科学家的一生与爆炸瞬间

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郑哲敏，国际著名力学家，我国爆炸力学奠基人与开拓者之一，中科院力学所研究员。1924年10月生于山东济南，1952年获加州理工学院博士学位。1980年当选中国科学院院士，1993年当选美国工程院外籍院士，1994年当选中国工程院院士。郑哲敏院士与合作者提出了流体弹塑性理论，建立了穿破甲的动力学模型与相似律，奠定了爆炸加工、水下爆炸筑堤等工程技术科学基础，在国防安全与国民经济建设中发挥了重要作用。2012年，获国家最高科学技术奖。

在大多数人的印象中，爆炸是惊心动魄的，是毁灭性的。我们难以想象以爆炸为手段做出火箭的重要部件，难以想象爆炸的瞬间可以被精确地计算、被科学地控制、被有效地利用。

2012年国家最高科技奖获得者郑哲敏就是研究爆炸力学的科学家。当这位老人从国家主席胡锦涛的手中接过获奖证书时，人们心中的好奇和众多媒体记者采访提纲中罗列的问题是一致的：他是怎么“驯服”爆炸的瞬间的？他为此做出了怎样的努力？他有怎样的经历、怎样的特质？为什么取得如此成就的是他？

雪中送炭

牢牢把握科研的方向

1943年，郑哲敏中学毕业后考入西南联大电机系，次年转入机械系。抗战胜利后，西南联大回迁北平（北京），郑哲敏随之在清华大学机械系学习，1947年毕业留校做钱伟长教授的助教。1948年，郑哲敏经四级选拔成为全国唯一“国际扶轮社国际奖学金”获得者，入学美国加州理工学院。一年后，师从钱学森先生，攻读博士学位。

1952年6月，郑哲敏获得应用力学与数学博士学位。1954年9月，美国移民局取消了对一批留学生不得离境的限制，郑哲敏成为首批回国的留学生。离美之前，钱学森为他送行。他请教：回国后干什么？钱先生说，国家需要做什么，你就做什么。

郑哲敏将老师的叮嘱化做内心的愿望，“祖国的需要就是我的专业。科学家要（为工程技术）雪中送炭，不要锦上添花！”这句话，郑哲敏践行在科研方向的确定上。

郑哲敏是力学博士，但是在学习的过程中他从没想过日后他会研究爆炸力学。钱学森回国后筹建力学研究所，郑哲敏成为力学所的首批科技人员，任弹性力学组组长。

新中国成立伊始，“两弹一星”在紧锣密鼓的研制中，由于缺乏万吨水压机，工业制造水平极低，无法做出火箭的重要部件。力学所就在钱学森的领导下，大胆地提出用爆炸产生的强烈冲击力成形部件。而郑哲敏，这位连雷管都没见过的力学博士，开始领导一个小组研究爆炸成形问题。

1960年秋天的一个下午，力学所的一个小型爆炸成形实验正在进行，一块5厘米长宽的铁板被单发雷管炸成了一个小碗。在场的科研人员欢呼雀跃。所长钱学森兴奋不已，拿着这个规整的小碗对大家说：“我们将来卫星上天就靠它了。”

随之，一个新兴的专业就此诞生，钱学森命名为“爆炸力学”，钱学森的得意门生郑哲敏，穷毕生精力将之从理论到应用发展成为在国防和经济建设方面发挥了重要作用的一门学科。

研究爆炸成形始于制作火箭部件的特殊要求，而这之后郑哲敏和他领导的研究集体的科研目标总是瞄准国家需求：接受判断地下强爆效应的科研任务，建立了流体弹塑性理论，使强爆效应的标定更加准确；用近10年时间进行穿破甲机理的研究，得到了穿甲相似律和比国际流行的公式更为有效的穿甲模型；建立了描述金属装甲破甲机理的流体弹塑性体模型和破甲相似律，建立了比国际公认的公式更符合实际的侵彻深度计算公式，为相关武器的设计提供了新的工具；揭示爆炸焊接机理，奠定了爆炸加工工艺的基础，产业部门因此开发出新工艺，数十年后中国成为全世界最大的爆炸加工国家；将爆炸机理用于港口建设，形成爆炸处理水下软基技术，能够处理厚度30米以上的淤泥。近些年来，郑哲敏还将爆炸力学研究应用于煤与瓦斯突出机理、纳米压痕标度、三峡三期围堰爆炸拆除等。

创立一门学科需要在理论上和实践上都取得突破。在理论上取得突破已经非常艰难，更可贵的是将之应用于生产实践并广泛推广。

力学所现任所长樊菁研究员说，老所长郑哲敏的科研思路一直以国家需求为导向，从工程问题中凝练出科学问题；再应用基础理论，探索工程基本规律；然后通过解决关键科学问题，形成工程理论；将理论应用于工程实践并检验，进而引领技术的发展。

郑哲敏却说：“我的想法很简单，就想为国家做一些实实在在的事情。”

爬坡出汗

持之以恒的治学态度

爆炸，用专业术语讲，是高能量密度流效应，它的发生只是百万分之一秒，郑哲敏研究的爆炸力学，就是要“驯服”这威力无比的瞬间，探索并把握爆炸能量的传播规律、力学效应及其控制方法与定量应用，让它为国防和经济建设服务。

靠能量的高度释放制作出规整的达到预定要求的零部件，爆炸的一刹那蕴含着多少奥妙需要解开，而郑哲敏又为此投入了怎样的心血？

20多岁就师从郑哲敏的中科院院士白以龙，回忆自己大学毕业来力学所的第一天郑哲敏对他讲的话：“你一定要干出汗的活，不要想不出汗就出活。”应该说，这是郑哲敏从事爆炸力学研究的深切体会。

郑哲敏是从1959年开始研究爆炸成形和高压挤压成形的，随着研究工作取得重要进展和成绩，郑哲敏领导的科研集体承担了更为重要的任务，其中一项就是利用从测量得到的强爆炸所产生的地震波的强度来估算预测地下强爆炸的TNT当量。

问题的提出方建议用“点源强爆炸模型”来估算，郑哲敏和解伯民经过商量，认为点源强爆炸模型只适用于空中强爆炸，因为空气的反压很小，可以忽略，而地下强爆炸发生在岩石中，反压很大，不能被忽略，因此不能用“点源强爆炸”模型。

当时国外用分区模型计算，在地下强爆炸的近区，由于爆炸压力远远大于岩石的强度，岩石强度可忽略，可以近似把岩石当作流体，当冲击波传播一段距离后，强度衰减了，岩石的强度开始起作用了，则把岩石当作固体。但是，分区的界线划在哪儿？人为因素太大，所以这种分区模型也不合理。

郑哲敏与解伯民两人探讨如何避免人为划分流体区和固体区的不合理，经过研究提出来一个新的模型，兼顾岩石所具有的流体性质与固体性质而形成一个统一的模型，从爆源附近压力比较大的状态演化到冲击波传到远处慢慢强度衰减到压力比较低的状态，强度开始起作用了，自然而然地固体性质变得重要了，最后演化到岩石只是发生弹性变形。全部过程能够用这个模型来描述，避免了人为的分区问题。这个模型被称为流体弹塑性模型。

应其他部门之邀做项目，对方只要求用“点源强爆炸模型”来估算，郑哲敏认为不适用，查了国外做法，又觉得人为因素大。他不惜出汗，不畏爬坡，深入研究，另辟蹊径，提出了新的模型。他干活，不是只满足对方的要求“完成”了事，而是自发地主动地做到最好。这也验证了他常说的：科学研究只有第一，没有第二。你要干，就得比别人干得更好。也正是这种追求“第一”的科学精神，使他取得了卓越的成就。

在白以龙看来，流体弹塑性模型的创造性首先体现在概念上的突破，在爆炸的瞬间，固体和流体，没有严格的区分点，开始是流体，后面就接近于固体，用一个理论模型来描述这样一个瞬间变化的过程。把原来的固体、流体概念突破了，就带来了一系列的变化，从核爆转到穿甲，又转到破甲，后来一直到筑坝、焊接，真有点无往而不胜的味道。

对于科研，郑哲敏非常严谨。研究爆炸成形，他用了3年的时间；解决破甲穿甲问题，他用了10年时间。他总说，科研工作有时候很枯燥，很苦，要耐得住寂寞。当科研取得阶段性成果时，他告诫大家不能满足，还要爬坡。

发现新的现象，提出新的概念，发展新的学科，郑哲敏一生都在干出汗的活；针对工程问题，研究解决方法，提出新的理论，进行推广应用，郑哲敏一生都在爬坡。他为此付出了汗水、心血、智慧，2013年1月18日，他登上了国家最高科学技术奖的领奖台。

深邃谦和

处处闪现的人格魅力

88岁的郑哲敏精神矍铄，反应机敏，当有记者问他下一步有什么打算时，他俏皮地回答：做好随时走人的打算。他呵呵地笑着，眼睛眯成一条缝。

对于记者反复追问的获奖感受，他讲得非常朴实：“能获奖很高兴，我也有些忐忑不安，做了这么几件事，没有与他人合作是不可能完成的。我应该做得更多，现在觉得欠了点什么东西。”

最高科学技术奖评审委员会给郑哲敏的评审意见是这样的：郑哲敏院士是国际著名力学家，是我国爆炸力学的奠基人和开拓者之一。他阐明了爆炸成形的机理和模型律，解决了火箭重要部件的加工难题，发展了一门新的力学分支学科——爆炸力学，他建立的流体弹塑性模型，揭示了穿破甲机理等，为建立力学的理论体系和应用做出了突出贡献。

郑哲敏取得了如此的科研成果，为国家做出了如此的贡献，可是他还觉得欠了点什么东西。在我们的心目中，他的一生是辉煌的，是完美的。可是，他却讲了两点遗憾：一是因为“文革”的影响，学习做科研的时间少了。二是自己在遇到新的挑战时，让转瞬即逝的机遇溜走了。“做科研要有相当的胆略，有朋友曾让我搞生物力学，我觉得太陌生就胆怯了。”

创建并发展一个新的学科，需要怎样的勇气和谋略？可他却直言自己的胆怯。国家最高科学技术奖奖给在重要领域取得重要突破的科学家，可他对自己的成绩却很少提起。

中科院力学所研究员洪友士是郑哲敏的助手和学生，一起工作了32年，对郑哲敏满怀敬意。他说：作为一名卓越的科技工作者，郑先生在应用力学和技术科学的发展上做出了创造性贡献；作为一名杰出的科学家，郑先生充满对祖国的热爱，对科学的追求，对事业的执着；作为一名科技团队的组织者和领路人，郑先生总是看得深一些和远一些，倡导并身体力行做第一流的工作；作为应用力学和技术科学的实践者，郑先生是坚持和发展钱学森“工程科学”思想的典范。

谦虚，低调，是熟悉郑哲敏的同志对他的共性评价。郑哲敏提出的流体弹塑性模型中有一个“无量纲数”，是两个量的比值，分子是爆炸压力或冲击动压，分母则是爆炸或冲击对象（如岩石或装甲板）的强度。这个数很重要，他在国内率先提出来的时候，国际上并没有提到这个数。国际上学术界是有惯例的，只要的的确确是你自己独立得到的研究成果，大家就公认。当时大家都说：是否该把这个数称作“郑哲敏数”。郑哲敏却连忙讲：不能叫，不能叫！

平和，淡定，是熟悉郑哲敏的同志对他公认的特质。中科院力学所研究员陈维波讲了两件事作为佐证：“文革”时，陈维波与郑哲敏一起被下放，郑哲敏很快就适应了艰苦的生活，还能苦中作乐。“他看到匠人砌墙，揣摩了几天，就敢动手砌了，抹上泥巴，瓦刀劈砖，一放一个准。叫他去厨房做大锅饭，他又围着灶台动脑筋，观察风力对火苗的作用，琢磨怎么用流体力学的原理去改造，没几天，他又钻到炉膛里去了。”

还有一件事，大家记得很清楚。几年前，郑哲敏身体不好住进医院，被误诊为情况不妙，所剩时日不多。当时所领导和同事都很紧张，可郑哲敏特别平静，挂着吊瓶在病房与大家照常开会研讨学术大事，为学生改论文。最后复检，才知身体并无大恙，只是虚惊一场。

对科学研究的投入与专注，对自身境况的乐观与自足，在郑哲敏身上实现了完美的统一。

科学研究，是作为科学家的郑哲敏的责任，也是他的强烈兴趣，对于重大工程中的重大问题，他总有强烈的愿望冲上前去加以解决。就在6年前，82岁的他，还完成了一个重要的项目。而今年近九旬，他依然活跃在科研一线，主持重大科学问题研讨，参与国家重大科学规划的评议，关注能源战略问题，继续指导爆炸力学的研究，同时，提出新的学科设想并思考流固耦合系统力学重点实验室的发展前景。

讲到科研的辛苦，郑哲敏说：“苦尽甘来的感觉很美妙，当然，有时候‘甘’也不一定来。人生能有几个高兴的片段就够了。”

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