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大连理工钱令希院士的故事:力学泰斗 桃李竞芳

来源:快读网 编辑:秩名 时间:2016-03-21

  啸傲泾是一条甚至在无锡的地图上都不容易找到印记的小河流,但正如古语所言:“水不在深,有龙则灵。”啸傲泾北岸的钱氏家族在20世纪以来不到百年的时间内,培养出了6位院士。一时间,啸傲泾流域的镇子——鸿声里和祖祖辈辈久居于此的钱氏一族被传为佳话。这6位院士中有两位是同出一门,其中一位便是我国著名力学家、教育家钱令希院士。

  钱令希(1921.07.16—2009.04.20),工程力学专家,著名力学家和教育家、中国科学院资深院士,是我国计算力学工程结构优化设计的开拓者。

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  大连理工钱令希院士的故事:力学泰斗 桃李竞芳

  江南名门 北上大连

  1948年,钱令希的一篇重要论文《悬索桥的近似分析》在美国《土木工程学报》发表,引起了全世界力学界的震动。3年后,他因这篇论文获得美国土木工程师学会结构力学的“莫采夫(Moiseff)奖”,本应赴美国领取这项至高荣誉,但他却拒绝了。

  钱令希家的族谱难掩神秘色彩,据记载,其父钱伯圭是五代十国时期吴越王钱镠的第35代后裔。1916年,钱伯圭的小儿子钱令希降生在古朴的钱家大院。世代秉承书香,加之父兄的严格督学,钱令希的小学阶段轻松度过, 11岁那年,他顺利考取了江苏省省立苏州中学。但是,初到城市的新鲜,又远离家庭的严厉管教,一年后的钱令希仍然背不全26个字母,历史考试也总是不及格。此刻,出身声名赫赫鸿声里的钱令希察觉到了事情的严重性,那年暑假,他抓住了上海中法国立工学院高中部招生这次难得的机会,决定暂时避开英语这块短板,跳过初中,直接考高中。经过100多天的努力,钱令希一举考中,也重拾了信心,更坚定了潜心攻读的信念。

  1936年9月,钱令希以土木工程科第一名的成绩大学毕业,并由中比“庚子赔款”公费派往比利时的布鲁塞尔自由大学留学,为期两年。少年时期成败兼具的求学经历, 促使钱令希对“基础”始终秉持重视和不断夯实的态度, 进入自由大学,他毅然放弃直接就读研究生的机会,选择了重读大学四、五年级。两年间,以优异的法文和数学功底,钱令希如饥似渴地学习土建、机械、电机等专业知识,1938年毕业时获得“最优等土木工程师”的称号。导师希望他留在比利时,许多工程与研究机构也向他抛出了橄榄枝。而此时的中国正处在抗日战争的第二年,大片国土沦陷,钱令希坚信“国家挨打,在于科学落后。爱国, 要从发展科学做起”。于是,一拿到毕业证书,钱令希就归心似箭地踏上了归国的旅途,也踏上了科学救国的热忱之路。

  1938—1951年,钱令希先后在昆明、云南、贵阳、浙江的施工现场或大学任职,科研与教学事业如日中天。1948年,钱令希的一篇重要论文《悬索桥的近似分析》在美国《土木工程学报》发表,引起了全世界力学界的震动。3年后,他因这篇论文获得美国土木工程师学会结构力学的“莫采夫(Moiseff)奖”,本应赴美国领取这项至高荣誉,但他却拒绝了。他在给美方相关部门的回信中明确表示:“既然两国交兵,我不要这个奖。”多年后往事重提时,他只是全无悔意地一笑了之。

  十余年中,钱令希始终没有离开中国南方。直到1951 年夏天,我国著名学者、教育家、大连理工大学创始人屈伯川博士专程而来,“三顾茅庐”邀请钱令希到刚成立不久的大连工学院(大连理工大学的前身,下称“大工”) 任教。这时正是钱令希在浙江大学任教的第10个年头,当时的浙江大学便有“东方剑桥”之称,活跃且浓厚的学术氛围和亲如一家的人文环境,都让钱令希自己也没想到最终会离开这里。

  起初,钱令希只与屈伯川谈学术,却并不为其邀请所动。屈伯川不再“项庄舞剑,意在沛公”,而是从钱令希毕业归国的迫切,谈到投身战时交通建设的热血,再谈到拒领“莫采夫奖”时的忠诚。抽丝剥茧地一直谈到我国支援抗美援朝战争的技术相当落后,可东北空有大好的工业基础,却无专家带领众人开拓出一片发展的新天地,大连在东北的地理位置又直接决定了这座城市在抗美援朝战争中的重要地位。最后,屈伯川感慨而言:“没有国哪来的家,没有国家的安全,我们将失去一切!”这一席话,直击钱令希心底最柔软的部分,令钱家家训在他耳畔声声回荡:“利在一身勿谋也,利在天下者必谋之;利在一时固谋也,利在万世者更谋之。”

  就这样,1952年1月,西子湖畔长大的钱令希带着在“大工”为祖国建设做更多科研,培养更多人才的期冀, 举家迁往大连,并在这座城市度过了余生的57年光阴。

  风雨磨砺 力学之父

  钱令希曾说:“以往力学都是被动地为工程实际服务,而1960年代初出现的结构优化学科使力学可以主动地参与设计。”他对这句话最好的传承就是将结构力学理论成功应用于桥梁、船舶等结构工程中的大型计算。“中国结构力学之父”的称号就是对钱令希长期致力于倡导和引领国内计算结构力学和结构优化设计的最好赞誉。

  “文革”时,钱令希被扣上了“反动学术权威”的帽子,每日脖子上挂着牌子挨斗,但钱令希每次都是从容地拿着讲解棍,指着那些图片,解说自己如何“罪孽深重”。

  批斗会每天都在“大工”的院子里“如火如荼”地进行着,但 “大工”后面庙岭村的贫下中农依旧每天在“大工”院内的水泥路上打麦子。当时是整个社会都在接受贫下中农再教育的时代,时任生产大队长的金孝发与钱令希并不相识,也不知道这是位名扬国内外的力学大师,他仅凭着朴素的情感,认定这个挨批斗的老师是个好人,不该遭受此罪。于是,年仅30岁的金孝发以让钱令希“继续接受批斗”为名,把他带到了庙岭村保护了起来,身份悬殊的两个人结成了忘年交。

  那一年的夏天实在太燥热了,山上出现了少见的伏旱。已经知道钱令希是力学家的金孝发为了抗旱,请钱令希想个办法,提高浇灌效率的同时,提高水资源的利用率。钱令希很快设计出一个水利工程,把“大工”的生活用水引到了山上浇灌果树。引上山的水从水管喷涌而出, 最远喷灌半径能够达到四五米。就这样,污水灌溉渐渐在庙岭大队普及开来,有了源源不断的水,人们再也不用挑水上山,更重要的是即便再遇上干旱的年景,果树也能得到充分灌溉。金孝发和村民第一次见识到了科学的力量, 更是第一次对力学这个词有了具体化的理解,大家对钱令希由衷的敬佩。

  1972年,在周恩来总理的指示下,中国科学院召开了力学规划设想座谈会,钱令希在会上倡导要发展“计算力学”。谈起钱令希对计算力学的钟情,还要追溯到1955年钱学森造访“大工”时对他的启发,当时钱学森就预言: “电子计算机将使科学工作从计算的困境中解放出来”, 这句话正中钱令希的下怀。虽然钱令希计算天赋极高,但有些力学问题的计算繁杂程度单靠人力根本无法解决,有了计算机,就等于给科学家找了千军万马的助手。

  此时,力学发展日益滞后,心急如焚的钱令希一生中唯一一次把智慧用在了政治上。他趁着上边强调“抓革命、促生产、促工作、促战备”之际,向学校工宣队建议“开门办学”——组建小分队去上海,为工农兵和社会主义服务。这支小分队由当时的青年教师钟万勰(现为中国科学院院士)领队,在钱令希“战略转移”的掩护下,到达了上海这个最适宜发展的避风港,开始了追逐世界力学发展脚步的征程。

  在计算机刚刚普及的年代,工程界对于“计算力学” 这个概念的认知程度实在太过于有限,起初都不愿与小分队合作开展研究和应用工作。钱令希听闻此消息当即赶往上海,带着小分队奔赴上海工业建筑设计院和市政工程设计院。名声在外的钱令希态度极为诚恳,有条不紊地向有关领导剖析了应用计算机的优点和前景。正所谓“精诚所至,金石为开”,他的热忱打动了上海最有影响力的两所设计院,小分队就这样争取到了每天屈指可数的上机操作机会。

  在有限的科研条件之下,上海小分队将计算力学的研究工作发展到了可以实际应用的阶段,一个个愈发复杂的程序被编制出来,高效而实用地解决了很多工程计算问题。其中最令人瞩目的是,钟万勰用自编的程序完成了上海电视塔的整体吊装分析。此外,小分队还协助上海市政工程设计院设计了新式水塔,用群论首次解决了水塔的系列计算问题。小分队不但帮助上海解决了大量工程问题, 还开发了名目繁多的各类专用程序,应用计算机逐渐波及全国,小分队就这样举起了中国计算力学起步的第一面大旗。

  后来,钱令希鼓励回到学校的小分队继续计算力学的研究工作,并把在上海的研究成果运用到本科教学中,一批密切结合计算机应用技术的力学讲义和教科书陆续问世。

  1974年,我国第一个现代化的原油输出港——大连鲇鱼湾新港,主体工程的设计任务摆在了钱令希面前。为了解决资金与工期问题,他提出了建设栈桥码头的方案,绘制的桥型草图堪称力学与工程的美妙结合。但其设计的桥型在国外有数起失败案例,所以当钱令希决定采用同样的方案时反对声四起。钱令希有些想不通:无论是从力学角度还是美学角度都无可挑剔的桥型怎么就出现问题了呢? 于是他决定优化这个桥的设计结构,最终选择了“百米跨度抛物线上弦的空腹桁架全焊接钢栈桥”。在这个方案中,钱令希把结构力学发挥得淋漓尽致,并亲自跑工厂、下工地、盯施工……鲇鱼湾新港海上栈桥工程仅用了不到一年就告捷完工,那是一个全长近一公里的9跨拱形钢结构长桥,飞架在大连蓝天碧海之间的气势,至今看来仍蔚为壮观。

  广求俊彦 桃李芬芳

  大连理工大学桥隧研发基地设计的星海湾跨海大桥和广东金马大桥,在业内赫赫有名。该基地的“桥梁与隧道技术国家地方联合工程实验室”是国家发改委批准的国家级实验室,基地的前身是大连理工大学桥梁工程研究所和大工设计院桥隧分院,在创办时,得到了钱令希的大力支持与推动。

  在《钱氏家训》中有这样一句: “ 兴学育才则国盛。”钱令希作为钱氏子孙,对这句话做出了完美的诠释和践行。

  在浙江大学任教期间是钱令希学术事业的收获期,也是他生命中的黄金期。1899年,德国力学学者恩格赛就提出了“余能理论”,但鲜有人给予足够的重视。钱令希却发现了其中的奥秘,他论证了余能的变分不仅可以表达结构的变形协调,并且不受物体虎克定律的限制。1950年, 阐述了相关理论成果的论文在《中国科学》上发表,为我国变分原理的发展奠定了基础,从而也奠定了钱令希成为力学大师的基础。在如今的桥梁结构计算中,由钱令希先生奠基的“变分法原理”和“有限元理论”仍旧被高频应用着。

  毋庸置疑,开创我国对力学变分理论研究的先河,是钱令希科学家生涯中得意的作品之一,但在教育领域,钱令希收获了更多的满意之作。

  钱令希刚到浙江大学任教的时候, 开了一门选修课——高等结构力学。当时选修这门课的只有胡海昌和潘家铮两个人。然而这并不影响钱令希的教学热情,他索性把上课改成了形象生动、充满启发性的座谈。这样的做法与当时中国“填鸭式”的教学方式风格迥异,对师生三人来说都是精神享受。当时,市面上只有几本英文版的“超静定结构学”参考书,钱令希就让胡海昌和潘家铮对着英文书拟出讲义的初稿。那时的两位尚且稚嫩,其实并不懂得如何写出合格的讲义,钱令希是想用这种手段锻炼他们独立思考,并从中找到授课的侧重点。更多的时候,钱令希是把自己讲稿的提纲分享给两位学生,让他们提意见, 甚至鼓励他们把想法写成文章,做成讲义。1951—1952 年,他更是把师生三人的讲义整理成《超静定结构学》和《静定结构学》两本教材。书中不少教学相长过程中诞生的心得和研究成果新颖实用,讲法又深入浅出,对当时的学生来说颇为受用,也引起了当时力学界和工程界的关注和推广发展。

  两位学生毕业后,钱令希根据他们不同的特点,把胡海昌推荐给中国科学院从事基础力学和航空航天研究;把潘家铮送到水利建设的一线进行现场工程的研究。1980 年,胡海昌和潘家铮双双被选为中科院学部委员(后改为中科院院士),并各自在当初钱先生为他们选择的道路上取得了璀璨的成果。

  钱令希来到大连后, 把全部的心血都献给了“ 大工”。为了育人,他创建了工程力学系和工程力学研究所,组建了一支教学与科研并重的骨干梯队,使“大工” 的工程力学成为国家的重点学科。在“大工”的校园里, 一直流传着他和钟万勰“伯乐识千里马”的故事。

  钟万勰是带着沉重的政治包袱来到“大工”的。反右运动中,他耿直地表达了对钱伟长被打成右派的看法,对钱伟长所谓的“反党”表示“没看出来”,因而被下放。时至今日,81岁高龄的钟万勰院士面对本刊记者时,仍旧对当时的境况不愿多言,只说:“当时谁都不敢要我。” 谁都不敢要,可偏偏惜才如命的钱令希敢要!他趁着“大工”与科学院力学研究所交换人才的机会,把钟万勰要了过来。钱令希对劝阻他的人说:“这个年轻人,一头钻进科研里了,对党能有什么坏心眼儿?”

  1962年,钟万勰一到“大工”,钱令希就把“结构力学”这门课交给他来讲。钟万勰很意外,这门课一直是钱先生最得意的课程,也最能体现先生的研究成果。可以说,钱令希这个伯乐,为了钟万勰这匹沉寂已久的千里马能够脱颖而出,做出了长足的准备和安排。

  对钟万勰来说,孤身来到大连也算背井离乡,钱令希每一个周日都会邀请他到自己家,谈天、论学、对弈都是他们常做的事。钱令希在科学方面的造诣不断感染着钟万勰,再加上“大工”宽松的学术环境,钟万勰的成绩愈发显著。

  “文革”期间,受到波及的钱令希遇到一个转折: “潜艇结构锥——柱结构壳在静水压力下的稳定分析”任务,受命于周恩来总理的钱令希承担起研究解决核潜艇这一力学难题的重要工作。钱令希成立了理论与实验两个研究组,指派钟万勰担当理论组组长。研究组夜以继日地抓住一切机会推进科研进程,钟万勰不负众望,即便是在作为研究主力又一次被关进“牛棚”的情况下,依旧心无旁骛。他捡别人不要的废纸,在背面推导出潜艇结构的强度计算规则,并利用出去“放风”的机会,把纸条秘密塞给了钱令希。处境如此艰难,钟万勰依旧攻克了核心难题, 钱令希大受感动,迅速分析整理出一套结论性研究报告。这些科技成果成功地应用于我国第一代核潜艇的研制,并被纳入国家技术规范。

  1993年,钟万勰当选为中国科学院院士,每每谈到这位“爱徒益友”,钱先生总是说:“多好啊,钟万勰的路子宽,干劲大,早跑到我前面去了。”

  上世纪80年代,“大工”还没有桥梁专业,时任大连工学院院长的钱令希看到创建桥梁专业的必要性,1985 年将时任土木工程系的教师张哲调到学校桥梁专业,想为桥梁学科发展打下基础。学科组建初期缺师资、缺资金、缺实验条件,张哲采用以工程设计带动教学科研的发展思路,经数年实施效果显现出来,所培养的学生理论与工程实践相结合,从而提高了教学质量。科研工作因为有了工程实践背景也有了明确的方向,由设计提供的资金添置了科研设备,特别是90年代中期广东金马大桥中标,钱令希看到了桥梁学科发展的良好势头,约见了张哲,并在他们自筹资金进行风洞实验室及桥梁结构实验室建设时给予了大力帮助。

  1997年“大工”博士生导师评选时,土木工程系的张哲教授因为发表的论文没有达到规定数量,在投票中落选,可事实上张哲已带队设计了近20座高水平的桥梁。钱令希爱才之心再一次按捺不住,他找到校领导和评审组, 反复说道:“成功的工程设计要比论文数量更加重要,没有丰富的学识和强烈的事业心是根本没有办法做好工程的!”经过评审组的复议,张哲终于当选博士生导师。事实验证了钱令希的判断,张哲至今已培养出26名博士毕业生,100多名硕士毕业生。目前在读博士14名,为大工及国家培养了一大批桥梁专业人才。2015年11月通车的大连星海湾跨海大桥的设计就出自张哲之手。

  如今已是大连理工大学桥隧研发基地负责人、桥梁工程研究所所长、大工设计院桥隧分院院长、大工检测公司桥隧检测所所长、桥隧结构实验室及风洞实验室主任的张哲教授,在接受本刊记者采访时,谈到钱令希院士,依然感慨当年他的支持和帮助。

  春风化雨 四乐人生

  “造桥、筑坝、建港,引领计算力学,誉满神州;一代宗师,毕生教书育人,慧眼独具,爱才、识才、育才, 赢得桃李满园,天下芬芳。”

  钱令希一生追求简单纯朴,从生活点滴,到60年如一日的科教事业,无不体现着他化繁为简的神奇智慧。

  简单和乐观也是钱令希一贯的生活态度,有人询问他健康长寿的秘诀,他就编写了《四乐歌》来回答:“工作奉献求乐、处事助人为乐、生活知足常乐、休闲自得其乐”。熟悉钱令希的人都说,这人生四乐正是先生的生活写照和健康秘诀。

  晚年的钱令希热衷音乐、书法、体育,每年维也纳新年音乐会的光盘他都会收藏,在大连市的老年网球爱好者中也颇具盛名,还当选了大连市老年网球协会的会长。他曾将《春夜喜雨》写成书法作品送给自己的秘书,他自己的一生正如这首诗的寓意,一生默默地助人无数,受惠于他的人不仅包括他的学生、学校的老师,甚至还有工人、农民,他对所有人都真诚以待,友谊持续几十年。

  钱令希的精神状况在妻子倪晖去世后急转直下,两人从西南边陲到北方大连,风风雨雨一路走来,63年的相伴刻骨难忘。当载着老伴儿遗体的灵车缓缓启动时,钱令希死死拉着车门,泣不成声,说什么也不肯让灵车走,妻子的去世对他的打击太大了。2009年4月20日,钱令希在大连医科大学附属第二医院因病过世,消息传出,整个“大工”都沉浸在悲痛当中,甚至学校近邻庙岭村的村民们也对着霏霏细雨哭喊:“先生啊,您走了,还惦记着我们呢!向上天祈求来了一场透雨!”

  钱令希虽然走了,桃李满天下的英才和蓬勃发展的事业却永远留在了人间,告慰着他的在天之灵。遗体告别仪式的礼堂中,高高悬挂的挽联是钱令希先生一生最好的写照:

  “力学泰斗,自幼立志报国,知行并重,造桥、筑坝、建港,引领计算力学,誉满神州;”

  “一代宗师,毕生教书育人,慧眼独具,爱才、识才、育才,赢得桃李满园,天下芬芳。”

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