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郑哲敏:爆炸力学“开拓者”
 发布: 2019/11/19 13:31:35 浏览次数:

郑哲敏,1924年10月2日生,宁波鄞县人,爆炸力学的奠基人和开拓者之一,2012年度国家最高科学技术奖获得者,中国科学院院士、中国工程院院士、美国国家工程科学院外籍院士。

新中国成立70周年,我国爆炸力学经历了从无到有的历史性突破。漫漫求索之路,我们不能忘记一个人,他就是中国爆炸力学的开拓者郑哲敏。“郑是我最好的学生之一,他不仅天资聪颖,思路开阔,并且工作极其努力,而且尽职尽责,假以时日,他将成为应用科学领域出色的科学家。”这是70多年前,“中国近代力学之父”钱伟长写给郑哲敏推荐信里的一段话。


遵父命,一心向学

在郑哲敏的人生中,父亲是第一个对他影响深刻的人。父亲郑章斐出生在浙江宁波的农村,自幼家贫,念书不多,但聪敏勤奋,16岁时到上海打拼,从学徒做起,最终成为著名钟表品牌“亨得利”的合伙人,分号遍布全国多地,还说得一口流利的英文。在郑哲敏的印象中,父亲没有一般商人的恶习,他正直良善,崇尚文化,决心不在子女中培养一个商业接班人,不娶一个姨太太,朋友也多是医生或大学教授。在家庭的影响下,郑哲敏与家中兄妹也都一生刚正不阿,一心向学。

尽管郑哲敏成长在兵荒马乱的年代,少年时又心脏不好,他的求学经历多次因战乱或生病中断,但因为父亲对子女教育的重视,所以学业却从未荒废。即使在休学期间,父亲也为郑哲敏请来家庭教师,给他补课;此外还带他到全国多地旅游,使他开阔眼界;给他买《曾国藩家书》,教他学会做人做事的道理;带他大声朗读英语,使他后来渐渐能够使用原版英文书,自学数学、物理等课程。郑哲敏说,这些点滴的往事,影响了他一生,养成了他喜欢自学、不喜求问于人的习惯。

▲郑哲敏(右)与中科院力学所另一位著名物力学家郭永怀讨论学术

1943年,他以优异的成绩同时被西南联合大学(抗战期间国立清华大学、国立北京大学和私立南开大学在昆明合办的大学)和国立中央大学录取,因哥哥郑维敏已在此前一年考入西南联大,郑哲敏也毫不犹豫地选择了西南联大,和他从小敬佩的哥哥同样进入了工学院电机系。


遇名师,求索人生道路

因家境富庶,当年郑哲敏是坐着飞机去昆明上大学的。然而,1943年至1946年在西南联大读书的三年里,学习和生活条件却很艰苦。课堂就设在茅草房里,他有机会见到梅贻琦、沈从文、闻一多等名教授,他们简朴的生活让他印象深刻。

郑哲敏至今印象最深的是教授们教学时的一丝不苟。作为低年级生,他与那些名教授近距离接触的机会并不多,但是,通过听他们的报告,以及整个学校大环境的耳濡目染,他渐渐隐约感到“学术上要有追求,做人要有追求”。

同样使他记忆犹新的还有学校里浓厚的民主气氛。持不同政见的学生们经常辩论,而郑哲敏属于“中间派”。他也开始思考国家前途,并逐渐意识到当时社会的许多问题恐怕根源于体制问题。但他生性淡泊名利,很多事都是想想就放一边, “政治太危险”,还是学习要紧。在大学时代,和很多这个年龄的青年一样,他开始思考“人为什么活着”这样的哲学问题,还特意到图书馆借来哲学书籍寻找“答案”,他最后的结论是:“人终归是要死的,一个人活着的价值,还是要做一些事,为社会做点贡献。”


▲1948年9月 在美国加州理工学院的留影

因为觉得和哥哥学不同专业,能对国家有更大贡献,郑哲敏从电机系转到了机械系。中学时郑哲敏的理想是当飞行员或工程师,前者可以在前线抗战,后者可以建设国家。然而,最终他还是走向“力学”这条理论研究的道路,因为他遇到了第二个对他影响深远的人——著名物理学家钱伟长。

多年后,郑哲敏回忆道,钱伟长对他的重要影响,一是使他从此确定了研究力学的道路,二是钱伟长重视数学和物理等基础学科,对他影响很大;三是钱伟长是当时有名的“进步教授”,积极参与爱国学生运动,还常跟学生讲对美国社会的认识,认为美国“虽有很多科学创造,但都不能为人民所用。”


学成归国,拓荒“爆炸力学”

1947年,清华大学机械工程系高材生郑哲敏获得了前往美国加州理工学院深造的机会。在美5年时间,他师从钱学森,开始在力学研究领域崭露头角。本来在美国拥有大好前途的郑哲敏,一毕业就做出了回国的决定。几经周折,直到1955年2月,31岁的郑哲敏踏上了归国之路。


▲1994年郑哲敏获1993年度陈嘉庚奖左起:严冬生、周光召、郑哲敏夫人、郑哲敏、陈嘉庚亲属、师昌绪

1955年4月,郑哲敏进入中国科学院工作。当时,我国工业正面临着一个棘手的问题,由于缺少万吨水压机,我国的加工工艺水平无法提高。既然爆炸能够在瞬间产生巨大的冲击力,何不把需要的零件“炸”出来?于是郑哲敏来到了北京汽车厂。“那时候有点盲目感,结果一炸,钢板就像块布一样稀巴烂了,根本达不到汽车零件的精度要求,后来我就被人家客气地请出去了。”当时国内很多人都觉得,郑哲敏的这种想法是天方夜谭,人怎么能够控制爆炸呢?但是让所有人都没有想到的是,仅仅几年时间,这位被“请出去的人”,就用事实作出了最强有力的证明。

1960年秋天的一个下午,在中国科学院力学所的篮球场上,一声预计中的爆破声之后,一片薄薄的铁板被炸成了一个小碗。这是郑哲敏他们做的一次爆炸成形实验。它的结果让钱学森和郭永怀兴奋不已!钱学森拿着小碗给大家看:“可不要小看这个碗,我们将来卫星上天就靠它了。”随着这次“小碗实验”的成功,1962年,在中国科学院,一个新兴的专业就此诞生,钱学森起名为“爆炸力学”,其创始人便是郑哲敏。而后几十年,郑哲敏用一次次“里程碑”式的科研突破,让人们真正认识到了“爆炸力学”的神奇威力。


国家需要什么,就做什么

郑哲敏回国前夕,钱学森曾对他说:“国家需要什么,我们就做什么。”这句话,郑哲敏记了一辈子,也做了一辈子。“爆炸力学”可以制造火箭零部件。上世纪50年代,我国正在紧锣密鼓地进行着“两弹一星”的研制工作,由于加工工艺落后,很多形状特殊的关键零件无法制造,这成了火箭上天的一个大障碍。经过3年的努力,郑哲敏成功阐明了爆炸成形的主要规律,并用爆炸成形的办法生产出技术要求很高的火箭零部件。随后,郑哲敏团队又制造出高精度卫星火箭部件,解决了当时我国航天事业的重要难题。

“爆炸力学”可以预测核爆炸威力。1964年,我国开始地下核试验预研,需要预测核爆炸究竟有多大威力。郑哲敏利用预报核爆炸当量的方法,成功将核爆炸极为复杂的过程浓缩在数学方程式中,提出了“流体弹塑性模型”,成为了爆炸力学学科的标志,至今仍是教科书中的经典理论。


▲郑哲敏(右二)与科技人员讨论工作

“爆炸力学”可以增强武器装备的战斗力。新中国成立初期,我国常规武器落后的问题迫切需要解决。郑哲敏带领团队研究出了穿破甲弹爆炸的力学机理,得到了比国际流行的Tate公式更为有效的穿甲模型,通过改变坦克装甲的外形和材料,加强了它的防御能力。此后10年里,他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,改变了我国常规武器落后的状况。

他为爆炸力学所付出的努力,赢得了国内外力学界的广泛认可,1993年他被美国国家工程院授予外籍院士身份。

2013年1月,郑哲敏荣获国家最高科学技术奖。面对500万的奖金,他却说:“有了这份名,就有了这份责任,我这么大年纪了,还能尽到多少责任?所以有点欠了什么完不成的感觉。”

“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。”把国家需要当做自己的专业,将青春埋首于科研一线,倾其一生,他都在践行着一个赤子的强国梦。如今,中国爆炸力学研究已走在世界前列,中国已傲然挺起脊梁!


本文摘自《天下宁波帮》第112期 10月刊


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