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郑哲敏,力学家的报国之“力”

发布时间:2023-04-06 20:45:08 浏览数:

|文·聂容止

郑哲敏一生专注研究,无欲无求,

几乎将全部科学人生都献给了祖国的力学事业,他说“祖国是我的根”。

2021年5月29日全国公映的纪录片《九零后》通过影像记录了那个群星闪耀的时代。

这里的“九零后”是一群平均年龄超过90岁的老人,包括诺贝尔物理学奖获得者杨振宁,两弹一星功勋王希季,国际翻译界最高奖项获得者许渊冲,《呼啸山庄》译者、翻译家杨苡,《让子弹飞》原著者、作家马识途……他们还有一个共同的身份:曾是国立西南联合大学(西南联大)学生。

《九零后》不仅为我们还原了有关西南联大的一段“口述历史”,也是在与时间赛跑:纪录片中出镜的联大学子,当时的平均年龄已经96岁,关于他们的每一次记录都可能是最后一次。在《九零后》制作期间,就有3位老人猝然长逝。

在纪录片中,我们看到,这群“九零后”年过九旬依然在发光发热,郑哲敏每天还上半天班,帮后辈们攻克技术难题……

郑哲敏是我国物理学家、力学家、爆炸力学专家,中国科学院学部委员(院士)、中国工程院院士、美国国家工程院外籍院士,2012年度国家最高科学技术奖获得者,是中国爆炸力学的奠基人和开拓者之一,中国力学学科建设与发展的组织者和领导者之一。

而在纪录片上映3个月后的2021年8月25日,郑哲敏逝世,享年97岁。他一生专注研究,无欲无求,几乎将全部科学人生都献给了祖国的力学事业,他说“祖国是我的根”。

1924年10月2日,郑哲敏出生在山东济南一个殷实的商人家庭,排行老三,是家中次子。父亲郑章斐是钟表品牌亨得利的合伙人。在郑哲敏的人生中,父亲是第一个对他影响深刻的人。

郑章斐祖籍浙江鄞县(今浙江省宁波市鄞州区)章水镇郑家村,小时候家境贫寒,替人放牛,10岁时才被送去上学。郑章斐对学习的兴趣浓厚,后来考上了宁波中学,但因家境变化而无法继续读书,16岁时便去上海一家钟表店里当学徒。

生活的困境并未能阻止郑章斐求知的欲望,他一边学手艺,一边上夜校学会计和英语,因为人诚实,有经营头脑,4年后便已是亨得利的合伙人,还习得一口流利的英语。之后,他携家人到了山东,在济南、青岛开办了亨得利分号。

这位成功的商人无不良嗜好,且心怀仁义,非常重视对下一代的教育。在民国年间重修的郑氏家谱上,清楚地记载了郑章斐募资“二千余金”修建家乡小学的故事。

“记得我8岁那年父亲跟我聊天,那时候父亲做钟表生意已经是很成功了。他说工农兵学商,商是最被人看不起的,所以你们长大了不要经商,要好好念书,好好做学问。这可能跟他小时候的经历也有关系,希望我们能够继续完成他的愿望。虽说(我)那时才8岁,但好像能理解父亲的愿望。”郑哲敏回忆。

父亲买来《曾国藩家书》,教孩子们学会做人做事的道理;
每天早晨一起床,让孩子们大声诵读英语,即使因战乱和生病学业中断,父亲也会请来家庭教师补课。这让郑哲敏受益终身,不仅养成了喜欢自学的好习惯,也使他后来能够使用原版英文书自学数学、物理等课程,并由此进入到科学的殿堂。

对教育的重视成为郑家家风的重要组成部分,也为郑哲敏兄妹的成长打下了基础。在家庭的影响下,郑哲敏与家中兄妹一生刚正不阿,一心向学,兄妹几人后来都读了大学,全部从事科研或医疗工作,并走出两位科学家:长子郑维敏是清华大学教授、自动控制及系统工程专家、我国第一台数控机床的总设计师,被誉为“数控之父”;
次子郑哲敏成为一名“力学大师”。

虽然家境殷实,但郑哲敏成长在兵荒马乱的年代,幼年时经历了震惊中外的“五三惨案”。此后的很多年,他的噩梦总离不开刺刀、逃跑。

新华社发1978年,郑哲敏(右二)与科技人员讨论工作

1937年,郑哲敏先随母亲避难于宁波乡下,后辗转南昌、九江、武汉到了四川,追随父亲落脚成都并开始独自生活,在战火中度过了自己的少年时代。

有一次,老师问郑哲敏以后想干什么,他答:“一个是当飞行员打日本人,一个是当工程师实业救国。”儿时的噩梦依旧伴随着他,但他已把害怕化为发奋自强,战争的惨烈激发了少年人的报国之心,郑哲敏梦想着有朝一日自己能够搏击长空,为国杀敌,或者从事工程,强国抗敌。

郑哲敏暗下决心:“无论将来做什么,都要像父亲一样做到最好。”

1943年,郑哲敏以优异的成绩考入西南联大。之所以选择这所大学,是因为哥哥郑维敏前一年考上了这所大学。“他是我崇拜的偶像,他学什么我学什么。到了第二年,我哥哥说,咱们兄弟俩别学一样的,分开学吧。所以我就改选了,从电机系改到了机械系。”郑哲敏说。

郑哲敏回忆:“小时候因为我住在钟表铺里,有修钟的、修表的,我对这些东西很感兴趣,就喜欢拆钟拆表,再把它组装起来,还摆弄各种光学仪器。”

1946年,抗战胜利后,组成西南联大的北京大学、清华大学、南开大学迁回原址,郑哲敏所在的工学院回到北京清华园。这一年,钱伟长从美国归来,在清华大学教近代力学,郑哲敏成了他的第一批学生。

“钱先生的课很吸引我们,他是我的启蒙老师。”郑哲敏说。在钱伟长的课上,郑哲敏第一次接触到了流体力学、弹性力学等近代力学的发展前沿,并产生了极大的兴趣。

大学教育让郑哲敏对自己的责任以及国家的前途命运有了更加深刻的思考。如何才能实现富国强民的梦想?在一番思考和探索之后,郑哲敏决定投身科研,并选择了力学作为自己的终身研究方向。

1947年,郑哲敏从清华大学机械系毕业之后选择留校,成为钱伟长教授的助教。1948年8月,24岁的郑哲敏经过重重选拔,并在梅贻琦、钱伟长等人的推荐下,成为全国唯一一名“国际扶轮社国际奖学金”获得者,获得去美国加州理工学院留学的机会。

怀揣着科技兴国的梦想,郑哲敏踏上了海外求学之路。

到了美国,面对全新的世界,郑哲敏没有忘记自己的初衷。他深知唯有学好本领才能报效祖国,便在学业上愈加发奋努力,仅用10个月就获得了硕士学位。此后,他又开始跟随当时已经誉满全球的钱学森攻读博士学位,不仅学到了恩师的治学门道,而且早早就在弹性力学的研究领域崭露了头角。

1951年,郑哲敏给父亲郑章斐写了一封家书,信中,身在美国的郑哲敏向家人表达了想要尽快完成学业,早日回国参加建设的愿望。短短几行字背后,是一位在异国漂泊的学子对祖国建设发展的深情牵挂,更承载着郑哲敏想用自己所学报效国家的迫切愿望。

在郑哲敏看来:“出国留学就是为了归国报效,从来没有过其他想法。”

虽然志向已定,但归国之路却阻碍重重。1952年6月,郑哲敏取得了加州理工学院应用力学与数学博士学位,随后就提出了回国的申请。但郑哲敏遇到了多方阻挠,在美国又滞留了两年。

直到1954年日内瓦会议召开,当年的9月27日,郑哲敏在美国移民局取消了对一批留学生不得离境的限制后,才从纽约乘船离美,辗转欧洲,于1955年2月21日回到百废待兴的祖国。从此,开始了他半个多世纪的爆炸力学研究,应用爆炸成形的机理和模型律,解决了火箭重要部件的加工难题,成为我国力学学科的组织者和领导者。

在收到离境通知的当天,郑哲敏就给家人写信报喜,并开始着手筹办回国手续。“我离开美国的前一天晚上,钱先生(钱学森)请我到他家吃饭。钱先生说,现在新中国刚刚成立,我们研究的问题也不一定能马上用得着,国家需要什么我们就做什么。”8个月后,钱学森也回国了,并于第二年创建了中国科学院力学研究所,郑哲敏成为该所首批科研人员之一。

“只要是国家需要的都可以做而且应该做”,在此后60多年的科研生涯中,郑哲敏始终牢记恩师的这一嘱托。

科研的路上,郑哲敏一直牢记父亲的教导:做人做事都要实实在在。他常说:“科研是个很诚实的事情,不能有任何虚假,对待数据要诚实,对待研究成果要诚实。这关系到诚信,关系到这个行当对你的认可。”

1955年4月,郑哲敏进入中国科学院数学研究所力学研究室工作。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。”郑哲敏回忆。

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,短短几年之后,这位被“请出去的人”,就用事实作出了最强有力的证明。

随后,钱学森创建了中国科学院力学研究所,1956年1月,郑哲敏成为该所的首批科技人员之一,任弹性力学组组长。

1960年秋天,中国科学院力学研究所篮球场上围了一群科研人员,一个小型爆炸实验正在进行。“砰”的一声,一块手掌大小的铁板被雷管炸成一个规整的小碗。郑哲敏在解释这个小碗的成形时说:“在铁板上面放上雷管,雷管周围放好水,密封好,爆炸时水受到挤压,进而把铁板挤压成想要的形状。”钱学森兴奋地说:“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,一个新兴的专业诞生了,钱学森为其起名为“爆炸力学”,其创始人便是郑哲敏。

20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。

1961年5月,同时任国防部五院院长的钱学森,安排使用“爆炸成形”解决这个难题。当时关于这个问题的解决方案在世界范围内还是一片空白,而在回国之前,郑哲敏甚至连炸药和雷管都不曾见过。

“虽然是一个全新领域,但国家需要,我当然义不容辞。”郑哲敏的任务就是用爆炸成形的方法制作火箭零部件。“火箭上零件比较大,但是很薄。做这些最好的办法就是用水压机,但是我们国家当时没那条件,所以作为应急的一种东西,爆炸成形的办法是不错的。”

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”这个听起来极具破坏性的反应被郑哲敏“驯服”了。

此后,中国爆炸力学研究进入快速发展期。郑哲敏不仅“驯服”了炸药的爆炸,也攻克了核爆炸威力的预测。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”,成为爆炸力学学科的标志,至今仍是教科书中的经典理论。

之后的30多年里,郑哲敏带领科研团队,又提出了“流体弹塑性模型”等爆炸力学经典理论,并在核爆效应、穿破甲机理、爆炸安全、防护工程、爆炸复合、热塑失稳、爆炸处理水下软基、瓦斯突出机理等爆炸力学领域取得了一系列具有重要影响的成果,成为“爆炸力学”这门学科的奠基人和开拓者。

爆炸虽然在军事上更多见,但郑哲敏也让它在民用工业发挥了作用。许多设备需要焊接铜板和钢板,由于材质不同,焊接工人束手无策,他领导研究爆炸焊接,使不同材质的金属板成功粘合;
针对煤矿瓦斯突出事故,他从力学角度分析资料,组织实验和井下观察,为判断煤矿瓦斯突出危险性提供基础理论;
他还用爆炸方法解决了海底淤泥问题,爆炸处理水下软基技术纳入了国家规范……

对此,郑哲敏说:“我就是想为国家做点实实在在的事。”

不过,郑哲敏知道,爆炸力学在很多领域都是过渡性学科,在条件艰苦的年代,爆炸成形技术作为一项特种工艺,在多个领域发挥了重要作用。而现在,我国已经配备了先进的大型水压机,爆炸成形技术也逐步被更加先进的制造方法取代。郑哲敏并没有停下探索的步伐,在21世纪又将目光转向了天然气水合物,即可燃冰,这一新兴的研究领域。

同时,为了加强中国力学界与国外交流,1988年,郑哲敏开始为申办在国际力学界极具影响力的世界力学大会奔波。2008年,84岁的他带着氧气瓶登上飞机,继续为这一目标努力。2012年,4年一度的世界力学大会在北京举办,郑哲敏已经为此奔波了24年。郑哲敏在一篇文章里写道:“科学的繁荣孕育于自由交流和碰撞之中。”

多年前,他曾对他的学生们说:“不能给工业部门打小工。”对此,他的学生、中国科学院院士白以龙是这样理解的:“科学院的工作要走在国家需要的前边。等到工业部门可以自己处理问题时,科学院必须已经往前走了,而不是跟他们抢饭碗、抢成果。”

郑哲敏就像一个开拓者,一直走在国家需要的前沿。

2013年1月18日,郑哲敏获得了2012年度国家最高科学技术奖,而此时距离第一次“爆炸成形”实验成功已经过去了半个多世纪。此时,郑哲敏已近89岁高龄。他说:“我已是风烛残年,还是想做一些自己愿意做的事情。”那就是继续搞科研。

此后的岁月里,这位“九零后”仍无时无刻不牵挂着祖国的未来发展,不仅一直活跃在科研和教学一线,还用自己一生的经验和感悟寄语青年科研人员。人的一生常会被一两句话所改变。钱学森的教诲,影响了郑哲敏的人生;
郑哲敏对学生们的教诲,也潜移默化地影响着他们的人生。

有感于钱伟长、钱学森等恩师的授业与指引和对青年科研人员的培养,郑哲敏也做到了身正为师,学高为范。他经常与学生一起去条件艰苦的基地进行实验,给学生以最好的指导和身体力行的示范。

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。但他又是严厉的,他的博士生很少能按期毕业,有的甚至需要七八年。

中国科学院力学研究所原副所长李和娣是郑哲敏的晚辈、助手,她回忆,有委托方请郑哲敏去做报告,传授经验。“人家本来是请他一个人去的,结果他讲完了,还让几个年轻的学生也讲一讲,给他们机会。”

中国地震局地震预测研究所研究员尹祥础也是郑哲敏的学生。1960年,郑哲敏找到尹祥础,让他去中国科学技术大学主讲固体力学。尹祥础吓了一跳,没有吭声。“当时到科大讲课的老师,都是钱学森、华罗庚、严济慈这样的大人物。可我当时是嘴上没毛的小青年,毕业才一两年。”

“你别怕,我们做你的后盾。”郑哲敏看出了尹祥础的顾虑。这句话让尹祥础有了底气。“的确,有具体的问题我随时可以问郑先生。”尹祥础回忆,“郑先生就是这样一步一步引导我,每一步又给予具体的指导和帮助。”

白以龙是郑哲敏的研究生。郑哲敏曾跟白以龙说过两句话,一句是“你要干出汗的活,不要想不出汗就出活,那种活是没意义的”,另一句是“你要干,就得比别人干得更好,你要是觉得干不了比别人好,你就别干”。这两句话让白以龙受用至今。

郑哲敏几乎倾尽一生之力,为祖国的科技进步作出了突出贡献,尽管如此,谈及荣耀,他仍觉得惶恐,总觉得自己为国家做得还不够,像是欠了国家什么,还不清了。

国际永久编号12935的“郑哲敏星”,将永远让我们铭记郑哲敏这样一位在强国富民路上力学笃行的先驱者,他的言行与精神将一直留在人们的心中,影响着他的学生、他学生的学生、他学生的学生的学生……

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