百年清华

郑哲敏院士:有探索才会有创新

2012-02-06 |

人物介绍:

郑哲敏生于1924年,著名力学家、爆炸力学专家。长期从事固体力学研究,开拓和发展了我国的爆炸力学事业。1980年当选为中国科学院院士,1994年当选为中国工程院院士;1993年当选为美国国家工程科学院外籍院士。

历任中国科学院力学研究所所长、非线性连续介质力学开放实验室主任,中国力学学会理事长,力学学报主编,中国科学院海洋工程科学技术研究中心主任,中国科学院技术科学部副主任等职。

“两钱”学生,他在钱伟长的课堂上第一次接触了现代力学;在钱学森的叮嘱下,走上了爆炸力学的道路。而让人意外的是,记者在采访中才知道,这位国际著名的爆炸力学专家,在取得博士学位回来参加祖国建设之前,连炸药都没有接触过。

名师门下

郑哲敏1924年生于济南。父亲郑章斐念过几年私塾和小学,后来进城当学徒,进而经商开厂。他崇尚实业,一直遗憾自己没有更多的上学机会,因而全力支持和鼓励子女用功读书,教育子女中规中矩、修身养性。这给幼年时期的郑哲敏带来深远影响。

1943年,郑哲敏以理工科第一名的优异成绩考入西南联合大学电机工程系,次年改学机械工程系。他喜爱物理,愿意为同学答疑释难,自己也从中得到了提高。

第一次接触现代力学,是在钱伟长的课堂上。那是1946年,抗日战争刚刚结束,西南联大解散。郑哲敏所在的工学院除了化工专业外,全部归入清华大学。

那时,国内大学的工程基础还没有跟上国际前沿。因此,刚开始接触钱伟长的“近代力学”课时,郑哲敏感觉很新鲜:“钱先生的课是我走上研究力学道路的启蒙。从那开始,我才真正接触了现代力学。”

1948年,24岁的郑哲敏考上国际扶轮社的留美奖学金,钱伟长、李辑祥等介绍他去美国加州理工学院学力学。取得硕士学位后,郑哲敏做了钱学森的博士生,进行热应力方面的研究。

从力学到爆炸力学,是郑哲敏科研人生的重大转变,与他在回国前导师钱学森的叮嘱不无关联。

1949年,中华人民共和国成立,郑哲敏对中国共产党的领导充满希望。1952年取得博士学位后,他即着手准备回国参加社会主义建设,却遭到美国政府的多方阻挠。1955年,中美在日内瓦达成协议,郑哲敏等一批爱国科学家终于回到祖国。

临行前,钱学森找郑哲敏叮嘱道:“回国后,国家需要你干什么,你就干什么。”这番话郑哲敏牢记在心,奠定了他人生旅程中科研与国家关系的基础。

刚回到国内,中科院力学所还没有成立,郑哲敏到中科院数学所设立的力学研究室工作。几个月后,钱学森也冲破阻力回到祖国,创建中科院力学所,郑哲敏参加了力学所的创建工作。

195510月,力学所组建之初,钱学森就提出“每个组的研究方向要围绕着国家的重大问题”。

不久后,郑哲敏出任力学所弹性力学组组长,“围绕国家重大问题”,他开始进行水坝抗震的研究。1958年,又领导了大型水轮机的方案论证。

爆炸力学的开拓者

1960年,苏联专家撤走。他应邀参加了周恩来总理宴请科学家的盛会。总理在祝词中恳切表示,国家建设要依靠中国自己的知识分子。郑哲敏开始致力于解决国民经济中的重大问题。

他所解决的第一个重大问题,是爆炸成形的理论和应用。

经过3年的努力,他阐明了爆炸成形的主要规律,并和工业部门合作生产出技术要求很高的导弹零部件,使爆炸成形成为以科学规律为依据的新工艺,获得1964年全国工业新产品一等奖。

在同一时期里,他还指导另一研究组在爆破技术方面开展研究。通过爆炸成形和爆破的研究,郑哲敏在力学和工程技术之间搭建了一座桥梁。

1960年,钱学森预见到一门新学科正在诞生,将其命名为爆炸力学,并在中国科技大学他所负责的力学系里开设工程爆破专业,1962年改名为爆炸力学专业,并由郑哲敏负责为这个专业设计课程、聘请专业课教员、安排毕业论文工作等。

1964年,我国开始地下核试验的预研,郑哲敏接受和完成了有关任务,并主动考虑地下核爆炸威力的预报问题。1965年,与国外同时,他和解伯民独立地提出了一种新的力学模型——流体弹塑性体模型。

早在20世纪60年代初,郑哲敏就曾提出过用室内小型枪击试验可以代替实弹靶场考核的建议,并且准备探索将流体弹塑性体模型应用到穿破甲机理研究中去,以改进我国兵器的落后面貌。70年代初,珍宝岛战役打响,为改变我国常规武器落后的状况,郑哲敏开始组织力量研究穿破甲机理。经过10年努力,先后解决了穿甲和破甲相似律、破甲机理、穿甲简化理论和射流稳定性等一系列问题。

由于在流体弹塑性体模型及其在核爆炸和穿破甲研究上的贡献,1982年郑哲敏获得了国家自然科学奖二等奖。

郑哲敏说,从上世纪70年代起,我国爆炸力学的规模逐步扩大起来。

出于对爆炸事故和灾害的关切与忧虑,从上世纪80年代初开始,郑哲敏便着手组织气相燃烧和爆炸、粉尘燃烧和爆炸的研究,紧接着又开始煤与瓦斯突出、森林火灾的发生和防治等课题的研究。煤和瓦斯突出事故在我国煤矿频繁发生,由于现象复杂,世界上主要产煤国家都对此进行了长期研究,却鲜有解决之道。

1982年,郑哲敏发表了《从数量级和量纲分析看煤与瓦斯突出的机理》一文,对我国历年发生的大型突出事故从力学角度作了分析。此后,他领导的小组进行了一系列研究和实验,定性地揭示了突出的主要过程和特征,为一个重要的实用突出判据提供了理论说明。

科学的目标是探索

郑哲敏一向坚持“科学院不抓基础研究是站不住脚的”这一观点,他认为力学的基础研究应该成为力学研究所的一个主攻方向。经过多年酝酿和准备,19886月,力学所正式成立了“非线性连续介质开放研究实验室”。这个实验室的研究方向和内容是:研究探索连续系统动力学中的非线性效应,特别是下面几个具有重大应用前景的课题,即固体材料的非线性力学性质、湍流与稳定性、非线性波理论、分离与旋涡,以及环境与灾害力学中的若干基础问题等。

郑哲敏在组织这个实验室的研究工作中,着意营造浓厚的学术讨论氛围,定期组织各种相关学术会议,有计划地组织、邀请综合或专题学术报告,以把握学术最新方向。他把召开学术会议看做是短兵相接的讨论,是最能开动和启发创造性思维的手段。

如今,郑哲敏肩上的科研重担减轻了许多。然而,他对中国科学未来发展的思考却没有停止。

科研的担子轻了,就有了更多时间去阅读。他偏好史学、哲学读物,也喜欢思考涉及史学、哲学的问题。大概和自身经历相关,郑哲敏的阅读较多地集中在自然哲学、欧洲史、科学史等与科学相关的领域。

通过广泛研读历史,并回顾思考师辈与自身亲历的科研历程,郑哲敏对目前我国科学界面临的一些问题提出了深刻而中肯的见解。

在他看来,现代科学精神的精髓就是古希腊时代传承下来的“自由探索”的精神。在这种精神的指引下,欧洲历史的发展,经历了文艺复兴、现代科学等多次对人类文化影响深远的“质变”。纵观我国自身的历史发展和文化传承,因“探索”而引发的质变相对不足,探索精神的相对薄弱,是造成我国科学创新不足的核心问题。

以钱学森的科学历程为例,郑哲敏认为,钱先生心中理想的科学进程应当是:技术科学要应用和发展自然科学和数学的理论手段,来解决工程面临的实际问题,科学要以新的概念、技术和方法来带动工业前进,并促使它不断发生质的飞跃。(洪蔚)

转自《中国科学报》201226

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