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戴世强: 交通流研究与技术科学思想

时间:2011-02-22 11:11:16  来源:  作者:

交通流研究与技术科学思想[1]
戴世强
(上海大学上海市应用数学和力学研究所,上海 200072)

摘 要 郑哲敏院士作为我国近代力学事业中承上启下的大师级学者,在他的科研实践和组织工作中,始终不遗余力地传扬和贯彻钱学森院士倡导的技术科学思想,推行和发展哥廷根应用力学学派的学术风格,在我国力学界产生了广泛深远的影响。本文以作者近年来在交通流理论
及应用的研究过程为实例,说明这种影响及其效果。

关键词 近代力学,技术科学思想,哥廷根应用力学学派,交通流研究

引言

中科院力学所是我的人生旅途中的一个重要的“驿站”,我在力学所大院度过了22年,也就是说,度过了一生中美好的青春年华,那里是我学术上成长的起点,经历了种种甜酸苦辣,体尝了成长的快乐和烦恼。在这个时段里,郭永怀、谈镐生、郑哲敏这三位院士对我的培养和关怀令我终生难忘。值此郑哲敏院士八十华诞之际,我想专门记叙他对我在学术上的重大影响。
在以往的岁月里,让我钦佩的五体投地的大学者为数不多,郑哲敏院士是其中的一位。细想起来,他的魅力何在?我认为,主要有以下几点:
(1) 丰富渊博的学识。 大家知道,郑哲敏院士在弹塑性力学、爆炸力学、岩石力学、应用数学等方面有极深的造诣,不但掌握了其中的知识基础精华,而且会灵活自如地将它们应用于工程实践,纵观当今的国内力学界,有这样广博深入的学问基础和纵横驰骋的实践能力的学者实在不多见;
(2) 高屋建瓴的远见卓识。20世纪五十年代创建我国近代力学时,郑哲敏院士风华正茂,积极参与了力学学科规划的制订和相应的科研实践和组织,为我国近代力学的发展起了重要作用;据我所知,他当时在所里身体力行地抓了爆炸力学等学科及应用的研究和发展工作,取得了有国际影响的成果;20世纪七十年代之后,他担任了中科院力学所和中国力学学会的主要领导,他充分发挥了他的战略决策能力,特别在“科学的春天”时期,他以卓越的洞察力,把握了力学学科的发展动向,一手抓基础力学研究的恢复和发展,一手抓力学的工程应用,充分调动了全所科研人员的积极性,整个研究所生机勃勃,那段时间的生动局面至今令人难忘,其中,郑哲敏院士功不可没;
(3) 不遗余力地推行技术科学思想。 郑哲敏先生作为钱学森先生的高足,对钱先生的技术科学思想体会极深,而且一直全力推行(参考文献[1~3]);作为哥廷根应用力学学派的第四代传人,他对该学派的学术思想和学术风格心领神会。因此,在力学的科研实践和领导工作中,他始终如一地强调理论与实际、科学与技术、应用科学与数学科学的密切结合,在我国力学界中产生了重大影响。
对郑哲敏院士的学术思想、学术贡献作全面综述和评价,非我的能力所及。在本文中,作者想以本人近十年来所从事的交通流理论和应用研究为实例,剖析郑哲敏院士对我在学术上的影响,并且说明,作为力学科研战线的后来者,要想取得成绩,必须全力贯彻钱学森院士所倡导的、郑哲敏院士所推行的技术科学思想。

1 发端

作者产生从事交通流研究的念头始于1991年,那时,我在美国柯朗数学科学研究所进行合作研究。看到周围的科学家根据实际需要,大致每七八年改动一次研究方向或课题内容,回顾自己研究的水波和渐近分析已经多年,而且大多是“学究式”的工作,与国民经济建设的实际不“挨边”,因此决心改变这种状况。当时我进行了调研与思考,决定选计算机代数和交通流研究为新方向,回国后,做了一段计算机代数应用的研究,也拿到几个基金项目,工作有一定进展,但是后来发现,要取得突破性成果有难处:自己的计算机知识根底不足,很难产生有创新性的成果,于是决定改弦更张。正好有一次,在李佩先生家里遇见郑哲敏先生,言谈之中,他鼓励我做一些实际性的科研工作。看看当时的上海市,随着浦东的开发,进入了经济腾飞中的“交通阵痛期”(至今尚未结束),路上的车水马龙、拥挤不堪的现状使我下决心闯一闯交通研究关。于是,我先进行文献调研,立即发现,国际知名的流体力学家Lighthill, Whitham等早已“捷足先登”了,他们在1955年发表了交通流理论领域的经典之作《论运动学波》,建立了交通流的第一个流体力学模型——运动学模型(详见文献[4~6]),在后来的四五十年间,一直被称道为奠基性的工作,这给了我巨大的鼓舞;流体力学工作者在交通流研究领域是大有可为的!我又回想起在力学所期间,我的导师郭永怀、谈镐生、郑哲敏教授的教诲:要勇于开创新的研究领域,特别是交叉学科领域的探索,从而坚定了转向交通科学研究的决心,对于年逾半百的我而言,这的确是一种艰难的选择和决定。
正如郑哲敏院士近来指出的:“要加强和扩大与高技术、其他技术科学和广大工程技术领域的交叉与合作,要发展交叉科学,充分发挥力学的开拓创新与服务功能。”[1] 近十年来的实践表明,当时我的抉择是对头的;同时也印证了郑哲敏院士的观点的正确性。
1994年我获得了上海市高教局科技发展基金项目的两万元资助,起步开展城市交通研究;此后又先后得到了上海市自然科学基金重点项目、国家自然科学基金面上项目和重点项目的资助,研究规模逐渐扩大,现在,在作者周围集结起十多个人的研究队伍,国内外交通界也逐渐知道了上海大学有一拨人专门从事交通流研究。

2 实践

作者在国内的学术圈子里素以“学究气”闻名,得知我从事交通工程科学研究的老朋友,都稍带几分惊奇:“怎么他也涉足工程科学研究了呢?”当然,也为我捏一把汗:“书生研究交通,能行吗?”开始研究交通时,我也感到有点惶惶然。但是,想起当年钱伟长教授把我召到上海市应用数学和力学研究所时所讲的办所宗旨:“首先,研究所要为国民经济建设,特别是上海市的建设服务”,又想到郭永怀、郑哲敏院士对我的多年教诲,决心走出去,走到马路上去,走到火热的实践中去!
在研究实践的指导思想上,我决定改变以往的做法(从文献到文献的“学究式”路子),努力遵循钱学森、郭永怀、钱伟长、郑哲敏、谢定裕等学术前辈倡导的“应用数学过程”,亦即,实验、观测、搜集数据和事实——建立数学模型——求解——实践检验——总结规律。

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