突破传统 潜心学问

在科学上要有所作为，要具备科学的洞察力和敢于突破传统的勇气；而要将自己有限的才智充分发挥出来，则需要专心致志，潜心学问。前者我受惠于学校教育，后者则得益于我生性愚钝，能目不旁顾，两耳不闻窗外事，加之当时的研究环境没有如今这么强的竞争压力和诱惑。

1962年我自北京大学毕业分配到紫金山天文台恒星研究室，从事变星光电测光的观测研究。此时我国天文学正经历着从天体力学主导向天体物理主流的转变过程。当时科学院的口号是：干一行爱一行，行行出状元。参加工作后，经过一段时间的学习和调研，我很快进入了角色。根据当时天文学的发展，在变星领域和光电测光研究手段所及的研究范围，我提出了如下三个研究课题和方向：1.白矮星的脉动性质是怎样的？2.利用多色测光和偏振测光研究天体的辐射性质和从事星际介质物理的研究。3.恒星对流对变星脉动有何影响？恒星对流理论以及与之相关的恒星结构、演化和脉动稳定性的研究伴随了我一生。可以说，我一生的研究轨迹基本上是由参加工作后最初三年确定的。

由于天体的巨大尺度，天体中的对流大都呈现完全的湍流运动状态。由于湍流理论发展的不完善，至今天文学广为应用的仍是一种所谓混合长的恒星对流理论。它并不遵循流体力学方程和湍流理论，而是一种将湍流元类比于气体分子的唯象理论。其最大的优点是物理的直观性和使用的简单性，但却不能给湍动对流的动力学过程以精确的数学描述。在处理非局部和非定常对流时，其缺点就显得格外突出和不可容忍，甚至导致矛盾和不自恰。为定量处理对流与脉动的耦合，需要发展一种非定常的恒星对流理论。早在1964年前后我就提出了这个课题，并初步构想，能否仿照分子输运理论，建立一个类似于玻尔兹曼方程那样的推求湍流速率分布的方程。

随着研究的深入和对湍流知识的加深，我开始认识到湍流实际上比分子运动更为复杂：分子除在短暂的碰撞瞬间外基本是自由的，因而可认为是一近独立子系，通过玻尔兹曼方程，可以建立一套优美的分子输运理论；而流体则处在连续不断的相互作用中，产生于流场某处的局部扰动通过压力变化可以迅速波及整个流场，流体运动的非线性和非局部性是湍动对流理论困难性的根本所在。为避免唯象理论的固有缺点，我认为最好将恒星对流理论建立在流体力学方程和湍流理论基础上。经过几年的探索，1977年我提出一种非定常湍动对流的统计理论，随后将它用于变星脉动理论计算，成功解释了造父变星和天琴座RR型变星脉动不稳定区低温（红）边界存在的理论难题。

随后的研究使我发现，大质量恒星演化中著名的所谓半对流理论矛盾实际上是局部对流理论引起的。当时国际上通行的办法是仍保持对流的局部处理，而人为地引进一个所谓半对流区来弥补因对流的局部处理而导入的矛盾。很自然，并不存在一种自恰的方法去构成这个所谓半对流区。不同的研究者采用各自的方法，这引起恒星演化计算很大的不确定性。至今这仍是恒星演化理论最重要的理论困难之一。我认为，如果恢复对流的非局部描述，则上述局部对流理论导入的矛盾将会自动消失。1979年我提出一种非局部对流的统计理论，随后又将其推广到化学非均匀恒星组态更为一般的形式，并得到一组非局部对流理论下恒星演化计算的自恰封闭方程组。

基础研究需要一个相对稳定的科技政策和宽松的科研环境，在这个问题上我们有过成功的经验，也经受过惨痛的教训。近几年来，国家加大了科技投入，科技人员的收入也有大幅度提高。总的形势是好的，但功利主义和浮躁情绪有泛滥成灾之势。科技人员忙于跟着评审、评比和奖励的指挥棒转。急功近利的政策导向难出影响深远的重大科技成果，只能引出一大批短平快的小文章。这种倾向若不能得到及时纠正，将对我国科学的长远发展造成严重损害。