知名人物郝柏林人物简介

Posted 2022-04-03 理论

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知名人物郝柏林人物简介

·郝柏林

郝柏林，理论物理和计算物理学家，中国科学院院士，第三世界科学院院士。我国非平衡统计物理、非线性科学和生物信息学的倡导者。长期从事理论物理、计算物理、非线性科学和理论生命科学等领域的基础研究工作，获得过多项具有原创性的重要研究成果。

郝柏林，1934年6月26日生于北京。父亲郝景盛是1929年成立的国立北平研究院植物研究所的助理研究员，当时已去德国柏林留学。他的专长之一是裸子植物，就为儿子起了双关的名字。母亲赵为楣是北平师范大学毕业的中学教师。不久，她带着襁褓中的柏林去了柏林。“七七事变” 抗日战争爆发，华北沦陷; 欧洲乌云压顶，战争一触即发。郝景盛取得学位后，即绕道越南回到 “后方”。1946年全家由重庆返回北方，郝柏林先后就读于北平四中、沈阳东北中山中学和北京河北中学，并在这里迎来了解放。作为重庆新华日报的小读者，郝柏林早就向往中国共产党，立即积极参加各种活动，并由先期解放的清华大学入城工作的一位学生党员介绍加入新民主主义青年团。解放初的8个学期，从事学生会工作7个学期，包括担任正副主席。16岁报名参加抗美援朝，未获批准。刚满18岁，即加入中国共产党。

抗战胜利后的几年里，在各处 “晓市” 地摊上可以廉价买到美军剩下的无线电元件和真空管，郝柏林成了无线电爱好者。加上一位优秀物理老师的影响，他立志想当 “理论物理学家”，其实他当时并不大明白理论物理是什么。不过，郝柏林与当时不少积极的学生干部有一点不同，就是从来没有放松过学习。因此，1953年我国五年计划第一年，上级要求全部应届学生党员参加高考，他被录取到北京俄语专修学校二部，即留苏预备部。经过9个月突击学习俄语，3个月 “忠诚老实运动” (政治审查)，听完服从组织分配的动员报告，被分配到乌克兰哈尔科夫工程经济学院矿山系学习煤矿工业的经济和管理。1956年经我驻苏大使馆留学生管理处批准，转入乌克兰哈尔科夫国立大学物理数学系，学习固体理论。以3年时间修完5年课程，于1959年毕业回国，分配到中国科学院物理研究所刚刚成立的理论研究室，身份是准备两年后再赴苏深造的实习生。

郝柏林很快投入了当时列为绝密的高分子半导体的研制任务，并参与组建物理研究所第10研究室。1960年参加钱保功率领的中国科学院高分子物理访苏小组，摸清苏方研究高分子半导体的实况。后转入对有机导体和半导体的基础研究。他和陈式刚等合作的《共轭双键系统的能谱计算》，发表于1961年的《中国科学》。1979年刘若庄等撰写的《中国量子化学30年》，中还提到这篇文章。郝柏林正当初步进入高分子物理领域，开始发表文章之时，又被派到莫斯科作研究生，准备师从朗道院士钻研固体理论。他用8个月闯过由10门考试组成的 “理论物理最低标准”后，却因郎道因车祸丧失工作能力，加之中苏关系急剧恶化，于是1963年暑期回国休假，即留在物理所理论室。不久，郝柏林承担了与氢弹有关的材料参数的计算任务，首次在我国用电子计算机开展固体能带计算。当计算任务走上正轨，由组员继续计算，郝柏林等一批科学院人员被派到四川省委工作团，参加社会主义教育运动 (简称 “四清”)。近一年半时间，在3个人民公社搞了3期 “四清”。

1965年底郝柏林回到北京，立即参加由周恩来总理批准的在 “三线” 建设技术物理实验中心的任务。这个投资7500万元，编制3000人的中心，是全国备战工作的一部分。1966年 “文化大革命”爆发之后，郝柏林还与同事在陕西南部选过地址。当时在群众批判下摇摇欲坠的所党委于当年8月委派郝柏林为国家战略反导弹系统的基础理论研究组织队伍。1967年造反派 “一月夺权”，又被赶出任务组。1969年，物理所 “清理阶级队伍”，做完结论后，派郝柏林到胰岛素晶体结构分析组当劳动力。当年10月，郝柏林主动请缨为天线小型化 ( “1019任务”) 组织理论计算，在某种意义下恢复了科学活动。1972年初，郝柏林经手从日本引进美国的NOVA小型计算机，并与计算机界联合对其软硬件进行分析和仿制。这就是国产DJS130系列的来源。1974年郝柏林举办为期一周的讲习班，培训我国最早的一批操作系统人员。所用教材就是逐条指令 “反汇编” 和分析清楚的NOVA机RDOS实时磁盘操作系统。1975年下放“五七干校” 劳动期间，着手撰写我国第一部以科技人员为对象的《FORTRAN算法语言教科书》。此书两次修订再版。不过，1987年《FORTRAN 77程序设计》出版时，郝柏林的研究组已经转向C语言，并且禁止在组内计算机上安装FORTRAN编译器了。1976年7月28日唐山大地震后，郝柏林又主动向国家地震局请求任务，随后开展了京津唐渤 (海) 张(家口) 地区地震活动性分析。9月毛主席逝世不久，他奉命为遗体保护任务研究无接触的面部形变监视方法; 年底因保护方案改变而终止。

1977年郝柏林主动要求 “归队” 继续从事理论物理研究。在全国自然科学长远规划会议上，负责起草物理学规划总纲，并积极参与倡议和创建中国科学院理论物理研究所。1978年在物理所被破格由助理研究员提升为研究员。不久，即转到理论物理研究所。

郝柏林生活和工作在我国由政治动荡转向经济建设的过度历史时期。他的早期研究课题大多由形势和任务决定，改革开放以来才有了自己选择方向的较大的自由度。因此，他在科学生涯中曾多次改变研究方向，涉足过较多的学科领域。在每个领域，都较快地进入问题，作出成绩。正如他自己所说，“有人说我是业务尖子，而我自己觉得是一块业务板子。不管是基础还是应用，是主动选择还是任务要求，只要下决心去做或非做不可，就要做好，就能做好”。

三维晶格统计模型的封闭近似解

1966—1976年 “文化大革命” 期间，各个研究所基本上停止了业务工作，图书馆也都关闭。郝柏林白天参加一些必须的活动，晚上在家里潜心钻研一个统计物理学难题，即三维Ising模型的严格解。这个模型的一维情形在1925年解决，它没有相变。1944年L.Onsager求得二维模型的严格解，证明存在相变。这是统计物理学发展的一个重大里程碑。三维模型的严格解则是至今悬而未决的难题。郝柏林分析了当时知道的各种二维模型的严格解法，探讨往三维推广的可能和困难。经过七八年的尝试，终于提出和求解了一个三维晶格上的具有四元数转移概率的无规行走问题。它可以正确地回到二维Ising模型的严格解，在整个温度区间上只存在一个相变点，然而只是一个整体的封闭近似解。它的比热峰是有限高的临界指数。我国统计物理学前辈王竹溪曾在其主持的讨论班上指出，这是三维模型迄今得到的最好结果。1978年郝柏林被破格由助理研究员提升为研究员时，评审委员会也曾特别提到这一成果。这组最初用中文发表的结果，1981年在德国召开的 “协同学”会议报告之后，收入H. Haken主编的《自然界中的有序和混沌》一书。美国物理学会也在其《中国物理》上译载原始论文。

连续相变临界指数的骨架图计算

连续相变的实验结果和平均场理论的矛盾，在1966年明确显示出来，引起了国际理论物理学界的普遍关注。我国学者却因为面临了 “文化大革命” 而置身事外。1971年重正化群理论被应用到连续相变，导致了统计物理学的一次重大突破。1982年的物理学诺贝尔奖就是为此颁发的。郝柏林在1972年注意到这一进展，开始钻研有关文献。1973年初他在物理所重新组织被“文化大革命” 冲垮的理论队伍，建立了一个小小的理论组。这时他因为腰椎间盘突出而被迫卧床休息约3个月，其间他只得在床上演算并与于渌讨论，然后再由于渌回到组内报告。不过，这支重新组织的理论队伍的工作状态不佳，只有于渌一个人保持了与郝柏林的合作。那时，人们已经用重正化群方法计算出相变临界指数的打头项。为了与精确的实验值对比并且检验理论本身的自恰性，必须计算出临界指数的高阶项。根据问题的数学结构，郝柏林想到10年前在莫斯科作研究生时，一位师兄曾用于介子散射的量子场论中的骨架图展开方法。尝试是成功的。他们不仅把主要临界指数计算到4阶，还特地计算了与比热有关的指数，证实标度关系成立。这是用重正化群直接计算比热指数的唯一论文，其他人均是假定标度关系成立，再由之推算比热指数。1975年由诺贝尔奖金获得者Bardeen和Schrieffer率领的美国固体物理代表团访华，后来在书面报告中说，这是在中国看到的唯一的基础理论研究工作。事实上，这也是大陆理论物理学工作者对重正化群早期发展的唯一贡献。

处理平衡和非平衡问题的统一框架

1977年秋天全国自然科学长远规划会议期间，周光召找到郝柏林和于渌，合作研究统一处理平衡和非平衡问题的 “闭路”格林函数方法。在医院轮流守护组内一位垂危同事的日日夜夜，郝柏林分析清楚这一理论框架所涉及到的三套格林函数的关系，不仅为两点函数而且为多点函数写出他们之间的变换。不久，苏肇冰把多点函数的变换漂亮地表示成对易子和反对易子的多重嵌套公式。他们4人和学生们把闭路格林函数方法用于临界动力学、非线性响应等一系列平衡和非平衡问题，在近8年时间里发表了20多篇论文。1981年郝柏林应普里高津邀请到布鲁塞尔自由大学做访问教授时，准备了详细的英文讲稿。不过他的兴趣很快转向正在兴起的混沌现象的研究，这套讲稿没有派上多少用场。1985年4位作者联名在国际性的综述刊物 “Physics Reports” 的两期合刊上发表长篇总结。这篇综述逐渐成为使用闭路格林函数方法的标准引文，引用数持续缓慢上升。出版SCI的美国科学信息研究所 (ISI) 在2000年用计算机挑选了1981—1998年期间22个学科领域中近7万篇高影响力的论文，中国作者的论文只占47篇。这篇综述入选并获得 “经典引文奖”。恰好 “统一处理平衡和非平衡问题的格林函数方法”在2000年获得国家自然科学奖二等奖，两者不谋而合。不久，一位负责科研的大学副校长请郝柏林去讲如何发表高影响因子的论文。郝柏林说，8年研究、20多篇论文，又过15年才显示出来一篇高影响力文章; 前后22年，谁能事先规划和领导呢?郝柏林认为我国当前急功近利、追求数量的风气隐患极深。责任不在具体工作者，而在政策和领导。

以实用符号动力学为特色的混沌动力学研究

混沌是确定性的非线性动力系统所表现的随机行为，是一大类被长期忽视的自然和数学现象。1975年混沌现象的普适性和标度性开始被揭示出来。1980年夏天在大连举行的第二届全国非平衡统计物理会议上，郝柏林做了关于混沌和分岔理论的综述报告，促进一些国内同行开始新领域的研究。郝柏林在1981年求得分岔点附近的临界慢化指数，1982年发现一个非线性常微分方程组的参数空间中存在与一维映射一致的周期轨道的普适序列，1984年提出了确定一维映射超稳定周期轨道的 “字提升方法” 的建议，简捷地写出分岔图中全部暗线的方程并与彩虹物理对比，给出简明解释。他逐渐意识到研究的核心问题是周期轨道的数目、顺序和分类，符号动力学可能成为重要的研究手段。于是，1986年到意大利国际理论物理中心举办的 “自然界中的有序和混沌” 春季学校讲课时，第一次以符号动力学为题目。

一维多峰映射在参数空间中的周期数目，是一个初看之下颇为艰难的问题。郝柏林从1983年起，10年间先后与几位学生合作，终于用几种不同方法彻底解决了这个计数问题。这是郝柏林在20世纪90年代的得意之作，不过他说引文不会很多，因为别人没有事情做了。前面提到微分方程中周期轨道的普适序列，那最初是数值结果。事实上从周期1 (不动点) 到周期6，数目和顺序全对，只是周期6轨道缺少一个。郝柏林曾在几年时间里作了大量数值计算，寻求这条轨道。有时到国外访问两星期，从机场先去办公室，提交了昼夜运行的作业再到旅馆。劳而无功，求证其反：一维映射中存在的这条轨道在微分方程中被禁止。这就导致当时还不存在的二维映射符号动力学。20世纪90年代初，郝柏林的密切合作者郑伟谋发展和完善了二维映射的符号动力学，于是郝柏林重新回到微分方程。平面方程组中的极限环数目，是迄今未完全解决难题。三维以上的方程组中才有混沌，现在还没有决定周期数目的数学方法。然而，符号动力学指导下的数值计算，可以确切回答给定周期之内的周期轨道数目。1989年和1998年的两部专著里，类似的周期轨道表中有一条周期轨道，前书注为 “缺失”，后书写明 “禁止”，一词之差，10年钻研，赢得的是处理耗散性常微分方程混沌和周期结构的一种普遍方法。

前后18年间，郝柏林和合作者在固体电子能谱和声子谱、金属红外性质、高分子半导体理论、统计物理模型、相变和临界现象、临界动力学、闭路格林函数方法、动力电网计算、天线计算、地震活动性统计分析、群论知识工程系统、计算机程序设计、混沌动力学和符号动力学、DNA序列分析等领域发表论文130余篇，出版中英文对照专著11种，两部英文专著，多次在大型国际会议上做有关符号动力学的邀请报告。来访的英国皇家学会会员Ian Percival说，你们这一套可以称为实用符号动力学。这几个字真成了第二部专著的书名，也进入了第三世界科学院选举郝柏林为院士时的结论。

郝柏林不仅自己做研究，还始终推动着国内外的学术交流。从1983年开始，每年或举行一次国内会议，或在理论物理所举行 “五不” 的非线性工作周。所谓 “五不”，是不注册收费、不事先审稿、不安排食宿、不搞形式、不出会议文集。1987年在北京举行了混沌夏季学校，1989年在天津举行了混沌实验研究的春季学校; 1995年以郝柏林为主席在厦门举行了第19届国际统计物理大会，其范围当然超出非线性科学。国家 “攀登计划”酝酿阶段，郝柏林下功夫撰写了非线性科学的立项建议书。立项之后，管理部门出于中国式的非科学原因，作出不符合实际的安排。郝柏林退回了专家委员会的聘书，但仍然独立地从事研究和推动我国的非线性科学事业。他和郑伟谋主编的《非线性科学丛书》，8年内出版30种，有些还重印过，对培育我国非线性科学人才起了积极作用。

源于生物学的符号序列分析

1997年夏，在把英文专著《实用符号动力学与混沌》书稿送出之后，郝柏林开始转向理论生命科学领域。这次战略转移是经过长期准备的。早在1985年应邀参加中国科学院生物学部关于生命科学发展战略的常委扩大会议以后，他就着手补充生物学知识，从1991年开始在组内安排分子生物学基本概念的学习。1993年理论物理研究所建成计算机局部网并接通国际互联网，有了访问国际生物学数据库和下载软件的条件。同年举行了理论生命科学的讨论会，请理论物理界先行一步的同事演讲。1995年与生物学部邹承鲁共同组织了香山会议，并主编出版了《理论物理与生命科学》一书。

自从1977年发明DNA的自动测序方法，人们定出了许多病毒和噬菌体的较短的DNA序列。1995年发表了第一个独立生活的细菌完全基因组，1996年完成了第一个真核生物酵母的完全基因组，此后完全基因组数据迅速增加，人类基因组计划也??始实施。郝柏林自然地把完全基因组的分析作为转向理论生命科学的切入点。由4种核苷酸组成的DNA和20种氨基酸组成的蛋白质都可以用一维、定向的符号序列表示。然而，大自然所选择的序列只是一切可能序列中微乎其微的小小部分。不能期待从一般原理来产生这些序列，只能从实际序列出发开展研究。郝柏林作的第一件事就是编写视象化程序，观察长DNA序列中短字串的分布。结果发现相当一批细菌的完全基因组回避特定的短回文字串。在视象化程序所显示的种种图形中，有一些规律性可以用排列组合学和语言学的方法严格说明。这里用上了过去研究符号动力学的经验，然而并不是事先计划好的步骤。此外，短字串的回避方式有很强的物种特异性。由此观察出发，构件原核生物亲缘树的努力导致了另一组工作。这些研究课题的共同特定，是试图超越单纯的统计方法，引入更为确定性的分析手段。

1999年郝柏林在一份《院士建议》中提出尽快建立国家级的生物医学信息中心，引起政府有关部门的重视。虽然筹建过程尚未正式启动，已几经起伏周折，我们仍然期望这件大事终将落实。2000年郝柏林与合作者共同撰写了《生物信息学手册》。2001年开始在中国科学院基因组和生物信息研究中心杭州基地与浙江大学联合举办的研究生班系统讲课，批量培养年轻一代生物信息学人才。

自然科学基础研究的促进者

介绍郝柏林的科学生涯，必须提到他多年来为促成正确的自然科学基础研究政策所作的努力。许多科学政策的制定和执行者把科学与技术混为一谈，不敢理直气壮地鼓励自然科学基础研究。他们表面上像是重视当前和短期的经济效益，实质上一而再、再而三地妨碍我国工业技术早日立足于自己的坚实的科学研究基础。在我国科学技术事业目前的繁荣表像之下，存在着深层次的严重问题。研制成功每秒万亿次的巨型计算机当然是一个重要成就，然而核心的中央处理器芯片并非中国制造。完成人类基因组1%的测序，也是值得庆贺的成功，可是自动测序机和所用试剂、以及处理数据的软件和算法，都必需引进。这样的事例，各行各业比比皆是。科技界乃至国家领导，应当对此有清醒认识。否则，不曾被帝国主义枪炮所征服的中国人民，有可能舒舒服服地落入经济上的 “半殖民地”状态。多年来，郝柏林为自然科学基础研究、特别是理论科学的发展大声疾呼，并且身体力行，即使在 “文化大革命” 的不利环境下仍坚持从事理论计算、组织理论队伍。1977年郝柏林参加全国自然科学基础研究长远规划会议，执笔起草我国物理学规划总纲，会议期间与多位学者共同建议成立中国科学院理论物理研究所，随即参加这个新型研究所的组建和领导工作。1980年代中期，协助李政道先生促成我国的博士后制度，并长期担任全国博士后管理协调委员会和中国博士后基金会的工作，强调博士后基金必须向基础研究倾斜。郝柏林为基??科学呼吁的发言和文章同许多在第一线战斗的科学工作者共鸣。

郝柏林获得了多项奖励： 1978年 “套磁介质天线的研究”获中国科学院重大成果奖，1987年 “三维晶格统计模型的封闭近似解” 获中国科学院科技进步奖二等奖，1990年《漫谈物理学和计算机》一书获中国物理学会第一届优秀科普书刊编著奖，1992年 “实用符号动力学的研究” 获中国科学院自然科学奖??等奖、1993年获国家自然科学奖二等奖，1995年《实用符号动力学》一书获国家新闻出版署第七届全国优秀科技图书奖二等奖，1997年获国防科工委科技进步奖二等奖，1999年 “统一描述平衡和非平衡系统的格林函数理论研究” 获中国科学院自然科学奖一等奖，2000年 “统一描述平衡和非平衡系统的格林函数理论研究” 获国家自然科学奖二等奖，相关论文获美国ISI颁发的1981—1998年度 “经典引文奖”，2001年获 “何梁何利基金科学与技术进步奖”。

简历

1934年6月26日出生于北京市。

1953—1954年在北京俄语专修学校二部学习。

1954—1956年在乌克兰哈尔科夫工程经济学院矿山系学习。

1956—1959年在乌克兰国立哈尔科夫大学物理数学系学习，获优秀学士学位。

1959—1961年任中国科学院物理研究所研究实习员。

1961—1963年在苏联国立莫斯科大学物理系和苏联科学院物理问题研究所作研究生。

1963—1964年任中国科学院物理研究所助理研究员、研究室副主任。

1965—1974年任中国科学院物理研究所助理研究员、研究室副主任。

1978年任中国科学院物理研究所研究员、副所长。

1979年任中国科学院理论物理研究所研究员、研究室主任。

1980年11月当选为中国科学院数理学部委员 (院士)。

1984—1987年任中国科学院理论物理研究所副所长。

1990—1994年任中国科学院理论物理研究所所长。

1995年—任陈嘉庚国际学会常务董事。

1995年当选第三世界科学院院士。

主要论著

1 郝柏林，刘德森，陈式刚. 长共轭键链的Pi电子能谱. 物理学报，1961 (17)： 289—303; 俄文本：中国科学，1961 (10)： 653—675

2 郝柏林，等译. 高聚物物理化学概论. 北京：科学出版社，1962

3 郝柏林译. 统计物理学中的量子场论方法. 北京：科学出版社，1963

4 于渌，郝柏林. 连续相变临界指数的骨架图展开. 物理学报，1975(24)： 187—199

5 石赫，许以超，郝柏林. 三维晶格统计模型的一种封闭的近似解. 物理学报，1978 (27)： 47—62; 美国物理协会英译本： Chinese Physics(AIP). 1982 (2)： 1—16

6 李全林，陈锦标，于渌，郝柏林. b值时空扫描. 地球物理学报，1978(21)： 101—125

7 郝柏林. FORTRAN 77程序设计. 北京：人民邮电出版社，1980;1987

8 Hao B L. Universal slowing down exponent near period-doubling bifurcation point. Physics Letters，1981，(86A)： 267—268

9 于渌，郝柏林. 相变和临界现象. 北京：科学出版社，1984; 1992

10 Chou K C，Su Z B，Hao B L，Yu L. Equilibrium and nonequilibriumformalisms made unified. Physics Reports，1985 (118)： 1

11 郝柏林，张淑誉. 漫谈物理学和计算机. 北京：科学出版社，1988;1992

12 Hao B L. Elementary Symbolic Dynamics and Chaos in Dissipative Systems Singapor-New York-Tokyo，World Scientific Publishing Co.，1989

13 Gao J M，Cui Z，Hao B L. The knowledge-based system GRAPE and itsapplication to Landau theory analysis for magnetic space groups. Computer Physics Reports，1990，(12)： 289.

14 郝柏林. 从抛物线谈起——混沌动力学引论. 上海：上海科技教育出版社，1993; 1995

15 郝柏林，刘寄星主编. 理论物理与生命科学. 上海：上海科技出版社，1997 ; 1999

16 Hao B L，Zheng W M. Applied Symbolic Dynamics and Chaos. Singapore-New York-Tokyo： World Scientific Publishing Co.，1998

17 Hao B L，Lee H C，Zhang S Y. Fractals related to long DNA sequencesand complete genomes，Chaos. Solitons and Fractals，2000 (11)：825

18 Hao B L. Fractals from genomes： exact solutions of a biology-inspiredproblem. Physica，2000 (A282)：225

19 郝柏林，张淑誉. 生物信息学手册. 上海：上海科学技术出版社，2000

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