“驯服”炸药的爆炸力学泰斗 ——访2012年度国家最高科学技术奖获得者郑哲敏

发布时间: 2013-02-01 12:00:00    来源: 省统战部

郑哲敏,浙江宁波鄞州人,著名力学家、爆炸力学专家,中国爆炸力学奠基人和开拓者。192410月出生于山东济南,1947年毕业于清华大学机械工程系。系中国科学院院士、中国工程院院士、美国工程院外籍院士。

 

“驯服”炸药的爆炸力学泰斗

——访2012年度国家最高科学技术奖获得者郑哲敏

□余玮

  2013118日上午,“2012年度国家科学技术奖励大会”在北京人民大会堂举行,共有7位科技专家和330个项目获奖。中国工程院院士、中国科学院院士郑哲敏获得2012年度国家最高科学技术奖。

  郑哲敏的研究领域爆炸力学属于冷门加偏门的力学分支。他找到了爆炸中能量释放的科学规律,“驯服”了炸药,并利用这种威力巨大的能量解决了很多工程难题,在爆炸领域开创了广泛的应用空间。

深受父亲影响的富庶顽童

  核爆炸、瓦斯爆炸、炮弹爆炸……“冷门院士”郑哲敏总能用简洁的数学公式概括形形色色的爆炸中蕴含的规律,再用这些规律去解决新的问题。由于他对爆炸能量释放过程的娴熟掌握,中国诞生了世界上从未有过的新学科——爆炸力学。

  郑哲敏出生在山东济南,父亲郑章斐为浙江宁波鄞县人,是著名钟表品牌亨得利的合伙人,在青岛、济宁、泰安等地创设了数家亨得利分号。郑章斐尽管经商开店,崇尚实业,但是一直遗憾自己没有更多的上学机会,因而全力支持和鼓励子女用功读书,教育子女中规中矩、修身养性。郑哲敏回忆说:“父亲不希望我们步他的后尘从商,总是给我们接受良好教育的机会。父母虽然在我们的学习上要求非常严格,但同时也给我们充分自由的发展空间(如选择学校、专业、工作)。父亲从不嗜烟酒,节假日喜欢带着我们旅游,所以,儿时的生活虽然富裕但并不奢侈。这就是我们家庭生活的环境。”

  郑哲敏在家中男孩子里排行老二,生性好动、活泼、顽皮,兴趣比较广泛,但对学习并不上心。一直到小学五年级,有了自然课程后,郑哲敏开始对书中飞机的各种知识产生浓厚兴趣,学习的热情变得高涨起来,成绩也越来越优秀。

  童年,有美好的记忆,也烙下了历史的阴影。日本侵华后,郑哲敏一家都生活在频繁轰炸的恐怖中。民族的苦难、国家的衰弱一直是他成长的大环境。1937年,受局势影响,郑家举家从山东济南回到祖籍浙江宁波,住在宁波鼓楼的一条巷子里。抗日战争全面爆发后,郑哲敏的弟妹随母亲由宁波移居上海,他和大哥则随父亲到四川,就读于成都市建国中学。后因身体原因,他在家休学半年,在此期间,父亲安排家庭教师给他做辅导,而他自己也开始自主学习。郑哲敏回忆说,那时起,他就有了学习英语的主动性,每天早上第一件事就是学英语、查字典,按照父亲的要求大声朗读,后来自己还到书店买来原版的古希腊数学家欧几里德的书来看,自学了数学、物理等课程。他读高中时,所有科目都再自备一本相应的英语教材来读。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。 

1940年,郑哲敏初中毕业后考上了当时颇负盛名的金堂县铭贤高级中学。这所由孔祥熙开办并与美国欧柏林大学有密切联系的学校,有“欧柏林在中国”之称。学校里有美国老师授课,注重学生自我管理的理念,让郑哲敏收获很多。在这里,他不仅学习成绩好,而且参加很多业余活动,比如做英文社的主席,甚至管过一年学校的学生食堂。

爆炸力学泰斗是怎样炼成的

  1943年,郑哲敏以理科第一名的优异成绩考入西南联合大学,就读电机工程系。在这里,他第一次开始对当下国家的前途命运以及自己的责任有了更深刻的思考。怎么样才能富国强民?在经过一番思考和探索之后,生性淡泊名利且对政治不感兴趣的郑哲敏决定投身科学救国。于是,在进入大学的第二年,郑哲敏从电机工程系转到了机械工程系。

  1946年,抗日战争刚刚结束,西南联大解散。郑哲敏入清华大学随钱伟长学习。郑哲敏首次接触到弹性力学、流体力学等近代力学理论。钱伟长严密而生动的理论分析引起了他的极大兴趣。“钱先生的课是我走上研究力学道路的启蒙。从那时开始,我才真正接触了现代力学。”

  1948年,郑哲敏脱颖而出,成为全国唯一一名“国际扶轮社国际奖学金”获得者并赴美国加州理工学院力学专业学习。在那里,他用一年时间获硕士学位后,跟随当时已誉满全球的钱学森攻读博士学位。在学习的过程中,他深受钱学森所代表的近代应用力学学派的影响,着眼重大的实际问题,强调严格推理、表述清晰、创新理论,进而开辟新的技术和工业,这也成为郑哲敏坚持一生的研究方向和治学风格。

出国留学,是为了将来报效祖国,然而,新中国成立后,中国在美留学生的归国一事集体受阻,郑哲敏毕业后不得不先暂时留在美国加州理工学院当助教。

1954年日内瓦会议后,美国移民局取消了对一批留学生不得离境的限制,郑哲敏迫不及待地回到祖国。离美之前,钱学森为他饯行。他非常认真地请教恩师:“我回国后干什么?”钱学森说:“国家需要做什么,你就做什么。不一定是尖端的,哪怕是测量管道水的流动也可以做。”

  次年,郑哲敏回到了阔别6年半的祖国。刚回到国内,中科院力学所还没有成立,郑哲敏到中科院数学所设立的力学研究室工作。几个月后,钱学森也冲破重重阻力回到祖国创建中科院力学所,郑哲敏也参加了力学所的创建工作。1956年,他被任命为该所弹性力学组组长,研究水坝抗震。1958年,他领导了大型水轮机的方案论证。1960年,苏联撤退专家。他应邀参加了周恩来宴请科学家的盛会。周恩来在祝词中恳切表示,国家建设要依靠中国自己的知识分子。于是,郑哲敏开始致力于解决国民经济中的重大问题。

  1960年秋的一个下午,中科院力学所操场上,一个小型爆炸成形实验正在进行。科研人员屏息静气,只听“砰”的一声,一块5厘米见方、几毫米厚的铁板被单发雷管炸成一个小碗。大家欢呼雀跃。这是我国第一次在精确计算炸药爆炸时能量释放的方向和力度的情况下,成功将一块金属平板炸成事先预期的形状。这种对炸药的精确掌控,用在制作导弹和火箭的喷管中,就是爆炸成形技术。

  这个爆炸成形实验,让钱学森预见到一门新学科正在诞生,他将其命名为爆炸力学。随后,在中国科技大学力学系里开设工程爆破专业,1962年改名为爆炸力学专业,并由郑哲敏负责为这个专业设计课程、聘请专业课教员、安排毕业论文工作等。由此,中国爆炸力学研究进入快速发展期。

  经过努力,郑哲敏不仅阐明了爆炸成形的主要规律,而且和工业部门合作生产出技术要求很高的导弹零部件,使爆炸成形成为以科学规律为依据的新工艺,获得1964年全国工业新产品一等奖。同一时期里,他还指导另一研究组在爆破技术方面开展研究。通过爆炸成形和对爆破的研究,郑哲敏在力学和工程技术之间修架桥梁。

  “文革”时期,科研工作一度中断。1971年,郑哲敏在历经磨难后终于重返中科院力学所,继续致力于爆炸力学的研究。

  早在20世纪60年代初,郑哲敏就曾提出过用室内小型枪击试验可以代替实弹靶场考核的建议,并且准备探索将流体弹塑性模型应用到穿破甲机理研究中去,以改进我国兵器的落后面貌。上世纪70年代初,珍宝岛战役打响,为改变我国常规武器落后的状况,郑哲敏开始组织力量研究穿破甲机理。经过10年努力,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,得到了比国际流行的Tate公式更为有效的穿甲模型,获得了比国际公认的Eichelberger公式更符合实际的计算公式,从武器设计的角度解决了这个问题。

  20世纪80年代,我国沿海城市急需港口建设,但是从大连到湛江沿海海底有淤泥层。传统的方法用挖泥船把泥挖出来再填回石头,不仅造价高而且工期慢,质量更是难以保证。用爆炸的方法处理海底淤泥,是一种新技术的探索。在郑哲敏的领导下,经过多次试验研究,终于形成了切实可行的爆炸填石排於技术:用炸药爆炸扰动淤泥,降低淤泥强度,堆石体靠自重作用下滑。

  至此,作为工程的核心问题基本上解决了。但是,郑哲敏认为研究工作还没有结束,开始着力研究爆炸填石排淤问题的规律性。相关研究成果已经广泛应用,并且经过工程专家的长期实践。排淤和推填石料同时进行,不仅工艺简单,而且提高了效率,工期缩短1/3,节约1/4成本。

健康长寿的秘诀与

走向成功的秘笈

  郑哲敏是继钱学森之后,我国力学学科建设与发展的组织者和领导者,在总体把握我国力学学科发展方向的同时,他积极倡导、组织和参与诸如热弹性力学、水弹性力学、材料力学行为、环境力学、海洋工程、灾害力学、非线性力学等多个力学分支学科或领域的建立和发展。他始终站在学术最高峰,以学术大视野看待科学问题。他为中国近代力学学科的建立与发展、促进中国力学界与国际力学界的交融和中国力学国际学术地位的提升等做出重要贡献,引领了中国力学的发展。

  对待年轻人,特别是青年学生,郑哲敏总是非常慈祥、和蔼。只要年轻人有一点点思想火花,他就会很开心地给予鼓励。然而,郑哲敏对待研究员的态度则完全不同。不论什么年龄,什么职务,什么场所,只要发现问题,他就会当面指出,毫不留情。力学所的研究员对他总是又敬又畏。

  如今,郑哲敏尽管肩上的科研担子轻了不少,但是他仍然坚持将每天的工作时间安排得很紧凑。“我起床后自己洗衣服、晾衣服,把做家务当做锻炼,上午到力学所上班半天,下午在家上网至少两个小时,天气好就出去散散步。”他这样总结自己长寿的“秘诀”:“主要是多走路,不大吃大喝,睡觉基本正常,看病‘勤快’。”

  在同事眼里,郑哲敏是一个拥有良好心态的人。中科院力学所研究员陈维波与郑哲敏共事几十年,他说自己最佩服郑哲敏乐观的心态。据他回忆,“文革”时,陈维波与郑哲敏一起被下放,郑哲敏在艰苦的生活里能够适应,还能苦中作乐。“他看到匠人砌墙,揣摩了几天就敢动手砌了,没几天,他抹上泥巴,瓦刀劈砖,一放一个准。叫他去厨房做大锅饭,他又围着灶台动脑筋,观察风力对火苗的作用,琢磨怎么用流体力学的原理去改造”。陈维波认为,郑哲敏长寿的最大秘诀是“心理健康”,心无旁骛,不在乎名利。

  精神矍铄的郑哲敏思路清晰,并且与时代同步,身边的笔记本和手机全都更新成“苹果”。他始终把科研事业作为他报效国家的实际行动,理想远大,目标崇高。他曾经写道:“一个人如果不是为群众的利益工作,那么生活便失去了意义。”因为是为国家、为他人、为社会奉献,所以郑哲敏是一个并不计较个人得失的心胸宽广之人,也是一个并不计较眼前利益的踏实朴素之人。“现在年轻人压力大,不能沉下心想远一点的事。”他劝戒年轻人说,“只考虑‘近利’,必然影响他的成果和决心”。

  这些年,郑哲敏获得了无数的荣誉:国家自然科学奖、国家科技进步奖、国家“新产品、新技术、新材料、新工艺”奖、陈嘉庚技术奖、何梁何利基金科学与技术奖……虽然年事已高,可他聊起天来颇有精神,脸上总挂着孩子般的笑容。一言及自己获国家最高科技奖的事,郑哲敏却不再笑了:“我就是一个普通的科研人员,获得这个奖,感到很惶恐。有了这份荣誉,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。”自称普通的郑哲敏,心里一直装着很沉的家国情怀。

  获国家最高科技奖,郑哲敏拿到了500万元奖金。按规定,其中的450万元为科研经费,由获奖人自主选题。当被众多记者追问奖金怎么花时,郑哲敏脸上露出和蔼的笑容:“是啊,这些钱怎么用呀?”他好似一个孩童在收到一笔不小的压岁钱后,既兴奋又纠结。“奖金需要做什么还没想好,但钱绝不会瞎花!”

(责编 李婷婷)