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周恒:理工联合才是正道

      2019-02-26       


周恒,著名流体力学专家。天大校园里一位有性格的北洋老人。

1946年抗战成功北洋复校时考入北洋,1950年毕业留校。近70年来,周恒坚守科研一线。虽已年近90,还在最近两年领导年轻教师开展了与高超声速飞行器有关的空气动力学新问题的研究,提出了在国内外都是全新的研究方向和思路。虽然也曾出国访问,但实际上他的成果都是在国内做出的。所以他自称是地地道道的一位“土专家”。

很早就听说过周先生,第一次得见是天大双甲子的校庆大会上,作为教师代表,周恒面对百年沧桑,面对全球校友,讲述了天大这所中国第一所大学的坎坷与自满。再见先生就是天津大学第三次科技工作会期间,我们想懂得这位老科学家对如何增进天大科技发展的想法,因为多年来他一直关心这一问题,并多次向校领导提出过他的意见。这位89岁老人传递的是朝气,关心的、思考的都是和当前国家及学校发展有关的大事。

我们从反“五唯”谈起,谈到天大作为以理工为主的大学,为什么要器重理工联合、为什么要器重基础研究、什么是基础研究、反了“五唯”又应当如何对人才和成果做出适当评价,等等。在冬日的暖阳中,周恒先生侃侃而谈,把他对科学的感悟,对学校未来的思考娓娓道来。谈话反响出他的焦虑和期待,他也衷心渴望他的意见能对天大的科技工作起到一点推动作用。(访谈人:本站记者赵晖 摄影:李研 赵晖)

戒除“五唯” 摸索科学评价系统

周先生好,您刚过89岁诞辰马上就是90后了。我创造您这个90后特别关注创新,做得最多的讲座,上得最多的课都是关于创新的?

周恒:要建设一个现代化的国家,要满足国民对美好生活的憧憬,没有创新是不行的。美国为什么富?因为它的产品有创新内涵。同样是花一天工夫生产,美国产品的(科技含量高)价值就高,反观很多发展中国家,虽然有劳动力优势,但更多的是简略的重复性劳动,比如工厂中很多的装配工作,单位时间的劳动生产率低。中国经济还有许多亟待解决的问题,比如地区经济发展不平衡,还有农民要脱贫,等等。要解决这些问题,就需要科技创新,使我们生产的东西更有竞争力,更有价值。这只是经济方面,在国防等方面更要特别关注。


习近平总书记在全国教导大会上强调,“要扭转不科学的教导评价导向,坚决克服唯分数、唯升学、唯文凭、唯论文、唯帽子的顽瘴痼疾,从根本上解决教导评价指挥棒问题。”您曾说“五唯”是毒,它对人才的提拔与创新有着怎样的迫害?

周恒:评价标准就是指挥棒,指挥棒(指的方向)不对,费了很大的劲儿走的路是错路。传说杨贵妃比较胖,而唐明皇爱好杨贵妃,所以大唐的女人都要把自己吃得胖一点。楚王好细腰,所以那个时候的女人都束腰。这就是指挥棒效应,你用什么标准来评判成果和人才,就自然引着人才和成果往那边发展。现在“五唯”的弊病已经很明显了。毋庸讳言,现在有一些人已经忘记了科学的初心,忘记了创新的初衷,而写出一篇能登在所谓的高程度刊物的论文则成了这些人寻求的目标。

总书记用“顽瘴痼疾”这四个字来形容教导评价中存在的问题,足见这些问题积淀之久、迫害之深、解决之难。因为“五唯”最省事,说得极端一些,只需要数数就行,都不需要科学家去数数。可以编一个程序,设计一个公式,套用就行。可以正确到小数点以后第三位,所以对成果不会有争辩。一切以数字说话。现在必须转变(评价系统),真正地正确地对科研成果和人才做出评价。这个评价在必定程度上是定性的,所以很容易引起争辩。

可能大家都注意到了,从2018年2月开端,中共中央办公厅、国务院办公厅联合发通知,要转变人才评价机制,科研成果评价系统。2018年7月,国务院通知:完善有利于创新的评价勉励制度。优化整合科技领域人才打算,切实精简人才“帽子”,开展科技人才打算申报查重工作,不得将人才“帽子”同物质利益直接挂钩。开展“唯论文、唯职称、唯学历”问题集中清算,建立以创新质量和贡献为导向的绩效评价系统。

其实我跟力学界的几个好朋友一直在呼吁这个问题,已经好多年了,前前后后写了五六篇文章,恳求转变对科研成果的评价标准和方法,现在终于看到成果了,中央发文件了。当然中央发文不是我们几个人的功劳,是很多有识之士共同呼吁的成果。

您的一辈子都在天大过的,即将进入鲐背之年,看着天大一路走来,您感到天大现在最亟待解决的是什么?

周恒:改革评价系统,这很要害。不改断定是要落后的。

快乐飞艇网站怎么评价呢?可以举个非常具有范例性的例子。钱学森的老师的老师,德国的一个科学家,叫普朗特。他在1904年的一次国际数学大会上发表了一篇论文,一共只有六页,其中核心内容一页就讲完了。他做过一个非常简略的实验。他在水槽中的水面撒上木屑,在水中插入一块薄板。当顺着薄板方向拉动薄板,创造紧挨薄板的木屑会追随薄板运动,稍远一点的就基础不动。阐明粘性只在薄板附近很薄的一层中起作用,层外就不起作用了。而且速度越快粘性层越薄。根据这个实验,他在提交给数学大会的论文中提出,在那薄层外,流体可以看成是无粘性的,而在那薄层内,根据速度在板的法向变更快,在流向变更慢,可以修正流体力学方程,即把粘性流体方程中去掉一项。可以去掉那一项就是那篇论文的核心,因为完整的粘性流体力学方程在当时无法求解(现在有了打算机可以直接求解),而去掉了那一项就有可能求解。那时普朗特年仅29岁,只是汉诺威大学工科方面的副教授,根本没有什么名气,特别是在数学界。但在这次数学大会上,德国哥廷根大学著名的数学教授Klein一眼就相中了他,建议哥廷根大学把普朗特请去,为他专门成立了利用物理和流体力学研究所,这个研究所以后成为了航空流体物理的研究中心,对推动当时的航空发展做出了不可比较的贡献。

Klein之所以能“一瞥便识千里马”基于以下几点。

快乐飞艇网站首先他很爱国,是科学和技巧联合的提倡者。1897年左右他到美国去参观了一个博览会,那时美国有爱迪生等创造家,创造了很多东西。当时美国与德国是两个正在崛起的国家。Klein创造美国的优势是地大物博,创造力强,而德国地小人少,资源也少,但德国的优势是科学发达。当时科学的中心在欧洲。德国必定要利用好这个优势,用科学增进技巧的发展。所以他本人虽然是个纯数学家,但很关心数学的利用。

第二,他懂得当时科技发展前沿。他懂得当时科技发展前沿是航空科技,因为1903年美国的莱特兄弟刚刚试飞了全世界第一架有动力的飞机。他也懂得流体力学现状,知道将其利用于实际的重要障碍。断定出普朗特的工作是使流体力学得以用于技巧问题的要害。

第三,他能从数学上断定出普朗特快乐飞艇网站提出的方法可行。是否符合国家发展需要;是否是科技发展前沿;具体做法是否正确或可行,这三点是对成果进行正确评价的要害。对科研人员,科研成果要履行代表性成果评价,突出评价研究成果质量、原创价值和对经济社会发展实际贡献。Klein创造普朗特就是范例的例子。

不过现在想找Klein这样的专家评判不大现实,因为科学分得越来越细,技巧是越来越多,要找一个Klein这样通晓好几个领域的人,几乎是不可能的了。新时代要有新措施,科学院办的刊物《科学与社会》约我写了篇文章,其中有关于高校如何评价人才和成果的措施的具体建议。文章登出来后,据说反响很好。他们恳求我压缩成2000字,已通过一个国家高端智库“中国科学院科技战略咨询研究院”报送中央办公厅等党和国家领导机构。(文章链接附后。)


理工联合加强基础研究

曾有幸听过您的讲座,您的一句话给我留下了深入印象“理工联合才是正路”。为什么要这么说?

周恒:快乐飞艇网站理工联合最早是Klein提出的,就是创造普朗特的Klein,他感到当时的德国只有理工联合,以科学促发展才干与美国竞争。

快乐飞艇网站科学和技巧的关系是一个很复杂的问题。其实在很长一段时间,是科学归科学,技巧归技巧。从发展史来看,技巧的发展远远早于科学。比如1300多年前的赵州桥,就是凭工匠的经验做出来的。早期的工程技巧比较简略,所以不需要系统的科学去支撑它。

但在20世纪初有个转折。契机是航空产业的发展。发展航空光靠技巧可不行,飞机在天上飞,设计不好就会掉下来,没法试。这就急切需要科学,要先找到规律再发展技巧。理工联合就是从那个时候开端的。其标记是在哥廷根大学建立了利用物理和流体力学研究所。后者以推动航空技巧发展为背景,以钱学森先生的老师的老师普朗特为所长,德国逐步发展成为世界航空技巧的中心。哥廷根大学通过开展与航空有关的流体力学研究,在推动航空技巧的发展同时,也大大推动了流体力学的发展。1929年,美国的Caltec(加州理工学院)把普朗特的学生,钱学森的老师冯.卡门请去,把哥廷根的做法带到了美国。

快乐飞艇网站当然理工联合是个逐步认识的过程,现在全世界的综合性大学没有一个不是走理工联合的道路,只是做得好或者做得差一点的问题。我国大学在理工联合方面还有待进步,所以最近从中央开端正式提出来,要加强基础研究。


什么是基础研究?为什么要加强基础研究?加强基础研究能带来什么?

周恒:按科学院的学部划分,自然科学包含物理、化学、地学、生物学等。但只有物理、化学是基础科学。因此,我个人的懂得是,理工联合实际上就是要力争在物理或化学的层面上找到并解决技巧问题中的要害问题。比如说发展航空,要从力学上研究飞机为什么能有升力,阻力又有多大等。都要事先估算准了才行。这就是基础科学支撑技巧的发展。

哥廷根大学“利用物理和流体力学研究所”的成功阐明:通过开展有关的物理、化学问题的研究而推动某种技巧的发展,是基础科学和技巧发展的双赢道路。

怎样才是理工联合?怎样才干理工联合?理工联合能为研究者、能给学校带来什么?

周恒:快乐飞艇网站理工联合就是面对复杂的工程技巧问题,一方面要尽可能地从中提炼出核心科学问题,包含既是从实际问题中提出,又经过必定简化的研究模型。另一方面也要发展科学加以解决。

怎样才干理工联合呢?举一个我们正在做的例子。中美都在发展高超声速飞行器。所谓高超声速就是速度超过5倍音速,大约相当每小时1千公里左右。高超声速飞行器可以是无动力的滑翔式飞行机,也可以是有动力的。高超声速飞行器在高空飞行时空气比较稀薄,实验创造,用传统的方法算出来气动力等有误差。我们分析这是没有考虑到空气稀薄效应的原因。因此,目前我们的科研组正在朝着如何正确考虑空气稀薄效应,以使预测的气动力等能更符合实际的方向努力。

其实在上世纪70年代,我就有过一次无意识的理工联合的经历。那时我国有好几个单位在研制气体动压轴承陀螺仪。这是一种重要的导航仪表的核心部件。但所有研制单位都只器重技巧研究,进展很慢。特别是研制二自由度陀螺仪的单位,都遇到了陀螺仪不能牢固运行,轴承被卡逝世的问题。由于偶然的机会,我被九江的一个六机部所属的陀螺仪表厂请去,看是否能合作解决这一问题。我在厂里呆了不短的时间(每年去两次,每次一个半月),熟悉了陀螺仪的结构(和当时力学教科书上的陀螺仪相去甚远),和有经验的工人打成一片,最终提炼出了核心力学问题。参考了当时最新的有关材料,加上自己的一些创新,终于在一年多后,一举解决了这一卡脖子的问题。这一进展在当时的陀螺仪研制单位(包含航海、航空和航天部门所属单位)间引起了必定程度的轰动。如果我当时不深入实际,就不会知道毕竟牵涉到的是什么科学问题。而如果创造问题后,感到比本来想象的更复杂,不能用现成的理论或方法解决,因而不愿意深入进去,做吃力而可能不谄谀的工作(有可能最终不能解决问题),而满足于用现有知识做一些估算,就不可能真正解决问题。

天大以工见长,而理是要踏下心来的,怎样说服年轻人在这样一个寻求效益的气氛中沉下心来潜心研究?

周恒:快乐飞艇网站你这是曲解。还是理工割裂,基础与技巧割裂的范例思维。基础与技巧是相互拓展,相互发展的关系。我对物理化学其他领域不是那么熟,怕说错,就拿我们力学来讲。力学的最基础内容就是牛顿给出的力学三个基础定律,以及万有引力假设,高中时大家都学过。但光凭这三条定律,不可能解决太多的实际问题。如果仅限于最纯粹的力学,即从牛顿三大定律只靠逻辑推演出来的力学,则其研究对象只限于理论力学的质点、质点系和刚体。往前跨一步,和实际联合,就要引入新的概念和参数,如弹性、塑性、粘性等。比如研究流体,就要把流体的物性加进去,如粘性,这样就产生了粘性流体力学。研究与航空有关的流体力学,就要把空气的压缩性考虑进去,进而产生了空气动力学。正是在联合实际问题开展力学研究的过程中,力学研究领域不断扩大,形成了目前的宏大的力学系统。

人们往往误认为做基础理论是纯科学,比较高级,搞技巧科学不如搞基础科学高级,这种想法是不对的。基础科学要发展必须联合实际,联合技巧或其它实际需求。所以做基础研究的要主动到其他技巧领域去寻找新的问题。这也是目前发展基础科学最重要的方法。前苏联著名的理论物理学家、诺贝尔物理奖得主Landau和他的学生一起写了一套理论物理丛书,是世界名著。最早只有4卷现在已经扩充到十卷,其中三卷是力学,包含大批与技巧联合而发展出来有关的内容。

力学的很多新内容都是二次大战后联合实际需要,理论与技巧相联合的产物。比如英国造出了世界上第一家民用喷气式飞机,但飞了不久就在空中解体了。通过研究创造,飞机解体是由飞机内外压力不断变更造成的,飞机起落过程中不断加压减压造成了疲劳损坏。这是实验的成果。那这个成果是怎样造成的呢?科学家们从理论上进行研究,从而发展出了断裂力学、损伤力学。因此,基础科学联合技巧发展并不会降低科学程度,相反,正是发展基础科学的重要道路。


器重硬科技

什么是硬科技?这个概念怎么懂得?

周恒:快乐飞艇网站今天我带来一支笔,用它来谈谈硬科技。这支笔是1992年我到日本访问时,他们供给给我的办公用笔。很普通。但你划一下,26年了这支笔到现在还能写。我们的一些普通办公用笔,放在那几个月可能就写不出来了。这阐明什么?阐明人家对墨水流出来的方法,墨水的成分做过仔细的研究。我认为这就是硬科技。

按我的懂得,硬科技是针对“软科技”而言的。硬科技研究的对象是物质性的,而软科技研究的对象则是非物质性的,如数据、信息等等。硬科技是一切科技的基础,没有先进的硬科技,一切都无从谈起。我国和美国相比,软科技落后得相对小些。但硬科技我国在一些方面还有较大差距。如最近经常提到的芯片、航空发动机、精密机床等等。

对天大来说,除了之前我提过多次的基础研究相对单薄外,硬科技的研究也亟待加强。如就我所在的机械学院来说,机械加工和精密机械零件是一切机械的基础。我校在这方面亟待创新。

为什么要发展硬科技,硬科技巧给学校,能给国家带来什么?

周恒:硬科技是一切科技的基础,没有硬科技,软科技也发展不起来。比如没有超级打算机,人工智能也发展不起来。

12月6日,李克强总理主持召开了国家科技领导小组的第一次会议。其中有一个提法很值得我们注意。李克强说,科技创新战略布局要更好融入国家发展大局,面向现代化建设,聚焦突破要害核心技巧、造就壮大新动能,推动科技与经济深度融合。基础研究是科学系统的源头,要对基础研究加大长期牢固支撑,领导企业和社会增长投入,突出“硬科技”研究,努力取得更多原创成果。

快乐飞艇网站国家器重硬科技的发展。天津大学在今后的发展中也要器重理工联合,器重硬科技的研究。否则若干年以后,天大和其它院校相比就很可能要落在后面了。天大的“新工科”必定要软硬联合,就是要和相应的硬科技联合起来。举个例子,最近天大和不少医院联合了起来,发展医工,发展医科。而对医学来说,如何研制出新的药物、器械就是“硬科技”,天大也要在这些方面做出贡献才行。

您对天大的科技发展方向,科技发展理念有什么建议?

周恒:天大也要走理工联合的门路,勉励做基础研究的人更多地进入到工程技巧领域,与工程技巧人员多合作。理工联合更多地是理为工服务。理科的人向工程技巧靠拢比工科的人进入理科更容易一些。基础科学是一个系统的科学,需要用到大批的系统的知识。我以前是学水利的,大学毕业后,旁听了高级微积分一年,又自学了很多东西,补了很多基础科学知识,才干转入基础研究。

对工程技巧而言,要么解决要害技巧问题,要么解决影响重大的问题。对前者来说,就要从解决有关的科学问题着手。对后者来说,要面临综合性的问题。这要通过协同创新来解决。

快乐飞艇网站不仅科研团队人员组成要理工联合,研发路径要理工联合。比如我们常说的协同创新。协同创新牵涉多个学科,是有目标的创新,不能靠自发,要有好的顶层设计。原子弹研制过程中就成立了原理、实验、工程三个组。顶层设计可以逐步修正,但不能没有顶层设计。

另外就是要转变指挥棒,制定更好的评价机制,丢弃“五唯”。有了更好的评价机制,就能更好激发青年人创新潜力与热情。

快乐飞艇网站新时代,双一流。谁改革早,谁就能早日成为双一流。

您理想中的天大是什么样子?

周恒:人才辈出,成果倍出。这是我理想中的天大的样子。大学是造就人才,出人才,出知识的处所。所以我渴望天大能够出很多很多有用的知识,成果;造就出很多很多精彩的人才。这是一个大学最重要的任务,也是要对国家尽的任务,对不对?!


附:《社会与科学》刊发周恒院士文章《科研成果评价如何更有利于科技发展》


快乐飞艇网站(编辑 焦德芳)




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