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“风吹楼动”新理论 世界科技最高峰——访中科院新增选的我市义乌籍院士、浙江大学力学系教授朱位秋

发布时间:2007-06-05 07:58

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    11月25日,新院士名单公布的次日,本报记者专程到杭州拜访了新当选的我市义乌籍院士、浙江大学力学系教授朱位秋。
    朱院士的家就在浙江大学校门外不远。这一两天,前来祝贺和采访的人不断,朱院士和夫人忙得不亦乐乎。
    唯一的义乌籍院士
    推开朱位秋院士的家门,发现屋里挤满了人,浙江卫视的记者正在对朱院士作采访。朱院士是一位非常和蔼可亲的人,精神很好,他一听说我们是从家乡来的记者,热情地欢迎道:“啊,太好了,我和夫人都是义乌人。”马上就去叫夫人过来,夫人朱巧芝是杭州旅游综合中专的一位退休教师,她用义乌话对我们说:“你们来得好快啊!”
    记者向朱位秋院士表示祝贺,并告诉他作为现在中国两院院士中唯一的义乌人,是金华全市的骄傲,已有很多人通过《金华日报》和网络等渠道知道了这个喜讯,他高兴地说:“谢谢,谢谢家乡人,我也感到很光荣!”
    院士家的房间不算大,家具也比较老式,最显眼的就是满柜和满桌的厚书。有的书已被翻得又黄又旧,朱夫人说,朱院士“除了读书没有什么爱好”。
    尽管朱院士极忙,下午就要出发到上海开会,但对家乡来的记者,还是非常耐心,对记者有问必答。
    站在了随机振动学的世界之巅
    朱院士拿出厚厚的三本书给我们看:“我这次被选上院士,主要的成果就是这两本专著和一批在国际上颇有影响和分量的论文。”两本白色封皮的是他的专著,一本大开本彩色封皮的是他主编的第五届随机结构动力学国际会议的学术论文集,他是这次会议的两位共同主席之一。
    《随机振动》和《非线性随机动力学与控制》分别于1992年、2003年由科学出版社出版,为写这两本书,朱院士各花了整整10年时间。这两本沉甸甸的专著和他100多篇在国际上很有影响的科学论文,凝聚了朱院士默默研究20多年的心血。真正是10年磨一剑,20年辛苦不寻常。朱院士20多年前为自己选择了一条做学问的清苦人生道路,如今终于结出了累累硕果。
    记者在两本书的“序”中都看到了国际顶尖科学家对朱院士的高度评价。《随机振动》的“序”是国际随机振动学权威、美国佛罗里达大西洋大学应用随机学研究中心的Y.K.Lin院士,他是这样说的:“……喜见此书内容广泛,由浅入深,且第五章及以后包罗近年最新理论之精华,现今欧美各国尚无类似专著可以比拟。”《非线性随机动力学与控制》的“序”也是美国的Y.K.Lin院士所写,他说:“……随机动力学近年来精益求精,注意力尤集中于难度较深之非线性系统、系统稳定性及系统控制之发展,朱位秋教授以深厚之数学根底,对此三方面均有显著贡献,在随机动力学领域内,成为国际著名专家之一,其新著《非线性随机动力学与控制》一书,集十余年对此三方面研究之精华于一册,实属学术上重要贡献。书中理论上发展,以统一之哈密顿框架为基础,乃朱位秋教授之首创,尤属独特可贵。”
    Y.K.Lin院士还专门致函浙江大学校长潘云鹤说:“朱位秋教授与他的学术梯队得到了随机激励的哈密顿系统的最漂亮的解……这些成果标志着非线性随机动力学发展中的一个里程碑……国际上公认朱位秋教授与他的学术梯队在随机激励的哈密顿系统的研究上已经起着带头作用。”
    中国科学院对他的评价是这样的: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,得到了四类能量非等分精确平稳解,打破了70年来只有能量等分精确平稳解的局面……为解决工程中一系列极其困难的非线性随机动力学与控制关键问题提供了一整套全新而有效的理论方法。
    随机振动理论用途很广
    记者看不懂朱院士的专著和论文,满纸的数学公式,就像是天书一样。朱院士说,他的理论其实用途很广。
    朱院士用浅显的比喻向我们说明,他的理论目前是基于一个工程背景,比如车辆在路面上行驶,路面的高低是不确定的,是随机的;轮船在海面上作业,海浪起伏,也是随机的;高楼在遇到大风天气的时候,并不是完全静止不动的,而是会随风晃动,这种振动也是随机的,他就是研究这些不确定的、随机的振动,用概率和统计的方法,研究多大的风会引起高楼多大的振动,地震、台风对高楼会产生怎样的振动和影响,怎样控制这种振动等等,过去造房子使用的安全系数的概念并不十分科学,而根据他们的力学理论,更科学的“可靠性设计”就有了可能。
    除了工程背景之外,朱院士的非线性随机理论还能应用在自然科学和社会科学的许多领域。只要存在着随机的、振动的特点,都可以用他的力学理论来研究。
    比如,股市的振动也是随机的,可以用他的理论来预测股市的走向和涨跌,朱夫人说,曾建议他去炒股,也许可以赚好多钱。话音刚落,大家都笑了起来。
    再比如,人脑的工作,神经元的连接和中断也是随机的振动,人会产生联想,会创造,会遗忘等等,其中的规律目前还无法彻底了解和准确描述,他的理论可以提供一种独特的研究方法。

    见记者好奇地翻看他的专著和论文,朱院士笑着说:“别说是你们很难看懂,就是专门搞力学的也有很多人看不懂。”他告诉我们,现代力学大都和工程应用相结合,如结构力学、机械力学、土木力学等,已经有了三四十个力学的分支学科,他的非线性随机动力学与控制理论是一门比较新的力学门类,目前在国际上都是处于前沿的地位。
廿年辛苦不寻常
    朱院士1938年生于义乌市义亭镇龙头朱村,家中兄弟姐妹有八个,他是长子。在龙头朱中心小学毕业后,1953年又从义乌中学初中毕业,高中是在杭州第一中学读的。1957年,年轻的朱位秋以优异的成绩考上了西北工业大学,学的是工程力学专业,大学毕业后先是当了一段时间的政治干部。朱位秋发现自己性格较内向,更喜欢静下心来深入研究问题,就给自己确定了一条人生的道路,那就是做学问。
    目标定了,朱位秋决定考研,1961年他考上了西北工业大学非线性振动专业研究生,1964年毕业,先当老师,后又被分配在西安和延安之间一个偏远山区里的研究所———飞机结构研究所,在那里干了八年。这八年的工作和生活是异常艰苦的,也让朱位秋学到了很多东西。因为爱人朱巧芝一直在杭州的中学教书,1975年,朱位秋从西北调到浙江大学当了教师。
    “我真正开始研究非线性随机动力学与控制是在1981年。”朱教授对记者说,他在读研究生的时候就对随机振动发生了浓厚的兴趣,但一直到1981年以后才有机会对它作深入系统的研究。1981年9月至1983年5月,他在美国麻省理工学院当访问学者,有幸和随机振动的奠基人斯蒂芬·克兰德尔教授一起工作,因为研究成绩突出,与斯蒂芬·克兰德尔教授一起为美国《应用力学杂志》(Journal  of  Applide  Mdchanics)创刊50周年撰写了特邀论文,对随机振动的近期进展作了全面而系统的评述。1983年回国后,朱位秋鉴于国内在随机振动方面的学术研究与著作情况,深感很有必要向我国读者系统而深入地介绍现代随机振动理论,于是萌发了在上述特邀论文基础上写一本关于随机振动专著的想法。1986年这个想法得到了科学出版社的支持。他花了整整三年时间,于1989年8月写成了初稿。1989年10月至1990年12月,朱教授到美国佛罗里达大西洋大学(Florida  Atlantic University)由随机振动国际权威Y.K.Lin教授主持的应用随机学研究中心访问期间,根据那时得到的最新研究成果与发表的文献,对初稿作了修改。1992年,《随机振动》正式出版,填补了我国在该领域的空白。
    另一本《非线性随机动力学与控制》的研究和写作过程也非常艰难,那是朱教授将自己10年来的研究系统化、深入化的成果。
    朱院士说,我的研究能取得现在的成就,很重要的一点是经常在国外做访问学者,与国际上最优秀的同行进行学术交流。他笑着说,自己和国外学术界的来往与交流很多,甚至可能超过和国内一些院校的来往。
    搞科学研究一定要执著
    在动力学界,很多同行都知道朱院士对一个现象已经观察了20多年了,这就是“风吹楼动”现象。
    风确实能“吹动”大楼。登上摩天大楼,许多人都会感觉到刮大风的时候,钢筋水泥的大厦有些摇摇晃晃。数据表明,数百米的高楼左摇右摆的幅度会达到0.5米以上。朱位秋教授很早就注意到这一现象,他通过观察和计算发现,高楼随风振动是随机的。那么,多大的风会引起高楼的多大振动?怎样控制这种振动才能保证高楼的安全?怎样预测高楼、桥梁、海上平台等结构在风、地震、海浪等随机动力的作用下所产生的振动,并寻找控制的理论方法?为了寻找答案,朱教授确定了一个科研项目“随机激励的耗散的哈密顿系统理论”,研究的成果就是《非线性随机动力学与控制》。该成果获得了2001年中国高校科学技术(自然科学)奖一等奖,2002年国家自然科学奖二等奖。 
    “搞科学研究一定要执著。”朱院士说这话的时候脸上充满自信。
    “我就是喜欢找难题做,并且要做得比人家好。”这是朱院士的另一个特点。在这种敢于挑战的精神驱动下,他解决了一个个非线性随机动力学与控制理论的难题。斯蒂芬·克兰德尔教授进行“方板的宽带随机振动响应”的计算是用模态叠加法,工作量很大,进展很慢。朱位秋将数论的方法引入到计算中,使原本繁杂的计算一下子变得简单了。在发展随机激励的耗散的哈密顿系统理论过程中,朱位秋解决了随机结构动力学大师、美国工程院院士Y.K.Lin教授提出的“求非线性随机动力学系统能量非等分精确平稳解”的难题,也解决了结构控制权威、原美国国家地震工程研究中心负责人T.T.Soong教授提出的“发展非线性随机最优控制理论方法”的难题。
    这一系列难题的解决,奠定了朱位秋在国际随机动力学界的学术地位,使他成为这一领域的著名专家。他先后六次在国际随机动力学系列讨论会上作报告,他的论文被国内外专家广为引用,达450次之多。
    最重要的是勤奋
    朱院士的勤奋治学作风在浙大是出了名的。朱夫人告诉记者一件事情,有一次,朱教授应邀到日本京都大学作为期10个月的访问学者,她也陪去了。在10个月中,朱教授不浪费一分钟时间,拼命地研究、读书、交流,10个月下来,写出了10篇很有分量的论文。东京的同行简直不相信,惊讶他怎么有这么好的精力。回国后,同事们问起来,他拿出自己的论文,也有很多人不敢相信。
   朱院士告诉记者,这次参加评选院士,竞争非常激烈,一共要经过四轮评选。浙江大学通过科学院初审合格的有效候选人共有7位,评委经过了通信评审,投票产生了初步候选人,又召开大会评选,产生了正式候选人,再经过最后的审定,产生正式的中国科学院新增院士。这次浙大(我省)只有他和黄宪教授两人入选。
    很多朋友都向朱院士表示祝贺,他说,一个人默默地做学问,不搞关系不活动也能当上院士,给正直的知识分子很大的鼓舞。
    修身齐家让人钦佩
    朱院士和夫人朱巧芝是同村人,他们曾经上过同一所小学———义亭镇龙头村中心小学。丈夫专心做学问,得到了夫人的充分理解和支持。记者在朱院士两本专著的《前言》中,都看到了朱教授对夫人的赞扬和感激。《随机振动》草稿写成后,朱夫人用了将近一年的业余时间誊写了全部手稿。
    朱夫人把丈夫的事业看成自己的事业,对丈夫的理论也能说上一套。讲起他们两个学有所成的儿子,朱院士和朱夫人都很自豪,连忙翻出两个儿子的照片给我们看。他们的大儿子朱学军获得了美国麻省理工学院生物学博士学位,又在洛克菲勒大学做了两年博士后。小儿子朱晓峰毕业于西安电子科技大学,获得了美国大西洋大学计算机硕士学位。现在,两个儿子都在美国工作,成了家。
   我们问,对培养孩子方面有什么心得?朱院士沉吟了一下,朱夫人马上接过话头说:“一句话,严字当头。”