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2024年10月13日-15日，“2024年第二屆周培源基金會學術年會”在北京中國科學院大學雁棲湖校區(qū)國際會議中心召開。本次會議由周培源基金會主辦，中國科學院大學、中國力學學會、中國物理學會和中國國際科技促進會協(xié)辦，中國科學院大學工程科學學院和超常環(huán)境非線性力學全國重點實驗室承辦。會議邀請到中國科學院院士、中國科學院物理研究所高鴻鈞研究員，中國科學院院士、寧波東方理工高等研究院陳十一教授，中國科學院院士、寧波大學蔡榮根教授，中國科學院院士、中國科學院力學研究所何國威研究員，中國科學院院士、中國科技大學陸夕云教授，中國科學院院士、蘭州大學周又和教授，中國科學院院士、大連理工大學郭旭教授，中國科學院院士、北京大學段慧玲教授，中國科學院大學黨委常務副書記、副校長王艷芬教授，中國科學院力學研究所所長羅喜勝研究員，國家自然科學基金委員會原數(shù)理學部副主任孟慶國研究員，周培源基金會理事長、北京大學王建祥教授等嘉賓。來自全國各高校、研究院所的物理和力學兩個學科的專家學者共計260余人受邀參會。 開幕式于14日上午舉行。會議主席陳十一院士，中國科學院大學黨委常務副書記、副校長王艷芬教授，中國科學院力學研究所所長羅喜勝研究員分別致辭；國家自然科學基金委員會原數(shù)理學部副主任孟慶國研究員代表周培源基金會做工作報告。會議共同主席何國威院士主持開幕式。 陳十一院士指出，周培源先生是我國杰出的科學家、教育家、社會活動家，并在國際科技界享有崇高威望，被譽為20世紀四位世界流體力學巨匠之一。他的一生經(jīng)歷了20世紀中國現(xiàn)代科學和現(xiàn)代教育事業(yè)發(fā)展的全過程，為人類的科學與和平事業(yè)，為中國的科技和教育發(fā)展做出了杰出貢獻。周培源基金會學術年會是一個弘揚周培源先生科學家精神的重要平臺。他希望物理和力學的專家學者們在此交流思想，碰撞智慧，共商合作，共敘未來。
王艷芬教授代表國科大黨委書記、校長周琪，也代表學校，對各位專家來到國科大校園參會表示歡迎。在回顧了周培源先生的早年求學經(jīng)歷后，王艷芬教授與大家分享了學校正在思考的三個問題，分別是如何培養(yǎng)具有國際視野的、引領科技發(fā)展的未來人才；如何為青年人才的成長營造寬松的科研環(huán)境，使其能心無旁騖地投入科研工作；以及如何把科學家精神、教育家精神和育人環(huán)境結合在一起，發(fā)揮其引領作用。她希望本次會議既討論學術，也討論育人，為我國科技和教育的發(fā)展提供助力。
羅喜勝所長在致辭中指出，周培源先生為我國力學事業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的基礎，他的學術思想和科研精神激勵著一代又一代的力學工作者不斷前行；周培源基金會是進一步弘揚周老科學精神和愛國情懷的重要載體，為我國力學及相關領域的發(fā)展做出了積極貢獻。他表示，中國科學院力學研究所以周培源、錢學森、郭永懷等老一輩科學家為榜樣，堅守初心，加強基礎研究、應用研究和人才培養(yǎng)，堅持教育科技人才一體化。羅喜勝所長希望大家以本次周培源基金會學術年會為契機，加強學術交流，促進合作創(chuàng)新，攜手共進，為我國力學事業(yè)的發(fā)展貢獻自己的力量。
孟慶國研究員在周培源基金會工作報告中回顧了基金會的設立背景，向大家展示了與周培源先生相關的若干珍貴的歷史照片和資料，介紹了周培源基金會的歷屆理事會成員，并詳細總結了基金會在幾項核心工作中取得的具體成果。孟慶國研究員指出，周培源獎、科普活動、學術交流等各項工作都在持續(xù)正常開展，已形成了“科學獎勵、科學普及、人才培養(yǎng)、學術交流”的工作主線?；饡⒗^續(xù)與中國力學學會、中國物理學會、中國國際科技促進會加強合作，力爭進一步將周培源基金會的整體工作制度化、系統(tǒng)化。他希望大家今后一如既往地關心和支持基金會的工作，共同傳承和發(fā)揚周培源先生的科學家精神。
  開幕式后，高鴻鈞、蔡榮根、周又和、陸夕云等四位院士分別做了題為《Observation of Majorana-zero-mode from Manipulation of Quantum Structures》《廣義相對論、黑洞和NS方程》《關于力致失超》和《極端流動的多過程問題研究》的特邀報告。報告分別由陳十一院士、郭旭院士和何國威院士主持。
高鴻鈞院士的報告主要介紹了其科研團隊近年來在凝聚態(tài)物質中Majorana費米子/零能模的探測和應用方面所做的一系列工作。高院士指出，對Majorana費米子的探測在基本粒子領域屬于科學前沿問題，Majorana費米子/零能模的非阿貝爾統(tǒng)計性質使其在拓撲量子計算中具有非常好的應用前景。他分別展示了團隊在基于掃描隧道顯微鏡的石墨烯精準折疊技術、單分子馬達陣列的構筑和操控、單分子巨磁阻器件及其調控等方面的研究成果。最后，高院士展望了未來利用Majorana零能模實現(xiàn)量子計算的可能性。
蔡榮根院士從電梯實驗和馬赫原理引出了愛因斯坦引力場方程，指出廣義相對論是關于時間、空間和引力的“可能是最漂亮的理論”（朗道語）；接下來介紹了水星軌道近日點的進動、光線在太陽附近的偏折、光線的引力紅移、Shaprio時間延遲效應等對廣義相對論的經(jīng)典實驗檢驗，同時強調引力的本質仍是現(xiàn)代物理的基本問題之一。蔡院士隨后從理論研究、天文觀測等角度重點介紹了廣義相對論所預言的黑洞這一天空中最奇特的天體，由貝肯斯坦和霍金關于黑洞熱力學熵的爭論談到引力的全息性質。最后，從數(shù)學角度說明了黑洞的動力學性質可以用流體力學的Navier-Stokes方程描述，以此揭示了引力與流體力學之間的天然聯(lián)系。
周又和院士在報告中指出，超導性是20世紀最重要的一個發(fā)現(xiàn)，對超導磁體的研制既是國家重大戰(zhàn)略需求，也是高新技術領域的國際競爭高地，因此，防止超導材料在實際應用中失超是一個重要的研究課題。報告介紹了周院士研究團隊提出的力致失超（即超導材料結構在使役環(huán)境下的力學變形及其對超導物理性能的影響）的理論和實驗研究途徑，包括圍繞超導材料及磁體在極端使役環(huán)境下的電-磁-熱-力多場相互作用所導致的非線性力學變形、變形對超導性能退化影響的機制、對磁場特性的影響因素和“失超”的應變檢測新途徑等所開展的理論建模與定量分析方法、基礎實驗測量研究、全背景場力學實驗測量的科學裝置研制和新型超導材料開發(fā)制備等一系列研究工作。
陸夕云院士在報告中指出，剪切、壓縮、熱力學等流動基本過程是很多流動現(xiàn)象和流動結構的成因，也主導著流動整體特性的基本規(guī)律。從流體力學的發(fā)展歷程和當前重大需求來看，基于多過程研究極端流動問題是一個必然趨勢。接著，陸院士通過超高速飛行和大尺度風沙運動兩個例子說明以極高馬赫數(shù)、極高雷諾數(shù)、極高瑞利數(shù)等為特征的極端流動已成為流體力學的前沿問題，既帶來挑戰(zhàn)，也帶來機遇。報告介紹了陸院士研究團隊在物體受力的有限域渦量矩理論、以熱力學變量為特征量的聲方程，多過程耦合的氣動熱預測分析方法等方面的科研進展，并總結道，數(shù)學和力學始終是極為密切、相互促進的關系，正如笛卡爾所說的“數(shù)學是知識的工具”,數(shù)學是建立力學理論和方法的基礎。 在接下來的邀請報告環(huán)節(jié)中，來自全國多個高校和研究院所的專家學者在會上做了總計11個報告，向與會人員介紹了他們在物理、力學的不同方向所取得的科研成果。
14日下午，北京大學葉沿林教授做了題為《不穩(wěn)定原子核研究涉及的重要科學問題》的報告。他指出，原子核是由短程核力制約的量子多體復雜系統(tǒng)，它沒有實體的核心或嚴格的邊界，因此相對容易發(fā)生整體形態(tài)變化或局部核子關聯(lián)，表現(xiàn)出結構和有效相互作用的獨特性質。葉教授介紹了不穩(wěn)定原子核涉及的基礎和交叉領域重大科學問題，例如，從鐵到鈾的重元素如何在天體中產(chǎn)生、如何攀登超重元素穩(wěn)定島、低能區(qū)電偶極矩測量與正反物質不對稱起源問題等，并結合不穩(wěn)定原子核研究的發(fā)展現(xiàn)狀，從創(chuàng)新能力提升、創(chuàng)新思想開拓、創(chuàng)新機制和文化建設、創(chuàng)新人才涌現(xiàn)等四個角度談了自己的理解和對年輕一代科研人員的期待。
中國科學院高能物理研究所房雙世研究員做了題為《“大機器”探索“小宇宙”》的報告。報告由盧瑟福散射實驗引出了在原子和原子核物理時代如何探測原子核內部這一科學問題。依靠自動穩(wěn)相原理、強聚焦原理、對撞機原理這三個革命性原理，高能粒子對撞機成為了打開微觀世界大門的鑰匙，而高能物理探測器—譜儀，則成為我們觀賞微觀世界的眼睛。房雙世研究員詳細介紹了北京譜儀實驗在我國高能物理實驗中的重要地位，特別是它在中國的基礎科學研究、高新技術發(fā)展以及相關綜合性人才的培養(yǎng)中的重要科學意義和戰(zhàn)略地位。他指出，加速器不僅是尋找新物質形態(tài)的手段，也是提供新認知的手段。以能量更高、亮度更亮、流強更強為目標的加速器技術的不斷發(fā)展，將有助于我們對電磁、強、弱相互作用有更深的了解。
清華大學馮西橋教授做了題為《面向重大疾病的生物力學理論》的報告，介紹了力-化-生耦合的生物組織生長發(fā)育力學理論。他指出，“面向人民生命健康”是力學發(fā)展的新方向，癌癥以及心腦血管、免疫系統(tǒng)等的重大疾病的發(fā)生發(fā)展，都涉及多種生物學、化學、力學等因素的協(xié)同演化，這些疾病的診療對生物力學提出了需求。馮教授列舉了力-化-生耦合理論的五個基本問題，包括力-化-生耦合機制與模型化，多尺度力學的理論與實驗方法，細胞動力學的復雜性、普適性與特異性，如何確定細胞中的力，以及生命系統(tǒng)的時間問題。他從免疫系統(tǒng)的力-化-生耦合理論和癌癥的多尺度力學兩個角度介紹了淋巴結腫大的力-化-生耦合調控機制、腫瘤的力-化-生耦合理論及特定腫瘤治療方案的優(yōu)化、力-化-生耦合的穩(wěn)定性理論、細胞群體動力學、癌細胞轉移的微觀力學機理等研究成果。這些結果既具有基礎科學意義，也部分得到了臨床應用。
北京航空航天大學王晉軍教授做了題為《面向航空航天高速流動的速度場測量技術》的報告。報告展示了北航流體力學研究所實驗流體力學團隊30年來在粒子圖像測速技術（Particle Image Velocimetry, PIV）研發(fā)方面的歷程和進展。王教授從著名的Reynolds實驗說起，講述了PIV技術的發(fā)展簡史。他指出，PIV這一先進測量技術不僅被歐美壟斷，而且適用于高速流動測量的產(chǎn)品對我國實行嚴格禁用。在高雷諾數(shù)、高機動飛行器流場測量技術方面，團隊提出了仿復眼的單相機三維成像原理，實現(xiàn)了對上述流動的精細測量，并成功應用于艦載機、大飛機、高鐵等的研制工作。王教授接著論述了高超聲速三維速度場測量技術所面臨的光學畸變、低粒子濃度、不確定度高等技術挑戰(zhàn)，介紹了團隊在軟硬件方面取得的進展以及相關研究成果的應用實例。
上海交通大學廖世俊教授做了題為《湍流的干凈數(shù)值實驗》的報告。報告指出，半個多世紀以前，Orszag提出的“直接數(shù)值模擬”（DNS），開創(chuàng)了數(shù)值實驗的全新時代，具有里程碑式的意義。但DNS的數(shù)值噪音是否會傳遞到宏觀，一直是個未知問題。鑒于此，廖教授通過同時降低截斷誤差和舍入誤差，發(fā)展了“潔凈數(shù)值模擬”（CNS）的方法，可確保數(shù)值噪音在足夠長時間內可以忽略不計。使用此方法，成功將三體問題周期解的數(shù)量增加了幾個數(shù)量級。隨后，廖教授基于Rayleigh-Bénard對流和二維Kolmogorov湍流兩個算例對DNS和CNS兩種方法進行了比較。結果表明，DNS解的數(shù)值噪音會指數(shù)增長、傳遞到宏觀，且有時會引起統(tǒng)計結果的顯著差別。廖教授最后總結說，潔凈數(shù)值模擬克服了DNS的缺陷，可在數(shù)值噪音小到可忽略的環(huán)境下，研究混沌系統(tǒng)微小干擾的傳播、湍流的物理機理等，為湍流研究提供一個全新的研究工具。
中國科學院大學倪明玖教授做了題為《液態(tài)金屬MHD自由界面問題研究及聚變堆液態(tài)偏濾器研發(fā)》的報告。報告首先介紹了托卡馬克受控磁約束聚變研究的發(fā)展歷程及其原理，并指出，偏濾器是磁約束聚變堆面對等離子體的關鍵部件，而具有自修復能力的流動液態(tài)金屬偏濾器具有無中子輻照損傷、無使用壽命限制、易于循環(huán)更新等優(yōu)點，是一種非常具有應用前景的選擇。倪教授向大家全面展示了國科大磁流體力學實驗室的研究方向和實驗裝置，介紹了研究團隊在電勢-溫度耦合測量技術、陣列超聲多普勒測速技術、液態(tài)鋰膜流動的計算平臺開發(fā)等方面取得的進展。隨后，圍繞液態(tài)金屬偏濾器研發(fā)所面臨的關鍵工程科學問題，總結了研究團隊在聚變堆強磁場環(huán)境下液態(tài)金屬鋪展性、液態(tài)金屬膜流MHD阻力、液態(tài)金屬蒸發(fā)相變及等離子體與液態(tài)金屬相互作用等方面取得的一系列成果。 以上6個報告分別由中國科學院物理研究所范桁研究員、重慶大學王銳教授、浙江大學曲紹興教授、清華大學符松教授、中國科學技術大學丁航教授和南方科技大學萬敏平教授主持。
15日上午，中國科學院大學喬從豐教授做了題為《關于四面體空間引力波觀測天文臺的構想》的報告。喬教授向大家解釋了粒子理論標準模型、廣義相對論和引力波的相關概念，并指出，2016年2月LIGO合作組宣布直接觀測到引力波，標志著引力波天文學的到來，人類對宇宙的認識邁上了一個新臺階。隨后，他介紹了LISA、太極、天琴等空間引力波探測計劃的基本情況，強調了引力波探測在人類認識宇宙、促進測控技術發(fā)展方面的重要意義。目前國內外的空間引力波天文臺多采取典型的正三角形三星方案。喬教授指出，三星方案中，若有一顆星失靈或不達標，將影響整個天文臺的觀察，且該方案對超越廣義相對論的理論的探測能力有限。鑒于此，其研究團隊提出了四面體空間引力波天文臺的TEGO方案，其與三星方案相比有諸多顯著的優(yōu)勢，可作為未來空間引力波探測的備選方案。
華東師范大學張詩按教授做了《超快光學成像技術及其應用》的報告。張教授指出，傳統(tǒng)泵浦-探測超快光學成像技術需要多次測量進行時間或空間掃描，無法滿足對不可逆或難以重復瞬態(tài)場景的捕捉。因此，開發(fā)單次多幅超快光學成像技術一直是光學成像研究領域的重要研究方向，也是諸多重要應用領域的共性需求。他介紹了研究團隊發(fā)展的系列被動式和主動式超快光學成像創(chuàng)新技術。在被動式壓縮超快成像方面，介紹了超快電光偏轉成像和多模態(tài)融合、離散照明、分子排列輔助、高光譜、光譜立體、偏振光譜等壓縮超快成像硬件的建設，以及高性能重構算法軟件的發(fā)展；在主動式超快分幅成像方面，介紹了啁啾光譜映射、時間-偏振映射和相干調制等超快成像技術。最后，張教授對超分辨超快光學成像和激光加工及生物醫(yī)學成像等未來工作計劃進行了展望。
同濟大學李巖教授做了《力學與先進復合材料結構及其航空應用—以國產(chǎn)芳綸蜂窩紙在我國大型客機上的應用研究為例》的報告。李教授首先闡述了先進復合材料結構的特點、應用場景及其設計與制造過程中面臨的挑戰(zhàn)，展示了她所帶領的復合材料結構科研團隊在航空應用方面取得的一系列科研成果，并重點介紹了國產(chǎn)芳綸蜂窩紙的研制情況。李教授提到，復合材料芳綸蜂窩夾芯結構是大型客機的主要用材，而當前我國研制的大型客機所用的芳綸蜂窩紙全部依賴進口，基于國產(chǎn)芳綸蜂窩紙的蜂窩芯及其夾芯結構研制的關鍵技術亟需突破。她詳細介紹了研究團隊近年來解決或優(yōu)化的相關技術，包括沉析纖維高速離心連續(xù)處理、超聲搖震斜網(wǎng)流漿箱成型、混合高低溫負壓芳綸蜂窩紙輥壓成型等蜂窩紙制造關鍵技術，國產(chǎn)芳綸蜂窩紙和芯條膠匹配、芳綸蜂窩芯雙向拉伸定型、均勻掛膠等蜂窩芯制造關鍵技術，以及夾芯結構的回彈控制、面芯粘接等夾芯結構制造關鍵技術。李教授最后總結說，在服務國家重大戰(zhàn)略需求方面，力學大有可為。
西安交通大學盧同慶教授做了題為《高通量疲勞斷裂實驗方法及應用》的報告。報告指出，材料的強度問題是跨空間尺度、時間尺度的復雜問題，也是固體力學的核心問題之一。固體材料疲勞和斷裂強度的獲得主要依賴于實驗測量，而疲勞斷裂強度的數(shù)據(jù)具有統(tǒng)計分散性大、獲取周期長、成本高等困難。在這一背景下，盧教授團隊提出了高通量平行測試的疲勞斷裂實驗方法，解決了高通量制備、加載、觀測等難題，可同時實現(xiàn)1000個試樣的疲勞斷裂測試。報告詳細介紹了拉伸斷裂、疲勞S-N曲線、疲勞FCGR曲線、應力應變曲線、搭接剪切等一系列高通量實驗的操作方法和結果統(tǒng)計分析，討論了高通量實驗的數(shù)據(jù)一致性。隨后，盧教授展示了高通量實驗方法的應用場景：通過將其與數(shù)據(jù)分析方法相結合，可以預測小概率疲勞斷裂事件，分析現(xiàn)行強度測試標準中的測量誤差問題，并進一步對材料和結構的性能進行高通量的實驗迭代優(yōu)化。
中國科學院力學研究所楊曉雷研究員做了題為《數(shù)據(jù)驅動的分離湍流大渦模擬模型》的報告。報告以工程實際中常見的高雷諾數(shù)壁湍流為背景，關注了此類流動中邊界層分離現(xiàn)象的數(shù)值模擬問題。楊曉雷研究員指出，經(jīng)典理論和模擬方法難以有效處理邊界層分離問題，綜合預測精度和計算成本，壁面?；鬁u模擬是一個可行的方案。他的研究團隊提出了基于特征的非平衡近壁湍流建模思路，通過利用機器學習的方法在特征空間上?；煌谕牧?，發(fā)展了分離湍流的特征嵌入式大渦模擬壁模型（Features Embedded Learning，F(xiàn)EL）。該模型包含結合數(shù)據(jù)和壁面律的壁面切應力預測模型和基于集合卡爾曼方法的近壁渦黏模型兩個子模型。測試表明，F(xiàn)EL模型在周期山、波紋壁、高斯凸起等算例中展示了良好的后驗預測和泛化能力。
  以上5個報告分別由北京大學楊振偉教授、鄭州大學郭海中教授、西安交通大學王鐵軍教授和國家納米科學中心施興華研究員主持。
在一天半的時間里，15名專家、學者給與會人員帶來了物理和力學領域多個方向的精彩報告。每場報告結束后，聽眾或踴躍提問，或利用茶歇時間與報告人面對面交流，進行了充分的學術討論和思維碰撞，會議取得了圓滿成功?？梢灶A見，本次年會將對物理、力學學科相關專業(yè)的未來發(fā)展起到有效的促進作用。
此外，多名嘉賓在發(fā)言、報告中或向大家深情講述了自己與周培源先生的淵源和珍貴回憶，或表達了對周先生崇高學者風范的景仰和對其豐碩學術成果的敬意。
15日下午，部分參會人員還參觀了位于中國科學院大學校內的“兩彈一星”紀念展。周培源等老一輩科學家身上的科學家精神、教育家精神貫穿本次年會始終，必將對與會學者今后的教書、育人和科研工作產(chǎn)生深遠的積極影響。