郑哲敏:解开爆炸的力学密码
2021-09-26陈磊
陈磊
1、从顽童到负笈少年
冥冥之中,郑哲敏与力学似乎有着不解的缘分。郑哲敏出生于商人家庭,因为父亲在山东经营亨得利钟表,他小时候就喜欢拆表拆钟,摆弄各种光学仪器,是一个活泼甚至有点淘气的顽童。
1943年,郑哲敏中学毕业后考入西南联大电机系。郑哲敏有幸见到了梅贻琦等知名教授。虽然没有亲聆教诲,却受到潜移默化的影响。
抗战胜利后,西南联大回迁,郑哲敏在北平(北京)清华大学机械系学习。毕业后,便留校做钱伟长教授的助教。1948年,经四级选拔,同时在梅贻琦、陈福田、钱伟长、李辑祥等人的推荐下,郑哲敏脱颖而出成为全国唯一的一名“国际扶轮社国际奖学金”获得者,赴美学习。
钱伟长为他写了留学推荐信:“郑哲敏是几个班里我最好的学生之一。他不仅天资聪颖、思路开阔、富于创新,而且工作努力,尽职尽责。他已接受了工程科学领域的实际和理论训练。给他几年更高层次的深造,他将成为应用科学领域的出色科学工作者。”
23岁的郑哲敏,背起行囊,负笈留学。他来到美国加州理工学院,师从钱学森先生,攻读博士学位,郑哲敏有 机会聆听许多世界著名学者的课程或报告,尤其受钱学森所代表的近代应用力学学派影响很深:着眼重大的实际问题,强调严格推理、表述清晰、创新理论,进而开辟新的技术和工业。这也成为郑哲敏后来一生坚持的研究方向和治学风格。
郑哲敏离美之前,恩师钱学森为他送行。他请教:回国后干什么?钱先生说,国家需要做什么,你就做什么。不一定是尖端的,哪怕是测量管道水的流动也可以做。1954年9月26日郑哲敏从纽约乘船离美,途经欧洲辗转近5个月,于次年回到了阔别6年半的祖国。
半个世纪后,总有人問他“当时为什么回来?后悔过吗?”在郑哲敏看来,这不是个问题:“没有想过不回来。这是长在骨子里的东西。虽然美国物质生活很好,但感觉像浮萍,没有根的感觉。”
2、从雷管都没见过的书生到爆炸力学专家
新中国建立伊始,由于缺乏万吨水压机,工业制造水平极低,无法做出航天特殊要求的零部件,钱学森、郑哲敏就想出一个法子——用爆炸的方法炸出来。钱老提出应建立力学的新学科——爆炸力学!
爆破成形的小碗,就是最早的实验模型。在这之前,郑哲敏是连雷管都没见过的书生,但他心中一直谨记并践行着老师的话——“祖国的需要就是我的专业”,白手起家,着手研究。上个世纪60年代,利用爆炸成形研究,郑哲敏团队成功制造出高精度卫星火箭部件。
郑哲敏还接受判断地下强爆效应的科研任务,建立了流体弹塑性理论。他和同事在山沟沟一干就是几年,为该项研究工作理论计算和数字模拟做出了开创性的工作。
“科学家要(为工程技术)雪中送炭,不要锦上添花!”郑哲敏经常这样教导学生,并身体力行地为祖国的经济、国防事业“雪中送炭”。
1969年前后,郑哲敏和研究集体花了近10年时间进行穿破甲机理的研究,拓展了流体弹塑性理论,他提出用子弹打钢板的办法研究炮弹打装甲的规律,通过准确计算,能够让武器在精确的规定距离里打透相应厚度的装甲。由于解决了国防难题,该研究获得1978年科技大会特别奖。
郑哲敏还在爆炸焊接理论和应用研究中,揭示了爆炸焊接机理,奠定了爆炸加工工艺的基础。产业部门就此开发出新工艺,形成中国人自己的技术。数十年后中国是全世界最大的爆炸加工国家,成为爆炸加工产品的出口国。
上世纪80年代,国家急需港口建设,又有产业部门找上门来。建港首先需要处理构筑防波堤下的海底淤泥层, 如用挖泥船,需要挖泥、填石两步工序,不仅工期长,耗资大,而且形成回淤导致不安全。郑哲敏提出:用炸药爆炸扰动淤泥,降低淤泥强度,堆石体靠自重作用下滑。这样,排淤和推填石料同时进行,提高了效率,工艺简单,工期缩短1/3,节约成本1/4。
近些年来,郑哲敏还将爆炸力学研究应用于煤与瓦斯突出机理、纳米压痕标度、三峡三期围堰爆炸拆除等。
1956~2004半个世纪来,郑哲敏一直是我国力学学科的组织者和领导者。
3、从严谨治学到实诚做人
郑哲敏的办公室很特别,摆放着各式各样的椅子,竹藤的、木头的、软皮的,粗略一数,约有七八把。原来,所里的人遇到什么学术困惑,都会拿把椅子,敲开门,与他探讨问题。聊着聊着,最后就把椅子忘在了办公室。“这叫有进无出!”郑哲敏打趣道。
郑哲敏生活中虽然平易近人,但一谈到如何做学问,所有人的回答也都是一个字——“严”!
“力学所筹建时,当时我们很多同学学的是俄语,郑先生特意找美国人花一年时间给我们培训英语。”中科院力学所研究员陈维波回忆,老师特别严谨,当时作一个研究报告,自我感觉不错,给郑先生看了后都提出意见,让他连续改了6次。
20多岁就师从郑哲敏的中科院院士白以龙大学毕业来力学所的第一天,郑哲敏给他打预防针:“你一定要干出汗的活,不要想不出汗就出活。你如果想干一件事,就要干得比别人更好;如果干得不比别人好,就别干了。”
郑哲敏说的“出汗”有两层意思:一是要能吃苦,下基层;二是做科研要善于动脑子,并不是原地打转,做些边边角角、缝缝补补的工作。用他的话说,就是“我们不是给工业部门打小工,而是要解决关键性规律性问题。理论学的越深,解决的问题就越透。如果离开这个本质,就不是做力学研究了”。
要出汗,郑哲敏首先身体力行。上个世纪70年代,年过半百的郑哲敏和30多岁年轻科研人员到实验现场,和大家一起住宿舍,睡上下铺。他知道自己爱打呼噜,就让别人先睡,自己读书,等大家熟睡后自己再睡,第二天一大早和别人同时起床干活。
郑老还有一个特点,就是淡定。几年前,先生身体不好,送到医院,被误诊为情况不妙,剩下时日不多。当时所领导和同事都很悲痛,前去看望,没想到,郑哲敏特别平静,挂着吊瓶在病房与大家照常开会研讨学术大事,为学生改论文。最后复检,发现身体并无大恙,虚惊一场。
但别人遇到苦难,郑哲敏就不“淡定”了。2008年,汶川发生地震,当时身在美国郑哲敏第一时间给家人打电话,代他捐出1万元党费。
郑哲敏曾写道:“一个人如果不是为群众的利益工作,那么生活便失去了意义。”他是这么想的,也是这么做的。
郑哲敏心语
搞应用科学就得能发现工程里不完美的地方,提炼出问题,然后解决关键问题、共性问题、规律性问题。
工程师科学家要言之有物,否则浪费时间。SCI很重要,也有局限性,大家都觉得引用多的文章热门,但也许最有创造力的人们和文章还没有被大家认识到。所以不要迷信SCI。
做科研一定要干“出汗”的活,不要想不出汗就出活。
一个人思想要开阔,就要与同行多交流。观点是在启发碰撞中形成的。
大师贵在实践。吹不出大师。大师有自己的想法和理念,他们需要成长的过程。
一个人如果不是为群众的利益工作,那么生活便失去了意义。
我从过去走到现在,并没有什么清晰的路线。但有一点是确定的,那就是富国强民的愿望。
祖国的需要就是我的专业。科学家要为工程技术雪中送炭,不要锦上添花!