李家春：中国科学院院士、中国科协首席科学传播专家、中国科学院力学研究所研究员、中国力学学会第八届理事长。长期从事流体力学研究，在流动的非线性问题和力学中数学方法领域做出了理论成果。提出了摄动级数多对复奇点的判别准则；最早用剪切解释风浪频谱下移机理，并且得到弱风时不稳定加强、强风时不稳定抑制的新结论；对自然环境中的波、流、涡、湍流进行了深入研究，解决了与流体力学有关的诸如陆面过程、海气相互作用、台风异常路径和土壤侵蚀等环境科学问题。
流体现象
寻常见
中国古代诗词往往反映了诗人的一种意境，然而，在很多诗歌中还蕴含着科学原理。下面我就给大家举两个例子。
“朝辞白帝彩云间，千里江陵一日还。两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山。”唐代著名诗人李白所作的七言绝句《早发白帝城》，抒发了诗人遇赦后愉快的心情，描述了沿途江山的壮丽多姿和顺水行舟。其实，“轻舟已过万重山”体现了一种流动现象。为什么三峡建成前后，船的航速不一样？没建三峡之前可以轻快如飞。三峡工程建成以后，“高峡出平湖”，流速就大大减缓了。实际上，这是由于河道的比降不同，也就是说水面的坡度不同所致。河水流动的动力，来自于重力沿着底坡的分量，比降大，该分量也大，所以流速也就增加了。
另外一首诗，也是大家所熟知的，是唐代诗人张继的《枫桥夜泊》。当时正值安史之乱，作者的心情可以说和诗仙李白完全不同。“月落乌啼霜满天，江枫渔火对愁眠。”这两句显示出作者的忧郁心情，月落时分，伴着乌鸦的啼叫声，满天枫霜，渔火点点，诗人惆怅难眠。“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船。”指的是苏州城外的寒山古寺，半夜敲响的钟声传到了诗人的船头。为什么晚上寒山寺的钟声能传过来？这里面反映了一个科学原理，那就是声波在大气当中的折射现象。到了晚上，大气的密度处于稳定层结，上轻下重，这样声音就会全反射回来，而白天的分层情况不同，所以可能听不到钟声。
什么是流体力学？
人类一直生活在一个流动的世界中，风的运动、水的流动，潮汐的变化乃至火山岩浆的运动，流动的现象无处不在，人类也一直在努力地探索流动背后的科学规律。
流体力学的研究对象是流体介质（即液体、气体、等离子）的对流、扩散、漩涡、波动等现象，相伴的物理、化学、生物过程，以及最终导致的质量、动量、能量运输。飞机的发明、桥梁的设计、水利工程的修建、海洋石油的开采都离不开流体力学的支撑。
物质有四态，包括固体以及流体的三态——液态、气态和等离子体。随着温度升高、压力降低，可以从固态到液态，再从液态到气态，气态再到等离子体。等离子体是宏观中性的电离气体，美丽的极光就是等离子体。
流体跟固体的区别很清楚，但又不是绝对的，有种现象叫作流变行为，这是一种亦流亦固的现象。举个例子，如果在一个静止容器中有一种黏弹性流体，当它发生旋转时，就会沿着中间的旋转棒往上爬升。如果是纯流体的话，不可能发生爬竿效应，这种黏弹性流体之所以能够爬上来，是因为它具有的固体能够保持一定形状的缘故。流变现象有时还与时间尺度有关。比如冰川，短时间不会变形，但在十年、百年、千年的时间尺度上，冰川肯定是在流动的。
流体当中的最重要的现象就是对流。对流分两种情况：强迫对流和自然对流。强迫对流是靠外力来直接驱动的，例如：水泵、风机；自然对流没有外驱动力，是因密度差加之重力作用而引起的，譬如烧水时，轻的流体在下面，重的流体在上面，引发上下翻滚的对流运动。
流体的扩散现象是指，两个相邻的、温度不一样或浓度不一样的流体团间的能量、质量、动量交换。一般情况下有两种流动状态：一种是非常有规则的层流，它的流线非常明显，不同层间的能量、物质、动量等都可以交换，主要靠我们看不见的分子无规运动。第二种是湍流扩散。坐过飞机的朋友都知道，经常有颠簸，是因为外面有湍流运动。它是流体团无规运动，而不只是分子的无规运动。湍流扩散速率可以是分子扩散的几百倍、上千倍。湍流交换有利有弊，一方面加快了燃料混合和污染物的扩散，另一方面，又增加了阻力。我们要充分利用这些特点来为人类服务。
流体力学的发展
早在公元前256年左右修建的都江堰工程，是全世界迄今为止年代最久、唯一留存的，以无坝引水为特征、一直使用至今的宏大水利工程，被誉为世界水利文化的鼻祖，体现了中国古代的流体力学成就。
都江堰最早运用了流体力学的原理，其中有三个关键的工程。第一个叫鱼嘴工程，它将闽江分成内江和外江，使进入内江的水与沙的比例达到平衡，内江既不淤塞，水量又充分。第二个叫做飞沙堰，如果内江的水太多，水流通过飞沙堰就可溢出到外江去，使得内江水量得到平衡。第三个是宝瓶口，它相当于一个小水库，可以存续富裕的水。有了这些技术的保障，使得成都平原能够在灌溉、水利方面都做得比较好。
流体力学伴随着人类实践经验的不断积累，逐步发展至今，经过了四个重要的发展阶段。第一阶段也成为古代流体力学阶段，最典型的成果有中国古代的都江堰工程、西方的阿基米德浮力原理和提水机、达芬奇的扑翼机和降落伞，这些成果大多来源于人们实践经验的积累和总结。
牛顿建立力学以后，就把牛顿力学运用到流体力学，就发展出了第二阶段，即经典流体力学阶段，在这个时期，刚好数学理论也得到了充分的发展。流体力学首先开始研究的是理想介质中的问题，借助严密的数学理论和牛顿力学的基础得以快速发展。这一阶段从1687年开始，一直持续到19世纪末。
直到1904年以后，普朗特用深刻物理思想解决了飞机设计中的升力问题（不同于气球、飞艇，飞机要靠运动产生升力），流体力学进入了一个新的发展阶段，也就是流体力学的第三阶段——近代力学阶段。在这个时期，实现了人类想要飞上天空的愿望。1903年，莱特兄弟首先实现了动力飞行。我们乘坐飞机，人与飞机重力是大于其浮力的，是不可能飞起来的。飞机想要起飞必须借助跑道（借助空气的气流连续性原理、利用压力变化）才能起飞，即动力飞行。
20世纪60年代以来，由于超级计算机、先进测试技术的发展和应用，流体力学凸显出宏观、微观研究相结合，学科交叉发展的特征，并进入现代力学发展新阶段。在这一阶段，流体力学发展使用到了最先进的技术。首先用到了计算机来进行复杂问题的计算，发展出了计算流体力学。第二个被运用到的就是实验装备，比如说有早期的风洞、水槽，比如说把飞机放到一个洞体里面去，旁边吹风相当于它在飞行。现在，中国的实验装备已经慢慢与国际接轨，达到了先进水平，比如说我们已经有了空气动力学研究中心，各高校有大型的波浪池，使得中国的空气动力学研究工作达到更高的水平。
未来发展前景宽
生产和生活的需要是产生和发展科学技术的动力，没有水利、航运、航空、能源等方面的需求，就没有现代流体力学。
未来流体力学研究将呈现出怎样的趋势和特点，有哪些前沿的研究方向呢？过去力学研究的是宏观的问题，而分子原子的问题都是留给物理学家去做的，但是现在有两个因素促使我们去同时进行宏观与微观的研究。第一个就是我们不能满足于研究一般的现象，而是要深入其中寻找它的机理——一般现象出现的原因往往取决于它的物质结构。物质都是由原子分子构成的，生物都是由细胞、分子构成的，将宏观和微观结合起来，如果从这个层面上研究它，就能更深层次地了解它的机理。第二个因素就是，过去力学研究的多是单纯的机械运动，如今这类问题大部分都已经解决了，再进行深入的研究一定会穿插着物理、化学、生物等相关学科的内容，研究交叉学科的物理问题也成为现代力学研究的特点。
未来，流体力学还面临着众多的挑战，比如航空工程。世界上比较好的两大公司是空客和波音公司，我国航空工程的发展几经波折，走了不少弯路，已经研制了运十、ARJ、C919等等。对航空来讲，新的挑战在于轻、快、省、静、安全、舒适。超临界机翼、旋涡分离、气动弹性和流动控制等这些问题，对空气动力学家、流体力学家来讲仍旧是一个挑战。我国在发动机方面也还比较落后。航空发动机比火箭发动机难，火箭发动机是一次性的，用完就不要了，而航空发动机要长时间飞行，要考虑它的经济性、安全性、材料的耐热性等，所以航空发动机的材料是很重要的。
周培源曾经说过，只要自然界存在着机械运动，以及机械运动和其他各级运动形式的相互联系，力学就永远有无止境的研究课题，就永远有无限光辉的前景。现代流体力学不仅是一门重要的基础学科，而且与国家经济、社会发展进步有着密切的关系，未来流体力学还将在航空航天、海洋海岸、环境能源、生物医学、材料信息等诸多前沿领域发挥不可或缺的作用。这需要年轻一代努力奋斗，来解决我们的问题！