中西文化的卡诺热机---全球华人化工学者论坛侧记

16-20日到清华大学参加第三届全球华人化工学者论坛。该论坛由加拿大WesternOntario大学的祝京旭院士发起，应该旨在为化工行业的大牛们提供相互交流的机会，前两届分布在加拿大和澳大利亚举行。由于今年在国内，会场上也有了些如我“只带耳朵”的听众。祝院士是我校去年化工学科国际评估的评估组长，上周从马教授发的日程中了解到会议具体内容，欣然前往。

会议组织工作务实高效，骆老师、吕老师在承担繁重的组织事务同时也全程参加了全部报告讨论，让我领略了清华人的厚重与效率。会议内容很紧凑，每天早上8点半开始直到下午6点结束，中间有两次20分钟茶歇和1小时的午餐时间。讲演者在20分钟时限内都不可能细致展开讨论，同时精心准备的PPT也足以帮助听众领会他们丰富的前沿工作。组织的晚上活动也很惬意，首日报到酒会相互认识，第二天到国家大剧院音乐厅听了2011年北京国际管乐节开幕式的音乐会（首次目睹了“水煎蛋”造型的大剧院），第三天在清华南门附近的全聚德举行宴会。唯一遗憾是会议内容资料缺乏，这也是出于保护演讲者的信息安全并确保演讲精彩的必要措施，也是我现在写下本文的主要原因所在吧。

在北京有许多同窗好友，仅在宴会后约见了读博士期间的好友雷鸣，因他多次出国已经10余年未曾谋面，在酒店房间聊到深夜。他目前在量化计算方面渐入佳境，并担任母校研究生院副院长，知道我不喜好热闹，也没有坚持搞次日博士同学聚会。科学网上的清华博主我仅与蒋科学稍熟悉，恰逢他回家乡参加中学毕业30年聚会而不能相见。

北京印象

我97-02年在北京学习生活五年，污浊的空气赐予我慢性咽鼻炎（我的鼻咽部位原本较弱，这也是离开北京的一个原因）。上次赴京是奥运会期间，空气清新、交通便利，但当时的北京并不属于国人，住宿价格很离谱，刘辉教授帮助下我在北化校园的宾馆住了一夜办完事匆忙离开。这次在京期间几乎每天晚上都有雨水，尽管天空灰雾蒙蒙，但温度适宜，空气质量也是不错滴。

毕竟是举国之力，北京的城市建设确实气派，我较熟悉的中关村附近也有明显变化。对入住的文津国际酒店感觉不爽，也许是因为在寸土寸金的中关村，这个四星酒店有超五星的价格和弱三星的服务质量。最后一夜住一个业务单位附近的莫泰168，里面的卫生条件不仅远差于上海闵行的莫泰店，甚至不如曾住的一个价格低很多的县城莫泰店。又想起到业务单位路上出租司机不认识路名（北京这么多路怎么可能认识？）、兜圈子并向我发脾气（因为我不曾去过而不识路），这个车号276553的司机让我想到20年前赴京游长城遭遇到的黑车。

北京无疑已是国际大都市（承蒙国人税费），但在外地国人面前的霸道暴发户形象所暴露的一些问题也许是制约其发展的关键。北京的城市建设依赖大量外来人口，没有资格享用当地教育资源，从事服务业的还有些被全国人民养肥了不思进取的土著“京油子”，这些人的综合素质形成了首都的门面。新建的北京南站应是个例外，内部结构紧凑，商业气息浓厚，各种配套功能得以充分合理使用，反倒是虹桥车站有些多余的气派。

院士风采

大牛云集，见识了以前久闻大名的诸多面孔。有两位同年入学的膜领域“同行”（但我已经多年不再从事相关工作）也在今年步入长江、首席行列，更多的长江、杰青是高我三五年的俊杰，但70后也不乏其人。我在本科毕业后到企业工作五年对于事业发展的影响不容小视，同时也必须正视能力上的差异。我对自己的副教授身份倒心安理得（记得20年前在华北制药厂车间工作也是这般心安理得，还记得近30年前中学课堂谈理想时听闻“追求安逸是作为人的美德，理想是获得心安的幸福”时的震撼），也高兴并祝福他们的事业发达。

会议首个演讲的是郭慕孙院士，年逾90的先生之思维敏捷并无异于六七十岁的学者，他听了全程三天的演讲，其认真态度令主持者动容，同时也显示了他的身体状况很不错，据其徒孙说，年长先生1岁的夫人桂慧君女士身体更好些。在此祝福。早闻先生喜欢“魔摆”，常人眼里废旧的自行车辐条，塑料板，毛衣针经过他的手都变成一件件工艺品，而且每件物品都是经过简单的力学分析和数学模拟，通过严密而精确的计算才能够成型。这次论坛先生为参加者每人准备了正方形的4L图案礼物，鼓励参会的众多业界LEADERS。

郭先生在演讲中强调化学工程的集成（……not only a jack of all trades but a master of all!）与创新（……innovation often start from technology and seeks details later in sicence），对于过程工程师之道、术、延的无缝交织论述也很有启发性。

对流态化技术产业化贡献不菲的金涌院士在随后演讲中关注国内化工教育问题，指出创新能力培养中因材施教、学科交叉的作用，提到的“三传三转化”也是我认为化工学科最有可能取代“三传一反”的新范式。我在六、七年前通过他一在读弟子到清华参观了解流态化技术，还记得先生亲自向我讲解内部挡板的设置方向，其平易近人可见一斑。

金涌先生最近的两个工作值得关注：筹建化工的资源循环科学与工程专业，不仅是应对目前关系国民经济发展的关键问题，也是这次论坛的热点领域，业界曹湘洪院士讲话、NICE研究所的目标（打造能源界贝尔实验室）昭示上层决心，高金森、钱宇、强游、朱庆山等人的研究工作思路值得关注；此外，组织系列故事丛书（微结构器件、模拟等）吸引中学生进入化学化工领域，讲到了前期作品被预读的中学生斥为“脑残”，而后重新另起炉灶，足见先生的细致与率性。

担任中科院副院长的李静海院士在注册酒会上逐个招呼后匆忙离去，从他次日的演讲了解到一些他的突破了介观尺度现象模拟的EMMS团队的一些进展情况。借助1000万亿次计算机可以模拟二维100多万、三维10多万颗粒的流态化情况，对过程现象的模拟计算速度达到实时速度的九分之一，并在考虑CPU与GPU的联用实现模型与计算机结构相似的处理模式。音乐会前与葛尉老师简短交谈，得知开发的EMMS模块可以类似UDF与Fluent软件对接，计算时间较普通双流体模型仅延长了1到2倍。

化工过程相关的模拟计算，亦即金涌院士提到的信息传递与转化，无疑是这次论坛的最大热点。化工的CFD计算对象已经实现从气、液单流体相向多相流动现象的转变，包含催化反应的气固流态化反应器过程模拟也具有了相对成熟的计算思路。李鑫刚老师介绍CFD技术模拟气液分布器、规整填料和塔盘结构，用于设计的填料塔直径达11.5米，板式塔直径13.2米。界面柔性强的气液两相流的模拟无疑是难点，过程所杨超老师向我推荐清华王铁峰的博士论文以了解相关研究，除了采用经验方式考虑破裂聚并现象计算气泡的粒度分布，袁希钢老师用于计算界面湍动的Lattice-Boltzmann方法也值得关注。除了CFD计算外，密度泛函理论对于催化剂、储氢等纳米结构材料的定向合成及构效关系模拟起到越来越大的作用，但量化计算和分子动力学模拟仍基本是属于化学家们的游戏。

卡诺热机

祝京旭院士的演讲应该是最轻松论坛上最轻松的话题，他主要谈论中西方文化的差异，最后提出一个有趣的问题：华人化工学者如何利用中西方的文化差异构造卡诺热机，实现研究工作的高效？卡诺热机是一种理想化的气体压力、温度变化循环过程，给出了热功转换效率的理论最高限制。

今天返沪的路上我一直在思考祝院士的这个问题，现将思考结果绘成下面两个图。图1试图说明：无论思维方式上还是文化传统上，华人学者在从事科学这个舶来品行业时，注定向科学加入中国元素或者有中国特色的科学元素；图2试图说明：华人化工学者需要在四维（思维方式与文化传统各两维）方式上有所追求，有所坚持，有所放弃，有所容忍。这个问题值得认真考虑，时间已经不早，累了……