惊悉我们的首任所长钱学森先生不幸辞世,心情万分悲痛。
钱老是科学界的一面旗帜和楷模。他真挚的爱国情怀、卓越的科学成就、为祖国国防科技事业做出的杰出贡献,影响和激励了一代代科技工作者。他的工程科学的学术思想,指引了力学所建所以来五十多年的发展历程。
1991年12月,国务院、中央军委授予钱老“国家杰出贡献科学家”的殊荣。当时我和时任所长薛明伦同志参加了一个由各方代表组成的座谈会。这次座谈会深深触动和教育了我,使我更多地了解了钱老崇高的思想境界和深邃的科学理念。
2005年12月,我与郑哲敏先生、朱兆祥先生、何林同志,代表力学所的全体同志前往钱老住所拜望所敬仰的前辈和大师。我们表达了全所同志对他的深情问候和良好祝福,并当面聆听了他的教诲。简短的言语中又一次体现了钱老的工程科学和应用力学始终如一的思想和理念。与钱老握手感受到的温暖和力量,与钱老睿智目光的直接碰撞,使我终身难忘。
此时此刻,我想重温钱老关于物理力学和材料力学性质的学术思想。
钱老在1957年发表的《论技术科学》中,把物理力学作为技术科学的新发展方向之一。他指出,“这门技术科学的目的是由物质的微结构,原子、分子的性质,通过统计物理的方法来计算物质的宏观性质,这里也包含材料强度的物理理论。这也就是说我们希望用计算的方法来得到工程用的介质和材料的性质。这是一个节省时间、人力和物力的很上算的方法。虽然近代物理和化学的成就是很大的,但是要完全靠它们来推演出物质的宏观性质还是不可能的,在很多地方,我们要采用半理论半经验的方法来解决问题。这也说明了物理力学的内容和研究方法与统计物理、物理化学、化学物理是有所不同的。物理力学要在这些自然科学的基础上,更进一步地结合实际,求对工程技术有用的结果。”在同文中,钱老把“固体材料强度及变形问题”列为物理力学的4个研究内容之一。此前,钱老于1953年发表了题为“Physical Mechanics, A New Field in Engineering Science”的论文,明确提出了物理力学这门新的学科。
钱老关于物理力学的学术思想可以追溯到20世纪40年代。1948年,他发表了“Engineering and Engineering Sciences”的经典之作。在该文的“应用力学原有范围之外的研究领域”部分里,首先论述了“固态物质”。他指出,“当前关于材料的知识是通过大量的实验得到的,这些大量的数据没有得到系统的解释;另一方面,基于量子力学的固体物理理论是纯科学的一个分支。换言之,在实际工程和科学之间存在一条鸿沟,必须在这条鸿沟之间构筑桥梁。用金属的物理理论来构筑桥梁不仅将对实验数据进行系统解释,而且将指明发展新材料的可能性。”显然,他50年代对物理力学中的“固体材料强度及变形问题”的阐述是他这方面学术思想的延伸和系统化。
1962年,钱老编著的《物理力学讲义》正式出版,该书归纳了物理力学的基本概念和研究方法,也介绍了他自己所做的有代表性的工作。该书系统阐明物理力学的目的是要通过对物质的微观分析,把有关物质宏观性质的实验数据加以总结和整理,找出规律,得到需要的数据,并进一步利用这些规律预见新物质的宏观性质,为发展新材料和新工艺服务。
在1978年全国力学规划会上,钱老在发言中指出,“关于金属材料,还有高分子材料,也要找出物性。它们的分析水平,对金属来说就是晶体颗粒,对高分子材料来说就是分子链,纤维结构。这些东西比单个分子大。国外有一种说法,叫‘亚微观’;我们有的同志把它叫作‘准微观’。苟清泉同志提议叫‘细观’。…我很赞同。…我们把微观范围的叫‘物理力学’,那么细观范围是不是可以叫‘精细力学’?就是相对宏观研究得仔细一点,到晶体颗粒和高分子团这些结构的水平。我认为‘精细力学’是大有前途的。新材料、复合材料,以至所谓分子设计,都与它有联系。”他接着谈到,“当我们弄清了物质结构与物质力学性质的关系,我们就可以把问题倒过来,规定材料的力学性质,问材料的结构,细观结构或微观结构该是怎样的。这可以叫做‘分子设计’。现在材料科学已经发展到一旦有了设计,就能把材料造出来。这就又给我们提出一个新的可能:我们可以让工程设计人员、力学工作者和材料科学工作者一道工作,再加上电子计算机,把一项工程设计一直设计到细观或微观的水平,…。”
从20世纪40年代到70年代,钱老关于物理力学中固体材料强度及变形问题研究的论述体现了如下的学术思想。
(1)固体材料强度及变形问题是物理力学的一项重要研究内容。物理力学的基本要点是从微观入手,探索和运用微观层次的物性和运动规律并展开分析,从而阐明物质的宏观力学性质。这就对固体材料强度及变形问题的研究给予了明确的定位。
(2)对于固体材料强度及变形问题的研究,强调宏观与微观相结合,而后又强调微观、细观、宏观相结合。强调实验的重要性,而又指出不能盲目地做实验,应有理论指导;强调分析和计算的重要性,而又指出不能脱离物理背景和工程需求。
(3)强调在固体材料强度及变形问题研究中的学科交叉,包括力学与物理、化学、材料科学、计算科学等的交叉。同时强调工程技术人员、力学工作者、材料科学工作者等合作研究。
(4)通过宏、细、微观结合,实验、计算、分析结合,一方面深入揭示固体材料力学性质的物理本质;另一方面根据使用需求从细观结构到微观结构进行材料设计,为发展新材料服务。
钱老几十年前关于固体材料强度及变形问题研究的这些学术思想相当前瞻。这些思想引导了力学所和中国力学界在此领域的科技工作。
|