+ 朱瑞

執(zhí)著追求勇于創(chuàng)新
——朱位秋院士專訪

+ 朱瑞

導(dǎo)語(yǔ)

為期五天的院士大會(huì)剛剛閉幕，這是在十八屆三中全會(huì)后，中國(guó)科學(xué)院與中國(guó)工程院首次舉行院士大會(huì)。值此之際，本刊采訪了中國(guó)科學(xué)院院士朱位秋，聽(tīng)他講一講在力學(xué)領(lǐng)域的耕耘與收獲。

朱位秋，1938年生于浙江義烏，力學(xué)專家，中科院院士?，F(xiàn)任浙江大學(xué)力學(xué)系教授，博士生導(dǎo)師，應(yīng)用力學(xué)研究所所長(zhǎng)。主要從事非線性隨機(jī)動(dòng)力學(xué)與控制研究，在國(guó)際上首次提出與發(fā)展了隨機(jī)激勵(lì)的耗散的哈密頓系統(tǒng)理論，建立了一個(gè)非線性隨機(jī)動(dòng)力學(xué)與控制的哈密頓理論體系，為解決科學(xué)與工程中多自由度強(qiáng)非線性系統(tǒng)的隨機(jī)動(dòng)力學(xué)與控制問(wèn)題提供了一套全新而有效的理論方法。2002年獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

朱院士與Crandall教授、MIT工學(xué)院院長(zhǎng)等一起參加晚宴并合影

研究方向：國(guó)際視野與前瞻思維

1961年，朱位秋從西北工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)。憑借優(yōu)異的成績(jī)，他成為了全校寥寥可數(shù)的研究生中的一個(gè)，師從力學(xué)專家季文美教授，進(jìn)行非線性振動(dòng)的研究。當(dāng)時(shí)，大多數(shù)研究生還只是滿足于完成課程和科研任務(wù)，但朱位秋卻和同學(xué)們不同，他的目光已經(jīng)投向了更廣闊更前沿的領(lǐng)域。在那個(gè)沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)的年代，圖書(shū)館、書(shū)店成了他了解國(guó)際動(dòng)態(tài)的最佳途徑。當(dāng)時(shí)，國(guó)內(nèi)已經(jīng)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的國(guó)外學(xué)者的學(xué)術(shù)專著，朱位秋沉浸其中，新的學(xué)術(shù)方向在哪里？自己的研究道路要怎么走？閱讀、思考、規(guī)劃，占據(jù)了他所有的課余時(shí)間。

1964年，朱位秋在西工大書(shū)店偶然發(fā)現(xiàn)了一本英文版《機(jī)械系統(tǒng)的隨機(jī)振動(dòng)》。這一次偶然，對(duì)他其后半個(gè)世紀(jì)的漫漫學(xué)術(shù)路產(chǎn)生了重大影響。這一次偶然的發(fā)現(xiàn)，將朱位秋引入了國(guó)際應(yīng)用力學(xué)的前沿領(lǐng)域，也促成了他與該書(shū)作者Crandall教授的合作。

這本書(shū)出版于1963年，作者Stephen H. Crandall是美國(guó)麻省理工學(xué)院教授、國(guó)際應(yīng)用力學(xué)大師，Crandall教授在他的這本著作中對(duì)線性系統(tǒng)的隨機(jī)振動(dòng)做了一個(gè)比較系統(tǒng)的介紹。當(dāng)時(shí)，隨機(jī)振動(dòng)作為一門新興的學(xué)科在國(guó)際學(xué)術(shù)舞臺(tái)上出現(xiàn)還不到十年，國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究還都集中在確定性的振動(dòng)理論。這是一個(gè)陌生的概念，是一扇通往新天地的大門，隨機(jī)振動(dòng)的快速發(fā)展趨勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景都讓朱位秋激動(dòng)不已，隨機(jī)振動(dòng)的研究中尚未解決的大量的理論難題更是催生了他投身該領(lǐng)域研究的志向。用朱位秋自己的話說(shuō)，他就是喜歡做“新的東西，難的東西，尤其是別人做不了，我能做的東西”。

朱院士向我們講解科學(xué)理論

研究生畢業(yè)后，“四清”“文化大革命”阻礙了正常的學(xué)術(shù)研究，然而就算在那段艱難歲月中，朱位秋也沒(méi)有放棄對(duì)隨機(jī)振動(dòng)的探索，改革開(kāi)放讓他重新燃起了希望?！拔覐?964年就開(kāi)始看那本書(shū)……后來(lái)改革開(kāi)放，政策放寬了，我馬上試著聯(lián)系Crandall教授?！敝煸菏空f(shuō)。他開(kāi)始和Crandall教授通信?！拔覍?xiě)的那些信，后來(lái)被我們的英文老師和一個(gè)外國(guó)的英文老師收錄進(jìn)了他們編寫(xiě)的一本叫《英語(yǔ)口語(yǔ)》的書(shū)里，把我的名字改成了林華?！敝煸菏恐v到，“我從美國(guó)回來(lái)，好多人問(wèn)我，這本書(shū)中與國(guó)外教授聯(lián)系的信是不是你寫(xiě)的，因?yàn)槟巧厦嫣岬降淖髡呤俏鞅惫I(yè)大學(xué)畢業(yè)的，西工大除了你和麻省理工學(xué)院有聯(lián)系，再無(wú)他人?！?/p>

很快，Crandall教授邀請(qǐng)朱位秋到他那里訪問(wèn)，但由于名額限制，訪問(wèn)時(shí)間定在了來(lái)年9月，于是朱位秋先到威斯康辛大學(xué)訪問(wèn)了半年，然后再去的麻省理工學(xué)院。

提起當(dāng)年在麻省理工學(xué)院的生活，直到如今，朱院士仍然感慨良多：一方面是初到美國(guó)的新奇、陌生；一方面是巨大的心理壓力，那個(gè)年代，國(guó)家還很困難，送一個(gè)人到美國(guó)學(xué)習(xí)不容易，“萬(wàn)一做不出有用的東西來(lái)，就辜負(fù)了國(guó)家的栽培，所以絕大部分時(shí)間我都在工作、學(xué)習(xí)?！?/p>

學(xué)生們?yōu)橹煸菏颗e辦壽宴恭賀老師七十壽辰，前排中為朱院士和夫人。

除了工作上的壓力，安全問(wèn)題也令人擔(dān)心。“我住在麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)之間的一條街上，那一帶黑人多，不太安全，曾有中國(guó)人從銀行里取錢出來(lái)，被黑人跟了一路，最后被一棍子打倒在地，錢都被搶走了。所以每天我都在晚上五點(diǎn)、六點(diǎn)、七點(diǎn)回家，因?yàn)槊康竭@些點(diǎn)，門口會(huì)有人值班，相對(duì)安全一些?！?/p>

三十年后的今天，舊時(shí)情景，依然歷歷在目。那時(shí)候，一碗牛奶泡飯，就是朱位秋清貧生活艱苦研究中最大的享受。當(dāng)年，國(guó)家還不富裕，在美訪問(wèn)的中國(guó)學(xué)者大都生活拮據(jù)，兩個(gè)紙箱搭塊木板就成了熬更守夜的工作臺(tái)，吃飯更是自己動(dòng)手，好吃的、營(yíng)養(yǎng)高的食物買不起，朱位秋就盯上了牛奶，因?yàn)槊绹?guó)牛奶便宜且有營(yíng)養(yǎng)，牛奶泡飯?zhí)貏e抗饑耐餓，就成了他最喜歡的食物。

生活艱苦，工作上更不輕松。起初，麻省理工學(xué)院的教授很驕傲，壓根看不起來(lái)自發(fā)展中國(guó)家的訪問(wèn)學(xué)者，初到MIT，Crandall教授就交給朱位秋一個(gè)難題。研究寬帶激勵(lì)下方板的隨機(jī)振動(dòng)，成千上萬(wàn)個(gè)模態(tài)，大量的重頻，分布不規(guī)則，算均方響應(yīng)很難，Crandall長(zhǎng)期以來(lái)一直采用模態(tài)疊加的辦法，十分繁瑣，他和他的合作者們也一直沒(méi)有找到更好的解決辦法，于是讓朱位秋試試看。讓Crandall沒(méi)想到的是，朱位秋只用了兩個(gè)多月，就引入數(shù)論的方法非常巧妙地解決了問(wèn)題，推導(dǎo)了一個(gè)非常簡(jiǎn)潔的漸近估計(jì)公式，把得出的結(jié)果與計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)果對(duì)比，相當(dāng)準(zhǔn)確！朱位秋交出的超乎想象的漂亮答卷折服了驕傲的美國(guó)教授，Crandall對(duì)朱位秋的看法徹底改變了，他盛贊這個(gè)來(lái)自落后的中國(guó)的年輕學(xué)者是“世界一流的研究者”。

“麻省理工的教授雖然驕傲，但是你只要做出好的東西來(lái)，他還是認(rèn)可的。”朱院士語(yǔ)氣平和地說(shuō)。

從那以后，Crandall教授對(duì)朱位秋非常賞識(shí)。1982年，美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)會(huì)刊，也是國(guó)際應(yīng)用力學(xué)界最有影響力的期刊Journal of Applied Mechanics為慶祝即將到來(lái)的創(chuàng)刊50周年，特邀當(dāng)時(shí)國(guó)際應(yīng)用力學(xué)領(lǐng)域最權(quán)威最知名的30來(lái)位力學(xué)家撰寫(xiě)綜述，Crandall自然名列其中，負(fù)責(zé)“隨機(jī)振動(dòng)”的綜述。Crandall讓朱位秋起草這篇綜述，朱位秋用3個(gè)月時(shí)間完成了起草工作，而Crandall幾乎完全采用了他的觀點(diǎn)。Crandall和朱位秋合寫(xiě)的這篇隨機(jī)振動(dòng)綜述最終發(fā)表在1983年的該雜志50周年紀(jì)念特刊上，影響很大，很多年輕人因?yàn)樽x了這篇文章而開(kāi)始了對(duì)隨機(jī)振動(dòng)的研究。值得一提的是，這本特刊所有作者中只有三位華人，其中兩位都是美籍華人、美國(guó)院士，一位是鮑亦興先生，一位是生物力學(xué)創(chuàng)始人、被譽(yù)為“生物力學(xué)之父”的馮元楨，第三位華人就是朱位秋。

朱院士還提到在麻省理工訪問(wèn)期間的另一段經(jīng)歷，“82年在東德的法蘭克福，開(kāi)了IUTAM（國(guó)際理論和應(yīng)用力學(xué)聯(lián)合會(huì)，編者注）關(guān)于隨機(jī)振動(dòng)與可靠性的討論會(huì)，本來(lái)沒(méi)有邀請(qǐng)我，我主動(dòng)申請(qǐng)跟Crandall一起去，當(dāng)時(shí)J.B. Roberts做了關(guān)于一個(gè)外激勵(lì)下的單自由度強(qiáng)非線性系統(tǒng)的能量包線隨機(jī)平均法的報(bào)告，他從物理概念出發(fā)推導(dǎo)平均方程，報(bào)告完后我起來(lái)發(fā)言，我已經(jīng)找到一個(gè)數(shù)學(xué)根據(jù)，就是Khasminski的定理，而且我們不光可以做外激的情況，還可以做參數(shù)激勵(lì)與混合激勵(lì)。會(huì)議休息的時(shí)候，會(huì)議主席就找到我，邀請(qǐng)我在第二天在會(huì)議上報(bào)告一下剛才提到的內(nèi)容，我這個(gè)報(bào)告引起了很不錯(cuò)的反響，后來(lái)發(fā)表的這篇文章也得到了大量的引用，美國(guó)一個(gè)教授寫(xiě)的專著《參激隨機(jī)振動(dòng)》有一整節(jié)引用了我的工作，從此以后，每次開(kāi)隨機(jī)振動(dòng)方面的IUTAM研討會(huì)，都會(huì)邀請(qǐng)我?！?/p>

在麻省理工的這一年零九個(gè)月，讓朱位秋的學(xué)術(shù)研究和學(xué)術(shù)地位上了一個(gè)很高的臺(tái)階。

學(xué)術(shù)成就：持之以恒與勇于創(chuàng)新

朱院士主要研究的是非線性隨機(jī)振動(dòng)與控制。

日常生活中，隨機(jī)振動(dòng)隨處可見(jiàn)，只是少有人留心觀察。朱院士舉了幾個(gè)很形象的例子，“比如噴氣式飛機(jī)和火箭的噴氣噪聲引起的結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，和大氣紊流引起的飛機(jī)的顛簸都是隨機(jī)振動(dòng)現(xiàn)象，再比如高樓在風(fēng)的作用下的振動(dòng)，土木結(jié)構(gòu)由風(fēng)和地震引起的振動(dòng)，也都是隨機(jī)振動(dòng)”，他補(bǔ)充道，“還比如公路高低不平引起的汽車的振動(dòng)，軌道不平引起的火車的振動(dòng)，波浪作用下的船舶的振動(dòng)等都是隨機(jī)振動(dòng)。所以隨機(jī)振動(dòng)現(xiàn)象很普遍，但是我們做的都是一些基礎(chǔ)的理論方法，并不一定直接去做具體的振動(dòng)問(wèn)題的研究。”

對(duì)隨機(jī)振動(dòng)的研究非常重要，因?yàn)殡S機(jī)振動(dòng)可能會(huì)造成結(jié)構(gòu)的破壞。像人們經(jīng)常乘坐的飛機(jī)，噴氣口的噪音可以達(dá)到140-150分貝，如果控制不好的話，尾噴管不到一分鐘就會(huì)斷裂。風(fēng)給大樓帶來(lái)的振動(dòng)也是要經(jīng)過(guò)考慮并處理的，否則安全堪虞，人在高樓里會(huì)不舒服，地震給人們帶來(lái)的危害更無(wú)須贅言，所以樓房在設(shè)計(jì)的時(shí)候都要考慮到防震和減震。雖然線性隨機(jī)振動(dòng)的研究已經(jīng)非常成熟，但是在朱院士看來(lái)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，“線性的理論已經(jīng)比較成熟，所以我們做學(xué)問(wèn)的人，都要做一些比較難的，不成熟的東西，甚至在國(guó)際上都是沒(méi)有人做過(guò)的。在這二、三十年里我們做的主要是多自由度強(qiáng)非線性系統(tǒng)的隨機(jī)振動(dòng)和控制。我們發(fā)展了一套自己的理論，叫‘隨機(jī)激勵(lì)的耗散的哈密頓系統(tǒng)理論’?！?/p>

成功總是與成功者的特質(zhì)息息相關(guān)

“我喜歡做有難度的研究，這樣才能體現(xiàn)一個(gè)人的價(jià)值。如果別人都能做，你去做，就沒(méi)有什么意義。人家做不了，而你能做，這就顯出了你的價(jià)值。所以我喜歡鉆研一些難懂的東西，我從80年代后期，開(kāi)始研究隨機(jī)動(dòng)力學(xué)里最難的課題，即多自由度強(qiáng)非線性系統(tǒng)的隨機(jī)動(dòng)力學(xué)，在此以前，大家做得比較多的都是多自由度的擬線性系統(tǒng)，或者是單自由度的強(qiáng)非線性系統(tǒng)。多自由度強(qiáng)非線性系統(tǒng)難在哪里呢？主要是多自由度強(qiáng)非線性系統(tǒng)各個(gè)自由度之間的全局關(guān)系不清楚，原來(lái)都是在牛頓和拉格拉日力學(xué)的范疇研究，很難理清多個(gè)自由度在整個(gè)相空間里的全局關(guān)系，而我發(fā)現(xiàn)哈密頓力學(xué)里有可積性與共振性，就能搞清多自由度強(qiáng)非線性系統(tǒng)各自由度之間全局關(guān)系，所以從90年代初開(kāi)始，我把研究從拉格朗日體系轉(zhuǎn)到了哈密頓體系，并在隨后的這么二十多年里，發(fā)展出了一整套的理論體系，包括精確平穩(wěn)解、隨機(jī)平均法、等效非線性系統(tǒng)法、在平均方程的基礎(chǔ)上研究了隨機(jī)穩(wěn)定性、隨機(jī)分叉、可靠性以及隨機(jī)最優(yōu)控制，其中五類精確平穩(wěn)解的提出打破了國(guó)際上從1933年開(kāi)始的60多年來(lái)只有能量等分解的局面。”朱位秋院士講到。

朱位秋院士工作照

朱位秋是一個(gè)愛(ài)啃硬骨頭的人，越是有難度的課題，越是能激發(fā)他的斗志?；厥讈?lái)時(shí)路，從看到《機(jī)械系統(tǒng)的隨機(jī)振動(dòng)》的那一天起，他就認(rèn)準(zhǔn)了隨機(jī)振動(dòng)這條路，不斷挑戰(zhàn)，攻克難題，堅(jiān)持創(chuàng)新，不斷完善，到現(xiàn)在已經(jīng)形成了一整套理論體系，解決了隨機(jī)動(dòng)力學(xué)與控制多方面的問(wèn)題。

2002年，朱院士正是憑借著自己的“隨機(jī)激勵(lì)的耗散的哈密頓系統(tǒng)理論”榮獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

從1956年考上南京的華東航天學(xué)院，（入學(xué)時(shí)遷往西安成為西安航空學(xué)院，一年后與西北工業(yè)學(xué)院合并改名西北工業(yè)大學(xué)），到研究生三年的苦思，到轉(zhuǎn)道美國(guó)留學(xué)……這條漫漫科研路，他每時(shí)每刻都專注于自己的學(xué)術(shù)領(lǐng)域，朱院士能取得今天的成就實(shí)至名歸。

朱院士作為教授學(xué)術(shù)著作等身，作為教育家是桃李四海，培養(yǎng)了十幾個(gè)碩士，十幾個(gè)博士，這些學(xué)生基本都遍布各大沿海高校，但并不局限在航空、航天領(lǐng)域。

創(chuàng)新之路： 科學(xué)只推崇第一名

最近院士大會(huì)剛剛落下帷幕，習(xí)主席也在大會(huì)報(bào)告中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了創(chuàng)新。

朱院士認(rèn)為我國(guó)在科技領(lǐng)域進(jìn)步很大，但是總體來(lái)說(shuō)還是創(chuàng)新不夠，“沒(méi)有創(chuàng)新就稱不上科學(xué)研究。掌握已有的知識(shí)只能叫學(xué)習(xí)，研究是創(chuàng)造新的知識(shí)?？茖W(xué)技術(shù)就是要?jiǎng)?chuàng)新，所以我們做研究的時(shí)候，別人做過(guò)的我們不要重復(fù)，一定要做一些新的東西?，F(xiàn)在特別強(qiáng)調(diào)原始創(chuàng)新，可是有的科技項(xiàng)目還是在亦步亦趨，原始的思想并不是自己的，只是修修補(bǔ)補(bǔ)，改進(jìn)一下，不能算原始創(chuàng)新。原始創(chuàng)新是要提出自己的學(xué)術(shù)思想，然后動(dòng)手研究。我們就是做原始創(chuàng)新，也許不是很大的創(chuàng)新，但是我們這一套理論體系都是來(lái)源于自己的學(xué)術(shù)思想?？茖W(xué)只講第一名，哪怕別人做得很粗糙，也是別人的，縱然你把它改進(jìn)了，優(yōu)化了，但發(fā)明權(quán)還在他”。朱院士鄭重地說(shuō)。

創(chuàng)新不是一朝一夕就能立竿見(jiàn)影的。朱院士認(rèn)為，創(chuàng)新首先要轉(zhuǎn)變思想，做科研最忌諱照貓畫(huà)虎?！皬母旧现v，我們現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)，基本都是從西方引進(jìn)的，并不是我們中國(guó)原產(chǎn)的。我們都是從人家那里學(xué)來(lái)，加了一點(diǎn)點(diǎn)自己的東西，但是加的東西不多。以后，我們要慢慢自己提出一些東西來(lái)做，所以我覺(jué)得習(xí)總書(shū)記在院士大會(huì)上特別強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)就是原始創(chuàng)新、自主創(chuàng)新。我認(rèn)同習(xí)主席的觀點(diǎn)，如若不然，你永遠(yuǎn)趕不上別人，更別提超越他們了?！敝煳磺镌菏空f(shuō)。

在院士大會(huì)上，不僅習(xí)主席提到創(chuàng)新，國(guó)家總理李克強(qiáng)也提到了創(chuàng)新，關(guān)于體制的創(chuàng)新、體系的創(chuàng)新同樣也包括科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新。

朱院士認(rèn)為科學(xué)的最初動(dòng)力來(lái)自興趣和好奇。比如“愛(ài)因斯坦搞相對(duì)論，當(dāng)時(shí)他并不知道相對(duì)論能用來(lái)做什么，只是好奇，后來(lái)才發(fā)現(xiàn)相對(duì)論的實(shí)用價(jià)值。因此不能簡(jiǎn)單的說(shuō)科學(xué)理論是用來(lái)做什么的。技術(shù)可以有目的性，技術(shù)是以科學(xué)作為理論基礎(chǔ)的，所以要造一個(gè)東西，既要有技術(shù)支持，也要有科學(xué)作為基礎(chǔ)?？茖W(xué)一開(kāi)始并不一定知道能否派上用場(chǎng)，可以先搞一套理論，隨著時(shí)間的推移這套理論就會(huì)發(fā)現(xiàn)它的用處?！?/p>

“2002年國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)現(xiàn)場(chǎng)，有記者問(wèn)一位獲獎(jiǎng)的老院士，他做的那套東西有什么用，他就告訴記者，1955年他在美國(guó)，很多人都在研究核磁共振，那個(gè)時(shí)候很多人并不知道核磁共振有什么用，可是現(xiàn)在哪個(gè)醫(yī)院里沒(méi)有核磁共振的儀器？”朱院士提到，“所以不能先問(wèn)這套理論體系有沒(méi)有用，搞科學(xué)不能這樣問(wèn)。搞出來(lái)以后，慢慢就會(huì)可能用上。搞科學(xué)往往不是由有什么用來(lái)決定的，而往往是要有好奇心，即使胡思亂想的一些東西，經(jīng)過(guò)研究，將來(lái)也有可能會(huì)有用?！?/p>

朱位秋院士之所以能達(dá)到目前這個(gè)高度，除了他對(duì)隨機(jī)振動(dòng)有興趣以外就是對(duì)這行業(yè)的執(zhí)著?！拔医ㄗh人們追求有限的目標(biāo)，不要什么都想嘗試，否則很難做深做透。所以我不會(huì)換來(lái)?yè)Q去，因?yàn)橐粋€(gè)人的精力、時(shí)間是有限的，雜而不精反而做不出原始創(chuàng)新的成果?！?/p>

朱院士以身作則完美詮釋了專注是成功的重要因素。