执着追求勇于创新——朱位秋院士专访

+ 朱瑞

执着追求勇于创新
——朱位秋院士专访

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导语

为期五天的院士大会刚刚闭幕，这是在十八届三中全会后，中国科学院与中国工程院首次举行院士大会。值此之际，本刊采访了中国科学院院士朱位秋，听他讲一讲在力学领域的耕耘与收获。

朱位秋，1938年生于浙江义乌，力学专家，中科院院士。现任浙江大学力学系教授，博士生导师，应用力学研究所所长。主要从事非线性随机动力学与控制研究，在国际上首次提出与发展了随机激励的耗散的哈密顿系统理论，建立了一个非线性随机动力学与控制的哈密顿理论体系，为解决科学与工程中多自由度强非线性系统的随机动力学与控制问题提供了一套全新而有效的理论方法。2002年获国家自然科学奖二等奖。

朱院士与Crandall教授、MIT工学院院长等一起参加晚宴并合影

研究方向：国际视野与前瞻思维

1961年，朱位秋从西北工业大学本科毕业。凭借优异的成绩，他成为了全校寥寥可数的研究生中的一个，师从力学专家季文美教授，进行非线性振动的研究。当时，大多数研究生还只是满足于完成课程和科研任务，但朱位秋却和同学们不同，他的目光已经投向了更广阔更前沿的领域。在那个没有网络的年代，图书馆、书店成了他了解国际动态的最佳途径。当时，国内已经引进了相当数量的国外学者的学术专著，朱位秋沉浸其中，新的学术方向在哪里？自己的研究道路要怎么走？阅读、思考、规划，占据了他所有的课余时间。

1964年，朱位秋在西工大书店偶然发现了一本英文版《机械系统的随机振动》。这一次偶然，对他其后半个世纪的漫漫学术路产生了重大影响。这一次偶然的发现，将朱位秋引入了国际应用力学的前沿领域，也促成了他与该书作者Crandall教授的合作。

这本书出版于1963年，作者Stephen H. Crandall是美国麻省理工学院教授、国际应用力学大师，Crandall教授在他的这本著作中对线性系统的随机振动做了一个比较系统的介绍。当时，随机振动作为一门新兴的学科在国际学术舞台上出现还不到十年，国内学者的研究还都集中在确定性的振动理论。这是一个陌生的概念，是一扇通往新天地的大门，随机振动的快速发展趋势和广阔的应用前景都让朱位秋激动不已，随机振动的研究中尚未解决的大量的理论难题更是催生了他投身该领域研究的志向。用朱位秋自己的话说，他就是喜欢做“新的东西，难的东西，尤其是别人做不了，我能做的东西”。

朱院士向我们讲解科学理论

研究生毕业后，“四清”“文化大革命”阻碍了正常的学术研究，然而就算在那段艰难岁月中，朱位秋也没有放弃对随机振动的探索，改革开放让他重新燃起了希望。“我从1964年就开始看那本书……后来改革开放，政策放宽了，我马上试着联系Crandall教授。”朱院士说。他开始和Crandall教授通信。“我写的那些信，后来被我们的英文老师和一个外国的英文老师收录进了他们编写的一本叫《英语口语》的书里，把我的名字改成了林华。”朱院士讲到，“我从美国回来，好多人问我，这本书中与国外教授联系的信是不是你写的，因为那上面提到的作者是西北工业大学毕业的，西工大除了你和麻省理工学院有联系，再无他人。”

很快，Crandall教授邀请朱位秋到他那里访问，但由于名额限制，访问时间定在了来年9月，于是朱位秋先到威斯康辛大学访问了半年，然后再去的麻省理工学院。

提起当年在麻省理工学院的生活，直到如今，朱院士仍然感慨良多：一方面是初到美国的新奇、陌生；一方面是巨大的心理压力，那个年代，国家还很困难，送一个人到美国学习不容易，“万一做不出有用的东西来，就辜负了国家的栽培，所以绝大部分时间我都在工作、学习。”

学生们为朱院士举办寿宴恭贺老师七十寿辰，前排中为朱院士和夫人。

除了工作上的压力，安全问题也令人担心。“我住在麻省理工学院和哈佛大学之间的一条街上，那一带黑人多，不太安全，曾有中国人从银行里取钱出来，被黑人跟了一路，最后被一棍子打倒在地，钱都被抢走了。所以每天我都在晚上五点、六点、七点回家，因为每到这些点，门口会有人值班，相对安全一些。”

三十年后的今天，旧时情景，依然历历在目。那时候，一碗牛奶泡饭，就是朱位秋清贫生活艰苦研究中最大的享受。当年，国家还不富裕，在美访问的中国学者大都生活拮据，两个纸箱搭块木板就成了熬更守夜的工作台，吃饭更是自己动手，好吃的、营养高的食物买不起，朱位秋就盯上了牛奶，因为美国牛奶便宜且有营养，牛奶泡饭特别抗饥耐饿，就成了他最喜欢的食物。

生活艰苦，工作上更不轻松。起初，麻省理工学院的教授很骄傲，压根看不起来自发展中国家的访问学者，初到MIT，Crandall教授就交给朱位秋一个难题。研究宽带激励下方板的随机振动，成千上万个模态，大量的重频，分布不规则，算均方响应很难，Crandall长期以来一直采用模态叠加的办法，十分繁琐，他和他的合作者们也一直没有找到更好的解决办法，于是让朱位秋试试看。让Crandall没想到的是，朱位秋只用了两个多月，就引入数论的方法非常巧妙地解决了问题，推导了一个非常简洁的渐近估计公式，把得出的结果与计算机模拟的结果对比，相当准确！朱位秋交出的超乎想象的漂亮答卷折服了骄傲的美国教授，Crandall对朱位秋的看法彻底改变了，他盛赞这个来自落后的中国的年轻学者是“世界一流的研究者”。

“麻省理工的教授虽然骄傲，但是你只要做出好的东西来，他还是认可的。”朱院士语气平和地说。

从那以后，Crandall教授对朱位秋非常赏识。1982年，美国机械工程师学会会刊，也是国际应用力学界最有影响力的期刊Journal of Applied Mechanics为庆祝即将到来的创刊50周年，特邀当时国际应用力学领域最权威最知名的30来位力学家撰写综述，Crandall自然名列其中，负责“随机振动”的综述。Crandall让朱位秋起草这篇综述，朱位秋用3个月时间完成了起草工作，而Crandall几乎完全采用了他的观点。Crandall和朱位秋合写的这篇随机振动综述最终发表在1983年的该杂志50周年纪念特刊上，影响很大，很多年轻人因为读了这篇文章而开始了对随机振动的研究。值得一提的是，这本特刊所有作者中只有三位华人，其中两位都是美籍华人、美国院士，一位是鲍亦兴先生，一位是生物力学创始人、被誉为“生物力学之父”的冯元桢，第三位华人就是朱位秋。

朱院士还提到在麻省理工访问期间的另一段经历，“82年在东德的法兰克福，开了IUTAM（国际理论和应用力学联合会，编者注）关于随机振动与可靠性的讨论会，本来没有邀请我，我主动申请跟Crandall一起去，当时J.B. Roberts做了关于一个外激励下的单自由度强非线性系统的能量包线随机平均法的报告，他从物理概念出发推导平均方程，报告完后我起来发言，我已经找到一个数学根据，就是Khasminski的定理，而且我们不光可以做外激的情况，还可以做参数激励与混合激励。会议休息的时候，会议主席就找到我，邀请我在第二天在会议上报告一下刚才提到的内容，我这个报告引起了很不错的反响，后来发表的这篇文章也得到了大量的引用，美国一个教授写的专著《参激随机振动》有一整节引用了我的工作，从此以后，每次开随机振动方面的IUTAM研讨会，都会邀请我。”

在麻省理工的这一年零九个月，让朱位秋的学术研究和学术地位上了一个很高的台阶。

学术成就：持之以恒与勇于创新

朱院士主要研究的是非线性随机振动与控制。

日常生活中，随机振动随处可见，只是少有人留心观察。朱院士举了几个很形象的例子，“比如喷气式飞机和火箭的喷气噪声引起的结构的振动，和大气紊流引起的飞机的颠簸都是随机振动现象，再比如高楼在风的作用下的振动，土木结构由风和地震引起的振动，也都是随机振动”，他补充道，“还比如公路高低不平引起的汽车的振动，轨道不平引起的火车的振动，波浪作用下的船舶的振动等都是随机振动。所以随机振动现象很普遍，但是我们做的都是一些基础的理论方法，并不一定直接去做具体的振动问题的研究。”

对随机振动的研究非常重要，因为随机振动可能会造成结构的破坏。像人们经常乘坐的飞机，喷气口的噪音可以达到140-150分贝，如果控制不好的话，尾喷管不到一分钟就会断裂。风给大楼带来的振动也是要经过考虑并处理的，否则安全堪虞，人在高楼里会不舒服，地震给人们带来的危害更无须赘言，所以楼房在设计的时候都要考虑到防震和减震。虽然线性随机振动的研究已经非常成熟，但是在朱院士看来还远远不够，“线性的理论已经比较成熟，所以我们做学问的人，都要做一些比较难的，不成熟的东西，甚至在国际上都是没有人做过的。在这二、三十年里我们做的主要是多自由度强非线性系统的随机振动和控制。我们发展了一套自己的理论，叫‘随机激励的耗散的哈密顿系统理论’。”

成功总是与成功者的特质息息相关

“我喜欢做有难度的研究，这样才能体现一个人的价值。如果别人都能做，你去做，就没有什么意义。人家做不了，而你能做，这就显出了你的价值。所以我喜欢钻研一些难懂的东西，我从80年代后期，开始研究随机动力学里最难的课题，即多自由度强非线性系统的随机动力学，在此以前，大家做得比较多的都是多自由度的拟线性系统，或者是单自由度的强非线性系统。多自由度强非线性系统难在哪里呢？主要是多自由度强非线性系统各个自由度之间的全局关系不清楚，原来都是在牛顿和拉格拉日力学的范畴研究，很难理清多个自由度在整个相空间里的全局关系，而我发现哈密顿力学里有可积性与共振性，就能搞清多自由度强非线性系统各自由度之间全局关系，所以从90年代初开始，我把研究从拉格朗日体系转到了哈密顿体系，并在随后的这么二十多年里，发展出了一整套的理论体系，包括精确平稳解、随机平均法、等效非线性系统法、在平均方程的基础上研究了随机稳定性、随机分叉、可靠性以及随机最优控制，其中五类精确平稳解的提出打破了国际上从1933年开始的60多年来只有能量等分解的局面。”朱位秋院士讲到。

朱位秋院士工作照

朱位秋是一个爱啃硬骨头的人，越是有难度的课题，越是能激发他的斗志。回首来时路，从看到《机械系统的随机振动》的那一天起，他就认准了随机振动这条路，不断挑战，攻克难题，坚持创新，不断完善，到现在已经形成了一整套理论体系，解决了随机动力学与控制多方面的问题。

2002年，朱院士正是凭借着自己的“随机激励的耗散的哈密顿系统理论”荣获国家自然科学奖二等奖。

从1956年考上南京的华东航天学院，（入学时迁往西安成为西安航空学院，一年后与西北工业学院合并改名西北工业大学），到研究生三年的苦思，到转道美国留学……这条漫漫科研路，他每时每刻都专注于自己的学术领域，朱院士能取得今天的成就实至名归。

朱院士作为教授学术著作等身，作为教育家是桃李四海，培养了十几个硕士，十几个博士，这些学生基本都遍布各大沿海高校，但并不局限在航空、航天领域。

创新之路： 科学只推崇第一名

最近院士大会刚刚落下帷幕，习主席也在大会报告中重点强调了创新。

朱院士认为我国在科技领域进步很大，但是总体来说还是创新不够，“没有创新就称不上科学研究。掌握已有的知识只能叫学习，研究是创造新的知识。科学技术就是要创新，所以我们做研究的时候，别人做过的我们不要重复，一定要做一些新的东西。现在特别强调原始创新，可是有的科技项目还是在亦步亦趋，原始的思想并不是自己的，只是修修补补，改进一下，不能算原始创新。原始创新是要提出自己的学术思想，然后动手研究。我们就是做原始创新，也许不是很大的创新，但是我们这一套理论体系都是来源于自己的学术思想。科学只讲第一名，哪怕别人做得很粗糙，也是别人的，纵然你把它改进了，优化了，但发明权还在他”。朱院士郑重地说。

创新不是一朝一夕就能立竿见影的。朱院士认为，创新首先要转变思想，做科研最忌讳照猫画虎。“从根本上讲，我们现代的科学技术，基本都是从西方引进的，并不是我们中国原产的。我们都是从人家那里学来，加了一点点自己的东西，但是加的东西不多。以后，我们要慢慢自己提出一些东西来做，所以我觉得习总书记在院士大会上特别强调的一点就是原始创新、自主创新。我认同习主席的观点，如若不然，你永远赶不上别人，更别提超越他们了。”朱位秋院士说。

在院士大会上，不仅习主席提到创新，国家总理李克强也提到了创新，关于体制的创新、体系的创新同样也包括科学技术的创新。

朱院士认为科学的最初动力来自兴趣和好奇。比如“爱因斯坦搞相对论，当时他并不知道相对论能用来做什么，只是好奇，后来才发现相对论的实用价值。因此不能简单的说科学理论是用来做什么的。技术可以有目的性，技术是以科学作为理论基础的，所以要造一个东西，既要有技术支持，也要有科学作为基础。科学一开始并不一定知道能否派上用场，可以先搞一套理论，随着时间的推移这套理论就会发现它的用处。”

“2002年国家自然科学奖颁奖现场，有记者问一位获奖的老院士，他做的那套东西有什么用，他就告诉记者，1955年他在美国，很多人都在研究核磁共振，那个时候很多人并不知道核磁共振有什么用，可是现在哪个医院里没有核磁共振的仪器？”朱院士提到，“所以不能先问这套理论体系有没有用，搞科学不能这样问。搞出来以后，慢慢就会可能用上。搞科学往往不是由有什么用来决定的，而往往是要有好奇心，即使胡思乱想的一些东西，经过研究，将来也有可能会有用。”

朱位秋院士之所以能达到目前这个高度，除了他对随机振动有兴趣以外就是对这行业的执着。“我建议人们追求有限的目标，不要什么都想尝试，否则很难做深做透。所以我不会换来换去，因为一个人的精力、时间是有限的，杂而不精反而做不出原始创新的成果。”

朱院士以身作则完美诠释了专注是成功的重要因素。