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中国科学院院士黄克智:我与清华固体力学

2021-03-04 07:35:50声振之家


本文系2008年清华大学力学系建系50周年时黄克智院士的文章,文章不仅介绍了清华大学力学系50年的发展历史,同时也是黄克智院士自身的总结。


黄克智,工程力学系教授,中国科学院院士。1927年生,江西南昌人,毕业于江西中正大学,清华研究生毕业,我国固体力学专家。清华大学校学术委员会主任委员,工程力学所所长,国务院学位委员会力学评议组召集人,国家教委科技委员会委员及数理学部副主任,国际断裂学会执委,远东与大洋洲断裂学会执委,国际理论与应用力学联合会理事,国际材料力学行为学会无任所常委。


长期从事断裂力学理论及应用,包括材料强韧化理论,宏细胞断裂力学,变形梯度影响与尺寸效应,断裂力学在核容器与管道工程中的应用;材料本构理论,包括材料大变形本构理论,具有相变情况的本构理论,形状记忆合金、铁电材料等本构关系等科学研究。 曾主持了7项国家重大科研项目。作为第一获奖者曾获国家自然科学三等奖、国家教委科技进步一等奖等11项国际、国家与部委级奖励。此外参加获得国家自然科学三等奖,国家教委科技进步一等奖等4项奖励。已出版5部专著,在国内外学术刊物与会议发表论文170余篇。

我与清华固体力学

文 | 黄克智

我今年81岁,大学毕业61年,在清华工作整60年。今年是工程力学系建系50周年。力学系的历史也是我本人的历史,借此回顾一下力学系的发展过程,也是总结我自己的一生。

前期

建国初期清华没有力学系(仅有基础部负责全校的基础课教学)。1952年全国院系大调整,北大作为教育部部属文理科大学,为培养高水平的本科生开始成立数学力学系,这是我国高等学校第一个力学系。当时的教育部部长兼清华大学校长蒋南翔和力学界前辈钱学森、钱伟长、张维等已经在筹划清华大学作为培养工科的专门学校,要设立与理工科相适应的力学系,以满足国民经济快速发展的需要。


办学的主要条件是:师资、教材与教学计划、学生,而我们是一无所有,一切从零开始。当时的领导具有非常开阔的眼界,有魄力,有能力,做出了以下几个方面的行动。


  1. 加速培养基础力学师资,从清华机械、土木两系中选拔优秀的大二学生30名,留校作为青年教师(称做“拔青苗”)经过对他们的短期突击培训,先完成辅导课的任务,进一步培养成为合格的大学教师。


  2. 在钱学森、钱伟长、张维的创议下成立力学研究班,杜庆华任主任,从全国高校抽调工科三年级的优秀学生,到清华集中攻读力学两年(力学班共办三期)。这些学生经过专业的严格训练,以后成为全国高等学校力学师资骨干以及许多国防和工程单位的力学干部,不少人现已是祖国建设中的力学专家。


  3. 派出一批年轻有为、有潜在能力的教师到前苏联留学和进修,不仅学习专业知识,还要学习苏联老大哥的教学理念和教学模式,起到洋为中用的作用。我本人被派到苏联莫斯科大学进修,我系被派的还有王和祥、贾书惠等同志。


  4. 当时力学系还没有成立,为提前让学生学好基础知识,1956、1957两年开始招收力学专业的学生。这些学生(如我系的姚振汉、薛明德等)先在工程物理系借读两年,学完基础课程,1958年成立力学系,他们就转回来继续读专业课,这叫做“借鸡下蛋”。看,当时的领导多有远见!

创业

经过几年的准备,建系的条件基本成熟,1958年清华大学宣布成立工程力学数学系。这是高等学校继北大之后第二个有力学系的学校。当时我还在前苏联学习,离博士学位论文答辩还有一个月的时间,解沛基同志代表学校电召我立刻回国,参加创建力学系的工作。祖国的召唤高于一切,我毅然放弃即将拿到的博士学位,坐了6天6夜火车回到清华园。


建系初期首先碰到的是教材和教学计划问题,因为一边倒学苏联,我们采用的是苏联教材,与英美教材相比苏联教材理论体系更严密,内容也更丰富。我们年长一些的教师肩负着更重要的任务。记得当时我不仅要给学生讲课,还负责给年轻教师讲课和辅导,真是既教学生,又帮老师。而那些年轻教师则是既当老师,又当学生。当时的系领导称这个模式为“摸着石头过河”。经过几年的努力,经过教研组的集体培养,他们中多数成为富有经验的合格的教师。1982年基础课力学教研组并入工程力学系,成为合并后工程力学系的一支重要师资力量。


至于教学计划,当时强调力学与航天航空相结合,除了力学的主课以外,还增设一些与航天航空有关的课程。后来因种种客观条件不成熟,力学与航天航空相结合的目标未能实现。但是力学系的办学方针“既重视理论,也重视试验和工程”并没有变。既给学生打下坚实的基础(包括概念与原理),也培养运算能力和试验能力。经过全体教师多方面的努力,力学系已初步能够完成高质量的全部教学环节。事实证明我系毕业的学生在各个科研、教学和生产单位都得到广泛的好评。

守业

经过“文革”的浩劫,刚刚建立起来的工程力学系受到了严重破坏,几乎濒于解散。“文革”期间,蒋南翔校长被打倒,数学专业调整到其他系,一般力学教研组也并入精仪系。“读书无用论”、“书读得越多越反动”的谬论在清华园内广为流传。有些教师顶不住外界的压力纷纷“弃学从工”把大批的科技书籍当做废纸卖掉。


我本人也受到不少冲击,“反动学术权威”、“白专道路贻害青年”的帽子一顶一顶地压下来。可是我从小酷爱读书,要改变这个习惯确实很难。一方面是我对探索先进科技的浓厚兴趣驱使我冒险挺进,另一方面我也坚信这种反时代、反潮流的日子总会过去的。所以不管在多么艰难的条件下,白天劳动、开会、挨批,只要回到家里,只要有一点点属于我自己的时间,我都抓紧分分秒秒学习。就这样,在轰轰烈烈的“大革命”中,我偷偷摸摸地自学了日语、法语,学习了柯朗与希伯特的数理方程等经典巨著,我利用一切可以利用的时间为以后能跟上先进科学打好基础做准备。


十年的政治动乱使得教师长期业务荒疏,科学知识已大大落后,新的文献都看不懂了。在拨乱反正的精神指导下,补习业务成为当时紧急任务。我们全体教师下定决心,齐心协力来追赶。固体力学教研组杜庆华、王勖成、姚振汉等追赶有限元分析,张维、郑兆昌追赶动力学与振动,戴福隆、周辛庚追赶试验力学,我和余寿文等追赶断裂力学。


同时我通过刻苦自学给固体力学的中青年教师开出了数理方程、张量分析、非线性连续介质力学、固体本构关系等新课,以提高教师自身的业务水平。从1977年开始,我和余寿文建立了一个学习讨论班,每周一次,坚持至今已30年。讨论班从最初目的是交流学习断裂力学的心得,发展成现在的国际、国内的学术交流论坛。参加的人数也由十几人发展到七八十人。这个讨论班对于我们以后的研究生培养和中青年教师培养也发挥了重要的作用。经过十几年老一辈人的辛勤付出,不但保住了力学系,还为今后的茁壮成长奠定了基础。

发展

“文革”结束,改革开放,广大知识分子迎来了第二个春天。知识老化、人才匮乏仍然是摆在我们面前的两大难题。随着年龄的增长,张维、杜庆华老师相继退出第一线,此时我迫切地感到需要一个团队,一个年轻化的、强有力的团队来继承发展清华的力学专业。从那时开始我下定决心,要把我的后半生贡献给祖国,贡献给清华;把带出一个强大的团队,培养出一批高质量的博士生作为我的两大奋斗目标。因而自从我当选为院士以来,有不少单位以高薪聘请我去挂职,都被我婉言谢绝了。我要一心一意地在清华完成我的两大目标。


首先要解决的还是人才,我们从以下几方面着手:


  1. 重点培养现有的、有发展前途的青年教师,如余寿文、薛明德、姚振汉、杨卫(博主注:现浙江大学校长),帮助他们创造一切条件,让他们尽快地成长,目前他们都是知名度很高的专家。


  2. 动员留学生学成回来报效祖国。有郑泉水、方岱宁、庄茁,施惠基等。他们原来都不是清华培养的大学生,但自从来到清华,全力投入工作,做出了非常突出的成绩。


  3. 选择本校培养的优秀毕业生留校工作,如冯西桥、刘应华、殷雅俊等。


这些当年的年轻人,在清华的大熔炉里经过几年、十几年的锻炼都已经在各自的教学科研领域里做出显著的成绩,起到学术带头作用。他们现在都是固体力学研究所的骨干。目前清华大学已拥有一个在国内力学界享有较高地位、在国际上有一定知名度的团队,我为此而兴奋和骄傲。


我的第二个目标是培养高质量的博士生。我们已经有了一个强大的团队,经过大家的努力,我们的成绩是非常显著的。1980年建立固体力学博士点,这是全国第一批博士点之一。在最早的三位博士生导师张维、杜庆华、黄克智辛勤耕耘的基础上,形成了三个层次的博士生导师队伍。郑兆昌、戴福隆、徐秉业、余寿文相继被批准为博士生导师。他们年富力强,构成了在振动力学、实验力学、塑性力学、和破坏力学等学科方向的中坚指导力量。姚振汉和杨卫是提前上岗的博士生导师,以他们为代表的青年教师的崛起,成为学科跨世纪发展的栋梁。


在1980年~1992年第一阶段的12年中,我们精心设计并开出研究生专业课程26门,编著教科书22本(其中4种获国家级及国家教委优秀教材奖)。学科点中生长出破坏理论、计算固体力学、结构弹塑性分析、机械振动与流固耦合、实验固体力学5个方向。在这第一阶段固体力学学科共授予博士学位55人、硕士学位197人,博士后出站6人,他们中不少人在学科的基础研究与面向国民经济主战场的任务中都起了重要的作用,有的研究生,例如戴耀、罗学富、杜丹旭等还是国家教委科技进步奖等的获奖者。


博士生在获得学位以后在教学、科学研究和国民经济各条战线上发挥了重要的作用。据当时的统计,有30多人在工作岗位上很快取得高级职称,有4人获得国务院学位委员会、国家教委联合授予“在工作中做出突出贡献的中国博士学位获得者”称号,在1988和1990两届全国青年科技奖共4名力学学科获奖者中,他们就占3名。固体力学学科在1987年~1991年间出版学术专著6部、发表论文591篇,获得国家自然科学奖1项、国家发明奖2项、国家教委科技进步奖9项、其他部委技术进步奖6项。


科研的高水平与高水平博士生培养相互促进,成果《固体力学重点学科建设与高水平博士生规模培养》1993年获得全国普通高等学校优秀教学成果特等奖。


近十几年来,由于我年事已高,更主要的是因为年轻的一代已经崛起,我本人逐步退出学术领导地位。今天在这些年轻人的参与和领导之下固体力学专业已得到了更大的发展,做出更好的成绩:固体力学学科在1999年~2006年期间有8篇博士论文获得全国优秀博士学位论文的奖励,两次获国家自然科学基金委的创新群体奖励。


2004年、2005年相继获得国家自然科学二等奖,2007年获国家发明二等奖。近十几年内我们又培养出博士生170多名,硕士生近250名,另有博士后出站40多名。获国家级奖励6项,省部委级奖励13项,还有几项国际上的大奖。在国际国内著名杂志发表文章2231篇,其中SCI检索的就有745篇。《研究士生培养模式与实践成果》成果获得2006年北京市优秀教学成果一等奖、教育部优秀教学成果二等奖。北京市教委组织的鉴定委员会一致认为“本项目在博士生培养改革方面取得了突破性进展,成果属国内首创,达到国际先进水平。本项目成果在全国同类学科或相关学科中具有榜样和示范作用”。


如今我们的队伍又在不断的壮大,近年来吸收了不少国外学成归来的优秀年轻教师如季葆华、向志海、刘彬、冯雪、赵红平等,他们都是非常优秀的人才,各自在理论、计算、试验、生物等研究领域发展。我预计不久的将来,由于这批年轻人的加盟和努力,我们清华的力学专业将会更上一个台阶。我心足矣!

本文转载自清华大学新闻网。

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