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Men of Mechanics (9): 有关钱伟长的补充 精选

已有 9252 次阅读 2010-8-8 18:09 |个人分类:未分类|系统分类:人物纪事

    最近,力学界的领军人物、我国近代力学的奠基人之一钱伟长先生逝世了。看到了很多网上的文章对钱先生的评价,发现很多都不是力学相关专业的人的评论,对其学术评价可能有点偏颇,还有一部分人的评论有点隔靴搔痒的感觉。

    三钱通常指得是“钱学森、钱伟长、钱三强”,并非以其学术成就在全国最高而命名的。这是由于1956年制定中国第一次12年科学规划时,钱伟长与钱学森、钱三强一起,力排众议,提出了切合我国实际的科学规划,故被周恩来称为中国科技界杰出的“三钱”。三钱中,钱学森在美国前期的工作是应用力学,主要是壳体的屈曲、空气动力学、应用数学、工程控制论、物理力学等领域。他提出了很多新的名词,包括他回国之后对各种学科也提出了很多名词,但是参与具体的研究性的工作不如所属学科的科学家多,所以他实际上是一位战略科学家。他在美国从事火箭、导弹的研究工作,回国后主要是参与这二者的宏观领导工作。火箭、导弹都是大工程,系统工程,不是一个人搞出来的,但是是实际的产品,更容易为老百姓了解。钱三强有时候被称为“原子弹之父”,这个是不确切的。他的主要贡献是和夫人何泽慧发现了原子核具有三分裂和四分裂的现象,后来主要是参与了原子弹研究的领导工作,尤其擅长协调人际关系,这对大系统工程很重要。同样原子弹也是一个大工程,不能单纯说是谁研究的,但是对一般老百姓而言,他们只是知道一个名词而已。

    两弹一星表彰了23位科学家,其实是从这些大工程里面挑出来的一部分代表性人物,并不能说明两弹一星就是由这23位科学家研发的。这种大工程参与的人数以万计,从理论、材料、结构、化学、生物、实验、计算等各个领域都有大量的优秀人才参与。两弹一星功勋表实际上是两弹一星参与者的代表。

    相比钱学森和钱三强而言,钱伟长把更多的精力放在学术研究和培养人才方面。他创建了中科院自动化研究所,中科院数学研究所的力学研究室,中科院力学研究所,上海市应用数学和力学研究所。他曾经担任过清华大学教务长、副校长、中科院力学研究所副所长、上海大学校长,由此可见,他的主要精力是教育和科研的结合。

   钱学森、郭永怀、钱伟长、林家翘是冯卡门的四大中国弟子。 从其学术风格来看,四个人都是应用数学家,早期都擅长摄动法。但是钱伟长与林家翘的学术风格更加接近,提倡“应用数学”,即用力学研究科学问题,提倡从试验中提炼力学问题。而钱学森与郭永怀的风格更加接近,提倡“技术科学”,提倡直接将力学用于解决实际工程问题,而实际上他们回国后都参与了大工程的领导工作。力学与工程结合好还是与理论结合好,或者工程还是基础理论更重要?正如回答爱因斯坦、爱迪生、冯卡门谁更伟大一样。爱因斯坦是纯粹的基础科学家,爱迪生是发明家和工程师,冯卡门介于二者之间,提倡力学是联系工程与科学的桥梁,而他前期研究力学理论,后期参与军工工程。这三个人都是美国人心目中最伟大的学者。

    钱伟长的一生都在真正搞学术研究。在力学方面他与英国皇家学会会员Synge 合作,用微分几何与张量分析方法,从一般弹性理论出发,给出的薄板薄壳非线性内禀方程。而其以板壳内禀理论为题目的博士论文,一时间成为北美力学研究生的必读材料,被当作理性力学(上一世纪力学很重要的一个分支!)的开山之作(美国Clarkson 大学校长R. H.Gallagher 教授语)。1980 年理性力学权威A. C. Eringen 特意到清华大学照澜院拜见钱伟长,他说当年他花了几个月时间拜读钱伟长的板壳内禀统一理论,从而开始了自己在理性力学方面的开创性工作。1958年举行的海军结构力学研讨会上,冯元桢和F. F. Sechler 称钱伟长创建的浅壳方程为“钱伟长一般方程”,而称浅圆柱壳方程为“圆柱壳的钱伟长方程”。

    回国后的工作,他研究了圆薄板大挠度问题的摄动解法。当时计算机不发达的情况下,这个解答比1942年与McPherson/Ramberg/Levy的试验结果一致,精度非常高,方法非常巧妙。另外一项工作是广义变分原理,这个学过弹性力学的都知道Lagrange乘子法,还有胡海昌-鹫津久一郎原理。胡海昌是钱伟长的学生,曾经与之在此原理论证时发生了很长时间的讨论。后来,胡海昌提起恩师钱伟长的指导和提携时热泪盈眶,他说如果没有钱先生推荐发表他的文章,中国力学工作者就没有胡海昌-鹫津久一郎原理的荣誉。

    钱伟长在流体力学方面也做出了很大贡献。他用摄动展开法给出高速空气动力学超音速锥流的渐近解,改进了von Kármán 和N. B. Moore 给出的线性近似解。钱伟长也导出了润滑问题的高阶雷诺型方程,是润滑流体动力学成功的早期之作。
    中文信息处理方面,钱伟长创建了“钱码”。

    除了这些贡献之外,他还研究过雷达波导管内的电抗以及固支受拉方板的振动,在美国加州理工学院航空系及喷射推进研究所(JPL)研究火箭弹道、火箭的空气动力学设计、气象火箭、人造卫星轨道、气动阻力损失、降落伞运动、火箭飞行的稳定、变扭率的扭转、超音速对称锥流、压延加工、连续梁、扭转问题、飞机颤振、潜艇龙骨设计、化工管板设计、氧气顶吹的转炉炉盖设计、大型电机零件设计、高能电池设计等工作,为工程解决了大量实际问题。

    他关于力学方面的专著大都成为经典教材,如弹性力学,穿甲力学,有限元,Green函数和变分法。其实现在很多人的力学研究都是从钱老开辟的方向走过来的。钱老以前的话没有被接受,但是多少年之后,力学的发展也验证了他预言的正确性。

    力学界其实也有三钱,钱学森、钱伟长,钱令希,力学三钱现在已成绝响。新中国的第一批力学院士(1955,1957)大致有:钱学森,钱伟长,钱令希,张维,周培源,郭永怀,吴仲华,李国豪,黄文熙等,这些老前辈俱都已驾鹤西去。力学的后继人物能否传承力学的光辉与荣耀,能否让力学在大科学、大工程中大放异彩,实在是一个值得深思的问题。

    今日的力学已经深深渗透到各种工程学科之中,每个工程学科都形成了自己独特的力学体系。力学也与参与基础学科的探索工作,与信息科学、微纳米科技、生物技术、新材料等相互交叉,但总感觉到没有自己独立的阵地,总是依附于其他学科而艰难地生存。力学的发展何去何从?力学的源头已经找到,力学将流向何方?



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