做国家需要的科学家

郑哲敏院士是国际著名力学家，我国爆炸力学的奠基人和开拓者之一，中国力学学科建设与发展的组织者和领导者之一。他既是一位杰出的科学家，又是一位富有远见卓识的科技队伍组织者和领路人。

他为爆炸力学学科的创建和发展做出了创造性贡献，还带动了材料力学性能、非线性力学和海洋工程力学等方面的研究。他在核爆效应、穿破甲机制、爆炸成型、爆炸安全、爆炸处理水下软基等爆炸力学相关领域取得了一系列有重要影响的成果，在国防安全与国民经济建设中发挥了重要作用。

洪友士： 郑先生说过，“国家有这种需要”。在回国之前，钱学科学世界：郑哲敏院士获得国家最高科学技术奖跟爆炸力学有关，请问什么是爆炸力学？

洪友士： 按照定义，爆炸力学是研究爆炸的发生和发展的规律，爆炸波在介质中的传播以及引起介质结构的变形、破坏、抛掷等力学效应的学科。

爆炸现象发生时，在极短的时间内形成高压的条件，物质可以处在流体和固体之间的状态。爆炸力学就是要建立这样一种本构关系（反映材料特定性质的数学模型），对短时、高压下的物质状态进行描述。我们在研究物质性质的时候，本构关系是物体受力后的变形响应。这是对物质分析和研究的一个最关键的点，可以用来对爆炸的过程进行分析和研究。

科学世界： 爆炸力学是我国独创的一门学科，还是国际上以前就有？

洪友士： 中国可能是最早，也是最直接地提出“爆炸力学”这一术语的国家。从学术研究上来说，这一领域在其他国家也有，但是郑先生所做的工作有独创性。比如在一些国际学术会议中，这个领域就叫“强动载”或“冲击力学”。

在国内的爆炸领域，有一本期刊叫《爆炸与冲击》，它的创刊与郑先生有直接关系。

科学世界： 郑先生为什么对爆炸力学产生了兴趣？

钱学森与他曾经有一些讨论，认为回国后他要去做国家需要的事情。回国后，在上世纪50年代末、60年代初，国家需要研究与爆炸相关的课题，虽然郑先生之前并没有想到会去做爆炸力学，但他还是开始对这个方向进行研究。钱学森、郭永怀都认为，这个领域在学科建设和实际应用方面，会有很好的发展趋势。

科学世界： 当时国内的生活和研究条件都比美国差很多，郑先生为什么还是选择回国？

洪友士： 郑先生当时选择回国，与他青少年时期受到的中国传统教育有关，也与他亲身经历日本侵华战争所留下的内心创伤有关。在这些因素影响下，他非常向往刚刚成立的新中国。在美国加州理工学院取得博士学位以后，他就着手准备回国，但是遭到了美国政府的阻拦。1954年日内瓦会议后，美国移民局取消了对一批中国留学生不得离境的限制。同年9月，郑先生得以离开美国，取道欧洲回国。

在《回国留学生工作分配登记表》里，他写下了这样的话：“回国本是一贯的主张。我们之所以获得教育，直接或间接的是由于全国人民的劳动，因此回国服务是不可推辞的责任。同时，一个人如果不是为群众的利益工作，那么生活便失去了意义。”这不仅是他在纸上写下的话，也是他回国后数十年如一日为我国科技事业勤奋工作的思想基础。

科学世界： 爆炸力学在我们平时的生活中有什么应用的实例？

洪友士： 用爆炸成型的方法可以加工零件。爆炸发生时，短时间内对钢板施加相应的力，钢板会发生变形。关键是如何控制好爆炸的威力和方向，使钢板变形的程度达到我们预想的那种情况。

在上世纪80年代后期，在已有的学术成果的基础上，爆炸力学的研究团队做过一些直接的工程应用，包括爆炸拆除、爆炸处理海底软淤等等。

在北京的中国美术馆附近的十字路口，有个华侨大厦。它是在原来老的华侨大厦拆掉以后，在原址重建的。那么，老的华侨大厦是怎么拆掉的呢？当时，有关方面决定用爆炸方法拆除。

当时选择凌晨5点钟施工，因为这时它对各方面包括市内交通的影响最小。但它不是一栋孤立的楼，在它附近还有其他建筑，最近的居民楼和它的间隔只有1米多。

这项爆炸工程的设计是力学所爆炸团队做的，比如怎么放（炸）药、怎么打眼、药量放多少，等等。技术上是没问题的，有把握，但是为了万无一失，在施工前，还是需要把附近所有的居民都撤出来。居民楼里有一家人在离开屋子前，把酒瓶倒立在桌子上。炸完后回来一看，酒瓶还立着。

科学世界： 爆炸拆除产生的震动，对周边的影响这么小？

洪友士： 确实是这样。这是因为，爆炸拆除是一个渐进的过程，不像炸弹爆炸那样“轰”地一下子就完成了。在这栋楼里，我们设置了很多个放药点，点火、起爆的时间都不一样，全部经过精确的计算。而且爆炸的药量刚刚够把它炸塌，让它慢慢地垮下来，让爆炸形成的波对周围的冲击减小到最低程度。所以在爆炸拆除大楼时，附近的居民楼里倒立的酒瓶才不会被震倒。

科学世界： 爆炸力学在海洋工程中有什么应用？

洪友士： 在上世纪80年代中后期，有一项专门用于沿海工程建设的技术，就是“爆炸处理海淤软基”。我国沿海一带搞开发建设，在建海堤和基础设施时，往往需要填海。海底一般都有淤泥，它还跟海水搅在一起，很难处理。

当时，郑先生和力学所的爆炸力学团队在考察了连云港等地的实际情况后，提出用爆炸的方法来解决这个问题，这涉及一系列技术，包括“爆炸排淤填实法”、“爆炸夯实法”等。在爆炸施工之前，先算好（炸）药量、爆炸的威力及方向，把要填埋的建筑材料也准备好。在爆炸的瞬间，淤泥被炸掉，同时，之前准备填埋的材料顺势往下陷，补在爆炸造成的坑里，爆炸产生的震动还能起到夯实的作用，可以把建筑材料紧密地堆在一起。爆炸施工后经过打眼取样检测，发现填料的效果很好。这个技术费用低、效率高，是有专利的，而“爆炸处理水下海淤软基”技术还获得了1990年国家科技进步二等奖。

科学世界： 这些爆炸工程都要基于精确的计算，方法挺难的吧？

洪友士： 对。最关键的地方就是，提出爆炸力学的这一套理论以后，最终又回到了应用力学和工程科学上。郑先生一贯努力地用量化的模型来解释物理过程和物理机制，而不满足于仅仅对物理现象进行一般性的描述。

科学世界： 郑先生师从著名科学家钱伟长和钱学森，您觉得，他继承了哪些科学精神和科学理念？

洪友士： 郑先生在清华大学就读时师从钱伟长先生，毕业留校后做他的助教。后来以优异成绩考取了国际奖学金，前往美国加州理工学院留学，受到了钱学森先生的亲自指导。

郑先生对我说过，他不仅仅受这两位大师的教导，还经常参加加州理工学院的老师、同学之间的讨论，在那里学到了很多东西。我觉得，那段经历对他日后形成的学术风格至关重要。

在那里，应用力学学派的思路在他心中留下了烙印，这也为他回国以后的发展奠定了基础。

郑先生的学术风格，就是把握住物体相互运动的物理内涵，然后建立数学模型和理论，再应用在实际工程中。他很强调物理背景、物理机制、物理过程，但不仅仅是对现象的定性描述，而要提升到量化表达的层面，这以后才有可能估计和预测。他经常强调，要努力做到“能预测”。将物理过程凝练为量化的数学表达，这其实是比较精致的科学研究思路。

郑先生非常强调抓主要矛盾，抓重点方面。他经常说，这也是钱学森先生强调的。郑先生有一个重要的分析方法，叫“量纲分析”。量纲分析也是抓主要矛盾，突出重要因素的数学工具，它把研究分析的问题提炼出、抽象出一些量，然后来看这些量之间的关系，看哪些主要、哪些次要。通过研究，来突出主要的影响因素。从中也可以看出因子之间的关系。这是他从加州理工学来的，回国以后，也不断地传播这方面的学术思想。现在力学所的研究生们基本都要学这门课，并应用在他们的研究当中。

郑哲敏先生倡导以钱学森先生关于“物理力学”及其“固体材料强度及变形问题”的学术思想开展材料力学性能研究。在学术上，郑先生强调宏观、细观、微观相结合，实验、计算、分析相结合，力学与材料科学相结合。

1996年，郑哲敏院士（中）与其学生白以龙院士（左）、洪友士研究员（右）在实验室讨论学术问题。

科学世界： 郑先生在国际学术界是如何发挥影响力的？

洪友士： 郑先生代表中国力学界，在国际学术圈内发挥了重要作用。1986年，他被推举为国际理论与应用力学联合会（IUTAM）理事。在2004～2008年，他进一步成为IUTAM的执行委员。执行委员会是IUTAM的最高决策机构，一共就8个人。这当然体现了中国力学界在国际力学最高学术组织中的重要地位。

郑先生的学术功底很深，在国外认识的人很多。他在2004年担任IUTAM执委时已经80岁了，但在国际交流中很自如、很自信、很活跃。

科学世界： 听说郑先生很会带学生啊！

洪友士： 我是1986～1991年跟郑先生读的博士，实际上在这之前和之后，他一直是我的老师。我的体会是，他从大的方面对学生进行指导、观察，并提出他的意见。当时他是力学所所长，工作很忙，所以我只能提前预约，每次大概半小时到一小时，汇报我的研究进展，再听听郑先生的指导意见。过段时间，如果有了新的想法或者结果，就再和他交流一下。

在我的博士论文答辩前，导师要在表格中签署意见。我给郑先生表格后，他非常流畅地写下对论文的意见。可以看出，虽然他工作很忙，但对学生的工作进展和成果非常了解，心里很有数。

科学世界： 郑先生在培养学生的时候，注重那些方面？

洪友士： 郑先生很看重学生的科学素质。他更侧重在大的方面、总体的层面上，看学生的选题怎么样，重要性怎么样，总体结果构成的分量怎么样。他常常要求我在研究问题时，一定要把握住大的方面。

在指导学生时，郑先生很注意因材施教，让学生发挥自己的特点及专长。他对学生严格要求，但又与学生平等讨论。对研究生的论文，他强调“严谨的分析”，强调“实验观察是根本性的”，强调“实验、分析、计算相结合”。

从郑先生指点我学英文的几件点滴小事上，可以看出他典型的治学风格。我刚到力学所时，郑先生对我进行了面试。他先问我在清华大学做硕士论文的情况，然后从书架上随手拿下一本英文书，翻到其中一页，说“念一下这一段”。读完以后他问我，这段话是什么意思？我随即翻译了一下，但其中有句话里有个“all but…”，我没有翻译准确。他就给我详细地解释这个转折词组是什么意思，应该如何翻译。这是件小事，却让我印象很深。

还有一件事。80年代初，郑先生安排我做“材料内部的微结构尺度对断裂性能的影响”，这是他当时非常关注的一个问题。我就此写了一篇论文，准备投给一个国际会议，先拿给郑先生看。他主动提出，论文署名中不要出现他的名字。然后指出，我的论文题目里的定冠词（the）有4个，太多了。他指导我说，在地道的英文文章题目中，一般是不用定冠词的。我后来看了许多母语是英语的作者的文章，题目里确实很少见定冠词，就是在图题里一般也不用。我对这件事的印象太深了。这以后，如果在我的学生论文中看到类似情况，我也会像当年郑先生教导我一样，给学生指出来。

记得1983年，我去瑞典参加一个国际学术会议。临行前郑先生很认真地跟我说，“不用怕，放开了去交流”，我心中顿时就有底了。会后，我访问了一个大学，要做报告，但时间很紧，我不免有点紧张。这时候郑先生的鼓励在我耳边响起，我在会场上很快镇定下来，顺利地做完了报告。

科学世界： 郑先生领导和发展了哪些学科？

洪友士： 20世纪70年代后期以来，郑先生根据力学学科前沿发展趋势和国家的重大需求，重点抓了材料力学性能、非线性力学、海洋工程力学的科技工作，并在这三个方面都取得了重要的进展和成绩。

科学世界： 请您介绍一下郑先生在实验室的主要工作。

洪友士： 1988年，力学所成立“非线性连续介质力学开放研究实验室”(LNM)，他是实验室的首任主任，2000年，LNM成为国家重点实验室。

郑先生强调，实验室要“开放”，要“联合”。LNM从组建以来一直在坚持组织开放性课题，团结和联合一大批优秀人才到这个实验室开展合作研究。同时LNM的仪器设备坚持开放使用，比如“配备拉伸台的扫描电子显微镜”，在上世纪90年代已经成了中关村地区知名的共享实验仪器。以“开放联合”促进实质性的合作研究，使LNM成了国内从事非线性力学基础性研究的重要基地、学术交流中心和优秀青年力学人才的聚集场所。

科学世界： 根据您与郑先生的长期接触，您觉得他是怎样的一位学者？

洪友士： 我想用2009年的一件事来回答这个问题。当时，国家决定编撰《二十世纪中国知名科学家学术成就概览》，由科学出版社出版。我被指定为郑先生的撰稿人。2009年的6、7月间，在查阅有关资料和档案的基础上，我与郑先生有过3次非常深入的长谈。他特别强调，他所取得的成果都是集体的成果。在这3次长谈中，我更加深刻地感受到郑先生鲜明的人格魅力，那就是：深邃、严谨、严厉与和蔼。

封面图：源自网络。

新媒体编辑/小帆帆