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力学家访谈录:武际可教授

来源: 作者: 时间:2021-05-08 

2021年5月7日18:00,由西安建筑科技大学力学技术研究院(IMT)开展的力学家访谈,在腾讯会议线上进行。本期访谈的嘉宾是北京大学武际可教授。

线上访谈掠影

力学家访谈源于对力学家的致敬,希望以访谈的形式请他们分享自己的学术成果、科研心得、新思想,以此激励学生的科学研究激情。采访内容如下: 

问:对于力学问题的研究,是通过工程实际出发,进而研究其中的力学问题,还是直接研究力学理论,然后将理论应用于工程实际,哪种方式会更有利于力学的发展?

答:这两种方法可以并举,不是互相排斥的,有研究工程技术的后来进入了力学领域。比如大连工学院的钱令希先生,由工程技术领域进入力学领域,做结构方面的研究,也做的很好。北京航空航天大学的王俊奎教授,一开始是做航空工程,后来进入力学领域研究复合材料,也做的很好。先研究工程技术后研究力学,会有一种提高,而先研究力学后研究工程技术也会有提高。有的人只研究力学理论但不进入工程实际也是可以的。我认为应该要多方面研究,百花齐放,百家争鸣,不要只通过一种方法,不然科研容易受到局限,影响科学的繁荣。

问:您在《力学史分期问题的初探》一文中提到过计算力学是20世纪力学最重要的发展,为什么说计算力学的发展首先是从土木工程开始和普及的?

答:关于计算力学中有限单元法的产生背景,首先是和软件相关的,计算机发明后,计算速度很快,程序设计跟不上计算速度。一台计算机需要成百上千人编程序才能喂饱,编程序成为发挥计算机效率的瓶颈。有限单元法软件产生以后,把一大类问题的所有的编程序的问题变成了一个准备数据的问题,比如研究结构,不需要再编程序,只要准备三类数据,一类是材料数据,一类是几何数据,一类是荷载数据,三类数据准备完毕只需要将它们按照一定的格式输入,计算机就可以运算,不再是算一个题目编一个程序,这在计算机的使用和算题方面是革命性的。有了这个以后计算力学才开始和计算机紧密联系上,因此基本上来说,计算力学首先应该是一个技术问题,是和计算机的发展相匹配的,不能只写研究文章,而没有上机算题的实践。

问:您在《关于一个声音分解的问题》一文中,最后结论是:“关于声波的讨论也可以毫不费力地推广到任意均匀弹性介质中的波传播问题上去”,这种研究结论是否可以应用至吸声材料的研究中?

答:这篇文章只是我的一个学生大学时期的毕业论文,只是理论上提出的一种想法,技术上实现还是比较复杂的。一个理论问题要实践起来路是比较长的。类似于医学上的CT,CT也是从不同角度摄像,把全息记录下来之后通过计算机加工后把其中的一个剖面图像显示出来。类似这些问题都是波的处理问题,现在技术上还是差的比较远,但如果有人有兴趣,有资金,理论上是可以应用的。

问:您能简单概括一下什么是现代力学,以及现代力学的有哪些特点吗?

答:从20世纪开始,力学和物理开始分道,现代力学就是指物理和力学的侧重有所不同,力学是研究宏观问题的,用周培源先生的话说“力学是关于宏观机械运动的科学”,而物理学的侧重点开始偏向于微观领域,20世纪由物理学产生的的两大工程领域,一个是核工程,另一个是半导体工程,都偏由于对微观世界研究产生的。而力学家也有比较自豪的两件事情,一个是航空,一个是航天,都是由力学家提出的,都偏向于宏观领域。以前物理和力学是一家人,没有区分,力学只是物理中的一个子学科,把20世纪以前的力学叫经典力学也是可以的,把20世纪以后的力学叫做现代力学,这是我的看法。

问:之前看您的博客中有提到“打水漂”这个现象,您能给我们谈谈其中的力学原理吗?

答:这是一个典型的力学问题,一个石头打入水里, 水有反作用力,水是柔软的,但是由于石头打的很快,水来不及产生大变形,故而将石头弹起来。同时要求石头与水面平行的速度足够大,相对的作用力之间有一个比例,如果往前的速度太小的话,石头就会沉下去。

问:现在的研究生普遍存在对研究生生活感到迷茫的问题,您认为何为研究生,一个合格的研究生应该具备哪些素养?

答:研究生就是研究问题的学生,首先需要具有好奇心,要有求知欲,不能只想着完成任务,要主动研究,研究生的培养目标是培养研究人员。其次要有扎实的基础,良好的基本功,研究生应该有一种自学的能力,这是最重要的基础,不应该等着导师讲给你该学什么,对于自己需要的知识,要提前着手准备,不是依靠导师来准备的,导师的任务在于出题目,要提出一个适合学生的题目是非常困难的,出题目有两个要求,一个是要有意义,题目意义越大越好,另一个是出的题目要符合学生水平,估计学生能力经过努力能够做得出来,符合这两个要求的题目是非常困难的,导师出的好题目,学生就可以做出更好的结果。科学研究有成功有失败,失败也不一定是一件坏事,它是一种积累,科学研究不是工作,旱涝保收,它总是一个探索,探索一些未知的东西,有些冤枉路是难以避免的。

采访人:党文

撰稿人:党文

校对:刘哲