郑哲敏先生是工程理论家,践行工程科学、言传身教(作者:李世海)

发布时间:2021-08-26

中国科学院力学所 李世海

  从1984年,读郑哲敏先生的博士,到现在近三十年。谈谈自己的体会和感受:

一、  跟随先生学得最重要的东西就是工程科学的思想。先生之所以取得非凡的成就,就是因为他积极倡导和践行钱学森工程科学的思想。

“工程科学”的概念最早是钱学森先生早在1947年提出来的。郑哲敏先生是钱学森的学生,积极倡导工程科学的思想,并身体力行。工程科学不是工程技术,也不属于自然科学。钱学森说,工程科学是自然科学和工程技术相结合产生出来的一门学问,是化合物,不是混合物,也就是说不是简单的工程+科学。根据多年来跟随郑先生的体会,给工程科学一个定义就是:以解决工程问题为目的,应用自然科学的理论探索工程规律的科学。

具体的,工程科学研究中有两层含义:其一,遇到具体工程问题应用已有理论去分析,提出方案并论证方案的可行性,解决问题。就工程而言,完成上述工作就结束了。工程科学认为这只是研究工作的一部分,还需要下一步的工作。其二,研究这一类工程问题的一般规律,研究各种因素的相互影响,论证工程的经济性,形成新的工程理论,并在工程中检验,进而用于指导其它工程。在郑先生的科学生涯中一直贯穿着这样的思想(核爆、穿破甲、爆炸加工、爆炸填石排淤等)。

我跟郑先生读博士,研究浅水中爆炸。问题的背景是八十年代国家改革开放,我国沿海城市急需港口建设,但是,从大连到湛江沿海海底有淤泥层。传统的方法用挖泥船,把泥挖出来,填回石头,造价高、工期慢,质量难以保证。用爆炸的方法处理海底淤泥,是一种新技术的探索。

爆破专家开始提出的方案是抛掷方案,就是用爆炸法把淤泥从海底抛出去,然后再回填石头。现场试验发现,该方案不可行。联合攻关请郑先生到连云港指导。郑先生听取报告后指出,在爆炸荷载作用下,淤泥具有流体特征,若想把淤泥抛出去,还要把淤泥上面的水也要一起抛出去,这就要在水里布药,代价太大,不合理。在他的指导下,爆破专家们改变了研究的方向,放弃抛掷方案。经过多次试验研究,形成了切实可行的爆炸填石排於技术。至此,作为工程的核心问题基本上解决了,以后的工作就是工艺技术的改进和工程现场施工问题。这是工程科学第一层次的问题。

但是,郑先生认为研究工作还没有结束,还需要进行深入的规律性研究。研究第二层次的问题。这就需要研究爆炸填石排淤问题的规律性。郑先生安排了至少两个博士研究生开展工作,一方面研究浅水中爆炸荷载的规律性;另一方面研究爆炸后散体与淤泥相互作用的运动规律。

我的博士论文就是研究第一个问题。在当时,有深水中爆炸的研究成果,对浅水中爆炸的问题还不清楚。水太浅了爆炸效果一定不好,在这样的工程问题中,水深和炸药有怎样的关系才能达到好的效果?通过研究,几米水深完全能够保证几十公斤炸药的爆炸效果,既不是水越深爆炸效果越好,也不是水越深需要炸药量越大。而是,在较大的炸药量选择范围内都能保证工程质量。二十多年过去了,这项技术已经广泛应用,并且经过工程专家的长期实践,此项技术的确工艺窗口很宽,处理淤泥的厚度达到三十米,是早期的两三倍。

第二个问题更为复杂,涉及到散体、水和淤泥运动的复杂过程,一直没有很好的办法。现在研究滑坡灾害,一些研究成果有可能用上,把问题向前推进一步。

二、  先生要求我潜心做学问,少做社会活动,少点商人气息。

郑先生对学生要求很严,批评很多,得到他的表扬很难。有两次批评给我的印象最深。一件事是读博士期间,青年力学工作者组织青年力学学会,记得我担任“第三届青年力学学会”理事长,在各地办力学讲习班,到张家界组织年会等,花了很多时间,自然要影响学术研究,有的会也组织不好。他知道后很生气:做学问要踏实、深入。你不好好干你的工作,瞎折腾什么。第二件事,博士刚毕业,90年代初,那时科学院要求一部分人投入国家建设主战场。我常年到深圳做技术服务,更多的时间关注科研经费、赚钱,没有时间做研究,他给了我严厉的批评。郑先生不看重钱,他取得的很多科研成果投入经费都很少,甚至没有经费。郑先生父辈经商,他说钱先生批评他身上有商人气息,其实郑先生是一位非常纯正的学者、从不管钱。与他相比,现在我们的研究人员几乎成了“商人”了,为了支撑课题组内装备和人员的日常运行,要天天为科研经费奔波。

三、先生要求做国家最需要的,要敢肯硬骨头,做工程师干不了的事情。积极推动、支持我从事滑坡灾害研究。

郑先生从美国回来,临行前问钱先生回国研究什么?钱先生说,做国家所需要的。从他的科研生涯可以看出,他的研究都是与国家迫切的需求密切相关的。除了国家安全、爆炸加工、爆炸处理海底淤泥外。他还在煤与瓦斯突出方面开展了深入的研究,研究难度非常大,他做出了非常重要的理论贡献。现在工程和科学界还没有真正理解他的成果的重要性,目前也没有成果转化,相信未来一定会开花结果的。

90年代末,力学所开展知识创新工程,当时由于各种原因我打算改行,暂时不做爆炸问题,研究滑坡。郑先生对此非常支持。他说,这是难题,但是,你必须要花大力气,持之以恒,等你退休能做出点眉目就不错。研究过程中他让我到滑坡现场去,搜集第一手资料,特别强调要向地质专家学习。郑先生工作再忙,我每次组织学术交流会只要有时间他都参加,提出指导意见。现在我们团队的研究工作进展不错,研究成果在三峡库区、汶川地震唐家山堰塞湖都有应用,我要特别感谢郑先生的鼓励和支持。

四、郑先生是工程理论家,具有蜡烛精神。燃尽了自己,照亮了别人。

力学是工程科学。其研究内容不是直接生产产品的,也不设计产品,而是为产品设计服务的,是“幕后”的英雄。做工程师干不了的,为解决实际工程问题服务,这就是工程科学的意义。在社会还没有真正认识到这一点时,工程科学的研究就很尴尬。郑先生的理论可以用于地下核爆炸当量的预报,传播规律的研究,但不是生产核弹。他的理论可以用于爆炸加工,但是不是直接加工和设计,而是用于指导设计和为设计提供依据。爆炸处理软基他用他坚实的力学功底,为研究指明了方向,真正做有效益的是工程设计和施工。应该说那些直接创造价值的部门,最容易获得经济效益和荣誉。像郑先生这样的工程科学家(或者叫工程理论家,就是以解决工程问题为目的从事工程基本理论研究的科学家)可以解决工程中最为关键问题,但不是创造价值的最终的实践者和受益者。所以说是燃尽了自己,亮了别人。现在他获得了国家科技最高奖,实至名归,也说明我国已经开始了对工程科学的重视。是对那些既不直接创造经济效益,又不研究自然科学理论的工程理论家的充分肯定。郑先生是最高奖中唯一的一位力学家,也应该是唯一的一位工程理论家。他的获奖必将推动我国工程理论的发展,进而彻底摆脱理论脱离实际、科学与工程脱节,真正让科学转化为生产力,提高我国企业的创新能力,实现我们科技强国梦想!