鄭哲敏：力學(xué)家的報(bào)國之“力”

魏宇杰　周德進(jìn)

1955年春，當(dāng)火車從九龍駛?cè)肓_湖，鄭哲敏看著那高高懸掛的五星紅旗，忍不住心頭激蕩、熱淚盈眶，游子終于回到了祖國母親的懷抱！盡管對祖國的現(xiàn)狀和未來自己的科研有很多的未知，但鄭哲敏深知，他再也不會寄人籬下，像浮萍漂在水面。從此刻開始，他將為自己的國家和這片土地上的人民奉獻(xiàn)自己的每一滴汗水。

承國家之志

時(shí)間回到1928年5月3日，年僅4歲的鄭哲敏就在濟(jì)南“五三”慘案的逃難過程中經(jīng)歷了和家人失散之痛。有一次，地上的子彈殼引起了他的興趣，于是彎腰去撿，突然邊上一個(gè)端著刺刀的日本兵舉槍向他沖過來。直到30多年后，被日本兵端著閃亮的刺刀追殺的場景仍不時(shí)出現(xiàn)在鄭哲敏的噩夢中，也因此在年幼的鄭哲敏心中埋下了強(qiáng)國富民的種子。1948年，懷著科技興國的夢想，鄭哲敏在錢偉長、陳福田、李輯祥等先生的推薦下，受扶輪社獎(jiǎng)學(xué)金的資助，獲得了到加州理工學(xué)院留學(xué)深造的機(jī)會。此年8月18日，在家人的祝福與依依惜別中，鄭哲敏從上海十六鋪碼頭出發(fā)，開始了他歷時(shí)6年多的留學(xué)生活。

鄭哲敏到加州理工學(xué)院機(jī)械系1年后獲碩士學(xué)位，1952年又取得博士學(xué)位。他的論文題目是與導(dǎo)師錢學(xué)森討論后確定的，研究的是當(dāng)時(shí)正在迅猛發(fā)展的高速飛行和噴氣推進(jìn)所引起的結(jié)構(gòu)物受熱的抗力問題。

通過錢先生的指導(dǎo)和自身多年的科研實(shí)踐，鄭哲敏形成了技術(shù)科學(xué)研究的基本方法：一是針對所研究的問題，首先要明確難點(diǎn)，明晰其中的概念，明確所采用的假設(shè)。立題的概念不清楚是不能接受的，假設(shè)越少越好，且必須一清二楚，模糊不得。二是涉及具體的方程和計(jì)算方法，方法有高低之分，最重要的是必須得到可信的結(jié)果。三是結(jié)論必須根據(jù)結(jié)果得出，要掌握分寸，如有必要和可能，還要有實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。四是不允許說缺乏根據(jù)的話。對所得結(jié)果的意義和應(yīng)用價(jià)值，可加以說明，但務(wù)必不能夸大其詞。五是特別需要留意結(jié)果出現(xiàn)轉(zhuǎn)折的情況，因?yàn)檫@標(biāo)志著問題的性質(zhì)發(fā)生了質(zhì)的變化，一定要設(shè)法找到背后的機(jī)制，并考慮這種機(jī)制是否可以加以利用。在之后長達(dá)60多年的科研與教學(xué)實(shí)踐中，鄭哲敏嚴(yán)格踐行了這些科學(xué)研究的基本方法。從今天來看，這些原則也正是我們各個(gè)領(lǐng)域的科技工作者在工作中需要踐行的。

1949年新學(xué)期開始，鄭哲敏積極參加了在加州理工學(xué)院成立的留美科學(xué)工作者協(xié)會分會。主要目的是動(dòng)員留在美國的我國科學(xué)工作者學(xué)成回國或以自己的方式為即將成立的新中國作貢獻(xiàn)。鄭哲敏等還專門組織討論，看大家能為解放后的新中國做些什么，并明確提出早日學(xué)成回國的希望，也因此促成了1950年一批加州理工學(xué)院的留學(xué)生回國。

就在獲得博士學(xué)位不久，鄭哲敏被移民局以莫須有的罪名關(guān)押。后經(jīng)好友馮元楨保釋出獄，但移民局仍禁止鄭哲敏離境，他的護(hù)照也被移民局扣押，變成了一個(gè)沒有合法身份的人。所幸加州理工學(xué)院機(jī)械系允許鄭哲敏繼續(xù)留在系里教書。1954年7月，鄭哲敏收到移民局來信，通知他須盡快在9月27日前離境。

6年的求學(xué)與科研生活，盡管歷經(jīng)波折，但為鄭哲敏以后從事的科學(xué)研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。回國前的一個(gè)晚上，錢學(xué)森在家中為鄭哲敏餞行。錢學(xué)森特別囑咐了兩件事：一是關(guān)于鄭哲敏回國后的工作，建議像他這樣受過系統(tǒng)力學(xué)訓(xùn)練的人，國家需要他做什么就做什么。即使國家需要做的是非常簡單的事，例如管道流的阻力計(jì)算，也應(yīng)當(dāng)努力去做好。二是對于社會主義國家，運(yùn)籌學(xué)特別需要，將在國家建設(shè)中發(fā)揮積極的作用。因此要鄭哲敏回國后把這個(gè)意見轉(zhuǎn)告錢偉長。

急國家之需

1955年春回國后，鄭哲敏在工作志愿表上鄭重填上了中國科學(xué)院數(shù)學(xué)研究所力學(xué)研究室。在這期間，鄭哲敏進(jìn)行了一次西北之行，參加了全國科學(xué)規(guī)劃，這對他的影響非常大。西北之行，使得鄭哲敏了解了大西北地貌的雄偉粗獷和人民的憨厚堅(jiān)毅；遼闊荒蕪的黃土高原，由于干旱缺雨給人民生活帶來的艱苦，使他受到深刻的教育，感到了作為一個(gè)中國人身上的責(zé)任。這些經(jīng)歷是鄭哲敏不斷鼓勵(lì)年輕人研究泥石流災(zāi)害和環(huán)境力學(xué)的原因。

1956年，作為錢學(xué)森所長的秘書，鄭哲敏在西郊賓館參加編寫了《1956—1967年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃綱要》，這份綱要中的力學(xué)部分是很長一段時(shí)間我國力學(xué)研究任務(wù)和學(xué)科發(fā)展的綱領(lǐng)性文件。

早期鄭哲敏的研究多數(shù)是解燃眉之急。他解決了劉家峽重力式高壩抗震的力學(xué)問題，鑒于當(dāng)時(shí)不具備數(shù)值解法的條件，通過采用以實(shí)驗(yàn)為主的路線，得到了高壩流固耦合振動(dòng)的自振頻率，并得出了作用于剛性壩面的總作用力隨頂角變化的關(guān)系。這一工作，連同鄭哲敏之前關(guān)于連續(xù)板和圓筒與水的耦合振動(dòng)的文章，在我國早期水彈性力學(xué)領(lǐng)域作出了開拓性貢獻(xiàn)。

隨著工作機(jī)會變多，涉及的領(lǐng)域變寬，進(jìn)一步增強(qiáng)了鄭哲敏的主人翁意識：因?yàn)檫@是他的祖國，無論做什么事，都是在為自己的國家和人民工作，工作也就有了意義，這種主人翁精神成為鄭哲敏畢生努力拼搏的無窮動(dòng)力。

報(bào)國家之力

回國不久，鄭哲敏便對大規(guī)模爆破，特別是對定向爆破開展研究。確定這個(gè)方向有兩個(gè)原因：一是它潛在的理論意義，因?yàn)楸泼鎸Φ氖桥c金屬很不相同的地質(zhì)材料，怎樣描述它的動(dòng)態(tài)變形、斷裂等的力學(xué)行為，是需要應(yīng)對的挑戰(zhàn)；二是在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)方面，爆炸有廣泛的應(yīng)用，僅就當(dāng)時(shí)而言就有水利工程和礦山資源開發(fā)的問題?，F(xiàn)在來看，這一課題很具前瞻性，例如地下核爆炸、隕石撞擊地球、人造衛(wèi)星撞擊流星以及雨滴侵徹土壤等都是同類科學(xué)問題。

到了1963年，爆炸成型學(xué)術(shù)會議在北京召開。鄭哲敏等在會上系統(tǒng)地介紹了這方面的工作，受到與會者的熱烈歡迎。錢學(xué)森親自參加總結(jié)會并發(fā)言。由于有了鄭哲敏和團(tuán)隊(duì)的理論體系和工作基礎(chǔ)，隨之“爆炸力學(xué)”這個(gè)新學(xué)科方向得以確立，并在國家建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。

之后，受程開甲委托，鄭哲敏開展了爆炸當(dāng)量與地面沖擊波壓力隨距爆心投影點(diǎn)距離變化的規(guī)律的理論與實(shí)驗(yàn)研究，在建立理論分析和計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，其所在科研團(tuán)隊(duì)又在懷柔基地做了系統(tǒng)的空爆實(shí)驗(yàn)，這個(gè)炸藥實(shí)驗(yàn)室今天也是中國科學(xué)院國防教育基地之一。

為了沖破核威脅，我國同期也開展了地下核爆炸試驗(yàn)的研究。其中一個(gè)關(guān)鍵力學(xué)問題是對地下核爆炸威力當(dāng)量的精確預(yù)測與傳播。鄭哲敏帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)國家所需，研究地下核爆炸沖擊波的產(chǎn)生和傳播機(jī)理。由于地下爆炸時(shí)局限性過大，高壓下巖土介質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)和平常有很大差異：常壓下表現(xiàn)為脆性的大理石在高壓下具有一定的塑性變形能力，鄭哲敏通過深入研究這一現(xiàn)象，建立了流體彈塑性模型，可有效預(yù)測爆炸波的形成、結(jié)構(gòu)、傳播與演化，以及爆炸所成空腔的大小，獲得了任務(wù)部門的應(yīng)用。

從1978年開始，爆破拆除應(yīng)用于城市的改建首先引起我國爆破界的重視。鄭哲敏帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，形成了建筑物的系統(tǒng)爆破方案，并制定了規(guī)范。當(dāng)時(shí)的石景山電站、北京鬧市區(qū)的華僑飯店、連云港6.7千米長堤的爆炸填石排淤等都是爆破用于國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的典型工程。這項(xiàng)技術(shù)經(jīng)國家相關(guān)部門推介后，廣泛應(yīng)用于全國的港口和碼頭建設(shè)、大型建筑體拆除等，既大大降低了建設(shè)費(fèi)用，又顯著縮短了建設(shè)周期。

到了21世紀(jì)，非常規(guī)能源的開發(fā)成為國家戰(zhàn)略重大需求，鄭哲敏及團(tuán)隊(duì)通過全面調(diào)研我國水合物勘探和開采研究現(xiàn)狀，提出了從勘探關(guān)鍵技術(shù)、開采原理與技術(shù)，以及與此相關(guān)的環(huán)境和災(zāi)害力學(xué)問題三方面開展研究。同時(shí)也對頁巖氣開采中的關(guān)鍵力學(xué)問題進(jìn)行了全面的梳理，培養(yǎng)和造就了這方面的一批人才。

自1955年鄭哲敏不到31歲回國，在66年的科研生涯中，鄭哲敏踐行科技報(bào)國，作為中國科學(xué)院力學(xué)研究所的初建參與者，從無到有，建立了爆炸力學(xué)學(xué)科，為我國的國防事業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了一系列重大貢獻(xiàn)。12935號國際永久編號的“鄭哲敏星”，將永遠(yuǎn)讓我們銘記鄭哲敏這樣一位在強(qiáng)國富民路上力學(xué)篤行的先驅(qū)者。

（摘編自《學(xué)習(xí)時(shí)報(bào)》）

鄭哲敏（1924—2021），著名力學(xué)家、爆炸力學(xué)專家。長期從事固體力學(xué)研究，開拓和發(fā)展了我國的爆炸力學(xué)事業(yè)。擅長運(yùn)用力學(xué)理論解決工程實(shí)際問題，提出了流體彈塑性體模型和理論，并在爆炸加工、巖土爆破、核爆炸效應(yīng)、穿甲破甲、材料動(dòng)態(tài)破壞、瓦斯突出等方面取得重要成果。倡導(dǎo)海洋工程力學(xué)、材料力學(xué)性能、環(huán)境災(zāi)害力學(xué)的研究，創(chuàng)建了中國科學(xué)院力學(xué)研究所非線性連續(xù)介質(zhì)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，為推動(dòng)我國力學(xué)事業(yè)的發(fā)展作出了突出貢獻(xiàn)。1980年當(dāng)選為中科院院士，1993年被選為美國工程院外籍院士，2012年度榮獲國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。