中国近代力学家——周培源

周培源（1902 年 8 月 28 日 - 1993 年 11 月 24 日），江苏宜兴人，是中国著名的理论物理学家、流体力学家、教育家和社会活动家，中国科学院院士，中国近代力学奠基人和理论物理奠基人之一 。
一、生平经历
早年求学
1902 年 8 月 28 日，周培源出生于江苏省宜兴县的一个书香门第。父亲周文伯是晚清秀才，母亲冯瑛出身名医世家。他是家中独子，有一个姐姐和两个妹妹 。
三岁半入私塾受启蒙教育，四年多后，1910 年进入洋学堂。辛亥革命爆发后，随父离乡，先后在南京、上海等地求学。1918 年春考入上海圣约翰大学附属中学。1919 年，因参加 “五四运动” 被校方开除，回到老家自学，常在芳桥的潮音寺内读书看报。同年 9 月，考取清华学校中等科三年级插班生，入学一月后升入中等科四年级 。
在清华就读期间，对数学产生浓厚兴趣并崭露头角。高等科三年级时，写了学术论文《三等分角法二则》，后经数学教授郑之蕃推荐，发表于《清华学报》。郑之蕃对他影响深远，促使他立志攻读理论物理学与数学 。
留学深造
1924 年，周培源从清华学校毕业，获准 “庚款留美”，前往芝加哥大学读理论物理专业。同年秋天，因成绩优异，按清华学校要求继续在美国完成大学课程，进入芝加哥大学数理系二年级学习，并于 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 。
1927 年初，赴加州理工学院，师从著名数学家贝尔教授研究相对论引力论问题，1928 年 6 月获得理论物理博士学位，博士论文由导师贝德曼教授提议并授予最高荣誉奖 。
1928 年毕业后，相继到哈佛、普林斯顿和康奈尔等大学做短期访问学习，后进入德国莱比锡大学跟随海森堡教授研究量子力学。一学期后，应泡利教授之约，到瑞士苏黎世高等工业学校继续研究量子力学。1929 年 4 月，由海森伯推荐，参加尼耳斯・玻尔召集的哥本哈根年会，会见了尼耳斯・玻尔等众多知名物理学者 。
回国工作与科研
1929 年秋，应时任国立清华大学首位校长罗家伦之邀，返回清华大学担任物理学系教授，成为当时清华大学最年轻的正教授和第一位理论物理学教授。在清华大学任教期间，主讲理论力学、相对论、电动力学、量子力学、统计力学等课程，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，周培源与王蒂澄女士结婚，生有四个女儿 。
1936 - 1937 年，利用在清华大学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研究，参加爱因斯坦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，完成论文《爱因斯坦引力论中引力场方程的一个各向同性的稳定解》，1937 年发表于美国数学杂志。期间还代表北京大学、清华大学当面邀请尼耳斯・玻尔访华 。
1937 年，毅然选择回到中国，遇抗战全面爆发，清华辗转迁至昆明，周培源举家随校南迁，先后任长沙临时大学、国立西南联合大学的物理系教授。在西南联大期间，开设弹道学课程，影响了不少学生，如后来的何泽慧等。1938 年，受社会环境影响，学术研究重心由广义相对论转到流体力学中的湍流理论 。
1940 年，在《中国物理学报》上发表《关于 Reynolds 求似应力方法的推广和湍流的性质》，在国际上首次提出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新方向，该论文吸引了林家翘、郭永怀等人到他身边学习，激发了西南联大许多学生对流体力学的兴趣 。
1943 年，利用在清华大学的第二次科研休假机会来到加州理工学院做访问教授，继续深入研究湍流理论。1945 年，在美国《应用数学》杂志上发表《关于速度关联和湍流脉动方程的解》，进一步完善和发展了 1940 年的思想，在国际上产生重大影响，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，周培源被公推为湍流模式理论的奠基人 。
1945 年，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，又到海军军工试验站继续从事科学研究 。
1946 年 10 月，由欧洲重返美国，1947 年 2 月与夫人携三个女儿全家返回上海。1947 年，举家告别美国优渥环境，回到中国，继续执教于清华大学 。
1952 年，创立新中国的第一个力学专业 —— 北京大学数学力学系力学专业。全国高等学校院系调整后，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 。
20 世纪 50 年代后，除教学、科研和行政职务外，还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。领导建造了北京大学直径 2.25 米的三元低速风洞，提出小涡旋模型，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 。
1979 年，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，激发了他重新研究广义相对论的决心。1982 年 4 月，发表《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重要进展。尽管年事已高，仍孜孜不倦地指导研究生，始终奋斗在教育第一线。1988 年，提出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，这是国际湍流理论研究中的一大创举，是模式理论的新飞跃 。
晚年与逝世
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 。
二、科学研究成就
在引力论方面
20 世纪 20 年代，周培源在芝加哥大学求学期间就开始进行引力论研究，主张引进另外的物理条件才能求解出引力函数的确定解。他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，后又在引入各向同性条件下，求得与静止场不同类型的严格解 。
在广义相对引力论方面，提出 “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，也有重要成果。例如 1939 年证实了在均匀性或各向同性的条件下，可以将广义相对论应用于宇宙的研究 。
在流体力学湍流理论方面
1940 年，在《中国物理学报》上发表《关于 Reynolds 求似应力方法的推广和湍流的性质》，首次提出研究湍流的脉动方程，并用独特方法建立起普通湍流理论，为湍流研究开辟新方向 。
1945 年，在美国《应用数学》杂志上发表《关于速度关联和湍流脉动方程的解》，进一步完善和发展了之前的思想，在国际上产生重大影响，其提出的湍流的解在国际上发展为湍流的模式理论，他也被公推为湍流模式理论的奠基人 。
晚年仍致力于湍流理论研究，如 1988 年提出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，是国际湍流理论研究的一大创举和模式理论的新飞跃 。
三、教育贡献
创建力学专业
1952 年，周培源在北京大学创建了中国第一个力学专业，即如今师资雄厚的力学与工程科学系前身，这一举措成为我国力学本科教育的起点。他和一批老一辈力学家共同奠定了我国近代力学人才培养体系，为 “两弹一星” 等国防科技工业项目培养了一批领军人才和技术骨干 。
培养众多优秀人才
周培源在教育领域奋斗了 60 多年，凭借渊博的学识和高尚的品德魅力，吸引了众多青年学子。他培养的学生众多，如彭桓武是他培养的第一位研究生，王竹溪、林家翘、何祚庥都曾跟随他做研究，杨振宁、钱三强、李政道都曾听过他的课。何泽慧深受他 “科学救国” 思想的感召，赴德读研专攻弹道学。王选的汉字激光照排系统，也是在他的帮助与支持下走向成功 。
独特的教学风格
教学注重打好理论基础，在课堂上经常反复讲解基础知识，对于难点内容则简要提及，同时严格要求学生养成认真誊写计算草稿的习惯 。
经常出一些趣味物理题，如 “猴子爬滑轮”“求解相向而行火车间往返飞行的鸽子总路程” 等，帮助学生掌握基本规律，培养学生分析和解决问题的能力，鼓励学生提出自己的见解 。
四、社会活动与影响力
担任重要职务
周培源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，在科技、教育、政治等多个领域发挥了重要作用，为推动国家的发展和进步做出了贡献 。
促进国际交流与合作
多次受邀赴美从事相关研究，与国际上众多知名科学家交流合作，在国际科学界具有一定的影响力。如参加尼耳斯・玻尔召集的哥本哈根年会，与爱因斯坦等著名科学家交流，代表北京大学、清华大学邀请尼耳斯・玻尔访华等，促进了中外科学交流与合作 。
推动国内科技事业发展
积极参与国内科技事业的规划和组织工作，为中国力学学科的发展以及科技人才的培养出谋划策，贡献力量。领导建造了北京大学直径 2.25 米的三元低速风洞，提出小涡旋模型，发展了均匀各向同性湍流理论，推动了相关领域的技术进步和研究发展 。
树立榜样与激励后人
周培源的人生座右铭是 “独立思考、实事求是、锲而不舍、以勤补拙”，这一理念不仅激励着他自己，也激励着一代代怀揣科学报国梦想的 “后浪”。他的科学成就、教育贡献和高尚品德，成为了中国科学界的楷模和榜样，激励着后人不断追求科学进步和为国家发展贡献力量 。
周培源是中国近代科学史上的一位巨匠，他在科学研究、教育事业和社会活动等方面都取得了卓越成就，对中国乃至世界科学技术的发展产生了深远影响。