在基礎(chǔ)理論研究中貢獻(xiàn)中國智慧

六月的天津，滿城飛花，“何梁何利基金”高峰論壇在此間舉行。當(dāng)西安交大機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與振動國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室特聘教授俞茂宏信步登臺做特邀報告時，場下掌聲雷動。

時光流轉(zhuǎn)——4年前，正是“何梁何利基金”將“科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎”証書授予這位耄耋長者﹔歲月作証——基礎(chǔ)理論研究之路，從來不曾平坦，唯有歷經(jīng)坎坷，方能玉汝於成。

從1959年一頭扎進(jìn)強(qiáng)度理論研究，到兩年后首次提出“雙剪”概念﹔從1985年提出“廣義雙剪強(qiáng)度理論”，到1991年正式發(fā)表統(tǒng)一強(qiáng)度理論﹔從材料強(qiáng)度理論研究到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度理論研究，再到如今土力學(xué)、巖石力學(xué)等不同場景應(yīng)用……時間，已跨過整整一個甲子。

60年，俞茂宏專注於材料力學(xué)基礎(chǔ)理論研究，原創(chuàng)性地建立了一個有統(tǒng)一力學(xué)模型、統(tǒng)一建模方程、統(tǒng)一表達(dá)式而又適用各類材料的統(tǒng)一強(qiáng)度理論，將中國人命名的理論第一次鑲嵌在基礎(chǔ)力學(xué)的教程中。

日前，本報記者採訪了這位85歲老教授，試圖還原在基礎(chǔ)理論研究過程中那些不為人知的艱辛過往。

破解百年世界難題

強(qiáng)度理論研究材料在復(fù)雜應(yīng)力作用下屈服和破壞的規(guī)律，是各種工程結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計算和設(shè)計必需的基礎(chǔ)理論。1901年，工程力學(xué)領(lǐng)域權(quán)威學(xué)者、德國哥廷根大學(xué)教授沃伊特斷言：“想要建立一個統(tǒng)一的強(qiáng)度理論能夠適用於各種工程材料是不可能的?！贝撕?，美國斯坦福大學(xué)著名教授鐵木辛柯肯定了這一論斷——困擾學(xué)界百年的“沃伊特-鐵木辛柯難題”由此而來。

1959年，年僅25歲的西安交通大學(xué)助教俞茂宏在參與學(xué)校塑性力學(xué)教材編寫時，發(fā)現(xiàn)“材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)中得出的某些結(jié)果與當(dāng)時權(quán)威的強(qiáng)度理論無法匹配”，從此開啟了他單槍匹馬，向國際權(quán)威理論發(fā)起的“挑戰(zhàn)”。

當(dāng)時，學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為，作為經(jīng)典力學(xué)的分支，強(qiáng)度理論已發(fā)展得較為成熟，想要得出統(tǒng)一的強(qiáng)度理論是“徒勞的”。就連1985年《中國大百科全書》也指出，要提出一個適用於各種材料的統(tǒng)一強(qiáng)度理論是不可能的（2009年第二版已刪除該結(jié)論）。

“當(dāng)年，我教授材料力學(xué)，如果自己對強(qiáng)度理論理解不深入，上不好課?！被厥淄拢崦甑卣f。

本著對學(xué)術(shù)與學(xué)生負(fù)責(zé)的態(tài)度，1961年，俞茂宏在論文《各向同性屈服函數(shù)的一般性質(zhì)》中第一次提出“雙剪”概念，並推導(dǎo)出“雙剪屈服準(zhǔn)則”。但那時，雙剪屈服準(zhǔn)則是隻能適用於金屬類材料的強(qiáng)度理論。1985年，俞茂宏又首次提出適用於巖土材料的“廣義雙剪強(qiáng)度理論”。

1991年，第6屆國際材料力學(xué)性能會議在日本京都召開，俞茂宏正式發(fā)表統(tǒng)一強(qiáng)度理論。至今，由他發(fā)展建立的雙剪理論及統(tǒng)一強(qiáng)度理論不僅可以解釋塑性材料的屈服破壞，也可解釋材料的拉斷破壞、剪切破壞、壓縮破壞和各種二軸、三軸破壞，適用於金屬、混凝土和巖土等各類材料。力學(xué)基礎(chǔ)理論的突破大大拓寬了工程設(shè)計的邊界。據(jù)統(tǒng)計，應(yīng)用雙剪及統(tǒng)一強(qiáng)度理論能將結(jié)構(gòu)極限承載力最大提高33%。在三峽船閘高邊坡的塑性區(qū)研究、上海世博會地下變電站工程分析等國家重點(diǎn)工程項(xiàng)目設(shè)計中，都能找到這一理論的強(qiáng)力支撐。

困擾強(qiáng)度理論研究領(lǐng)域百年的世界難題終於被破解！國家最高科學(xué)技術(shù)獎獲得者、前國際巖石力學(xué)與工程學(xué)會副主席錢七虎院士評價：“在強(qiáng)度理論發(fā)展史上，統(tǒng)一強(qiáng)度理論是一個裡程碑?！?/p>

今天，雙剪理論和統(tǒng)一強(qiáng)度理論已被寫入《工程力學(xué)手冊》《中國水利百科全書》等320多種學(xué)術(shù)著作和教科書中，這個由中國人創(chuàng)立並命名的理論已經(jīng)得到國際力學(xué)領(lǐng)域的公認(rèn)。俞茂宏，一個皓首窮經(jīng)的交大學(xué)人，用60年的虔誠與堅(jiān)守，推動中國的強(qiáng)度理論研究水平躋身世界前沿！

“這麼多年來，我只是在自己的崗位上做了些很平凡的事?！泵鎸橙怀删?，俞茂宏卻顯得格外淡然。

要將“好心人”的關(guān)懷延續(xù)下去

從事基礎(chǔ)理論研究，產(chǎn)生一個思想可能隻在須臾之間，但是要實(shí)現(xiàn)它卻需要一個過程，有時候這個過程會很緩慢、很艱難。

俞茂宏回憶，由於特殊歷史原因加上基礎(chǔ)理論研究在當(dāng)時並不被看好，他在1961年就推導(dǎo)出的“雙剪屈服準(zhǔn)則”一直沒有正式發(fā)表。

“那薄薄的4頁紙（論文稿），是在德國‘轉(zhuǎn)機(jī)’后才飛去了英國。”1981年，時任西安交大機(jī)械零件教研室主任曹龍華赴德國公干之際，將論文帶給在德國斯圖加特大學(xué)進(jìn)修的同事李中華（現(xiàn)供職於上海交大），然后由李中華代為向國際學(xué)術(shù)期刊投稿。

幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)，1983年，俞茂宏的論文《雙剪應(yīng)力屈服準(zhǔn)則》（英文版），在英國《國際機(jī)械科學(xué)學(xué)報》上正式發(fā)表，這一原創(chuàng)性理論的第一次公開亮相就走入國際學(xué)術(shù)視野。彼時，距他首次提出“雙剪”概念，時間已過去22年。

論文發(fā)表后，迅速引發(fā)了國際學(xué)界關(guān)注。英國塑性理論的權(quán)威希爾曾就文章提出的公式進(jìn)行評論，學(xué)報編輯部在轉(zhuǎn)達(dá)論文評審意見中認(rèn)為：“‘雙剪’的概念沒有聽說過，光這一條就值得發(fā)表。”

長期以來，基礎(chǔ)理論研究因?yàn)橹芷诼L，成果前景不明顯，直接經(jīng)濟(jì)效益低而難以得到社會關(guān)注。在數(shù)十年的研究中，俞茂宏獲得的經(jīng)費(fèi)支持還不到20萬元。

1992年，他的學(xué)術(shù)專著《強(qiáng)度理論新體系》，在新加坡華僑林大芽的資助下付梓出版。此后，“統(tǒng)一強(qiáng)度理論”的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)在國內(nèi)學(xué)界才得以逐步推廣並獲得認(rèn)同。

俞茂宏取得的研究成果，離不開一群“好心人”的關(guān)懷，如今，他要將這份關(guān)懷延續(xù)下去。2015年，在妻子患病臥床，自身眼疾也需要治療的情況下，俞茂宏毅然將“科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎”所獲20萬港幣獎金悉數(shù)捐出，用以設(shè)立基礎(chǔ)力學(xué)優(yōu)秀學(xué)生獎勵基金。耄耋之年，俞茂宏還要堅(jiān)持為基礎(chǔ)學(xué)科人才培養(yǎng)再培上一抔土。

“年輕人！層出不窮的年輕人！是振興中華的希望！”小小的書房裡，窗口的微風(fēng)輕輕拂過俞茂宏的銀發(fā)，和煦的陽光在老人身上勾勒出金色的輪廓，寧靜而慈祥。

趕在失明前把研究成果貢獻(xiàn)給國家

幾十年如一日的伏案工作嚴(yán)重透支了俞茂宏的雙眼。2015年5月的一個夜晚，年過八旬的俞茂宏在電腦前著書時，右眼突然一片漆黑，俞茂宏用毛巾熱敷半小時才逐漸復(fù)明。

“當(dāng)時隻當(dāng)是眼睛疲勞，沒想到……”

“俞茂宏這病是累出來的！”在西安交大，熟悉俞茂宏的人都知道，他是個不達(dá)目的不罷休的完美主義者。

每天完成繁重的教學(xué)科研工作后，晚上11點(diǎn)至深夜兩點(diǎn)，才是俞茂宏進(jìn)行強(qiáng)度理論研究的“專屬時間”。他常常為解答一個問題廢寢忘食，也曾為寫就一篇論文參考了一千多篇文獻(xiàn)﹔為了更好地表述用來闡述統(tǒng)一強(qiáng)度理論的單元體模型，他將圖表反反復(fù)復(fù)修改幾十遍——如今，得益於這一模型，課堂上的力學(xué)教師能夠在30分鐘之內(nèi)推導(dǎo)出統(tǒng)一強(qiáng)度理論。

2016年，一條“西安交大俞茂宏教授急聘秘書”的告示，感動了無數(shù)學(xué)子。俞茂宏突發(fā)眼底黃斑病變，無法閱讀和寫作，老人多年的學(xué)術(shù)成果無法及時總結(jié)。

消息傳出，響應(yīng)熱烈。在社會各界的幫助下，俞茂宏完成了專著《統(tǒng)一強(qiáng)度理論及其應(yīng)用（第二版）》《統(tǒng)一強(qiáng)度理論簡介》等，並在世界級科技出版集團(tuán)Springer以及CRC出版社順利出版。

如今，俞茂宏的左眼已完全喪失光感，右眼視力下降到0.1，為了能趕在雙目失明前籌劃撰寫完12部理論專著（中英文版），85歲的高齡老人憑著記憶在浩如煙海的資料中摸索書籍，核對數(shù)據(jù)，檢索文獻(xiàn)。其中，僅是編纂《巖土力學(xué)三部曲》第一部《土力學(xué)新論》，歷時14年，前后已修改了15版。

“我的工作效率太低了，在失明前要趕緊把頭腦中的研究成果貢獻(xiàn)給國家！”俞茂宏不好意思地說。

（本報記者 張哲浩 馬榮瑞 本報通訊員 崔可嘉）