王振东:春潮带雨晚来急--“野渡无人舟自横”的写作札记

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王振东 (进入专栏)  

摘 要 常有人问笔者:你怎么会在力学的学习和研究中,想起将唐宋诗词与力学现象联系起来呢?本文将叙述省悟唐宋诗词中有关于力学现象和知识的经过,力学诗话文章的北大渊源,以及40余年来多次写“野渡无人舟自横”文章过程中遇到的—些趣事

关键词 力学 唐宋诗词 马沣 科普 力学与实践

初识“野渡无人舟自横”

1958年8月,我从北京大学数学力学系力学专业流体力学专门化毕业,分配至交通大学西安部分(西安、上海两部分1960年分家后,才称为西安交通大学)数理力学系任助教,1960年在交大第一次登上讲台,为应用数学专业1957级讲“流体力学”课。1961年初调到天津河北大学数学系任教,由于刚教过“流体力学”,系主任杨从仁教授就立即安排我为数学系1958级讲“流体力学”课。河北大学的蒋子绳副校长(1937年毕业于北京大学物理系),让我去拜物理系的二级教授马沣先生(1897~1966,1921年毕业于北京大学物理系,1922~1926年留学英国里兹大学,1926年获硕士学位,1927年任河北工学院机械系主任)为师,进修流体力学(武际可教授新著[7]中有专段陈述,称马沣先生是民国时期较早从事流体力学教学与研究的学者)。马沣先生1949年后长期卧病,当时在马场道108号西一楼家中己行动不便,我每星期去他家两次,主要学习Milne-thomson的名著 Theoretical Hydrodynamics 。马先生的要求十分严格,每次均需事先用英文写好阅读笔记,并用英文作好书后所附英国著名大学的研究生考题,交先生审阅。一次在用复变函数方法,演算椭圆柱在平行来流中的受力情况时,得到椭圆长轴与来流垂直时为稳定平衡位置的结论,马沣先生笑着说:这就是唐诗中的“野渡无人舟自横”。从马先生家回来后,立刻去学校图书馆找出(清)蘅塘退士编的《唐诗三百首》,非常高兴地查到了韦应物的七绝“滁州西涧”:

独怜幽草涧边生,上有黄鹂深树鸣;春潮带雨晚来急,野渡无人舟自横。

初次认识到古人早就对我所算流体力学题目的结论有所认识,并仅仅用了七个字便将此力学现象活脱脱地勾画了出来。

不久,1963年河北大学举行了首届科学报告会,我在所作的“二维流动的复变函数方法”报告中,指出了中唐诗人韦应物的诗句“野渡无人舟自横”,描述的正是流体力学的现象。这洗练的诗句里凝聚了诗人对力学现象的洞察力。

一写“野渡无人舟自横”

1970年河北大学在文革“备战”的气氛下由天津迁到保定,1972年2月军宣队让我去设在安新县白洋淀的河大五七农场种水稻。在当时特殊的历史环境下,空余时间不能看业务书,但可以读领袖喜欢的唐宋诗词。由于在北大读书时,周末及假期常去听文科举办的各种讲座,在燕园浓厚的人文氛围熏陶下,对古诗词很感兴趣,再加上马沣老师的启发引导,我将唐诗三百词,宋词一百首等几本古代诗词书,以及北京大学中文系王力教授的“诗词格律十讲”带去了白洋淀农场。劳动之余细读品味,很受启发,从流体力学的角度看,悟到了有不少诗词是以流体运动现象来抒情阐理。当时还写了一点读书笔记和打油诗,如“挑沟常见卡门涡,给排渠水思流力”,“看畦余暇诗词赏,身心陶淑载文回”。这为后来写作多篇力学诗话的文章作了准备。

文革结束后,各种学会开始恢复学术活动。在河北物理学会1978年举行的学术报告会上,我作了“野渡无人舟自横─兼论二维流动的复变函数方法”的报告,受到了欢迎。有趣的是,这篇以七绝“滁州西涧”开始切入正题的报告,竟然在事隔18年后,促使了与另一学者相识。那是1996年参加天津市的一次活动时,有位河北工学院物理学教授过来与我打招呼,我不认识他,他却说:你不是1978年作过“野渡无人舟自横”的报告吗!我听后真是十分惊讶和感慨,没想到这一诗句竟成了我们认识的话题。

1986年底我调至天津大学力学系任教。给工程力学专业1985级讲“流体力学”课时,1987年底的最后一堂课,正好是讲用复变函数方法求解平面流动问题,作为例题讲到了椭圆柱长轴垂直于来流方向时是稳定的平衡位置。已临近中午下课时间,我在黑扳上写下了七绝“滁州西涧”,并指出这个例题得到的结论就是“野渡无人舟自横”,这时全班突然响起了长时间的热烈掌声。掌声使我很感动,说明文理是相通的,大学生非常欢迎在理工科课堂教学中融入我国的传统文化。

二写“野渡无人舟自横”

1991年我加入了《力学与实践》第四届编委会。7月在回龙观饭店召开的编委会上,上届主编北京大学武际可教授提议以“身边的力学”为题,深入浅出地写一些大学生容易看懂,而且有趣味的文章,以改变刊物的文风。我以在河北物理学会的报告稿为基础,修改后寄给了杂志。不久收到编辑部来信,建议将公式推导部份列为附录,以加强文章的可读性。我接受了建议,又修改使文章的科普色彩更加浓厚,就成了在1992年4期上发表的“野渡无人舟自横—谈流体运动中物体的稳定性”一文。

这篇文章是作为“身边力学的趣话”栏目开篇文章发表的,当时的主编北京大学朱照宣教授为这个新开栏目加了编者按:“本期开辟的这一‘趣话’小栏目,讲的是我们身边的力学。文体不拘,或庄或谐,可长可短。内容则摆事实,讲力学。要求文质并重,盖‘质胜文则野,文胜质则史’也。”

文章刊登后,天津大学力学系的舒玮教授告诉了我一个“笑话”:20世纪50年代天津大学理论力学教研室有位老先生曾出过一个谜语:谜面是“野渡无人舟自横”,打一人名。谜底是:“周恒”。(周恒是天大力学系教授,1993年当选中科院院士)。

为了使《力学与实践》杂志新开辟的“身边力学的趣话”栏目文章不断档,武际可与我便一人一篇地接着写了下去,当年在白洋淀农场对唐宋诗词的品味和体会,被拿上了案头。后来中国科普作家协会副理事长汤寿根先生在《科技日报》上撰文,说我们俩在“打科普擂台”,其实是笑谈而己。就这样,我陆续在《力学与实践》上发表了10多篇由唐宋诗词切入的力学诗话科普文章。

三写“野渡无人舟自横”

1997年天津《今晚报》副刊刊登了博导征文启事,我以“野渡无人舟自横”为题写了一篇300字短文应征,刋于1997年9月20日副刊“日知录”拦目(后又收入1998年天津人民出版社出版的《博导晚谈录》一书)。这篇短文主要是引了韦应物的几首诗,说明诗句中反映了不少力学道理。1997年11月18日出版的中学《语文报》又全文转载了它。

有趣的是《今晚报》的这篇短文促成了一个跨学科的合作。天津医科大学80多岁的老专家陈世畯教授看了《今晚报》副刊的短文后,托天大精仪系的一位副教授找到我,约去他的办公室晤谈。这次会面的讨论,促成了用我们在湍流实验中分析湍流数据的子波分析软件,对同为时间序列的脑电波数据进行分析,寻找奇异点与病变之间的联系,取得了很好的效果。

南开大学出版社的李正明编审见到《今晚报》上文章后,打电话约为“大学生丛书”写一本书,开始我觉得工作量太大,没有时间承担,便谢辞了。后经再三诚邀,想起可将我与武际可5年来在“身边力学的趣话”中发表的文章集为一册。于是将我们在这个栏目中刊登的20文章,适当修改补充,并加了一些图,分为“力学诗话”、“力学趣谈”两部分,在1998年10月出版了《力学诗趣》书。1998年是母校北京大学建校百年,1999年又是《力学与实践》杂志创刊20年,所以在序言中写了以这本书献给母校北大百年华诞,并庆祝《力学与实践》杂志的创刊20年。《力学诗趣》出版后,收到了王仁、冯元桢等前辈老师来信赞扬,2001年4月20日《科技日报》发了专版评介。2001年5月还获得了中国科学技术协会、中华人民共和国新闻出版总署、国家自然科学基金委员会、中国作家协会共同颁发的第四届全国优秀科普作品二等奖。

1995年舒玮教授作为专家组组长,去北京大学评审湍流国家重点实验室时,会间休息听到有人对力学诗话文章的议论:“野渡无人舟自横”一文中流体力学分析还不能使人信服,因为实际流动是三维的粘性流,还有涡旋区,而分析是对理想流体的二維流动进行的。舒教授回天大后建议作实验来检验。我们在水槽中作了实验,证实了文中的计算分析结果,也说明虽然椭圆柱后面有涡旋区,粘性流体三维运动的流场也相当复杂,但以理想不可压缩流体二维流动的简化模型,来研究流体运动中物体的稳定性这一问题,是抓住了问题本质的,橢圆柱的稳定平衡位置确实为其长轴与来流相垂直的情况。这一实验结果以“野渡无人舟自横的实验研究”为题,刊登在《力学与实践》2000年22卷1期上。

四写“野渡无人舟自横”

2003年初上海科学技术出版社毛文涛副总编,邀我为1915年创刊的《科学》杂志撰文,并希望见到类似《力学诗趣》中那样的诗话文章。

《力学与实践》1992年发表“野渡无人舟自横”文以后的10多年,我在阅读古代诗词及文学著作时又看到了几段与此力学现象有关的诗文,如:

宋代宰相寇準在进士及第,初知巴东县(今湖北巴东县西北)时,登高楼眺望也作了一首五言律诗《春日登楼怀归》:

高楼聊引望,杳杳一川平。野水无人渡,孤舟尽日横。

荒村生断霭,古寺语流莺。旧业遥清渭,沉思忽自惊。

诗的前三联写春日登楼见闻,尾联由见闻而怀归。清人何文煥曾评论“野水无人渡,孤舟尽日橫”此联,说寇準登楼看见相仿景色时,很自然地受到《滁州西涧》诗的触发,便随手点化了韦句,而意境却比韦诗来得更加丰厚。

宋代词人廖世美的词《烛影摇红:题安陆浮云搂》,其后半片写道:

催促年光,旧来流水知何处?断肠何必更残阳,

极目伤平楚。晚霁波声带雨。悄无人、舟横野渡。

数峰江上,芳草天涯,参差烟树。

“晚霁波声带雨。悄无人、舟横野渡。”确也写出了与韦应物同样观察到的自然现象。

还很有趣的是我国古代四大名著之一、明代罗贯中所著《三国演义》的第四十九回“七星坛诸葛祭风,三江口周瑜纵火”,对这一现象也有一段颇精彩地描述:(天津百花文艺出版社1994年版)

(孔明“借”得东风后,即乘赵子龙前来接应的船返夏口。周瑜急唤帐前护军校尉丁奉、徐盛二将各带一百人,分水陆两路追杀孔明。)

徐盛教拽起满帆,抢风而驶。遥望前船不远,徐盛在船头高声大叫:“军师休去!都督有请。”只见孔明立于船尾大笑曰:“上复都督:好好用兵,诸葛亮暂回夏Ɔ,异日再容相见。”徐盛曰:“请暂少住,有紧话说。”孔明曰:“吾己料定都督不能容我,必来加害,预先教赵子龙来相接。将军不必追赶。”徐盛见前船无蓬,只顧赶去。看看至近,赵云拈弓搭箭,立于船尾大叫曰:“吾乃常山赵子龙也!奉令特来接军师。你如何来追赶?本待一箭射死你来,显得两家失了和气。教你知我手段!”言讫,箭到处,射断徐盛船上篷索。那篷堕落下水,其船便横。赵云却教自己船上拽起满帆,乘顺风而去,其船如飞,追之不及。

箭到处,那篷堕落下水,其船便横。这段话明确指出了,在湍急的河流中,帆落下、失去风力推动而不能行驶的船,只好横在河中这一自然现象。

因此,为发行量很大的《科学》杂志再次改写“野渡无人舟自横”一文时,将以上2段古代诗词和《三国演义》第四十九回的有关内容,加了进去,又写入了2000年发表的实验研究结果,并删去了原来附录的大段数学公式推导,希望新改写的文章能适合中学以上文化水平的广大读者阅读。再写此文时,也对科学普及写作亦有了一点新体会:因为对科学的认识总会不断深入,新生代又在不断产生,所以科普是没有止境的。

2006年是马沣先生在文革中受迫害逝世40周年,仅以此文纪念启引我进入力学诗话写作的马沣先生!

参考文献

1、王振东,二维流动的复变函数方法,河北大学首届科学报告会,1963天津

2、王振东,野渡无人舟自横─谈流体运动中物体的稳定性,力学与实践,1992,14(4):76~78

3、王振东,野渡无人舟自横,今晚报,1997-09-20;博导晚谈录,天津:天津人民出版社,1998:346~348

4、王振东、武际可,力学诗趣,天津:南开大学出版社,1998:50~56

5、王振东等,“野渡无人舟自横”的实验研究,力学与实践,2000,22(1):70

75~77

6、王振东,野渡无人舟自横─漫话流体运动中物体的稳定性,科学,2004,56(1):40~41

7、武际可,近代力学在中国的传播与发展,北京:高等教育出版社,2005

8、武际可,挖掘和阐述科学之美,科技日报,2001-04-20

9、王振东,普及是科学的力量所在,科技日报,2001-04-20

10、汤寿根,从两位教授科普打擂台说起,科技日报,2001-04-20

作者为天津大学力学系教授。

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