丁雁生 金 和 李和娣 洪友士

(中國科學(xué)院力學(xué)研究所，北京 100190)

2012年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎獲獎?wù)哙嵳苊粝壬?021年8月25日病逝，享年97歲。我們曾在先生指導(dǎo)下學(xué)習(xí)和工作，并受先生委托承擔(dān)采集先生的學(xué)術(shù)成長資料的任務(wù)。在先生逝世周年之際，我們撰文緬懷先生，嘗試探討先生學(xué)術(shù)成長之路，期待為弘揚先生的科學(xué)精神盡一份力。

鄭哲敏先生1924年10月2日生于山東濟(jì)南。梳理先生的成長歷程，可以說經(jīng)歷了五個階段。

第一個階段-12～23歲（1936—1947年），打基礎(chǔ)健身心

1936年先生在濟(jì)南讀初一，“七七事變”后輟學(xué)。1938年到成都讀中學(xué)。1943年考進(jìn)西南聯(lián)合大學(xué)，1947年從清華大學(xué)畢業(yè)，留校任錢偉長的助教。

第二個階段-24～30歲（1948—1954年），留學(xué)深造

1948年到美國加州理工學(xué)院留學(xué)，1949年獲碩士學(xué)位。在錢學(xué)森指導(dǎo)下1952年獲博士學(xué)位，旋遭美國當(dāng)局強(qiáng)制羈留，一直到1954年被限期驅(qū)逐出境，繞道歐洲回國。

第三個階段-31～40歲（1955—1964年），開辟新領(lǐng)域

1955年跨過羅湖橋回國，到錢偉長主持的中國科學(xué)院數(shù)學(xué)研究所力學(xué)研究室工作，協(xié)助錢學(xué)森和錢偉長創(chuàng)建中國科學(xué)院力學(xué)研究所。1956年以秘書身份參加《1956—1967年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃》力學(xué)部分的編制。

1958年任力學(xué)所第四研究室副主任。1960—1963年研究爆炸成形，突破機(jī)理和工藝。1962年參加制訂《1963—1972年科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》。1963年承接核爆空中激波測試任務(wù)，首次闡述爆炸力學(xué)內(nèi)涵并規(guī)劃其發(fā)展。爆炸力學(xué)作為新興學(xué)科列入力學(xué)所《1963—1967年發(fā)展規(guī)劃設(shè)計任務(wù)書》。1964年受命研究地下核爆炸力學(xué)效應(yīng)，任爆炸力學(xué)研究室主任。

第四個階段-41～53歲（1965—1977年），浴火成金

1965年與解伯民合作提出流體彈塑性體模型；1966—1969年特殊時期仍堅持研究，將流體彈塑性體模型成功用于地下核爆炸力學(xué)效應(yīng)研究。1972年起將流體彈塑性體模型拓展到穿破甲機(jī)理探索。這些工作在1982年獲國家自然科學(xué)獎二等獎。

第五個階段-54歲以后（1978—2021年），大師風(fēng)采

1978年任《力學(xué)學(xué)報》主編、力學(xué)研究所副所長，成為全國力學(xué)規(guī)劃的主要編制者。1980年當(dāng)選中國科學(xué)院院士，1994年被選聘為中國工程院院士。1984年后歷任中國科學(xué)院力學(xué)研究所所長、中國力學(xué)學(xué)會理事長、中國科學(xué)院技術(shù)科學(xué)學(xué)部主任、中國科學(xué)院學(xué)部主席團(tuán)成員。承擔(dān)多項關(guān)于力學(xué)、技術(shù)科學(xué)的國家發(fā)展戰(zhàn)略的調(diào)查研究，為推進(jìn)中國力學(xué)學(xué)科和技術(shù)科學(xué)發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)。在擔(dān)任行政和學(xué)術(shù)領(lǐng)導(dǎo)的同時，仍然親自動手或指導(dǎo)解決許多力學(xué)問題。1966年前指導(dǎo)3名研究生，1978年后指導(dǎo)48名碩、博士研究生，榮獲優(yōu)秀導(dǎo)師稱號。

1993年當(dāng)選美國工程院外籍院士，先后擔(dān)任國際理論與應(yīng)用力學(xué)聯(lián)盟理事、大會委員會委員、執(zhí)行局委員。

下面從教育經(jīng)歷、家國情懷和深層次學(xué)術(shù)因素三方面探討先生學(xué)術(shù)成長之路。

1 鄭哲敏先生的家教和求學(xué)經(jīng)歷是學(xué)術(shù)成長的基石

先生的父親鄭章斐，1899年生于浙江鄞縣四明山東麓一個不富裕的農(nóng)民家庭。幼時放牛打柴，采桑剝繭，9歲半開始讀書。16歲到上海一家眼鏡店做學(xué)徒，同時上夜校學(xué)英文和會計學(xué)，還參加爭取工人權(quán)利的游行。他很快學(xué)會做生意，使連年虧損萬元的店連續(xù)三年贏利萬元，而做學(xué)徒的月例才四角錢。鄭章斐1917年底轉(zhuǎn)到亨得利鐘表行，1918年初被派到濟(jì)南開店，為亨得利占據(jù)了山東鐘表市場，并逐漸積累自己的資產(chǎn)。

先生的母親崔梅，1900年生于鄭章斐家的鄰村。隨鄭章斐接受新思想，相夫育子，和睦一生。

鄭章斐從學(xué)徒變身老板，仍然保持勤勞誠信節(jié)儉的品格。他不抽煙，不酗酒，不欺壓店員，愛帶家人游覽山水，給子女良好家教。寧波有不少打拼致富的人家，會讓子女受優(yōu)質(zhì)教育，但總歸要有子女繼承自己的工商業(yè)。然而，鄭章斐與眾不同，他從來不要子女繼承自家的產(chǎn)業(yè)，結(jié)果如他所愿?子女個個讀書成才，遂成“書香門第”。

鄭哲敏九歲時，父親嚴(yán)肅地告訴他：做生意被人看不起，有時還受霸道顧客的侮辱。祖父沒有能力供父親多讀書，是父親的終身遺憾。鄭章斐鼓勵淘氣的兒子立志讀書，以學(xué)問謀生。這樣的父子談話，影響了鄭哲敏一生的方向。十歲時，面對剛建成的“亨得利”新樓，鄭哲敏暗自想：父親做到了最好，長大后自己也一定要做到最好。這是他第一次考慮人生?實現(xiàn)父母的期望。

1937年12月濟(jì)南淪陷，鄭章斐到成都開創(chuàng)大光明鐘表行。1938年初，避難寧波的鄭哲敏和哥哥鄭維敏[1]，辭別母親、姐妹、弟弟到成都插班上初中。鄭哲敏幼年體弱多病，七歲起出現(xiàn)心動過速，到成都讀書幾個月，頭痛嚴(yán)重到休學(xué)。鄭章斐帶他多方求醫(yī)，游園放松頭腦，要他每天掃地、擦桌椅板凳，還要學(xué)補(bǔ)衣服、縫襪底。

病情稍緩，鄭哲敏按父親的要求早晨大聲朗讀英語。有一天他從舊書攤買到一本不厚的英文版歐幾里得幾何，很吃力地開始自學(xué)。在濟(jì)南時，家庭教師教的查英文字典及英語注音符號，給了他很大幫助。他慢慢學(xué)會了初等的幾何知識，理解和欣賞嚴(yán)格的邏輯論證，同時提高了英語能力。后來，他又自學(xué)物理，包括牛頓力學(xué)三定律、絕對坐標(biāo)系和運動坐標(biāo)系等。少年鄭哲敏嘗到甜頭，越學(xué)越有興趣，越學(xué)越自信，開始注重自學(xué)。

1939年鄭章斐離開成都，到重慶、昆明等地繼續(xù)開店，總店設(shè)在“孤島”上海。15歲的鄭哲敏住校上學(xué)，從此開始獨自生活。

為了躲避日寇轟炸，初中的學(xué)校從城里搬到城郊廢棄的古廟，高中的學(xué)校是從山西逃難到四川的，落腳鄰近成都的金堂縣農(nóng)村。遠(yuǎn)離父母時生病，成為鄭哲敏獨自生活的第一道難關(guān)。頭痛時吃幾片阿司匹林，心慌時靜靜躺幾天。農(nóng)村蚊子猖獗，又染上瘧疾，犯病時抓一把奎寧片吞下。不犯病時堅持做操、跑步、下河游泳、練習(xí)單雙杠。如此堅持下來，他身體日漸結(jié)實，心臟病發(fā)作的頻次明顯降低。

鄭哲敏上的高中是山西省著名的銘賢中學(xué)，教學(xué)水平不一般。他認(rèn)真聽外教上英語課，刻苦校正發(fā)音，學(xué)會正確使用發(fā)聲器官，為后來學(xué)習(xí)法、德、俄語打下發(fā)音基礎(chǔ)。不僅如此，他還唱英語歌、演英語短劇、主筆出版報道學(xué)?；顒拥挠⒄Z周報，數(shù)理化課程各自備一種英文版教材。高中階段他就閱讀英語參考書，在當(dāng)時是罕見的。代數(shù)課學(xué)極限時，他獨自證明了圓球與球外一質(zhì)點間的引力等于把圓球質(zhì)量集中到球心和那個質(zhì)點間的引力。沒學(xué)過微積分，徑直用極限概念導(dǎo)出這個結(jié)論，確實不容易。而名校老師的教學(xué)方式也成就了學(xué)生的健康成長。例如，物理老師講授容易誤解的概念時，提出問題并故意給錯誤答案，當(dāng)堂引起熱烈討論，同學(xué)們爭相發(fā)言，于是正確答案出來了，概念也就深刻了。生物老師不僅教學(xué)生用顯微鏡觀察細(xì)胞、動手解剖兔子，還講授染色體和遺傳甚至基因的知識，其深入程度即使在今日也實不多見。在中學(xué)期間，他養(yǎng)成自學(xué)和獨立思考的習(xí)慣，獲益一生。

鄭哲敏從此進(jìn)入良性循環(huán)：復(fù)讀初中全班第一，三年高中名列前茅；1943年以重慶地區(qū)第一名考進(jìn)西南聯(lián)合大學(xué)；1948年由清華大學(xué)校長、教務(wù)長、機(jī)械系主任、英語系主任和錢偉長等五位教授推薦，獲得當(dāng)年中國僅一名的扶輪社留學(xué)資助（為期一年）。鄭哲敏因此有幸到加州理工學(xué)院（Caltech）深造，成為錢學(xué)森的關(guān)門弟子。

中國的四位資深力學(xué)大師周培源、錢學(xué)森、郭永懷、錢偉長都曾在加州理工學(xué)院求學(xué)和工作，能在這里深造，使先生的學(xué)習(xí)更上一層樓。鄭哲敏先后直接受教于“二錢”，有幸在加州理工學(xué)院認(rèn)識郭永懷夫婦，只有周培源在回國后才相識。身為師出同門的晚輩，日后在科學(xué)事業(yè)上一直得到四位師長的關(guān)心、指導(dǎo)和支持。

2 鄭哲敏的家國情懷是他不懈拼搏奉獻(xiàn)的精神支撐

2.1 鄭哲敏先生出生于由農(nóng)轉(zhuǎn)商、由窮致富的家庭，成長于日寇侵略、政府腐敗、人民受難之時，思想感情深深刻下時代的印記

1928年5月日寇在濟(jì)南屠殺六千多中國軍民，史稱“五三慘案”[2]。有一天，4歲的鄭哲敏走到街上，看見地上有許多子彈殼便彎身去撿。可是旁邊有個日本兵，突然舉著上刺刀的槍沖來，嚇得他拔腿猛逃。此后二三十年，每當(dāng)做噩夢，必然會有奔跑和躲藏的夢境。

隨著日寇全面侵華，鄭章斐一家的平靜生活被無情粉碎。鄭哲敏13歲被迫在寧波鄉(xiāng)下躲避日寇轟炸，當(dāng)?shù)責(zé)o學(xué)可上。13歲半便輾轉(zhuǎn)六千里到成都，親歷難民的艱辛。1938年11月到1940年8月期間，日寇轟炸成都11次[3]，日機(jī)曾經(jīng)掠過他的頭頂。成都市區(qū)的殘垣斷壁和焦尸斷肢令鄭哲敏悲憤交加，想長大了當(dāng)飛行員、當(dāng)工程師，保衛(wèi)和建設(shè)國家。這是他第二次考慮人生。

鄭哲敏第三次考慮人生是從清華大學(xué)畢業(yè)之際。親歷抗戰(zhàn)的苦難，期待和平卻陷入戰(zhàn)亂。面對動蕩的社會，青年鄭哲敏不由得鄭重思考：人都是要死的，財富也好，名利也好，都是暫時的。人生的價值到底在哪里？帶著這個問題，他像往常一樣走進(jìn)圖書館尋找答案。有一天，借來一本英國人Berkeley寫的哲學(xué)，可是越讀越無法接受，因為Berkeley認(rèn)為客觀世界只存在于主觀想象之中，甚至不存在客觀世界。這種觀點違背直覺，違背所受的教育，違背科學(xué)知識。他回憶自己的經(jīng)歷，聯(lián)系大學(xué)里各種思潮的交鋒，想到生命、知識和所有的一切都來自家庭和社會，如果人生有什么意義的話，其價值只能在于一個人在世間能為社會做點貢獻(xiàn)，留下一些有益的、正面的東西。

2.2 鄭哲敏先生堅守自己選定的人生方向，身處于逆境不動搖

第二次世界大戰(zhàn)后，美國實行麥卡錫主義迫害進(jìn)步人士。1950年6月6日錢學(xué)森突然開始遭遇迫害。1951年，鄭哲敏曾被美國移民局叫去，要他宣誓不講假話后詢問政治敏感問題，包括擁護(hù)誰，蔣介石還是毛澤東，中國共產(chǎn)黨還是國民黨，以及中國共產(chǎn)黨是不是由蘇聯(lián)控制等等。鄭哲敏如實回答：中國在1949年解放了，中國人民已經(jīng)做出了選擇，擁護(hù)毛澤東和中國共產(chǎn)黨，當(dāng)然這也是自己的選擇；本人不認(rèn)為蘇聯(lián)共產(chǎn)黨能控制中國共產(chǎn)黨。他沒想到，1952年6月獲得博士學(xué)位后，突然被美國移民局以“非法居留”為名關(guān)進(jìn)老師錢學(xué)森坐過的監(jiān)獄。好友將他保釋出獄后，他立即申請“自動離境”。7月初，移民局正式同意鄭哲敏自動離境?？墒?天后又限制他離境，強(qiáng)令每月向移民局報到。移民局扣押了護(hù)照，使他只能待在臨時任教的加州理工學(xué)院所在地，直到1954年9月限期監(jiān)視他出境[4]。后來才知道，鄭哲敏得以回國是1954年日內(nèi)瓦會議期間中美會談的結(jié)果[5]。

1955年3月，鄭哲敏在中國科學(xué)院“回國留學(xué)生工作分配登記表”[6]上寫道：“回國本是一貫的主張。我們之所以獲得教育，直接或間接的是由于全國人民的勞動，因此回國服務(wù)是不可推卸的責(zé)任。同時，一個人如果不是在為群眾的利益工作，那么生活便失去了意義?！彼缭阜峙涞街袊茖W(xué)院，任副研究員，成為力學(xué)研究所創(chuàng)始成員之一，努力做抗地震結(jié)構(gòu)研究，講授導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)力學(xué)和理論力學(xué)。

1957年“反右”時清華大學(xué)批判錢偉長的火力不斷上升。深知老師一貫愛國和擁護(hù)共產(chǎn)黨的鄭哲敏曾到家中看望，沒想到自己因此失去繼續(xù)參加國防科研的資格，并在1958年被迫做檢查。他沒有因為挨批氣餒，而是全力投身為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)的力學(xué)研究。由于他是“50年代回國的科學(xué)家”得到政策保護(hù)，1958年下半年被任命為研究室副主任。1961年起重新參加國防科研。1965年“四清”運動期間，在被迫檢討之際，為解決地下核爆力學(xué)效應(yīng)難題提出了流體彈塑性體模型，成為他對爆炸力學(xué)的最大貢獻(xiàn)。

先生與解伯民一起在1965年提出的“關(guān)于地下爆炸計算模型的一個建議”[7]在1966年得到委托方同意，但是不久后全國陷于政治動蕩，先生被當(dāng)作“資產(chǎn)階級反動學(xué)術(shù)權(quán)威”批判，研究工作處境艱難。面對來勢洶洶的大字報，他頭腦麻木，不敢爭辯，喃喃重復(fù)毛主席說的“相信群眾、相信黨”。這時，周恩來總理在中國科學(xué)院的群眾大會上講，重要項目不能停。先生覺得，承擔(dān)地下核爆研究是國家對他的信任和委托，必須堅持下去，繼續(xù)對地下核爆的計算方案做詳細(xì)研究。1967年項目進(jìn)入試算階段，中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所的李蔭藩奉命配合力學(xué)所編程計算，先生根據(jù)試算情況進(jìn)一步完善力學(xué)模型。到1968年底，計算結(jié)果與已知的觀測數(shù)據(jù)基本相符，可以完成任務(wù)了。但是那年下半年開始“清理階級隊伍”，12月初先生被當(dāng)作“特嫌”隔離審查。高壓下他出現(xiàn)幻覺，年少時落下病根的頭痛發(fā)作。項目研究報告[8]在1969年3月由課題組解伯民、劉育魁和張德良（執(zhí)筆）完成，成功用于地下核爆力學(xué)效應(yīng)的預(yù)報與分析。這些情況當(dāng)時他全然不知?！疤叵印辈闊o實據(jù)，1969年6月解除隔離，他的幻覺到1971年才消除，頭痛則延續(xù)多年。1972年起重新受到研究室黨支部和所領(lǐng)導(dǎo)的信任，雖然沒有正式平反，先生不計較個人處境，義無反顧地投入國家急需的穿破甲機(jī)理研究，為提高我國裝甲攻防水平做出重要貢獻(xiàn)。

先生雖然個人曾遭受冤屈，但看到中國共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)中國人民真的站起來并逐漸富強(qiáng)，就不計個人榮辱，繼續(xù)為人民的富足和國家的強(qiáng)盛竭盡全力工作。這種家國情懷是支撐他在任何逆境下不懈地科學(xué)報國的精神支柱。

3 鄭哲敏先生學(xué)術(shù)成長之路的深層次因素

3.1 鄭哲敏先生的治學(xué)方法

與鄭哲敏先生合作過的科技工作者，常常驚嘆先生的學(xué)識和洞察力。在采集先生學(xué)術(shù)成長資料的基礎(chǔ)上，梳理先生的治學(xué)方法如下。

（1）尊重事實，仔細(xì)觀察實驗現(xiàn)象。先生說，“在研究工作中我注意聽取有實踐知識方面的工程師和工人的意見，細(xì)心觀察實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象。我感到這些都很有利于我的工作”。

例如課題組傳說的“外行看熱鬧，內(nèi)行看門道”，源于先生看破甲彈打靶的情景。在靶場，大家都只注意靶板的穿深和孔徑，先生則俯身細(xì)致觀察[9]。他發(fā)現(xiàn)口部附近孔壁有很多像鱗片狀的東西，判斷是靶材熔化后凝固而成的，因慣性運動被拉伸成鱗片狀。這就是他預(yù)計的“速度每秒幾公里的金屬射流撞擊鋼靶，靶板強(qiáng)度不起作用”的一個證據(jù)。另外，先生從實驗判斷形成射流的物質(zhì)既有流體又有固體[10]。它頭部速度很高，是流體；尾部速度較低，接近固體。所以，射流拉斷有兩種機(jī)理：高速段是流體的界面不穩(wěn)定性，低速段是固體的強(qiáng)度不夠。原來大家都用流體力學(xué)的辦法計算破甲深度，先生認(rèn)為破甲深度也分兩部分：孔口部分是流體作用，孔底部分是流–固耦合作用。他從概念的突破給出區(qū)分流體與固體的判據(jù)，既定性又定量，并用若干工程實例證實。這個判據(jù)就是，即質(zhì)點微團(tuán)運動的動能和材料強(qiáng)度σy的比值。由于這個概念突破，使他從地下核爆很容易轉(zhuǎn)到穿甲、破甲，又轉(zhuǎn)到爆炸復(fù)合等不同課題。

（2）分辨現(xiàn)象與本質(zhì)，抓住主要矛盾和矛盾的主要方面。先生能敏銳地分辨什么是新現(xiàn)象，洞察新現(xiàn)象背后隱藏的本質(zhì)，善于抓住物理本質(zhì)。這種情況不勝枚舉，例如由爆炸成形實驗測到的“二次加載”發(fā)現(xiàn)傳壓介質(zhì)水的空化及其閉合[11]、由射流侵徹玻璃鋼實驗看到的“彎曲和斷裂”發(fā)現(xiàn)玻璃鋼熱裂解以及側(cè)向干擾射流的機(jī)制[12]，等等。

先生善長化簡與解析：從問題的本質(zhì)正確地確定主要力學(xué)量，辨識主要力學(xué)量間的因果關(guān)系，從而抓住主要矛盾和矛盾的主要方面進(jìn)行量綱分析，簡潔地提出數(shù)學(xué)問題，并用高超的數(shù)學(xué)方法分析或計算。例如射流拉斷現(xiàn)象的分析[13]、瓦斯突出破壞陣面一維推進(jìn)模型[14]、材料納米硬度研究[15]等等。需要指出，其中量綱分析是先生研究問題的一個突出特長。

（3）注重局部與全局之間的關(guān)系，在把握全局的前提下突破局部；注重不同問題的聯(lián)系，在比較和聯(lián)想中開拓思路。這是讀博時錢學(xué)森先生傳授的經(jīng)驗。

例如國外學(xué)者用流體穩(wěn)定性解釋爆炸復(fù)合界面波紋的形成，然而先生看到爆炸復(fù)合現(xiàn)象與射流形成可以類比，從射流侵徹與材料強(qiáng)度有關(guān)，聯(lián)想到復(fù)合界面失穩(wěn)不能忽略固體應(yīng)力。經(jīng)實驗檢驗，復(fù)合界面波紋形成確實與應(yīng)力相關(guān)，顯微觀察還見到熔融和重結(jié)晶，因此先生判斷復(fù)合界面波紋應(yīng)當(dāng)源于流體彈塑性體失穩(wěn)[16]。又例如爆破筑高壩是“七五”攻關(guān)項目，原定技術(shù)方案是定向爆破，但炸藥用量很大，難以達(dá)到筑壩的綜合工程指標(biāo)。聽到來華訪問的蘇聯(lián)學(xué)者格力高良關(guān)于滑坡的研究后，先生將天然滑坡堰塞湖和爆破筑高壩關(guān)聯(lián)起來，建立簡化模型進(jìn)行分析，提出將定向爆破調(diào)整為滑移爆破的建議[17]，確保爆破筑高壩可以實現(xiàn)既定的綜合工程指標(biāo)。

流體彈塑性體模型描寫極端條件（高速、高壓、高溫）下材料性態(tài)的急劇變化，適合許多爆炸現(xiàn)象，是影響爆炸力學(xué)全局的材料模型，地下核爆只是該模型適用的一個局部。1970—1980年，先生著力將該模型用到穿破甲、二維不定常數(shù)值模擬、爆炸復(fù)合界面穩(wěn)定性與熱塑失穩(wěn)等問題[18]。回顧爆炸力學(xué)研究時，先生感嘆當(dāng)年自己沒有突破連續(xù)介質(zhì)界限，未能把流體彈塑性體模型拓展到介質(zhì)不連續(xù)的巖土爆破。學(xué)無止境，他傾心支持學(xué)生突破連續(xù)介質(zhì)界限。他的學(xué)生們自1990年代開始逐步將離散元與有限元結(jié)合，現(xiàn)已將連續(xù)–非連續(xù)介質(zhì)概念成功應(yīng)用于巖土爆破等現(xiàn)象的數(shù)值模擬。

（4）把握量變與質(zhì)變的關(guān)系，注重在量變中探索質(zhì)變。先生總是說，比大小必須明白基準(zhǔn)是什么，才能真正分清大小、確定取舍。

例如1982年他在分析煤與瓦斯突出典型數(shù)據(jù)[19]之后指出：煤體破壞區(qū)域的尺度最多也就十幾米，是巷道特征尺度的幾倍，應(yīng)當(dāng)是人力可以控制的；用簡化模型比較單位體積應(yīng)變能與單位體積瓦斯能的大小，可斷定瓦斯突出的主要能量來自孔隙瓦斯；突出啟動應(yīng)受多因素控制，若煤層應(yīng)力記作σ，地應(yīng)力記作p、孔隙瓦斯壓力記作pg，瓦斯突出啟動時必須考慮無量綱量是否大于 1。他給出的無量綱量對于澄清煤與瓦斯突出機(jī)理極為重要，因此鄭哲敏先生剛進(jìn)入這個領(lǐng)域就得到煤礦瓦斯安全界專家的由衷響應(yīng)。當(dāng)時他還敏銳地發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)場孔隙瓦斯壓力擾動的傳播速度，遠(yuǎn)大于滲流擾動傳播速度，遠(yuǎn)小于煤巖應(yīng)力擾動的傳播速度（聲速）。因而質(zhì)疑孔隙瓦斯壓力擾動傳播速度的內(nèi)涵，這成為后來力學(xué)所研究瓦斯突出機(jī)理的突破口。他的學(xué)生們由此發(fā)現(xiàn)了關(guān)鍵新現(xiàn)象?瓦斯突出一維模擬實驗中破碎陣面的恒穩(wěn)推進(jìn)，瓦斯突出二維模擬實驗中破碎陣面的衰減推進(jìn)。

3.2 踐行錢學(xué)森技術(shù)科學(xué)思想

錢學(xué)森綜合當(dāng)時飛機(jī)、火箭、雷達(dá)、原子彈等重大科技進(jìn)步，聯(lián)系馮?卡門傳授的應(yīng)用力學(xué)學(xué)派的經(jīng)驗，在1947—1948年[20]宣示“一門新學(xué)問?工程科學(xué)誕生了”；1955年11～12月訪問東北期間先后在哈工大、中國科學(xué)院機(jī)電研究所、東北大學(xué)報告技術(shù)科學(xué)問題；從1956年建立力學(xué)研究所伊始便強(qiáng)調(diào)以技術(shù)科學(xué)思想指導(dǎo)科研工作；在1957年發(fā)表《論技術(shù)科學(xué)》[21]作系統(tǒng)闡述?？v觀鄭哲敏幾十年科研生涯，他是錢學(xué)森技術(shù)科學(xué)思想的實踐者。他的巨大成功，與踐行錢學(xué)森技術(shù)科學(xué)思想是分不開的。

回國前夕，錢學(xué)森先生在家為鄭哲敏餞行，囑咐他“國家需要什么就做什么，即使國家需要的是非常簡單的事，例如管道流動的阻力計算，也應(yīng)當(dāng)努力做好”。鄭哲敏牢記老師的囑咐，畢生以“國家需要”為己任。他多次改換課題、轉(zhuǎn)變研究方向，每一次都是“國家需要什么就做什么”。

1959年底，鄭哲敏先生綜合大家的意見，提出新的研究方向?高速和高壓下的塑性力學(xué)。1960年初其中“高速”部分的“爆炸成形”小試成功，錢學(xué)森譽之為“新生事物”。年中，爆炸成形課題組匆匆下廠試制汽車板料成形件，結(jié)果屢屢失敗，不得不退出工廠。1961年，中共中央強(qiáng)調(diào)按照客觀規(guī)律辦事。先生認(rèn)真按照科研規(guī)律辦事，將爆炸成形課題劃分為成形技術(shù)、爆炸載荷、材料性質(zhì)三個小組，還在研究室成立測試組和炸藥制備組，有序推進(jìn)爆炸成形的理論分析和實驗研究。1962—1963年，先生弄清楚“二次加載”機(jī)制，歸納出能量準(zhǔn)則，大家協(xié)同奮斗迅速突破爆炸成形機(jī)理和工藝，成功用于火箭噴管的成形[22]。

技術(shù)科學(xué)強(qiáng)調(diào)“從工程技術(shù)中來，到工程技術(shù)中去”。爆炸成形研究是這樣做的，但是最初用于生產(chǎn)時卻遭遇挫折，究其原因是沒有弄清楚工程技術(shù)理論就盲目推廣。由此得知，技術(shù)科學(xué)的公式應(yīng)當(dāng)是“從工程技術(shù)中來—創(chuàng)造有科學(xué)根據(jù)的工程技術(shù)理論—到工程技術(shù)中去”。錢學(xué)森曾經(jīng)強(qiáng)調(diào)，創(chuàng)造有科學(xué)根據(jù)的工程技術(shù)理論是最費力的環(huán)節(jié)。經(jīng)歷爆炸成形研究的挫折和成功，先生和團(tuán)隊成員都對錢學(xué)森的技術(shù)科學(xué)思想有了深刻體會。

我國海岸多河口淤積，建造港口經(jīng)常遇到“水下軟基”問題。常規(guī)處理方案費工費時，甚至發(fā)生基礎(chǔ)滑移、結(jié)構(gòu)垮塌。1984年連云港派人來訪力學(xué)所，詢問能否用爆炸方法處理海淤軟基。力學(xué)所接受了這個艱難的挑戰(zhàn)。先生支持張建華提議的“定向爆破拋淤填石”方案，并要求必須到現(xiàn)場做試驗。出乎意料，定向爆破拋淤的現(xiàn)場試驗效果不好。先生去連云港了解到淤泥在爆炸沖擊下變得像水一樣易于流動，立即從原理上否定了拋淤方案。他同大家討論提出爆炸夯實方案，但現(xiàn)場試驗表明爆夯效果也不好。最終張建華找到一種與爆夯相反的方法獲得成功，稱為“爆炸填石排淤”。先生根據(jù)試驗資料研究爆炸填石排淤技術(shù)的原理，于1987年提出爆炸處理海淤的模型律，為制定施工方案提供了理論指導(dǎo)。該新技術(shù)逐步發(fā)展起來，在我國海港建設(shè)中發(fā)揮很大作用，于1990年獲國家科技進(jìn)步二等獎，是力學(xué)所工程爆破研究中對國家貢獻(xiàn)最大的一項成果，也是科技體制改革中研究所–企業(yè)緊密合作的典型事例，更是踐行錢學(xué)森技術(shù)科學(xué)思想的燦爛花朵。

鄭哲敏晚年著文[23]闡述錢學(xué)森的技術(shù)科學(xué)思想，積極地在力學(xué)界和中國科學(xué)院技術(shù)科學(xué)部宣傳、推行技術(shù)科學(xué)思想。他殷切希望科學(xué)家與科技政策制訂者深刻認(rèn)識技術(shù)科學(xué)發(fā)展規(guī)律，制訂并實施技術(shù)科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略，加強(qiáng)技術(shù)科學(xué)研究。

3.3 追求“自由探索”與“嚴(yán)謹(jǐn)求實”統(tǒng)一的科學(xué)精神

鄭哲敏讀博時，老師錢學(xué)森告訴他，“你做一項工作，一旦你選了一個題目，那你就要下定決心去做。不做則已，要做就要爭第一。你應(yīng)該比其他人都好，要做到最好、最出色”。這正是鄭哲敏“一定要做到最好”心愿的出發(fā)點。他認(rèn)定，科學(xué)研究就是要創(chuàng)新，有自由探索才會有創(chuàng)新。統(tǒng)觀他的研究成果，無不是對新現(xiàn)象的勇敢探索，揭示前人尚未認(rèn)識的原理并應(yīng)用于工程實際。

先生指出：現(xiàn)代科學(xué)精神的精髓就是古希臘時代傳承下來的“自由探索”。在這種精神的指引下，歐洲歷史的發(fā)展，經(jīng)歷了文藝復(fù)興、現(xiàn)代科學(xué)等多次對人類文化影響深遠(yuǎn)的“質(zhì)變”?？v觀我國自身的歷史發(fā)展和文化傳承，自由探索精神的相對薄弱，是造成我國科學(xué)創(chuàng)新不足的核心問題。推翻封建皇朝至今已百余年，中國發(fā)生翻天覆地的巨大變化，但是科學(xué)研究中“自由探索”仍顯不足。要使“自由探索”成為中國人全新的民族精神，需要幾代人的努力。

二戰(zhàn)后國外逐漸興起的斷裂力學(xué)，在1970年代引起國內(nèi)學(xué)者廣泛關(guān)注，鄭哲敏先生是其中的一位。他說“最要緊的是先要把問題搞清楚，這往往是最重要的也很花力氣，也是最容易被忽略的”。引入包含裂紋尺度l開方與作用應(yīng)力σ0乘積的斷裂韌性KIc突破了經(jīng)典力學(xué)范疇， 這個新的材料參數(shù)究竟包含了材料的什么物性？1980年11月，在第一屆全國材料力學(xué)性能學(xué)術(shù)交流會上，先生指出，在斷裂分析中存在一個被忽視的材料內(nèi)部的細(xì)觀或微觀尺度，這個尺度效應(yīng)必須包括到斷裂理論中。先生質(zhì)疑的推理步驟[24]為：按照Griffith理論，斷裂韌性KIc的量綱是應(yīng)力與裂紋尺度開方的乘積。（1）經(jīng)典的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)推演不出這個尺度的開方，（2）只有引進(jìn)裂縫表面能概念才能導(dǎo)出裂紋尺度的開方。裂紋尖端鄰域材料的比應(yīng)變能，裂紋面的比表面能，即。式中E是彈性模量，γ是單位面積表面能。由此導(dǎo)出。當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度因子時裂紋擴(kuò)展，于是單位面積表面能。（3）由線彈性應(yīng)力分析知，系數(shù)，v為泊松比，C的量級接近1。（4）實測發(fā)現(xiàn)材料的值比單位面積表面能γ的理論值大幾個量級，與C～1矛盾。Orowan在1952年提出，如果把裂紋尖端的塑性功也包括在表面能內(nèi)，Griffith 理論就仍可應(yīng)用。（5）鄭先生質(zhì)疑，塑性功是體積能，表面能γ是單位面積上的能量，兩者量綱不同，怎么能加在一起?（6）他還質(zhì)疑，或作為材料常數(shù)，量綱是尺度，或的物理含義究竟是什么?依據(jù)步步推進(jìn)的嚴(yán)密邏輯，鄭哲敏先生判斷“斷裂韌性的概念尚未說清楚”。（7）實驗觀察獲知，裂紋斷口存在與細(xì)觀尺度關(guān)聯(lián)的塑性變形。先生據(jù)此指出，斷裂韌性應(yīng)當(dāng)與材料的內(nèi)部尺度相關(guān)。（8）針對理想晶體，引用線彈性非局部理論可知，斷裂韌性含有晶格尺度的開方。針對合金材料裂紋張開的韌窩斷口，先生指出斷裂韌性含有第二相粒子間距的開方。所謂“第二相粒子”是與基體不同相的粒子。這里，晶格尺度a是材料的微觀特征尺度、第二相粒子間距δ是材料的細(xì)觀特征尺度，它們都遠(yuǎn)小于裂紋宏觀尺度l。

先生關(guān)于“斷裂韌性包含材料內(nèi)部尺度”的觀點在當(dāng)時是很新穎的，提示“跨尺度研究”是材料斷裂現(xiàn)象的重要研究方向。這一學(xué)術(shù)觀點一直指導(dǎo)著力學(xué)所對斷裂力學(xué)的后續(xù)研究。例如在2014年祝賀鄭哲敏90壽辰的學(xué)術(shù)報告會上，他的學(xué)生報告超高周疲勞斷裂問題：在周期載荷達(dá)到107次及以上時，材料的細(xì)觀雜質(zhì)顆粒周圍逐漸損傷，形成表面微結(jié)構(gòu)細(xì)化的特征區(qū)，即萌生超高周疲勞裂紋，而材料整體的力學(xué)性質(zhì)尚未呈現(xiàn)明顯改變；繼續(xù)重復(fù)加載將導(dǎo)致材料超高周疲勞斷裂。傳統(tǒng)的疲勞理論認(rèn)為，重復(fù)加載到107次仍然不壞的機(jī)械零件永遠(yuǎn)不會發(fā)生疲勞損傷斷裂。超高周疲勞裂紋萌生特征區(qū)演化，說明107周次不是疲勞損傷斷裂的上界。對于航空發(fā)動機(jī)、高速列車之類的動力機(jī)械，很容易突破107周次重復(fù)加載，進(jìn)入超高周疲勞區(qū)域。因此，在診斷出時必須采取措施，否則可能釀成嚴(yán)重災(zāi)難。

從質(zhì)疑斷裂韌性含義并指導(dǎo)力學(xué)所深入研究斷裂問題看，先生追求的“自由探索”是與嚴(yán)密的理論推演和精細(xì)的實驗觀測緊密結(jié)合的創(chuàng)新求實精神。

這種創(chuàng)新求實精神已經(jīng)融進(jìn)鄭先生的生命，成為他的風(fēng)格。一方面，突破一個問題的關(guān)鍵難點之后，他就主動轉(zhuǎn)身探索國家急需的尚未突破的新問題。1972年爆炸力學(xué)研究室爭論繼續(xù)研究已突破關(guān)鍵點的爆炸成形還是轉(zhuǎn)身研究不熟悉的穿破甲機(jī)理，剛剛走出冤案尚未正式平反的鄭哲敏對繼續(xù)研究爆炸成形說“不”，就是一例。另一方面，遇到新的學(xué)術(shù)提法，他從不盲目接受。當(dāng)接觸到不科學(xué)的“新”說法和做法時，他總是難以容忍。對于來訪的客人、講壇上的同行，他會委婉地提出不同意見。對于自己的學(xué)生、親近的同事，則不留情面地指出。要做學(xué)術(shù)結(jié)論時，一是一，二是二，絕不茍且同意。不少人覺得他太不近人情，其實這正是他堅持的創(chuàng)新求實精神。

4 結(jié)語

（1）鄭哲敏先生胸懷祖國、服務(wù)人民、以國家急需為己任的愛國奉獻(xiàn)精神，追求真理、敢為人先，自由探索與嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)統(tǒng)一的創(chuàng)新求實精神，崇高而堅定。這不僅是鄭哲敏先生的寶貴品格，更是他堅持奮斗、成長為力學(xué)大家的內(nèi)秉素質(zhì)。

（2）掌握嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)方法，踐行技術(shù)科學(xué)思想，是鄭哲敏先生研究科學(xué)的突出特色。技術(shù)科學(xué)思想，致使他關(guān)注并努力解決國家急需的重大科學(xué)問題，并在實施科技自立自強(qiáng)的戰(zhàn)略任務(wù)中大放光彩。

（3）鄭哲敏先生的學(xué)術(shù)成就、科學(xué)精神、治學(xué)方法和科研路線，來源于他所受教育和科研實踐，深受他所處時代的影響。機(jī)遇留給有準(zhǔn)備的人[25]。在同樣的社會條件下，立志高低和下力深淺是個人能否成才的關(guān)鍵因素。

今日之中國蒸蒸日上，高等教育已經(jīng)大眾化，各行各業(yè)大量的科學(xué)技術(shù)課題正待攻克，為人才成長提供了良好的社會條件。沿著老一輩科學(xué)家成長的道路，新一代科學(xué)家必將茁壯成長，在民族復(fù)興的科學(xué)實踐中創(chuàng)造偉大業(yè)績。

（未注明出處的資料引自未發(fā)表的鄭哲敏《回憶錄（寫給仰澤）》文稿、老科學(xué)家學(xué)術(shù)成長資料采集工程研究報告《科學(xué)人生?記鄭哲敏》。）