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【科学讲座】李家春: 现代力学的机遇和挑战

2018年4月10日晚7点,中国科学院大学科学前沿进展名家系列讲座Ⅱ第70讲在玉泉路校区礼堂举行。这次讲座,我们有幸请来了中国科学院李家春院士。李院士是一位流体力学家,今天他为同学们带来的讲座是“现代力学的机遇和挑战”。

开门见山,李院士向同学们清晰地介绍了他的演讲思路。讲座总共分成5个部分,包括引言、近代力学的功绩、现代力学的诞生、21世纪的挑战以及结束语。在引言部分,李院士提到了物理学上的两朵乌云,并由此类比,指出经典力学的两个疑难:雷诺实验和动力飞行。雷诺实验和动力飞行曾困扰了几代科学家,在近百年的探索中,人们提出很多想法,由此也开启了近代力学的大门。

李院士说,近代力学的奠基人有两个,分别是普朗特和冯·卡门,他还特别指出冯·卡门先生正是我国著名学者钱学森和郭永怀的老师。李院士这样讲到,近代力学的主要特征有三个方面:研究从理想介质转向了真实介质,开始运用物理建模和近似方法,开始与工程科技紧密的结合起来。普朗特对近代力学的发展真可谓是功不可没。他提出了边界层理论、提出机翼理论、提出关于湍流的混合长度理论等等,有力地推动了近代力学的发展。在近代力学进一步的发展中,冯·卡门成了主角。冯·卡门带领他的团队做出的贡献有以下方面:提出高亚声速流下的卡门-钱公式,研究突破声障的技术,研究了高超声速流与稀薄气体流动,划分了空气动力学、气动热力学、气动热化学三个领域,研究了火箭推进技术等等。

现代力学的诞生是时代进步所带来的必然结果。现代力学的主要特征是什么呢?这是一个关键问题,而李院士是这样说的:第一是充分利用了高新技术的成果;第二是研究对象从真实介质到复杂介质,这是近代力学研究对象的进一步拓展;第三是揭示了自然现象的新规律;最后一点,学科交叉成为了现代力学的学科前沿。接着,李院士一一为同学们介绍这几个特征的一些具体表现。比如说超级计算机和先进的测量技术,这些高新技术为现代力学的研究提供了很大的帮助;再比如说如今有一大批学科交叉前沿问题,如天体物理星系密度波的研究、地球物理流体力学关于内波的研究、生物力学及微纳米系统的提出等等。

李院士说道,随着现代力学的发展,我国在上天入地下海等方面都取得了巨大的成果,目前突出领域有航空航天技术、非常规化石能源、海洋海岸工程等。随后,李院士介绍了我们工程科学学院的研究成果。引人注目的有JF12高超声速爆驱动激波风洞、实践十号科学实验卫星、3000米半潜式钻井平台等。

提到现代力学的新机遇,李院士表现出了很高的热情。这些新的机遇有经典力学疑难问题湍流、固体破坏及三体问题,交叉学科前沿的一些研究,重大工程瓶颈。关于三体问题,李院士也讲了很多,满足了同学们的好奇心。

最后,李院士充满激情地告诉同学们,现代力学是一门经典的基础学科,同时是有强大生命力和广阔前景的学科,希望同学们能积极奋进,抓住机遇,为现代力学的研究贡献力量。至此,本次讲座圆满结束。(文/陈兴功  作者系国科大记者团成员)

  

主讲人简介:

李家春,流体力学家,中国科学院力学研究所研究员、博士生导师,中国科学院院士。长期从事流体力学研究,在非线性流动问题、环境流体力学、海洋工程力学等方面取得成果,获多项国家和中国科学院自然科学奖和科技进步奖,周培源力学奖。是IUTAM理事,第八届中国力学学会理事长,海洋工程学会副理事长,TAML主编。现任中国科学院大学工学院院长,长期从事研究生教学,是中科院优秀教师,获北京市教委杰出贡献奖。2003年当选为中国科学院院士。

延伸阅读:

“科学前沿进展名家系列讲座”创办于2014年9月,是中国科学院大学为本科生开设的必修课程,同时欢迎研究生与教职工参加,由中国科学院大学本科部主办,讲座召集人为徐涛院士。该课程按照数学、物理、化学、生物、材料、计算机、天文、电子信息工程、环境九个专业,邀请相关科学领域的院士等知名专家开展专题讲座。通过讲述科学故事、介绍相关学科方向的科学前沿进展,让学生在本科阶段了解不同学科的科研方向与主要进展,拓宽学生的学术视野,为他们最终选择学科专业与专业方向提供丰富的判断依据。