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【经济日报】郑哲敏:求索爆炸 以力证道
发布时间:2013-01-19 来源: 【字号:  

1978年郑哲敏(右二)与科技人员讨论工作。(资料照片)

1956年郑哲敏(右)与郭永怀亲切交流。(资料照片)

2002年,“三峡三期围堰爆破拆除方案设计与研究”项目验收后,郑哲敏(右三)视察三峡船闸工地。(资料照片)

郑哲敏瘦小,脸上总是挂着温和的笑,眼神里却透着光。

作为我国爆炸力学的开创者,穷其一生,郑哲敏所做的都是希望能更多地解决问题。

“今天的科学由两部分组成,即以基础研究为目的的基础科学和以应用研究为目的的技术科学。”2001年,他在《关于技术科学与技术科学思想的几点思考》中这样写到。

技术科学的思想,从钱学森那里一脉相承,郑哲敏终生实践之。和许多归国爱国科学家一样,国家需要什么,就做什么,是他那一代人的坚守。

这坚守,令他毕生在科学的世界里上下求索。2013年1月,89岁的郑哲敏获得国家最高科学技术奖,这一年,距他离美归国,已然58年。

家和国,一生无悔的情怀

1954年9月,郑哲敏从纽约乘船离开美国,辗转欧洲,终于于次年2月回到祖国。

排除万难,也要回到这片土地上。郑哲敏出生于山东济南,他的求学历程从来不是一帆风顺,初中二年级时,日本侵华战争爆发,学业一度中断。少年时目睹山河之破碎、国家之贫弱,他决意要学“有用的东西”,入西南联合大学电机系,后转入机械系,毕业后留在清华大学任钱伟长教授助教。“我为什么对工科有兴趣,对物理有兴趣,最终走向力学?从那个旧时代过来的人,总对富国强民有情怀。鸦片战争的耻辱在身上背着,太想为国家做一些实实在在的事儿。”回首往事,一贯平和的郑哲敏,情绪暗涌。

对郑哲敏来说,在求学过程中遇到好老师的两大受益,一是科学精神,二是做人原则。

1948年,在梅贻琦、陈福田、钱伟长、李辑祥的推荐下,郑哲敏前往加州理工学院求学,在一年后成为钱学森的博士研究生。此后,他获得应用力学与数学博士学位,并在热弹性力学、流固耦合力学等新学科方向上崭露头角。

回国前夕,钱学森特地跟他谈心,告诉他回国后不见得能做高精尖研究:“也不知道国内科研水平如何,只能是国家需要什么,你就做什么。”此后的岁月里,郑哲敏的科研人生,始终践行着这番话。

刚到北京,中科院甚至连力学所都还没有,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,郑哲敏则一起参与创建工作。上世纪50年代的新中国,百废待兴,正需要郑哲敏这样的人才参与国家建设,但这也意味着他开始远离世界力学最顶级的研究方向。

放弃在美国的前沿研究回国,是郑哲敏圆其报国理想的无悔选择。“当然,把我们的工作放在全球版图里,在深度、在创新意义、在科学价值上,都是第三世界的,这一点必须承认。但在国家舞台上做事情,我施展的空间很大。”

遗憾也不是没有,“文革”时期,科研工作中断,生活之苦他不觉得,时间浪费却让他揪心,“糊里糊涂参加了很多批判会,花了很多时间,真正坐下来做工作的时间少得可怜”。上世纪80年代初,“高能粒子、高能激光出来了,所里经济条件不太好,我本人也有点胆怯,不敢想,所以该抓的发展机遇溜走了。当时投入得太少了,本来可以推动爆炸成形向前走得更远,这是我一个大遗憾”。

爆炸力学,解决问题的技术科学

谁曾想,爆炸力学的泰斗郑哲敏,其实一直到1960年都没有见过炸药。“刚开始也觉得危险,见着雷管会慌。”他笑着说起来。

中科院力学所组建之初,就提出“每个组的研究方向要围绕着国家的重大问题”。郑哲敏出任弹性力学组组长,“围绕国家重大问题”,他开始进行水坝抗震的研究,又领导了大型水轮机的方案论证。

搞爆炸力学研究,是国家所托。因中苏交恶,苏联专家从中国撤走。1960年,郑哲敏受航天部门委托,研究爆炸成形问题。钱学森预见到一门新学科正在诞生,将其命名为爆炸力学,将开创这门学科的任务交给了郑哲敏。

郑哲敏不负所托,成功研究出“爆炸成形模型律与成型机制”,并与工业部门合作,应用此理论成功地生产出高精度的导弹零部件,为“两弹一星”作出重要贡献。

4年后,我国开始地下核试验研究,郑哲敏承担了相关任务。他主动考虑地下核爆炸威力的预报问题,在大量实验和计算分析的基础上,郑哲敏1965年独立地与国外同行同时提出了一种新的力学模型——流体弹塑性体模型,为中国首次地下核试验的当量预报作出了重要贡献,并奠定了爆炸力学学科建立的理论基础。

1971年,从干校返回中科院力学所后,郑哲敏继续致力于爆炸力学的研究。针对常规武器最重要的穿破甲问题,经过10年努力,郑哲敏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,改变了中国常规武器落后的状况。

国家需要什么,什么就是郑哲敏的研究方向,这也促使他对科学的独到认识越来越清晰:“科学的认识既来自于基础科学的研究,也来自技术科学的研究,因为他们都属于科学实践的范畴,都以发现和创新作为追求的目标。”

改革开放初期,国民经济建设如火如荼。上世纪80年代中期,连云港有关方面找到郑哲敏求援。当地要修建一个6.7公里的海堤,预计造价1.7亿元,由于海底淤泥太深,如用挖泥船施工不仅价格过高,且施工工期太长。郑哲敏利用流体弹塑性理论,用爆炸的方法解决了淤泥问题,项目成本节省了三分之一。港口建设中爆炸处理水下软基的方法,随后在全国大规模推广和应用。

半个世纪以来,爆炸力学在我国多个领域得到重要应用,解决了许多实际问题。中国科学院院士、力学家白以龙评价说:“流体弹塑性体模型的提出,是一个跃进而不是渐近。从核爆炸到海堤建设到加工一个零件,许多貌似不相干的领域,都能得以应用。”

技术科学既不是自然科学也不是工程技术,而是二者结合产生的“化合物”,迸发的能量惊人。正如郑哲敏所描绘的,“技术科学把开辟新的技术领域、以创造和带动尖端技术的发展作为自己的中心目标”。

1993年,郑哲敏收到一封来自美国的意外来信:由于在爆炸力学理论和应用上的成就,郑哲敏当选我国第三位美国工程院外籍院士。

自由探索,苦尽甘来的科学之美

郑哲敏对力学发展的思考从未停止。

他强调,力学研究要加强与其他技术学科、广大工程技术领域的交叉和合作,要发展交叉科学,充分发挥力学的开拓创新与服务功能,如航空航天科学技术、材料科学与冶金及化学工程、能源科学与工程、生物医学工程、纳米技术等。他希望力学打开大门,走进并加入更多的行业,努力在发展高技术、实现传统工业现代化和可持续发展方面发挥重要作用。

事实上,郑哲敏提出的流体弹塑性理论,未来的应用将不仅仅局限于爆炸领域,只要是与能量快速释放相关,都能得以应用。“爆炸力学刚开头,还有很大的发展空间。爆炸现象很普遍,最大的是宇宙大爆炸,陨石对地球撞击也是爆炸,还有激光爆炸、电火花爆炸。许多工业领域,都与此有关,我猜想爆炸的理论和应用还将得到更大发展。”

郑哲敏对中国科学未来发展的思考也始终在进行。

对当下许多科研工作者着眼于眼前利益,热衷于解决短期问题,却对基础科学缺乏恒心与耐心的现状,他并不满意。

“必须承认基础科学的重要性。我一向主张基础要打好,基础没有打好,谈不上搞科研。理论学得越深,解决问题就越透彻。”

“搞应用科学、搞工程科学,要了解工程后从工程中提出科学问题,这不能靠工程师,提出科学问题是科学研究的责任。找到困难到底是什么性质的问题,提炼然后进一步解决,找到一条路子、创造一种方法,这是科学研究该承担的责任。”

“技术科学不是给工业‘打小工’,而是解决工业共性、规律的问题。如果离开这个本质去做别的,就不是科学研究了。”

……

郑哲敏喜爱阅读哲学书籍,在他看来,现代科学精神的精髓就是古希腊时期传承下来的“自由探索”的精神。在这种精神的指引下,欧洲的文艺复兴、现代科学的发展等多次对人类文化影响深远的“质变”出现。探索精神相对薄弱,是造成我国科学创新不足的核心问题。

“科学研究是枯燥和辛苦的,要经得起寂寞和痛苦。搞科学试验,一条曲线出来,与想象不一样,让人苦恼。可发现规律的刹那,那苦尽甘来,令人欣喜。”正是在不懈的上下求索中,郑哲敏体会着苦尽甘来的科学之美。想来,他也希望更多的人体会这科学之大美。

(原载于《经济日报》 2013-01-19 07版)

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