周培源(1902年8月28日—1993年11月24日)，出生于江蘇宜興，理論物理學(xué)家、流體力學(xué)家。1955年當選為中國科學(xué)院學(xué)部委員(院士)。1952年加入九三學(xué)社。九三學(xué)社第三屆中央委員會(huì )委員，第四屆中央委員會(huì )常委，第五、六、七屆中央委員會(huì )副主席，第八屆中央委員會(huì )主席，第九屆中央委員會(huì )名譽(yù)主席。
周培源出生于江蘇省宜興縣的一個(gè)書(shū)香門(mén)第。其父是清朝秀才。中學(xué)時(shí)期在上海圣約翰大學(xué)附屬中學(xué)學(xué)習。1919年考入清華學(xué)校(今清華大學(xué)前身)中等科，1924年清華學(xué)校高等科畢業(yè)。1924年赴美國，在芝加哥大學(xué)學(xué)習。1926年獲學(xué)士、碩士學(xué)位。1927年到美國加利福尼亞理工學(xué)院攻讀研究生，做相對論方面的研究。1928年獲博士學(xué)位。1928年秋，周培源赴德國萊比錫大學(xué)，在WK海森伯(Heisenberg)教授指導下從事科學(xué)研究；1929年赴瑞士蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)，在W泡利(Pauli)教授指導下從事理論物理研究。1929年回國后，任清華大學(xué)物理系教授。
1936—1937年，周培源又赴美國，在普林斯頓高等研究院參加A愛(ài)因斯坦(Einstein)教授領(lǐng)導的廣義相對論討論班，并從事相對論引力論和宇宙論的研究。1937年回國后，曾任長(cháng)沙臨時(shí)大學(xué)、西南聯(lián)合大學(xué)物理系教授，并從事流體力學(xué)湍流理論方面的科學(xué)研究。1943—1946年，周培源再次赴美國，先在加利福尼亞州理工學(xué)院進(jìn)行流體力學(xué)湍流理論方面的科學(xué)研究，后在美國國防委員會(huì )戰時(shí)科學(xué)研究與發(fā)展局、海軍軍工試驗站從事魚(yú)雷空投入水的戰事科學(xué)研究。1946年赴英國出席牛頓誕生300周年紀念會(huì )、國際科學(xué)聯(lián)合會(huì )理事會(huì )，并到法國出席第六屆國際應用力學(xué)大會(huì )(被該大會(huì )和新成立的國際理論與應用力學(xué)聯(lián)合會(huì )選為理事)。1947年回國后，繼續任清華大學(xué)教授兼教務(wù)長(cháng)、校務(wù)委員會(huì )副主任。1952年至1981年任北京大學(xué)教授、教務(wù)長(cháng)、副校長(cháng)、校長(cháng)等職。自1926年以來(lái)，周培源主要從事物理學(xué)的基礎理論中難度最大的兩個(gè)方面——愛(ài)因斯坦廣義相對論引力論和流體力學(xué)中的湍流理論的研究和教育工作，并取得出色的成果。在發(fā)展中國
教育事業(yè)和組織領(lǐng)導國家科學(xué)文化等方面做出了重要貢獻。周培源對廣義相對論產(chǎn)生興趣，應追溯到1926年他在芝加哥大學(xué)求學(xué)時(shí)期，以后的60年中他一直在這個(gè)領(lǐng)域內執著(zhù)地探索著(zhù)。
廣義相對論在物理上取得了許多輝煌成就，但從一開(kāi)始就存在著(zhù)一個(gè)困難，這就是，表達引力場(chǎng)的方程是一個(gè)包含10個(gè)二階非線(xiàn)性偏微分方程的方程組，而這10個(gè)方程之間又存在著(zhù)4個(gè)獨立的非線(xiàn)性偏微分方程組所組成的恒等式，也稱(chēng)為比安基(Bianchi)恒等式，這就使得只用引力方程得不到10個(gè)引力函數的確定解。周培源一進(jìn)入相對論領(lǐng)域便抓住這個(gè)難題，主張引進(jìn)另外的物理條件才能求解出引力函數的確定解。沿循這個(gè)思路，周培源在20世紀20年代用引入新物理條件的辦法獲得了軸對稱(chēng)靜態(tài)引力場(chǎng)的若干解，以后又于20世紀30年代在引入各向同性條件下，又求得了與靜止場(chǎng)不同類(lèi)型的嚴格解。
與此同時(shí)，國際上的同行學(xué)者為了克服上述困難，采用坐標變換的方法來(lái)減少引力函數的數目。但這種方法只能求出一種常微分方程的特殊引力場(chǎng)——球對稱(chēng)靜態(tài)引力場(chǎng)的嚴格解，例如史瓦西(Schwazchild)解，而對眾多的其他物理問(wèn)題仍然束手無(wú)策。沿著(zhù)這條思路求解引力場(chǎng)方程的相對論研究者，在國際上稱(chēng)為“坐標無(wú)關(guān)論者”。他們主張坐標在引力論中無(wú)關(guān)緊要。與此相反，周培源從一開(kāi)始進(jìn)行引力論研究時(shí)，就認為坐標是有物理意義的，因此他是一位“坐標有關(guān)論者”。“坐標有關(guān)論者”在一些特殊問(wèn)題上，引進(jìn)諧和條件以求解引力場(chǎng)方程的做法，可以追溯到1919年愛(ài)因斯坦本人。他引進(jìn)諧和條件的近似式來(lái)求解線(xiàn)性化了的引力場(chǎng)方程，從而獲得了引力波解，預言了引力波的存在。后來(lái)，德·東德(de Donder)將諧和條件嚴格化。1923年，郎曲斯(Lanzos)曾用這一條件得到了球對稱(chēng)靜態(tài)引力場(chǎng)的解。沿著(zhù)這條思路，1979年，周培源把嚴格的諧和條件作為一個(gè)物理條件添加進(jìn)引力場(chǎng)方程中，和他在北京大學(xué)的同事以及他在高能物理所的學(xué)生一起，發(fā)表了多篇論文，其中包括無(wú)限平面、無(wú)限長(cháng)桿、圍繞無(wú)限長(cháng)桿作心速轉動(dòng)的穩態(tài)解和嚴格的平面波解。面對當前存在的兩個(gè)解，即坐標無(wú)關(guān)論者的史瓦西解和坐標有關(guān)論者的郎曲斯解，從20世紀70年代開(kāi)始，周培源和他的學(xué)生李永貴開(kāi)始從事測量與地面垂直和與地面平行的兩種光速的比較實(shí)驗，希望回答兩種解中哪一種更符合實(shí)際。理論上，史瓦西解得到的兩種光速的一級近似之差與光速之比為7×10１０，而郎曲斯解的這一比值為零。目前，李永貴所獲得的這個(gè)比值在準確到10９時(shí)表明：兩種光速是相等的。這項實(shí)驗仍在進(jìn)行中，以期取得更高一級的近似。這是“坐標有關(guān)論者”同“坐標無(wú)關(guān)論者”兩種理論較量中的關(guān)鍵性實(shí)驗。它的進(jìn)一步結果，將是整個(gè)物理界所關(guān)心的。在應用廣義相對論于宇宙方面，周培源于1939年證實(shí)了在均勻性或各向同性的條件下，可以將過(guò)去常用的宇宙度規(Friedman度規)簡(jiǎn)化，并使求解問(wèn)題大大簡(jiǎn)化。1987年，周培源和他的研究生黃超光將諧和條件用于宇宙論，得到了新的結果。他們用引力場(chǎng)中的電磁理論來(lái)計算宇宙中后移星系輻射光的強度，由此導出新的紅移關(guān)系與該星的質(zhì)量有關(guān)。周培源是我國湍流理論的奠基人。他從事湍流研究是從1938年開(kāi)始的。當時(shí)，他暫時(shí)擱下了從事多年的宇宙論的研究，而將主要精力放在湍流上。流體的湍流運動(dòng)在自然科學(xué)史上一直是困惑許多杰出科學(xué)家之謎。流體運動(dòng)的基本方程納維-斯托克斯(Navier-Stokes)方程(簡(jiǎn)稱(chēng)N-S方程)雖然早在1821年就建立了，但卻一直未能從它求出描述湍流運動(dòng)的解來(lái)。1895年，英國雷諾(Reynolds)發(fā)現不可壓縮流體充分發(fā)展了的湍流運動(dòng)可以分解為平均運動(dòng)和脈動(dòng)運動(dòng)兩部分，并從N-S方程用平均方法導出了湍流平均運動(dòng)方程。但這組方程是不封閉的。在周培源之前，人們總是從這組方程出發(fā)，引入脈動(dòng)量、平均流速對空間坐標的梯度有關(guān)的各種假設使方程閉合，來(lái)求解流體的平均速度。周培源在國際上最早考慮脈動(dòng)方程(即N-S方程與平均運動(dòng)方程之差)，并由這組方程導出二元和三元速度關(guān)聯(lián)函數所滿(mǎn)足的動(dòng)力學(xué)方程，再引進(jìn)必要的假設來(lái)建立湍流理論。1940年根據這一模型，他對若干流動(dòng)問(wèn)題做了具體計算，其結果與當時(shí)的實(shí)驗符合得很好。1945年，周培源在論文《關(guān)于速度關(guān)聯(lián)和湍流漲落方程的解》中提出了兩種求解湍流運動(dòng)的方法：一種是把平均運動(dòng)方程和關(guān)聯(lián)函數所滿(mǎn)足的方程逐級近似求解；另一種是將平均運動(dòng)方程與脈動(dòng)方程聯(lián)立求解。由于這組方程的高度復雜性，在20世紀40年代，要聯(lián)立求解是不可能的，但他的這種思路卻為湍流研究者開(kāi)辟了嶄新的途徑。上述第一種解法奠定了國際上稱(chēng)為“湍流模式理論”的基礎，在國際上被譽(yù)為“現代湍流數值計算的奠基性工作”。近數十年的發(fā)展，由于高速電子計算機計算能力的擴大，愈益顯示出它的重要性。世界各國不少人沿循他的方法進(jìn)行開(kāi)拓，形成了“湍流模式理論”流派。
20世紀50年代，周培源利用一個(gè)比較簡(jiǎn)單的軸對稱(chēng)渦旋模型作為湍流元的物理圖像來(lái)說(shuō)明均勻各向同性的湍流運動(dòng)。利用湍流衰變后期雷諾數比較小的特點(diǎn)，周培源和他的學(xué)生蔡樹(shù)棠得到了最簡(jiǎn)單的均勻各向同性湍流的后期衰變運動(dòng)的二元速度關(guān)聯(lián)函數，在這一思路的基礎上，他的學(xué)生黃永念用同樣的方法，得到了均勻各向同性湍流三元速度關(guān)聯(lián)函數。10年以后，這個(gè)三元速度關(guān)聯(lián)函數被佩納特(Bennett)與柯?tīng)栃?Corsin)的實(shí)驗所證實(shí)。與此同時(shí)，周培源還與他的學(xué)生是勛剛、李松年對高雷諾數下(即衰變初期)的均勻各向同性
的湍流運動(dòng)進(jìn)行了研究，得到了與實(shí)驗符合的均勻各向同性湍流在早期衰變運動(dòng)的二元和三元速度關(guān)聯(lián)函數。為了統一湍流在初期和后期衰變的模型，1975年，周培源提出“準相似性”的概念及與之相適應的條件。他與黃永念把這兩個(gè)不同的相似性條件統一為一個(gè)確定解的物理條件——準相似性條件。這個(gè)條件在1986年由北京大學(xué)湍流實(shí)驗室魏中磊、諸乾康、鈕珍南和俞達成的實(shí)驗所證實(shí)，從而在國際上第一次由實(shí)驗確立了從衰變初期到后期的湍能衰變規律和微尺度擴散規律的理論結果。其后，周培源又與黃永念計算得到衰變各期的能譜函數、能量傳遞函數等等。這些結果都得到國際同行的贊許。20世紀80年代以來(lái)，周培源又將所取得的結果與準相似條件推廣到具有剪切應力的普遍湍流運動(dòng)中去，并引進(jìn)新的逼近求解方法，得到了新的成果。
他數十年的研究形成了自己獨立的理論體系，受到國際上重視。他取得的重大研究成果，1984年被評為國家自然科學(xué)二等獎。周培源不僅是一位很有成就的科學(xué)家，同時(shí)也是一位國內外著(zhù)名的教育家、組織管理家和社會(huì )活動(dòng)家。他從事高等學(xué)校的教授工作和教育領(lǐng)導工作數十年，在發(fā)展國家的教育事業(yè)、培養眾多的科學(xué)人才方面成績(jì)卓著(zhù)，貢獻突出，他的不少學(xué)生已成為國際上的著(zhù)名學(xué)者。周培源對青年一代非常愛(ài)護，悉心培育，適時(shí)提攜，把自己的學(xué)識、科學(xué)思想和治學(xué)方法毫無(wú)保留地傳授給年輕一代，努力為后繼人才的成長(cháng)鋪平道路，深受廣大學(xué)生和青年的擁戴。周培源在科學(xué)領(lǐng)導工作、教育領(lǐng)導工作、眾多社會(huì )團體的組織領(lǐng)導工作、國家領(lǐng)導工作諸方面都表現出高超的才干，與國內外科學(xué)界、教育界和社會(huì )各界有著(zhù)廣泛的聯(lián)系和影響，并深受?chē)鴥韧飧鹘绲膼?ài)戴。周培源曾數十次代表中國科學(xué)技術(shù)界出席國際會(huì )議、參加與科學(xué)技術(shù)界有關(guān)的國際活動(dòng)或率團商談科技人員交流培養和國際科學(xué)合作事宜，對發(fā)展國際科學(xué)合作、推進(jìn)國際學(xué)術(shù)交流、維護和宣傳中國在國際事務(wù)中的外交政策和原則立場(chǎng)，做出了不懈的努力和寶貴的貢獻。周培源也是一位社會(huì )活動(dòng)家。他曾兼任過(guò)許多重要社會(huì )職務(wù)。
他曾任中國科學(xué)院副院長(cháng)，中國科協(xié)副主席、主席、名譽(yù)主席，中國物理學(xué)會(huì )理事長(cháng)、名譽(yù)理事長(cháng)，中國力學(xué)學(xué)會(huì )副理事長(cháng)、名譽(yù)理事長(cháng)，全國人大代表、委員，全國政協(xié)委員、副主席，九三學(xué)社主席等職。周培源在總結幾十年科學(xué)工作經(jīng)驗時(shí)說(shuō)道：“我是做科學(xué)工作和教育工作的，自然一開(kāi)口也離不開(kāi)科學(xué)問(wèn)題和教育問(wèn)題。我做科學(xué)工作、做教育工作和‘做人’的‘秘訣’，也就是我數十年所信奉的格言‘獨立思考，實(shí)事求是，鍥而不舍，以勤補拙’。”“自從我在清華學(xué)校(今清華大學(xué))高等科(相當于目前的大學(xué)一、二年級)學(xué)習期間進(jìn)行三分角的科學(xué)研究開(kāi)始，近70年來(lái)我所研究的近百個(gè)科研課題，幾乎全都是我自己獨立思考選定的。我還清楚地記得，1928年我在美國準備博士論文時(shí)，曾有一位英國教授向我建議了一個(gè)博士論文題目。但是，我經(jīng)過(guò)考慮之后，沒(méi)有采用英國教授的題目，而是自己選定了一個(gè)題目，并圍繞這個(gè)題目寫(xiě)出了好的博士論文，加之平時(shí)學(xué)習和科學(xué)研究成果特別突出，因而獲得了美國加利福尼亞州理工學(xué)院的最高榮譽(yù)獎……。”“獨立思考與兼聽(tīng)眾議是并不矛盾的，而是互相促進(jìn)、互為補充的兩個(gè)側面，須在實(shí)踐中恰如其分地掌握運用。我自己有的思考也是前人思考的進(jìn)一步發(fā)展。實(shí)事求是是馬列主義思想路線(xiàn)的基本點(diǎn)。做科學(xué)工作、做教育工作和人生旅行，離開(kāi)了這一條就會(huì )走入歧途。眾所周知，在內外歷史上，有的人不實(shí)事求是，靠耍陰謀、玩騙術(shù)、施詭計得逞一時(shí)，但在人類(lèi)歷史的長(cháng)河中都無(wú)一例外的是遺臭萬(wàn)年。”“鍥而不舍或許可以說(shuō)是人生能夠辦成幾件實(shí)事的要訣之一。我記得，在20至30年代時(shí)，我選定了愛(ài)因斯坦廣義相對論引力論和流體力學(xué)的湍流理論作為科研和教學(xué)的主攻方向，近70年來(lái)，我的科學(xué)指向始終沿著(zhù)這個(gè)方向，從未動(dòng)搖和轉移；20年代，我曾研究過(guò)廣義相對論引力論并取得了一些成果，在40多年專(zhuān)事流體力學(xué)的研究之后，又回過(guò)頭來(lái)繼續廣義相對論引力論的研究；在引力論研究中，20年代我曾提出‘坐標有關(guān)’論；直到90年代仍在進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗以充分地證實(shí)它；1975年我提出了湍流理論研究中的‘準相似性條件’，直到1986年還在進(jìn)行實(shí)驗驗證工作；1945年我提出湍流理論研究中聯(lián)立求解平均運動(dòng)方程與脈動(dòng)方程這一困難課題，直到90年代仍在進(jìn)行研究并已取得可喜進(jìn)展。就要像錐子一樣，數十年緊緊地錐住它，就是鋼板也會(huì )錐出個(gè)孔來(lái)。如果一個(gè)人有這樣的精神和毅力，總是可以做好幾件事情的。”“以勤補拙，簡(jiǎn)言之就是要多干、要勤奮，不偷懶。我86歲時(shí)，工作又忙，但為了國家科學(xué)決策需要，我毫不猶豫地答應了全國政協(xié)的委托，率領(lǐng)182位全國政協(xié)委員前往湖北省和四川省有關(guān)地區實(shí)地考察長(cháng)江三峽水利工程的有關(guān)問(wèn)題。我當時(shí)沒(méi)有選取偷懶圖逸之舉。我今已年近90，社會(huì )工作很多，但我還想多做一點(diǎn)事，仍堅持進(jìn)行科學(xué)研究和親自培養博士研究生等工作。人的智力和體力都是有差別的，但只要肯下工夫、多下工夫、下苦工夫，時(shí)刻勤奮，數十年如一日地頑強進(jìn)取，就算是一個(gè)‘拙’者，也定會(huì )做出幾件像樣的成果，節節上進(jìn)，為國家為民族為人類(lèi)做出自己的貢獻。”
