熊大閏：突破傳統、甘于寂寞的科研人，星湍歸處是吾鄉

熊大閏先生。（圖源：中國科學院紫金山天文臺）

撰文｜鄭曉晨（北京天文館） 毛淑德（西湖大學）
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2026年3月5日21時37分，南京。中國科學院院士、著名天體物理學家熊大閏先生與世長辭，享年88歲。

作為同樣仰望星空的天文學后輩，熊大閏先生的名字在恒星研究領域如雷貫耳。前些時日有幸拜讀先生的自述文《熊大閏：突破傳統，潛心學問》，其中一句話令人記憶尤深：“在科學上要有所作為，要具備科學的洞察力和敢于突破傳統的勇氣；而要能將自己有限的才智充分發揮出來，則需要專心致志，潛心學問。”寥寥數語，便勾勒出一位突破傳統、甘于寂寞的科研人錚錚風骨。

01 亂世家風，根植于心

據熊大閏先生自述，他降生于那個列強侵擾、山河飄零的動蕩年代。時值日寇飛機瘋狂轟炸南昌期間，普羅大眾為掙得一線生機，不得不背井離鄉。1938年9月16日，舉家向贛南撤逃的顛沛路途中，熊大閏在江西吉安呱呱墜地。

熊家本為名門望族，家學淵源深厚。他的祖父熊育钖，是清末民初最早被西方洋槍大炮喚醒的愛國知識分子之一。國難當頭，師承嚴復的他深知教育乃救亡圖存的根基。1901年，熊育钖與其堂弟熊元鍔等人一起，在南昌東湖之濱的熊氏私產平遠山房家塾，創辦了一所新式學堂——樂群英文學塾，即為心遠中學前身；從此，走上教育救國之路, 并為之奔走終身。心遠中學是我國最早由私人興辦的新式中學之一，卻也幾乎耗盡熊家家財。到1942年熊大閏的祖父熊育钖去世時，諾大族產已然所剩無幾。在祖父理念的浸潤下，熊家后代子孫多從事教育與科技工作。這樣的家風，如同一粒種子，自幼便深深根植于少年熊大閏心中。

1956年，他考入北京大學物理系，據他回憶，"到北京大學似乎進入了另一個世界，大大開闊了我的眼界，方知世界竟有這么多精妙的學問待我們去學習。"他貪婪地從北大浩瀚的圖書資源中汲取知識，恍若山中不知歲月。在北大求學期間，時任校長馬寅初先生成為他念念不忘的指路明燈。多年后，熊先生一番剖白擲地有聲，"他那種強烈的社會責任感和堅持真理的勇氣深深銘刻在我心中，激勵著我前進。"

02 突破傳統，潛心學問

1962年，熊大閏先生被分配到中國科學院紫金山天文臺恒星研究室。彼時，中國天文學正從天體力學為主導，向天體物理主流轉變期，他扎實的物理學背景恰好占得先機。參加工作后，他提出三個重要研究方向：研究白矮星的脈動性質；利用多色測光和偏振研究天體輻射與星際介質；研究恒星對流對變星脈動的影響。此后，恒星對流理論的研究，貫穿了他整個科研生涯。

恒星對流理論，是恒星物理中最為復雜難解的問題之一。熊大閏先生在上世紀六十年代選擇這個恒星物理中最難啃的硬骨頭，不僅是為了攀登科學的高峰，也有非?，F實的考量。彼時的中國百廢待興，國家經濟并不富裕，而觀測天文學需要大量的物質投入，要想走到世界前沿，資金和技術的需求是不小的負擔。恒星理論的研究則相對“實惠”，不需要太多資金投入，且對流理論這個難題一旦有突破，將直接把中國天文理論研究帶到世界最前沿。這就是熊大閏先生開始恒星對流理論研究的契機。

對流與輻射是天體內部兩種主要的傳能機制，對流引起的能量、動量和物質輸運，深刻影響著恒星的內部結構、演化以及脈動穩定性。恒星尺度巨大，其內部對流多呈完全的湍流運動狀態，而天體物理中的湍流理論面臨諸多根本性困難，包括湍流本身的數學復雜性，也包括天體物理環境的極端性。

長期以來，國際天文學界廣泛采用一種名為“混合長理論”（Mixing Length Theory, MLT）的唯象模型。這一模型的思想可追溯到德國物理學家普朗特(Ludwig Prandtl）于1925年提出的混合長的概念，用以描述地球流體中的動量輸運問題。此后，德國天文學家比爾曼（Ludwig Biermann）和伯姆-維滕斯（Erika B?hm-Vitense）等人的工作把這一理論發展應用于計算恒星中的動量及能量運輸。隨后在普林斯頓大學天體物理學家馬丁·史瓦西（Martin Schwarzschild，“黑洞解”卡爾·史瓦西之子）等人的恒星結構理論體系中被進一步推廣應用，成為恒星模型中廣泛使用的標準近似。該理論將湍流渦團比作氣體分子，假設其運動一段特征距離（混合長）后，才與周圍流體一次性混合，達到局部平衡；雖然物理直觀簡單，卻犧牲了湍流多尺度、非線性的真實物理圖像，缺乏精確的數學描述，在解釋恒星脈動等觀測現象上也面臨很多困難。

正是洞察了混合長理論的缺陷，熊大閏先生毅然摒棄傳統混合長理論的唯象類比框架，轉而從流體力學方程和湍流統計出發，建立并發展了一套自洽的非局部（Non-local）、非定常（Time-dependent）恒星湍動對流統計理論，將恒星對流嚴格建立在流體力學方程和湍流理論基礎之上，這便是國際恒星物理領域極具原創性的“熊氏對流理論”。其最突出的特征在于非局部性：流體元在運動過程中不斷與周圍交換能量和動量，擾動通過壓力波迅速傳遍流場，自然消弭了混合長理論在邊界處的奇異性，為破解半對流理論矛盾、變星脈動激發等久懸未決的難題開辟了道路。

然而，這條路遠非坦途。早在1964年前后，熊大閏先生便提出了初步構想，希望仿照分子輸運建立類似玻爾茲曼方程的湍流速率分布方程。但時代的一粒沙，落在每個人頭上，確是重若千鈞的巨石。十年動亂，研究工作被迫停滯，直到1975年才得以重啟。隨著探索深入，他愈發感到湍流遠比分子運動復雜："分子除在短暫的碰撞瞬間外基本是自由的，因而可認為是一近獨立子系。通過玻爾茲曼方程，可以建立一套優美的分子輸運理論，而流體則處在連續不斷的相互作用中，產生于流場某處的局部擾動通過壓力變化可以迅速波及整個流場，流體運動的非線性和非局部性是湍動對流理論困難性的根本所在。”

圖1:赫羅圖與脈動不穩定帶（虛線框所示）。橫軸為恒星光譜型，縱軸為恒星的絕對星等。（圖源：Rursus）

1977年，他提出非定常湍動對流的統計理論，成功解釋了造父變星（Cepheids）和天琴座RR型變星（RR Lyrae）脈動不穩定帶的低溫（紅端）邊界難題，這是橫亙于變星理論的一個經典難題。在恒星的家族肖像圖——赫羅圖（HR Diagram）上，恒星的光度與表面溫度一起，共同揭示恒星一生的演化路徑。諸如造父變星、天琴座 RR 型變星一類的脈動變星，在赫羅圖上聚集于一條狹窄的帶狀區域，稱為脈動不穩定帶（Pulsation Instability Strip，圖1）。理論上講，變星的脈動主要由恒星包層的電離區不透明度驅動，當恒星收縮時，溫度上升，導致電離進一步增加，使得不透明度增大，能量滯留在電離區，加熱使得恒星膨脹，膨脹后溫度降低，不透明度降低，能量釋放，恒星回縮，如此往復。

觀測上，脈動不穩定帶有兩條非常清晰的邊界。高溫側藍端邊界可由經典的非絕熱脈動理論自洽得出：當恒星過熱時，恒星包層的電離區太淺，前文提到的溫度上升的時間尺度非常短，不透明度機制難以有效驅動脈動。而低溫側紅端邊界的觀測卻與理論相去甚遠。熊先生指出，隨著恒星溫度降低（向紅端演化），表層對流區加深，對流熱通量和湍流黏滯等效應增加，對脈動產生強大的阻尼，不穩定帶在紅端自然終止。紅端邊界謎題，由此豁然開朗。

圖2: B型恒星的內部結構圖，核心（白色區域）為對流區，外圍（深藍色）為輻射區，中間（淺藍色）為邊界層。（圖源：May G. Pedersen (KITP, University of California Santa Barbara)）

1979年，熊大閏先生又提出非局部對流的統計理論，志在解決?質量恒星演化中存在的半對流理論?盾，也是恒星結構演化領域的經典難題之一。當時國際上通?的混合長理論，僅考慮對流的局部處理，硬生生將恒星內部劃分為絕熱混合的對流區和完全不混合的輻射區。為緩和邊界處的尖銳跳變，通常需要引入半對流區（Semiconvection Zone）來進行處理，不同的處理方式給演化計算帶來巨?的不確定性。尤其對大質量恒星（大于約八倍太陽質量）而言，其核心核反應劇烈，能量極高，物質會像燒開的水一樣上下翻滾，形成巨大的核心對流區。對流核內外化學成分差異懸殊，半對流區處于動力學穩定（重元素在下，輕元素在上）而熱力學不穩定（溫度梯度大于絕熱梯度）的模糊地帶，參數稍有差池，演化軌跡便截然不同。熊先生敏銳察覺：“上述困難純粹是由于對流的局部處理引起的。一旦恢復對流的非局部描述，上述困難將自行消失?！?/p>

在他的非局部對流理論中，湍流速度與溫度起伏貫穿全域，對流核邊界被平滑過渡，局部處理導致的半對流矛盾可以自然消除。在對流區深處，湍流強，熱輸運以對流為主，混合充分。在對流核邊界附近，湍流逐漸衰減，混合效率連續下降，遠離邊界處恢復純輻射平衡。隨后，他將理論推?至考慮了更多元素的化學?均勻的情況，得到?組?局部對流下恒星演化計算的?恰封閉?程組。在當年極其有限的計算條件下，他花了整整五年時間，才完成大質量恒星主序后早期演化計算，為困擾國際天文學界多年的半對流理論矛盾提供了一套自洽的解決方案。

不僅如此，熊大閏先生及合作者還將非局部對流理論用于太陽對流區和太陽大氣結構研究。模型給出的溫度分布、湍流速度、溫度場，以及對流區底部的平滑過渡，可以很好地復現太陽大氣觀測和日震學的反演結果。該理論還被用于探討太陽及恒星大氣中對溫度敏感的鋰元素、鈹元素的豐度，展現出持久的生命力。

即便步入晚年，熊大閏先生對學術的熱忱亦未嘗稍減。年逾古稀，又歷經肺癌手術的折磨，他依然筆耕不輟。據他的學生、中國科學院國家天文臺副研究員張春光回憶，“他每天一早就坐公交車來到單位，工作一天，下班后去路對面南大游泳館游泳，然后再坐公交車回家，年屆七旬仍然每天保持高強度的科研工作?！蓖砟辏麑⑿牧A注于利用海量高精度觀測數據驗證恒星脈動激發機制。2021年、2022年，先生以耄耋之年，在《天文學和空間科學前沿》雜志上連續發表兩篇獨立作者綜述，字字凝練著畢生所思所想。辭世前一個月，他躺在病榻之上，仍在與學生、紫金山天文臺副研究員符曉婷探討恒星內部的核反應速率如何影響恒星演化的科學前沿問題，甚至在去世的前一日，還在交代工作的細節。

03 仰望星空，扎根大地

家國情懷根植于心的熊大閏先生，留給世界的遠不止“熊氏對流理論”。

2009年6月，四川漢源，熊大閏先生（前排左三）為他帶頭捐贈的石泉村天文小學掛牌，與師生合影留念。（圖源：中國科學院紫金山天文臺）

自2004年起，他在四川省漢源縣坭美彝族鄉石泉村，開展了長達十余年的扶貧工作。從南京到漢源，他深入村寨，踏遍石泉的家家戶戶。他把獲得香港何梁何利基金獎的20萬元獎金悉數用于支農扶貧事業，改善了當地村民的生產生活條件。在他的感召下，先后有兩百多位天文界同仁共同捐資，重建了村里的小學，當地教育局將其命名為“石泉村天文小學”。2026年1月，生命已進入倒計時的熊先生，仍在住院期間簽署了捐贈協議，用自己辛苦積攢的200萬元在江西南昌設立“熊育钖獎教金”，專項獎勵家鄉的基層中小學教師。祖輩的信念與傳承，至此終得圓滿。

他去世后，遵其遺愿，部分骨灰永遠留在了那片遙遠的漢源山村。如今，石泉村已初步實現小康，那所扎根深山的天文小學，依然在托舉著一批批孩子走出祖輩勞作的大山。熊先生，這光景，是否如您所愿？

04 星宇留閏，風范長存

熊先生的一生，恰是“仰望星空，扎根大地”的真實寫照。他曾穿透億萬光年，凝視恒星內部翻涌的湍流；也曾俯身于四川山村的一所小學、一張課桌。 正是這樣一位躬身于學問與大地的科學家，對科學生態卻有著異常清醒的憂思。他在那篇自述文中寫道：

“探索自然規律是基礎研究的最直接目的?；A研究需要有一個相對穩定的科技政策和寬松的科研環境。在這個問題上我們有過成功的經驗，也經受過慘痛的教訓。近幾年來，國家加大了科技的投入，科技人員的收入也有大幅度的提高?？偟男蝿菔呛玫?，但功利主義和浮躁情緒有泛濫成災之勢?？萍既藛T忙于跟著評審、評比和獎勵的指揮棒轉。濫施大棒，廣散糖彈都可以害了科學家。急功近利的政策導向難以出影響深遠的科技重大成果，而只能引導出一大批短平快的小文章。這種傾向若不能得到及時糾正，將對我國科學的長遠發展造成嚴重的損害?！?/p>

這些話語雖寫于多年之前，今日讀來，依然振聾發聵?；A研究，尤其是基礎理論，注定是一條孤獨的求索之路。它需要漫長歲月沉下心，靜下神的積累，很難在短期內產出轟動性成果，也很難直接見諸于應用，卻是推動科學進步的真正力量。熊先生，一個在孤獨中跋涉了六十年的科學家，正是用自己甘坐冷板凳的定力，敢于向傳統挑戰的勇氣，用自己十年、二十年、五十年如一日的堅守，在這功利浮躁、實用至上主義的當下，猶如當頭棒喝，叩問每一位科學工作者。

圖4：熊大閏先生追思會。（圖源：中國科學院紫金山天文臺）

2026年5月27日，中國科學院紫金山天文臺舉行了“星宇留閏 風范長存”追思會，六十余位天文同仁齊聚一堂，共同追憶這位一生淡泊、潛心治學的前輩科學家。他的第一個學生、中國科學院國家天文臺鄧李才研究員，如今已成長為恒星天體物理領域的領軍人物之一。鄧博士陪伴恩師走完了人生的最后一程，他在紀念文章中寫道：“看著逐漸拉平的心率線，握著慢慢失去溫度的手，失去恩師的悲痛中，腦海中出現一座高山：山頂彌漫的云霧就如熊氏對流理論描述的恒星湍流，而那山上的田地里滿是四川省漢源縣石板溝的村民待采的花椒……”。

本文第二作者有幸出席先生追思會，聆聽先生生平事跡，深為感佩。熊大閏先生潛心學術數十載：于立功，他躬耕科研，推動恒星天體物理學發展，悉心培養英才；長期服務紫臺，為學科建設、科研布局與人才培養傾注心力；又心系桑梓，捐資興辦小學，澤被鄉里。于立德，他敦厚謙和，持身以正，獎掖后學，樂善篤行，學品與人品俱為楷模。于立言，他著述精審，論文與綜述廣為引用，啟迪來者，嘉惠學林。功、德、言三者兼備，允為喧囂時代學人之典范。

先生一生所立之功、所樹之德、所傳之言，身后又化為一種更深沉的回歸。正如紫金山天文臺追思會總結致辭所言，熊大閏先生最終以“三重回歸”將自己交還給了畢生最珍愛的一切：“一捧灑向魂牽夢縈的故土親壟，歸于根脈，那是游子對故土的眷戀；一捧留在奮戰一生的紫金山巔，歸于山河，那是學者對事業的忠誠；一捧融進傾心扶貧的西部田野，歸于大地，那是赤子對人民的承諾。三重歸處，歸于根，歸于山，歸于土，這是一個純粹的科學家最為深沉的家國情懷！”

先生之風，山高水長。

從此以后，星空不只是遠方，更是思念的方向。仰望星辰，便是思念。

先生千古，風范長存。

熊大閏院士紀念網頁：https://pmo.cas.cn/cxwh/dnxdrys/

參考文獻：

• [1] 中國科學《非局部對流理論計算恒星結構的一種新方案》，熊大閏（中國科學院紫金山天文臺），1984
• 中國科學《化學不均勻恒星中的非局部對流的統計理論》，熊大閏（中國科學院紫金山天文臺），1981
• Frontiers in Astronomy and Space Sciences，Turbulent Convection and Pulsation Stability of Stars，熊大閏（中國科學院紫金山天文臺），2022
• Frontiers in Astronomy and Space Sciences，Convection Theory and Relevant Problems in Stellar Evolution，熊大閏（中國科學院紫金山天文臺），2021
• [5]北京大學新聞網《熊大閏:突破傳統潛心學問》
• [6]中國科學院紫??天?臺《熊大閏:突破傳統，潛心學問》
• [7]科普時報：鄧李才《從此，仰望星辰便是思念》、《他將骨灰留在了遙遠的山村》
• [8] 李平亮《近代中國的新學、宗族與地方政治——以南昌熊氏家族為中心》