黄克智:克勤力学争朝夕

2023-07-22 20:30
科学导报 2023年44期
关键词:断裂力学张维工程力学

他在颠沛流离中求学,凭借着勤奋和努力,严谨治学,终成中国固体力学大家;进入耄耋之年,仍在带学生、搞科研,每天工作9个小时以上,以敏锐的洞察力继续开拓新的研究领域。他就是固体力学专家黄克智。

1、技术救国,结缘力学

黄克智在南昌滕王阁小学毕业后,日本帝国主义侵略的战火已燃至江西。由于南昌是国民政府的空军基地,经常遭受轰炸。为躲避敌机,黄克智随全家颠沛流离。

动荡的岁月,拮据的生活,并没有打消黄克智追求科学知识的热情,反而激发起他为祖国发愤读书的志向。他跳过初中三年级,直接考取当时暂迁于江西省遂川的赣省中学(高中)。赣省中学是一所在数理方面对学生要求非常严格的学校,老师们都非常优秀,具有扎实的数学物理功底和丰富的教学经验。对黄克智影响最大的是数学物理老师张森云,他的启发性教学、对学生的严格要求,影响了黄克智的一生。

新中国的成立为他创造了实现宏愿的条件。1955年作为第一批进修教师,他被送往莫斯科大学数学力学系进修,师从国际著名力学家、前苏联科学院院士拉包特诺夫。留苏3年中,黄克智夜以继日地刻苦攻读,终于取得优异成绩。

就在院方和导师批准他破格进行博士学位论文答辩前夕,学校电召他立即回国,参加组建清华大学工程力学数学系的工作。他的导师感到十分惋惜,希望他获得学位后再回国,但他认为祖国的召唤和需要高于一切,毅然放弃了答辩的机会。回国后他全力以赴地投入到工程力学数学系的创建与教学工作。从此,他一直在清华大学工程力学系工作长达60余年。

2、传承师道,硕果累累

毫无疑问,导师张维在黄克智的科研道路起程时起了最重要的作用。在遇到张维之前,黄克智对自己将来的主攻方向还不明确,“是他把我领进了力学的大门,是他培养我对力学浓厚的兴趣,也是他的言教身传让我学会了如何做一位严谨的科学工作者,如何当好一位称职的大学老师。”

黄克智在北洋大学任助教的那一年,正值张维、陆士嘉夫妇离开北洋大学去北京的清华大学任教。黄克智常在同事和同学们的言谈中,听到关于二位老师的博学和为人的赞美之辞。当时20岁的黄克智对自己的未来并没有明确的想法,但确定了一个坚定的信念:一定要找到楷模张维老师。一年以后(1948年夏),机会终于来了,黄克智在报纸上看到清华大学土木系招收研究生的廣告,他非常兴奋,不顾一切地辞去北洋大学的工作,直奔北京,报考清华大学的研究生。当时的主科目《结构力学》是张维老师亲自出题,共6道题,每题17分,黄克智得了满分102分。就在这张考卷上,张维认识并看中了黄克智,马上决定录取他。双方在相互还没有见过面的情况下,都给对方留下了深刻的印象,师生缘分可谓奇妙。

录取为研究生以后,黄克智首先选择听张维的壳体理论和陆士嘉的微分方程理论两门课。张维讲授的壳体理论把黄克智引入了一个充满吸引力的境地。不但讲述理论本身,更能讲述理论的不断发展和更新。当时,黄克智就下定决心,要沿着导师的足迹,深入到壳体的领域里,继续深入研究和发展。

此后,他在基尔霍夫(G. Kirchhoff)的假设下由柱壳方程推导出了薄壁杆体理论的方程,并且由柱壳方程推导出了中长壳理论的方程,得出各种壳体简化理论不是互相孤立的,它们是壳体理论在不同条件下的简化。而在此之前,戈登威泽(Goldenweizer)的边界效应二次理论是不完全的。在此几次基础上,他还发展了把复杂壳体问题分解为简单问题的分解合成方法。

“文革”期间,黄克智和年轻教师一起组成了断裂力学的研究团队。他自己本人是从零开始,每天刻苦学习,做了十几本学习笔记,带领其团队攻克一个又一个难关,并取得了较大成就。1979年,中国高校交流断裂力学时,清华大学工程力学系的断裂力学团队已经处于国内领先水平。

3、为创造美丽新世界播种

黄克智在60余年的力学生涯中,数次转变研究方向。他认为作为一个合格的科学研究者,必须具备两个条件:首先研究的目的是为国家发展的需要,所以个人的研究方向必须与国家的需要相结合;其次研究的水平必须紧跟国际的先进水平,不能固守一个项目几十年不变。

也因此,他从年轻时起每十年转变一个方向——20世纪50年代研究壳体理论;60年代研究塑性和蠕变;70年代研究断裂力学与压力容器;80年代研究相变力学;90年代研究应变梯度塑形理论。

进入21世纪后,他自己也进入80岁高龄,更感时间的紧迫,就主动改为每5年换一个研究方向。他曾经说过:“科学研究不是固定的,自己每5到10年一般都会改变一个研究领域,这是很有必要的,研究也需要与时俱进。”80岁的他开始研究微纳米尺度力学以及国际最热门的柔性电子元件力学。应该说,他对每一个新方向的开始,并不是对老方向的结束。在每一个研究项目中,他都能得到很好的收获,并带出一批高质量的研究生,发表一批高水平的文章。

2012年,年过85岁高龄的黄克智在院士大会上听了关于我国科技形势报告谈到国外的水力压裂采油的发展情况后,很是兴奋,认为机会来了。国家向他提出了要求。尽管他已如此高龄,尽管他从未搞过地质、岩石,但他却敢于挑战这项任务,马上组织队伍,花几个月的时间采集有关资料,带领学生去拜访石油方面的专家。每天早晨4点起来,攻读、研究大量的陌生文献。他说:“我必须自己先走一步,才能让年轻的同志学起来更容易些,信心也会更足些。”在自己学习几个月后,他就向年轻人传授他学习得到的新知识,每周开课2个小时。

黄克智本人认为与科研成就相比,自己更大的成就是作为人民教师,因此他更愿意被人们亲切地称呼为“黄老师”。在黄克智看来,培养年轻人是使国家强大、兴旺、延续、发展的根本国策,他一生为此而奋斗,并感到无比骄傲与满足。他说如果有来世,还要申请当一名人民教师。

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