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向中国著名应用力学家徐秉业教授学习 继承和发扬现代力学哥廷根学派的传统 孙博华 2010年10月1日于南非开普敦 一、荣幸被邀为徐老师祝寿 2010年7月12日收到如下征文启示：2011年4月，清华大学徐秉业教授年届八十。徐教授是我国著名力学家，清华大学工程力学系博士生导师，长期担任中国力学学会理事及教育工作指导委员主任，自1963在清华大学任教，数十年耕耘，其科研成果蜚声国内外，辛勤教书育人，桃李满天下。为此编辑出版“徐秉业教授80寿辰纪念文集”，作为献给徐教授八十寿辰的贺礼，以彰尊师敬道之风，以报师长培育之德，以显同仁同好之谊，以励后学上进之志。希望徐秉业教授的亲友、同事、学生提供各种文字。其文字内容拟为十个方面：1、师德；2、师品；3、师恩； 4、师情；5、师学；6、师业 7、师言；8、师行；9、师亲；10、师趣。 文章不拘文体，不限文风，亲情别感，繁简由人，往事今思，各尊其便，通过这些文章，记忆往事，记忆情感，记忆人生，记忆历史。我们期许的标准是：真情实感；言之有物；长短皆宜；陈言务去。 这个征文启示非常别致，能被邀请参加祝寿我感到非常荣幸，这是一个对徐老师表达敬仰的机会。我一定要写些祝福的材料。想到这里，思绪把我带回到国内的求学时代…..。 二、国内求学时就知道徐秉业先生的大名，徐教授是一位非常好的力学教育家，出版了许多印刷量大影响几代人的力学教材 我是工程力学本科专业毕业，后来一直攻读的硕士和博士学位都与力学有关，在力学的所有课程中弹塑性力学是比较重要和难的，特别是习题的求解有时需要特别的技巧和智慧。徐老师参与编写的《弹性与塑性力学(例题和习题)》是我的案头参考书之一，是考研究生的主要参考书。这部书非常厚，是一部大全式的习题集，影响了几代学人，几乎所有的与这门课有关的学生都学习过，如果是按现在流行的著作引用率可能要几十万次！后来知道就是这本上千页的大书在的机械工业出版社（1952年成立）３０周年时就出版了3万2千册，并获机械工业出版社３０周年纪念优秀图书一等奖！如果统计到今天，那就更多了！作为专业教材能有如此大的发行量与影响面是非常难得的。 当然，徐老师不止出版过这样一部好书，而是有许多的好书，比如《塑性理论简明教程》在国内颇有影响，并获国家教委高校优秀教材二等奖，发行量达几万册。据不完全统计，徐老师曾参与编著了约19部教材和专著。 为了表彰他对教学工作的贡献，清华大学曾４次给予他教学工作优秀奖，并聘请他为校教材委员会副主任，校数学、力学学科评议组成员，清华大学出版社顾问。他所在的固体力学博士点获１９９３年国家教委教学优秀特等奖。他长期担任中国力学学会理事及教育工作指导委员主任，为这个委员会组织了许多有意义的活动，团结了一大批高等院校中从事力学教育工作的教育工作者，促进了中国力学教育的发展。 从徐老师对中国力学教育的贡献看，他作为中国著名的力学教育家是当之无愧的。 三、在波兰接受完整高等教育，从大学直到获得博士学位，是同龄人获得国外博士学位的少数学者之一，雄厚的工程师训练，结识了许多波兰著名力学学者，促进了中国与波兰的科技交流 波兰是科学大国，曾对世界的科学发展有过巨大的贡献，如欧洲文艺复兴的伟大全才学者家哥白尼N. Copernicus (1473-1543），化学家居里夫人M.Curie (1867-1934)。能到波兰留学一直都是中国人的追求。50年代能到国外留学的人非常少，所以能被选派出国留学的一定是非常优秀的学生。徐老师就是其中的一位幸运者。 １９５３年，徐老师入波兰华沙工业大学工业建筑系学习，他和同学郭仲衡等中国留学生分外刻苦学习，所取得的优异成绩。１９６０年他以优秀的成绩通过了硕士学位论文《折板结构的强度与稳定性计算》答辩，获得了华沙工业大学硕士·工程师学位。毕业后回国在清华大学经短期实习后，又去波兰科学院基础技术问题研究所攻读博士学位，名师出高徒，师从著名力学家Ｗ·奥尔沙克（Olszak）教授。那时他参加了较多的国际学术交流活动，当时国际上力学界的一些著名大师如Ph.霍奇（Hodge）、Л·И·谢多夫（Ｃедов）、Ｐ·Ｈ·拉包特诺夫（Ｐａбтнов）、Ｗ．诺瓦茨基（Nowacki）、Ｂ·Ｂ·索柯洛夫斯基（Ｃоколовский）等精湛的学术报告，对他以后在学术上的发展有较大的影响；他的波兰同事Ｚ·姆鲁思（Mroz）、P·波任纳（Perzyna）、Ａ·萨乌楚克（Sawcauk）等人后来都成了波兰固体力学领域的学术带头人。 大家都知道，中国人出国一直都很困难，别说在波兰学习10年完成博士学位。特别是那个年代，能出国学习的人是凤毛麟角，可见徐老师当时是非常优秀的，能获得博士学位更是少数人的荣耀。虽然当时许多人出国留学到苏联和东欧，后来知道绝大多数是进修性质，就是后来力学届有些有名的学者，当时也没有得到博士学位，一般都是获得硕士学位。 这些早年的学术友情为徐老师在改革开放后的国际交流提供了基础，将波兰的最新力学成就介绍到了中国大陆，促进了中国与波兰的科技交流。 四、理论联系实际，敢于将力学理论和方法应用到复杂的工程问题，很好地体现了现代力学学派哥廷根学派的学术传统，是中国应用力学的杰出代表，曾受到张维先生的高度评价 力学是人类最早研究的领域，到了18世纪，古典力学已经相当成熟，成了自然科学中的主导和领先学科。许多科学大师对力学都曾有过贡献，如德国学者开普勒(Johannes Kepler，1571～1630)，他於1609年和1619年先後提出了行星运动的三条规律，即开普勒三大行星运动定律。意大利的伽利略(Galileo Galilei，1564～1642)为代表的物理学家对力学开展了广泛研究，得到了自由落体定律。伽利略的两部著作：《关於托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》(1632年)和《关於力学和运动两种新科学的谈话》(简称《两门新科学》)(1638年)，为力学的发展奠定了思想基础。随後，牛顿(Isaac Newton，1642～1727)把天体的运动规律和地面上的实验研究成果加以综合，进一步得到了力学的基本规律，建立了牛顿三大运动定律和万有引力定律。牛顿建立的力学体系经过伯努利(Daniel Bernoulli，1700～1782)、拉格朗日(J. L. Lagrange，1736～1813)、达朗贝尔(Jeanie Rond d’ Alembert，1717～1783)等人的推广和完善，形成了系统的理论，取得了广泛的应用并发展出了流体力学、弹性力学和分析力学等分枝。 18世纪力学还是物理学的一部分，比较注重理论。约1900～1960）20世纪上半叶，物理学发生巨大变化。狭义相对论、广义相对论以及量子力学的相继建立，冲击了经典物理学。前两个世纪中以力学模型来解释一切物理现象的观点(即唯力学论，旧译机械论)不得不退出历史舞台。经典力学的适用范围被明确为宏观物体的远低于光速的机械运动，力学进一步从物理学分离出来成为独立的学科。 这半个多世纪中力学的主要推动力来自以航空事业为代表的近代工程技术。1903年莱特兄弟飞行成功，飞机很快成为交通工具。1957年人造地球卫星发射成功，标志着航天事业的开端。力学解决了飞机、航天器等各种飞行器的空气动力学性能问题、推进器的叶栅动力学问题、飞行稳定性和操纵性问题以及结构和材料强度等问题。在航空和航天事业的发展过程中，人们清楚地看到力学研究对于工业的先导作用。超声速飞行和航天飞行器返回地面关键问题，都是仰仗力学研究才得到解决。1945年第一次核爆炸成功，标志着核技术时代的开始。力学解决了对猛烈炸药爆轰的精密控制，材料在高压下的冲击绝热性能，强爆炸波的传播，反应堆的热应力等问题。此外,新型材料出现如混凝土在建筑中的应用,合成橡胶和塑料的制成，都向力学提出了新的课题。 力学实验规模日益扩大，有些实验研究已不是少数人所能完成的，如作流体力学实验用的风洞、激波管、水洞、水池，作动态强度试验用的振动台、离心机、轻气炮等就需要复杂的机器设备和精密的控制测量仪表，有的还需要巨大的能源，因而需要多种技术人员协同工作。 在力学内部，一个重要的特点是19世纪中叶开始的理论研究和应用研究脱节的倾向开始发生变化。19世纪中叶侧重理论研究的水动力学和弹性力学，往往应用较深的数学而不很关心工程师们的实际运用，侧重应用研究的水力学和材料力学常用经验的或半经验的公式而不大关心力学现象的内在机理。而到了1904年在德国哥廷根大学数学教授F.克莱因的倡导下成立了应用力学研究所，力求把当时称为“数学理论”的水动力学和弹性力学应用于工程实际。一个典型的例子就是L.普朗特为解决飞行阻力这一实际问题而创立了边界层理论。此后哥廷根应用力学学派的影响遍及世界各国。 近代力学的代表人物有德国学者普朗特，美籍匈牙利学者T.von卡门,英国学者G.I.泰勒，苏联学者Л.И.谢多夫和中国学者钱学森，他们善于从错综复杂的自然现象、科学实验结果和工程技术实践中抓住事物的本质，提炼成力学模型，采用合理的数学工具，从而掌握自然现象的规律或者进而提出解决工程技术问题的方案，最后再和观察结果反复校核直到接近实际为止。他们这一套工作方法逐渐形成应用力学的特殊风格。这种风格后人称为现代力学的哥廷根学派。这个学派解决了许多的工程力学难题，一直是应用力学的主流。 对于哥廷根学派的思想，张维院士教诲我时，对为什么要科研和实际、以及学术和应用相结合的重要性作了很好的解释： … Continue reading →