意外地得到叶笃正先生的支持

《创新话旧》第7章（4）

 

 

温景嵩

南开大学 西南村 69楼1门 401号

（2007年11月7日 于南开园）

 

 

 

 

 

 

7．8 来自叶笃正先生的支持

 

 

7．8．1 碰壁

 

1972年 长春实验仅仅是发现了问题，发现问题不等于就解决了问题。为要解决问题还需付出艰苦的努力。为此，按照我的老习惯，我先求教于国内的两位湍流研究权威。希望能得到权威们的指教。使我感到惊讶的是，我的求教竟然遭到了碰壁。一位权威说，这可能是你们大气湍流中的特殊情况，对此他并不熟悉。当然他也承认，理论可以有不同基础，从不同的物理思想出发，完全有可能得到同一个理论预测。这样我就在这位权威面前，碰到一个软钉子。而在另一位权威面前我所碰到的钉子却要硬得多，开始他说我们长春实验所发现的湍流不连续性是很平常的事，在湍流研究中可谓屡见不鲜。这似乎比前面那位权威把它归之为大气湍流中的例外要好得多。于是约他下一次见面再谈，以进行深入一步的探讨。可是没有想到，第二次见面时，不知何故这位权威却突然来了个180度的大转弯，怒气冲冲地对我说：“所谓湍流的不连续性是一件荒唐的事，不可思议，一定是你们自己搞错了”。于是把我拒之于门外，我只有十分失望地走了。

 

 

7．8．2 自己的摸索

 

在两位国内权威面前碰壁后，我没有灰心，也没有停下自己的脚步。我于是自己展开了一些调查研究，在当时的闭关锁国的条件下，尽可能多地搜集了一些文献。从中发现，长春的实验并非仪器误差，并不是我们弄错了。也不是大气湍流所独有的特征，而是普遍存在于一切湍流活动之中。甚至也存于实验室之中。事实上，世界第一个发现这个现象的正是巴切勒和他的合作者汤森德。汤森德是一位著名的湍流实验科学家，时间是在1949年，地点是在剑桥大学的风洞实验室。不过巴切勒等人把这一现象命名为“湍流的间歇性”而不是我的“不连续性”。“间歇性”一词反映的是时间上的不连续性，而“不连续性”一词反映的现象却要广泛得多。它既可以反映时间上的不连续现象，又可以反映空间上的不连续现象，还可以反映在波数空间中的不连续现象（即尺度空间，低波数对应于大尺度湍涡，高波数对应于小尺度湍涡）。因为与巴切勒和汤森德1949年工作不同，我是在湍谱各频道观测中发现的，所以把它概括成“不连续性”更为恰当。它首先即是指在湍谱中，并不是所有波数的湍涡都被激发出来，而是有的被激发，有的却“按兵不动”，所呈现的是各波数湍涡不连续被激发的状态。在这里使用时间上的“间歇性”一语就不合适了。因为这一现象首先就是指在同一时间，各波数的湍涡的不同激发状态。这种状态一下子就对柯尔莫果洛夫的湍能级串过程物理模型的提出直接挑战。所以我们对待这一现象的重要意义理解上也与巴切勒不同，在巴切勒的1953年出版的著作《均匀各向同性湍流理论》一书中，虽然他指出了间歇性是在高雷诺数条件下，湍流微结构中固有的性质，承认这是一个十分有意义的现象。但他却未能指明这一现象对柯尔莫果洛夫湍流理论中的物理模型是一挑战，需要进行新的探索。在巴切勒和汤森德1949年的风洞实验中揭示出湍流的间歇性以后的几十年中，国际上又有大量的观测实验工作，一再证明了湍流的间歇性是一切湍流的固有性质，同时也一再证明了－5/3湍谱定律的正确。

从以上的文献调研中，我更增加了对1972年长春实验中所发现的湍流的不连续性（即国际上的间歇性）的信心。打倒了“四人帮”，实行改革开放以后，国内外学术交流日渐频繁，当时间进入90年代时，我欣喜地发现中国科学院大气物理所的青年学者胡非博士在1995年发表了一本湍流的专著，此书就以间歇性为重点，全书突出了湍流间歇性是一重大的前沿课题，并在书中引用了我们70年代的湍流不连续性的工作。从70年代国内还鲜为人知的状况开始，到90年代的胡非著作，可以看出，这二十年来国内湍流的研究已经有了很大的进展，小平同志改革开放决策对我国科技界真是起到扭转乾坤的作用啊！

 

 

7．8．3 没有想到的事

 

没有想到我们那70年代湍流不连续性的工作，虽然在70年代没有能得到国内湍流权威的支持，却在70年代得到了不是搞湍流的权威学者的支持。就是来自叶笃正先生的支持，刚刚打倒“四人帮”后的一个偶然的机会，我又见到了叶先生，他问起我离开大气所以后的情况，我就如实向他汇报。当汇报到离开大气所的第二年在长春实验中发现了湍流的不连续性时，他马上表示出十分大的兴趣。在详细问了我有关细节以后，他很高兴地对我说，他虽然是搞大尺度天气动力学的，没有做过湍流方面的工作，但是他在做大尺度天气系统的过程研究时，也发现了这种一阵一阵的不连续性现象。他当时就断定这是流体运动中带有本质性的一个特征。因此，它不但应该在大尺度天气系统中有，不但应该在中小尺度天气系统中有，就是更小的湍流尺度上也应该存在这种现象。现在听到我们在1972年湍流观测中，确实测出了这一现象，证实了他原来的预想。叶先生很高兴，认为这是一个重要的发现。他接着问我，这个工作发表了没有。我说没有，文革中所有的刊物都已停刊，也无处去发表，只是安徽光机所自己找了一家印刷厂，出了几次安徽光机所的专刊，这工作就发表在安徽光机所的专刊上。叶先生马上说，这不算数，不能算正式发表。他建议我立即把材料整理成正式文字，可以交给当时刚刚创刊出版的《大气科学》。他说这是大气所在打倒 “四人帮”后刚刚创办的一个正式的学术刊物，已经得到国家批准，只有在这样的刊物上发表才能算数。于是我立即照办，回合肥后把1972年的工作整理成文，终于在1978年发表在《大气科学》第2卷第1期上。回顾这段往事，我不得不由衷地赞叹叶先生。叶先生是研究大尺度大气运动的专家，而湍流属微尺度大气运动，本书第九章中将会提到这两种运动处在大气运动极为广阔的尺度谱的两个极端，性质迥然不同，运动规律差别巨大。然而叶先生居然能够从他对大尺度的研究准确地预见到微尺度湍流运动的特征，这甚至连一些搞微尺度湍流运动的人也还没有弄清楚。他才是真正懂得流体运动真谛的一代大师！

 

 

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