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方舟子说钱伟长对弹性板壳的研究是“供研究生研究的三级学科问题”,这是错误的

2025-02-16 观点 评论 阅读

2010年7月30日,钱伟长逝世。2010年8月2日,方舟子在其新浪博客上发文《钱伟长不是“两弹一星”元勋》。

此文之中,与对钱伟长的评价有关的内容如下:
“1957年成了右派以后钱伟长也干不了什么事儿,就相当于技术员,当然就是“万能科学家”了。这本是时代悲剧,却自诩“我自己没有专业,中国的需要就是我的专业”,就成了个人悲剧。不过,从与胡海昌院士争夺广义变分原理首创权不惜进行人身攻击的恩怨看,钱伟长其实还是很看重自己的专业地位的。”

“国内报道还称,爱因斯坦看了钱伟长的博士论文后感叹:“这位中国青年解决了困扰我多年的问题。”钱伟长的论文研究的是“弹性板壳的内禀理论”。无资料表明爱因斯坦对应用力学特别感兴趣。困扰爱因斯坦多年的是统一场这个物理学最大的问题,不太可能被一个供研究生研究的三级学科问题困扰多年。”

很显然,如同对待钱学森的那篇博文一样,方舟子此文对钱伟长也没有任何肯定的评价。

不过,本网友认为,方舟子先生这两次是完全“捞过界”了。钱伟长的专业与冯-卡门一样,都是力学。
钱伟长先生这篇《弹性板壳的内禀理论》在学术界的地位,应该由力学界人士来发表见解。
方舟子先生在声称“弹性板壳”的求解问题属于“一个供研究生研究的三级学科问题”之前,应该先去找一位搞弹性力学的支持者咨询一下,

爱因斯坦确实不是研究应用力学的。虽然爱因斯坦从来都很关注实验,但确实也没有证据显示他对于应用力学有特别的兴趣。
因此,圈外人士看了方舟子的文章,多半也会觉得奇怪:爱因斯坦为什么会看到钱伟长这篇文章,还发表评论呢?

正好,流体力学专家戴世强教授在他的博客里发文《论钱伟长的治学理念和学术风格》,其中的一节专门详细地介绍了钱老这篇论文的来龙去脉及其学术地位:
“在1940年以前,弹性板壳理论的各种近似处理相当混乱。人们把薄板与薄壳分开处理,而各种不同形状的薄壳的近似处理又“各自为政”,总的看来,他们以板或壳的二维单元为基础,以宏观内力素的平衡方程为出发点,再根据Kirchhoff和Love的三项假设确定内力素和中面应变的关系,从而求出用三个中面位移分量为特定量的三个平衡方程。钱伟长先生深感这种近似理论的繁琐与不足,于1939至1940年在昆明开始对这一问题进行研究,在仔细阅读Love及Synge的两本专著的基础上,经过深思熟虑,以三维微元体作为出发点,引进三维应力-应变关系,得到用应变分量表示的平衡方程;同时首次应用张量分析和微分几何为工具,得到了用板壳中面的拉伸应变和曲率变化六个分量表示的全部方程,建立了薄板薄壳的内禀理论,这是一种精确的理论,避免了一些纯经验的假设[8]。

1940年9月,钱伟长在第一次见到他的导师—英国皇家学会会员J.L.Synge教授时,惊喜地得知教授也在研究板壳的内禀理论,但用的是宏观方法,而钱伟长用的是细观方法,却得出了同样的结果。Synge教授提议把两种理论合在一起,写出一篇论文,他们在50天时间里就大功告成。论文发表在冯•卡门教授六十诞辰纪念文集中[23],该文集有26位作者,除钱伟长是未到而立之年的年青学者以外,都是当时赫赫有名的学术权威(如爱因斯坦等)。这一事实使钱伟长大受鼓舞,树立了在科学道路上勇攀高峰的自信心(见[6,7])。这篇文章发表后,立即受到力学界和数学界的重视,荷兰力学家H•S•Rutten教授[25]推崇说:“Synge和钱的工作继承了19世纪早期A. Cauchy和S. D. Poisson的工作,在西方文献中重新注入了新的生命力。”他还指出:“板壳理论由于成功地采用了先验的Kirchhoff-Love假设,人们已经长期没有研究板壳的三维理论了。……Synge和钱的工作是三维理论的基本工作,仅用力学状态的内禀变量——应力和应变,严格地从三维理论中导出了任意形状的薄壳都适用的非线性方程,这里在各向同性的假定下,把应力和应变分量按厚度方向的坐标展开为Taylor级数。近似的二维方程只有六个基本待定量,三个代表中面拉伸应变,另外三个代表中面弯曲变形分量,这是Synge和钱的工作最重要的特点。”这篇著名论文引发了上个世纪五六十年代不少有关三维板壳理论的工作,如著名学者A.E.Green, E.Reissner, E.L.Reiss, P.Cicala, H.M.Mushtari等的研究。

此后的一年中,钱伟长把上述理论的思想进一步展开,完成了他的应用数学博士学位论文,并于1944年在刚创刊不久的美国《应用数学季刊》上分三次连载发表[24]。在该系列论文中,将上述理论进一步系统化和精确化,而且利用了板壳的厚度和曲率的量级来作各种近似,对板壳的全部问题作了系统详尽的分类,确定了12类薄板问题和35类薄壳问题,均用六个方程(三个平衡方程、三个协调方程)加以描述,这些方程涵盖了常见的小挠度方程以及一些已知的大挠度方程,而有些方程则是全新的,其中尤以扁壳(浅壳)SS12型方程最为重要,因为扁壳是一个新概念,且有实用意义。1958年8月,在美国斯坦福大学的海军结构力学研讨会上,冯元桢和E.E.Sechler在所宣读的《弹性薄壳的失稳》一文中,称扁壳方程为“钱伟长一般方程”,而称扁圆柱壳方程为“圆柱壳钱伟长方程”,此后两种方程统称为“钱伟长方程”。到上一世纪八十年代,上述论文的引用率超过百次。1980年,理性力学权威A.C.Eringen访问中国,特意到清华大学照澜院16号(钱先生当时的住所)探访钱伟长先生,他说,当年他花了几个月时间拜读钱伟长的板壳内禀理论的文章,从而开始了在理性力学方面的开创性工作,他把钱伟长认作自己的前辈。1982年,在上海国际有限元学术会议上,执行主席R.H.Gallagher(美国Clarkson大学校长)向大会介绍钱伟长时说:“钱教授有关板壳统一内禀理论的论文曾是美国应用力学研究生在(20世纪)40-50年代必读的材料,他的贡献对以后的工作很有影响”。(详见文[7])。

在钱伟长先生的博士论文中还包括从三维细观平衡方程导出壳的应力内力素的宏观平衡方程的内容,这样一来,就把文[23]中的宏观理论与细观理论统一起来了,有关论文于1948年12月发表在《清华大学理科报告》上[26]。这篇论文曾引起一场著作权之争。1949年7月,后来成为理性力学权威的C.Truesdell来信抱怨此文(即文[26])抄袭了他于1948年初发表的论文。钱伟长先生回信说明,由于中国国内战乱,未见到Truesdell的论文,并请他到多伦多大学查阅他的博士论文,文[26]为该学位论文的一部分。后来,Truesdell来信道歉,并说,其导师H.Reissner告诉他,他在数学学会汇刊上登载的博士论文是钱伟长在回国的海轮上审查的,所提出的近50条意见多被他接受,他深表感谢。从此,这两位力学家成了终生的好友。(详见文[8])。”

大家注意看上面的红字:“论文发表在冯•卡门教授六十诞辰纪念文集中[23],该文集有26位作者,除钱伟长是未到而立之年的年青学者以外,都是当时赫赫有名的学术权威(如爱因斯坦等)。”
这就是爱因斯坦为什么会看到钱伟长这篇力学文章的原因!

在当今的学术界,给研究生进行独立研究的课题,通常确实不是难题,确实如方舟子先生所说,属于“三级学科问题”。
然而,半个多世纪以前,情况却并非如此。很多重大的科学发现,都是发现者在研究生期间的研究课题。

本网友勉强算是搞物理的,这种例子还是知道的。先举三个获得诺奖的例子:
1)1957年巴丁(B)、库珀(C)和施里弗(S)提出著名的“超导BCS理论”,施里弗就是巴丁的研究生;
2)1962年约瑟夫森在攻读博士期间提出著名的“超导约瑟夫森效应”,不到一年,此效应被实验证实(约瑟夫森1964年获得博士学位),1973年获诺奖;
3)1958年穆斯堡尔攻读博士期间在实验中发现著名的“穆斯堡尔效应”。

实际上,在上世纪六十年代之前,物理学存在着相当多的没有搞清楚的“硬骨头”,很多都是他们这样的研究生搞定的。
这里再举两个没有获得诺奖,但在物理里也是很重要的,绝非“三级学科问题”的博士论文:
1)量子力学创始人之一尼尔斯-波尔的博士论文:金属电子论;
2)量子力学创始人之一海森堡的博士论文:二维湍流模型的近似解。

如果方舟子先生打算声称上述五个课题在当年也都是“给研究生做的三级学科问题”,本网友郑重建议方先生先去找你的支持者中的物理人士咨询一下。

如果方舟子先生看了戴教授上面的介绍,仍然打算继续声称““弹性板壳”的求解问题在当时属于“一个供研究生研究的三级学科问题””,本网友再次郑重建议方先生找一位搞弹性力学的支持者咨询一下!

方先生显然也不知道“广义变分原理”是什么以及它在力学求解问题中的重要性,因此,本网友建议他在咨询“弹性薄壳”和上述五个问题的同时,顺便也把“广义变分原理”咨询一下。

附:方舟子的博客文章《钱伟长不是“两弹一星”元勋

“新华社7月30日的报道《“祖国的需要就是我的专业”——追记与世长辞的钱伟长教授》称“作为‘两弹一星’元勋,他与钱学森、钱三强并称‘三钱’”,国内多家媒体,也纷纷称钱伟长是“两弹一星”元勋,包括《光明日报》、《新京报》、《新闻晨报》(上海)、《三晋都市报》、《楚天金报》、《海峡都市报》、《山西晚报》、《三湘都市报》、《现代金报》、《钱江晚报》以及台湾《联合报》。

实际上钱伟长从未参与“两弹一星”工作,更不是“两弹一星”元勋。1999年表彰的“两弹一星”元勋共23人,其中“三钱”为钱三强、钱学森、钱骥。钱三强负责原子弹、氢弹;钱学森负责火箭、导弹;钱骥负责中国第一颗卫星的设计,1983年就去世了,知道的人不多,可能因此以讹传讹传成了钱伟长。钱伟长如果1957年没被划成右派倒也有可能参与“两弹一星”。1957年成了右派以后钱伟长也干不了什么事儿,就相当于技术员,当然就是“万能科学家”了。这本是时代悲剧,却自诩“我自己没有专业,中国的需要就是我的专业”,就成了个人悲剧。不过,从与胡海昌院士争夺广义变分原理首创权不惜进行人身攻击的恩怨看,钱伟长其实还是很看重自己的专业地位的。

有媒体评论员称:“钱伟长老先生仙逝了。以‘三钱’为代表的老一代科学家,包括‘两弹一星’功勋专家,全部驾鹤西去了。”实际上“两弹一星”元勋至少还有10人健在,公众较熟悉的包括周光召、朱光亚和去年获得科技最高奖的孙家栋。

国内报道还称,爱因斯坦看了钱伟长的博士论文后感叹:“这位中国青年解决了困扰我多年的问题。”钱伟长的论文研究的是“弹性板壳的内禀理论”。无资料表明爱因斯坦对应用力学特别感兴趣。困扰爱因斯坦多年的是统一场这个物理学最大的问题,不太可能被一个供研究生研究的三级学科问题困扰多年。

标签:论文   理论

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