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二二


  柏克利学派注重研究、推理与应用,需要长期才见成果,并且对现象需了解透彻。而麻省着重经验,以实验为主,不重视理论与实际的配合,讲求立竿见影之效。

  贝尔特教授在热传学领域是最权威的,他是热传学科学基础的倡议人。他主张做研究一定要走极端(extreme ),永远要走在第一线。在他的领导下,柏克利加大在40年代成为热传学的世界重镇。

  脑力激荡式的启发

  田长霖刚到柏克利加大还当代理助理教授时,因许多很好的教授出走,正逢最低潮的时期。创始人贝尔特教授当时已前往洛杉矶加大,创立并担任工学院第一任院长。贝尔特教授的家在柏克利,经常回到柏克利。田长霖终于找到一个机会向他请教,想了解自己将来应朝哪个方向发展?

  贝尔特从不直接回答学生的问题,他总是加以反问,不断用问题来启发学生。

  他问田长霖:“你做热传,热传最重要的参数是什么?”

  田长霖回答:“传热靠温度,应是高温低温使热变冷。”

  “温度若是最重要参数,何者为温度的极端?”贝尔特教授追问。

  “当然是最高温与最低温。”

  “很好!这是个很好的研究方向。”

  贝尔特教授告诉田长霖,做人时,思想可以中庸;做研究时,方向和领域则永远要走极端。

  田长霖暗喜,贝尔特教授的建议太好了,真不愧是开山祖师。正准备离开时,贝尔特教授叫住他:“等一下,年轻人,先别急着走,我还没问完呢!”

  田长霖心想,大事不妙,被问倒怎么办?博士口试尴尬的场面犹历历在目。

  “除了温度外,最重要的参数是什么?”

  田长霖犹豫了一下,回答:“应该是参数的微积分。”

  “很好,那么参数的微积分是什么?”

  “微分或积分。”

  “温度的积分是什么?”

  田长霖想了一下才说:“热容(Heat Content)。”

  “它的微分是什么?”

  “与导热系数有关。”

  “如果是导热系数,那么它的极端是什么?”

  “导热中最快与最慢的。”

  “传热中最快的是什么?”

  “超热导体。”

  “最慢的呢?”

  “超隔热体。”

  奠下日后的方向

  经过这一番抽丝剥茧式的脑力激荡后,田长霖终于了解做研究走极端的重要性,心中相当地兴奋。他对自己未来的研究目标有了具体的确认。1961年这段千金难买的经验,影响了田长霖一辈子做研究的方向。五分钟的谈话,胜读十年书。

  往后田长霖做太空梭研究、高温隔热体、高温低温热管等,思考方向都来自与教授的一席话。日本的设计,有些低温隔热部分就是根据田长霖实验室所做出的方程式而设计的。

  “热传学”,传热——导进或导出,热或冷,都可以应用到很多不同的地方。他的第一个研究计划是“土星C-SA”,当时是世界最大的火箭,即使现在仍然在用。但它发射后喷出的火焰太热、太剧烈,其辐射热甚至会把火箭底部都熔化掉一部分。田长霖研究的是火焰的辐射热量。

  当时,有些人认为,干脆任由火箭底部耐高温物质去熔化,因为不必等到热或熔化影响到火箭内部的时候,人早已进入太空,火箭也不需要喷射了,所以没有问题。“一旦这样做,必须减低可使用的载重量,因为这是无效载重。我的研究就是在了解确切的辐射热量、作适当的底部设计,非常有趣。”

  在太空船的温度控制方面,田长霖也做了多角度的研究,后来又研究如何把隔热砖固定在太空梭表面上。1980年左右,是太空梭运行的最大挑战时期,他的研究做了很大的贡献。

  在“三哩岛核电厂”发生冷却故障、内部热度高升时,田长霖被专程请去处理。他在航太工业担任顾问达25年,当了校长后才辞掉。他也曾经是“国家原子炉反应器委员会”的长期顾问,并协助通用电子公司作紧急降温和一些其他的研究。

  田氏军团治学之道

  田长霖在带领学生做研究时,从不斤斤计较今天做什么。明天做什么等细节,他总是大胆放开让学生去做,注重的是大方向、主题、想法。散处世界各地的学生在热传方面都十分有成就,日本人称田长霖在研究领域拥有一支“田氏军团”(Tien’s Army)。

  田长霖治学的理念是理论和实验并重。在每一项“热传”研究开始时,必先要求学生广读现有的理论和实验基础,从现存的知识库中去了解实际的现象和研究问题的症结,接着再做假设性的推理;在推理的过程中,还要把一个复杂的现象和问题,将它在假设的条件下,抽丝剥茧地简化到可以用数学公式表达出来的“物理模式”。

  做出了“模式”之后,就得用数学方程式去解它,最后再用实验数据去验证它的适当性及精确度。当数学算出模式的结果和数据相合时,这项研究就成功了。在这样的研究过程中,如果一开始就没有做好定位,则需要反复多次地下功夫。如果一开始就错了,可能根本就做不出结果来。他的学生孙国华表示,田长霖做论文指导时,功夫下得最深的部分,就是在找出问题症结及推论的过程中,不断地磨练学生的思考及推理能力。

  由于田长霖坚持在研究上必须要有独创的概念,才造成他在“热传”界中不断有所“突破”;这不但让世界各地的教授学者跟随着他的“突破”而继续发扬光大,更使得他在这30年中一直保持遥遥领先的地位。

  自50年代的末期至今,他共发表了三百多篇论文,完成了十几本权威性的著作。这其中,他在“热传学”研究领域极广,包括了热辐射、热对流、热材料、薄层结构、超低温绝缘、多孔物质、乱流、沸腾、二相流、热管、燃烧、太阳能、核能安全以及微尺度热流等等。他的成就不但使“热传”界人士叹为观止,更叫人折服的是,当了校长之后,他仍能保持“热传”宗师的崇高地位。


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