同样强的生命力

《创新话旧》第8章（2）

 

 

温景嵩

南开大学 西南村 69楼 1门 401号

（2007年11月8日 于南开园）

 

 

 

 

 

8．  4同样强的生命力

 

我必须承认，我对上述知识创新，为激光大气工程服务的工作之意义，认识上有一个过程，并不是一下子就认识到。由于这成果不是理论上的创新，乍看起来，它的学术价值不大。所以，在最初我刚开始构思本书内容时，甚至还没有准备把它放进来。只是后来在动笔写起来以后，有一天天津理工大学黄寅亮教授课题组的付元芬老师，把她们和北大毛节泰教授课题组合作研究的成果送给我。该成果的系列论文，从1999年到2003年共有9篇，分别发表在《应用气象学报》，《天文学报》，《天体物理学报》，《中国学术期刊文摘（科技快报）》，《天津理工大学学报》等五种刊物上。拜读之后，我才发现，他们引用了本章所谈的创新点（7）。这有力地说明 这个知识创新，和我前面所讲的几个理论创新成果具有同样强的生命力。我们在70年代所完成的这个应用性的工作，居然也经住了二、三十年时间的考验，到现在人们还在引用它，使它也跨入了21世纪。这使我再次感到十分欣慰。

原来她们所承担的课题也是应用性，不过不再是为激光大气工程服务，而是为我国天文台站网建设中的选址工作服务。在我国天文台选址工作中，需要气象工作者配合，利用我国气象系统台站网的大量数据。找出云量少，大气视宁度好的地方来建设天文台。所谓大气视宁度是由弗里德参数r₀来表征的，这里的弗里德就是本章前面所讲的美国著名学者弗里德，可以说他是一位应用湍流光学的权威人物。他在研究湍流大气中的光学成像理论时，提出了大气相干长度r₀的概念。这概念的物理意义是在达到理论衍射极限条件下，所能使用的光学仪器的孔径的上限，r₀当然和折射率湍流大气强度C_n²有关，与光路上C_n²成某种积分关系，和这个积分的3/5次方成反比。人们为纪念弗里德的这一贡献，就把r₀称之为弗里德参数。它不仅是天文台选址，以及天文观测中需要了解的一个基本参数，而且是航空、航天器的测量、跟踪与控制的基本参数，其重要性非比一般。可以预期，这成果的重要性，还会随着我国航空、航天等高科技事业的进一步发展，而日益显著起来。

在黄寅亮、毛节泰、付元芬等人的工作中，主要引用了我们在本章中介绍的知识创新之一，即1980年在《气象学报》复刊以后的38卷第2期上《关于上海整层大气湍流强度C_n²随高度分布的一个模型》一文。看来，我们那时所使用的方法有说服力，可以让人们接受和采用。天津理工大学的黄寅亮教授课题组，和北京大学的毛节泰教授课题组正是采用了这一方法，解决了他们所面对的实际问题。在应用这一方法于实际时，重要的一个问题仍然是要确定柯尔莫果洛夫湍流理论中的经验系数量值。他们使用了比我们当年更好的、更多的资料。其中包括了云南天文台的于建明等人在丽江高美古天文候选点的视宁度观测资料（1996）；另一个是安徽光机所曾宗泳等人在北京天文台的兴隆站所做的大气湍流气球探测出的弗里德参数r₀（1996）。把这两组实测弗里德参数共27个样本和相应的气象资料对比，（气象资料则分别取自云南气象台和北京气象台从1986－1995十年的气象探空资数据。）在对比中使用了通常的统计方法。得到了柯尔莫果洛夫湍流理论的经验系数值为0.3532，其统计置信度通过千分之一的检验。看到这两个课题组所得的新的经验系数值后，我内心十分高兴，因为它和我们在二十多年前从上海得到的数值量级一致。前节指出，我们得到的该系数值是0.217，与黄寅亮得到的值量级相同而数值相近。看来这一数据很有代表性,虽然0.2-0.3的数值比在近地面得到的国际公认值2.40小一个数量级,然而这是在我国不同地点（一个在西南地区，一个在华北地区，一个在华东地区），不同时期（一个是在1968－1972五年平均，另两个是1986－1995十年平均），用不同的方法（我们用上海星光抖动角的数据订正，他们是用实测弗里德参数和实测天文视宁度数据订正）得到的，其结果彼此又如此相近，令人感到我们在70年代所做的工作不仅方法上有普遍意义，而且在上海地区所得到的那个经验系数值也有参考价值，这些数据确有其代表性，可以代表我国湍流大气的真实特征。在此基础上，黄寅亮等人把他们得到的数据推广到全国81个探空气象站上总数为两千万个数据（71个站有十年数据，10个站有五年数据），由此得到了弗里德参数在全国范围内的地理分布、季节变化的特点，以及它们和我国大气环流形势变化特征的关系。从而完成了这一十分宏伟的我国应用湍流光学中的基础数据研究工作。这一工作为我国天文台站网的选址以及其他光学工程提供了很好的服务。是我国大气湍流工作者为工程服务的又一个成功例子。

在结束本章时，还应讲一下对应用基础理论的评价问题。从本章讲的我们在70年代的应用工作，以及黄寅亮和毛节泰两教授的课题组在90年代的工作，可以清楚地认识到柯尔莫果洛夫湍流理论的一个方面的应用价值。他的理论不是纯理论，而是应用基础理论，这一点应确定无疑，尽管该理论有着很艰深的内容。然而我们在考察这一理论的重要意义时，却不能从应用价值出发来考察。设想在1941年，当柯尔莫果洛夫发表他的湍流理论时，若我们就追究这理论的应用价值，肯定柯尔莫果洛夫就会目瞪口呆，无法说清楚他的理论的价值。因为仅就我们这个例子看，柯尔莫果洛夫理论的这一应用价值不仅在当时还看不出，就是在后来还必须经过几代人的努力，经过塔塔尔斯基在50年代的成功工作，和弗里德60年代的成功工作才能看清楚。尔后才会有我们的应用工作，才会有黄寅亮，毛节泰等人的应用工作，而这已是三十年甚至是五十年后的事了。由此可以看出，对于应用基础理论应该和纯理论一样，主要应考察它的学科价值，看它在学科上解决了甚麽大问题。至于应用，则应有耐心，有远见。既然湍流相当普遍地存在于自然界和工程领域，那麽一个成功的湍流理论，就早晚必然会有它的应用价值，其真实价值是无可估量的。

 

 

 

 

 

 

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