+ 朱瑞

執(zhí)著追求勇于創(chuàng)新
——朱位秋院士專訪

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導(dǎo)語

為期五天的院士大會剛剛閉幕，這是在十八屆三中全會后，中國科學(xué)院與中國工程院首次舉行院士大會。值此之際，本刊采訪了中國科學(xué)院院士朱位秋，聽他講一講在力學(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。主要從事非線性隨機動力學(xué)與控制研究，在國際上首次提出與發(fā)展了隨機激勵的耗散的哈密頓系統(tǒng)理論，建立了一個非線性隨機動力學(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非線性系統(tǒng)的隨機動力學(xué)與控制問題提供了一套全新而有效的理論方法。2002年獲國家自然科學(xué)獎二等獎。

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

研究方向：國際視野與前瞻思維

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，他成為了全校寥寥可數(shù)的研究生中的一個，師從力學(xué)專家季文美教授，進行非線性振動的研究。當(dāng)時，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。在那個沒有網(wǎng)絡(luò)的年代，圖書館、書店成了他了解國際動態(tài)的最佳途徑。當(dāng)時，國內(nèi)已經(jīng)引進了相當(dāng)數(shù)量的國外學(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)了他所有的課余時間。

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

這本書出版于1963年，作者Stephen H. Crandall是美國麻省理工學(xué)院教授、國際應(yīng)用力學(xué)大師，Crandall教授在他的這本著作中對線性系統(tǒng)的隨機振動做了一個比較系統(tǒng)的介紹。當(dāng)時，隨機振動作為一門新興的學(xué)科在國際學(xué)術(shù)舞臺上出現(xiàn)還不到十年，國內(nèi)學(xué)者的研究還都集中在確定性的振動理論。這是一個陌生的概念，是一扇通往新天地的大門，隨機振動的快速發(fā)展趨勢和廣闊的應(yīng)用前景都讓朱位秋激動不已，隨機振動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，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，朱位秋也沒有放棄對隨機振動的探索，改革開放讓他重新燃起了希望?！拔覐?964年就開始看那本書……后來改革開放，政策放寬了，我馬上試著聯(lián)系Crandall教授?！敝煸菏空f。他開始和Crandall教授通信?！拔覍懙哪切┬?，后來被我們的英文老師和一個外國的英文老師收錄進了他們編寫的一本叫《英語口語》的書里，把我的名字改成了林華。”朱院士講到，“我從美國回來，好多人問我，這本書中與國外教授聯(lián)系的信是不是你寫的，因為那上面提到的作者是西北工業(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，再無他人?！?/p>

很快，Crandall教授邀請朱位秋到他那里訪問，但由于名額限制，訪問時間定在了來年9月，于是朱位秋先到威斯康辛大學(xué)訪問了半年，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：一方面是初到美國的新奇、陌生；一方面是巨大的心理壓力，那個年代，國家還很困難，送一個人到美國學(xué)習(xí)不容易，“萬一做不出有用的東西來，就辜負了國家的栽培，所以絕大部分時間我都在工作、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，安全問題也令人擔(dān)心?！拔易≡诼槭±砉W(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，曾有中國人從銀行里取錢出來，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、六點、七點回家，因為每到這些點，門口會有人值班，相對安全一些?！?/p>

三十年后的今天，舊時情景，依然歷歷在目。那時候，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，國家還不富裕，在美訪問的中國學(xué)者大都生活拮據(jù)，兩個紙箱搭塊木板就成了熬更守夜的工作臺，吃飯更是自己動手，好吃的、營養(yǎng)高的食物買不起，朱位秋就盯上了牛奶，因為美國牛奶便宜且有營養(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，壓根看不起來自發(fā)展中國家的訪問學(xué)者，初到MIT，Crandall教授就交給朱位秋一個難題。研究寬帶激勵下方板的隨機振動，成千上萬個模態(tài)，大量的重頻，分布不規(guī)則，算均方響應(yīng)很難，Crandall長期以來一直采用模態(tài)疊加的辦法，十分繁瑣，他和他的合作者們也一直沒有找到更好的解決辦法，于是讓朱位秋試試看。讓Crandall沒想到的是，朱位秋只用了兩個多月，就引入數(shù)論的方法非常巧妙地解決了問題，推導(dǎo)了一個非常簡潔的漸近估計公式，把得出的結(jié)果與計算機模擬的結(jié)果對比，相當(dāng)準確！朱位秋交出的超乎想象的漂亮答卷折服了驕傲的美國教授，Crandall對朱位秋的看法徹底改變了，他盛贊這個來自落后的中國的年輕學(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，他還是認可的?！敝煸菏空Z氣平和地說。

從那以后，Crandall教授對朱位秋非常賞識。1982年，美國機械工程師學(xué)會會刊，也是國際應(yīng)用力學(xué)界最有影響力的期刊Journal of Applied Mechanics為慶祝即將到來的創(chuàng)刊50周年，特邀當(dāng)時國際應(yīng)用力學(xué)領(lǐng)域最權(quán)威最知名的30來位力學(xué)家撰寫綜述，Crandall自然名列其中，負責(zé)“隨機振動”的綜述。Crandall讓朱位秋起草這篇綜述，朱位秋用3個月時間完成了起草工作，而Crandall幾乎完全采用了他的觀點。Crandall和朱位秋合寫的這篇隨機振動綜述最終發(fā)表在1983年的該雜志50周年紀念特刊上，影響很大，很多年輕人因為讀了這篇文章而開始了對隨機振動的研究。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、美國院士，一位是鮑亦興先生，一位是生物力學(xué)創(chuàng)始人、被譽為“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期間的另一段經(jīng)歷，“82年在東德的法蘭克福，開了IUTAM（國際理論和應(yīng)用力學(xué)聯(lián)合會，編者注）關(guān)于隨機振動與可靠性的討論會，本來沒有邀請我，我主動申請跟Crandall一起去，當(dāng)時J.B. Roberts做了關(guān)于一個外激勵下的單自由度強非線性系統(tǒng)的能量包線隨機平均法的報告，他從物理概念出發(fā)推導(dǎo)平均方程，報告完后我起來發(fā)言，我已經(jīng)找到一個數(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)激勵與混合激勵。會議休息的時候，會議主席就找到我，邀請我在第二天在會議上報告一下剛才提到的內(nèi)容，我這個報告引起了很不錯的反響，后來發(fā)表的這篇文章也得到了大量的引用，美國一個教授寫的專著《參激隨機振動》有一整節(jié)引用了我的工作，從此以后，每次開隨機振動方面的IUTAM研討會，都會邀請我。”

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

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振動與控制。

日常生活中，隨機振動隨處可見，只是少有人留心觀察。朱院士舉了幾個很形象的例子，“比如噴氣式飛機和火箭的噴氣噪聲引起的結(jié)構(gòu)的振動，和大氣紊流引起的飛機的顛簸都是隨機振動現(xiàn)象，再比如高樓在風(fēng)的作用下的振動，土木結(jié)構(gòu)由風(fēng)和地震引起的振動，也都是隨機振動”，他補充道，“還比如公路高低不平引起的汽車的振動，軌道不平引起的火車的振動，波浪作用下的船舶的振動等都是隨機振動。所以隨機振動現(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問題的研究?！?/p>

對隨機振動的研究非常重要，因為隨機振動可能會造成結(jié)構(gòu)的破壞。像人們經(jīng)常乘坐的飛機，噴氣口的噪音可以達到140-150分貝，如果控制不好的話，尾噴管不到一分鐘就會斷裂。風(fēng)給大樓帶來的振動也是要經(jīng)過考慮并處理的，否則安全堪虞，人在高樓里會不舒服，地震給人們帶來的危害更無須贅言，所以樓房在設(shè)計的時候都要考慮到防震和減震。雖然線性隨機振動的研究已經(jīng)非常成熟，但是在朱院士看來還遠遠不夠，“線性的理論已經(jīng)比較成熟，所以我們做學(xué)問的人，都要做一些比較難的，不成熟的東西，甚至在國際上都是沒有人做過的。在這二、三十年里我們做的主要是多自由度強非線性系統(tǒng)的隨機振動和控制。我們發(fā)展了一套自己的理論，叫‘隨機激勵的耗散的哈密頓系統(tǒng)理論’。”

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)一個人的價值。如果別人都能做，你去做，就沒有什么意義。人家做不了，而你能做，這就顯出了你的價值。所以我喜歡鉆研一些難懂的東西，我從80年代后期，開始研究隨機動力學(xué)里最難的課題，即多自由度強非線性系統(tǒng)的隨機動力學(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非線性系統(tǒng)。多自由度強非線性系統(tǒng)難在哪里呢？主要是多自由度強非線性系統(tǒng)各個自由度之間的全局關(guān)系不清楚，原來都是在牛頓和拉格拉日力學(xué)的范疇研究，很難理清多個自由度在整個相空間里的全局關(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)上研究了隨機穩(wěn)定性、隨機分叉、可靠性以及隨機最優(yōu)控制，其中五類精確平穩(wěn)解的提出打破了國際上從1933年開始的60多年來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

朱位秋是一個愛啃硬骨頭的人，越是有難度的課題，越是能激發(fā)他的斗志?；厥讈頃r路，從看到《機械系統(tǒng)的隨機振動》的那一天起，他就認準了隨機振動這條路，不斷挑戰(zhàn)，攻克難題，堅持創(chuàng)新，不斷完善，到現(xiàn)在已經(jīng)形成了一整套理論體系，解決了隨機動力學(xué)與控制多方面的問題。

2002年，朱院士正是憑借著自己的“隨機激勵的耗散的哈密頓系統(tǒng)理論”榮獲國家自然科學(xué)獎二等獎。

從1956年考上南京的華東航天學(xué)院，（入學(xué)時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)道美國留學(xué)……這條漫漫科研路，他每時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)了十幾個碩士，十幾個博士，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

最近院士大會剛剛落下帷幕，習(xí)主席也在大會報告中重點強調(diào)了創(chuàng)新。

朱院士認為我國在科技領(lǐng)域進步很大，但是總體來說還是創(chuàng)新不夠，“沒有創(chuàng)新就稱不上科學(xué)研究。掌握已有的知識只能叫學(xué)習(xí)，研究是創(chuàng)造新的知識?？茖W(xué)技術(shù)就是要創(chuàng)新，所以我們做研究的時候，別人做過的我們不要重復(fù)，一定要做一些新的東西?，F(xiàn)在特別強調(diào)原始創(chuàng)新，可是有的科技項目還是在亦步亦趨，原始的思想并不是自己的，只是修修補補，改進一下，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，縱然你把它改進了，優(yōu)化了，但發(fā)明權(quán)還在他”。朱院士鄭重地說。

創(chuàng)新不是一朝一夕就能立竿見影的。朱院士認為，創(chuàng)新首先要轉(zhuǎn)變思想，做科研最忌諱照貓畫虎?！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的，并不是我們中國原產(chǎn)的。我們都是從人家那里學(xué)來，加了一點點自己的東西，但是加的東西不多。以后，我們要慢慢自己提出一些東西來做，所以我覺得習(xí)總書記在院士大會上特別強調(diào)的一點就是原始創(chuàng)新、自主創(chuàng)新。我認同習(xí)主席的觀點，如若不然，你永遠趕不上別人，更別提超越他們了?！敝煳磺镌菏空f。

在院士大會上，不僅習(xí)主席提到創(chuàng)新，國家總理李克強也提到了創(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。

朱院士認為科學(xué)的最初動力來自興趣和好奇。比如“愛因斯坦搞相對論，當(dāng)時他并不知道相對論能用來做什么，只是好奇，后來才發(fā)現(xiàn)相對論的實用價值。因此不能簡單的說科學(xué)理論是用來做什么的。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)一開始并不一定知道能否派上用場，可以先搞一套理論，隨著時間的推移這套理論就會發(fā)現(xiàn)它的用處?！?/p>

“2002年國家自然科學(xué)獎頒獎現(xiàn)場，有記者問一位獲獎的老院士，他做的那套東西有什么用，他就告訴記者，1955年他在美國，很多人都在研究核磁共振，那個時候很多人并不知道核磁共振有什么用，可是現(xiàn)在哪個醫(yī)院里沒有核磁共振的儀器？”朱院士提到，“所以不能先問這套理論體系有沒有用，搞科學(xué)不能這樣問。搞出來以后，慢慢就會可能用上。搞科學(xué)往往不是由有什么用來決定的，而往往是要有好奇心，即使胡思亂想的一些東西，經(jīng)過研究，將來也有可能會有用?！?/p>

朱位秋院士之所以能達到目前這個高度，除了他對隨機振動有興趣以外就是對這行業(yè)的執(zhí)著。“我建議人們追求有限的目標，不要什么都想嘗試，否則很難做深做透。所以我不會換來換去，因為一個人的精力、時間是有限的，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。