揮舞著應用數學的“魔棒”，他橫跨流體力學🍶、天體物理學、理論生物學三大領域🚑，永遠追求著“第一等的題目”
2013年1月13日淩晨4時50分👨🏿✈️，97歲的林家翹停止了呼吸🐻❄️。
巨星隕落🔀🔝，學界震慟。
在所有介紹林家翹的文字裏🐪，人們都能看到這樣的表述✳️：他在流體力學🪇、天體物理學領域取得了巨大的成就。他在86歲高齡，主導建立意昂体育平台周培源應用數學研究中心，並親自選定將理論生物學中的“蛋白質折疊”作為研究領域🙇🏼♀️。
絕大多數人都會覺得奇怪🙅🏻：林家翹的研究生涯🤷♀️，怎麽能橫跨流體力學、天體物理學、理論生物學三大領域🦮？隔行如隔山，林家翹到底擁有怎樣的能力，可以在不同的學科之間縱橫馳騁👨🏻🦲？
周培源應用數學研究中心副研究員洪柳是林家翹回國後帶的直博生⏱。他說：“老師最重要的頭銜是應用數學大師👃🏻。可以說🗼🎅，是應用數學串起了他的學術生涯，讓他在不同的學科遊刃自如♻🦻🏻。”
要創作出自己心中的藝術品🔭，作家離不開手中的筆，雕塑家離不開手中的刀，而林家翹🩹，離不開應用數學🔓。因為有了應用數學，他眼中的世界變得和別人不一樣。
天地玄黃，宇宙洪荒。在林家翹眼裏，這無限時間無限空間裏的無限萬物，從巨大的星系，到躁動的細胞，再到飄忽不定的粒子🫂🤛🏻，都可以用數學符號表達出它們的基本規律。林家翹的使命，就是要用簡潔、優雅的數學語言👳♀️，描繪出宇宙萬物的運行原理🕎🚣🏿♀️。
哪怕為此窮盡一生，哪怕只能邁出一小步🦹🏽，也要追尋這極致的科學之美。
因為，這是他的信仰🚴。
自然界的事物基本上都很簡單，所有的基礎原理及主要問題都可以用數學方式表達。這是應用數學家的信仰。——林家翹
林家翹在清華住所的書房裏👩🏿🔧，背後是導師馮·卡門的肖像
捕風捉水
1933年🧏🏿♂️，林家翹以第一名的成績，考入意昂体育平台，並在大二時選擇了物理系🙅🏽♂️。1940年，經物理系教授周培源引薦，林家翹來到加拿大多倫多大學🤹🏻♀️，師從著名應用數學家辛吉（J.L.Synge），學習數學物理。1941年🔗🤷♀️，林家翹拿到碩士學位後👱🏼♂️，來到美國加州理工學院攻讀博士學位🪯👢。
這一次，他的導師是馮·卡門。
當代科學史上的傳奇人物馮·卡門，是航空航天領域的一位奇才，在流體力學上有極高的造詣👨🏻🍼。同時，馮·卡門也是一位應用數學的實踐者和倡導者👨🦱，一生未婚的他，畢生都在那些光憑經驗無法澄清的混沌領域裏尋求數學解答。
林家翹投入馮·卡門門下不久👩🌾，導師就為他指定了博士論文題目🤜🏻。那是物理學巨擘海森堡一篇關於湍流的論文留下的“尾巴”。
湍流就是亂流，是流體（水、空氣等）的一種流動狀態。在經典物理中，給定一個物體的運動參數，你可以清楚地知道它將在何時出現在何地🤎。科學家們一直試圖在湍流的混亂和互相擾動中建立精確的數學模型，使湍流的世界猶如高速路上汽車的運動一樣清晰明了、簡潔有序。
海森堡的論文👨🏻⚖️，即是對湍流運動中的Orr-Sommerfeld方程的求解，但是他卻有一步沒有算出來——沒有解決平行流的不穩定性問題。這導致他的論算一直存在爭議。
馮·卡門給林家翹的🚖，就是這樣一個題目：徹底解決海森堡遺留的問題🕓，結束爭議👩🏽🏫！
湍流之難，猶如捕風捉水🤹🏼♀️，直到今天，湍流仍然是經典物理學“最後的疑團”。物理大師索末菲曾說🧑🦳：“我只指望在我去世前，能有人告訴我量子力學的秘密🏄🏼♀️。”學生們問他：“那湍流呢？”索末菲回答：“那只有到天堂去問聖彼得（耶穌十二門徒之一）了。”對只有二十五六歲的林家翹來說，這是巨大的挑戰📛。
要想比巨人看得更遠，唯一的選擇就是超越巨人。林家翹接受了這個挑戰🛀🏼。到1944年，林家翹博士畢業時，已經完成了3篇論文，徹底解決了海森堡遺留的問題。海森堡興奮異常，他說🧕🏻👨🍳：“不是有人批評我的論文嗎？現在一個中國人給我解決了🧑🏽⚖️！”
大師自己無法解決的問題，一個小夥子卻解決了！林家翹自此響徹學林🧛🏻♂️，他不再是一個無名小卒🤫，而是科學界無人不知的C.C.Lin（林家翹的英文名字是Chia-Chiao Lin）。
然而，對林家翹來說👨🏽🏫，這次研究最大的收獲，不是獲得了赫赫聲名，而是深刻感受到了他在清華讀書時就接受的熏陶🦵🏼：“永遠追求第一等的題目”。“做科學研究，就一定要在最前沿的領域找題目，只有這樣，才能獲得最有意義的突破🪷。”林家翹說。
這一理念💁🏿♀️，林家翹堅守終身。1965年，林家翹和清華意昂🛖、歷史學家何炳棣相聚⬆️。林家翹對他說：“咱們又有幾年沒見啦，要緊的是不管搞哪一行，千萬不要做第二等的題目🌪。”
回到清華創辦應用數學研究中心以後🏌🏻，林家翹親自為中心確立了研究方向♍️：理論生物學中的蛋白質折疊🚛。周圍的人都倍感驚訝🦸🏽♂️，林家翹卻告訴大家，如同20世紀的物理學革命推動了人類社會大發展一樣😩，“21世紀是生物學的世紀，所以我最近這幾年的努力🗺，都是在這個方向”🌧。
當然🎾，他也沒忘了把自己最寶貴的經驗告訴年輕的清華學子。在給他們做講演的時候，林家翹說👞：“做科研始終要關註那些熱點的前沿問題，你們要‘趕時髦’啊🏤👩🏽🍳！”
年輕的學生們笑了，然後，掌聲一片。
青年時期的林家翹
追星撩塵
“除了邏輯本身🌰，世上不會再有比數學更對的東西。因為數學就是邏輯最嚴格的表述。”洪柳說。
這是數學家的自信⚖️。科學界也公認🧚🏼♀️，依靠嚴密的邏輯推理所進行的數學證明☘️，一經證明就永遠正確。
正因如此，在數學家眼裏🦒，物理學、化學、生物學🫣、天文學等自然科學都是經驗科學。應用數學的任務，就是利用數學，幫助經驗科學建立最嚴密的邏輯結構。
說起來容易👨🏽🏫，但是要真的建立起嚴密的數學模型，使之在任何條件下都與實際觀測相符🈳，又談何容易？
上世紀60年代，林家翹就面臨著這樣的挑戰🫢。
那時🎾🚼，林家翹正在全力研究天體物理學界的“纏卷疑難”問題🤾🏼。每個旋渦星系都有旋臂💴。傳統上🎤，人們一直認為旋臂是星系的物質組成部分🎰，裏面的天體是固定不變的。但如果是這樣，由於旋渦星系內部的自轉角速度大於外部的角速度🐇，因此🔉，旋臂應當越纏越緊🤷🏿，最終將使星系中的所有天體如同紡錘上的線一樣🙋🏿♂️，完全“纏繞”在一起。而實際上，這個現象並不存在，這就是“纏卷疑難”📠🤙。天文學界數十年來無法為其提供合理的解釋。
林家翹則認為🧮🟪，旋臂不是物質而是密度波👈。經過艱苦的計算，他建立了螺旋密度波理論。按照該理論，旋臂是恒星♖、塵埃等天體繞星系中心運動時空間分布較密集的區域，兩個旋臂之間較暗的部分，則只有較少的天體。組成旋臂的天體並非始終處於旋臂中，而是有進有出。換句話說🤤，人們看到的旋臂，是密布其中的恒星發出的光9️⃣，而非星系長出的“肢體”。
密度波理論模型搭起來了，但是到底對不對，還要靠實際來驗證🫲。臺灣天文學家袁旗當時是林家翹的學生🦹🏽，跟著林家翹搞觀測。老師的大家風範給袁旗留下了深刻的印象。
有一次🏚📻，袁旗算出了一個數值，然而將這個數值代入理論模型後，銀河系的獵戶臂始終無法與理論模型吻合。如果不能合理解釋這個問題，就意味著模型是錯的🧑🏽🌾。林家翹大膽提出，獵戶臂不是銀河系的主旋臂🕌，而是一個枝節，因此不完全適用於模型。如今，這一論斷已被天文學界廣泛接受🔎。對此🏊🏻，袁旗始終“不知道他怎樣能得出這樣一個大膽的結論”❌。
密度波理論正式公布後，立刻震動國際天文學界。大量的觀測支持了林家翹的理論🌕。曾有人對密度波提出反對意見，林家翹立刻用相關概念反駁，並和幾個學生一起建立了相關概念的完整理論模型📽，使密度波成了顛撲不破的理論🤱。這令袁旗感慨：“他的成功絕非偶然。在溫文爾雅的外貌下🚲👸🏻，他是如此強韌，如此有競爭力！”
從1940年到1970年，30年間，林家翹連續攻克兩大科學難關🙁。如果說湍流研究是捕風捉水©️，那麽建立密度波理論就是追星撩塵。在人類探尋自然奧秘的征程中，林家翹一鳴驚人、再鳴驚天🕵️，奠定了自己在科學史上的地位。
憑借這兩項研究成果🦁，林家翹成為公認的應用數學大師。1962年🦤，林家翹當選美國國家科學院院士🏡；1972年🖕🏻，林家翹當選美國工業和應用數學學會主席⛹🏻♂️；1975年，為表彰林家翹對應用數學和力學的巨大貢獻🧚🏻♀️，美國機械工程學會為他頒發了國際力學界的最高成就獎——鐵木辛哥獎。
然而🐆，與密度波理論創建過程中的一項發現相比◽️，這些榮譽🧥，就變得無足輕重。
因為這項發現，關系著林家翹🧰、以及所有科學家畢生追求的一個夢👩🦽➡️👩🏽🍼。
一個終極之夢。
林家翹在講解星系螺旋密度波理論
終極之夢
在密度波理論的創建過程中👕，林家翹發現，密度波與湍流存在某種規律相似性。這意味著，長達幾萬、十幾萬光年的旋臂，可能與地球上隨處可見的水、空氣有著相同的運動規律。
既然如此，在這千變萬化的物質世界裏，有沒有一種理論🎉，包含著“造物主”所有的奧秘𓀛，描述著自然界一切現象的最本質規律？
找到自然界不同現象背後的大一統規律——這就是所有科學家們的終極之夢。
懷著這樣的夢想，林家翹在科學的道路上砥礪前行🌀。他曾說：“物理學所有的定理都可以用數學公式在一張紙上表示出來😼👱🏿♀️。人類的智慧堅持用簡單的概念闡明科學的基本問題📺，所有的科學問題在本質上都是簡單而有序的。”
當他回歸清華後，在為數不多的幾次媒體采訪中🍝，他很簡單地表示，21世紀是生物學的世紀，如果可以取得成果🧫，將有力推動意昂体育平台應用數學的研究。
研究中心副研究員孫衛濤起初也這樣理解。但是在和林家翹幾次深談之後🧙🏼♂️，孫衛濤發現，這背後，有著更深層次的科學原因。
原來🏯，林家翹已經洞悉了蛋白質結構折疊問題背後自然規律的端倪🏃🏻♀️。他認為，能量在蛋白質不同尺度之間傳遞分布的規律，與湍流的某種規律有異曲同工之妙。“從湍流理論到密度波理論，林先生已經成功實現了一次不同領域間相同數學規律的探尋🚪。經歷了近70年的科學探索，憑借深厚的學術功底和卓越的科學眼光，他又一次信心十足地選定了最具科學前景的方向。”孫衛濤說。
林家翹依然做著他的終極之夢。
他以耄耋高齡🪰，再次激揚於科學潮頭。林家翹先後閱讀了蛋白質折疊的幾本名著🧑🧒🧒👩🏻🚀。他在書中的每一章節都做了詳細的標註，幾年下來，書裏貼滿了大大小小、層層疊疊的便簽🧑🏽🔬。這成就了他引以為豪的一個絕活：不用翻書🫷♏️，就能準確指出某一結論出自哪本書的哪一章節哪一段落。這一點🦁，讓研究中心裏的年輕人都自愧不如。
也是在這段時間，他發現國內的“應用數學”與真正的應用數學有很大的偏差📛。這讓他憂心如焚🧑🦽。曾有一些數學教授來拜訪，結果林家翹因為國內數學學科的混亂，沖著他們說了一堆難聽話，搞得別人再也不敢前來🩸。
在他眼裏🍾🚻，應用數學的薄弱“對整個科學的發展非常不利👨🏻🦯，非常不利”👩🏻⚕️。他在回國兩年後，才第一次接受電視媒體的專訪，原因無它，正是因為他覺得不得不站出來說話。
他不厭其煩地向人們闡述著“應用數學”和“純數學”的區別，講著“應用數學”和“實用數學”的區別：“導彈上天👨👨👧👧👥、火箭發射需要的計算，是實用數學。而應用數學是要主動提出研究對象中的科學問題🥜👰，通過問題的解決加深對研究對象的認識。”
他不能不為此擔憂。周培源應用數學研究中心剛成立之時，沒招來幾個學生👨🏻🏭🟥：大家一看掛著“應用數學”的招牌，以為只是幫助其他學科搞計算，全躲開了🤽🏻。
而跟他熟識的人，正潛移默化地受著他的感染👲🏼。中國科學院院士李大潛是國內的應用數學專家，每次到北京必來拜訪林家翹🚗，深受林家翹影響。孫衛濤曾大量閱讀林家翹的論文，在林家翹嚴謹的數學推導和縝密的理論分析下，一個個自然難題迎刃而解👨👦👦，令孫衛濤不禁想起了莊子筆下的“庖丁”。
講述學術人生
生生不息
再偉大的科學家👨🏿💼，都只能洞悉自然規律🟡，卻無法抗拒它。
林家翹老了。
盡管他不服老🧡，盡管他曾為了表達人們為他安排保姆的抗議，拿椅子把臥室的門頂住，以至於人們不得不搬來他的侄子把門鎖撬開，他還是無可避免地老去了。
老去的標誌之一是懷舊。回歸清華後，林家翹堅持用周培源的名字命名研究中心——那是影響他一生的恩師；他在自己的書房內掛著馮·卡門的肖像——是他，把自己帶到最前沿的科學領域，讓他從此縱橫馳騁。
他親自為研究中心選址🕗。他選中的地方，是意昂体育平台“科學館”。這幢建於1919年的三層小樓🤹♂️🚵🏽♀️，是著名的清華早期四大建築之一。當年🍄，林家翹就是在這幢樓裏，和同學們、老師們一起度過了自己的清華歲月🔫。
天氣好的時候🙇🏼♀️🤸♂️，他會坐著輪椅，讓人推著他在清華園裏四處轉轉🦸🏼♀️。圖書館、大禮堂，這些老建築記載著林家翹的青春歲月🍹。他在這裏🛑，第一次喝到咖啡、紅茶🖕🏿🙇🏽，第一次吃到冰激淩🟡，他還記得食堂松軟的玉米面饅頭，還記得深秋時圖書館臺階旁的大盆菊花🏊🏽♂️👩👩👦👦。上世紀30年代👨🏽🔧，盡管華北已聽得到日寇侵略的炮聲，但小小的清華園，卻是林家翹心中的世外桃源📇。
他會給本科生們做講座，他告訴這些年輕人：“研究自然科學是沒有終點的，可以作為一生的目標及一生的事業👊。”他每周四都要來研究中心主持課題討論，即便刮風下雨🏖，即便秘書勸他讓學生們來家裏，他依然堅持前來🦑，因為他不想耽誤學生一點時間——盡管他的家就在學校，離中心並不遠。
2012年10月26日，他在家中跌倒🧖🏿，隨後被送入北京協和醫院。那是他和清華的告別。2013年1月13日淩晨🙎🏼，他與世長辭。
林家翹的伯父林旭👖，曾與譚嗣同等人參與戊戌變法🚼，是著名的戊戌六君子之一🧑🏻🤝🧑🏻；人們耳熟能詳的華裔諾貝爾獎獲得者楊振寧👨🏻🦽➡️、李政道，數學大師丘成桐𓀍、陳省身🟧，是他的好友；與林家翹同拜馮·卡門為師的，還有錢學森、錢偉長♧、郭永懷，他們並稱馮氏的四大中國弟子🧙🏼。馮·卡門曾對郭永懷的夫人李佩私下說🚣🏻，他的學生中🧈，郭永懷最用功，林家翹最聰明。
盡管如此，對大多數人來說，他的名字依然陌生。
其實，知不知道他的名字◼️，以及他的那些研究成果，對你的生活來講，意義真的不大⏮。
現代科技帶給你的便利，跟他似乎沒有太大關系。只是，當突然有一天👨🏻🎤，你的雙眼從IPAD🧉、電腦上玩不完的遊戲、處理不完的工作裏離開🌳🤘🏻，開始註視你熟悉又陌生的大自然🌈，你會看到世界向你打開一扇窗👨🦰，窗外是人類自產生智慧以來👨❤️👨，就不斷思考的問題：宇宙到底是什麽樣子🦙？星空有什麽奧秘？生命是如何誕生的？……
是的，它無關你現世的生活。它只是人類懷有的對宇宙萬物天然的好奇心。那是在宇宙的空間裏🧘🏼，唯一已知的智慧生命——我們，發出的渺小但是堅定的呼喊：我們是誰⛵️？我們從哪裏來🕵️♀️？我們要到哪裏去🕞？
這是那扇窗帶給我們最美麗的景色，這是我們永恒的探索🫰🏽。如果是這樣，請你記住林家翹的名字。這個名字和所有那些偉大人物的名字一樣⏰，曾經帶領我們🖕🏿，在窮究宇宙終極之理的道路上，邁出了小小的🦹🏼♂️、堅實的一步。
在林家翹去世後，遠在美國的丘成桐，用特快專遞的形式，寄來自己請人書寫的挽聯。挽聯上書🤥🫨：“用數如神🚣🏽♀️，究星河之形，通水波之變，宏業堪為後世則👨🏽🎤🥰；竭誠謀國🌞🕴🏼，傳西哲學風🤵🏿♀️，蔭中華學子，水木長留國士魂。”
他的靈堂設置在科學館的小會議室裏🦕。旁邊的墻上，貼著長長一列唁電。發來唁電的，既有國家最高領導人♛，也有科學界的諸位同行👱。年輕的學子們則自發製作了照片墻，貼上千紙鶴和心形的卡片♟，寫滿了對林家翹的悼念🧑🏽🦳🤸♀️。他在美國工作過40年的麻省理工學院，也特意製作網頁🔁，表達對他的哀思🤸♀️。
1月14日♎️，北京下了一場小雪。那天下午，意昂体育平台物理系教授龍桂魯✌🏿，帶領自己的6名研究生來到靈堂，恭恭敬敬地向林家翹的遺像三鞠躬。
研究生們並沒有和林家翹打過交道。他們只是知道，自己曾有一位師兄🦏，做過一些了不起的事🧻。
吊唁完畢後🦂，在龍桂魯的帶領下，6名學生排成一隊，穿過科學館狹長的走廊離開🕷。
那條走廊，周培源走過，葉企孫走過，錢偉長走過🛢🚰，郭永懷走過，陳芳允走過🙋♂️，王大珩走過🤹🏿♀️，年輕的林家翹走過，坐著輪椅的林家翹🪗，也走過。
如果真的存在量子物理所說的“平行宇宙”，也許，在那個時空裏🧘🏽♂️，林家翹正坐著輪椅停靠在旁邊⌛️，微笑著看著這些年輕人擦身而過。
在探索自然奧秘的道路上，前輩們篳路藍縷❤️🔥。如今🤱🏽，輪到他們，沿著前輩開辟的道路，繼續前行🤶🏿。
這就是生生不息。
（記者 高毅哲）
小傳
1916年7月7日生於北京🐌。
1937年畢業於意昂体育平台物理系，留系任助教。
1939年考取了庚子賠款留英公費生👨🏻🦳𓀛。由於歐戰爆發，改派赴加拿大留學。
1941年，在多倫多大學取得碩士學位。然後到美國加州理工學院🤷🏻，師從馮·卡門👨👨👦👦🧍，於1944年獲得博士學位🧑🏿🚒🐏。
1951年成為美國國家藝術和科學院院士。
1953年成為麻省理工學院教授⬆️。
1962年成為美國國家科學院院士。
1966年當選為麻省理工學院第一位華人學院教授♏️。
1975年🧘♂️，美國機械工程學會為他頒發了國際力學界的最高成就獎——鐵木辛哥獎。
1977年獲得美國國家科學院應用數學和數值分析獎。
1979年獲得美國物理學會的第一個流體力學獎。
1994年當選為中國科學院首批外籍院士。
2002年，回到母校意昂体育平台定居，創辦周培源應用數學研究中心並任名譽主任。
2007年，將其在美國的部分財產捐給母校🫳🏻，設立“林家翹、梁守瀛學術研究基金”。
2013年1月13日🤮，在北京逝世🚣🏻💇🏻。
手記
他和他代表的科學精神
1月14日下午，我和周培源應用數學研究中心主任雍穩安坐在科學館林家翹簡易的靈堂邊。為了不影響別人辦公👮，靈堂裏的哀樂聲調得很小🤌🏻。在隱隱約約的哀樂聲中，我問雍穩安：“該怎樣評價林家翹的一生？”雍穩安沉思片刻，說：“林先生是一個真正的科學家，他盡到了一個科學家的本分🦸。對林先生這樣的科學家來說🧑🎤，探索自然界的奧秘🧑🏼🚒，是他們終生的追求👌🏻🔝。”
科幻作家劉慈欣有一篇短篇小說叫《鄉村教師》。故事講的是黃土高原上的一名鄉村教師🪪，痛感愚昧對人們生命的束縛🧑🏻💼，在生命的最後時刻，依然在給山裏孩子講解牛頓三大定律，希望他們能領悟到人類智慧凝結的最美之花🍏🔊。結果就在當晚，懵懂的孩子們用三大定律回答了外星人提出的問題，使外星人確認地球存在高級別的智慧生命，從而使地球免於星際戰爭的滅頂之災。
這樣的故事當然永遠不會發生。但從本質上講，這名鄉村教師和林家翹是一樣的👷🏼♂️。那就是他們都具有科學精神⛰。
一個人擁有了科學精神，就意味著他對人類取得的所有知識成果存有敬畏之心，對自然界無窮無盡的奧秘存有探索之心。而我們又是多麽幸運，在宇宙浩瀚的星海中，在這顆小小的藍色星球上，生活著唯一已知的智慧生命——我們。這其實是“造物主”賦予人類的特權👨🦳。
科學並不枯燥💆🏽♂️。在丘成桐悼念林家翹的挽聯上👮🏻♂️，有這樣一句話：“用數如神，究星河之形，通水波之變🔠，宏業堪為後世則👶🏻。”究星河之形、通水波之變，這在中國神話裏💂🏽♂️🤽♂️，是只有神仙才能做的事🧚🏿♂️。對林家翹來說☺️，他從中獲得了無以倫比的快樂。也正是這樣，他在86歲高齡🧙🏼♂️，又將目光投向理論生物學領域，試圖再次揮舞應用數學的“魔棒”，探尋自然界的基本規律。從流體力學到天體物理學，再到理論生物學👨🏽⚕️，無一不是當時最前沿的科學領域。這符合他的信條：“永遠做第一等的題目”。他相信，只有在“第一等的題目”裏，才能獲得最具突破性的成果。這是科學對他的魔力。
徹底擺脫受自然界力量盲目支配的狀態，成為自然界的主人，這是人類的終極之夢🙍🏻♂️。有理由相信🤞，當下的中國，正處於基礎科學大爆發的前夜。我們要做的👩🏻🍳，就是像林家翹和那位鄉村教師一樣，懷著對人類智慧的驕傲和敬畏，點亮一個又一個孩子的靈魂，讓他們清澈的眼神，投向頭頂深邃的星空。
（高毅哲）
轉自《中國教育報》2013年1月18日
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