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陸士嘉:“事理看破膽氣壯”
更新时间:2017-09-25 点击数:


陸士嘉(左二)與本文作者朱自強(左一)在一起。資料圖片


陆士嘉翻译的《流体力学概论》 资料图片

  【大家】

  陸士嘉先生是我國著名的教育家、科學家,她在流體力學和航空教育等領域辛勤耕耘,兢兢業業,幾十年如日,鞠躬盡瘁。她的言行和情操爲我們樹立了一個永遠學習的楷模。

  爲了傳承和發揚陸士嘉先生的優秀品質和崇高精神,北京航空航天大學決定將學校流體力學實驗室冠名爲陸士嘉實驗室,並于2017年3月18日先生誕辰106周年紀念日當天舉行了冠名儀式。

  一

  陸士嘉是中國流體力學界的老前輩,1962年,她參與了我國第二個科學發展規劃的制訂工作,推動了中國流體力學學科的發展。她密切關注國際上學科的發展,一貫以戰略眼光關心並支持新興流體力學分支在國內的研究和發展。

  二十世紀五六十年代,爲了配合我國航空航天事業的發展,她積極從事黏性流體力學、電磁流體力學和高超聲速空氣動力學的研究和組織工作,爲我國和北航盡快熟悉並開展這些國際上正迅速發展的分支學科起到了引領作用。她親自開設了黏性流體力學課程,帶領年輕教師共同寫出中國最早的上述學科分支的講義或著作。

  1959年,北航引進了我國第一台真空管的103型電子計算機,陸士嘉十分關心計算機的調試,每個月都會去該實驗室,表示要將空氣動力學的計算與計算機的應用結合起來。1962年,她積極主張和籌建北航空氣動力學研究室,並親任研究室主任。二十世紀七八十年代,她又積極關心生物流體力學的發展,考慮到水洞實驗對研究湍流和減阻的重要作用,她支持和幫助北航教師建成了北航第一個水槽。該教師隨後利用這一水槽取得了不少有價值的成果。

  1982年,陸士嘉發起並主持了在福州舉行的全國第一屆邊界層和黏性流體力學會議,兩年後,又親自參加第二次會議,會議中正式確定改名爲分離流和旋渦運動系列會議,並建議委托卞蔭貴和張涵信共同負責此項學術活動,此系列會議每兩年舉行一次,延續至今。

  陸士嘉提倡,科學研究要更多考慮是否對國家有用、對流體力學的發展有用,研究課題必須源于國家武器發展的需求。1965年初,時任北航第一研究室主任的她決定在研究室中建立一個高超聲速研究小組,並明確指出其研究方向和課題不能從文獻中去找,而必須結合實際任務,即課題必須源于型號設計的需求。

  爲此,陸士嘉派我和另一位年輕教師一起去航天領域某設計所參加實際型號工作半年多,周六所內的技術研討會她也親自參加。通過這次鍛煉,我領會到自己的科研和教學工作一定要爲國家所需,要能有所應用。這個認識使我受益匪淺,指導了我後來幾十年所從事的計算流體力學及空氣動力學應用的研究工作。

  陸士嘉思考和研究的常是流體力學前沿有待探索的問題,有人曾勸她不要做這種不易見效的探索,她回答說:“我深知這類問題在短時期是見不到成果的,甚至可能下一代也難見到。但科學研究往往需要幾代人的努力,科學工作者的職責就是要探索,不然就徒有虛名。我總希望我國有所突破,並不是說我搞什麽研究一定要突破。我願意成爲探索的一名小卒,一個鋪路石子,爲後面的人做點探索工作。”她這種對科學探索的精神深深教育了周圍的年輕教師。

  陸士嘉繼承導師普朗特教授的學風,理論與實際緊密結合。她曾對學生說:“實驗能說明一些問題,但我們不能僅限于對一些表面現象的解釋,要從這些現象看到它的物理本質,提出一個物理模型,從物理模型歸納整理出數學模型,再結合邊界條件,解決實際工程問題。上升到了理論高度才算真正了解掌握了本質,才是我們自己的東西,在世界上才有發言權。”

  二

  年幼時,陸士嘉恰逢國家內憂外患,寄住在舅舅家。但她不屈于環境,以半工半讀形式就讀于北京師範大學物理系,並于1933年以該系第一名成績畢業。爲改變祖國科學技術落後的面貌,在擔任中學物理教員的四年間,她努力存錢,克服重重困難于1937年自費赴德,進入哥廷根大學學習。

  當時,中國正遭受日本帝國主義的侵略,陸士嘉毅然選擇了航空的先行與基礎學科——流體力學專業,師從二十世紀現代流體力學奠基者之一的普朗特教授。

  普朗特從未收過女研究生,也不願意接受處于落後地區的中國學生。陸士嘉抱著“外國人看不起中國,我就一定要爲中華民族爭口氣”的信念,向普朗特勇敢地提出考試要求,並表示:“如果我考試成績不好,我決不乞求。”面對這位有強烈民族自尊心又倔強自信的中國姑娘,普朗特同意她參加考試。

  結果,陸士嘉考試成績之好使普朗特深感意外,她以不屈不撓的精神和優異成績,成爲現代流體力學大師普朗特第一位也是唯一一位女研究生。

  陸士嘉所處理的兩股氣流相互作用的流動問題,不僅在當時有應用價值,甚至目前航天高速飛行器飛行時的氣動控制(RCS)也利用了這種相互作用原理。她堅強的意志和卓越的才能受到導師的贊賞,完成了題爲《圓柱射流遇垂直氣流時的上卷》的博士論文,1942年獲得了哲學博士學位。

  二戰期間,陸士嘉的生活條件十分艱苦,學校還對她實行種種苛刻限制,實驗條件和過程都對她嚴格保密,且當時尚無現代計算機的計算技術可用,整個學習過程困難重重。她毫不氣餒,用嚴密的理論和方法處理了一個複雜的流體力學問題,所得結果與對她保密的實驗結果完全吻合。

  普朗特的《流體力學概論》是流體力學發展中的一本經典。普朗特逝世後,其學生根據流體力學的新成果、新發展修訂該書,改寫了大部分章節,使內容大爲豐富。爲把當代流體力學奠基性權威著作的新版本介紹給年輕的讀者,20世紀70年代末,大病初愈的陸士嘉重新翻譯了該書德文第七版的修訂本。

  1946年回國後,陸士嘉先後在天津北洋大學和清華大學任教,1955年至1957年她還應聘爲北京大學兼職教授。1952年全國高等院校調整時,她擔任北京航空學院建校籌備委員會委員,爲創建北京航空航天大學作出了巨大貢獻。

  建校之初,陸士嘉擔任空氣動力學教研室主任,她團結教師組織教學,先後開設了理論空氣動力學、實驗空氣動力學等系列課程。她十分重視實驗設備的建設,以充沛的精力和其他同志一道,爲教研室建立了一整套低、高速風洞設備。1958年,又積極參與和組織全教研室人員自行設計和建造超聲速風洞和低速大型機械式六分力天平,這些重要的實驗設備的技術水平在全國都是領先的。

  1956年,爲適應中國航空航天事業發展的需要,學校在錢學森的建議下,經陸士嘉和其他專家研究後,決定突破原蘇聯航空教育體系,創辦中國最早的空氣動力學本科專業。在專業性質和培養目標上,作爲教研室主任,陸士嘉明確提出是爲航空航天建設服務的工程性質專業,其教學計劃要根據中國實際情況制定,在教學上應是理論教學和實踐教學並重,強調教學科研要結合生産實踐,爲北航空氣動力學專業的教學和研究奠定了基礎。數十年來,北航的空氣動力學專業,爲國家培養了近千名學生,爲推進中國空氣動力學發展作出了巨大的貢獻。

  1981年中科院增補學部委員(現稱爲院士)時,在兩次醞釀討論中,陸士嘉均被列爲候選人,但她爲了讓更多有成就的傑出中青年科學家作爲新鮮血液充實學部,主動寫信給中科院,懇請從候選人員名單中刪除其名。這種高尚的情操在力學界,乃至科技、教育界傳爲佳話,爲中青年科學工作者樹立了淡泊名利、胸懷坦蕩的學習榜樣。

  有人認爲,陸士嘉不該這樣做,但她仍堅持己見:“年紀大的同志應該主動設法爲中青年同志創造條件,應該讓他們在前面發揮作用,我們這些人不當委員也會提意見、出主意,絕不能由于我們而擋住了他們,這樣對我國的科學事業發展不利。”她經常對周圍青年教師講,她年齡大了,也做不了什麽大的科研了,只希望爲年輕人的科研探路,做一個鋪路石子,希望年輕人能踩著她的肩膀上去。

  陸士嘉自回國後一直堅持培養研究生,1986年,就在病逝前不久,她還在北京醫院的病床上,反複與我討論她的最後一個博士生的論文方向和題目。此前的十年內,她一直在考慮、思索黏性邊界層的科研,盡管求解Euler/N-S方程的研究是當時計算流體力學的發展方向,但她還是選擇了黏流/無黏流相互作用方法求解跨聲速黏流問題的方向,以適應國內當時計算機水平和航空工程急需解決的要求。

  最後,確定的論文方向和題目爲基于三維邊界層反方法的黏流/無黏流相互作用研究。陸士嘉語重心長地對我說:“這是邊界層研究中的一個重要方向,困難會不少。我身體不行了,主要靠你了。”我說:“陸先生請放心,您只要確定了他論文的方向和題目,就安心養病吧。我會盡全力做好具體的指導工作,並隨時向您彙報,請您把關。”遺憾的是,先生未能親眼看到這個學生完成課題,獲得學位。

  三

  陸士嘉一貫注重國際流體力學的發展,重視與國外的交流和合作,她先後推薦過幾十名流體力學工作者出國學習、進修、交流和合作。她要求他們要充分利用國外良好的學習條件多出成果,爲國爭光;同時專心學習,開闊眼界,掌握國際上最新的發展方向,以便回國後能和其他同志一起,更快地進入世界前沿的研究;並叮咛他們在國外學習和工作時要保持中華民族的高尚情操。

  改革開放後,在陸士嘉的努力和支持下,北航開始了與德國宇航院哥廷根流體力學研究所之間的合作。

  1981年,我第一次赴聯邦德國執行合作項目,陸士嘉對我提出了嚴格要求:“你是第一個代表北航出去的,不但要完成好任務,而且要打開局面,爲以後去合作的同志打好基礎。”

  這增加了我的工作責任感,但同時,先生又從多方面予以協助,介紹我認識她的德國朋友——著名湍流邊界層專家Rotta教授。我在德國一年中完成的第二項計算工作“豎立在平板上的圓柱所誘生的三維邊界層繞流”就是在與Rotta教授討論和幫助下確定並完成的。先生還介紹我認識她原來的房東,以便多有一些德國朋友,有更多機會了解德國,她始終像母親一樣,爲年輕教師出國工作和學習做了非常細致的安排。

  1982年,陸士嘉不顧年邁多病,受邀訪德。訪問中,她做了許多增加了解、增進友誼的工作,爲進一步打開中德學術交流的大門作出了貢獻。同年,他又親自寫信,邀請美國著名邊界層理論和計算專家Cebeci教授來北航講學,堅持和大家一起聽完了三天的講課,並主持了討論,贏得了國外專家的欽佩和尊敬。所有這些活動無不傾注著她爲推動中國流體力學發展的大量心血。

  陸士嘉一貫對中青年教師滿腔熱情,循循善誘。她要求每人至少要掌握一門外語作爲工具。對一些業務基礎和外語水平差的中青年教師,她會親自給予具體輔導,甚至找好學習材料送到本人手裏。有的教師若未能達到要求,她便毫不客氣地給予批評,但在思想上、生活上,她給予的關懷無微不至。20世紀60年代初,陸士嘉拆了自己的皮襖,親自做成兩個皮背心分送給了兩位生活困難的青年教師。

  在對學生的指導上,陸士嘉的表現更充分體現了大師的風采。北航剛成立空氣動力專業時,其第一、二屆學生分別是從原設計和工藝專業中抽調的部分二、三年級學生。我們第一屆的14個學生,已學過設計專業的理論空氣動力學及實驗空氣動力學課程各一學期,不宜再從基礎的流體力學補課。

  教研室針對這班學生人數少,課余時間多的特點,決定由每位教授指導一個學生的課余學習,我有幸成爲陸士嘉指導的學生。

  第一次見面時,陸士嘉就布置我去圖書館查找並閱讀一篇有關邊界層的經典文獻(關于微分方程法的),規定每星期彙報一次,與她討論。一段時間後,她又指定我查找學習蘇聯關于積分方程法的文獻,爾後再要求我用手搖計算機做二微邊界層計算算例等。

  就這樣,一年的課余學習,我這個對空氣動力學知識知之甚少的四年級學生,不僅了解了邊界層概念,大大提高了對空氣動力學的興趣,而且可以說,已經站在了可以進一步做研究的大門前。這一年和以後對業務學習的培養使我終身受益,讓我懂得了精讀經典文獻的重要性,養成通讀多種類型文獻的讀書習慣。

  新中國成立後,陸士嘉曾任全國政協常委、全國人大代表、全國婦聯執委、民盟中央常委以及各種學術團體的兼職工作。繁重的社會工作和活動占據了陸士嘉大量的精力和時間,但她總是以大局爲重,兢兢業業,認真負責去做團結知識分子、婦女和國際交往的工作,因而受到各界人士的信任、尊敬和愛戴。雖然得到黨和人民的高度信任,但她在教研室中一貫仍以一名普通教師的身份嚴格要求自己。

  看到有些地方鬧水災或發生地震,陸士嘉以人大代表的名義(不署自己的名字)寄去錢款。她關心教研室內經濟困難的同志,多次解囊相助;她還常年補助一個子女多、經濟困難的老工人,甚至連這位老師傅都記不清補助的次數了。

  但陸士嘉對待自己卻非常嚴格。住在清華的她,上下班本可以由學校派車接送的,但數十年來,她卻一直堅持乘坐公交車。正是如此點點滴滴,使陸士嘉在周圍群衆中享有很高的威望。

  朱自強,教授,博士生導師。1936年9月生,浙江省余姚縣人。從事應用空氣動力學、計算流體力學等研究。1958年畢業于北京航空學院空氣動力學專業。現任北京航空航天大學教授,兼任中國空氣力學學會理事,中國力學學會流體力學專業委員會副主任,《力學學報》編委。

  (作者:朱自強)


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