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桑榆未晚 矢志不渝

——记中国工程院院士陈予恕教授
 
作者:金煌煌
 
  从电话那头传来的爽朗笑声让记者深切感受到了陈予恕院士的平易近人和大师风范,而当访谈结束的时候,记者更是没有意识到这场面对面的接触竟然已经过了将近3个小时。他近乎唠家常似的娓娓道来几乎让人感觉不到时间的流逝,却让记者对这位极具亲和力的院士留下了深刻的印象:一位踏实工作、孜孜不倦、锐意进取的学者,一位甘当伯乐、治学严谨、桃李满园的师者,一位厚德载物、威望素著、忠心报国的老人。
 
陈予恕院士
 
潜心学术,脚踏实地终有成
 
  陈予恕1931年出生于山东肥城一个贫苦的家庭里,1950年高中毕业后公费进入天津大学机械系学习。刚进入大学的时候,他也和很多刚入学的大学生一样,并没有确定自己将来从事的方向,只是一心抱着能掌握一定的科学知识去参加社会主义建设的想法,又因为他对理工科比较感兴趣,才选择了机械系。1956年本科毕业后,他留校在材料力学教研室工作了两年。1958年,国家因人才紧缺决定派遣留学生赴前苏联学习。听到这个消息,他立即响应国家的号召,并考取了赴苏公费留学生。1959年,他开始在前苏联科学院机械研究所动强度研究室攻读副博士研究生。在那里,他选择了非线性振动这门新兴学科作为自己的研究方向,而当初的这个选择也陪伴了他一生的学术研究。他说,在前苏联科学院3年半的学习为他在非线性动力学的科研工作打下了坚实的理论基础,并对他的研究工作方法产生了深远的影响。
  1963年5月,陈予恕如期从前苏联科学院获得副博士学位学成归国。鉴于当时振动学科正由线性振动向非线性振动方向发展以及工程应用中出现的众多现有线性理论无法解决的疑难问题这一情况,他决定继续将非线性振动这个非线性动力学的分支作为自己的研究方向,这个想法也得到了学校领导的支持。回国后,他开始在理论力学教研室从事非线性动力学的理论研究,但与此同时,他也很希望能够将理论与工程应用相结合。然而由于当时政治环境以及我国工业发展水平落后的状况,工程中能够提出的具体问题较少,虽然不免有些壮志难酬,但他仍然满怀信心地坚持着非线性振动的方向。
  “文革”时期,一部分科技工作者提出“国外能做到的我们也能做到”这一解放思想的口号,然而这种思想却导致当时出现大量“不搞科研工作,只照搬照抄模仿国外研究成果”的现象。20世纪70年代后期,机械工业部和煤炭工业部制造了一个应用于煤炭生产的30平方米的大型双层非线性共振筛。但由于没有基础理论的支持,共振筛的寿命得不到保障,从而严重影响了生产。于是两大工业部联合发布了解决共振筛寿命问题的重大攻关项目,而这个项目正是有关非线性振动的问题。从1978年初开始,陈予恕主持进行该项目的攻关,经过将近3年的不懈努力研究,使得该共振筛同比节能50%,筛分率高20%,并大大缓解了原来的寿命不过关的问题。这是陈予恕比较早的成功地将非线性动力学理论与工程实践相结合的事例,而这次的成功也吸引了全国许多同行开始关注这个领域。非线性动力学理论及其应用价值都得到了全国同行的肯定,陈予恕也开始在国内有了一定影响。从1978年到2005年,他主持了九届全国非线性振动学术会议,和各同行一起为我国非线性动力学科的发展做出了重要贡献。
  1984年,作为访问学者,陈予恕被派往加拿大Guelph大学留学深造。由于“文革”的影响,加上那段时期国际上科学技术的迅猛发展,此时我国的非线性动力学理论研究相对国外已经有了很大滞后。在这期间,国际上出现了一种非线性动力学的新兴理论,这就是混沌理论,它揭示了很多经典理论从未揭示过的现象。正是抱着对这门理论深入了解的想法,陈予恕进入了数学系进行学习,并和合作教授一起利用新的数学方法与非线性振动相结合进行了大量研究。其中著名的C-L(Chen-Langford)方法正是在这一阶段取得的卓著成果。当时针对同一个参数激励系统,前苏联和美国的非线性动力学专家们用经典方法分别得到了两种不同的结果。这个问题困惑了国际非线性动力学界将近20年的时间。陈予恕通过和数学教授W.F.Langford的长时间合作,为揭示工程结构中直接影响产品的精度、稳定性和寿命的突变现象的机理,对包含可分析大型转子裂纹、油膜振荡、低频失稳等各种非线性要素的最具广泛代表性的二阶微分方程,用现代数学的对称性理论和周期函数空间的LS方法以及奇异性理论,创建了求周期分岔解的理论方法,它被国际同行专家称为C-L方法。该方法揭示了解的拓扑结构与系统参数间的联系,并得到十几种不同运动模式,包含了苏美科学家的两种模式,这也证明了他们得出的不同结论都是正确的。该方法将求周期解推广到求周期分岔解,与混沌理论紧密联系起来。它不但为揭示非线性动力学系统的复杂性提供了一个理论方法,而且为工程非线性动力学系统的失稳控制设计奠定了基础。这项工作使陈予恕作为第一完成人获得2003年度国家自然科学奖二等奖。
  从加拿大回国以后,陈予恕继续带领硕士、博士生进行非线性动力学理论的研究,并取得较大的进展。与此同时,他还将该理论与工程实践有机结合起来,通过相关非线性模型对旋转机械重大故障的机理进行分析和试验论证,在工程故障治理中发挥了重要作用。
  “九五”期间,经过多年的发展,这时候的非线性动力学科已经呈现出了一片生机。陈予恕牵头十几所学校的几十位各学科专家,申请到了全国一般力学学科至今唯一一个国家自然科学基金委员会重大项目——“大型旋转机械非线性动力学问题”,解决了7省市23台汽轮发电机组的疑难振动故障,取得了4亿多元的直接经济效益。该项目获得2005年度国家科技进步二等奖。
  鉴于陈予恕在非线性动力学理论与其工程应用方面做出的杰出贡献,俄罗斯应用科学院于1998年评选他为外籍院士,中国工程院于2005年评选他为中国工程院机械运载学部院士。当选为院士后,年逾古稀的陈予恕并没有放缓他在科学道路上的脚步,2007年他又接下了中国工程院一个为期两年的咨询项目——“机械运载学部可靠安全性共性技术对策调研咨询研究”,这次调研将侧重国内外在机械系统、航空航天系统、交通运输系统、兵器系统的非线性动力学研究与应用现状,着重为解决我国非线性动力学理论与实际运用脱轨的问题提供咨询建议。
  陈予恕院士说非线性动力学是一门具有强大生命力的学科,如今的非线性动力学已经不仅仅是力学问题,一切和时间有关的变化过程都涉及动力学概念。非线性动力学的理论方法以其强大的生命力被应用在包括生命科学、经济学、社会科学、工程科学等各行各业里,因为它能够被用来解释各种复杂自然、社会现象的机理。
  回顾几十年如一日艰辛的科学求索历程,陈予恕院士很庆幸当初选择了这样一个有活力的学科作为研究方向。他提到,作为科技工作者要有十分敏锐的科学嗅觉,要紧跟科学发展的前沿,并以自己当年如何较早地进入分岔问题研究为例。20世纪80年代初期,除了美国的劳伦斯,日本一位学者也发现了由一个简单方程可以得出许多有意思的复杂结果的现象,并在1981年的国际非线性振动会议上提出。陈予恕得知这个消息后对这门新兴的混沌理论产生了浓厚的兴趣,由此在国际上较早地对分岔理论进行了深入思考,并最终和Langford教授共同合作得出了丰硕的科学成果。谈到当前我国提出的构建创新型国家这一目标,他指出:“创新的思想不是一朝一夕能得到的,而是要经过长期积累,经过大量的科学实践并正确解决科学实践中的问题,才能够水到渠成。”他又幽默地举出牛顿看见苹果落地的事例,他说当年万有引力定律的得出主要是牛顿本人经过长时期对星体运动观察总结的结果,看见苹果落地可能是创新灵感的激发。
  他接着说:“想在科学发展道路上不断前进,没有太多的技巧,必须紧跟科学前沿。只有不断积累经验和吸取别人先进的思想,才能少走弯路。”然而在科学研究的过程中总避免不了遇到各种各样的问题,从中可以真正考验作为一个科学家是否具备坚守和毅力等重要素质。这两项素质也是陈院士恪守的成功信条。作为20世纪50年代的大学生和留苏副博士,陈予恕当年学习的外语是俄语。后来随着科研的发展,他需要阅读大量的英文资料来了解国际领域发展的前沿。为了跟上时代的发展,20世纪80年代初,他又捧起了课本,开始自学英语。那时候,经常会有研究生惊奇地发现,英语课堂里多了一位年近半百的老者,和年轻人一起一遍一遍认真地练习着口语。七八十年代,由于计算工具、实验仪器、数学方法等多方面限制,他在研究非线性动力学理论时遇到了很多难以解决的数学问题。通过多年坚持不懈的钻研和学习以及与其他专家学者的共同探讨,他最终逐一攻克了各项难关,取得了一个又一个的成功。
  在整个访谈过程中,陈予恕院士对他在科研过程中所遇到的困难总是轻描淡写地带过,但从那张沧桑的面庞可以看出,他一定经历过他们那一辈老知识分子共同的遭遇,然而从他那坚毅的目光里我又看到了一个从未被困难击倒、勇攀学术高峰的学者形象。
 
甘为人梯,桃李芬芳满天下
  
  谈到如何打造团队,陈予恕院士说:“现代科学理论要想有活力,就必须既要揭示新的自然现象,同时还要结合实际去解决工程中以前解决不了的问题,这两方面的工作量是很大的,因此现代科学研究往往不是一两个人能够完成的,现代科学的发展离不开团队的发展”,“一个人闭门造车不可能有大的成就,想要为国家为科学发展做出较大的贡献就必须学会合作”,“一个好的团队需要有一个好的带头人,根据现代科学的发展,结合工程应用的需求,来选择一个大家感兴趣的课题方向。只有团队同心协力,为了一个共同目标不断奋进,才有可能成功”。正如他所说,在10年左右的时间里,他联合了全国十几个高校、研究单位,针对非线性动力学的工程应用做了大量的研究工作,曾获得国家自然科学和科技进步二等奖各一项和省部级一等奖3项。
  作为我国非线性振动和动力学科的奠基人之一,陈予恕院士不仅从理论和工程应用的角度为该学科的发展做了大量工作,还在20多年的时间里培养出了近60名硕士、博士和博士后,其中绝大多数都成为国内非线性动力学研究的骨干力量,有4名已获得国家杰出青年基金。他因对学生学术上要求的严格而被学生们称作“魔鬼”导师。他说:“搞学问含糊不得,含糊对国家对个人都没有好处。”他挑选学生有两个要求,一是对学科要有真正的兴趣,再一个就是学生必须肯学。他提到来到哈工大之后,非常高兴看到哈工大学生都很爱学,有钻研精神。他要求研究生至少每周和他见一次面,进行工作汇报,包括计划安排、任务的完成、阅读文献的情况等,每次同学们交上去的论文,他都认真阅读,逐字逐句地修改,甚至标点符号、英文注解中的细微错误,都逃不过他的“法眼”。如果有学生没有按时完成任务,肯定会受到他不留情面的批评,有时甚至让人感到无地自容。他对学生学术上的严格不只是一种形式,而更重要的是为了让学生们扎扎实实地做学问,真正掌握学问,不能不懂装懂。他还提到对学生的课程考核,如果发现了在试卷上有弄虚作假的痕迹,他会立刻加一个口试环节。现在回想起那时的情景,他的很多学生还“心有余悸”,但他们也知道,正因为有这样一位严师地督导鞭策,才让自己在科学探索的道路上不敢有丝毫懈怠,向更高的山峰攀登。
  从1986年起,陈予恕院士便开始为硕士和博士生讲课,这期间他一共出版了5部中英文专著,同时在研究生课程设置上已形成了一套自己的体系:在教授学生基础理论的同时,他会将最新的研究成果融汇到教学里去,以启发同学们的兴趣。他还强调,青年教师不能光教书不做研究,想要提高教学质量,首先教师本身要对课程有深刻理解,这就要求教师必须有将理论应用到实践的经验,只有清楚地理解理论如何运用,才能使讲课内容不空洞,同时要不断地将学科新的发展内容、方向补充到课程中来。“培养创新型人才,老师必须自身是创新型人才。”
 
明德唯馨,和谐发展战挫折
  
  每天晨练的队伍中总能见到一位老人的身影,尽管已是76岁高龄,但他仍像年轻人一样身手矫捷,充满了活力。这位精神矍铄的老人就是中国工程院院士陈予恕教授。据说,他跑步的习惯已经坚持了几十年,除了每年的大年初一,一年中的另外364天,不论是在科研任务非常繁重、项目攻关的关键时刻,还是在外地出差、休假的时候,不论炎炎夏日抑或风雪寒冬,每天早上,起床跑步是他雷打不动的习惯。当被问起他是如何坚持这个习惯的时候,陈予恕院士提起了这背后的一段故事:年轻时,他很热爱运动,曾是当时系篮球队的成员,赴苏留学期间还成为前苏联科学院中国留学生篮球代表队的成员。但1952年,他遭遇了一场大病,当时他的胃被切除三分之二,他的本科学业因此被延长至1956年。他当年的同班同学甚至有的都成了他的老师,这次的教训让他深刻地体会到身体健康的重要性。病好之后,他便开始坚持锻炼身体。现在从他矫健的步伐、硬朗的身板根本看不出这是一位70多岁高龄、并且胃被切除三分之二的老人。
  陈予恕院士说:“要保持良好的身体健康状况,光靠锻炼还不够,还要有严格的生活规律以及良好的心态。”他从来不提倡开夜车,对自己对学生都是如此要求。他提倡有计划地安排自己的学习、工作以及休息。“要想在事业上前进,不能好高骛远,一口吃成一个大胖子的做法是不科学的。”他建议青年要想为社会发展做出贡献,就必须要有追求,要全面发展,懂生活,工作学习之余进行适当的休闲娱乐和体育锻炼。在当今社会,人才的定义已经完全不同于他的那个年代,只会学习的人是不会吃香的,只有不断追求综合素质的提高才能为国家做出更大的贡献。他还指出,在成长的过程中不总是有鲜花相伴,人的一生会遇到各种各样的挫折,虽说如今已经不存在他们那一辈人所经历的政治运动,但改革开放以后,市场经济的发展也给社会带来了一些问题。青年不应该光顾着物质享受,而应该更多地考虑如何提升自己,以求为国家、为社会发展贡献自身的力量。现代社会的选择自由度很大,但同时竞争也日趋激烈,必须时刻注意提高个人修养,不断学习如何做人,使得自己更好地融入社会,在社会中求得和谐发展。自身的发展永远离不开集体、国家的发展,要在新时期努力做一个德才兼备的高素质人才。
  当选为中国工程院院士之后,不断有人劝陈予恕,都已经功成名就了,也为国家做了不少贡献,可以好好的在家享享清福了。他却说:“我多年在外留学,所见所闻让我深有体会,我们国家还不富裕,我应该为中国的发展做出更多的贡献。”
  2006年,陈予恕来到了哈工大航天学院,他并不是为了享受这里给他提供的优厚待遇,而是想在过去工作的基础上为祖国的国防事业、航天事业的发展发挥余热。他希望在这里能够培养打造一支队伍,结合他多年来的经验,不断地再提高,在前人的基础上为航天事业尽自己的一份微薄之力。他刚来哈工大便招了近10位硕士、博士生,更难能可贵的是这些学生都由他自己亲自培养。他的一位硕士研究生说:“陈院士平时忙于科研工作和其他众多事务,但却亲自为研究生开了一门非线性动力学课并亲自教授,并且每周都对我们的研究工作及其进展进行仔细地检查和指导。”这一点说起来容易,但对于如此高龄的陈予恕院士来说实属不易。他始终强调“我应该做得更好”。在祝福陈予恕院士永葆健康的同时,我们也真诚地祝愿并坚信他一定能够达成所望,创造更多更大的辉煌。