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驯服炸药的人:郑哲敏院士的爆炸力学

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1960年的秋天,在北京中科院力学所的操场上,一声过后呈现出短促且清脆之感的爆炸发生了,一块有着巴掌大小的铁板,它并没有变成碎片,而是转化成了一只形状显得规整的小铁碗。这个看起来似乎简单的实验,堪称是中国爆炸力学学科开始的起始点,并且还全然改写了“爆炸即破坏”这样的传统认知。在当下的近日,伴随着相关历史资料又一次被公开,那位被后人称作是“驯服”炸药的人,也就是郑哲敏院士的故事,再度进入到公众的视野之中。

驯服炸药的人:郑哲敏院士的爆炸力学(图1)

一次被“请出去”的实验埋下变革种子

驯服炸药的人:郑哲敏院士的爆炸力学(图2)

1955年,于北京汽车厂内,郑哲敏引领团队试着借由爆炸把钢板炸制成汽车后厢盖。那时国内卫星以及导弹制造急切需要异形零件,可传统工艺根本没法达成。然而头一回实验以失败而收场,钢板被炸得如同破布那般扭曲变形,工厂很客气地把他们“请出”了。此场景于当时众多工人眼中证实了一个常识:爆炸仅仅会造成破坏,又怎么可能用于精密加工呢?

在从现代的视角进行回看之际,郑哲敏当时所拥有的想法并非是那种异想天开的状况。根据中科院力学所的档案所记载的内容来看,他在此之前已经针对爆炸冲击波的传播规律展开了系统的研究。而这场失败的实验使得他意识到,所存在的问题并非在于方向出现了错误,而是在于针对爆炸能量分布的控制还没有找寻到数学方面的依据。那种被“请出去”的遭遇反倒促使他转入到更为基础的理论研究之中,从而为三年之后那枚“小铁碗”的诞生埋下了伏笔。

一枚小铁碗如何撬动一门新学科

爆炸成形技术最初进行验证是在1960年那次成功实验时,据参与那次实验的研究人员回忆,那时大家都十分紧张地屏息等待着烟雾慢慢散去,当看到铁板已经变成规整碗形的那个时刻,现场瞬间爆发出欢呼声,钱学森知道结果后很是兴奋地表:“别小瞧这只碗,我们往后卫星上天就要依靠它了。”就是在1962年,经过钱学森发起建议,中国科学院正式成立“爆炸力学”学科,郑哲敏是该学科的开创奠基者。

这一事件使我联想到,近年来3D打印技术刚现身时遭遇的相似质疑。当年好多人觉得3D打印仅能制作塑料模型,没办法用于精密制造 ,如今它已然成为航天零件生产的关键方式。郑哲敏的工作本质上跟这种思维突破一模一样:把一种被判定只具备破坏性的力量,转变为可控的创造工具。从普通读者的视角看,这项技术的直接意义在于,我们现今看到的卫星、火箭以及港口工程,都得益于这种“驯服爆炸”的能力。

从航天零件到港口工程的理论飞跃

驯服炸药的人:郑哲敏院士的爆炸力学(图3)

20世纪60年代,我国“两弹一星”研制碰到了难题,火箭上面形状特别的零件,因为加工的工艺落后,制造不出来。郑哲敏团队历经三年深入钻研,弄清楚了爆炸成形的主要规律,成功炸出了满足技术要求的火箭零件。根据公开的资料,这项技术后来还被运用在了制造卫星高精度部件上,直接冲破了那时航天领域的关键技术障碍。

1964年,国家进行地下核试验,当时需要提前知晓爆炸威力,郑哲敏提出了声名远扬的“流体弹塑性体模型”,该模型把复杂的核爆炸过程提炼成数学公式,直至如今这个模型依旧是爆炸力学教科书的关键内容。到了80年代,国家港口建设遭遇海岸淤泥难以排出的棘手难题,郑哲敏团队发明了爆炸排淤填实法,此方法是用炸药把淤泥炸开然后夯实,从而在软泥滩上建造起坚固堤坝。这三个处于不同阶段的应用,清楚地展现了同一套理论体系怎样解决不同领域的国家需求。

国家需求驱动的科研范式

郑哲敏有着这样鲜明特征的科研路径,即问题均源自国家重大工程的实际需求,据中科院官网所记,他曾多次表明“国家需要什么,我们就做什么”,这和当前一些科研人员追逐热点论文方向的做法形成 contrast。按历史脉络说来,郑哲敏所处时代恰是我国工业化从模仿转至自主创新的关键阶段,他的工作方式代表了那个时期一批战略科学家的共同抉择。

就近期报道里常常被提到的“卡脖子”技术攻关给予对比来看,郑哲敏当年所行之做法具备启发意义,他并非是等待国外技术成熟了然后再去引进,而是在基础理论方面获取了突破,借此进而开创出新颖的技术路径,依靠行业专家分析,这样一种从原理创新起始的路径往往能够回避国外专利壁垒,得以形成自主可控的技术体系,面对着当前面临类似困境的芯片、高端装备等领域,这种思维型方式是拥有参考价值的。

驯服炸药的人:郑哲敏院士的爆炸力学(图4)

从被质疑到被写入教科书的启示

郑哲敏有着从北京汽车厂被“请出去”,而后成为两院院士的经历,这一经历折射出一个更深层的规律,即颠覆性创新在初期常常不被理解。依据公开报道 ,当年于汽车厂配合实验的工人后来回忆称 ,他们起初确实觉得这位科学家是在异想天开。然而恰恰是这次“失败”促使郑哲敏转向更为严谨的理论构建 ,最终开创了中国人自己的爆炸力学学科体系。

这条新闻对于整个科研行业而言,其可能引发的连锁反应在于,它向当下的科研管理者,还有资助机构表明,对于看上去“异想天开”的方向,应当持有一定的容忍度。依据科技政策研究领域所给出的数据,近些年来我国基础研究投入所占的比例持续攀升,然而真正拥有颠覆潜力的项目依旧遭遇着较大的短期成果方面的压力。郑哲敏的事迹或许能够给那些勇于挑战常识的研究者赋予信心,即便是被质疑了一百回,也要在第一百零一次的时候进行尝试。

驯服炸药的人:郑哲敏院士的爆炸力学(图5)

当前,中国的爆炸力学在今日已处于世界前端位置,然而这所有的成果起始于那位被工厂“请出”的年轻人士。看过了郑哲敏院士的事迹之后,你觉得在当下的科研评价体系情形里,像他这种勇于挑战常规认知、甘愿默默钻研的科研工作者,是不是还能够得到充足的支持以及成长的空间呢?倘若对此存在你自我思考之后的见解,欢迎在评论区域分享您的想法,要是你感觉这篇文章具备一定价值,那就切莫忘记点赞以及进行转发操作哦。

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