懷揣深重的家國情懷
科學沒有國界,科學家卻有祖國。回憶和吳先生學習的時光,我深深地感到他是一位有著強烈愛國主義精神的科學家。
1950年朝鮮戰爭爆發后,吳先生旁聽了時任外交部蘇聯東歐司司長的伍修權在聯合國的發言,義憤填膺,憤然辭去美國國家航空咨詢委員會(NACA)的工作,他和夫人李敏華先生放棄優厚的待遇,一心準備回國。他們利用美國移民局周末休息不辦公的機會,以到英國旅游為名,在日內瓦見到周恩來總理,他們根據總理的指示,從東歐經過蘇聯回到了祖國。
熱愛生活,堅守愛情
吳先生在西南聯大認識了李敏華先生,他們因音樂而結緣,大學畢業后在昆明結了婚。他們的感情非常好,用李敏華先生的話講:“我們一輩子都沒分開過。”即使在“文化大革命”時期,他們夫婦都被打成“牛鬼蛇神”“資產階級反動學術權威”,吳先生還堅定地說:“我這一輩子有兩件事至今不后悔,一件是回國,一件是和李敏華結婚。”
1943年,年輕的吳先生考取了清華的公費留美生,進入MIT學習。在MIT學習期間,他們的條件比較艱苦,這段期間還生養了兩個孩子,一邊念書,一邊生孩子帶孩子,這個負擔是可想而知的,特別是對李敏華先生。
讀書期間,他們夫妻二人的功課一直很好。1947年吳先生在機械系得到了ScD學位(在美國只有MIT等少數幾所學校可以授予ScD,也就是科學博士),1948年李敏華先生獲得了PhD,她是MIT航空系的第一位女博士。
李先生為吳先生付出很多,她曾經跟我說:“我后來做的成績不夠大,因為很多時間花在吳仲華身上,他這個人個性很強,不太適應這個社會,所以我總怕他犯錯誤,花很多時間考慮他的問題,我自己的工作只好放下了。”說到這兒,李先生眼里閃著淚花。
專心科研 創立“葉輪機械三元流動理論”
二戰以后不久,航空事業發展非常迅速,NACA在克利夫蘭成立了劉易斯實驗室,他們夫婦被錄用并在那里工作。當時吳先生的老板給了他兩個題目,一個叫作氣波機械,另一個是航空發動機的葉輪機械。吳先生反復考慮,覺得第一個題目由于有強激波,效率不會高,所以決定做第二個,此后創立了“葉輪機械三元流動理論”。他選題時非常慎重,是經過多方分析、深思熟慮,這也是很重要的一個能力。
吳先生的這個理論對全世界航空發動機的發展起了巨大作用,許多著名飛機用的發動機在設計研制中都用了這一理論;幾個大的發動機公司都在這個理論的基礎上,形成了自己的設計體系。1945年之前,很多人用機翼理論考慮兩個葉片之間的流動,但是吳先生認為用孤立機翼理論做這個題目,葉片之間的相互作用就沒有了,所以必須和過去的理論有所不同,因此他首先發揮豐富的想象力:由兩個葉片之間的無數流線組成兩類不同性質的流面,整個問題就化作流面上參數的確定。他提出了流面偏導數,把空間偏導數和流面偏導數建立起關系,在這樣的情況下,他把空間流動的控制方程,通過流面偏導數化到流面上,產生流面上的控制方程。
化到流面上之后,他發現方程中有兩個特點:一個是出現流片的厚度,這個厚度就是兩個葉片厚度的反映;第二就是出現流面之間的作用力,這個力是葉片兩個面壓力不同造成的。嚴格的數學演繹和清晰的物理意義,使整個理論就建立起來了。其核心可以概括為一個中心,兩個基本點:中心就是流面偏導數,兩個基本點就是流面厚度和流片間的作用力。
這個理論不僅要有想象能力、嚴謹的數學推導、清晰的物理概念,還要考慮其工程應用時方便。為此,在選擇流面時就需要進一步考慮工程的應用性,他提出了著名的S1和S2流面。這個理論充分體現了工程科學的美,堪稱一個典范。
他也是大型工程計算的先驅。1946年,世界第一臺計算機面世,開發商到NACA去宣傳,當時很多人都不用,吳先生卻從此勇敢地走上了數字求解的道路。
1952年論文正式發表后,這個理論很快在美國成為主流的設計方法,直到現在依然在應用。1956年NACA出了三大本書,核心就是介紹吳先生的理論。1983年我陪著吳先生參加美國燃氣輪機年會,提出超臨界翼型的著名學者Hobbs在做poster,當吳先生提問時,他看了一下胸牌,驚訝地說道:“Ar,You Are Famous Wu!”。有人認為斯貝發動機是吳先生設計的,那是不對的,但是它的設計用到了吳先生的理論。
重基礎、重實踐的人才培養理念
吳先生對學生要求很嚴格。我們的第一門課叫工程熱力學和統計物理。他給一個教學大綱,列了20多本參考書,基本都是國外的。如果有問題可以答一次疑,如果沒有就考試。后來我們考試3天,每半天做1個題目。早上8點來,做一道題,12點交卷;下午一點半來,五點半交卷。這種注重培養自學能力的方法,使學生們對問題能深入思考,也使研究能力有了很大的提升。他常對我們說:“我寫了這么多論文,沒出一點錯,除了印刷問題,所以你們以后也要嚴格要求自己。”
吳先生思考問題的方式、對待工作的嚴謹態度,讓我受益終生。1976年唐山大地震之后,我們住地震棚里面。當時工作比較緊,我們在力學所三樓的大廳堅持工作,大家把計算機帶到那兒去做計算。有時候,他會利用一些休息時間和我們談一些學術上的事情。他講三元流動理論中有個激波問題,流面上激波是怎么樣的,一直沒解決。我就在心里記下了這個問題,地震結束后我就去圖書館查文獻,自己分析、推導、研究。1978年1月份出國前,我寫了一篇東西交給吳先生,當時寫在400字一頁的稿紙上,用復寫紙寫了4份。因為這個研究,我成為副研究員。
吳先生對我的影響是多方面的,最重要的是業務上一定要專心和創新,不能跟在別人屁股后面。我們現在一方面要繼承吳先生的思想和精神,另外一方面最重要的還是要創新。現在我們有了創新的方法,但我們的旗幟還是吳先生。好不容易有這么一面旗幟,我們不要再丟掉。
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