留學德國,師從普朗特,不可「一曝十寒」

2021-01-18 騰訊網

劉先志(1906-1990)

劉先志,力學家、工程教育家。長期從事力學教學、研究和教學組織工作。在固體力學、流體力學、一般力學、振動力學、傳熱學、應用數學和機械工程等許多領域中都進行過研究工作,並作出了貢獻。

劉先志,字士心,1906年4月11日出生於山東省高密縣一個農民家庭裡。幼年時就善於觀察,勤於思考,曾提出改造石磨磨軸幾何形狀的建議,並取得良好效果,因而受到農民和行家的稱讚。1930年,他以優異的成績畢業於燕京大學數學系,獲理學學士學位。鑑於當時國家工業落後,備受帝國主義列強的欺凌,他決心改學工程科學。為此,他去山東大學工學院旁聽了有關課程,並於1934年以優異成績考取了公費留德,赴柏林工業大學就讀機械工程。1939年畢業,獲特許工程師學位,並留校任教。在此期間,他還選學了電機工程,又在哥廷根大學理學院選學了力學,並於1945年畢業,獲自然科學博士學位。

他在哥廷根大學遇到了著名的科學大師、流體力學家L.普朗特(Prandtl)教授。他的學位論文起初沒敢遞交給這位國際上聲望很高的教授,後來在同學們的一再鼓勵之下,才懷著忐忑不安的心情送交給這位名教授。三天後,普朗特教授找到他說:「我收你做學生,」並親自主持了他的博士論文答辯。由於受普朗特教授的影響,他對多種學科產生了濃厚的興趣,學習了多門課程,並參加了教學與科研實踐,這為他以後在多種學科領域中開展科學研究奠定了堅實的基礎,並養成了嚴謹治學的科學態度。

第二次世界大戰結束後,當時瑞士等國有關廠校高薪聘請他,他都謝絕了。他說:「我的根在中國,我要回到我的祖國去!」1946年6月,他毅然路上了回國的徵途,回國後,他先應聘於上海工務局任正工程師,後應聘於同濟大學任教授。

中華人民共和國成立後,劉先志繼續在同濟大學任教。1950年,他被同濟大學師生推選為教務長,事無巨細,都一一過問,在搞好繁重的教學管理工作的同時,他還親自為學生講授5門課程,把一腔熱情完全傾注到為國家培養建設人才之上。

在同濟大學任教的同時,劉先志還兼任了無錫開源機械廠(現無錫工具機廠)設計部主任的職務。1951年,山東工學院院長派人去請他回山東辦學,並交代說:「學校交給他辦,我做他的後勤,需要人、錢、設備,向我要;對他的要求就是一條,培養的人才要像他那樣,既有理論,又有實踐。」劉先志深知,要在舊中國留下的爛攤子上建設好祖國,必須大量培養既有堅實的理論基礎,又有實踐知識的人才。他主張:辦工科院校,學校旁邊就應該是工廠,學校設計的就是工廠生產的產品,工廠就是學校實習和生產的基地。回山東正可以實現他的學校與工廠相結合、培養既有理論又有實踐經驗的建設人才的夙願,他欣然同意山東工學院院長的聘請,並於1952年春赴任。遺憾的是這時老院長已經調離該校了。

劉先志先後任山東工學院教授、教務長、副院長。在30多年的教師生涯中,他除忙於繁重的教學行政工作外,主要在培養人才和科研方面辛勤耕耘、忘我工作,貢獻著他的知識和才幹。他非常重視對人才的培養,除了親自給學生講課外,還給有關教師講課,提高他們的教學水平。1957年,他舉辦首屆全國機械振動學講習班,為我國振動力學的發展培養了人才,奠定了基礎。在指導力學研究室科研工作中,他言傳身教,特別強調理論要與實踐相結合,科研要為生產服務。他多次深入廠礦,解決生產實際問題,並從中提煉出科研課題,經過研究,找出規律,再用於指導生產。他幾十年如一日,始終堅持不懈地進行科學研究,即使在「文化大革命」中身處逆境時,也仍然利用一切可以利用的時間進行科學研究。就是在他八旬以後的有生幾年裡,他也沒有停止過科學研究工作,且還為自己訂了個10年計劃。他一生在多種學科領域內作出了創造性的貢獻。

劉先志還以極大的熱情積極參加人民政權的建設,他先後擔任過山東省工業廳副廳長、山東省副省長、山東省政協副主席,他曾當選為全國人民代表大會第二、三、四、五、六屆人民代表。他還積極參加學會和學報工作,曾當選為中國力學學會常務理事、山東省力學學會名譽理事長,以及擔任(力學學報)、《應用數學和力學》編委。

嘔心瀝血勤耕耘 廣闊領域結碩果

劉先志數十年如一日,始終堅持不懈地在科學的廣闊天地裡孜孜不倦地耕耘。他一生中從事的科學研究,不僅涉及到力學的各個領域,諸如固體力學、流體力學、一般力學、振動力學、傳熱學,而且在應用數學、機械製造和電機工程等方面也多有建樹。

當他還在柏林工業大學理論力學研究所任研究員期間,他就提出了《關於複變函數處理的一個方法》,由於此方法巧妙新穎,計算簡便,被收入當時德國國家保密成果彙編之中,並鄭重註明,這種算法是劉先志首先提出來的,為此還授予他「計算方法和計算快速能手」稱號。

1953年,他在瑞士的《應用數學和物理》雜誌(ZAMP)第N卷上發表了《關於連通管內理想流體自振的部分理解》的論文,引起了國際學術界的注意。他的德國老師、著名力學家M.舒勒(Schuler)在來信中寫道:「這篇論文是有價值的,它比牛頓當年推出的一類似公式更為一般。」因此,舒勒特別將論文的50份抽印本留下了30份,分別發給德國30個研究中心。後來,日本學術界又將劉先志有關這方面的3篇論文收入《非線性振動的新成就》文集中。

在熱應力和機械振動領域,劉先志也是碩果纍纍。1965年,他在《中國科學》上發表了題為《彈性平板內的定常點型熱源在該板裡激起的應力和變形》論文。該文糾正了國際著名力學家、波蘭科學院院長W.諾瓦茨基(Nowacki)在這一研究中的遺誤。

1977年,在《中國科學》上發表了劉先志的《推算楔形直杆縱振與扭振自主頻率的一個方法》,由於方法簡便、可靠,美國、聯邦德國的生物研究中心相繼來信索取文稿。

1978年,全國召開了第一次科學大會,劉先志一次就帶去了9篇論文,受到與會代表和領導的高度評價,並獲得了個人獎。他一生先後在國內外各種雜誌上發表了60餘篇論文。1987年,在他82歲高齡時,為表彰他在機械振動和熱應力研究中作出的貢獻,國家教委授予他科技進步二等獎。

理論聯繫實際 科研為生產服務

在科學研究中,劉先志特別強調理論聯繫實際,科學研究應為生產建設服務。

建國初期,我國麻紡業技術落後,設備陳舊,為改變這種局面,他親自到無錫麻紡廠路點,從設計、試製到製造,樣樣親自動手,因陋就簡,有效地解決了麻紡機的振動問題,1955年,為提高我國冶金工業的產量和質量,他又到山東張店鋁廠,用力學和機械理論指導生產,並從中提煉出科研課題,寫出了題為《球磨絕對最高粉碎產量裝載因數的推求及球磨在運用中力的關係》的論文。

1962年,他患了嚴重的心臟病,在「文化大革命」中,他的身心健康也受到了極大的推殘。但是,即使在這種情況下,他仍強忍著病魔的折磨和心靈的痛苦,堅持到生產第一線去。1967年,他多次到濟南柴油機廠調查研究,解決大型柴油機的振動問題,結合這一生產課題,他先後寫出了《平面曲軸八缸V型內燃機二階往復慣性力分析平衡法》等4篇論文,分別在《力學學報》、《應用數學和力學》及《力學》雜誌上發表。這些文章提出了多種往復慣性力的平衡方案。《中國科學家辭典》評論說,這一成果「創立了三種平衡方案,各有千秋,堪稱三項重要的發明」。這些成果對生產、教學和進一步的理論研究都有指導意義。

熱誠育新人 桃李滿天下

中華人民共和國成立後,劉先志把滿腔熱情傾注到為國家培育人才上。在同濟大學期間,他被師生推選為教務長,同時他還親自為學生講授應用力學、材料力學、振動學、電機學和傳熱學5門課程。調到山東工學院後,他仍擔任教務長,工作十分繁忙,他在給學生講授理論力學的同時,還主動為力學教師和相近學科的教師講授高等剛體力學,並開設彈性力學、振動學、傳熱學和偏微分方程等10門課程。

1956年,黨中央發出了向科學進軍的號召,劉先志受到極大的鼓舞。經過充分醞釀和準備,1957年,他首次舉辦了全國機械振動學講習班,全國許多高等院校、科研單位、廠礦企業都派出講師和工程師以上的人員參加學習,歷時一年零兩個月。劉先志為該講習班編寫了講義,並親自授課。參加這次講習班的許多人後來都成為機械振動和動平衡方面的專家。這次講習班為我國振動力學的發展準備了人才,奠定了基礎。接著他又將《機械振動學》講義進行修改,出版了專著《機械振動學導論》,以便更多的人學習。

1958年,山東省成立了科學分院力學研究所,接著在1959年山東工學院又增設了工程力學專業。劉先志積極參加力學研究所的籌建工作,親自為青年科研人員講授力學基礎理論,同時為工程力學專業講授流體力學,由於勞累過度,心臟病發作,一次突然昏倒在課堂上。他這種熱誠培育人才的忘我精神,大大鼓舞了全體師生和力學所的科技人員。

1963年,山東工學院成立了以劉先志為導師的力學研究室。他對研究室的人員關懷備至,要求嚴格,常從學術思想、治學態度、選題方向、學習方法等方面給予指導,並言傳身教。他常說:「對於珍惜時間,我認為一天很長;對於如何能堅持做出成績,10年卻是很短。持續工作要有毅力,萬不可一曝十寒,要把健康的思維能力用到尖銳的思考和重要的工作上,切不可亂用。」他是這樣說的,也是這樣做的。為了從事科學研究,他幾乎獻出了自己全部的課餘時間和假期,他的一些論文就是在辭舊歲的爆竹聲中完成的。

在治學態度上,劉先志是十分嚴謹的。他的每一篇論文手稿都書寫得十分工整,所有的圖表和曲線都描繪得十分認真。他每完成一篇論文,從不輕易發表,總要放它半年到一年,反覆琢磨、仔細推敲。因此,他已發表的60餘篇論文每篇都有相當高的水平。

在生活上,劉先志十分艱苦樸素。他非常注意節約。他常說:「我們國家還不富,要注意節約一張紙一支筆,千萬浪費不得。」他的很多論文手稿都是工工整整地寫在廢棄文件的背面或是來往信件的背面。從他的言傳身教中,我們不僅學到了勤奮學習、嚴謹治學的科學態度,也學到了艱苦樸素、勤儉節約的優良品質。

(孔瓏 孫樹勳)

本文來自中國科學技術協會編寫,1993年出版的《中國科學技術專家傳略·工程技術篇·力學卷1》。

編輯:好學ANSYS(ID: ansys-good)

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