近日,国家科学技术奖励办公室官网公示年度国家自然科学奖初评结果,北京大学数学科学学院韦东奕教授与章志飞教授联合主导的《流动转捩机理的数学研究》项目,以其在流体力学数学理论领域的突破性贡献,赫然出现在二等奖建议名单中。这个因常手提馒头、矿泉水穿梭校园,被外界戏称为 “北大扫地僧” 的学者,此次用一项直指百年科学难题的研究成果,再度向公众印证了基础科学看似 “冷门” 却不可或缺的深层力量。
奖项份量:基础研究的国家认证
不少非科研领域的公众对 “二等奖” 存在天然认知偏差,误以为其含金量有限,实则国家自然科学奖作为我国基础研究领域最高荣誉,其评选标准之严苛远超想象 —— 成果需具备原创性、科学价值及对学科发展的实质性推动作用,且需经过三轮同行评议与院士举荐。回溯该奖项历史,前身 “中国科学院科学奖” 得主囊括华罗庚(数论研究)、钱学森(空气动力学)等奠定学科基础的泰斗;1999 年更名后,陈景润(哥德巴赫猜想)、王选(汉字激光照排基础理论)等亦曾获此殊荣。
从 2025 年度数据看,该奖项共受理 1304 项通用领域项目,经初评仅 60 项入围,其中二等奖仅 54 项,整体通过率不足 5%。更值得关注的是,韦东奕团队项目获黄飞敏(流体力学领域权威,中科院院士)、李嘉禹(偏微分方程专家,教育部长江学者)等五位学界泰斗联合举荐,推荐信中特别提及 “项目解决了转捩机理研究中两个核心数学瓶颈,为工程应用提供了理论支撑”—— 这种由多领域权威为 85 后学者联合背书的情况,在近十年国家自然科学奖评选中实属罕见。
成果内核:破解百年流动难题
要理解该成果的价值,需先厘清 “流动转捩” 这一科学难题的本质。自 1883 年英国物理学家 Osborne Reynolds 通过管道实验发现 “层流(平稳流动)向湍流(混乱流动)转变” 现象以来,如何用数学模型精准描述这一转变过程、预测转捩发生的条件,便成为流体力学领域的百年悬案。这一问题并非纯理论探讨:航天器重返大气层时,若无法预判气流从层流到湍流的转捩,会导致表面温度骤升引发烧毁风险;飞机机翼设计中,转捩位置直接影响飞行阻力与燃油消耗;甚至芯片散热系统中,冷却液的流动转捩会决定散热效率 —— 此前这些领域的工程方案,多依赖大量实验试错,缺乏精准的理论指导。
韦东奕团队的突破正聚焦于此。他们创造性地将 “波算子理论” 与 “预解估计方法” 结合,首次完成了管道泊肃叶流(工业中最常见的流体流动形式)线性稳定性的完整数学证明,解决了长期存在的 “稳定性判据模糊” 问题;同时针对 Kolmogorov 流(自然界中大气、洋流流动的简化模型),提出了最优增强耗散估计方法,将转捩发生时间的预测误差从原来的 30% 以上降至 5% 以内。这些成果并非停留在论文层面:航天科技集团某研究院已基于该理论优化了返回舱热防护系统设计,将热防护材料用量减少 15%;某芯片企业则利用其模型调整了冷却液流道结构,使芯片散热效率提升 20%—— 这些实际应用,正逐步改变工程领域 “重实验、轻理论” 的传统模式。
学者轨迹:从竞赛天才到理论构建者
韦东奕的学术之路,始终围绕 “数学理论解决实际问题” 展开,而非单纯的 “解题天才”。高中时期,他两度代表中国参加国际数学奥林匹克竞赛(IMO),均以满分斩获金牌,其中 2008 年竞赛中,他仅用 4 小时便完成 6 道难题,且解法被评委会认为 “简洁到惊艳”;2009 年保送北大数学科学学院后,他放弃了更易出成果的应用数学方向,选择深耕偏微分方程与流体力学交叉领域,本博连读期间便以第一作者身份在《Communications on Pure and Applied Mathematics》(数学领域顶刊)发表论文,打破该刊最年轻中国作者纪录。
2019 年,韦东奕以助理教授身份留校,面临 “非升即走” 的科研考核压力 —— 在北大数学学院,预聘期内需至少发表 3 篇顶刊论文方可转正。他却在五年内完成 32 篇高水平论文(其中 7 篇为第一作者),部分成果被写入北大研究生教材《流体力学中的数学方法》;2021 年,他主导的 “转捩机理研究” 获国家自然科学基金重点项目资助;2023 年,世界顶级数学学术组织布尔巴基讨论班(Bourbaki Seminar)专门以 “韦东奕与合作者的流动稳定性研究” 为主题召开会议,这是该讨论班自 1948 年成立以来,首次聚焦中国 85 后学者的成果。
面对外界 “生活不能自理”“缺乏社交能力” 的调侃,其同事在接受采访时曾提到:“韦老师在科研协作中逻辑极其清晰,每周会固定花 3 小时指导研究生,甚至会为学生逐行修改论文公式;他只是将生活中‘非必要’的时间,都压缩给了研究。”
协作核心:章志飞的学术积淀与引领
作为项目联合主导者,章志飞教授的学术积淀为研究突破提供了关键支撑。现任北京大学数学科学学院副院长、博雅特聘教授的他,长期深耕偏微分方程理论研究,在流体力学方程适定性、自由界面问题、液晶模型一致性等多个方向均有重磅成果产出。其学术履历中,130 余篇发表于 CPAM、Annales ENS 等顶尖数学刊物的论文,见证了他在该领域的深厚造诣。
章志飞的学术影响力早已获得学界广泛认可:2011 年入选中组部首批青年拔尖人才支持计划,2014 年斩获国家杰出青年科学基金,2017 年成为教育部长江学者特聘教授,2019 年跻身中组部 “万人计划” 科技创新领军人才,2022 年更获邀在国际数学家大会作专题报告 —— 这一邀约堪称数学领域的 “学术奥斯卡”,足见其成果的国际分量。
在与韦东奕的合作中,章志飞展现了精准的学术把控能力。早在 2019 年,他便与韦东奕、李特等人合作,创造性引入波算子与预解估计方法,解决了 Oseen 涡算子拟谱界这一流动稳定性理论中的公开问题,该成果被布尔巴基讨论班列为专题研讨内容。此次获奖项目中,他主导的三维库埃特流转捩阈值研究,证实了 Chapman 渐近分析得出的结论,为团队破解百年难题提供了重要理论支点。有同行评价:“章教授的研究既具理论深度,又懂工程需求,正是这种特质让数学模型真正落地。”
价值启示:冷板凳上的科研底气
韦东奕团队的获奖,更像是中国基础科研生态逐步成熟的缩影。基础研究的价值往往无法即时显现,正如陈景润钻研哥德巴赫猜想时,曾被质疑 “对经济发展毫无用处”,但正是这类研究筑牢了数学学科的理论根基,为后续密码学、人工智能等应用领域提供了工具支撑。在当前芯片、航空发动机等领域面临技术瓶颈的背景下,基础数学的重要性愈发凸显 —— 没有对流动转捩、材料分子结构等基础问题的认知突破,应用技术的迭代终将陷入 “知其然不知其所以然” 的困境。
从科研生态看,近年来我国对基础研究的投入持续加码:2024 年国家自然科学基金基础科学中心项目经费较 2019 年增长 80%,且明确要求 “不设短期成果考核指标”;北大、清华等高校也调整了预聘制考核标准,允许学者将 “长期理论突破” 纳入评价体系 —— 这些政策调整,为韦东奕这样愿意 “甘坐冷板凳” 的学者提供了生存空间。而韦东奕手提馒头、专注治学的形象,与当下部分追逐流量、急于变现的学术浮躁风气形成鲜明对比,他的存在恰是对科研精神的最佳诠释:真正的学者,从不以外界的喧嚣定义自己,只以对真理的追求衡量价值。