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窮理以致用 尋幽探翠微

蓋逸馨2024年06月03日09:00來源:光明日報

作者:蓋逸馨,系教育部習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想研究中心特約研究員,中國礦業(yè)大學(xué)(北京)馬克思主義學(xué)院教授、院長

圖片由作者提供

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陳至達(dá)(前排右三)與導(dǎo)師錢偉長(前排右四)等學(xué)者合影。圖片由作者提供

陳至達(dá)(1927—1998),福建漳州人,力學(xué)家。1948年畢業(yè)于廈門大學(xué)機(jī)械系,1952年研究生畢業(yè)于清華大學(xué)機(jī)械系力學(xué)研究所,后任教于北京礦業(yè)學(xué)院(現(xiàn)中國礦業(yè)大學(xué)〔北京〕)。曾任國務(wù)院學(xué)位委員會委員兼力學(xué)學(xué)科評議組組長,國家科學(xué)技術(shù)委員會委員兼石油、地質(zhì)學(xué)科組組長。著有《非線性連續(xù)體力學(xué)》《桿、板、殼大變形理論》《理性力學(xué)》等。

20世紀(jì)80年代,北京學(xué)院路一間小小的書房里經(jīng)常人頭攢動。書房布置極為簡單,目之所及無非一張書桌,一把老藤椅,一方玻璃匾,余下的便盡是書。一位五六十歲的中年人坐在書桌前,或演算、或講解,一群年輕人圍坐在他身旁,聚精會神。傍晚,斜陽灑在書房一角的玻璃匾上,那上面寫著十個大字“品德的楷模,知識的乳母”,映得書房熠熠生輝。

這位中年人是力學(xué)家陳至達(dá),中國礦業(yè)大學(xué)(北京)教授。他醉心于自己深愛的力學(xué),平日里深居簡出,行外人很少知道他的名字。

從廈大到清華

1927年,陳至達(dá)出生在福建漳州一個書香之家。他天資聰穎,學(xué)習(xí)成績優(yōu)異,高中畢業(yè)時,被保送進(jìn)了廈門大學(xué)。青少年時代,陳至達(dá)目睹了日軍侵華的種種暴行。祖國遭受的劫難讓他深感屈辱,心中埋下了愛國報國的種子。

在廈門大學(xué),陳至達(dá)的學(xué)業(yè)成績依然出類拔萃。畢業(yè)前夕,他在學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表了一篇關(guān)于熱工學(xué)理論的論文,對國內(nèi)一位知名教授的觀點(diǎn)提出商榷。那位教授看到論文后,不禁對這個年輕人刮目相看,主動向陳至達(dá)發(fā)出邀請,希望他能成為自己的助手。懷著對學(xué)術(shù)的熱忱和對未來的憧憬,陳至達(dá)欣然接受了這位教授的邀請,到上海工業(yè)實驗所實習(xí)。

一年后,實習(xí)結(jié)束,舅父勸陳至達(dá)盡快出國,與自己一起經(jīng)營家族企業(yè),但陳至達(dá)沒答應(yīng),他要為國效力。伴隨著新中國成立的隆隆禮炮聲,帶著滿腔熱血,陳至達(dá)踏入了清華大學(xué)機(jī)械系力學(xué)研究所的大門,成為新中國成立后清華大學(xué)機(jī)械系的首屆研究生。在北京,陳至達(dá)親歷了開國大典的盛況。當(dāng)毛澤東主席宣布中華人民共和國成立的那一刻,整個廣場沸騰了起來,人們歡呼著、跳躍著。陳至達(dá)站在人群中,望著高高飄揚(yáng)的五星紅旗,目光堅定而熾熱,心中充滿激動與自豪!斑@一刻,我深感自己肩上的責(zé)任重大!标愔吝_(dá)在日記中寫道,“我要努力學(xué)習(xí),掌握先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),為祖國的繁榮昌盛貢獻(xiàn)自己的智慧和力量!

在清華讀書時,陳至達(dá)得到了張維、錢偉長兩位教授的悉心指導(dǎo)。他們不僅是陳至達(dá)學(xué)術(shù)上的導(dǎo)師,更是他人生路上的引路人。

張維嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度和深厚的板殼力學(xué)造詣給陳至達(dá)留下了深刻印象。張維常常鼓勵陳至達(dá)要敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新,在學(xué)術(shù)研究中堅持不懈,不斷突破,追求卓越。在他的指導(dǎo)下,陳至達(dá)逐漸形成了自己的學(xué)術(shù)研究風(fēng)格,對于板殼力學(xué)有了更深入理解。

錢偉長被譽(yù)為“中國近代力學(xué)之父”,他的學(xué)術(shù)成就和人格魅力更是讓陳至達(dá)敬仰不已。陳至達(dá)是錢偉長指導(dǎo)的第一位研究生,錢偉長對陳至達(dá)寄予厚望。在陳至達(dá)遇到困難時,錢偉長總是給予及時的幫助和提示,讓他能順利渡過難關(guān)。錢偉長還給陳至達(dá)講過一個自己讀書時的小故事。當(dāng)年,錢偉長懷著一腔報國之志,想從文學(xué)專業(yè)轉(zhuǎn)到物理專業(yè),他清晨四五點(diǎn)就到清華大學(xué)后面的小山上去讀書。有些時候,他發(fā)現(xiàn)有個人比他去得還早,此人就是后來家喻戶曉的數(shù)學(xué)家華羅庚。這個小故事給了陳至達(dá)很深的觸動,他更加深刻認(rèn)識到,成功之路沒有捷徑。在清華求學(xué)期間,他從早到晚泡在圖書館,沉浸在書海中,廣泛接觸不同的學(xué)術(shù)流派,涉獵各門學(xué)科,而且邊讀書邊思考,做了大量學(xué)術(shù)筆記。

在清華大學(xué)求學(xué)的日子里,陳至達(dá)不僅學(xué)到了豐富的知識,更從兩位導(dǎo)師身上學(xué)到了應(yīng)該如何做人。后來,陳至達(dá)在出版自己的學(xué)術(shù)著作《有理力學(xué)》時,在扉頁上寫道:“感謝我的老師張維教授和錢偉長教授的教誨和積極支持!边@句話不僅表達(dá)了他對兩位導(dǎo)師的感激之情,也體現(xiàn)了他對學(xué)術(shù)事業(yè)的執(zhí)著追求和對恩師的深深敬意。

1952年研究生畢業(yè)時,陳至達(dá)在《中國科學(xué)》雜志上發(fā)表了論文《軋鋼反圍盤技術(shù)改進(jìn)的合理化建議》。這篇文章針對軋鋼反圍盤技術(shù)的種種問題,提出能夠提高軋鋼生產(chǎn)效率、降低能耗的改進(jìn)方案,既有創(chuàng)新性,也有實用性,獲得學(xué)術(shù)界的廣泛認(rèn)可。有家報社準(zhǔn)備將他的改進(jìn)方案作為全國重點(diǎn)技術(shù)革新成果進(jìn)行報道,在報紙即將付印之際,陳至達(dá)要求將成果的署名由個人改為“項目課題組”。報道刊出后,許多同行都來向他道賀,也有人詢問為什么要以“項目課題組”署名。陳至達(dá)回答,這項成果離不開項目課題組每一位成員的努力,作為一名科研工作者,追求真理、探索未知遠(yuǎn)比追求名利重要。他說:“科研成果服務(wù)于人民才是最重要的,我要做的就是不斷創(chuàng)新成果。”

探秘力學(xué) 孜孜以求

1952年10月,陳至達(dá)到北京礦業(yè)學(xué)院參加工作。他保持著對科研的熱愛和執(zhí)著追求,繼續(xù)深入探索力學(xué)領(lǐng)域的奧秘。

20世紀(jì)五六十年代,國內(nèi)的生活條件還很一般,陳至達(dá)與妻兒四人擠在一間不足30平方米的小平房里。有人好奇地問他,你為什么拒絕海外親人的出國邀請,甘守國內(nèi)清苦的生活?他笑了笑:“我的老師們都從國外回來了,建設(shè)新中國,我怎么能貪圖享樂出國呢?”就在這間小平房里,陳至達(dá)夜以繼日,刻苦鉆研張量分析和微分幾何等理論,為日后的學(xué)術(shù)研究打下了堅實基礎(chǔ)。

初到北京礦業(yè)學(xué)院工作,陳至達(dá)定下第一個奮斗目標(biāo):建設(shè)一個像樣的力學(xué)實驗室。在學(xué)校的支持下,陳至達(dá)邀請了3位志同道合的年輕人,從零開始,如火如荼地開始了實驗室建設(shè)。從場地審批、蓋章,到訂購設(shè)備、開箱安裝和操作試機(jī),事無巨細(xì),他都自己動手。不少設(shè)備是從國外進(jìn)口的,操作方法也需要從頭學(xué)起。在他的帶動下,大家干起活來都是不分白晝黑夜,用兩年時間建成了一個全國一流的力學(xué)實驗室。1955年,全國第一次高校實驗力學(xué)會議就在這里召開。也是在這次會議上,陳至達(dá)的學(xué)術(shù)成果得到學(xué)界的高度評價,《北京日報》稱他是“最年輕有為的力學(xué)家”。

陳至達(dá)一生致力于理性力學(xué)研究。理性力學(xué)來源于傳統(tǒng)的分析力學(xué)、固體力學(xué)、流體力學(xué)、熱力學(xué)和連續(xù)介質(zhì)力學(xué)等力學(xué)分支,用數(shù)學(xué)的基本概念和嚴(yán)格的邏輯推理,研究力學(xué)中帶共性的問題。當(dāng)年在清華讀書時,他與導(dǎo)師合作研究壓延力學(xué),研究成果在實際應(yīng)用中使軋鋼產(chǎn)品產(chǎn)量成倍增長。不過,那篇論文完成后,陳至達(dá)發(fā)現(xiàn),還有兩個問題尚未解決:一是軋鋼時的變形問題,二是力量與變形的關(guān)系問題。從此,他確定了自己一生的科研方向。

經(jīng)過多年研究,陳至達(dá)在拖帶坐標(biāo)系的建立上取得了創(chuàng)新性進(jìn)展。拖帶坐標(biāo)就像是給物質(zhì)微元發(fā)的“身份證”,讓每個微元都有一個獨(dú)特的編號,這是力學(xué)研究的重要基礎(chǔ)。錢偉長先生早在1943年就提出了這個概念,并發(fā)表了板殼變形的內(nèi)稟理論。陳至達(dá)在此基礎(chǔ)上,提出“拖帶坐標(biāo)+基本矢量”,用數(shù)學(xué)張量(變形張量)來表達(dá)初始位形基本矢量到當(dāng)前位形基本矢量的幾何變換,在應(yīng)變概念上取得了一般性的定義,在學(xué)術(shù)界引起轟動。

在20世紀(jì)80年代,學(xué)界廣泛運(yùn)用云紋法來測量物體的變形和應(yīng)變。所謂云紋法,就是在要測量的物體上貼上一個有網(wǎng)格的光柵,當(dāng)這個物體變形時,網(wǎng)格也會跟著變。然后,在變形的網(wǎng)格上再放一個不會變形的網(wǎng)格板,兩個網(wǎng)格疊加在一起會形成特殊的條紋,這些條紋就是云紋。研究者通過分析云紋,就能判斷物體是怎么變形的。云紋法因其操作簡便而被廣泛運(yùn)用,無論物體是彈性變形、塑性變形,還是靜態(tài)、動態(tài)變形,它都能應(yīng)對。但是云紋法也有缺點(diǎn),當(dāng)物體變形很大或者轉(zhuǎn)動很大時,測量的結(jié)果就不那么準(zhǔn)確了。陳至達(dá)發(fā)現(xiàn),激光束打在光柵網(wǎng)格上會產(chǎn)生頻譜,物體變形時這些頻譜也會跟著變化。于是,他指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究,提出了一個全新的方法——大變形的激光頻譜分析測量法,通過分析激光頻譜的變化來測量物體的變形,為實驗力學(xué)開辟了新的研究方向。

從有限變形S-R分解定理到“有理力學(xué)”理論體系的建立,從“平面變形應(yīng)變分量與轉(zhuǎn)直接由應(yīng)力光圈分解主應(yīng)力”方法到“大變形力學(xué)理論在采礦工程和巖石力學(xué)中的應(yīng)用”,陳至達(dá)的學(xué)術(shù)園地里碩果累累。20世紀(jì)80年代,錢偉長如此評價陳至達(dá):“他的理論有廣大的實用價值,業(yè)已領(lǐng)先于國際學(xué)術(shù)界!

陳至達(dá)既研究理論又重視實驗。他經(jīng)常泡在實驗室里,因為實驗室距離公路較近,白天容易受到行車震動的干擾,所以他多是在夜間十一二點(diǎn)之后進(jìn)去,一做就是大半夜。有一次要開“自動光探儀”技術(shù)鑒定會,一切準(zhǔn)備就緒,為確保鑒定會順利進(jìn)行,會前他又親自動手做了一遍實驗。

陳至達(dá)特別重視將理論應(yīng)用于實際工程中,大變形理論在工程力學(xué)、流體力學(xué)、固體物理學(xué)等多個領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。例如,在機(jī)械設(shè)計中,運(yùn)用大變形理論對物體進(jìn)行分析,可以更好地理解物體的受力情況,從而優(yōu)化設(shè)計,提高物體的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。在地質(zhì)學(xué)中,地殼的運(yùn)動和巖體的變形大都是大變形問題,采礦工程中的巖層移動同樣是大變形問題。1982年,學(xué)校派陳至達(dá)與錢鳴高教授一起去英國紐卡斯?fàn)枀⒓訋r層力學(xué)國際會議。兩人顧不上舟車勞頓,在旅途中就開始討論大變形力理論在采礦工程中的應(yīng)用問題,樂此不疲。采礦界著名的“采場上覆巖層活動規(guī)律”礦壓理論就受到這次討論的啟發(fā)。

1987年春節(jié),陳至達(dá)第一次出國探親,與舅父在新加坡相聚。此時,他的舅父已是新加坡著名實業(yè)家,家族產(chǎn)業(yè)遍布東南亞。舅父勸他留在新加坡大學(xué)任教,順便幫助打理家族企業(yè),他謝絕了。陳至達(dá)說:“新加坡的親戚,家家都很富,他們在國外辦企業(yè),這是中國人的光榮。但是,我對錢財并不羨慕,因為我是搞學(xué)問的。知識也是一種財富,我想在知識上為國爭光!

因材施教 桃李芬芳

受恩師錢偉長影響,陳至達(dá)深知教育的真諦在于培養(yǎng)科學(xué)精神和塑造個人品德。在數(shù)十年的教學(xué)生涯中,陳至達(dá)善于因材施教,總是鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新。他的門下有不少出類拔萃的人才,其中謝和平2001年當(dāng)選中國工程院院士,何滿潮、魏悅廣分別于2013年和2017年當(dāng)選中國科學(xué)院院士。

“科學(xué)研究必須追求真實和客觀,不能有任何的偏見和主觀臆斷。”陳至達(dá)鼓勵學(xué)生通過科學(xué)實驗驗證自己的猜想,還常常親自為學(xué)生演示實驗過程和論文推理過程,悉心畢力幫助學(xué)生完成學(xué)業(yè)。曾有學(xué)生帶著論文請教陳至達(dá)其中的數(shù)據(jù)問題,師生二人為此做了上百次實驗,但受當(dāng)時的實驗條件所限,直至這位學(xué)生畢業(yè)留校工作,他們都未能得到穩(wěn)定的實驗數(shù)據(jù)。但陳至達(dá)和那位學(xué)生都沒有放棄,持續(xù)開展關(guān)于該論文的研究,不斷調(diào)整和優(yōu)化實驗方法,最終得到科學(xué)數(shù)據(jù)。時隔7年,論文終于發(fā)表。

陳至達(dá)常帶著學(xué)生到中國科學(xué)院文獻(xiàn)情報中心、北京圖書館(今國家圖書館)等機(jī)構(gòu)去查閱資料,手把手教他們檢索文獻(xiàn)。陳至達(dá)教導(dǎo)學(xué)生:“要站在巨人肩膀上學(xué)習(xí),研究某一方向,就要盡可能多地掌握這一方向的所有學(xué)術(shù)成果!标愔吝_(dá)鼓勵學(xué)生多去圖書館,養(yǎng)成廣泛閱讀文獻(xiàn)的習(xí)慣,還給他們資助外出的交通費(fèi)和餐費(fèi),這讓其他專業(yè)的研究生羨慕不已。

1983年,陳至達(dá)累病了。人們把他送進(jìn)醫(yī)院,輸液3天,病情都未見好轉(zhuǎn)。每當(dāng)有學(xué)生去看望他,他掛心的還是他們的課題研究順不順利,生怕因為自己生病耽擱學(xué)生的研究進(jìn)度。不待痊愈,陳至達(dá)便又全身心投入教學(xué)研究工作。

陳至達(dá)對研究生要求嚴(yán)格,常常和研究生一起討論論文選題,通過反復(fù)論證確定選題的科學(xué)性。在陳至達(dá)的指導(dǎo)下,謝和平讀博期間選定損傷力學(xué)作為自己的研究方向。為了在這一巖石力學(xué)的古老難題上取得突破,謝和平跑遍北京各大圖書館,查閱大量中外文資料并詳細(xì)記錄。在積累了充足的文獻(xiàn)后,他回到學(xué)校,在實驗室和計算機(jī)房反復(fù)做實驗、做推演。經(jīng)歷了這段苦行僧般的生活,謝和平終于順利完成論文。如今,在國際巖石的損傷力學(xué)和巖石力學(xué)的分形研究領(lǐng)域,謝和平享有盛名;貞浧痍愔吝_(dá),謝和平至今都還記得恩師的叮囑:“博士選題決定一生的研究方向,選一個能夠開創(chuàng)新的研究領(lǐng)域和方向的題目,這很重要!

陳至達(dá)給學(xué)生講課向來一絲不茍,每次上課前都會精心準(zhǔn)備教案,備課紙上寫滿了課程設(shè)計、相關(guān)示意圖和公式。他還經(jīng)常在課后與學(xué)生交流,鼓勵學(xué)生給自己提意見。無論多么忙,陳至達(dá)和學(xué)生都堅持每周召開一次組會,而且不斷創(chuàng)新組會方式。最初,組會是請學(xué)生分別匯報,他逐個指導(dǎo),然后開始圍繞某個課題進(jìn)行集中研討,后來改為逐個匯報和主題發(fā)言相結(jié)合的方式。因為嚴(yán)格的科研訓(xùn)練,學(xué)生們培養(yǎng)了獨(dú)立思考的能力,更加敏銳、深邃,面對復(fù)雜多變的科學(xué)問題時,能以更為全面和具有創(chuàng)新性的思維去應(yīng)對。何滿潮說,陳至達(dá)交給他的力學(xué)思維,讓他找到了解決問題的方法。在陳至達(dá)指導(dǎo)下,他在寫作博士論文期間深入研究了深部巖體力學(xué)的特性和工程災(zāi)害的控制方法,提高了礦山安全開采的理論和技術(shù)水平,也為他日后組建中國礦業(yè)大學(xué)(北京)深部巖土力學(xué)與地下工程國家重點(diǎn)實驗室奠定了基礎(chǔ)。

1983年年底,陳至達(dá)患上了面神經(jīng)麻痹,嘴張不大,吐字不清,講話十分吃力。盡管如此,他依然帶病赴杭州給全國“應(yīng)用數(shù)學(xué)與力學(xué)”講習(xí)班講學(xué),每說一句話,他都要努力調(diào)整僵硬的舌頭,盡可能將每個字都講清楚。盡管醫(yī)生要求他多休息,但是他堅持連續(xù)五天、每天三小時,為來自全國的130余位學(xué)者授課。他說:“大家千里迢迢來聽課,我不能辜負(fù)大家的信任,多講一分鐘,大家就能多一分鐘的收獲。”

每當(dāng)評選“先進(jìn)”和“優(yōu)秀”,陳至達(dá)總是讓給年輕人。因為文章署名的事,他和學(xué)生之間常發(fā)生小小的矛盾:有些文章在實驗和撰寫過程中,他作出許多貢獻(xiàn),本該署上他的名字,他執(zhí)意不署,學(xué)生把他的名字寫上了,他又劃去;有時不得不署了,學(xué)生把他的名字寫在前面,他又給勾到了后面。

1998年,北京的秋天來得格外早,銀杏葉隨著秋風(fēng)掉落,鋪滿校園的人行道,一位老人被風(fēng)輕推著往前緩行。這條路陳至達(dá)走了四十余年,從風(fēng)華正茂的青年到頭發(fā)花白的老者,他面帶春風(fēng),初心依舊。也是在這個秋天,陳至達(dá)與世長辭。

次年,恩師錢偉長為陳至達(dá)的專著《理性力學(xué)》作序,字里行間滿是對愛徒的懷念:“陳至達(dá)教授對連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的非線性場論的理論和意義有著深刻而獨(dú)到的理解,建樹頗豐……至達(dá)教授一生勤奮耕耘,孜孜不倦,卻不知老之將至,在本書剛剛完稿后,便溘然長逝,使我痛失良友!

陳至達(dá)雖然已經(jīng)離我們而去,但他的學(xué)術(shù)思想和精神仍在傳承和發(fā)揚(yáng)。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度、勤奮的工作作風(fēng)、無私的奉獻(xiàn)精神以及深厚的愛國情懷,共同構(gòu)筑了一位科學(xué)家的精神“富礦”。陳至達(dá)不以個人成就自滿,始終保持著對科學(xué)未知領(lǐng)域的好奇和探索欲,他的學(xué)術(shù)追求和品格魅力,將激勵一代又一代人投身科學(xué)研究和國家建設(shè)之中。

為傳承和弘揚(yáng)陳至達(dá)等前輩學(xué)者的學(xué)術(shù)思想、愛國精神,謝和平在深圳大學(xué)倡導(dǎo)創(chuàng)立了“至達(dá)論壇”,激勵青年學(xué)子追求高尚的道德品質(zhì),堅持求真務(wù)實的態(tài)度,深入探索學(xué)術(shù),廣泛涉獵各種知識。2022年9月,中國科協(xié)、教育部等七部委首批科學(xué)家精神教育基地揭牌儀式和“至達(dá)書屋”剪彩儀式在中國礦業(yè)大學(xué)(北京)深部巖土力學(xué)與地下工程國家重點(diǎn)實驗室舉行!爸吝_(dá)書屋”里掛著兩幅字,寫著對陳至達(dá)影響深遠(yuǎn)的兩句話,第一句話是錢偉長的導(dǎo)師馮·卡門教授所講:“Scientists study the world as it is, engineers create the world that never has been.”(科學(xué)家研究規(guī)律,工程師改造世界)第二句話是陳至達(dá)恩師錢偉長所說:“我沒有專業(yè),祖國的需要就是我的專業(yè)!

窮居求志達(dá)行道,儻不塞責(zé)真負(fù)天。在清華大學(xué)兩位導(dǎo)師的言傳身教下,無論生活多么清貧,無論環(huán)境多么艱苦,陳至達(dá)一生深耕力學(xué)研究。他將自己活成了一束光,這束光照亮了力學(xué)世界的一方天地,照亮了諸多青年學(xué)子的科研生涯,也照亮了他們的人生之路。

(責(zé)編:蔡夢達(dá)、黃偉)
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