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在科学高地上耕耘
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2013年9月18日 放大 缩小 默认        

在科学高地上耕耘
——记首批中国工程院院士、我国结构力学奠基人王光远
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  王光远院士近照。 本报记者 陈作华 摄
 
   

本报记者 陈作华 王水涛

  阅读提示

  他是我国首批工程院院士,一生治学严谨,著作等身,多项科研成果填补国内空白,解决世界难题。

  他是我国结构力学的奠基人,他创建的“建筑物空间整体计算理论”,为提高建筑抗震安全与降低建筑造价找到了平衡点,对我国这样一个多地震国家具有重大现实意义。

  他少年求学之路异常艰辛,于战乱年代孤身一人千里求学,一路打零工、睡破庙。他在学校旁自挖窑洞当住所,蜗居数载求真知……

  他,就是从我市温县走出去的中国著名结构力学和工程设计理论专家、地震工程界先驱之一王光远先生。在此,本报记者带您探寻这位科学家的求学与科研之路。

  少年千里求学路

  1924年3月,王光远降生在温县黄庄镇南韩村一个普通的教师之家。父亲对孩子的教育很重视,王光远在本村小学读到三年级后,便转入开封省立第三小学,后进入省立开封初级中学。卢沟桥事件爆发后,日军从华北进逼河南,王光远就读的初中被迫解散,无奈之下回到家乡。

  中国之大,已经容不下一张课桌了。少年王光远目睹了军阀混战、外强入侵及国家积贫积弱给民众带来的灾难。在父亲的影响下,王光远自小就在内心树立起了这样一个信念:科学救国、教育救国。

  “只有学有所成,才能报效国家”,王光远希望继续读书。可在战乱年代,求学无疑是一种奢望。“我要到后方去找学校”,13岁的王光远向家人说出自己的想法,并在他的坚持下走出了家门。因为战乱,内地一些学校已经西迁,那就向西去吧。可过了黄河,他反倒茫然了,哪里有管吃管住的学校?他只好边走边打听。为了把离家时母亲给他的一百块钱留作学费,他不得不常常停下来干些零活挣口饭吃。过潼关后,他暂时住下来给一家粉皮作坊当帮工,同时四处打听哪里有学校招生。一天,他在一份报纸上看到有西安招生的消息,便背起铺盖卷儿直奔西安。可是到了之后,他又失望了。学校门口的告示写着:招生名额已满。一位看门的老人看他风尘仆仆、一心求学的样子,就告诉他,听说甘肃天水有一所国立中学前段时间在西安招生,建议他去那里看看。

  王光远没有犹豫,直奔天水而去。从西安到天水,是300多公里的崎岖山路。王光远风餐露宿,几乎是一路乞讨着走到了天水,到达目的地后,他就病倒了。而更让他沮丧的是,这所学校的录取工作已经结束。

  王光远不死心,抱着最后一丝希望将自己的求学经历写成入学申请书交给了校长。而时任校长就是后来成为中国著名教育家的查良召,即作家金庸(原名查良庸)的哥哥。

  查良召被这封求学信感动了。一个小小少年,只身从中原来到西北,用弱小的脚板丈量了中国上千公里的土地,这样执着求知的孩子,如何忍心拒绝!就这样,王光远成了这所国立中学在天水招收的唯一学生。

  其实,这所学校当时的办学条件也很艰苦。学校设立在一个大庙里,天晴时课堂设在树林下,下雨天就在大殿里上课,学生们铺个草垫席地而坐,把硬纸板搁在腿上当课桌。

  更困难的是,这所学校没有足够的学生宿舍。为了给自己找个栖身之地,王光远想在学校旁的一个尼姑庵借宿,无奈老尼姑以他是男的不方便而不予准许。不得已,他就在尼姑庵旁的土坡上挖了一个小窑洞,铺上木板和草,就成了他接下来两年居住和读书的地方。

  1940年,王光远以甘肃全省会考第二名的优异成绩初中毕业,免试进入高中。两年后,18岁的王光远考上国立西北农学院水利系。

  大学期间,王光远师从著名力学专家孟昭礼。后来孟昭礼应邀到北洋大学(现天津大学)任教,他就推荐大学毕业的王光远前来担任自己的助教。不久,王光远就接任了孟老师的所有课程。

  1950年,王光远被选派到哈尔滨工业大学研究生班跟前苏联专家学习。他用两年时间读完研究生班的全部课程并提前毕业。毕业后,王光远同时收到哈尔滨工业大学、北洋大学、解放军军事工程学院的邀请。最终,在哈工大李昌校长的坚持下,王光远留在该校任教,从此开始了建筑力学的科研教学生涯。

  科研硕果一串串

  “我国是个多地震国家,建造房屋首先要考虑抗震能力,但提高抗震能力必然增加建筑成本,而结构力学就是要找到其中的平衡点,达到既能有效抗震又节约成本的双重目的”。王光远院士言简意赅地解释结构力学在实际中的应用。

  上世纪五十年代,国家提出十大研究课题。王光远参与了其中的“抗地震结构的计算方法”课题研究。当时,我国在这一领域尚属空白,实际工作中主要是运用原苏联的计算方法,即在建筑物的设计中把真实的结构假设成一系列平面体系进行计算。

  王光远对这个理论提出质疑,他认为,建筑物的各个部分是相互影响和相互制约的,传统的计算方法没有考虑到排架间的联系,对一个空间整体而言,排架和平面体系的工作状态是不同的,一旦遇到振动还要考虑受力及导致排架变形的情况。

  为了验证自己的想法,王光远与助手通过对十几座厂房结构的反复测试研究,提出了“建筑物空间整体计算理论”。该理论结合墙壁相互支撑等因素,把建筑物作为一个整体结构计算,从而排除了排架之间外力因素的影响,提高了建筑物的稳固性和抗震性。

  事实证明,这个方法不仅计算简便,而且非常符合建筑物的实际状况,很好地解决了建筑设计上既要保证安全又要降低造价这个难题。该理论打破了传统计算方法的束缚,开创了同一领域的国际先河。因此,“建筑物空间整体计算理论”荣获新中国成立后的第一个科学大奖──全国科学奖。改革开放的春风,让王光远的科研工作迎来新的春天,他在抗震结构设计领域继续向深处挺进。1984年,王光远发表了“结构模糊随机优化设计理论”,使设计中得到的不再是一个所谓的“最优解”,而是一族“满意解”,这样就可以在“满意解”族中做进一步优选,找出正式采用的设计方案。这项成果获得了1986年国家教委科技进步一等奖和1987年国家自然科学三等奖。

  随着研究的深入,王光远发现,地震地面运动模型不仅具有随机性,还与地震强度和场地分类有关,具有强烈的模糊性。王光远和学生欧进萍于1985提出将地震地面运动模拟为具有模糊参数的随机过程,给出了相应的计算方法。后来,他们又提出了模糊随机振动的一般性理论,并提出了动态模糊集合、模糊过程、模糊随机过程等概念,从而将模糊数学从静态推到动态,这项成果获得了1993年国家教委科技进步一等奖。

  在科研中,王光远还先后创立了“工程大系统的全局性优化理论”“地震工程全系统全寿命费用最小优化设计理论和方法”“工程结构不确定性优化设计理论”“结构的控制和维修决策理论”“广义可靠性理论”等多项创新性研究成果。他发表论文200余篇,出版专著十余部,翻译了多部外文教材和学术著作。

  为人师表“正、勤、严”

  1991年,王光远成为首批享受国务院特殊津贴的专家。1994年,他当选为中国工程院首批院士。那一年,他整70岁。

  正直、勤奋、严谨,王光远的身上集中体现了我国老一代知识分子的优良品德。

  为国效力,即使赴汤蹈火,也在所不辞。1946年,大学毕业的王光远被分配到黄河水利委员会参加花园口堵口工程,任新堤第一段工程员,每天奔波在所辖100多公里的大堤上。有一次,王光远在检查工程时发现,一段大堤出现紧急险情。王光远率先跳入水中,与众人组成人墙挡住激流,为填抛土袋赢得了时间,最终保住了大堤。

  “新中国成立后百废待兴,各行业急需大量技术人才,可负责培养人才的大学也缺师资啊。那时候,光远同时承担着本科阶段十多门课程、研究生阶段6门课程。他还率先在全国开设了结构动力学、结构稳定理论和弹塑性理论等课程。因为数学与力学有着密切的关系,他常常通宵达旦地看数学书,随后就去开这门课,而当时,还没有人讲与力学相关的数学课程。”王光远的妻子叶崇敏说。

  “其实,王教授给我们开的部分课程,也是他没有学过的,为此,他就要先自学钻研。来听课的不仅有学生,还有老师,课堂也从最初的四十人教室换到了三四百人的阶梯教室。”哈尔滨工业大学教授龙复兴说,“王教授为此付出了艰辛努力,他不仅勤奋,而且善于创新,对培养国家急需人才具有很强的责任感。”

  “他总是走在科研的最前沿。他把新的科研项目当成堡垒,一旦把尖端部分攻下来,剩下的事就交给别人干,他再去开辟新的战线。所以,他能够提出或创立那么多新的理论。”另一位哈尔滨工业大学教授说。

  在教学中,王光远不仅将自己的学识倾囊相授后人,而且倡导民主学风,他把自己的学术思想毫无保留地授之于众,让大家在民主平等的气氛中研讨。他还把自己一些比较成熟的科学构思,甚至是半成熟的研究成果交给研究生攻关,并把自己积累的大量资料推荐给他们,让学生们自己解决其中的一些问题,达到教学相长的效果。

  在对学生的培养和指导上,王光远历来坚持“高起点、严要求”,并以自己的身体力行对学生言传身教。王光远的学生、现任哈尔滨工业大学土木工程学院副院长吕大刚教授,至今还记得王光远给他指导论文的细节:“那篇论文,王老师至少给我指导了十几遍,我按他的要求修改了十几遍,每改一遍他都要看,就算错一个标点符号,王老师都能看出来。我现在对学生就像王老师当年要求我一样,错一个标点符号也不允许。这种严谨的治学作风就是从王老师那传承过来的。”

  几十年的薪火传递,王光远桃李满天下。他培养出博士30余人,硕士54人,指导过博士后18人,很多学生如今成为了中国工程院院士、知名大学校长、博士生导师和土木、水利、结构工程、地震工程等领域的专家。

  多年来,王光远一直牵挂着家乡的教育事业,经常为南韩村小学捐款捐物。在该村修建学校时,他又寄去数万元,捐助十几台电脑。他希望家乡的教育事业更好的发展,走出更多的人才。

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