出书扎记(4)--《熵气象学》
张学文 20080329
1.       “关注熵和它的应用”是我的研究活动的主轴,《熵气象学》一书,就是其一环。1992年气象出版社出版的此书由我和马力写成,它有14.4万字,印850册,每册5.4元。出版后不久即售完。它是我第2本著作。
2.      1980年我有两个认识上的进步,一个是认识到统计物理学(大学里我没有学过它)中的玻尔兹曼分布与最大熵(含信息熵最大)的一致性,另一个是认识到同一时刻的很多气象要素在面积上的分布(天气图)等价于概率分布函数。再有,因为概率分布的一个积分(类似求平均值)对应于“熵”,而“熵最大”是个谁都不敢反对的原理,显然我如果能够用最大熵解释气象上的大量的分布函数,那就为大气科学提出了新的理论视野。丑纪范院士为此书写的序言说我“另辟溪径,独树一帜”。
3.      1980年廖树生把玻尔兹曼分布用于解释降水过程中不同大小的雨量的概率分布,而我把最大熵用于一场降水中不同雨深占的面积的分布、不同的降水强度占的时间的分布,随后我们研究了不同高度的风速分布、海平面的气压分布(郭爱卿)、不同气压、温度(马力)、能量(马力)、湿度各占大气总质量的百分比的问题也都被我们一一做了分析。这些后续研究在1987年被自然科学基金会认可为一个项目。在地方的气象研究所,这也是基金会批准的第1个研究项目。今天说来也许可笑,他们当时给的研究经费只有1万元。
4.      以上的研究不仅出来了很多文章,而且它们又是在一个思想指导下的系统成果。为了把这个研究汇集到一本专著里,我就与出版社定了出版合同,为此我好象用了5千元的课题费补给出版社。
5.      这些系统性的成果的汇集应当取个什么名字合适?我们在气象领域开辟了一个有丰富的事实、丰富的经验公式而它们都被组织到“分布函数”、“熵”和最大熵原理、约束条件这些基本科学概念和原理下,所以我们也有权为它另外命名,于是我就鼓起勇气取了《熵气象学》这样一个标新立异的书名。
6.      此书第1章介绍分布函数和它与概率分布的等价性,第2章是大量的气象上的例子约30个。第3章:熵与分布,第4章是熵概念在气象学中的应用,第5章谈熵原理,我把信息的不增殖原理也作为其一个侧面来介绍。第6章是最大熵原理在气象学中的应用。最后一章是总结,它提到了大气熵守衡猜想、数值预告、气候变化等问题。难道这样的结构没有体现一个新的知识框架吗?马力(现任重庆气象局副局长)是本书的第2作者,她为本书完成了大量的统计与计算工作。
7.      发表了数十篇有关文章,出版一册在气象学领域有理论创新意义和比较多的事实依据的系统著作。我认为这已经具有创立独立科学分支的意义。
8.      我也曾打算组织鉴定,也曾经打算再出版英文本,可由于种种原因没有实现,面对即将退休,我也只能任这个成果随波逐流了。我知道从自己确认具有理论创新意义到社会承认这之间有很大的一段路。退休后把它的电子稿放到网站上算是我的后续努力。
9.      南京信息工程大学丁裕国教授(200709)下面的话是对我鼓励,他说:他在大气科学的许多领域,尤其是统计气象学方面提出了各种创新理论,得到许多学者的高度评价,例如中国科学院丑纪范院士在90年代初曾对当时新出版的《熵气象学》一书评价认为,“张学文先生长期致力于从统计物理的角度研究气象问题,成绩显著,多所建树…引入熵最大假定可从理论上推导出与实际相符的分布函数。这些全新的学术思想非常值得重视。”笔者也认为,他在熵理论和系统科学方面独树一帜的创见对学界有很大的启迪。…近些年,张学文以更高的视野观察自然社会现象,总结出最复杂原理和复杂度公式,并融合成一门全新的《组成论》学科分支,该书的出版,不但对众多学科的理论深化有启发帮助,而且,从某种意义上有力地促进了统计气象与统计气候学科的进一步革新。笔者长期从事统计气候学和气候及气候变化的研究,深受张先生学术思想的影响和启发,本人尤感受益匪浅,希望能在其鼓舞下,与我的同事和学生们一道为共同推进统计(气象)气候学科的改造革新奉献微薄之力。
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