李家春院士：結合國家需求選擇人生

　　2012年8月19日，第23屆世界力學家大會首次在我國舉辦。

　　會議期間，本報記者采訪了中國力學學會第八屆理事長李家春院士。他說，這次世界力學家大會是依靠力學界和理事會的同仁，經過幾代人的共同努力，才申辦成功的。問起他自己的研究生涯，他說：“我國的力學事業是因國家需要發展起來的，結合國家需求是考慮人生選擇的重要依據。”

　　崇拜華羅庚

　　1940年，李家春出生于上海，他青少年時代居住在如今被稱作“最具上海特色”的石庫門。11歲考進格致中學，他的人生開始與“科學”結緣。

　　“格致”，即格物致知，是徐光啟與利瑪竇共同對science所做的中文翻譯，這種譯法一直沿用到辛亥革命前后。格致中學是我國近代科學和教育的先驅徐壽先生于1874年創辦起來的學校，有一段時間曾用英語教學。

　　格致中學有數學名師和優良傳統，在全市數學競賽中常常名列前茅。“在這樣的環境下，激發了我對數學的興趣。當時并沒有更多的想法，只是覺得幾何、代數的解題過程是一種樂趣。”李家春說。

　　中學時代李家春最崇拜的科學家是華羅庚，與同學和石庫門鄰里一起做的最投入的“智力游戲”是：“我這里有一道數學題，你解解看。”

　　1957年中學畢業時，報考復旦大學數學系，對李家春來說，似乎順理成章。

　　就在李家春準備投身數學人生的時候，一件震驚世界的科學大事發生了。1957年10月4 日，前蘇聯發射了第一顆人造衛星。1958年1月，毛澤東提出：我們也要搞人造衛星。錢學森立刻積極響應，一邊部署中國科學院的研究工作，一邊廣泛地進行人造衛星知識的科學普及。同時高瞻遠矚地為我國的尖端事業培養和儲備人才。

　　清華大學創辦了工程力學班，中科院力學所開始招收研究生，全國各地的大學先后新建力學專業。當時復旦大學數學系谷超豪正在蘇聯莫斯科大學進修。他本來是研修微分幾何的，一聽說國內要搞人造衛星，便敏感地意識到尖端技術需要數學家的貢獻，于是就轉向偏微分方程，為我國的前沿領域研究作準備，復旦大學數學系也相應地成立了力學班。

　　“數學與力學，被稱為孿生子，兩門學科之間有著緊密的聯系。”李家春說，“當時，我們這些青年學子，對人造衛星這樣的尖端技術很是向往，于是大家都積極響應。”

　　120人的復旦數學系，有30人被選進力學班，李家春名列其中。從數學專業到力學班學習，李家春愈益感到數學是力學的基礎。

　　剛剛獲得莫斯科大學數學物理博士學位、載譽歸來的谷超豪，很快就把偏微分方程用到了航空、航天領域。他率先垂范，帶領青年教師承擔起力學班的教學重任。“當時谷先生給我們開了兩門課，一門是高速空氣動力學，用的是當時剛剛譯成中文的噴氣推進叢書第六卷;另一門課是與跨聲速流動緊密相關的混合型方程，把我們引進了力學的大門。特別是用高速空氣運動方程的數學解可以回答航空器的阻力和升力這樣的問題，深感數學之奧妙。”李家春回憶說。

　　師從郭永懷

　　1958年后，受“大躍進”“左”的思想影響，復旦大學在學生中開始選拔預備教師，讓學生早早地開始編寫教材。李家春則被安排去建實驗室。大學還沒有畢業便帶著幾個低年級的學生在老師的指導下設計噴管，并建成一個小型的超聲速教學風洞。

　　盡管這段經歷使李家春落下一些課，但懂了些實際知識，提高了自學能力，頗有收益。

　　“那時，我一邊求學也一邊思考。”李家春說，“我是從興趣出發選擇專業的，隨著年齡的增長，隨著聞聽了像錢學森、郭永懷等老一代科學家的人生經歷，我逐步意識到責任比興趣更重要，一個青年學子，要把國家的發展當成自己的責任。”

　　“現在看來，把責任放在第一位是一種正確的選擇。以航天為例，沒有航天哪會有我國今天的國際地位和影響。航天也是我國力學發展的第一步，奠定了中國近代力學的基礎，帶動了力學學科的全面發展。”

　　1962年春天李家春正面臨畢業分配，全國統一招收研究生的通知發布了，李家春等三位同學在學校的鼓勵下，準備報考研究生。基于在大學期間的知識積累，李家春選擇了中科院力學所，報考郭永懷門下，研修高速空氣動力學。

　　李家春回想：“當時準備考試的時間很短，只有短短的3個月。尤其是流體力學對我是個考驗。郭先生用的考試教材是朗道的《連續介質力學》，與我們所學的教材比，深度相差懸殊，3個月的時間，我基本上都是在攻讀這本書。”

　　“讀研究生階段，郭先生對我的影響很大，其中最重要的就是基礎知識的嚴格訓練和科研能力的不斷提高。郭先生強調的兩門課程是數學和物理。”李家春說，“他讓我學梯奇瑪希的函數論，這成為20年后一項成果的基礎;統計物理使我們懂得了宏觀現象的微觀機理，尤其是他親自編寫的邊界層理論講義使我們深刻理解了近代力學的精髓。我們還有幸聆聽李佩先生講授的英語課，學以致用，終生受益。”

　　盡管李家春在復旦大學打下了良好的數學基礎，但他并不滿足。他從清華、航院、科大來的工作人員和研究生身上，看到他們有豐富的工程知識和解決實際問題的能力，看到了自己僅學理科的不足。于是李家春在之后的研究生涯中揚長補短，特別注意彌補實際知識，注意積累數據。

　　1966年，李家春26歲，研究生畢業，他因學習受“文革”影響較小感到“幸運”。

　　1968年12月5日，郭永懷從西部試驗基地回京時，不幸因公犧牲，郭先生的音容笑貌和諄諄教誨長留在李家春心間。郭先生曾說：“你們要做鋪路石子。”這句教導對他的影響是終身的，李家春至今依然堅持在教學一線，給研究生講授基礎課，為此他榮獲了“中國科學院研究生院杰出貢獻教師”的稱號。

　　回顧研究生畢業后十年的那段歲月，李家春說：“比起更年輕的學子，我們稍稍成熟一些，頭腦也稍稍冷靜一些，沒有浪費青春年華，把大多數空余時間用于工作和學習。在三線基地建設時，找了經典著作來讀，并把范·戴克的一本專著譯成中文，后來由科學出版社出版。”

　　上天、下海、入地

　　李家春長期從事流體力學研究，在流動的非線性問題和力學中數學方法領域作出了理論和應用成果。提出了攝動級數多對復奇點的判別準則;最早用剪切解釋風浪頻譜下移機理，并且得到弱風時不穩定加強、強風時不穩定抑制的新結論;對自然環境中的波、流、渦、湍流進行了深入研究，解決了與流體動力學有關的諸如陸面過程、海氣相互作用、臺風異常路徑、土壤侵蝕等環境科學和海洋工程問題。

　　研究生畢業，他和力學研究所的所有人一樣，投身我國現代力學的航天領域。作為研究實習員，他開始在前輩的帶領下，針對氣動特性和再入物理現象，進行繞飛行器的高超聲速流動研究。

　　上世紀80年代初，基礎力學室成立，李家春擔任了應用數學課題組長。研究了非線性水波理論，并把基礎理論應用于海洋工程中，研究海洋的風、浪、流動力過程及其與海洋結構物的相互作用，其成果為我國采油平臺的安全性提供了科學依據。

　　早在力學所組建之初，錢學森就對我國當代力學提出了上天、入地、下海的發展愿景。在李家春看來，力學研究的對象幾乎無處不在，在未來國家經濟社會發展中有著許多機遇與挑戰，他說：“力學前沿是無止境的，我們將從理想介質、真實介質，拓展到復雜介質的研究……”

　　以流體力學為例，在李家春看來，由于流體力學的研究對象是流體介質(即液體、氣體、等離子體)的對流、擴散、旋渦、波動、穩定、湍流等現象，相伴的物理、化學、生物過程，以及最終導致的質量、動量、能量輸運，因而，在航空航天、海洋海岸、環境能源、生物醫學、材料信息等諸多工程領域，有廣闊的應用前景。

　　上世紀90年代以后，李家春按照研究所的安排，開拓了環境力學的研究方向。他不僅涉足大氣、海洋，為了探究干旱地區的生態環境問題，需要了解大氣—植被—土壤連續體中的物質輸運，于是他深入到巖土體中滲流運動的研究。

　　目前他主持的國家重點基金課題關注潰壩和決堤引起的災害問題。俗話說，千里之堤，潰于蟻穴，因此，也必須進一步研究巖土介質在水動力作用下的演化。

　　以三峽庫區環境為例，李家春解釋說，蓄水以后由于每年調度使水位往復升降，需要知道這會對土體介質的特性和邊坡的穩定性有什么影響，這對于防治滑坡災害至關重要。這些“入地”的問題也都是環境力學的研究范疇。

　　李家春說：“通過探索這一類的自然規律，深入了解災害發生前的征兆和臨界條件，做到早知道、早預警、早啟動應急預案，這樣才有可能減少極端自然災害的損失。”

　　中國力學應對世界作更大貢獻

　　2012年8月19日，世界力學家大會在北京召開，我國力學界翻開了與國際學術界平等交流的嶄新一頁。幾代科學家的努力，20多年的愿望，終于圓滿實現了。

　　在大會召開前夕李家春回憶起了大會申辦的經歷。2006年10月，李家春剛剛接任中國力學學會理事長，從美國布朗大學傳來消息，國際理論與應用力學聯合會高層建議中國申辦第23屆世界力學家大會。

　　當時，新理事會必須馬上作出決定。“前兩屆申辦，都遇到了困難，這次申辦也可能是又一次受挫折。但中國力學必須邁出這一步，不申辦肯定不會成功。”李家春分析著面臨的機遇與挑戰，“我國老一代科學家享譽世界，我國現代化建設的成就正逐漸為世界了解。尤其是2003年，神舟五號載人飛船剛剛發射成功，2008年奧運會也將在中國舉辦，國際理論與應用力學聯合會高層對中國表示興趣，因此，只要認真面對，經過努力，我們有可能申辦成功。”

　　至于申辦過程，李家春表示，主要是依靠力學界和理事會同仁的共同努力。特別讓他感動的是，留學和僑居海外的學子對申辦的熱情支持。“在阿德萊特，經常有素不相識的華人主動要求為申辦出力。”

　　從上世紀80年代加入國際理論與應用力學聯合會起，到2012年舉辦世界力學家大會，我國正式登上了力學領域國際交流的舞臺，這兩大事件，被很多力學家看做中國力學在發展過程中的“兩個里程碑”。

　　李家春此時卻表達出一份冷靜的思考。“我個人認為，世界力學家大會開過以后，我們應該更多地著眼未來的發展。”

　　在李家春看來，我國力學發展與世界相比，突出的優勢是重大工程應用，而明顯的不足是原始創新成果。“在大會后，我們應該把精力放在面向需求和探索規律的結合上——這才是學科發展的關鍵。”“面向未來，我們只要堅持走自主創新之路，堅持探索規律與實際應用兩者間的緊密結合，我國力學便能真正地走向世界前列，對世界產生更積極的影響——這還需要我們數十年的艱苦努力。”

　　學術名片：

　　李家春，1940年出生于上海市，中國科學院力學研究所研究員，歷任研究室主任，學位委員會主任，2003年當選中國科學院院士。

　　先后曾擔任：亞洲流體力學委員會主席，國際理論和應用力學聯合會理事，中國力學學會理事長，中國海洋工程學會副理事長;《力學與實踐》、TAML主編，任湍流與復雜系統，海洋工程、大氣邊界層物理與大氣化學等國家重點實驗室學術委員;任復旦大學、中國科學院研究生院(中國科學院大學)兼職教授。