郝柏林

郝柏林（1934年6月26日－2018年3月7日），男，河北正定人，中國理論物理學家，中國共產黨黨員，中國科學院院士，中國統計物理、計算物理、非線性科學和生物資訊學的力行推動者，復旦大學理論生命科學研究中心主任、物理學系教授、博士生導師。1959年畢業於烏克蘭哈爾科夫大學，1961至1963年在莫斯科大學和蘇聯科學院物理問題研究所做研究生，師從列夫·朗道，在通過九門「朗道勢壘」考試後，隨阿列克謝·阿布里科索夫做研究。

郝柏林的學術貢獻覆蓋多個領域：在固體能譜方面，參與了中國第一次用電子計算機求解固體能帶的工作；在統計物理方面，求解三維晶格隨機行走問題得到迄今最好的伊辛模型近似解，與周光召、蘇肇冰、於淥合作建立統一處理平衡和非平衡系統的閉路格林函數方法，其長篇綜述獲經典引文獎；在計算物理方面，編寫了中國第一部面向科技工作者的FORTRAN教科書（三版），仿製NOVA小型機形成國產DJS130系列；在非線性科學方面，建立了實用符號動力學的方法體系；在理論生命科學方面，提出構建原核生物親緣樹的組分矢量方法（CVTree），參與中國秈稻基因組測序計劃（2002年《科學》論文的百位作者之一）。

## 生平

郝柏林祖籍河北正定，1934年6月26日出生於北平（今北京）的一個知識分子家庭。其父郝景盛是上世紀20年代北京大學生物系學生，後赴德國獲森林學和植物學雙博士學位，曾任北平研究院位於昆明的植物研究所所長、東北大學教授，新中國成立後任林業部總工程師和科技委員會主任。母親趙為楣畢業於北平師範大學國文系，曾在四川大學等校任德語教師及中央外貿部德語翻譯。1935年初母親攜襁褓中的郝柏林到德國與父親團聚，1939年初經越南海防回到雲南。1940年郝柏林在重慶沙坪垻中央大學附屬小學就讀，1946年隨全家返回北平，考入北平市立男四中。1947年初轉學至瀋陽國立東北中山中學，1948年夏回到北平，考入河北省立中學初二。

1949年北平解放後，郝柏林積極參加各種政治活動和學生工作，8個學期中做了7個學期的學生會工作，1950年冬報名參加中國人民志願軍未被批准。1952年剛滿18歲即加入中國共產黨。1953年中學畢業後被選入北京俄語專修學校二部（留蘇預備部），在9個月的俄語學習和3個月的忠誠老實運動之後，被分配到蘇聯哈爾科夫工程經濟學院學習煤礦的經濟與管理。他努力學好專業課程的同時自學高等數學，1956年經駐蘇使館批准轉入哈爾科夫國立大學物理數學系。校方要求補考數理課程並補做實驗，他仍用三年修完五年制課程，獲"優異"畢業證書，1959年夏回國，分配到中科院物理研究所任研究實習員。

1961年秋被派往蘇聯，一心想成為朗道院士的研究生。在朗道手上通過考試第一關後不久，朗道因車禍失去工作能力。郝柏林用不到10個月通過九門"朗道勢壘"考試後，開始隨阿列克謝·阿布里科索夫做研究。因中蘇關係惡化，1963年夏回國休假後即回到物理研究所。此後承擔了核工業部委託的任務，首次在中國用電子計算機完成固體能帶計算。1965年參加了周恩來總理批准的"技術物理實驗中心"（"325"工程）三線建設任務。1977年8月初參加鄧小平復出後召開的33人科教座談會，會後決心"歸隊"繼續做理論物理研究。

1978年從助理研究員破格晉升為研究員。1980年當選為中國科學院數理學部委員（院士），1984至1987年任中科院理論物理研究所副所長，1990至1994年任所長。1995年當選為第三世界科學院院士。2005年離開中科院，赴復旦大學任教授，兼任美國聖菲研究所外聘教授。2018年3月7日16時39分，因病在北京公安醫院逝世，享年84歲。

## 物理與生命科學研究

### 固體能譜與統計物理

1960年，郝柏林捲入國家科委和國防科委組織的絕密級「高分子半導體大會戰」，用Hückel近似與周期場結合的方法，為17種不同側鏈的共軛雙鍵高分子計算了電子能譜，引入「連通度」概念並證明其與布里淵區極值的關係。1963年秋，受核武器研製單位委託，在物理所組織小組對氫化鋰晶體進行電子能帶計算，這是中國第一次用電子計算機求解固體能帶。小組在國產104機（DJS1）上創下一次調試通過的記錄。

文化大革命期間，郝柏林利用晚上的時間在自家潛心鑽研三維伊辛模型的嚴格解。他提出並嚴格求解了一個三維晶格上具有四元數轉移機率的無規行走問題，得到了有封閉表達式的近似解。中國統計物理學前輩王竹溪在其主持的討論班上指出，這是三維模型迄今得到的最好結果。該工作由哈肯（H. Haken）編入其主編的《自然界中的有序和混沌》一書，美國物理學會也在《中國物理》上譯載了原始論文。

1972年他注意到重正化群在連續相變領域的進展，在家臥床三個多月期間與於淥討論，將主要臨界指數計算到參量ε的三階（ε=4-d），並直接計算了比熱指數。這是用重正化群直接計算比熱指數的唯一論文。1975年諾貝爾獎獲得者約翰·巴丁和約翰·施里弗等參加的美國固體物理訪華代表團，在其報告中稱這是在華看到的唯一基礎理論工作。

1977年秋，周光召建議與郝柏林、於淥和蘇肇冰共同研究統一處理平衡和非平衡系統的閉路格林函數方法，形成長達8年以上的合作。1985年聯名在《Physics Reports》上發表了長篇綜述，在此後多年裡成為該領域的標準引文，獲得美國科學情報研究所2001年頒發的1981至1998年經典引文獎。

### 計算物理理論與實踐

郝柏林從1962年起即使用電子計算機從事物理研究，文革期間依靠數值計算堅持理論陣地。1969年周恩來下達天線小型化的"1019"任務後，他在被當作"勞動力"的情況下自告奮勇組織理論計算組，最終完成了套磁介質振子的理論計算方案。1976年唐山地震後，他主動到國家地震局進行地震頻度震級關係b值的時空掃描，發表了論文和小冊子。他還參與計算中國東北電網短路電流和功率分布，解決了本溪鋼廠軋機衝擊負荷計算等問題。

1972年他經手引進小型計算機NOVA，與同事們將作業系統反彙編恢復框圖和原始碼，印刷成冊免費提供給國內電腦界。他同時與電腦界合作仿製NOVA系列，形成國產DJS130系列，共生產1100多台。他還撰寫了國內第一部專門針對科技工作者的FORTRAN教科書，先後出過三版。他與夫人張淑譽在國內首先引進和推廣代數推導語言REDUCE、人工智慧語言LISP以及科學排版語言LaTeX。

### 非線性科學與混沌

1970年代末，郝柏林主動轉入非線性科學研究。1981年計算出分岔點附近的"慢化"指數Δ=1，成為進入該領域後的第一個貢獻。他與鄭偉謀合作建立實用符號動力學，提出從符號字簡捷確定超穩定周期參數的"字提升法"，被國外教科書列為習題。他們還用符號動力學說明了具有離散對稱系統中出現對稱破缺的選擇定則。在1984至1994年間，他與學生合作完整解決了一維多峰映射周期軌道數目問題，所用方法涉及組合學、群論和數論。1986年在第16屆國際統計物理大會邀請報告中提出用符號動力學刻畫常微分方程系統中周期軌道的綱領，後通過龐加萊截面的二維映射為強迫布魯塞爾振子等一批有實際意義的系統建立了符號動力學。

### 理論生命科學

1997年完成《實用符號動力學與混沌》書稿後，郝柏林全力轉向生命科學。他提出組分矢量構樹方法（CVTree），基於基因組全部蛋白質產物中的短肽串集合構建原核生物親緣關係，使細菌的親緣樹同分類關係高度一致。2001至2004年間，他參與中國秈稻基因組測序計劃，負責組織編寫專門針對水稻的找基因程序BGF，經測試為當時可用於水稻基因組的最好程序。他是2002年4月5日發表於美國《科學》周刊的中國秈稻基因組草圖論文的百位作者之一。他還與謝惠民一起從排列組合學和形式語言學兩種角度，嚴格解決了K-串計數和蛋白序列重構唯一性等理論問題。

1999年他在《院士建議》中提出設立國家生物醫學資訊中心，受到國務院領導重視，但終因體制問題長期擱淺。1997至1998年他在台灣訪問期間與台灣同事共同組織海峽兩岸生物學啟發的理論科學研究會，其後發展為隔年在兩岸輪流舉行的系列會議。2001年起他協助中科院北京基因組研究所與浙江大學合作建立生物資訊學博士點，連續三年講授大課，與張淑譽合寫的《生物資訊學手冊》出過兩版，對國內生物資訊學教育起了促進作用。

## 科學普及

郝柏林長期堅持科普寫作，作品主要瞄準非同一小領域的科學工作者、大學教師和研究生，常經多年準備方才落筆成文，主要發表在《科學》雜誌（上海科技出版社）。《漫談物理學和電腦》獲1990年中國物理學會第一屆優秀科普書刊編著獎。《實用符號動力學》獲1995年國家新聞出版署第七屆全國優秀科技圖書獎二等獎。《漫談物理學和電腦》獲1996年全國第三屆科普優秀圖書一等獎。《混沌與分形——郝柏林科普文集》獲"科學時報讀書杯"獎。

## 獲獎情況

- 「套磁介質天線的研究」獲1978年中國科學院重大成果獎。
- 「三維晶格統計模型的封閉近似解」獲1987 年中國科學院科技進步獎二等獎。
- 「實用符號動力學」獲1992年中國科學院自然科學獎一等獎和1993年國家自然科學獎二等獎、1997年獲國防科工委科技進步獎二等獎。
- 「統一描述平衡和非平衡系統的格林函數理論研究」獲1999年中國科學院自然科學獎一等獎和2000年國家自然科學獎二等獎。
- 2000年獲美國科學資訊研究所（Institute for SeientifieInformation，ISI）頒發的1981－1998年經典引文獎。
- 2001年獲何梁何利基金科學技術進步獎物理學獎。
- 2007年因《物理改變世界》叢書獲國家科學技術進步獎二等獎。

## 主要著作

- 郝柏林, 鄭偉謀. 實用符號動力學與混沌. WSPC, Singapore, 1998.
- 郝柏林, 張淑譽. 生物資訊學手冊. 上海科技出版社, 第2版, 2002.
- Hao Bailin and Zhang Shuyu, Digital Civilization -- Physics and Computers, Science Press, Beijing, 2005.
- 於淥, 郝柏林, 陳曉松. 相變和臨界現象. 科學出版社, 北京, 2005.
- 郝柏林. 從拋物線談起：混沌動力學引論. 上海科技教育出版社, 1993.
- 郝柏林. 漫談物理學和電腦. 上海科技教育出版社.
- 郝柏林. 混沌與分形——郝柏林科普文集. 上海科技教育出版社.
- Ji Qi, Bin Wang, and Bailin Hao, Whole genome prokaryote phylogeny without sequence alignment: a K-string composition approach, J. Mol. Evol., 2004, 58: 1-11.
- Jun Yu, ..., Bailin Hao, et al., A draft sequence of the rice genome (Oryza sativa L. ssp. indica), Science, 296 (5 April 2002), 79–92.

## 外部連結

- 復旦大學物理系人員名錄
- 中國科學院
- 聖菲研究所個人介紹
- 歡迎訪問郝柏林的個人網頁！
- HaoBlog（郝柏林在科學網的個人部落格）

## 基本資料

- 出生日期：1934年6月26日
- 出生地：北平
- 逝世日期：2018年3月7日
- 逝世地：中國北京北京公安醫院
- 研究領域：理論物理學
- 機構：復旦大學、中國科學院理論物理研究所
- 母校：哈爾科夫大學