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我和物理力学的一段姻缘
    时间:2016-6-21     点击率:15556

编者按:2016116日,是力学研究所成立60周年纪念日。在1956年的这一天,由陈毅副总理亲笔签署的国务院批复文件下达,中国科学院力学研究所正式成立,钱学森先生担任首届所长。在力学所走过的一甲子年间,力学人遵循钱学森的工程科学办所思想,为推进中国的近代力学事业、为推动中国的经济国防建设,做出了重要的贡献。力学所离退办和老科协力学分会向在力学所离退休同志征集回忆文章并编辑了纪念文集。老一辈力学人以国家需求为己任、艰苦创业和奋发拼搏的精神,是力学所60年奋斗史的精髓。本刊“情系科学”栏目将陆续推出这批作品,展示普通科技人员的风貌。

我和物理力学的一段姻缘

崔季平

19569月力学所从北大物理系要来了我和吴金声,化学系来的是钱希真,作为钱学森物理力学的研究实习员开始学习和工作。

钱学森先生对于物理力学的研究在国外就开始考虑过。他在加州理工学院时发表过论文,写过一本讲义,并讲授过这门课。他认为,作为技术科学的一个组成部分,物理力学必须要发展。他认为,力学后来发展到应用力学是因为哥廷根学派走远了,物理力学没有理由不成为一个独立的分支学科。它在工程里一定有很好的应用。在十二年科学规划第59项的若干边缘学科中,物理力学就是一个。如何发展物理力学?和钱先生当时对所里所有其它学科的发展构想是一致的,他觉得首先要建立队伍。当时的导师是很少的,一次带很多人出来是不可能的,所以要建立一个当中过渡的梯队。我们这些人就是被计划在过渡梯队里的人,将来再扩展成为一个强有力的队伍。我们到所后最初的任务是学习钱先生在美国授课的《物理力学讲义》,并要将其整理成中文稿,我们每人每周要做一次报告,这个工作一直到1957年夏天。

钱先生在讨论会上把过去他已发表的文章介绍给我们。他有意向安排让钱希真做燃烧和等离子气体方面的光谱,让她先跟着物理所的孙湘先生学习光谱学。钱先生和孙湘是同船从美国回来的。他了解到孙湘先生的研究方向正是他所需要成为他在加州理工学院与Penner合作模式一样。我在北大学的是固体物理,他让我做报告,讲讲我们北大教研室里的学术思想。北大物理系原来有一个前苏联专家,他的观点是要寻找塑性力学本构关系。钱先生对此不大赞同。钱先生更倾向于基于微观的研究,例如他在1956年物理学会年会上作的报告,说到葛庭燧先生的研究是一个出路。

1957年秋下放农村劳动,钱先生亲自到火车站送我并告诉我:下去好好看看,那里有没有物理力学可做。1958年秋我回来的时候,所里的情况大变了。大跃进时力学所的物理力学组解体。组里的人(包括57年大学毕业分配来的人)都转投其他工作了。郭永怀所长则认为“高温气体”研究是不能扔的。1958年底,他就把高温气体这一块揽过去,在老一室里重新设一个高温气体组,他找我去做高温气体,并做激波管实验工作,并安排从厦门大学化学系分配来的白震谷去做热力学等性质计算。郭所长选了四名分院来协作的进修人员来做我的助手。

到了1959年国庆节的时候,郭沫若院长来力学所参观,钱和郭两位所长陪同。当参观到激波管的时候,郭老问:“这项工作是你们二位谁指导的呀?” 郭永怀所长回答道:“是钱所长”,钱先生就说:“这就是你指导的嘛。” 并当场就选题情况询问郭所长,显示他们之间在物理力学研究方向上是一致的。

我进一室的时候,郭所长已经是中国科学技术大学化学物理系的主任了。那个系其中的一个专业就是物理力学。每次他去科大就叫上我,去系里与系方和同学沟通,熟悉情况。1961年郭所长要我全职在科大做驻化学物理系物理力学专业的代表,解除了我在十一室的职务,留有编制。物理力学专业占了化学物理系里的一半,但与此不相称的是力学所并未开展相应工作,在物理力学方面只有我和钱希真两个人。我写了个报告向系里反映,说明力学所的准备工作不太落实。系里将此报告转到钱所长那里,他看完后立刻把我叫去,批评我太保守,太胆小了。于是,随后便商议重新提出名单,在力学所召集旧部,恢复物理力学这个研究组了。

之后,在这个研究组里设置了三个专题。其中,关于“高温气体”研究,也是他和郭所长共同设想的;另一个是“高压气体”研究,是搞爆轰状态研究;第三个是超临界态,是探索液体燃料在发动机里的再生冷却超临界态热物理问题。

1963年有了一支初步成型的科研团队之后,钱学森先生召集科研人员做了一次讲话,强调组织原则:学科建设要有带头人,主控研究方向,通过一个组织核心带动科研工作,指导工作主要靠学术交流。在每周的学术讨论会上,研究人员做工作报告,全体人员参加并讨论,最后钱所长做点评,指出工作之成败与方向。这个阶段,钱所长开始拓展物理力学与外部的联系。1963年他在物理学年会上作报告,题为 “力学中的几个物理学问题”。报告引起学会主席吴有训的关注,由他引荐吉林大学苟清泉来合作,并促成了1966年初的“原子分子物理与物理力学座谈会”。这次会议明确了两学科的关系。原子与分子物理学是成熟的学科,它是物理力学微观基础,而物理力学是一门待开发的技术科学。钱所长管这叫不同“学派”。另外,随着国内尖端技术的需求,由钱,郭二位所长的推助,物理力学有机会参与国防科研某些尖端技术项目。其中之一就是航天工程中的再入问题的研究。

时隔不久,文革中“斗批改”的“改”在研究单位就成为“拆围墙,走出去”,就要打破原研究室建制了。具体到物理力学室,军管认为,它是钱学森管辖的,便要求他本人来做这件事。钱所长到所里来召集全室会,重申:我原是按有组织的科研原则组建的,现在放你们去作“乌兰牧骑”去这是形势的需要。看来,他实在是无可奈何的了。据此,郭所长出面再一次保护了高温气体组。

文革后1979年力学研究所要恢复物理力学。时过境迁,如何适应新形势?我带着问题求教于钱所长。谈话相当轻松,涉及广泛。归纳起来,他对物理力学的方向前途有三点建议:(1)现代计算机的能力发展很快,早先我提物理力学的时代,相当多的问题只能靠简化模型处理,现在不同了,应当重视计算机的使用;(2)原来的“讲义”只讲了关于“流体”的部分,另一半关于固体材料的问题未涉及,现在应当把这部分工作考虑进去;(3)科学家要达到“登堂入境”的境界,能够随时代而创新思维并达到成功。他自己就是一例。“你们水平不行,只是能做做具体工作而已,还是先考虑做力所能及的工作为好”。

根据这一精神,恢复后的物理力学要从传统课题转型,先后约请国际权威专家来讲学,包括美国Livermore国家实验室的Alder讲凝聚态的Monte Carlo理论方法,美国国家标准局的蔡锡年讲分子动力学并开展合作研究。此后我们得以在国内率先开展纳米材料力学性质的分子动力学研究。1993年物理力学室再次解体,微纳米尺度物理力学的研究纳入到非线性国家实验室,获得了新的发展生机。至于高温气体这一块则坚持了钱郭两所长选定的方向,保留下一个小规模的实验室,它能完成国家任务,保持有一定的学术地位。

回顾我在力学所追随钱所长做物理力学研究的这段科研历程,感慨良多。之所以执著于物理力学研究,一方面肩负着作为学生的道义是我义不容辞的,另一方面是对国家和人民所负的责任。而物理力学的发展几经波折、命途多舛。每每想起,我总会因为囿于自身学术能力所限和我个人的勇气欠佳而感到遗憾。如今我虽然已经退休,但我对物理力学的期望与忠心仍然是饱满的,我祝愿它能够成长壮大。

作者简介:

   崔季平,中国科学院力学研究所研究员,毕业于北京大学物理系,1956年至今在力学所工作。历任力学所物理力学高温气体课题组长、物理力学研究室主任等职。曾任中国力学学会理事,中国力学学会物理力学专业委员会主任委员,《力学进展》、《化学物理学报》编委。主要研究领域为高温激波管和高温气体性质。