解開爆炸的力學密碼

提要：我從過去走到現(xiàn)在，并沒有什么清晰的路線。但有一點是確定的，那就是富國強民的愿望

從北京黃莊小區(qū)到中科院力學所，這條從家到單位的路，他一走就走了56年。而今，雖已米壽之年，只要身體狀況好，他依舊會步行上班。

在中科院力學所，也許你會經(jīng)?？匆娺@位準點到三樓上班的忙碌身影。他，就是中國爆炸力學的奠基人與開拓者之一的鄭哲敏。

從頑童到負笈少年

1960年，中科院力學所，一個小型爆炸成形實驗正在進行。科研人員屏息靜氣，只聽“砰”的一聲，一塊5厘米長寬，幾毫米厚的鐵板被單發(fā)雷管炸成一個小碗。大家歡呼雀躍。所長錢學森興奮不已，拿著小碗給大家看：“可不要小看這個碗，我們將來衛(wèi)星上天就靠它了?！?/p>

隨之，在中國，一個新興的專業(yè)就此誕生，錢學森起名為“爆炸力學”。其創(chuàng)始人便是錢學森的得意門生鄭哲敏。

與爆炸力學結(jié)緣，并非刻意的人生規(guī)劃?！拔覐倪^去走到現(xiàn)在，并沒有什么清晰的路線。但有一點是確定的，那就是富國強民的愿望?！?/p>

冥冥之中，鄭哲敏與力學似乎也有不解的緣分。鄭哲敏出生于商人家庭，因為父親在山東經(jīng)營亨得利鐘表，他小時候就喜歡拆表拆鐘，擺弄各種光學儀器。

在鄭企靜童年的記憶中，二哥鄭哲敏是一個活潑甚至有點淘氣的頑童，并非一天到晚死讀書，而是興趣廣泛，愛好音樂，最喜歡吹口琴、唱京劇。“他在家排行老三，點子多，是我們的領頭人，一到冬天，他打來井水，撒在自家院子結(jié)成薄冰，他領著兄弟姐妹在‘人工冰場’溜冰，好開心?！?/p>

8歲那年，父親與鄭哲敏聊天，語重心長說道：“你長大以后不要像我一樣做生意，要念書做學問?！彼€教導鄭哲敏，做人要誠實、實在，要憑實力。在父親影響下，鄭哲敏兄妹也都一生剛正不阿，一心向?qū)W，并學有所成。

1938年，鄭哲敏讀中學。期間因身體不好休學在家，父親讓他看《曾國藩家書》。他學到了很多做人的道理，確立了做人的底線。家里還請老師教他學英語。鄭哲敏自學了英文原版的歐幾里得，書中嚴密的邏輯推理給鄭哲敏很大的影響。他自此就迷上了數(shù)學、物理，并由此進入到科學的殿堂?！按蚰且院?，成績就好了，學習也很輕松。”

童年，有美好的記憶，也烙下了歷史的陰影。日本侵華后，鄭哲敏一家都生活在頻繁轟炸的恐怖中。一次鄭哲敏在路上撿子彈殼，突然遭到一個拿步槍的日本兵的追趕，他嚇得一路狂奔逃命。從此，這一幕就成為他經(jīng)常出現(xiàn)的夢魘。初中填報志愿時，鄭哲敏就立下兩個志愿：一是當飛行員，打日本鬼子；二是當工程師，實業(yè)救國。

1943年，鄭哲敏中學畢業(yè)后考入西南聯(lián)大電機系。鄭哲敏有幸見到了梅貽琦等知名教授。雖然沒有親聆教誨，卻受到潛移默化的影響。例如梅貽琦走路從不抄近路，按規(guī)矩辦事，遵守紀律；聯(lián)大有各種各樣的集會，大家各唱各的調(diào)，科學和民主氣氛很活躍；老師教書認真負責，一板一眼。“這些大師，在心中是一種榜樣標志，一種人格的代表。”鄭哲敏回憶道。

抗戰(zhàn)勝利后，西南聯(lián)大回遷，鄭哲敏在北平（北京）清華大學機械系學習。畢業(yè)后，便留校做錢偉長教授的助教。1948年，經(jīng)四級選拔，同時在梅貽琦、陳福田、錢偉長、李輯祥等人的推薦下，鄭哲敏脫穎而出成為全國唯一的一名“國際扶輪社國際獎學金”獲得者，赴美學習。

錢偉長為他寫了留學推薦信：“鄭哲敏是幾個班里我最好的學生之一。他不僅天資聰穎、思路開闊、富于創(chuàng)新，而且工作努力，盡職盡責。他已接受了工程科學領域的實際和理論訓練。給他幾年更高層次的深造，他將成為應用科學領域的出色科學工作者?！?/p>

23歲的鄭哲敏，背起行囊，負笈留學。他來到美國加州理工學院，師從錢學森先生，攻讀博士學位，鄭哲敏有機會聆聽許多世界著名學者的課程或報告，尤其受錢學森所代表的近代應用力學學派影響很深：著眼重大的實際問題，強調(diào)嚴格推理、表述清晰、創(chuàng)新理論，進而開辟新的技術和工業(yè)。這也成為鄭哲敏后來一生堅持的研究方向和治學風格。

他還接受馮卡門、錢學森等應用力學學派的思想精髓：應用自然科學的基礎理論，探索工程基本規(guī)律，形成工程理論，進而產(chǎn)生新技術解決工程難題。

日內(nèi)瓦會議后，美國移民局取消了對一批留學生不得離境的限制，鄭哲敏成為首批回國的留學生。離美之前，恩師錢學森為他送行。他請教：回國后干什么？錢先生說，國家需要做什么，你就做什么。不一定是尖端的，哪怕是測量管道水的流動也可以做。

1954年9月26日，鄭哲敏從紐約乘船離美，途經(jīng)歐洲輾轉(zhuǎn)近5個月，于次年回到了闊別6年半的祖國。

半個世紀后，總有人問他“當時為什么回來？后悔過嗎？”在鄭哲敏看來，這不是個問題：“沒有想過不回來。這是長在骨子里的東西。雖然美國物質(zhì)生活很好，但感覺像浮萍，沒有根的感覺?！?/p>

沒見過雷管的書生到爆炸力學專家

爆炸的機理就是能量的快速釋放和有效的控制。爆炸現(xiàn)象在自然和人類歷史中經(jīng)常出現(xiàn)，如宇宙大爆炸、戰(zhàn)爭轟炸等。爆炸力學就是研究爆炸能量的傳播規(guī)律、力學效應及其控制方法與定量應用。在高速沖擊和爆炸荷載作用下，固體材料流體化，有了新的材料特性，既是固體又是流體，既非固體也非流體。描述介質(zhì)的新特性，傳統(tǒng)的固體流體力學方程不夠用了，鄭哲敏花費近三年時間，深入研究爆炸力學新的理論，闡明基本規(guī)律。

爆破成形的小碗，就是最早的實驗模型。在這之前，鄭哲敏是連雷管都沒見過的書生，但他心中一直謹記并踐行著老師的話--“祖國的需要就是我的專業(yè)”，白手起家，著手研究。上個世紀60年代，利用爆炸成形研究，鄭哲敏團隊成功制造出高精度衛(wèi)星火箭部件。

鄭哲敏還接受判斷地下強爆效應的科研任務，建立了流體彈塑性理論。該模型將爆炸及沖擊荷載作用下介質(zhì)的流體、固體特性及運動規(guī)律用統(tǒng)一的方程表述，堪稱爆炸力學的學科標志，可準確預測地下強爆炸試驗壓力衰減規(guī)律。他和同事在山溝溝一干就是幾年，為該項研究工作理論計算和數(shù)字模擬做出了開創(chuàng)性的工作。

1969年前后，鄭哲敏和研究集體花了近10年時間進行穿破甲機理的研究，拓展了流體彈塑性理論，他提出用子彈打鋼板的辦法研究炮彈打裝甲的規(guī)律，通過準確計算，能夠讓武器在精確的規(guī)定距離里打透相應厚度的裝甲。

鄭哲敏還在爆炸焊接理論和應用研究中，揭示了爆炸焊接機理，奠定了爆炸加工工藝的基礎。產(chǎn)業(yè)部門就此開發(fā)出新工藝，形成中國人自己的技術。數(shù)十年后中國是全世界最大的爆炸加工國家，成為爆炸加工產(chǎn)品的出口國。

上世紀80年代，國家急需港口建設，又有產(chǎn)業(yè)部門找上門來。建港首先需要處理構(gòu)筑防波堤下的海底淤泥層，如用挖泥船，需要挖泥、填石兩步工序，不僅工期長，耗資大，而且形成回淤導致不安全。

鄭哲敏提出：用炸藥爆炸擾動淤泥，降低淤泥強度，堆石體靠自重作用下滑。這樣，排淤和推填石料同時進行，提高了效率，工藝簡單，工期縮短1/3，節(jié)約成本1/4。爆炸處理水下軟基技術納入國家規(guī)范，目前已經(jīng)能夠處理厚度30米以上的淤泥，成為無可替代的技術。

近些年來，鄭哲敏還將爆炸力學研究應用于煤與瓦斯突出機理、納米壓痕標度、三峽三期圍堰爆炸拆除等。

1956年至2004年的半個世紀，鄭哲敏一直是我國力學學科的組織者和領導者。他長期主持力學學科發(fā)展規(guī)劃的制定，倡導建立了多個新的力學分支學科，他提出的流體彈塑性理論，是當今爆炸力學的基本模型。（來源：中國科技網(wǎng)）

檔案

鄭哲敏，中國著名力學家、爆炸力學家。中國科學院院士，美國工程院外籍院士，中國工程院首屆院士。1947年，畢業(yè)于清華大學。1952年，獲美國加州理工學院博士學位。早期在水彈性力學研究中取得成就。長期從事固體力學研究，開拓和發(fā)展了我國的爆炸力學事業(yè)。2013年1月18日，榮獲2012年度國家最高科學技術獎。