編者按
2005年是愛因斯坦“奇跡年”100周年和愛因斯坦逝世50周年。2005年7月26日，中德聯(lián)合舉辦的“愛因斯坦——宇宙大匠”大型圖片展在中國(guó)科技館盛大開展。展覽分為“世界觀與知識(shí)獲取”“愛因斯坦的生命歷程”“今日的愛因斯坦世界”三個(gè)部分。
愛因斯坦一生留存下來的照片很多，而鮮為人知的是，其中一張比較經(jīng)典的單人照是出自一位中國(guó)科學(xué)家之手，這位科學(xué)家就是著名科學(xué)家周培源先生。
周培源，流體力學(xué)家，理論物理學(xué)家，中國(guó)科學(xué)院院士。他在愛因斯坦廣義相對(duì)論中的引力論和流體力學(xué)中的湍流理論領(lǐng)域的研究取得了舉世矚目的成就。
這是愛因斯坦的一張黑白獨(dú)照。照片中，他坐在扶手椅上，雙腿交疊，手放膝頭，神態(tài)平和。身后擺滿書籍的大書柜則營(yíng)造出濃厚的學(xué)術(shù)氛圍，盡顯其智者風(fēng)范。
照片的拍攝者正是我國(guó)流體力學(xué)家、理論物理學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士周培源。
愛因斯坦
來源｜中國(guó)網(wǎng)
結(jié)緣廣義相對(duì)論
1919年，周培源考入清華學(xué)校（清華大學(xué)前身）。就在這一年，愛因斯坦的相對(duì)論因日食現(xiàn)象得到證實(shí)，在全球引發(fā)轟動(dòng)。這一科學(xué)盛事，對(duì)周培源產(chǎn)生了極大的震動(dòng)，他從中看到了基礎(chǔ)理論研究對(duì)整個(gè)世界科技進(jìn)步所起的巨大作用，他因此對(duì)理論物理產(chǎn)生了濃厚的興趣，決心未來要在該領(lǐng)域內(nèi)有所建樹。
青年時(shí)期的周培源
來源 |《周培源》(畫冊(cè))
1924年，周培源赴海外求學(xué)，帶著對(duì)物理學(xué)的熱情進(jìn)入了芝加哥大學(xué)理論數(shù)理系。
在芝加哥大學(xué)留學(xué)期間，周培源從未停止過對(duì)廣義相對(duì)論的思考。1928年，周培源在加州理工學(xué)院完成博士論文《在愛因斯坦引力論中具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性物體的引力場(chǎng)》。這篇論文不僅包含了周培源對(duì)廣義相對(duì)論的思考，而且因?yàn)槠渖詈竦膶W(xué)養(yǎng)與獨(dú)到的研究，被授予“最佳論文”。
1928年周培源博士畢業(yè)論文獲得加州理工學(xué)院最高榮譽(yù)獎(jiǎng)
來源 |《周培源》（畫冊(cè)）
為了進(jìn)一步研究相對(duì)論，周培源決定赴歐洲深造。然而來到歐洲不久，他接到清華大學(xué)第一任校長(zhǎng)羅家倫的信，邀請(qǐng)他回母校任教，周培源欣然應(yīng)允，回到了日思夜想的祖國(guó)。
為愛因斯坦拍照
1936年，周培源利用清華大學(xué)學(xué)術(shù)休假的時(shí)間，來到美國(guó)普林斯頓高等學(xué)術(shù)研究院訪學(xué)。
在這里，他幸運(yùn)地加入了愛因斯坦親自主持的相對(duì)論研討班，近距離接觸這位科學(xué)巨匠整整一年。雖然愛因斯坦并不在課堂上系統(tǒng)講授相對(duì)論，卻習(xí)慣在報(bào)告中分享前沿思考，更樂于在討論環(huán)節(jié)與學(xué)者們暢談。
周培源沉浸其中，并受益匪淺。他經(jīng)常就一些理論問題向愛因斯坦求教，每次愛因斯坦都熱情地同他討論，解答他所提出的問題，而思想碰撞的火花為他日后對(duì)相對(duì)論的研究埋下了種子。
一年的訪學(xué)生涯，使周培源和愛因斯坦變得熟絡(luò)。1937年，在回國(guó)前夕，周培源特意來到愛因斯坦的書房辭行。也就是在這里，他用鏡頭記錄下這珍貴的歷史性瞬間。
這張照片被周培源珍藏了近二十年，從未示人。
1955年，愛因斯坦與世長(zhǎng)辭。周培源向其家屬發(fā)去唁電，隨后又發(fā)表了兩篇紀(jì)念文章。正是在這些文章中，他首次公開了這張珍貴的照片，并贊譽(yù)愛因斯坦為 “當(dāng)代最偉大的物理學(xué)家，人類正義事業(yè)的積極支持者”。
后來，當(dāng)女兒好奇地詢問為何沒有與愛因斯坦合影時(shí)，周培源謙虛地說：“他是愛因斯坦，那么偉大，我怎么能站到他身邊去呢？”
77歲再探相對(duì)論
1937年，周培源訪學(xué)歸國(guó)后，抗日戰(zhàn)爭(zhēng)全面爆發(fā)，為了讓科學(xué)直接服務(wù)于戰(zhàn)時(shí)所需，周培源暫時(shí)放下了對(duì)相對(duì)論的研究，將研究方向轉(zhuǎn)向了湍流學(xué)。
這一放，就是40年。
1979年，77歲的周培源出席紀(jì)念愛因斯坦百年誕辰的格羅斯曼會(huì)議。會(huì)上，一位教授的報(bào)告引發(fā)了他的質(zhì)疑——當(dāng)周培源提問“能否用該理論求解一根桿子的引力場(chǎng)”時(shí)，對(duì)方竟無言以對(duì)。這次經(jīng)歷促使他決心重啟對(duì)相對(duì)論的研究。
面對(duì)廣義相對(duì)論求解場(chǎng)方程這一百年難題，周培源獨(dú)辟蹊徑，在引入各向同性條件后，成功求得靜止場(chǎng)的多種嚴(yán)格解，豐富了愛因斯坦引力理論。其后，他進(jìn)一步證明，在均勻或各向同性條件下，引力場(chǎng)方程本身就能導(dǎo)出宇宙的各向同性與弗里德曼度規(guī)張量，大幅簡(jiǎn)化了宇宙學(xué)研究。
周培源
來源 |《周培源》(畫冊(cè))
為驗(yàn)證相對(duì)論的相關(guān)理論，周培源設(shè)計(jì)了光速測(cè)量實(shí)驗(yàn)。面對(duì)實(shí)驗(yàn)難度大、技術(shù)要求高的困境，他帶領(lǐng)研究生李永貴攻堅(jiān)克難，從方案設(shè)計(jì)到設(shè)備調(diào)試都親力親為。歷經(jīng)十年探索，實(shí)驗(yàn)精度達(dá)到10？11量級(jí)，躋身世界領(lǐng)先水平。
從青年時(shí)期對(duì)廣義相對(duì)論的執(zhí)著鉆研，到與愛因斯坦的珍貴相遇，再到晚年的再次奮起，周培源的學(xué)術(shù)生涯始終與相對(duì)論緊密相連。而那張他為愛因斯坦所拍攝的照片，不僅是歷史的定格，更是他一生追求科學(xué)真理的縮影。周培源用自己的行動(dòng)，在物理學(xué)的歷史長(zhǎng)河中留下了濃墨重彩的一筆，他的學(xué)術(shù)精神和科研成果，將永遠(yuǎn)激勵(lì)著后來的科研工作者在探索科學(xué)真理的道路上砥礪前行。
參考文獻(xiàn)：
[1]中外名人傳記故事叢書——周培源傳[M].中國(guó)和平出版社,2003.
[2]周培源：新中國(guó)科技領(lǐng)軍巨匠[J].中華英才,2008-06-03.
[3]周培源：在書房中為愛因斯坦照相 | 科學(xué)史小畫[OL].中科院之聲,2022-08-28.
（來源：中國(guó)科學(xué)家博物館微信公眾號(hào)）
