熊大闰：突破传统、甘于寂寞的科研人，星湍归处是吾乡

发布时间：2026-07-17 16:16:06 来源：安智兰德资讯网 作者：综合

熊大闰先生。熊大乡（图源：中国科学院紫金山天文台）

撰文｜郑晓晨（北京天文馆） 毛淑德（西湖大学）

2026年3月5日21时37分，闰突人星南京。破传中国科学院院士、统甘湍归著名天体物理学家熊大闰先生与世长辞，于寂享年88岁。科研

作为同样仰望星空的处吾天文学后辈，熊大闰先生的熊大乡名字在恒星研究领域如雷贯耳。近日拜读先生的闰突人星自述文《熊大闰：突破传统，潜心学问》，破传其中一句话令人记忆尤深：“在科学上要有所作为，统甘湍归要具备科学的于寂洞察力和敢于突破传统的勇气；而要能将自己有限的才智充分发挥出来，则需要专心致志，科研潜心学问。处吾”寥寥数语，熊大乡便勾勒出一位突破传统、甘于寂寞的科研人铮铮风骨。

01 乱世家风，根植于心

据熊大闰先生自述，他降生于那个列强侵扰、山河飘零的动荡年代。时值日寇飞机疯狂轰炸南昌期间，普罗大众为挣得一线生机，不得不背井离乡。1938年9月16日，举家向赣南撤逃的颠沛路途中，熊大闰在江西吉安呱呱坠地。

熊家本为名门望族，家学渊源深厚。他的祖父熊育钖，是清末民初最早被西方文明唤醒的爱国知识分子之一。国难当头，师承严复的他深知教育乃救亡图存的根基。1901年，熊育钖与其堂弟熊元锷等人，在南昌东湖之滨的熊氏私产平远山房家塾，创办了一所新式学堂——乐群英文学塾，即为心远中学前身。从此，他走上教育救国之路，并为之奔走终身。心远中学是我国最早由私人兴办的新式中学之一，却也几乎耗尽熊家家财。到1942年熊大闰的祖父熊育钖去世时，诺大族产已然所剩无几。在祖父理念的浸润下，熊家后代子孙多从事教育与科技工作。这样的家风，如同一粒种子，自幼便深深根植于少年熊大闰心中。

1956年，他考入北京大学物理系。据他回忆，“到北京大学似乎进入了另一个世界，大大开阔了我的眼界，方知世界竟有这么多精妙的学问待我们去学习。”他贪婪地从北大浩瀚的图书资源中汲取知识，恍若山中不知岁月。在北大求学期间，时任校长马寅初先生成为他念念不忘的指路明灯。多年后，熊先生一番剖白掷地有声，“他那种强烈的社会责任感和坚持真理的勇气深深铭刻在我心中，激励着我前进。”

02 突破传统，潜心学问

1962年，熊大闰先生被分配到中国科学院紫金山天文台恒星研究室。彼时，中国天文学正从天体力学为主导，向天体物理主流转变期，他扎实的物理学背景恰好占得先机。参加工作后，他提出三个重要研究方向：研究白矮星的脉动性质；利用多色测光和偏振研究天体辐射与星际介质；研究恒星对流对变星脉动的影响。此后，恒星对流理论的研究，贯穿了他整个科研生涯。

恒星对流理论，是恒星物理中最为复杂难解的问题之一。熊大闰先生在上世纪六十年代选择这个恒星物理中最难啃的硬骨头，不仅是为了攀登科学的高峰，也有非常现实的考量。彼时的中国百废待兴，国家经济并不富裕，而观测天文学需要大量的物质投入，要想走到世界前沿，资金和技术的需求是不小的负担。恒星理论的研究则相对“实惠”，不需要太多资金投入，且对流理论这个难题一旦有突破，将直接把中国天文理论研究带到世界最前沿。这就是熊大闰先生开始恒星对流理论研究的契机。

对流与辐射是天体内部两种主要的传能机制，对流引起的能量、动量和物质输运，深刻影响着恒星的内部结构、演化以及脉动稳定性。恒星尺度巨大，其内部对流多呈完全的湍流运动状态，而天体物理中的湍流理论面临诸多根本性困难，包括湍流本身的数学复杂性，也包括天体物理环境的极端性。

长期以来，国际天文学界广泛采用一种名为“混合长理论”（Mixing Length Theory, MLT）的唯象模型。这一模型的思想可追溯到德国物理学家普朗特（Ludwig Prandtl）于1925年提出的混合长概念，用以描述地球流体中的动量输运问题。此后，德国天文学家比尔曼（Ludwig Biermann）和伯姆-维滕斯（Erika Böhm-Vitense）等人的工作把这一理论发展应用于计算恒星中的动量及能量运输。随后在普林斯顿大学天体物理学家马丁·史瓦西（Martin Schwarzschild，“黑洞解”卡尔·史瓦西之子）等人的恒星结构理论体系中被进一步推广应用，成为恒星模型中广泛使用的标准近似。该理论将湍流涡团比作气体分子，假设其运动一段特征距离（混合长）后，才与周围流体一次性混合，达到局部平衡；虽然物理直观简单，却牺牲了湍流多尺度、非线性的真实物理图像，缺乏精确的数学描述，在解释恒星脉动等观测现象上也面临很多困难。

正是洞察了混合长理论的缺陷，熊大闰先生毅然摒弃传统混合长理论的唯象类比框架，转而从流体力学方程和湍流统计出发，建立并发展了一套自洽的非局部（Non-local）、非定常（Time-dependent）恒星湍动对流统计理论，将恒星对流严格建立在流体力学方程和湍流理论基础之上，这便是国际恒星物理领域极具原创性的“熊氏对流理论”。其最突出的特征在于非局部性：流体元在运动过程中不断与周围交换能量和动量，扰动通过压力波迅速传遍流场，自然消弭了混合长理论在边界处的奇异性，为破解半对流理论矛盾、变星脉动激发等久悬未决的难题开辟了道路。

然而，这条路远非坦途。早在1964年前后，熊大闰先生便提出了初步构想，希望仿照分子输运建立类似玻尔兹曼方程的湍流速率分布方程。但时代的一粒沙，落在每个人头上，确是重若千钧的巨石。十年动乱，研究工作被迫停滞，直到1975年才得以重启。随着探索深入，他愈发感到湍流远比分子运动复杂：“分子除在短暂的碰撞瞬间外基本是自由的，因而可认为是一近独立子系。通过玻尔兹曼方程，可以建立一套优美的分子输运理论，而流体则处在连续不断的相互作用中，产生于流场某处的局部扰动通过压力变化可以迅速波及整个流场，流体运动的非线性和非局部性是湍动对流理论困难性的根本所在。”

图1: 赫罗图与脉动不稳定带（虚线框所示）。横轴为恒星光谱型，纵轴为恒星的绝对星等。（图源：Rursus）

1977年，他提出非定常湍动对流的统计理论，成功解释了造父变星（Cepheids）和天琴座RR型变星（RR Lyrae）脉动不稳定带的低温（红端）边界难题，这是横亘于变星理论的一个经典难题。在恒星的家族肖像图——赫罗图（HR Diagram）上，恒星的光度与表面温度一起，共同揭示恒星一生的演化路径。诸如造父变星、天琴座RR型变星一类的脉动变星，在赫罗图上聚集于一条狭窄的带状区域，称为脉动不稳定带（Pulsation Instability Strip，图1）。理论上讲，变星的脉动主要由恒星包层的电离区不透明度驱动，当恒星收缩时，温度上升，导致电离进一步增加，使得不透明度增大，能量滞留在电离区，加热使得恒星膨胀，膨胀后温度降低，不透明度降低，能量释放，恒星回缩，如此往复。

观测上，脉动不稳定带有两条非常清晰的边界。高温侧蓝端边界可由经典的非绝热脉动理论自洽得出：当恒星过热时，恒星包层的电离区太浅，前文提到的温度上升的时间尺度非常短，不透明度机制难以有效驱动脉动。而低温侧红端边界的观测却与理论相去甚远。熊先生指出，随着恒星温度降低（向红端演化），表层对流区加深，对流热通量和湍流黏滞等效应增加，对脉动产生强大的阻尼，不稳定带在红端自然终止。红端边界谜题，由此豁然开朗。

图2: B型恒星的内部结构图，核心（白色区域）为对流区，外围（深蓝色）为辐射区，中间（浅蓝色）为边界层。（图源：May G. Pedersen (KITP, University of California Santa Barbara)）

1979年，熊大闰先生又提出非局部对流的统计理论，志在解决大质量恒星演化中存在的半对流理论矛盾，也是恒星结构演化领域的经典难题之一。当时国际上通行的混合长理论，仅考虑对流的局部处理，硬生生将恒星内部划分为绝热混合的对流区和完全不混合的辐射区。为缓和边界处的尖锐跳变，通常需要引入半对流区（Semiconvection Zone）来进行处理，不同的处理方式给演化计算带来巨大的不确定性。尤其对大质量恒星（大于约八倍太阳质量）而言，其核心核反应剧烈，能量极高，物质会像烧开的水一样上下翻滚，形成巨大的核心对流区。对流核内外化学成分差异悬殊，半对流区处于动力学稳定（重元素在下，轻元素在上）而热力学不稳定（温度梯度大于绝热梯度）的模糊地带，参数稍有差池，演化轨迹便截然不同。熊先生敏锐察觉：“上述困难纯粹是由于对流的局部处理引起的。一旦恢复对流的非局部描述，上述困难将自行消失。”

在他的非局部对流理论中，湍流速度与温度起伏贯穿全域，对流核边界被平滑过渡，局部处理导致的半对流矛盾可以自然消除。在对流区深处，湍流强，热输运以对流为主，混合充分。在对流核边界附近，湍流逐渐衰减，混合效率连续下降，远离边界处恢复纯辐射平衡。随后，他将理论推广至考虑了更多元素的化学非均匀的情况，得到一组非局部对流下恒星演化计算的自洽封闭方程组。在当年极其有限的计算条件下，他花了整整五年时间，才完成大质量恒星主序后早期演化计算，为困扰国际天文学界多年的半对流理论矛盾提供了一套自洽的解决方案。

不仅如此，熊大闰先生及合作者还将非局部对流理论用于太阳对流区和太阳大气结构研究。模型给出的温度分布、湍流速度、温度场，以及对流区底部的平滑过渡，可以很好地复现太阳大气观测和日震学的反演结果。该理论还被用于探讨太阳及恒星大气中对温度敏感的锂元素、铍元素的丰度，展现出持久的生命力。

即便步入晚年，熊大闰先生对学术的热忱亦未尝稍减。年逾古稀，又历经肺癌手术的折磨，他依然笔耕不辍。据他的学生、中国科学院国家天文台副研究员张春光回忆，“他每天一早就坐公交车来到单位，工作一天，下班后去路对面南大游泳馆游泳，然后再坐公交车回家，年届七旬仍然每天保持高强度的科研工作。”晚年，他将心力倾注于利用海量高精度观测数据验证恒星脉动激发机制。2021年、2022年，先生以耄耋之年，在《天文学和空间科学前沿》杂志上连续发表两篇独立作者综述，字字凝练着毕生所思所想。辞世前一个月，他躺在病榻之上，仍在与学生、紫金山天文台副研究员符晓婷探讨恒星内部的核反应速率如何影响恒星演化的科学前沿问题，甚至在去世的前一日，还在交代工作的细节。

03 仰望星空，扎根大地

家国情怀根植于心的熊大闰先生，留给世界的远不止“熊氏对流理论”。

2009年6月，四川汉源，熊大闰先生（前排左三）为他带头捐赠的石泉村天文小学挂牌，与师生合影留念。（图源：中国科学院紫金山天文台）

自2004年起，他在四川省汉源县坭美彝族乡石泉村，开展了长达十余年的扶贫工作。从南京到汉源，他深入村寨，踏遍石泉的家家户户。他把获得香港何梁何利基金奖的20万元奖金悉数用于支农扶贫事业，改善了当地村民的生产生活条件。在他的感召下，先后有两百多位天文界同仁共同捐资，重建了村里的小学，当地教育局将其命名为“石泉村天文小学”。2026年1月，生命已进入倒计时的熊先生，仍在住院期间签署了捐赠协议，用自己辛苦积攒的200万元在江西南昌设立“熊育钖奖教金”，专项奖励家乡的基层中小学教师。祖辈的信念与传承，至此终得圆满。

他去世后，遵其遗愿，部分骨灰永远留在了那片遥远的汉源山村。如今，石泉村已初步实现小康，那所扎根深山的天文小学，依然在托举着一批批孩子走出祖辈劳作的大山。熊先生，这光景，是否如您所愿？

04 星宇留闰，风范长存

熊先生的一生，恰是“仰望星空，扎根大地”的真实写照。他曾穿透亿万光年，凝视恒星内部翻涌的湍流；也曾俯身于四川山村的一所小学、一张课桌。正是这样一位躬身于学问与大地的科学家，对科学生态却有着异常清醒的忧思。他在那篇自述文中写道：

“探索自然规律是基础研究的最直接目的。基础研究需要有一个相对稳定的科技政策和宽松的科研环境。在这个问题上我们有过成功的经验，也经受过惨痛的教训。近几年来，国家加大了科技的投入，科技人员的收入也有大幅度的提高。总的形势是好的，但功利主义和浮躁情绪有泛滥成灾之势。科技人员忙于跟着评审、评比和奖励的指挥棒转。滥施大棒，广散糖弹都可以害了科学家。急功近利的政策导向难以出影响深远的科技重大成果，而只能引导出一大批短平快的小文章。这种倾向若不能得到及时纠正，将对我国科学的长远发展造成严重的损害。”

这些话语虽写于多年之前，今日读来，依然振聋发聩。基础研究，尤其是基础理论，注定是一条孤独的求索之路。它需要漫长岁月沉下心，静下神的积累，很难在短期内产出轰动性成果，也很难直接见诸于应用，却是推动科学进步的真正力量。熊先生，一个在孤独中跋涉了六十年的科学家，正是用自己甘坐冷板凳的定力，敢于向传统挑战的勇气，用自己十年、二十年、五十年如一日的坚守，在这功利浮躁、实用至上主义的当下，犹如当头棒喝，叩问每一位科学工作者。

图4：熊大闰先生追思会。（图源：中国科学院紫金山天文台）

2026年5月27日，中国科学院紫金山天文台举行了“星宇留闰 风范长存”追思会，六十余位天文同仁齐聚一堂，共同追忆这位一生淡泊、潜心治学的前辈科学家。他的第一个学生、中国科学院国家天文台邓李才研究员，如今已成长为恒星天体物理领域的领军人物之一。邓博士陪伴恩师走完了人生的最后一程，他在纪念文章中写道：“看着逐渐拉平的心率线，握着慢慢失去温度的手，失去恩师的悲痛中，脑海中出现一座高山：山顶弥漫的云雾就如熊氏对流理论描述的恒星湍流，而那山上的田地里满是四川省汉源县石板沟的村民待采的花椒……”。

本文第二作者有幸出席先生追思会，聆听先生生平事迹，深为感佩。熊大闰先生潜心学术数十载：于立功，他躬耕科研，推动恒星天体物理学发展，悉心培养英才；长期服务紫台，为学科建设、科研布局与人才培养倾注心力；又心系桑梓，捐资兴办小学，泽被乡里。于立德，他敦厚谦和，持身以正，奖掖后学，乐善笃行，学品与人品俱为楷模。于立言，他著述精审，论文与综述广为引用，启迪来者，嘉惠学林。功、德、言三者兼备，允为喧嚣时代学人之典范。

先生一生所立之功、所树之德、所传之言，身后又化为一种更深沉的回归。正如紫金山天文台追思会总结致辞所言，熊大闰先生最终以“三重回归”将自己交还给了毕生最珍爱的一切：“一捧洒向魂牵梦萦的故土亲垄，归于根脉，那是游子对故土的眷恋；一捧留在奋战一生的紫金山巅，归于山河，那是学者对事业的忠诚；一捧融进倾心扶贫的西部田野，归于大地，那是赤子对人民的承诺。三重归处，归于根，归于山，归于土，这是一个纯粹的科学家最为深沉的家国情怀！”

先生之风，山高水长。

从此以后，星空不只是远方，更是思念的方向。仰望星辰，便是思念。

先生千古，风范长存。

熊大闰院士纪念网页：https://pmo.cas.cn/cxwh/dnxdrys/

参考文献：
[1] 中国科学《非局部对流理论计算恒星结构的一种新方案》，熊大闰（中国科学院紫金山天文台），1984
[2] 中国科学《化学不均匀恒星中的非局部对流的统计理论》，熊大闰（中国科学院紫金山天文台），1981
[3] Frontiers in Astronomy and Space Sciences，Turbulent Convection and Pulsation Stability of Stars，熊大闰（中国科学院紫金山天文台），2022
[4] Frontiers in Astronomy and Space Sciences，Convection Theory and Relevant Problems in Stellar Evolution，熊大闰（中国科学院紫金山天文台），2021
[5] 北京大学新闻网《熊大闰:突破传统潜心学问》
[6] 中国科学院紫金山天文台《熊大闰:突破传统，潜心学问》
[7] 科普时报：邓李才《从此，仰望星辰便是思念》、《他将骨灰留在了遥远的山村》
[8] 李平亮《近代中国的新学、宗族与地方政治——以南昌熊氏家族为中心》

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