）的物理系教授。在西南联大期间，周培源开设了弹道学课程，影响了不少学生，如何泽慧等。1938年，周培源受其社会环境的影响将其学术研究的重心由广义相对论转到了流体力学中的湍流理论。此后1940年，周培源在《中国物理学报》上发表了《关于Reynolds求似应力方法的推广和湍流的性质》，该文在国际上首次提出需要研究湍流的脉动方程，并用求剪应力和三元速度关联函数满足动力学方程的方法建立起普通湍流理论，为以后湍流研究开辟了一个新方向。周培源论文的发表不仅吸引了林家翘、郭永怀等人到他身边学习，还激发了西南联大许多学生对流体力学的兴趣。

1943年，周培源利用他在清华大学的第二次科研休假的机会来到加州理工学院做访问教授，在这里，他继续深入研究湍流理论。1945年，他在美国《应用数学》杂志上发表了《关于速度关联和湍流脉动方程的解》，进一步完善和发展了他在1940年提出的思想，在国际上产生了重大影响，至今仍被引用。十年后，他所提出的湍流的解在国际上发展为湍流的模式理论，周培源也被公推为湍流模式理论的奠基人。同年，周培源受邀参加美国战时科学研究与发展局的科研工作，主要研究鱼雷空投入水的相关理论，二战结束后，周培源又来到海军军工试验站继续从事科学研究。1946年10月，周培源由欧洲重返美国，并于1947年2月与夫人携三个女儿全家返回上海。1947年，周培源举家告别美国优渥的环境，回到中国，继续执教于清华大学。

1952年，周培源创立了新中国的第一个力学专业——北京大学数学力学系力学专业。之后，全国高等学校院系调整后，周培源转任北京大学教授、教务长。此后还相继担任过北京大学副校长、校长、党委副书记，直至1981年3月因年事已高主动辞去校长职务。自20世纪50年代之后，周培源除担任教学、科研和行政职务外，还曾担任中国科学院副院长，中国科学院学部委员，中国科协代主席、主席，九三学社中央副主席、主席、名誉主席，第五、六、七届全国政协副主席，中国人民争取和平与裁军协会会长，中国国际科技促进会会长等重要职务。此外，他还领导建造了北京大学直径2.25米的三元低速风洞，又提出了小涡旋模型，发展了均匀各向同性湍流理论，并于1982年获国家自然科学二等奖。

在1979年，在阔别相对论领域40多年后，已77岁高龄的周培源赴意大利参加纪念爱因斯坦诞生100周年的第2届格罗斯曼会议，此次会议激发了他重新研究广义相对论的决心。于1982年4月，周培源发表了《论爱因斯坦引力场论中坐标的物理意义和场方程的解》等文章，在求解爱因斯坦引力方程方面取得了重要进展。此外，尽管年事已高，周培源仍孜孜不倦地指导研究生，始终奋斗在教育第一线，1988年，他又提出了用逐级迭代法代替传统的逐级逼近法，使平均运动方程和脉动方程联立求解变为现实，这一重大进展是国际湍流理论研究中的一大创举，是模式理论的新飞跃。

因病逝世

1993年11月24日，周培源在北京医院逝世，后安葬于八宝山革命公墓，享年91岁。

主要成就

科学研究

自1926年以来，周培源主要从事的科学研究主要是两个方面——爱因斯坦广义相对论引力论和流体力学中的湍流理论的研究和教育工作，并都取得出色的成果。

• 引力论

1926年周培源在芝加哥大学求学时期，就进行引力论研究，主张引进另外的物理条件才能求解出引力函数的确定解。在20世纪20年代，周培源用引入新物理条件的办法获得了轴对称静态引力场的若干解，以后又于20世纪30年代在引入各向同性条件下，又求得了与静止场不同类型的严格解。

在广义相对引力论方面，他提出了“谐和条件是物理条件”的重要观点，经过研究证实，在世界上首次获得地球表面水平方向和竖直方向传播速度的相对差值在10~11量级上相同的结果。

在应用广义相对论于宇宙方面，周培源先是于1939年证实了在均匀性或各向同性的条件下，可以将过去常用的宇宙度规（Friedman度规）简化的原理，从而使得求解问题大大简化。到1987年，周培源同他的研究生黄超光将谐和条件用于宇宙论，得到了新的结果，由此导出新的红移关系与该星的质量有关。

• 湍流理论

周培源从事湍流研究是从1938年开始的。1940年周培源就根据已建立的湍流理论模型，对若干流动问题做了具体计算，其结果与当时的实验符合得很好。1945年，周培源在论文《关于速度关联和湍流涨落方程的解》中提出了两种求解湍流运动的方法，他的这种思路为湍流研究者开辟了崭新的途径。其中的一种解法，奠定了国际上称为“湍流模式理论”的基础，在国际上被誉为“现代湍流数值计算的奠基性工作”。在近数十年的发展，愈益显示出它的重要性。世界各国不少人沿循他的方法进行开拓，形成了“湍流模式理论”流派。

20世纪50年代，周培源利用一个比较简单的轴对称涡旋模型作为湍流元的物理图像来说明均匀各向同性的湍流运动。与此同时，周培源还与他的学生研究得到了均匀各向同性湍流在早期衰变运动的二元和三元速度关联函数。随后于1986年，证实了周培源在1975年提出“准相似性”的概念及与之相适应的条件，从而在国际上成为第一次由实验确立了从衰变初期到后期的湍能衰变规律和微尺度扩散规律的理论结果。其后，周培源又与黄永念计算得到衰变各期的能谱函数、能量传递函数等等，这些结果都得到国际同行的赞许。

20世纪80年代以来，周培源又将所取得的结果与准相似条件推广到具有剪切应力的普遍湍流运动中去，并引进新的逼近求解方法，得到了新的成果。其在湍流和相对论研究中所作出的重要贡献为世人瞩目。

主要论著

周培源从事科学研究近70年，所研究的科研课题近百个，主要致力于爱因斯坦广义相对论引力论和湍流理论两个领域。其几乎全都是他自己独立思考选定的，在他1937年发表的《爱因斯坦引力论中引力方程的一个各向同性的稳定解》一文中，充实了爱因斯坦的引力论；1939年他又发表了《论弗里德曼宇宙的理论基础》《关于宇宙空间的球对称性和弗里德曼宇宙的基础的解释》两篇文章，将广义相对论宇宙论的研究向前推进了一步。1945年周培源在美国《应用数学季刊》上发表了题为《关于速度关联和湍流脉动方程的解》的论文，该论文在国际上至今仍产生着深远的影响，并被誉为“现代湍流模式理论的奠基性的工作”。

著作

论文

以上文献来源。

人才培养

周培源在发展中国教育事业和组织领导国家科学文化等方面也做出了重要贡献。

培养学生

从27岁到去世，周培源一直致力于教育事业，把自己全部的知识传授给学生，培育出整整9代物理学后人。

他一直坚持讲授相对论和理论力学两门极其重要的基础课，朱光亚、何泽慧、钱三强、王大珩、钱伟长、杨振宁等一批著名科学家，都曾经是他的学生。1952年周培源又领头创建了中国第一个力学专业，六十年来为国家输送了数千力学人才，这些人大多成为中国科研、教学和工程建设的技术骨干，其中仅院士就有十三名，“两弹一星”元勋大多是他的学生，有的还是他学生的学生。

其他方面

周培源也是一位社会活动家，曾兼任过许多重要社会职务。曾数十次代表中国科学技术界出席国际会议、参加与科学技术界有关的国际活动或率团商谈科技人员交流培养和国际科学合作事宜，对发展国际科学合作、推进国际学术交流、维护和宣传中国在国际事务中的外交政策和原则立场，做出了不懈的努力和宝贵的贡献。

1986年，周培源和他的两个妹妹将他们在宜兴市芳桥镇后村的600多平方米祖居无偿捐献给家乡人民，作为科普文化场所。1989年，周培源夫妇又将珍藏多年的145幅珍贵的古代字画无偿捐献给无锡市博物馆，还将政府颁发奖金的大部分捐赠给他们所在的工作单位——北京大学和清华大学附属中学作为科学基金与奖学金，后来又捐出一万元给中国振华基金会作为奖学金，用于资助鼓励社会上科技、教育事业的发展。

个人任职

1955年，当选为中国科学院学部委员，并曾任数理化学部的常务委员

1978至1981年间，任中国科学院副院长

1958至1986年间，先后任中国科学技术协会书记处书记、副主席、代主席、主席，名誉主席

1951至1982年间，任中国物理学会理事长

1957至1986年间，任中国力学学会副理事长

是第一、二、三、四届全国人民代表大会代表，第五届全国人大常委会委员；政协第三、四届全国委员会常务委员；九三学社第四届中央常务委员，第五、六届中央副主席，第七、八届中央主席，第九届中央名誉主席。曾任中国人民外交学会副会长，中国波兰友好协会会长，中国人民争取和平与裁军协会会长，九三学社第四届中央常务委员等。

获奖记录

所获奖项

1980年率北京大学代表团访美，被美国加州理工学院授予“具有卓越贡献的校友奖”。

1985年周培源再次获得加州理工学院授予的“具有卓越贡献的校友奖”。

1982年获中华人民共和国国家自然科学奖。

荣誉称号

1951至1982年间，任中国物理学会名誉理事长。

1955年被选聘为中国科学院学部委员（院士）。

1957至1986年间，任中国力学学会名誉理事长。

1982年周培源与钱学森一同被授予中国力学学会“名誉理事长”称号。

1980年，美国普林斯顿高等学术研究院授予周培源名誉法学博士学位。

人物影响

周培源基金会

1989年，周培源夫妇向无锡市博物馆捐画之举在社会上引起广泛反响。一些朋友、学生、同事和单位纷纷捐款，设立以周培源命名的各种奖金和基金。经中国有关部门的批准，1993年，周培源基金会正式成立，用以资助奖励科学、教育、文化以及和平事业，宗旨是“推动学术交流、人才培养、科学研究、技术开发，促进科学技术进步”，设有周培源物理奖、化学奖，还包括：科研基金、教育基金、学术交流基金、和平基金和学术团体干部奖励基金，已奖励资助上百个项目，数百人次。“周培源物理奖”“周培源力学奖”等已被公认为是该领域最具影响力的奖项。

与尼耳斯·玻尔

周培源与诺贝尔物理学奖获得者尼耳斯·玻尔的交往是从1928年秋开始的。随后于1929年4月以及1937年春，在两次学者研究会上与尼耳斯·玻尔交谈，彼此十分愉快。周培源与尼耳斯·玻尔的友好关系，也影响了尼耳斯·玻尔的妻子和儿子，在1949年，尼耳斯・玻尔的夫人格丽特・玻尔热情地参加了中国驻丹麦使馆举行的国庆招待会，他的儿子奥格・玻尔教授也曾经于1962年和1973年两次访问中国。甚至还邀请了中国不少的物理学工作者先后到玻尔研究所工作，这对中国物理学的发展产生了积极影响。

人物评价

中国科学院院士、诺贝尔物理学奖获得者杨振宁曾说：30年前中国科学还在若有若无的境界，而现在已差不多赶上世界水平了。其中，有多少周培源的心血和汗水呢。

程民德院士在评价周培源时说到,“周老在科学事业上的身教和言教，对北京大学产生了极为深远的影响。他那种高标准、严要求、迎难而上攀登学术高峰的治学精神，和那种坚韧不拔献身科学事业的治学态度，对于当时北大的数学力学系有很大影响。一种朴素、踏实的学术气氛在当时的数学力学系已蔚然成风。”

中国核物理学家、两弹一星元勋王淦昌对周培源的高度评价：“由衷钦敬他那一贯的为探求真理献身、不计荣辱、不畏物议，坚持实事求是的科学精神。”

中国科学院外籍院士、美籍华裔数学大师陈省身说他是一个豁达而公正的人，是一位杰出的科学家和教育家，亦有高度的行政才能。

后世纪念

周培源故居

周培源故居位于宜兴市芳桥镇后村，坐北朝南，建于清末至民国初年，现有建筑三进，占地750多平方米。1987年周培源将故居捐献给宜兴市政府。1996年11月宜兴市人民政府公布为市级文物保护单位。

周培源诞辰100周年纪念活动

2002年8月28日在北京市中国科学技术馆纪念中国著名科学家、教育家和社会活动家周培源诞辰一百周年展览开幕。展览由中国科技馆和周培源基金会共同主办，是为了表达中国广大科技工作者对周培源的缅怀、崇敬之情，同时也纪念周培源先生对人类的科学与和平事业、中国科技与教育的发展作出了杰出贡献。