钱伟长校长和自强不息的精神 —钱伟长学院钱伟长教育思想实践丛书 —2011年10月9日钱伟长学院宣告成立 探寻大师的轨迹--钱伟长为什么能？

Presentation on theme: "钱伟长校长和自强不息的精神 —钱伟长学院钱伟长教育思想实践丛书 —2011年10月9日钱伟长学院宣告成立 探寻大师的轨迹--钱伟长为什么能？"— Presentation transcript:

1 钱伟长校长和自强不息的精神 —钱伟长学院钱伟长教育思想实践丛书 —2011年10月9日钱伟长学院宣告成立 探寻大师的轨迹--钱伟长为什么能？
顾传青 上海大学教授、博士生导师 钱伟长学院书记、常务副院长 新浪博客：上海大学钱伟长学院顾传青

2 钱伟长为什么能？ 为中华民族立爱国主义的楷模 为高等学校立大学校长的榜样 为知识分子立自强不息的典范

3 钱伟长为什么能？ 为什么能以双百分考入清华大学？ 为什么能在50天完成成名之作？ 为什么在事业如日中天的时候毅然回国？
为什么被周恩来总理称为“三钱”之一？ 为什么在被错划为右派的26年能坚持工作？ 为什么年逾古稀被中央调任上海工大校长？ 为什么能把上海工业大学从一个原来只有3000名学生的地方院校，发展为在校学生四万人的全国百所重点建设的“211”著名高校之一的上海大学？

4 第3章 为什么在事业如日中天的时候 毅然回国? 从1943年到1946年，钱伟长在美国加州理工大学喷射推进研究所工作，取得了多项重要的科研成果，得到冯·卡门教授的赞赏和信任，而且工作生活条件优厚。 正在事业如日中天的时候，1946年5月6日，钱伟长以探亲为由离开美国，自洛杉矶搭货轮返回祖国，这里有已经获得博士学位的原因，有科研事业极为成功的原因，有思念亲人的原因，而最重要的原因是：钱伟长留学读博士的目的非常明确，就是为了学成报效自己的国家。

5 3.1 钱伟长1942年获得博士学位 先获硕士学位。钱伟长和林家翘、郭永怀来到加拿大多伦多大学一年后，就都获得了硕士学位。然后林家翘、郭永怀俩人赴美国深造，钱伟长留在加拿大，继续师从辛格教授，攻读博士学位。 再获博士学位。经过一年的努力，钱伟长终于打通了宏观和微观理论之间的关系，而且将薄板薄壳按中面薄膜变形、曲率变化、和壳的曲率三种量相对于厚度量级进行了理论方程的分类。他以“弹性板壳的内禀理论”为题目通过了博士论文答辩，于1942年获得博士学位。

6 3.2 博士论文中提出的方程被国际上称为 钱伟长方程
3.2 博士论文中提出的方程被国际上称为 钱伟长方程 三次连载发表。钱伟长的博士学位论文于1944年在美国《应用数学季刊》上分三次连载发表，并从此成为有关薄板薄壳理论的经典文献。 弹性薄板薄壳内禀统一理论，是钱伟长的成名之作。 3.2.1 钱伟长用微观方法来研究板壳的内禀理论 当时研究现状。在1940年以前，弹性板壳理论研究中的各种近似处理方法相当混乱。国际上学者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，它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。

7 3.2.1 钱伟长用微观方法来 研究板壳的内禀理论 独树一帜。钱伟长深感这种近似理论的不足之处，于 年在昆明开始对这一问题进行研究。在仔细阅读Love及辛祺教授的两本专著的基础上，他经过反复思索，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平衡方程；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统一理论这是一种精确的理论，避免了以往研究一些纯经验的假设 不谋而合和互相印证。钱伟长与导师辛祺教授都在研究板壳的内禀理论，辛祺教授用的是宏观方法，钱伟长用的是微观方法，却得出了同样的结果。

8 3.2.2 博士论文结果得到国际上公认原因 影响巨大。弹性薄板薄壳内禀统一理论，是钱校长的成名之作。钱伟长的博士论文发表后，立即受到学术界的重视，荷兰力学家Rutten教授说：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20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。

9 博士论文结果得到国际上公认的原因 称为“钱伟长方程”。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20世纪八十年代，上述论文的引用率超过百次。 誉为“划时代的工作”。 1977年美国出版的力学专著《板壳渐近解》一书中，认为钱伟长的这项工作“是划时代的工作”。

10 博士论文结果得到国际上公认的原因 国际力学权威拜访。1980年，国际理性力学权威A.C.Eringen访问中国，特意到清华大学照澜院探访钱伟长先生，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。 研究生必读之材料。1982年5月，在中国合肥举行的国际有限元研讨会上，主持会议的美国著名有限元专家R.H.Gallagher教授在会上还特别提到：“钱教授关于板壳统一内禀理论的博士论文，曾经是美国应用力学研究生(包括他本人在内)在四五十年代必读的文献，他的贡献对以后的工作很有影响。”

11 3.3 钱伟长在美国加州大学研究所工作出色 3.3.1 进入美国加州理工大学喷射推进研究所
成为冯·卡门的博士后。由于做出了创造性的研究工作1942年底，钱伟长参加美国数学学会，成为正式会员，并由辛祺教授推荐，进入美国加州理工大学航空系。当时冯·卡门教授是航空系的系主任，又是该校哥根海姆实验室喷射推进研究所所长。哥根海姆实验室是国际流体力学研究中心。来到加州理工大学后，钱伟长师从冯·卡门教授作博士后。 中国才俊相聚。这时在冯·卡门名下已有3位中国学生，即钱学森、林家翘、郭永怀。四位青年朝夕共处几年，以后又相继参加冯·卡门教授创办的喷射推进研究所，任研究工程师，从事火箭、飞弹的设计试制工作

12 3.3.2 研究所的科研工作出色 人造卫星轨道计算有贡献。钱伟长在美国喷射推进研究所主要从事弹道计算和各种不同类型飞弹的空气动力学设计。他通过反复研究和计算，首次提出判明人造卫星在天际运行的轨道由于能量消耗，每绕地球一周将降低多少高度的简便计算方案，以及火箭弹道的微分修正等在初期的人造卫星轨道计算上做出了贡献 高空气象火箭研究有成绩。钱伟长还完成了有关于火箭的空气动力学设计、弹型设计、高空气象火箭研究成为美国航空科学学会正式会员。1944年夏由于钱伟长在航空研究上的成就，他成为美国航空科学学会正式会员，并在美国得克萨斯州白沙试验场进行下土式火箭发射实验和液体火箭发射实验。

13 3.3.3发表了两篇重要的学术论文 第一篇论文开奇异摄动研究之先河。在这个时期，钱伟长发表了两篇重要的论文。第一篇是关于超声速对称锥流摄动法的，他在美国航空工程学会1945年的年会上，宣读了论文的有关部分，这是世界上第一篇关于奇异摄动理论的论文。 第二篇论文是一篇经典式的力学论文。第二篇是钱伟长在冯·卡门教授指导下共同研究薄壁构件扭转问题而撰写的《变扭角的扭转》，发表在美国《航空科学月刊》1946年第13卷上，署名冯·卡门、钱伟长。对于这篇论文，冯·卡门教授说: 这是一篇经典式的力学论文。这篇文章发表后，受到了欧美各国学者的重视。苏联学者符拉索夫院士对之有详尽的评论，并在这一工作的基础上开发出具有实际应用意义的薄壁构件理论。

14 钱伟长在《八十自述》中的回忆 “在1943年初，我在冯·卡门教授指导下研究了薄壁柱体的变扭问题。有一次晚上，我去他住处汇报工作，当我明确提出闭截面薄壁柱体不能用略去轴向应力作用的假设，而应该认识截面变形很小，可以略去不计而轴向应力和剪应力之间应该满足应力平衡方程时，他就说：这一物理认识很明确，你已经突破了时兴的二次剪应力的束缚，你在这个问题的研究上，一定能突破目前的困境，你先从物理角度看透问题的本质，你有很好的应用数学的训练。那时已经很晚，冯·卡门教授毫无倦色拿出两个杯和一瓶酒，和我一起一边喝酒一边伏在地毯上一页页地审查讨论了那篇有关《变扭角的扭转》的我们联合署名的论文。他越看越高兴，最后他说，这是他一生所署名的弹性力学中最富有经典味道的论文，一切解方程的过程，充分体现了经典的应用数学的完美和简洁。”

15 3.3.4 钱伟长等中国学子以自己的研究帮助伦敦免遭德国导弹的袭击
丘吉尔向美国求援。钱伟长和林家翘、钱学森、郭永怀被冯·卡门看重，成为世界火箭、宇航工程的开拓者。同时，他们以自己的研究，在第二次世界大战中做出了贡献。第二次世界大战中法西斯德国野蛮轰炸英国，以后又以新制的V1、V2型火箭相威胁，英国政府忧心忡忡。英国首相丘吉尔向美国求援，美军方将此事交给了美国加州喷射推进研究所。 提出对策。钱伟长和林家翘等对此加以分析，发现德国火箭是从欧洲西海岸向伦敦发射的，多数落在伦敦东区，这便证明德国火箭已采用了最大射程攻击伦敦于是他们提出，只要在伦敦地面造成假象，好像市中心被多次击中，以蒙蔽德国飞弹仍按原射程攻击，伦敦市中心就可避免造成实质性破坏。英国接受了这一建议。

16 帮助伦敦免遭德国导弹的袭击 丘吉尔赞赏。这一招很灵，伦敦因此得救了几年后，丘吉尔在他的回忆录中谈及此事时曾不胜感激地赞赏道：“美国青年真厉害。”可是，他和许多英国人直到至今也不知道，通过仔细研究德国导弹的射程和射点提出对策的人，不是美国青年，而是钱伟长和林家翘等几个中国青年。

17 3.4 钱伟长留学读博士为报国 抗日战争胜利。 研究所条件堪称世界一流。冯·卡门教授领导的喷射推进研究所具有世界上最好的工作条件：设备精良，能从事各项研究；有广泛的国际联系，能及时汇集大量有关信息；有第一流科学家组成的工作集体，能保持超常高度的思维水平。对于当时的科研工作者来说，这确实是很有吸引力的。 待遇非常优厚。由于钱伟长在美国研究的是火箭、导弹技术，已经取得出色的成就而且待遇优厚，故有关方面希望他能够留下来。但是，钱伟长弃文学理为报国，留学读博士为报国，研究导弹火箭为报国，所以，他坚定地认为：历经苦难和战争创伤的祖国急需建设，急需一流的人才培养建国的人才。钱伟长多次向冯·卡门教授提出了回国的要求。

18 3.5 钱伟长留学时期得到国际大师的培养 钱伟长在留学期间，到了加拿大的多伦多大学，师从著名教授辛祺和爱因斯坦大弟子、著名教授英菲尔德到了美国的加州理工大学，师从著名教授冯·卡门读博士后，在其身边工作，培养了西方文化所提倡的锐意进取精神，锻炼了科研创新的能力。 辛祺教授：英国皇家学会会员、有名的应用数学家，是钱伟长留学(专攻弹性力学)加拿大多伦多大学的指导老师。 英菲尔德教授:爱因斯坦的大弟子，著名教授，撰写物理学的演化、伽罗瓦的传记小说上帝所钟爱的等, 钱伟长留学加拿大多伦多大学时的指导老师。 西尔多·冯·卡门教授: 匈牙利犹太人，被誉为航空航天时代的科学奇才，钱伟长留学美国博士后的指导老师

19 3.6 钱伟长思念祖国的亲人 人在曹营心在汉。当时在加州理工大学的中国人有周培源教授和钱伟长、钱学森、林家翘、郭永怀、傅承义等人。大家朝夕相处，从世界大事、国事、学术、音乐、艺术，无所不谈、无所不议，但是，怀念祖国、怀念同学、怀念亲人，还是最主要的内容。 34岁回国。因冯·卡门教授始终不点头让他回国，钱伟长只得以思念不曾见过面的六岁孩子为理由，要求回国探亲。导师勉强同意他回去看望妻儿，但一再嘱咐他快点回来，这里工作岗位始终需要他。为了不引人注意，1946年5月6日，钱伟长只带了简单的行李和几本必要的书籍，从洛杉矶乘船回到阔别多年的祖国当时他才34岁。

20 3.6 钱伟长思念祖国的亲人 喜见慈母。经过20多天的海上航行后，钱伟长于1946年6月到达上海之后，立即赶回无锡荡口镇，看望久已失去音信的亲人。祖母已于4年前去世，好在母亲健在，他一直悬着的心稍稍放下，但家里生活仍很困苦 家人团聚。1946年9月，妻子孔祥瑛携儿子从重庆赶到北京，与钱伟长久别7年重相聚，悲喜交集，令人感慨。

21 为什么在事业如日中天的时候毅然回国？ 钱伟长1942年获得博士学位 博士论文中提出的方程被国际上 称为钱伟长方程
钱伟长在美国加州理工大学研究所工作出色 钱伟长留学读博士为报国 钱伟长在留学时期得到国际大师的培养 钱伟长思念祖国的亲人