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郑哲敏留下的“爆炸传奇”

2024-10-11 | 倪思洁 | 来源 《中国科学报》2024-10-11 |

郑哲敏 力学所供图

“我从旧时代走过来,富国强民是梦想,总想为国家做点实实在在的事,这是很简单的想法。”102日是两院院士、我国爆炸力学奠基人郑哲敏的百年诞辰。在近期举办的纪念活动上,郑哲敏的人工智能(AI)数字人跨越时空如是说。

郑哲敏做过很多不平凡的事,但这些事在他看来都是简单且自然的。他最擅长的事,是从别人“剪不断、理还乱”的千丝万缕中,抽出足以牵动全身的那根。而他最在意的事,是自己“能为国家尽多少力”。

一段逆境成长的青春

1924102日,郑哲敏出生于山东省济南市,是家中的第三个孩子。因为身体不好,很多人都说“这孩子活不长”。

19389月,因为战乱,14岁的郑哲敏随父亲和哥哥从济南转到成都。因为插班后跳级、学业荒疏、语言不通等原因,郑哲敏患上了头疼病,竟到了被迫休学的地步。

在与疾病的对抗中,郑哲敏慢慢长大、成熟。也因为病痛,他有了更多与父亲亲近的时间。郑哲敏的父亲郑章斐是一位成功的商人,从不墨守成规,热爱旅游、关心时事、尊重知识,还会定期带全家做体检。

郑哲敏曾这样回忆:“他为我在如何做人、如何学习、如何克服包括疾病在内的困难方面打下了坚实的基础。”

在父亲的细心照料下,休学的郑哲敏慢慢好转起来。在父亲的鼓励下,他开始自学。有一天,郑哲敏逛旧书摊时发现一本薄薄的英文原版《平面几何》,便买了下来。没想到平面几何证明的清晰逻辑和结论激发了郑哲敏的兴趣,之后他又自学了一本《初等物理》。

因为身体不好,郑哲敏从小就懂得身体是做事的本钱。他一直坚持锻炼,身体也慢慢结实起来。年少时的周折,反倒把郑哲敏锻炼成了一个“自信,在学校能独立生活,不再为困难难倒,有道德意识,对科学有追求,思想单纯,尊重他人,为人低调的青年”。

一门新分支学科的诞生

2013118日,人民大会堂,88岁的郑哲敏步履稳健地走上主席台,接过一尺半大的鲜红证书,成为2012年度国家最高科学技术奖获得者。

获奖者介绍中这样写道:“郑哲敏院士是国际著名力学家,我国爆炸力学的奠基人和开拓者之一,中国力学学科建设与发展的组织者和领导者之一。”

时间回到1960年初春的一个下午,中国科学院力学研究所(以下简称力学所)操场上发生了一次小小的爆炸。人们看到,一片薄薄的铁板刹那被炸成了一个小碗。力学所时任所长钱学森拿起这个小碗,意味深长地说:“别看它小,这是个新生事物。”

当时,我国的“两弹一星”计划已经到了研制的关键时期,由于国内没有大型水压机,有些零件的成形难以控制。制造导弹急需的喷管等器件,成了摆在所有人面前的一大难题。19615月,钱学森安排郑哲敏及其同事解决爆炸成形的难题。

郑哲敏是著名力学家钱伟长指导的学士。在清华大学,他首次接触到弹性力学、流体力学等近代力学理论。在钱伟长的推荐下,郑哲敏赴美留学,又成为钱学森指导的博士。

钱学森常说:“世界上有些事物,表面上看起来是很复杂的。对于我们做科学工作的人来说,就应该具有抓住复杂问题里面主要矛盾进行分析的能力,要着重培养这个能力。”这一经验对郑哲敏此后的科研生涯产生了重要影响。

钱学森与郑哲敏师生二人在美国都遭遇了被迫滞留的情况。郑哲敏终于得以归国前,钱学森曾叮嘱他:“回国后,国家需要做什么就做什么。”这句话,郑哲敏铭记了一生。

接到老师安排的任务时,郑哲敏知道,爆炸成形是一个国家急迫需要解决的复杂问题。他带领同事做了大量实验室实验和现场试验,经过一番刻苦攻关,研究出“爆炸成形模型律与成形机制”,并与工业部门合作,应用此理论成功生产出高精度的导弹零部件,为“两弹一星”作出重要贡献。

1963年,钱学森将这个新的分支学科命名为“爆炸力学”,郑哲敏成为这门学科在力学所的带头人。

一个没被命名的公式

翻阅郑哲敏的学术贡献,可以看到他做过很多大事,在流体弹塑性体模型、穿破甲理论、爆炸加工、工程爆破、瓦斯突出、山体滑坡灾害防治等诸多领域都做出过杰出工作。

“他的学术贡献,可以用一个数学公式代表——ρV2/σY。”郑哲敏的学生、《郑哲敏传》作者之一丁雁生在接受《中国科学报》采访时说。

“ρV2/σY”是爆炸力学中的标志性公式,郑哲敏是重要发现者。这个公式表征了物质在冲击力作用下的力学行为,能准确预测地下核试验压力衰减规律,曾为预测我国首次地下核爆当量作出贡献。

对于这个公式,郑哲敏的学生、中国科学院院士白以龙曾写道:“一般通行的说法是,它被称为损伤数,是英国学者W. Johnson1973年正式提出来的。然而,也有人,例如力学所的谈庆明老师,曾在交谈中对此提出异议,指出郑哲敏先生在更早一些时间发现和使用了这个无量纲数……”

20216月,在郑哲敏离世前的两个月,同在北大医院住院的白以龙向郑哲敏求证了那段尘封的历史。

当时,白以龙讲述了他对这个公式发现过程的理解:“我这几天一直在想,我猜是这样,我讲,您听对不对。做核爆波衰减,一定要用能量方程,这样,单位体积动能就出来了,把应力做功分解为体积变形和剪切,剪切相关的屈服应力也就出来了,自然就出来了这个无量纲数,只剩下体积变形效应了。”

听罢,郑哲敏点点头:“是的。是自然出来的。”

“从时间上,做核爆,应该是在您去‘五七’干校之前的事情。”白以龙接着说。

“嗯,是的。那应该是6568年间的事。当时,没有给它起个名,什么什么的。”郑哲敏轻轻地答。

这场对话,被白以龙以文字形式记录下来,之后收录于《郑哲敏传》中。白以龙这样写道:“我希望,这篇小文能留下一段具体的、借鉴历史真实的,科学史记录,供后世学者参考。”

郑哲敏没想过为这个公式命名,或是按照国际惯例以己之名为公式冠名。或许,比起这些事,他更关注的是做科研的幸福感。

他曾说:“在一个科研问题面前,最要紧的是先要把问题搞清楚,这往往是最重要的也很花力气,也是容易被忽略的。核心是找到解决这个问题的主要矛盾。这往往需要做不同的尝试,经历多次失败,所以需要耐心和坚持。有一天,你会觉得突然贯通了,原来互不联系的因素变得合乎逻辑地联系起来了,你确信找到了问题的答案。这是做科研最幸福的时刻。”

丁雁生感慨:“他(郑哲敏)善于从复杂的现象中,把握实质和关键,建立简化模型,解释基本规律,然后结合工程或工艺的典型情况,应用规律真正解决实际问题。”

一些流传下来的经验

20131月,在获得国家最高科学技术奖时,郑哲敏诚惶诚恐地说:“我这么大年纪了,还能为国家尽多少力,总觉得好像欠了点什么。”

直到95岁时,他还会想:“真是没想到我会活到今天。既然有了这个天赐的机会,不免要问,有什么话要留给后人的呢?有哪些经验想告诉后人的呢?有哪些建议想留给后来者的呢?”

他努力把科技发展的接力棒向后传。

1988年毕业的博士生丁晓良记得,自己在攻读学位期间对管理产生了兴趣,在师从郑哲敏开展煤和瓦斯突出研究之余,参与了力学所食堂伙食管理委员会等管理工作。郑哲敏知道后,并没有因为他没有全身心做科研而责备他。“他非常豁达,鼓励年轻人按照自己的志向发展。”丁晓良说。

1991年毕业的硕士生高剑波常常想起郑哲敏跟他说的一句话:“100%的信,同时120%的怀疑。”“信”是相信自己所选择的领域和问题的重要性、前瞻性;“怀疑”是质疑所选领域中的知识,即便是最基本的东西都可能有错。

2010年毕业的博士生王艺心里也有一场难忘的对话。当时,郑哲敏审阅他的学位论文,问他:“为什么要采用这样的无量纲参数?”王艺答:“这个领域专家的论文都是采用这套无量纲参数,因此我也就跟着用。”郑哲敏反问:“别人都这么用,就一定没问题吗?就一定要跟着用吗?”之后,在郑哲敏的指导下,王艺采用了新的参数,论文结论变得更为简单明了。

20218月,郑哲敏走了,享年97岁。时间带不走思念,时至今日,很多人在谈起郑哲敏时仍然泪流满面。

在郑哲敏百岁诞辰纪念活动上,他的AI数字人跨越时空,与后人再一次分享了经验:“若问我,什么事情最重要?我会回答是学会做人最重要。做人要诚信、讲信义,己所不欲勿施于人,宽以待人严于律己,不在背后议论人;对待工作要公私分明、实事求是、尽职尽责、精益求精,重承诺,有困难首先靠自己。这是我想留给后人的话。”




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