2020年度国家最高科学技术奖终于揭晓了(以往是在当年年底),中国航空工业集团有限公司顾诵芬院士和清华大学王大中院士荣获国家最高科学技术奖。
该奖自2000年设立以来,截至2021年11月,共有35位杰出科学工作者获得该奖。这35位科学家中至少七位与力学密切相关。他们是顾诵芬、黄旭华、曾庆存、郑哲敏、钱七虎、叶笃正、孙家栋。
力学既是是七大基础学科之一(数理化天地生力),更是靶向国家战略国计民生的技术学科,顶天也干,立地更做。
力学的英语是mechanics,与mechanical(机械的)和mechanism(机制)同源。Mechanical是相对manual(手工的)而言,所以刻在力学人骨子里的是追求超越人类手工的先进生产力。另一方面,力学人在基因里都有追机制(mechanism)的秉性,他们不会满足于“凑”和“行为描述”,而是要追求背后的"道",这正是科学的使命。
力学人除了看家本领力学外,还强调理论、实验、计算、模型、交叉的熔融。
力学人除了要像数学专业、理论物理专业那样推公式、解偏微分方程、非线性方程,还要求动手能力,要做实物实验。
理论和实验是探究科学的两把钥匙,但是力学人还强调第三把,即计算机仿真计算。力学面对的是工程问题,后者能够找到解析解的少之又少,所以力学人很早很早就对计算机仿真有强烈的需求(力学大家钱学森在1995专门写信强调“今日力学是一门用计算机计算去回答一切宏观的实际科学技术问题,计算方法非常重要”)。在未来数字经济下,力学计算的看家本领必将更加耀眼。
力学所强调模型,是从物理、工程、大自然中抽象出模型,这就要求力学人面对复杂的现象能把握本质,能把握主要矛盾,而不仅仅是从方程到方程,再到漂亮曲线。
力学强调交叉。力学人最没有门户之见,力学大家钱伟长说过“我没有专业,祖国的需要就是我的专业”。对力学而言,没有什么不可以研究的,只要我的理论、实验、计算和模型能够节约你研究的人力和脑力资源即可。
也许因为力学上述诸特点,所以力学学科不大,但人才辈出,如雷贯耳的有钱学森、钱伟长、郭永怀、周培源等等,即便李四光,他也是中国地质力学的创立者。
所以、所以、所以,国家最高科学技术奖中力学印迹这么强,有其必然性。
下面简单介绍与力学密切相关七位最高奖获得者。
顾诵芬院士是飞机空气动力学家,著名飞机设计大师、飞机空气动力设计奠基人、航空战略科学家。直接组织领导和参与了低、中、高三代飞机中的多种飞机气动布局和全机的设计。在国内首创两侧进气方案;抓住初级教练机失速尾旋特点,通过计算机翼环量分布,从优选择了机翼布局;消化吸收国外机种的技术,利用国内条件,创立超音速飞机气动设计程序和计算方法;解决了方向安定性和排除抖振等重大技术关键,确保了飞机定型;利用系统工程管理方法,把飞机的各专业系统技术融合在一个总体优化的机型内。
黄旭华院士是中国第一代攻击型核潜艇和战略导弹核潜艇总设计师。潜艇上处处是力学问题,比如黄院士诸多贡献中有:“黄旭华带领设计人员搞出了比常规流线型潜艇水下阻力更小的水滴形潜艇,同时解决了核潜艇的操纵性问题…经过反复计算、分析、研究,通过调整核潜艇内设备布局,黄旭华团队解决了65吨大陀螺的问题,为潜艇节省了空间,而且摇摆角,纵倾角、偏航角、升沉都接近于零。”;” 1988年初,核潜艇按设计极限在南海作深潜试验。黄旭华亲自下潜水下300米,水下300米时,核潜艇的艇壳每平方厘米要承受30公斤的压力,黄旭华指挥试验人员记录各项有关数据,并获得成功,成为世界上核潜艇总设计师亲自下水做深潜试验的第一人”。
曾庆存院士是国际著名大气科学家,大气科学离不开流体力学和计算力学。曾庆存院士在数值天气预报和气象卫星遥感做出了开创性和基础性的贡献,为国际上推进大气科学和地球流体力学发展成为现代先进学科做出了关键性贡献,并密切结合国家需要,为解决军用和民用相关气象业务的重大关键问题做出了卓著功绩。
当然, 2012年度国家最高科学技术奖获得者郑哲敏院士就是正统的力学人。他是中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。1955年,在中国科学院力学研究所工作,历任弹性力学组组长、室主任、副所长、所长等职;1982年,被选为中国力学学会常务副理事长;1988年,任中国科学院力学研究所非线性连续介质力学实验室主任。
郑哲敏早期在水弹性力学研究中取得成就,长期从事固体力学研究,擅长运用力学理论解决工程实际问题,提出了流体弹塑性体模型和理论,并在爆炸加工、岩土爆破、核爆炸效应、穿甲破甲、材料动态破坏、瓦斯突出等方面取得重要成果;倡导海洋工程力学、材料力学性能、环境灾害力学的研究,创建了中国科学院力学研究所非线性连续介质力学实验室,为推动中国力学事业的发展作出了贡献。
其他获奖者与力学直接相关的有钱七虎、叶笃正和孙家栋等院士。
2018年获得者钱七虎长期从事防护工程及地下工程的教学与科研工作,创建了中国防护工程学科,建成了国家重点学科、重点实验室和创新研究群体。系统建立了土中浅埋结构核爆炸荷载的相互作用计算理论、城市人防工程毁伤评估方法、防护工程抗高速、超高速钻地弹打击的设计计算方法和深部岩石非线性力学理论,研制出中国第一套空中核爆炸荷载模拟试验装置,研发出多种新型防护材料和系列高抗力复合结构。在国内倡导并率先开展了深部非线性岩石力学基础理论,以及深部防护工程抗核武器钻地爆炸毁伤效应的研究,填补了深地下工程抗核武器钻地爆炸效应的防护计算理论的空白。提出的防护工程建设转型、建设超高抗力深地下防护工程、战略通道桥隧并举、能源地下储备等多项发展战略建议,被军委和国家部委采纳实施。
2005年获得者叶笃正早期从事大气环流和长波动力学研究,提出长波能量频散理论;20世纪50年代,提出青藏高原在夏季是热源的见解,由此开拓了大地形热力作用研究和青藏高原气象学;提出北半球大气环流季节性突变并引发一系列研究;60年代对大气风场和气压场的适应理论作出重要贡献;70年代后期,从事地-气关系和倡导全球变化研究并在国际上占有一席之地。
2009年获得者孙家栋是中国人造卫星技术和深空探测技术的开创者之一,为中国突破卫星基本技术、卫星返回技术、地球静止轨道卫星发射和定点技术、导航卫星组网技术和深空探测基本技术作出了重大贡献;为创建和发展中国人造卫星总体技术、卫星航天工程管理技术和深空探测技术,作出了系统的、创造性的成就和贡献。
其他获奖者如师昌绪、王永志等获奖者的贡献也与力学密切相关,就不再介绍了。