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钱学森精神读本 |第三十期:开创物理力学

发表于: 2022-09-15 10:38:42

钱学森是中国航天事业的奠基人和技术领导人,他毕生追逐科学报国梦想,为中国的科技事业、国防和军队现代化建设,尤其是“两弹一星”事业建立了不朽功勋,堪称老一辈爱国科学家群体中以身报国的典型代表。他一生秉持“初心为国、科学报国”使命担当,为中国国防科技事业创建与发展及社会主义现代化建设建立了不朽功勋。他以炽热的家国情怀和崇高的民族气节,将个人的爱国之心、报国之志、效国之行、强国之情融入党和国家交给他的伟大事业之中,他“爱国、创新、求实、奉献、协同、育人”的科学家精神永远值得我们纪念和学习。

2018-2019年,上海交通大学钱学森图书馆为落实《关于在广大知识分子中深入开展“弘扬爱国奋斗精神、建功立业新时代”活动的通知》《关于进一步弘扬科学家精神加强作风和学风建设的意见》等文件精神,组织力量编写《钱学森精神读本》(2019年出版),全书分为爱国篇、奉献篇、求实篇、创新篇、协同篇、育人篇六个篇章,以浅显的语言、生动的故事、图文并茂、叙中有议的形式,呈现钱学森的科学家精神。5月30日,钱学森图书馆入选全国首批“科学家精神基地”,为了让更多人了解钱学森“爱国、创新、求实、奉献、协同、育人”的科学家精神,我们策划推出《钱学森精神读本》系列推文,用48个故事重温钱学森光辉灿烂的科学人生,回顾他彪炳史册的丰功伟绩和超凡脱俗的人格魅力,为当代科技工作者、党员干部、青少年留下启示。

创新篇

第30期 开创物理力学

第二次世界大战结束以后,世界形势发生了重大变化,世界分成以美苏为代表的资本主义、社会主义两大阵营,双方进入冷战对峙状态。随后,美国政府的政策日益激进,以抵制共产主义的“蔓延”。1950年夏,朝鲜战争爆发,美国掀起反共狂潮,钱学森被指控为共产党员,遭受了审讯、拘禁和迫害,连正常的学术研究也受到了影响。然而,这样的重压和干扰并未压垮他,身处逆境的钱学森以超人的毅力,果断将研究兴趣转移到更高更新的学术领域、与航空航天没有直接关系的理论研究方面,其中一个便是开创“物理力学”。

钱学森在研究超声速飞机、喷气推进和原子能等尖端技术过程中,特别是在处理火箭发动机内部的燃烧过程时,经常需要用到工程介质和材料在高温、高压、超高温、超高压等特殊状态下的性能数据。但在有关工程手册和文献中这类数据尚属空白,而且获取这类数据所需的状态往往超出了实验所能达到的范围。

为了突破这一难关,具有丰富宽厚物理学和化学知识的钱学森跳出旧的传统方法,着手运用基础科学的成就寻求新的途径。他把描述物质微观性质的原子分子结构理论、描述物质微观行为的量子力学、沟通微观和宏观性质的统计力学联系起来,加上发展得较为完善的传统应用力学,从已知的分子模型出发,并结合一些间接测量的数据来推算工程材料的宏观性质。

1953年,钱学森在《美国火箭协会杂志》发表了具有科学史意义的论文《物理力学——一个工程科学的新领域》(“Physical Mechanics, a New Field in Engineering Science”),正式提出建立“物理力学”这门新学科,开拓了高温高压流体力学的新领域。其目的是想通过对物质的微观分析,把有关物质宏观性质的实验数据加以总结和整理,找出规律,利用这些规律预见新物质材料的宏观性质,为发展新材料和新工艺服务。

随后,钱学森在加州理工学院开设并讲授“物理力学”课程,在教学与研究中不断丰富、充实与深化其内容,形成厚厚的一本《物理力学讲义》。时至今日,这套讲义仍然是加州理工学院重要的参考资料。

1955年回到祖国后,钱学森大力倡导与推动这一新学科的建立和发展,把最前沿内容带给了中国力学研究者和学生。1958年6月,他在一份手稿中写道:“物理力学是由于新技术的需要而提出来的,它自然是一门新学科,也其实是一个介乎固体力学、流体力学和物理、化学之间的生长点。唯其是新,所以就是在世界科学技术先进的国家里这方面的工作者也不多,在我们国家里物理力学更是处在萌芽状态,需要大力支持才能得到迅速地发展,才能满足新技术的要求。”

1956年,钱学森在其创建的中国科学院力学研究所里成立了物理力学研究小组,并任组长,亲自培养第一批物理力学研究人员。1957年钱学森在《论技术科学》中指出,物理力学作为技术科学的新方向之一应该大力发展。

1958年,中国科技大学成立,由钱学森主持设置了物理力学专业。他亲自讲授专业课的理论部分。1963年至1965年三届学生连续毕业,成为物理力学研究的生力军。作为物理力学的开创人,钱学森对他们寄予厚望,他曾深情地鼓励学生说:“我们只是物理力学的第零代,你们才是真正的第一代!”

1962年,钱学森编著的《物理力学讲义》正式出版,此后不久就被译成俄文,并被广泛引用。

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