谈庆明老师访谈实录

webmaster

[这个贴子最后由webmaster在 2007/12/29 07:49pm 第 3 次编辑]

谈老师在量纲分析和科技论文写作方面很有心得，因此我们决定就以这两个方向为主要话题向谈老师请教。各位网友也可以就此话题提出自己的问题。
拟定话题：
1、量纲分析在流体力学中的应用？
2、分形几何学对量纲分析理论有哪些影响？
3、高超声速流动中的量纲分析方法。
4、学位论文的写作。
5、科技论文的写作（SCI、EI）。
具体问题请大家补充！

先上传一张谈庆明老师的照片。这是访谈时在中国力学学会的小会议室照的。桌上的《力学与生产建设》是力学学会成立25周年时的会议文集，下面那块城砖是力学学会成立50周年大会的文章摘要，旁边那本是谈老师写的《量纲分析》，谈老师手边是我们流体中文网的名片。

foxes

谈老师的量纲分析讲的很精彩啊，具体什么时候到访呢，到时候上来请教。

webmaster

先征集问题，等条件成熟，再请专家上网现场解答，或者把问题收集起来，请专家集中解答一下也好。

coolboy

这里的“量纲分析”是指“相似理论”吧？应该是挺有意义、有意思的题目。

junior

想知道量纲分析在多尺度力学中的应用。前几天听一个老师讲多尺度生物力学，本以为是各尺度层次间的模型化问题，实际上只是生物体的相容问题，还没有触及数学层面。稍稍有点遗憾！希望谈老师能谈谈这个问题，特别是对于自相似问题是否还能使用量纲分析，一直疑惑中，呵呵。

周华

已经对谈先生做了访谈，正在整理访谈记录，整理好会及时发上来。这次与谈先生的谈话主要分国内力学的发展、现在国内力学发展中存在的问题、量纲分析在力学中的应用、力学教学应该注意的问题等等。谈先生讲的很多话都是肺腑之言，整理后会与各位网友分享。

kingsword

看过谈老师的书，可惜好久不用，荒废了

周华

整理了一下对谈老师的访谈记录，与大家共享一下：
一、科学与民主在中国是不能分开谈的
    目前社会上,有的主张中国应当走“科学社会主义”道路，同时也有人主张走 “民主社会主义”道路。两种意见有所争论，实际上还有“科学”和“民主”哪个为主，哪个为次的问题。
    自“五四”运动以来，历来提出的次序都是“民主与科学”，“德先生”和“赛先生”。因此应该是民主为先，科学为次。没有民主，何谈科学？民主能保证通过辩论来表达各自的主张，来分辨什么主张符合实践,这里又需要科学。
[br][br][以下内容由 周华 在 2007年09月11日 05:43pm 时添加] [br]
二、大学的精神
    最近，许多学者批评我国大学的官僚化和行政化，批评我国的大学三不象，不象学校，倒很象行政衙门，很象公司。居然有的校长在答记者问时说什么，这种话不能说的太绝对，比如他做的“校长就是个官”。谈先生认为校长成为官员是现阶段大学精神缺失的一个体现。
    大家知道，在上个世纪，我国有过公认的好校长，例如北京大学的蔡元培、清华大学的梅贻琦、浙江大学的竺可桢和南开大学的张伯苓。他们是伟大的教育家，代表社会的良心。他们办的大学，为社会培养和输送了大量的栋梁人才。现在的校长多半关心的是自己的升官发财，没有把“教书育人”当作自己的天职，很少关注学生的素质和基本功的教育。

周华

三、关于力学所和力学学会的一些感慨
   1955年钱学森回国，19576年建立中国科学院力学研究所。在建所之前，数学所内有个力学研究组，钱伟长任组长。力学所建立后，钱学森任所长，钱伟长任副所长。接着，他们又创建了清华大学的力学研究班，以及中国科技大学。全国范围内，推动成立了许多高校的有关力学的系科，以及专门的研究机构。
    建所不久，就赶上60－62年三年自然灾害，后来又遇上文化大革命。几十年的风风雨雨充分证明，在中国，政治和科学是不可分割的，不能分开来看的，二者是密切相关的。
    今年庆祝中国力学学会建会50周年，在这个时候大家应该回顾一下25年前，即力学学会建会25周年时的大会。学会把会议上发表的报告，发表了一个文集，书名为《力学与生产建设》。那次大会邀请了许多方面的专家权威，为我们力学界出题目，我们的国家和社会有哪些重大和紧迫的问题需要力学工作者去解决？今天重新再读这个文集，还是强烈感觉到，他们当年提出的有关环境、能源、材料、机械工程和海洋工程等力学问题和看法，到今天仍然存在和适用，很多问题到现在也没有解决。几位力学大师中肯而明确地阐述了：力学是做什么的？这个问题：力学主要为工程技术服务，同时力学是基础，也为其他学科服务；再者，作为发展最充分的学科，力学中的方法可以应用到其他学科中去。
    科学家和工程师是两类不同的人，从事不同类型的工作。科学家的工作是制作“软件”，而工程师是创造“硬件”。钱学森先生在1947年写作的《Engineering and Engineering Sciences(工程与工程科学)》中指出，科学在二战期间已经发生变化，从科学研究队伍中已经形成一个新的门类，即工程科学。工程科学是纯科学和工程实用之间的桥梁，钱学森先生以原子弹和雷达技术的研发为例，从纯科学研究成果到研制出实用的武器，其间的距离已经大大缩短。长头发的纯科学家和短头发的工程师之间的差别已经很小，二者之间的密切合作是必不可少的。这种合作产生了一个新的行业，即工程研究家或工程科学家。早在半个世纪之前钱学森先生已经号召我们的国家和教育科研单位要重视研究和发展这样的工程科学。今天，还是有必要弄清楚：力学是大有用武之地的。

周华

四、力学与量纲分析
    钱学森先生在1980年时就说过，量纲分析“是过去半个多世纪行之有效的力学研究方法”。量纲分析不仅可以应用于力学，可以应用于科学和技术，同时可以用来解决生活、社会中的很多问题，甚至可以在政治科学中得到应用。
    比如在家庭消费计划过程中，不论家庭收入是多少，总是可以把这个总收入取为一个特征量，，并且把它当作单位，来计算、安排家庭支出，可以明确各项支出所占的百分比，从而分清主次。这就是量纲分析的应为用，对于国家也一样，同样可以用量纲分析的方法指导制订国家经济计划。
    力学的发展史就是一部模型的发展史。构建模型的过程，无非是抓住主要因素，略去次要因素的过程。然后再在实践中不断检验，不断改进和更新。
最早的力学模型是质点动力学，其中又经历了从静力学到动力学的演化过程。在早期人类生活中，“年”和“天”的周期性运动无疑是最引人注目的事件。通过对四季、昼夜的观察，人类首先获得了“长度”和“时间”的概念。，这也是力学中最早引入的基本量纲，这样，我们就有了运动学。到了牛顿时代，找到了速度为什么发生变化的原因，这就是牛顿第二定律，正是在这里，力学中又引入了力和质量的量纲，而且两者是有联系的。
    量纲分析的“量纲”一词，在英语中就是dimension，其原意是“长度”，或空间的维度，后来经过Fourier的扩展而成为现在的“量纲”，这个量纲里面可以包含质量等其它物理量的量纲。什么是量纲至今似乎没有严格定义，要下一个简单而确切的定义，是否可以说，量纲就是量的属性。量纲分析从广义的意义上说就是一个比较分析，扩展到物理以外的范围就有各种所谓比较学，比较政治学，比较经济学等等。都是基于一个基准进行比较的分析。
    谈先生所著《量纲分析》一书以量纲分析方法为内核，用案例讲解的方式，对运用于诸多方面问题的量纲分析进行了由浅入深的阐述，来说明量纲分析方法的实质。谈先生最早接触量纲分析，是在大学导师林鸿荪先生的指导下，开始面对比较复杂的问题，林鸿荪是与郑哲敏院士同辈的力学家。当时钱学森给林鸿荪提出的任务是，开创一门新的学科——流体力学，主要是希望通过将化学与流体力学的结合，强化化工和冶金生产。谈先生参加这项工作后查阅了大量文献资料，由于当时在这个方向上还没有多少基础理论可供参考运用，所以只能靠量纲分析的方法开展最初的研究工作。
在利用量纲分析方法开展工作的时候，谈先生最早阅读的是苏联的基尔皮契夫的书：《相似理论》（沈自求译）。基尔皮契夫给出相似定理的三大定律，论证了相似的充分必要条件。这点非常合乎刚从数学力学系毕业的谈先生的口味。但是后来，谈先生又读了塞多夫（Седов）的《Методы Подобия и Размерности в Механике（力学中的相似和量纲方法）》一书，这本书没有使用三大定律，而是只用一个定理，即∏定理就把所有问题都说清楚了，可见学问有烦琐和简要之分。
    谈先生所著《量纲分析》一书给出很多力学上应用量纲分析的例子，非常生动、鲜活地展示了量纲分析在力学中的应用，对于量纲分析的教学和研究无疑都有很高的参考价值。在这本书的写作时，谈先生的左眼视力已经很差了。后来由于编著两地，联系不便，导致第一版就使用了勘误表，还有不少文字错误不及更正，他是很遗憾的。

周华

五、分形和混沌
     在谈到流体力学的最新进展时，无疑会遇到两个热门话题，即分形与混沌。
分形本质上是一个数学问题，分形几何体的典型特征是在不同尺度上存在自相似。但是在物理上，这是不可能存在的，因为实际对象不可以被无限分割，例如通常所谓的连续介质，分细到了分子和原子的尺度，就不能再用连续的概念讨论问题了，分形的典型特征也就无从谈起了。
     混沌是一个决定性的过程，特点是对初值敏感。谈先生在美国工作期间曾经得到雷诺数的量级等于110的Stokes混沌流动的一个解析解，而且得到了实验的验证。用这个解可以模拟牛奶在咖啡中的混沌搅拌过程。用解析解研究混沌的好处是没有数值误差——在计算机上进行混沌现象的模拟时，总是不可避免地会引入数值误差，而混沌又是对初值敏感的，所以数值模拟的结果往往是可疑的。
六、对于中科院力学所发展前途的思考
     力学所在最初建立的时候是希望建成美国的国家实验室（National Laboratory）那样的国家研究所。这类国家实验室的特点是拥有一支稳定的科研队伍，经费由国家提供，科研人员没有教学任务，不带研究生。科学院目前实行施的“知识创新工程”实质上是将这些国家实验室改成大学。让很多资深研究员下岗，同时一个高级研究人员要带好几个研究生，实际上是利用学生做廉价劳动力。这种做法本身偏离了力学所的初衷。
     目前科研体制中另一个荒谬的现象是对科研人员的评价体系，也就是用论文数量和创收（经费）的多少评价科研人员的学术水平和绩效。这种体制下培养出很多没人品、学品的专家。SCI、EI本来是供大家检索文献的工具，可是在中国却有了不同寻常的重要作用，即用这两个索引考察科研人员的水平和能力。这类笑话在国内已经有很多，比如当年郑哲敏先生创建《爆炸与冲击》刊物时，他把一项重要的研究成果贡献给了这本刊物，发表在创开号上。因为这份刊物是中文的，且未在国外发行，所以国际上没人引用他的文章；可是，美国有人发表了类似的文章，却得到许多人的引用。这不是很说明问题麽！邹承鲁曾经撰文批判过这种评价方法，他举的一个例子就是一篇被骂了很多遍的文章，在中国居然因为引用率高而变得“有价值”。另外不同学科之间的文章数量是不可比的。比如医学的文章很多只用1页的篇幅报道一个病例的处理过程，而力学的文章则需要一个远为复杂的论证过程，二者是不能简单用篇数来做对比的。

周华

七、培养人才问题
     “科学技术是第一生产力”这句话不准确，因为“科学”、 “ 技术”和“生产力”的量纲是不一致的，人，才是最根本的生产力，人品好、有水平的人，才是最好的生产力。
     近几年的教育改革是失败的。学校、校长、教授应该是社会的良心所在，目前，良心何在？学校教育首先应该传授基本概念，培养学生的基本功，在此基础之上才谈得上创造才能。
     数学和物理等基础学科的基本功没打好，基本概念不清楚，根本谈不上创造发明。现在基础课教学不扎实，学生基础很薄弱，课程难度一减再减，最根本的基础被动摇，培养出来的都不少是假冒伪劣人才。
     钱学森先生有很大的贡献，他的老师冯卡门有三个中国学生，钱学森、郭永怀和林家翘。冯卡门的培养方式值得我们学习。冯卡门每周要开两次会，一次是请外面的人来讲解新鲜的课题，另一次为课题组内部会议。在内部会议上，课题组的人员只挑骨头，不唱赞歌。在这个过程中，很多课题都得到实质性的发展，很多人在讨论会上发现了新问题，并将其作为自己的研究方向，进而做出贡献。冯卡门就是利用这样的机制培养了大量的一流人才，可以说是桃李满天下。
     当年在讲流体力学的时候，谈先生曾经对学生说：“我没见过流体，你们谁见过？”学生答：“空气是流体，水是流体，我们都见过。”谈先生反问：“空气是流体吗？水是流体吗？”学生哑然。空气和水在一定条件下是流体，但不等同于流体。流体只是真实物质的一个抽象的物理模型，从这个意义上说，没有人见过流体，真实物质中，哪有不可压缩流体和无粘流体？谈先生问学生的另一个趣题是：“坦克装甲是固体吗？”学生们又回答，当然是。谈先生说，在常温、常压下，坦克装甲可以当作固体，但是在破甲弹的高速射流的打击下，坦克装甲的强度与冲击压力相比，小到可以被忽略，这种情况下坦克装甲就不能被看作固体，而可以当作流体了。谈先生用这个例子表明基础教育的重要，正是在老师这样的问答中，帮助学生掌握和运用基本概念，培养解决实际问题的能力。
流体中文网2007年

coolboy

谢谢周华站长的采访和整理。
有时解方程会遇到既要通解又要特解的情形。个人体会用量纲分析和相似理论解问题就有点象找方程的特解差不多。找到的话则很美，但不象求通解那样对一般问题都很规范。
曾经向前苏联用相似理论研究大气流体力学的G.S.Golitsyn请教讨论过相似理论的一些问题。他也认为相似理论是一门艺术性挺强的科学。
G.S.Golitsyn早期（上世纪五十年代末六十年代初）有一出名的工作就是用相似理论估算出金星表面大气赤道和极地之间的温度差约为3度。这主要是因为金星非常厚实的大气能有效地输运热（能）量从而减小了赤道和极地之间由于接收太阳辐射能不同而引起的温度差。他这一工作出名的原因是当时从地球不同研究单位不同方法（好像是无线电波段）遥感测出的温度差是30度。人们提出了不同的理论来解释这30度的温度差。但G.S.Golitsyn认为合适正确的值应该是3度而非30度。后来更进一步的观测及现代公认的结果认为G.S.Golitsyn用相似理论估算出的值是正确的。

CFDcumt

  再次看了谈老师的采访录很有感触 当代大学生就不用说了 研究生的水平的确耐人琢磨 真的要严谨 重基础！

zwp

谈老师的量纲分析讲的很精彩啊，具体什么时候到访呢，到时候上来请教。
还请周大哥到时候把它的讲解置顶！