陈至达:穷理以致用 寻幽探翠微(上)

人物简介:陈至达(1927—1998),福建漳州人,力学家。1948年毕业于厦门大学机械系,1952年研究生毕业于清华大学机械系力学研究所,后任教于北京矿业学院(现中国矿业大学)。曾任国务院学位委员会委员兼力学学科评议组组长,国家科学技术委员会委员兼石油、地质学科组组长。著有《非线性连续体力学》《杆、板、壳大变形理论》《理性力学》等。

二十世纪八十年代,北京学院路一间小小的书房里经常人头攒动。书房布置极为简单,目之所及无非一张书桌,一把老藤椅,一方玻璃匾,余下的便尽是书。一位五六十岁的中年人坐在书桌前,或演算、或讲解,一群年轻人围坐在他身旁,聚精会神。傍晚,斜阳洒在书房一角的玻璃匾上,那上面写着十个大字“品德的楷模,知识的乳母”,映得书房熠熠生辉。

这位中年人是力学家陈至达,中国矿业大学(北京)教授。他醉心于自己深爱的力学,平日里深居简出,行外人很少知道他的名字。

从厦大到清华

1927年,陈至达出生在福建漳州一个书香之家。他天资聪颖,学习成绩优异,高中毕业时,被保送进了厦门大学。青少年时期,陈至达目睹了日军侵华的种种暴行。祖国遭受的劫难让他深感屈辱,心中埋下了爱国报国的种子。

在厦门大学,陈至达的学业成绩依然出类拔萃。毕业前夕,他在学术刊物上发表了一篇关于热工学理论的论文,对国内一位知名教授的观点提出商榷。那位教授看到论文后,不禁对这个年轻人刮目相看,主动向陈至达发出邀请,希望他能成为自己的助手。怀着对学术的热忱和对未来的憧憬,陈至达欣然接受了这位教授的邀请,到上海工业实验所实习。

一年后,实习结束,舅父劝陈至达尽快出国,与自己一起经营家族企业,但陈至达没答应,他要为国效力。伴随着新中国成立的隆隆礼炮声,带着满腔热血,陈至达踏入了清华大学机械系力学研究所的大门,成为新中国成立后清华大学机械系的首届研究生。在北京,陈至达亲历了开国大典的盛况。当毛泽东主席宣布中华人民共和国成立的那一刻,整个广场沸腾了起来,人们欢呼着、跳跃着。陈至达站在人群中,望着高高飘扬的五星红旗,目光坚定而炽热,心中充满激动与自豪。“这一刻,我深感自己肩上的责任重大。”陈至达在日记中写道,“我要努力学习,掌握先进的科学技术,为祖国的繁荣昌盛贡献自己的智慧和力量。”

在清华读书时,陈至达得到了张维、钱伟长两位教授的悉心指导。他们不仅是陈至达学术上的导师,更是他人生路上的引路人。

张维严谨治学的态度和深厚的板壳力学造诣给陈至达留下了深刻印象。张维常常鼓励陈至达要敢于质疑、勇于创新,在学术研究中坚持不懈,不断突破,追求卓越。在他的指导下,陈至达逐渐形成了自己的学术研究风格,对于板壳力学有了更深入理解。

钱伟长被誉为“中国近代力学之父”,他的学术成就和人格魅力更是让陈至达敬仰不已。陈至达是钱伟长指导的第一位研究生,钱伟长对陈至达寄予厚望。在陈至达遇到困难时,钱伟长总是给予及时的帮助和提示,让他能顺利渡过难关。钱伟长还给陈至达讲过一个自己读书时的小故事。当年,钱伟长怀着一腔报国之志,想从文学专业转到物理专业,他清晨四五点就到清华大学后面的小山上去读书。有些时候,他发现有个人比他去得还早,此人就是后来家喻户晓的数学家华罗庚。这个小故事给了陈至达很深的触动,他更加深刻认识到,成功之路没有捷径。在清华求学期间,他从早到晚泡在图书馆,沉浸在书海中,广泛接触不同的学术流派,涉猎各门学科,而且边读书边思考,做了大量学术笔记。

在清华大学求学的日子里,陈至达不仅学到了丰富的知识,更从两位导师身上学到了应该如何做人。后来,陈至达在出版自己的学术著作《有理力学》时,在扉页上写道:“感谢我的老师张维教授和钱伟长教授的教诲和积极支持。”这句话不仅表达了他对两位导师的感激之情,也体现了他对学术事业的执着追求和对恩师的深深敬意。

1952年研究生毕业时,陈至达在《中国科学》杂志上发表了论文《轧钢反围盘技术改进的合理化建议》。这篇文章针对轧钢反围盘技术的种种问题,提出能够提高轧钢生产效率、降低能耗的改进方案,既有创新性,也有实用性,获得学术界的广泛认可。有家报社准备将他的改进方案作为全国重点技术革新成果进行报道,在报纸即将付印之际,陈至达要求将成果的署名由个人改为“项目课题组”。报道刊出后,许多同行都来向他道贺,也有人询问为什么要以“项目课题组”署名。陈至达回答,这项成果离不开项目课题组每一位成员的努力,作为一名科研工作者,追求真理、探索未知远比追求名利重要。他说:“科研成果服务于人民才是最重要的,我要做的就是不断创新成果。”

探秘力学 孜孜以求

1952年10月,陈至达到北京矿业学院参加工作。他保持着对科研的热爱和执着追求,继续深入探索力学领域的奥秘。

二十世纪五六十年代,国内的生活条件还很一般,陈至达与妻儿四人挤在一间不足30平方米的小平房里。有人好奇地问他,你为什么拒绝海外亲人的出国邀请,甘守国内清苦的生活?他笑了笑:“我的老师们都从国外回来了,建设新中国,我怎么能贪图享乐出国呢?”就在这间小平房里,陈至达夜以继日,刻苦钻研张量分析和微分几何等理论,为日后的学术研究打下了坚实基础。

初到北京矿业学院工作,陈至达定下第一个奋斗目标:建设一个像样的力学实验室。在学校的支持下,陈至达邀请了3位志同道合的年轻人,从零开始,如火如荼地开始了实验室建设。从场地审批、盖章,到订购设备、开箱安装和操作试机,事无巨细,他都自己动手。不少设备是从国外进口的,操作方法也需要从头学起。在他的带动下,大家干起活来都是不分白昼黑夜,用两年时间建成了一个全国一流的力学实验室。1955年,全国第一次高校实验力学会议就在这里召开。也是在这次会议上,陈至达的学术成果得到学界的高度评价,《北京日报》称他是“最年轻有为的力学家”。

陈至达一生致力于理性力学研究。理性力学来源于传统的分析力学、固体力学、流体力学、热力学和连续介质力学等力学分支,用数学的基本概念和严格的逻辑推理,研究力学中带共性的问题。当年在清华读书时,他与导师合作研究压延力学,研究成果在实际应用中使轧钢产品产量成倍增长。不过,那篇论文完成后,陈至达发现,还有两个问题尚未解决:一是轧钢时的变形问题,二是力量与变形的关系问题。从此,他确定了自己一生的科研方向。

经过多年研究,陈至达在拖带坐标系的建立上取得了创新性进展。拖带坐标就像是给物质微元发的“身份证”,让每个微元都有一个独特的编号,这是力学研究的重要基础。钱伟长先生早在1943年就提出了这个概念,并发表了板壳变形的内禀理论。陈至达在此基础上,提出“拖带坐标+基本矢量”,用数学张量(变形张量)来表达初始位形基本矢量到当前位形基本矢量的几何变换,在应变概念上取得了一般性的定义,在学术界引起轰动。

在二十世纪八十年代,学界广泛运用云纹法来测量物体的变形和应变。所谓云纹法,就是在要测量的物体上贴上一个有网格的光栅,当这个物体变形时,网格也会跟着变。然后,在变形的网格上再放一个不会变形的网格板,两个网格叠加在一起会形成特殊的条纹,这些条纹就是云纹。研究者通过分析云纹,就能判断物体是怎么变形的。云纹法因其操作简便而被广泛运用,无论物体是弹性变形、塑性变形,还是静态、动态变形,它都能应对。但是云纹法也有缺点,当物体变形很大或者转动很大时,测量的结果就不那么准确了。陈至达发现,激光束打在光栅网格上会产生频谱,物体变形时这些频谱也会跟着变化。于是,他指导学生进行研究,提出了一个全新的方法——大变形的激光频谱分析测量法,通过分析激光频谱的变化来测量物体的变形,为实验力学开辟了新的研究方向。

作者盖逸馨,系教育部习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心特约研究员,中国矿业大学(北京)马克思主义学院教授、院长

原标题:陈至达:穷理以致用 寻幽探翠微(上)