鄭哲敏先生學術成長之路初探

丁雁生 金 和 李和娣 洪友士

(中國科學院力學研究所，北京 100190)

2012年度國家最高科學技術獎獲獎者鄭哲敏先生，于2021年8月25日病逝，享年97歲。我們曾在先生指導下學習和工作，并受先生委托承擔采集先生的學術成長資料的任務。在先生逝世周年之際，我們撰文緬懷先生，嘗試探討先生學術成長之路，期待為弘揚先生的科學精神盡一份力。

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

第一個階段-12～23歲（1936—1947年），打基礎健身心

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

第二個階段-24～30歲（1948—1954年），留學深造

1948年到美國加州理工學院留學，1949年獲碩士學位。在錢學森指導下1952年獲博士學位，旋遭美國當局強制羈留，一直到1954年被限期驅逐出境，繞道歐洲回國。

第三個階段-31～40歲（1955—1964年），開辟新領域

1955年跨過羅湖橋回國，到錢偉長主持的中國科學院數學研究所力學研究室工作，協助錢學森和錢偉長創建中國科學院力學研究所。1956年以秘書身份參加《1956—1967年科學技術發展遠景規劃》力學部分的編制。

1958年任力學所第四研究室副主任。1960—1963年研究爆炸成形，突破機理和工藝。1962年參加制訂《1963—1972年科學技術發展規劃綱要》。1963年承接核爆空中激波測試任務，首次闡述爆炸力學內涵并規劃其發展。爆炸力學作為新興學科列入力學所《1963—1967年發展規劃設計任務書》。1964年受命研究地下核爆炸力學效應，任爆炸力學研究室主任。

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效應研究。1972年起將流體彈塑性體模型拓展到穿破甲機理探索。這些工作在1982年獲國家自然科學獎二等獎。

第五個階段-54歲以后（1978—2021年），大師風采

1978年任《力學學報》主編、力學研究所副所長，成為全國力學規劃的主要編制者。1980年當選中國科學院院士，1994年被選聘為中國工程院院士。1984年后歷任中國科學院力學研究所所長、中國力學學會理事長、中國科學院技術科學學部主任、中國科學院學部主席團成員。承擔多項關于力學、技術科學的國家發展戰略的調查研究，為推進中國力學學科和技術科學發展做出重大貢獻。在擔任行政和學術領導的同時，仍然親自動手或指導解決許多力學問題。1966年前指導3名研究生，1978年后指導48名碩、博士研究生，榮獲優秀導師稱號。

1993年當選美國工程院外籍院士，先后擔任國際理論與應用力學聯盟理事、大會委員會委員、執行局委員。

下面從教育經歷、家國情懷和深層次學術因素三方面探討先生學術成長之路。

1 鄭哲敏先生的家教和求學經歷是學術成長的基石

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徒，同時上夜校學英文和會計學，還參加爭取工人權利的游行。他很快學會做生意，使連年虧損萬元的店連續三年贏利萬元，而做學徒的月例才四角錢。鄭章斐1917年底轉到亨得利鐘表行，1918年初被派到濟南開店，為亨得利占據了山東鐘表市場，并逐漸積累自己的資產。

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。

鄭章斐從學徒變身老板，仍然保持勤勞誠信節儉的品格。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，會讓子女受優質教育，但總歸要有子女繼承自己的工商業。然而，鄭章斐與眾不同，他從來不要子女繼承自家的產業，結果如他所愿?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?實現父母的期望。

1937年12月濟南淪陷，鄭章斐到成都開創大光明鐘表行。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，七歲起出現心動過速，到成都讀書幾個月，頭痛嚴重到休學。鄭章斐帶他多方求醫，游園放松頭腦，要他每天掃地、擦桌椅板凳，還要學補衣服、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。在濟南時，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。他慢慢學會了初等的幾何知識，理解和欣賞嚴格的邏輯論證，同時提高了英語能力。后來，他又自學物理，包括牛頓力學三定律、絕對坐標系和運動坐標系等。少年鄭哲敏嘗到甜頭，越學越有興趣，越學越自信，開始注重自學。

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

為了躲避日寇轟炸，初中的學校從城里搬到城郊廢棄的古廟，高中的學校是從山西逃難到四川的，落腳鄰近成都的金堂縣農村。遠離父母時生病，成為鄭哲敏獨自生活的第一道難關。頭痛時吃幾片阿司匹林，心慌時靜靜躺幾天。農村蚊子猖獗，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、練習單雙杠。如此堅持下來，他身體日漸結實，心臟病發作的頻次明顯降低。

鄭哲敏上的高中是山西省著名的銘賢中學，教學水平不一般。他認真聽外教上英語課，刻苦校正發音，學會正確使用發聲器官，為后來學習法、德、俄語打下發音基礎。不僅如此，他還唱英語歌、演英語短劇、主筆出版報道學?；顒拥挠⒄Z周報，數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，在當時是罕見的。代數課學極限時，他獨自證明了圓球與球外一質點間的引力等于把圓球質量集中到球心和那個質點間的引力。沒學過微積分，徑直用極限概念導出這個結論，確實不容易。而名校老師的教學方式也成就了學生的健康成長。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，當堂引起熱烈討論，同學們爭相發言，于是正確答案出來了，概念也就深刻了。生物老師不僅教學生用顯微鏡觀察細胞、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。在中學期間，他養成自學和獨立思考的習慣，獲益一生。

鄭哲敏從此進入良性循環：復讀初中全班第一，三年高中名列前茅；1943年以重慶地區第一名考進西南聯合大學；1948年由清華大學校長、教務長、機械系主任、英語系主任和錢偉長等五位教授推薦，獲得當年中國僅一名的扶輪社留學資助（為期一年）。鄭哲敏因此有幸到加州理工學院（Caltech）深造，成為錢學森的關門弟子。

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

2 鄭哲敏的家國情懷是他不懈拼搏奉獻的精神支撐

2.1 鄭哲敏先生出生于由農轉商、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?？墒桥赃呌袀€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歲被迫在寧波鄉下躲避日寇轟炸，當地無學可上。13歲半便輾轉六千里到成都，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]，日機曾經掠過他的頭頂。成都市區的殘垣斷壁和焦尸斷肢令鄭哲敏悲憤交加，想長大了當飛行員、當工程師，保衛和建設國家。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畢業之際。親歷抗戰的苦難，期待和平卻陷入戰亂。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，他像往常一樣走進圖書館尋找答案。有一天，借來一本英國人Berkeley寫的哲學，可是越讀越無法接受，因為Berkeley認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，違背科學知識。他回憶自己的經歷，聯系大學里各種思潮的交鋒，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，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

第二次世界大戰后，美國實行麥卡錫主義迫害進步人士。1950年6月6日錢學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，包括擁護誰，蔣介石還是毛澤東，中國共產黨還是國民黨，以及中國共產黨是不是由蘇聯控制等等。鄭哲敏如實回答：中國在1949年解放了，中國人民已經做出了選擇，擁護毛澤東和中國共產黨，當然這也是自己的選擇；本人不認為蘇聯共產黨能控制中國共產黨。他沒想到，1952年6月獲得博士學位后，突然被美國移民局以“非法居留”為名關進老師錢學森坐過的監獄。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，強令每月向移民局報到。移民局扣押了護照，使他只能待在臨時任教的加州理工學院所在地，直到1954年9月限期監視他出境[4]。后來才知道，鄭哲敏得以回國是1954年日內瓦會議期間中美會談的結果[5]。

1955年3月，鄭哲敏在中國科學院“回國留學生工作分配登記表”[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，因此回國服務是不可推卸的責任。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院，任副研究員，成為力學研究所創始成員之一，努力做抗地震結構研究，講授導彈結構力學和理論力學。

1957年“反右”時清華大學批判錢偉長的火力不斷上升。深知老師一貫愛國和擁護共產黨的鄭哲敏曾到家中看望，沒想到自己因此失去繼續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濟建設服務的力學研究。由于他是“50年代回國的科學家”得到政策保護，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效應難題提出了流體彈塑性體模型，成為他對爆炸力學的最大貢獻。

先生與解伯民一起在1965年提出的“關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，先生被當作“資產階級反動學術權威”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，喃喃重復毛主席說的“相信群眾、相信黨”。這時，周恩來總理在中國科學院的群眾大會上講，重要項目不能停。先生覺得，承擔地下核爆研究是國家對他的信任和委托，必須堅持下去，繼續對地下核爆的計算方案做詳細研究。1967年項目進入試算階段，中國科學院計算技術研究所的李蔭藩奉命配合力學所編程計算，先生根據試算情況進一步完善力學模型。到1968年底，計算結果與已知的觀測數據基本相符，可以完成任務了。但是那年下半年開始“清理階級隊伍”，12月初先生被當作“特嫌”隔離審查。高壓下他出現幻覺，年少時落下病根的頭痛發作。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（執筆）完成，成功用于地下核爆力學效應的預報與分析。這些情況當時他全然不知?！疤叵印辈闊o實據，1969年6月解除隔離，他的幻覺到1971年才消除，頭痛則延續多年。1972年起重新受到研究室黨支部和所領導的信任，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理研究，為提高我國裝甲攻防水平做出重要貢獻。

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

3 鄭哲敏先生學術成長之路的深層次因素

3.1 鄭哲敏先生的治學方法

與鄭哲敏先生合作過的科技工作者，常常驚嘆先生的學識和洞察力。在采集先生學術成長資料的基礎上，梳理先生的治學方法如下。

（1）尊重事實，仔細觀察實驗現象。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，細心觀察實驗中出現的現象。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，先生則俯身細致觀察[9]。他發現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。這就是他預計的“速度每秒幾公里的金屬射流撞擊鋼靶，靶板強度不起作用”的一個證據。另外，先生從實驗判斷形成射流的物質既有流體又有固體[10]。它頭部速度很高，是流體；尾部速度較低，接近固體。所以，射流拉斷有兩種機理：高速段是流體的界面不穩定性，低速段是固體的強度不夠。原來大家都用流體力學的辦法計算破甲深度，先生認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分流體與固體的判據，既定性又定量，并用若干工程實例證實。這個判據就是，即質點微團運動的動能和材料強度σy的比值。由于這個概念突破，使他從地下核爆很容易轉到穿甲、破甲，又轉到爆炸復合等不同課題。

（2）分辨現象與本質，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象，洞察新現象背后隱藏的本質，善于抓住物理本質。這種情況不勝枚舉，例如由爆炸成形實驗測到的“二次加載”發現傳壓介質水的空化及其閉合[11]、由射流侵徹玻璃鋼實驗看到的“彎曲和斷裂”發現玻璃鋼熱裂解以及側向干擾射流的機制[12]，等等。

先生善長化簡與解析：從問題的本質正確地確定主要力學量，辨識主要力學量間的因果關系，從而抓住主要矛盾和矛盾的主要方面進行量綱分析，簡潔地提出數學問題，并用高超的數學方法分析或計算。例如射流拉斷現象的分析[13]、瓦斯突出破壞陣面一維推進模型[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系，在把握全局的前提下突破局部；注重不同問題的聯系，在比較和聯想中開拓思路。這是讀博時錢學森先生傳授的經驗。

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

流體彈塑性體模型描寫極端條件（高速、高壓、高溫）下材料性態的急劇變化，適合許多爆炸現象，是影響爆炸力學全局的材料模型，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、二維不定常數值模擬、爆炸復合界面穩定性與熱塑失穩等問題[18]?；仡櫛W研究時，先生感嘆當年自己沒有突破連續介質界限，未能把流體彈塑性體模型拓展到介質不連續的巖土爆破。學無止境，他傾心支持學生突破連續介質界限。他的學生們自1990年代開始逐步將離散元與有限元結合，現已將連續–非連續介質概念成功應用于巖土爆破等現象的數值模擬。

（4）把握量變與質變的關系，注重在量變中探索質變。先生總是說，比大小必須明白基準是什么，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據[19]之后指出：煤體破壞區域的尺度最多也就十幾米，是巷道特征尺度的幾倍，應當是人力可以控制的；用簡化模型比較單位體積應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；突出啟動應受多因素控制，若煤層應力記作σ，地應力記作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理極為重要，因此鄭哲敏先生剛進入這個領域就得到煤礦瓦斯安全界專家的由衷響應。當時他還敏銳地發現：現場孔隙瓦斯壓力擾動的傳播速度，遠大于滲流擾動傳播速度，遠小于煤巖應力擾動的傳播速度（聲速）。因而質疑孔隙瓦斯壓力擾動傳播速度的內涵，這成為后來力學所研究瓦斯突出機理的突破口。他的學生們由此發現了關鍵新現象?瓦斯突出一維模擬實驗中破碎陣面的恒穩推進，瓦斯突出二維模擬實驗中破碎陣面的衰減推進。

3.2 踐行錢學森技術科學思想

錢學森綜合當時飛機、火箭、雷達、原子彈等重大科技進步，聯系馮?卡門傳授的應用力學學派的經驗，在1947—1948年[20]宣示“一門新學問?工程科學誕生了”；1955年11～12月訪問東北期間先后在哈工大、中國科學院機電研究所、東北大學報告技術科學問題；從1956年建立力學研究所伊始便強調以技術科學思想指導科研工作；在1957年發表《論技術科學》[21]作系統闡述?？v觀鄭哲敏幾十年科研生涯，他是錢學森技術科學思想的實踐者。他的巨大成功，與踐行錢學森技術科學思想是分不開的。

回國前夕，錢學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，也應當努力做好”。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。1960年初其中“高速”部分的“爆炸成形”小試成功，錢學森譽之為“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，結果屢屢失敗，不得不退出工廠。1961年，中共中央強調按照客觀規律辦事。先生認真按照科研規律辦事，將爆炸成形課題劃分為成形技術、爆炸載荷、材料性質三個小組，還在研究室成立測試組和炸藥制備組，有序推進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”機制，歸納出能量準則，大家協同奮斗迅速突破爆炸成形機理和工藝，成功用于火箭噴管的成形[22]。

技術科學強調“從工程技術中來，到工程技術中去”。爆炸成形研究是這樣做的，但是最初用于生產時卻遭遇挫折，究其原因是沒有弄清楚工程技術理論就盲目推廣。由此得知，技術科學的公式應當是“從工程技術中來—創造有科學根據的工程技術理論—到工程技術中去”。錢學森曾經強調，創造有科學根據的工程技術理論是最費力的環節。經歷爆炸成形研究的挫折和成功，先生和團隊成員都對錢學森的技術科學思想有了深刻體會。

我國海岸多河口淤積，建造港口經常遇到“水下軟基”問題。常規處理方案費工費時，甚至發生基礎滑移、結構垮塌。1984年連云港派人來訪力學所，詢問能否用爆炸方法處理海淤軟基。力學所接受了這個艱難的挑戰。先生支持張建華提議的“定向爆破拋淤填石”方案，并要求必須到現場做試驗。出乎意料，定向爆破拋淤的現場試驗效果不好。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”。先生根據試驗資料研究爆炸填石排淤技術的原理，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。該新技術逐步發展起來，在我國海港建設中發揮很大作用，于1990年獲國家科技進步二等獎，是力學所工程爆破研究中對國家貢獻最大的一項成果，也是科技體制改革中研究所–企業緊密合作的典型事例，更是踐行錢學森技術科學思想的燦爛花朵。

鄭哲敏晚年著文[23]闡述錢學森的技術科學思想，積極地在力學界和中國科學院技術科學部宣傳、推行技術科學思想。他殷切希望科學家與科技政策制訂者深刻認識技術科學發展規律，制訂并實施技術科學發展戰略，加強技術科學研究。

3.3 追求“自由探索”與“嚴謹求實”統一的科學精神

鄭哲敏讀博時，老師錢學森告訴他，“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”心愿的出發點。他認定，科學研究就是要創新，有自由探索才會有創新。統觀他的研究成果，無不是對新現象的勇敢探索，揭示前人尚未認識的原理并應用于工程實際。

先生指出：現代科學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，歐洲歷史的發展，經歷了文藝復興、現代科學等多次對人類文化影響深遠的“質變”?？v觀我國自身的歷史發展和文化傳承，自由探索精神的相對薄弱，是造成我國科學創新不足的核心問題。推翻封建皇朝至今已百余年，中國發生翻天覆地的巨大變化，但是科學研究中“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。

二戰后國外逐漸興起的斷裂力學，在1970年代引起國內學者廣泛關注，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開方與作用應力σ0乘積的斷裂韌性KIc突破了經典力學范疇， 這個新的材料參數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性能學術交流會上，先生指出，在斷裂分析中存在一個被忽視的材料內部的細觀或微觀尺度，這個尺度效應必須包括到斷裂理論中。先生質疑的推理步驟[24]為：按照Griffith理論，斷裂韌性KIc的量綱是應力與裂紋尺度開方的乘積。（1）經典的連續介質力學推演不出這個尺度的開方，（2）只有引進裂縫表面能概念才能導出裂紋尺度的開方。裂紋尖端鄰域材料的比應變能，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。由此導出。當應力強度因子時裂紋擴展，于是單位面積表面能。（3）由線彈性應力分析知，系數，v為泊松比，C的量級接近1。（4）實測發現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，Griffith 理論就仍可應用。（5）鄭先生質疑，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）他還質疑，或作為材料常數，量綱是尺度，或的物理含義究竟是什么?依據步步推進的嚴密邏輯，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，裂紋斷口存在與細觀尺度關聯的塑性變形。先生據此指出，斷裂韌性應當與材料的內部尺度相關。（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是材料的細觀特征尺度，它們都遠小于裂紋宏觀尺度l。

先生關于“斷裂韌性包含材料內部尺度”的觀點在當時是很新穎的，提示“跨尺度研究”是材料斷裂現象的重要研究方向。這一學術觀點一直指導著力學所對斷裂力學的后續研究。例如在2014年祝賀鄭哲敏90壽辰的學術報告會上，他的學生報告超高周疲勞斷裂問題：在周期載荷達到107次及以上時，材料的細觀雜質顆粒周圍逐漸損傷，形成表面微結構細化的特征區，即萌生超高周疲勞裂紋，而材料整體的力學性質尚未呈現明顯改變；繼續重復加載將導致材料超高周疲勞斷裂。傳統的疲勞理論認為，重復加載到107次仍然不壞的機械零件永遠不會發生疲勞損傷斷裂。超高周疲勞裂紋萌生特征區演化，說明107周次不是疲勞損傷斷裂的上界。對于航空發動機、高速列車之類的動力機械，很容易突破107周次重復加載，進入超高周疲勞區域。因此，在診斷出時必須采取措施，否則可能釀成嚴重災難。

從質疑斷裂韌性含義并指導力學所深入研究斷裂問題看，先生追求的“自由探索”是與嚴密的理論推演和精細的實驗觀測緊密結合的創新求實精神。

這種創新求實精神已經融進鄭先生的生命，成為他的風格。一方面，突破一個問題的關鍵難點之后，他就主動轉身探索國家急需的尚未突破的新問題。1972年爆炸力學研究室爭論繼續研究已突破關鍵點的爆炸成形還是轉身研究不熟悉的穿破甲機理，剛剛走出冤案尚未正式平反的鄭哲敏對繼續研究爆炸成形說“不”，就是一例。另一方面，遇到新的學術提法，他從不盲目接受。當接觸到不科學的“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。對于自己的學生、親近的同事，則不留情面地指出。要做學術結論時，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新求實精神。

4 結語

（1）鄭哲敏先生胸懷祖國、服務人民、以國家急需為己任的愛國奉獻精神，追求真理、敢為人先，自由探索與嚴謹治學統一的創新求實精神，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、成長為力學大家的內秉素質。

（2）掌握嚴謹的治學方法，踐行技術科學思想，是鄭哲敏先生研究科學的突出特色。技術科學思想，致使他關注并努力解決國家急需的重大科學問題，并在實施科技自立自強的戰略任務中大放光彩。

（3）鄭哲敏先生的學術成就、科學精神、治學方法和科研路線，來源于他所受教育和科研實踐，深受他所處時代的影響。機遇留給有準備的人[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鍵因素。

今日之中國蒸蒸日上，高等教育已經大眾化，各行各業大量的科學技術課題正待攻克，為人才成長提供了良好的社會條件。沿著老一輩科學家成長的道路，新一代科學家必將茁壯成長，在民族復興的科學實踐中創造偉大業績。

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