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挑战极限

——记力学专家与航空教育家、原上海交通大学校长、校友范绪箕

叶香玉

校博物馆在进行征集工作中,早就听说了原上海交通大学校长、校友范绪箕的名字和他那不凡的业绩,2006年春天,工作人员通过上海交通大学校办陈秘书的帮助,在上海交通大学机械与动力学院1011研究室如约见到了目前还在从事科学研究工作的范老。时年92岁的范老精神矍铄、气质儒雅,谈吐幽默,慈祥可亲,让人一下子消除了初次见面的紧张。

前不久我们恰巧碰到范老的博士生、上海交通大学青年教师白丹来哈工大参加有关会议,她告诉我们,没什么特殊情况,老师每天上午10时会准时来到研究室工作。

(一)

范绪箕校友的一家与哈工大颇有渊源,这源于其父亲范其光。范绪箕1914年1月5日出生于北京的知识分子家庭,范其光是满清政府选派的第一批留俄学生,范老说他的父亲十三、四岁就到俄国,最初入师范学校,后入交通大学学习铁道工程,这一学就是十几年。在学习期间曾参加由俄国支持的满洲里—绥芬河铁路的测量和修建工作。回国后历任津浦路调查员、铁道技师等职,1924年被派到中东铁路任理事会理事。中东铁路由中俄两方面组织理事会。当时有刘哲、范其光等4人任中方理事。后来范其光曾受委派代任中东铁路局局长,1933-1935年期间,他还兼任过哈工大领导工作。据有关资料记载,范其光是一位正直爱国的知识分子。范绪箕和哥哥范绪筠1925年他们随家庭迁移到哈尔滨。

谈起在哈工大读书,范老清晰地回忆,他和哥哥范绪筠先后进入中俄哈尔滨工业大学预科班学习,范绪筠1933年毕业于中俄哈尔滨工业大学(即现哈尔滨工业大学前身),并以优异的成绩获得学校资助同年赴美国麻省理工学院学习,1937年获科学博士学位。拥有满腔爱国热忱的范绪筠同年即返回祖国。回国后,范绪筠先在清华大学电机系任教。抗日时期随清华南迁至长沙后转至昆明,在清华大学无线电研究所任教授,在此期间从事半导体物理的理论与实验研究。他1942年完成两篇颇有价值的论文《固体间电接触的理论》和《金属间以及金属和半导体问题的接触》。是他发现了半导体中导电电子密度可能偏离其正常值相当大的现象,并定量地讨论了两个物体接触处附近的势位和电子密度分布;40年代末,他在当时最为人们重视的锗与硅半导体方面的研究取得了许多成就。他用光学性质证明半导体有禁带,从实验上证明锗和硅有吸收限。他的这些研究成果对于固体电子学的发展和第二次世界大战后半导体的广泛应用起了很重要的作用。他的研究成果在国内外同领域颇有影响。范绪筠是世界半导体物理开创性研究人之一,也是一位卓越的物理学家。

范老告诉我们,抗战胜利后,哥哥范绪筠回到北京清华园,1947年,由清华大学派送美国普渡大学作访问学者。普渡大学对范绪筠的研究成果深感兴趣,邀请他在该校任教。范绪筠后来成为普渡大学物理学邓肯教授。从有关资料里我们还了解到,范绪筠是美国国家研究委员会固体科学小组的成员,曾任美国国家科学基金会和国家科学院各种委员会和评审小组的成员,1969—1972年任国际纯粹物理学与应用物理学联合会半导体委员会的通讯会员,1959-1961年是美国物理学会固体物理行政委员会成员。范绪筠2001年在美国逝世后,他的实验室被学校以其名义给予保留。范绪箕与范绪筠1982年曾在美国会晤,这也是他们于1947年后的首次见面。

(二)

说起哈工大,范老充满亲情,他说,我的学士学位就是在哈工大获得的。从学术上说,那是我接触到的完全不同的一种学校制度,这是我回国以后感受到的。我实际上是经历了3种不同的学校教育制度。一种是哈工大教育制度;第二是美国的教育制度;第三是中国国内大学的教育制度。范老在哈工大获得的教育基础很深,“因为我在哈工大呆了7年半——预科3年,大学4年半。基础是非常重要的。这所大学由俄国支持开办,教材用俄文,讲课亦用俄语,非常重视基础理论教育。而且哈工大的老师教学非常认真,至今还记得我们学过的一本材料力学的俄文教材,后来在美国斯坦福大学我还见到了这本书的作者——世界知名的力学家、铁摩申柯教授。”

范绪箕于1928年是从哈尔滨法政大学预科转到哈工大预科,直接插入了二年级,1929年预科毕业就直入哈尔滨工业大学机械系本科学习,并于1935年毕业,在学习期间他还和同学孙运璇是同班,而且还是非常要好的学友。毕业设计时,每个系都出了一些题目让学生选择,孙运璇综合了两个系所提出的题目提出了一个完整的电厂设计课题,他邀请范绪箕和他共同完成这个设计。孙运璇当时还向学校教务处提出了他的想法,得到了两个系主任的同意,从此就开始了他们的共同设计任务。范老说,这也成为哈工大史无前例的也是惟一的由两人合作的极为完整的毕业设计。范老告诉我们,孙运璇的毕业答辩是出色的,他的设计得了个“特优”。他的导师“波波夫”是有名的严厉的老师,学生是不容易从他手中得到“优”的。更不用说“特优”的了,而孙运璇以他的理解力、记忆力强和反应快的特长完全征服了他。

跨过了一个世纪,范老对母校哈工大的学习生活仍然保存着许多难忘的记忆。

(三)

1936年,范绪箕远渡重洋留学美国加利福尼亚理工学院,攻读机械和航空工程,第二年获机械工程硕士学位,1937 年在世界著名科学家冯•卡门(Theodore von Karman)指导下攻读航空工程博士学位。他的导师冯·卡门是上世纪最杰出的科学家之一,世界航空科学的泰斗,也是我国著名科学家钱学森的博士导师。

1940年范绪箕因母亲病重被召回上海。后来到浙江大学任副教授,担任空气动力学、材料力学等课程的讲授。1942年应聘到航空研究院(成都)任研究员。这一年他在全国工程师学会上提出的论文“三边固定一边自由板在集中载荷作用下的弯曲问题”被评为特等奖。1943年到昆明,受聘于清华大学航空研究所任教授。

1945年抗战胜利,范绪箕应聘为浙江大学教授创建航空系,当时学校经费十分困难,物质条件艰苦。范绪箕认为,航空学科是应用性很强的学科,人才的培养离不开实验设备。他作为系主任,一面大力聘请专家、技术员和工人,一面积极筹建实验设备。尤其是风洞的建造,更是不易。无现成图纸,就自行设计,缺少经费,他自己出资千方百计搞材料,发动大家自己动手加工,终于建设成功我国第一个自行设计和加工制造的回流风洞。在浙江大学航空系教学工作中发挥了重要作用。这座风洞后来随院系调整继续在西北工业大学的教学中发挥作用。在浙江大学他还主持先后建成了结构试验机、落震试验台,发动机试验台及仪表自动设备试验室,开设了航空工程的全部课程。担任空气动力学、飞机结构力学的授课任务。建成了一个在当时比较先进的航空系。1947年范绪箕被浙大推荐为中央研究院候选院士。

范绪箕是当时浙江大学活跃的“少壮派”,思想倾向进步,痛恶当时的贪污腐化之风,积极投入了反饥饿、反迫害斗争,他积极支持学生的进步行为,深受青年教师和学生的尊重与爱戴。1949年全国解放,范绪箕被浙大地下党组织推荐,由浙江省军管会任命为浙江大学、英士大学、三江大学3校接管委员会委员,接管工作结束后任浙江大学校务委员会委员兼总务长。至1952年,范绪箕一直在浙江大学航空系任教,先后任航空系系主任、校总务长、校务委员会委员等职,从事教学、科研和管理工作。他办事民主,讲究原则,对课程精简、开展工读运动、校园建设和航空系的壮大发展等做出了重要贡献。

1952年全国进行院系调整,范绪箕奉命组织中央大学、上海交通大学和浙江大学三校航空系合并成立华东航空学院,主持选址建校于南京,范绪箕任校务委员会主任兼教务长。建校后任副院长兼教务长,并担任工程数学、材料力学等课程的讲授任务。1956年华东航空学院迁至西安,范绪箕奉调南京航空专科学校主持改院建成为南京航空学院,任副院长。他本着加强基础因材施教的原则修订了各学科、各年级的教学计划把专科教育改变为大学本科教育,并担任工程数学课的讲授。

范绪箕的学术生涯是丰富的。聆听过他课的一位研究生说,他虽是一位力学家,但数学功底十分深厚,他在解微分方程时,你根本就来不及纪录,四块移动黑板,一会儿就写得满满当当,他有一句名言就是:想当物理学家,首先要是一个数学家。他说一个教育工作者,在“传道、授业、解惑”的过程中首先是传道,他说对任何一个人来说,“想立业必先立德”。范绪箕称得上是一位称职的教师。

1958年大跃进期间南航承担了建造无人靶机的科研任务,范绪箕在以任务带实验室建设的思想指导下筹划、主持设计和建造了600×600mm的亚跨超音速风洞,2.5×3m的低速风洞,和我国第一台液压三轴飞行姿态模拟转台,不但为南航教学,科研和发展无人驾驶靶机提供了必要条件,也为国家培养导弹和飞机型号的设计人才提供了地面模拟与试验的手段。使南航成为科研教学与人才培养的基地。这些大型设备的建成经专家鉴定都分别获得全国科学大会和省部科技进步一等奖。这些取得的成绩使南航在不长的时间里由大专一跃成为全国重点大学。

1979年文化大革命后范绪箕调到上海交通大学任副校长,1980年任校长。在上海交通大学,范绪箕针对当时的专业教育学生知识面窄的弊端,大力推行教改提倡跨学科制度,成立了跨学科委员会。鼓励发展新的跨学科专业,建立了生物技术等专业。推行启发式教学,提出对学生进行全面的,口读并重的外国语教学方向,实行在一定的名额下优先选派优秀大学毕业生,出国进修读正规研究生,少派进修教师的方针。派留学生不专重外语要专业基础并重,亲自主持了选拔工作和与外国各知名院校联系研定培养名额,打开了学术交流的门路。应邀至国内外院校进行讲演,撰写了多篇有关教改的论文,其中“改革理工科高等教育的一些问题高等工程教育要实行多层次化”、“对我国当前高等工科教育中些问题的看法”等文分别获教育部和上海市教育研究优秀论文奖。

1982年在上海交大没有航空专业的情况下创建了跨学科的热力力学研究室,进行了红旗二号发动机喷口的热应力计算及试验测量研究工作。1983年指导发展和研制的“MDS-I行机数字采集系统”,解决了当时许多研究部门的需要,经上海市高教局组织鉴定通过生产,曾为航空航天及船舶总公司等有关试验研究单位所采用。1983年应邀在第十四届国际激波管会议上作了激波管对气动加热测量的提纲。1985年被推选为第16-17届该会的顾问委员会委员。自1982年以来所发表的研究论文和学术成果报告30余篇。其中在美国国际热物理杂志Int.J.Thermophysics10:1085(1989)所发表的关于一种新的热膨胀系数的测量方法,被编入美国商业部国家标准化和技术研究所出版的Thermal  Expansion of solids一书中。在南京航空航天大学所指导的研究成果,登载在南航学报1994年第二十六卷第四期发表的论文“摄影技术在三维位移测量的应用”为美国出版只读光盘(CDROM)数据库(工程索引)摘录收藏。

范老从1990年始,研究方向为超音速气动加热和热结构力学,指导进行“复杂外形不同马赫数飞行器气动计算”及“飞行器结构中的热传导计算”研究,经过10年时间完成了数个大型研究课题,取得了丰富的研究成果。发表在国内外杂志的部分论文有“二维平板可压缩边界层的二次稳定性分析”发表于应用数学和力学第二十卷第五期(中英文版)1999,“横向同心筒中间的三维自然对流”登载在ASME,NHTC 2000-12284,“飞行器突起物周围气动加热的工程计算方法”发表于宇航学报第十九卷第一期1998,“守恒的搭接网格在复杂外形物体超声速粘性绕流中的应用” 登载在Proceedings of ASME/JSME  FEDSM99. “关于复杂外形不同马赫数飞行器气动特性通用计算方法的研究”经航空工业总公司和航空部专家鉴定获中国航空工业总公司科技进步一等奖。2001年经推荐评选获香港何梁何利基金科技进步奖。

范老为国家做出了非常重要的贡献,但他却很平淡地描述自己:我没做什么特殊的工作,只是做了一些力所能及的事。在一次上海市青年力学沙龙暨范绪箕教授的著作《气动加热与热防护系统》一书的首发式上,何友声院士热情赞誉范老的丰富力学学术生涯和淡泊名利的学者风范。称范老是挑战两个极限(人类生命的极限和从事科研工作年龄的极限)的楷模。我们祝愿范老健康长寿!突破两个极限!