鐘萬勰（右一）在跟學(xué)生討論。
大連理工大學(xué)供圖

中年時的鐘萬勰。
大連理工大學(xué)供圖

(資料圖片)

人物小傳

鐘萬勰，1934年生于上海，工程力學(xué)與計算力學(xué)專家，中國計算力學(xué)發(fā)展的奠基人之一。1993年當(dāng)選中國科學(xué)院院士。首創(chuàng)“離散辛數(shù)學(xué)”方法，研究提出精細(xì)積分法、計算結(jié)構(gòu)力學(xué)與最優(yōu)控制的模擬關(guān)系、參變量變分原理等。曾獲國際計算與實驗科學(xué)工程大會（ICCES）終身成就獎，國家自然科學(xué)獎二等獎、何梁何利科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎、遼寧省自然科學(xué)獎一等獎，全國模范教師稱號。

上課鈴聲響起，大連理工大學(xué)第一教學(xué)館115教室，一位白發(fā)老者站起身來，將隨身的拐杖放在一旁，一手撐著講桌，一手握著翻頁筆，聲音洪亮、精神飽滿。

這是一堂運(yùn)載工程與力學(xué)學(xué)部的研究生課程，學(xué)生們認(rèn)真地聽著眼前這位89歲老院士的講解。“辛”，是很多力學(xué)問題基本方程的數(shù)學(xué)性質(zhì)，求解時，保持方程的“辛”結(jié)構(gòu)，可以穩(wěn)定控制偏差。由鐘萬勰開創(chuàng)的“離散辛數(shù)學(xué)”，讓“辛”從晦澀難懂的數(shù)學(xué)領(lǐng)域走入了應(yīng)用力學(xué)的實踐場景。

從發(fā)展中國的計算力學(xué)，到開創(chuàng)“離散辛數(shù)學(xué)”，再到講授相關(guān)知識體系，鐘萬勰畢生的學(xué)術(shù)追求，就是要為我國的數(shù)學(xué)研究爭得一席之地。

將算法語言轉(zhuǎn)化為力學(xué)語言，開發(fā)結(jié)構(gòu)分析計算程序，解決工程技術(shù)難題

1934年，鐘萬勰出生于上海，父親鐘兆琳是我國電機(jī)學(xué)的奠基人之一，從小開始，鐘萬勰就深受家庭氛圍影響。

1952年，鐘萬勰考入同濟(jì)大學(xué)橋梁與隧道工程專業(yè)，大學(xué)期間，他自學(xué)了《柯氏微積分學(xué)》、柯朗—希爾伯特《數(shù)學(xué)物理方法》、斯米爾諾夫《高等數(shù)學(xué)教程》。畢業(yè)前夕，他撰寫的論文《彈性力學(xué)中的接觸問題》被校長李國豪看中，推薦給中國力學(xué)學(xué)會。時任中國科學(xué)院力學(xué)所副所長錢偉長看后，請他給自己做助教。1959年，時任所長錢學(xué)森派鐘萬勰到中國科技大學(xué)擔(dān)任理論力學(xué)課程的主講教師。1962年，鐘萬勰來到了大連工學(xué)院（大連理工大學(xué)前身）。

20世紀(jì)70年代初，由于電子計算機(jī)的應(yīng)用，國際上力學(xué)研究和應(yīng)用發(fā)生了巨大變化，但我國在計算力學(xué)領(lǐng)域研究還是一片空白。時任中科院學(xué)部委員、大連工學(xué)院數(shù)理力學(xué)系教授的錢令希派出以鐘萬勰為骨干的團(tuán)隊，研發(fā)推廣土木結(jié)構(gòu)計算分析程序。這類程序設(shè)計，計算量巨大，以前都是手工計算，耗時長。如何將計算機(jī)算法語言應(yīng)用到力學(xué)分析上，國內(nèi)幾乎沒有資料可查。

當(dāng)時，全上海僅有兩臺小型計算機(jī)可用，鐘萬勰只在每天晚上12點(diǎn)左右有10到15分鐘的上機(jī)時間；為了準(zhǔn)備存儲用的紙帶，需要在清晨6點(diǎn)前去“搶占”為數(shù)很少的穿孔機(jī)。就這樣從頭開始、廢寢忘食，鐘萬勰將算法語言一點(diǎn)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為力學(xué)語言，開發(fā)出結(jié)構(gòu)分析計算程序軟件，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

兩臺計算機(jī)內(nèi)存非常小，為了解決大量的計算問題，鐘萬勰又將數(shù)學(xué)中的“群論”與結(jié)構(gòu)力學(xué)相結(jié)合，實現(xiàn)了“小馬拉大車”的效果。大連交通大學(xué)退休教授吳昌華回憶：“我用鐘萬勰結(jié)構(gòu)分析程序算齒輪，14個齒，28個對稱軸，按照群論理論，只要對二十八分之一的面積或者體積進(jìn)行劃分、求解，問題就全部解決了，效率太高了。”

1983年，錢令希讓鐘萬勰帶隊，在渤海石油開發(fā)方面開發(fā)屬于中國自己的通用分析程序。鐘萬勰帶領(lǐng)團(tuán)隊僅用一年半時間，就做出了結(jié)構(gòu)設(shè)計計算程序。“我們的頭腦不比別人差，中國人挺直腰板自己干，一定行！”鐘萬勰說。

到20世紀(jì)80年代初，國內(nèi)已經(jīng)有幾千個工程使用了鐘萬勰開發(fā)的軟件，解決了大量工程中的技術(shù)難題，我國在計算力學(xué)領(lǐng)域與國際的差距逐漸縮小。

創(chuàng)建“離散辛數(shù)學(xué)”，讓傳統(tǒng)“辛”體系擺脫局限性，適應(yīng)信息化數(shù)字化需要

1996年，鐘萬勰到國外講學(xué)，他講的“離散辛數(shù)學(xué)”，是對彈性力學(xué)求解“半逆法”的挑戰(zhàn)，贏得了現(xiàn)場經(jīng)久不息的掌聲。有專家感嘆：“彈性力學(xué)還可以這樣改進(jìn)！”

“辛”，代表了動力學(xué)能量傳遞過程中狀態(tài)兩端的一種對稱結(jié)構(gòu)，稱為變分法和傳遞辛矩陣，動力學(xué)要求，能量從初始產(chǎn)生到完成傳遞，辛矩陣要達(dá)到能量守恒，這是控制學(xué)中最基本的問題。所謂“保辛”，就是系統(tǒng)的守恒。“半逆法”在數(shù)學(xué)求解上有一定成分的“湊”和“猜”，導(dǎo)致該理論一直不能被廣泛應(yīng)用。

“這個難題，我也來碰一碰。”20世紀(jì)50年代，鐘萬勰就對“半逆法”產(chǎn)生了質(zhì)疑。在之后的近40年時間里，鐘萬勰先后創(chuàng)立了“群論在結(jié)構(gòu)力學(xué)中的應(yīng)用”“極限分析中新上、下限定理”“參變量變分原理”“精細(xì)積分法”等獨(dú)樹一幟的計算力學(xué)理論與方法。他在分析動力學(xué)“辛”體系的基礎(chǔ)上，從結(jié)構(gòu)力學(xué)入手，引入狀態(tài)向量的描述，進(jìn)行區(qū)段離散分析，打通了分析動力學(xué)與分析結(jié)構(gòu)力學(xué)之間的隔閡，實現(xiàn)數(shù)值計算。

1993年，《計算結(jié)構(gòu)力學(xué)與最優(yōu)控制》出版；1995年，《彈性力學(xué)求解新體系》出版——這是鐘萬勰一生40余部著作中最有分量的兩部。鐘萬勰創(chuàng)建的“離散辛數(shù)學(xué)”，讓傳統(tǒng)“辛”體系擺脫了高深難懂、脫離工程實際的局限性，適應(yīng)了信息化、數(shù)字化的時代需要。

“中國古代傳統(tǒng)數(shù)學(xué)稱為算術(shù)，講究應(yīng)用，是要實實在在地算出數(shù)值來的。”鐘萬勰驕傲地說，“當(dāng)代的中國數(shù)學(xué)應(yīng)該在國際學(xué)術(shù)界占有一席之地了！”

多年堅持授課，引導(dǎo)學(xué)生將科研目標(biāo)瞄準(zhǔn)解決實際問題

見到鐘萬勰時，他正在為剛出版的《辛數(shù)學(xué)及其工程應(yīng)用》一書進(jìn)行補(bǔ)充、修訂。一個10平方米左右的房間里，寫字臺離床鋪很近，他說，這是為了便于工作起居。“現(xiàn)在這本是研究生教材，我想再刪減、補(bǔ)充一些內(nèi)容，再出一本本科生教材。”鐘萬勰摘下眼鏡，揉了揉雙眼說。

鐘萬勰一直堅持為高年級本科生和研究生上課。一節(jié)課90分鐘，每次上課前，他都吃得很少。“胃里沒負(fù)擔(dān)，好講課。”腿腳不便，他就自帶個“小墩子”，累了就坐下講課。

“上課是為了保持研究狀態(tài)，也希望能引導(dǎo)更多學(xué)生研究‘辛’的問題。”鐘萬勰說。

鐘萬勰潛心于理論研究，同時也關(guān)注如何將自己的研究與傳統(tǒng)文化結(jié)合起來。近年來，他把“辛”體系按照祖沖之方法論進(jìn)行歸結(jié)，提煉中國古代數(shù)學(xué)，求解現(xiàn)代力學(xué)問題。“祖沖之計算圓周率的思路是割圓法，可推測為：平面上兩點(diǎn)之間連接的短程線是直線，而約束只要在離散格點(diǎn)處滿足即可。當(dāng)前已經(jīng)處于計算機(jī)、信息時代，看起來非常精美的圖像，其實全是離散數(shù)值表達(dá)的，中國的算術(shù)傳統(tǒng)優(yōu)勢在其中體現(xiàn)出來了。”鐘萬勰說。

即使他的結(jié)構(gòu)計算理論已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于航空航天、土木建筑等許多領(lǐng)域，鐘萬勰仍覺得有遺憾：“當(dāng)年我就沒能把握住在高層建筑和內(nèi)燃機(jī)設(shè)計方面的兩次機(jī)會，還是推廣應(yīng)用做得不夠好。”

“我們研究數(shù)學(xué)是為了應(yīng)用，”鐘萬勰常教導(dǎo)學(xué)生要把論文寫在祖國的大地上，“一定要把目標(biāo)瞄準(zhǔn)解決國計民生的實際問題！”

■記者手記

傳承開拓自主創(chuàng)新

在鐘萬勰身上，記者看到了一種傳承與開拓兼具的精神。正如他自己所說，“我們既要對得起我國悠久的歷史和文化，還要對得起國家發(fā)展的時代機(jī)遇。”

科學(xué)研究，脫離了傳承則無根，缺乏了開拓則無發(fā)展。鐘萬勰的科研成就是在潛心研究、廣泛涉獵之后的集大成，也是面向世界科技前沿、面向國家重大需求的新突破。以歷史眼光看自主創(chuàng)新，曾經(jīng)的經(jīng)典理論既推動了現(xiàn)代化發(fā)展，也會在新的時代背景下表現(xiàn)出歷史局限性；時代的發(fā)展提供了新的機(jī)遇。認(rèn)清這個規(guī)律，科研工作者才能更加自信地繼承發(fā)揚(yáng)中國優(yōu)秀傳統(tǒng)，走獨(dú)立自主的創(chuàng)新道路，搶抓全球科技競爭的先機(jī)。

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