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第18章 科学研究(5)

然后,他从墙上取下那把心爱的也是唯一的乐器——一把旧小提琴。由于配不到琴弦,他轻易是舍不得用的。只见他熟练地调了一下琴弦,便拉了起来,拉了一会儿就趴在桌子上写着什么,写完又接着拉,……终于,一支饱含民族激情雄壮高昂的进行曲诞生了。

原来,冼星海是把这些瓦罐盆碟当“钢琴”使用的,一支支脍炙人口的曲子就在这奇特的“钢琴”上孕育出来了。《生产大合唱》、《黄河大合唱》,以及《到敌人后方去》、《在太行山上》、《游击军歌》等多部合唱,几百首歌曲飞出了延安,飞向全中国。这在当时,对全国抗日军民赶走侵略者解放全中国起到了巨大的鼓舞作用。

◎故事感悟

乐曲的创作,离不开慢慢调试,不断修改。冼星海便是用锅碗瓢盆这样的简朴生活用具作为乐器,谱写乐章,让这脍炙人口的名曲飞入了每个抗战者的心里。

◎史海撷英

冼星海在法国巴黎

在法国巴黎,有两位冼星海的音乐老师,一位是著名的小提琴家奥别多菲尔,一位是作曲家加隆·里昂古特。他们被这位才华出众、勤奋好学的中国青年感动了,免费收他做学生。

冼星海十分珍惜这个学习机会,虽然自己要做工挣钱维持生活,很少有时间学习和练琴,但他从不放弃丝毫的工余时间,争分夺秒地复习功课。

结果,冼星海以最好的成绩考进了巴黎音乐学院高级作曲班,这是第一个以中国人身份考入的学生,之后就跟随着法国著名的印象派作曲家杜卡斯学习作曲。

尽管考入了法国音乐学院高级作曲班,但冼星海的生活并没有因此而改变,仍然处在饥困之中,以至每天都难以安心学习。终于,他写的女高音独唱曲《风》获得了巴黎音乐学院荣誉奖,当他听到主持人问他需要什么物质奖品时,他不假思索地回答:“饭票!”

1935年春,冼星海以优异的成绩从音乐学院毕业了。本来他可以继续留在巴黎,可以获得显赫的头衔、荣誉、地位和丰厚的物质生活,甚至成为著名的音乐家,但他却拒绝了,毅然回到了祖国的怀抱,回到了上海,并且参加了抗日斗争。

钱伟长求索探原理

◎事以难而废者十之一,惰而废者十之九。——北齐·颜之推

钱伟长(1912—2010年),江苏无锡人。中国力学家、应用数学家、教育家。中国科学院院士,上海大学校长,暨南大学董事会董事长,南京大学、南京航空航天大学、江南大学、耀华中学名誉校长。中国近代力学、应用数学的奠基人之一。中国人民政治协商会议第六届、七届、八届和九届全国委员会副主席,民盟中央副主席、名誉主席。

钱伟长,我国著名力学专家,曾任清华大学教务长、副校长、中国科学院力学研究所副所长等职务。

1935年,经过艰苦的努力,钱伟长大学毕业了,并且考取了清华大学研究院物理系的研究生。在导师吴有训教授的指导下,他开始了X光谱的研究。

抗日战争爆发后,钱伟长来到昆明,在清华、北大等校组成的西南联大继续着自己的学业和研究工作。1940年夏天,他又考取了留学生,来到了加拿大多伦多大学,在著名力学专家门下从事研究工作。

到加拿大几天后,导师把钱伟长叫到他的办公室,问他准备做些什么。钱伟长说,他准备继续研究板壳的内禀统一理论。并说,潜水艇的外壳是椭圆形壳体,而飞机的机身又是不规则的圆形壳体,还有些物体是锥形壳、球形壳、筒形壳等。处理一种壳,就要有一个方程式。这些似乎各自独立的方程式,其中有共同的联系,世界并不需要那么多、那么复杂的方程式,应该找到它们之间的联系。

导师听钱伟长一口气说出的想法,非常高兴,鼓励他努力去做,有什么困难一定给予支持。

钱伟长对求索攻坚一向是十分专注的,现在表现得更是如此。他从早到晚“泡”在图书馆里,查阅、思考、演算……经过半年的时间,他运用数学的张量分析原理,终于找到了那个统一的方程式。钱伟长和导师一起写出了《弹性板壳的内禀理论》,发表在美国加利福尼亚理工学院的学报上。

在论文里,钱伟长提出的板垛理论的非线性微分方程组,被国际上称为“钱伟长方程”。当时,他年仅28岁。此后,钱伟长在力学研究领域一发而不可收,发表了一百多篇论文,写出了十余部专著,对国际物理学界有一定影响。

◎故事感悟

25岁到30岁,正是一个人创业的最佳时段。钱伟长也正是在28岁的时候,提出了被国际上称为“钱伟长方程”的板垛理论。也是因为他对于研究的专注,最终使他走上了成功的道路。

◎史海撷英

钱伟长留学启程一波三折

1939年9月2日,中英庚款第七届留英学生到达了香港。恰在此时,第二次世界大战爆发了,所有赴英客轮都被扣做军用,钱伟长等学生的留学计划也不得不延期。

无奈之下,钱伟长只好返回昆明等候通知。当时,他从王竹溪那里借到了拉夫所写的《弹性力学的数学理论》,经过仔细研究,他发现当时国际学术界关于弹性板壳理论非常混乱,不仅板和壳分开了,而且不同形状的板壳还有不同的方程式。

钱伟长决定找到一种统一的以三维弹性力学为基础的内禀理论。几个月潜心钻研后,他形成了以高斯坐标张量表达的微分几何来表示变形和应力分析的创新思想,居然获得了梦寐以求的统一内禀理论。

三个月后,当中英庚款会准备妥当时,钱伟长却和同学们选择了放弃。钱伟长回忆说:“由于英国皇家学会的会员和很多著名的教授都逃到加拿大去了,所以让我们改去加拿大留学,说有关负责人在上海英租界等我们。船到了,那是俄国皇后五号。早上8点大家上了船,中英庚款的负责人发给我们护照。并好心建议我们过日本的时候可以歇息三天,到横滨去玩玩。大家一看签证就火了,日本占领了我国的领土,害我们受那么多的罪,还跑他那里去干什么?因此,当时就有留学生把护照扔进了黄浦江,大家都下了船。最后,负责中英庚款的那个英国佬承认自己不对,说他们不懂得我们中国人的爱国心,让我们先回去再说。”

1940年8月初,庚款会再次把钱伟长等留学生召集到了上海,乘“俄国皇后号”邮轮去加拿大。9月中旬到达了加拿大多伦多大学,开始了他们的留学生活,这是多伦多大学第一次接纳中国的留学生。

◎文苑拾萃

奇异摄动法

奇异摄动法求含有小参数微分方程在整个区域上一致有效渐近解的近似方法。它是1892年由H.庞加莱倡导的。对于无限域含长期项的问题,可对自变量作变换,即采用M.J.莱特希尔提出的变形坐标法;对于最高阶导数项含小参数的边界层型问题,则采用L.普朗特从物理直觉提出的匹配渐近展开法,即将内解与外解按匹配条件对接起来的方法。

20世纪50—60年代,这一方法得到了充分发展,其中包括P.A.斯特罗克以及J.D.科尔和J.凯沃基安的多重尺度法,H.克雷洛夫、H.H.博戈留博夫和U.A.米特罗波利斯基的平均法,G.B.威瑟姆的变分法,并形成应用数学的一门新的学科分支。

中国和华裔学者对奇异摄动法的发展作出了杰出的贡献,如郭永怀对变形坐标法的推广被钱学森称为PLK法、钱伟长的合成展开法、林家翘的解析特征线法等。

奇异摄动法是从事理论研究的重要数学工具之一,对于弱非线性问题的分析甚为有效。该法在基础和应用研究中已被广泛应用于微分方程、轨道力学、非线性振动、固体力学、流体力学、大气动力学、动力海洋学、声学、光学、等离子体物理学、量子力学等领域。

慈云桂立下军令状

◎愚者不自谓愚,而愚见于言。——《鬻子》

慈云桂(1917—1990年),中国最早的计算机科学家之一,现代巨型计算机研制的奠基者。慈云桂先后毕业于湖南大学机电系,昆明西南联大的清华大学无线电研究所研究生班。1946年慈云桂在清华大学物理系,从事无线电实验室的创建工作,1954年11月调至哈尔滨的中国人民解放军军事工程学院电子系,后转至长沙的国防科技大学。1980年慈云桂当选为中国科学院学部委员(院士)。

慈云桂教授是中国著名计算机科学家,为中国的计算机事业做出了卓越的贡献。他在研制成功中国第一台专用电子计算机、晶体管通用数字计算机和百万次大型集成电路计算机之后,于1978年3月又欣然接受了研制亿次巨型计算机的艰巨任务,并向领导机关立下了军令状:一亿次一次不少;六年时间一天不拖;预算经费一分不超。现在我刚好60岁,就是豁出这条老命,也一定要把我国的巨型计算机搞出来!

中国的计算机专家瞄准了世界上最先进的计算机,但是却没有同等的物质条件。

外国计算机公司已进入电子时代,有全套的自动化流水线,而我国有些工序还停留在“象牙雕刻”的时代,元器件的质量低而不稳定。

然而,“穷且益坚,不坠青云之志”。慈云桂等科学家从世界先进技术的百花园里采集花粉,酿自己的蜜,为我国第一台巨型机设计了巧妙的结构:双阵列,把计算机的“一路纵队”改成“双路纵队”同时连结运算,并为之铺设双轨,修建众多而合理的仓库群保证供数。这样,主机的主频不变,运算速度可以成倍增加。

如果把计算机硬件比做舞台,软件就是舞台上演出的话剧;如果把硬件比做人体,软件则是这个人的知识和才能。而我国巨型机的软件系统就像一块贫瘠而荒芜的土地。不改变这种“荒芜”,巨型机就是一座徒有其名的舞台,一个四肢发达而头脑贫乏的巨人。

要在短短几年内把巨型机的头脑武装起来,工程量巨大得让人难以想象,而软件人员寥若辰星,最初只有20来人,后来八方支援,逐渐增加到几十人。为了装备中国巨型机的“头生子”,这批中年科技人员开始了长年累月的超负荷高速运转。

为了保证巨型机的稳定性和可靠性,科研人员和工人们发扬当年从研制晶体管通用数字计算机培养起来的老传统:一丝不苟,坚持质量第一。

下面这三组数字便是例证。

全机底板2.5万条绕接线,12万个绕接点,都检查8遍以上;全机800多块多层印制板,每块板上平均有5000个金属化孔,全部进行孔壁检查、孔导通测试和绝缘测试;全机600多块插件板,每块板上有三四千个焊点,他们创造了200多万个焊点无一虚焊的奇迹。

从1983年起,国防科大邀请了石油部、国家气象局、总参、鞍钢等20来个单位,在巨型机上试算了42道过去在国内其他机型上难以运算的重大题目,都得到了圆满的结果。

1983年11月,国家技术鉴定组对巨型机的各项性能,进行了我国计算机史上最严格的技术考核。按规定,允许主机24小时出一次故障,但在连续考核的12天里,主机运转了288小时无一故障。

中国的第一台巨型计算机研制成功后,张爱萍同志亲自为它题名为“银河”。

银河亿次机的诞生,向全世界宣布:中国成了继美、日等国之后,能够独立设计和制造巨型机的国家。

◎故事感悟

慈云桂瞄准了世界上最先进的计算机,在相当艰苦的条件下,他们并没有被艰苦的条件所吓怕,毅然做着努力和坚持,并最终取得了成功,甚至比规定的标准还要精确。仅仅这些,足够使我们把他记在心里,将他当成榜样。

◎史海撷英

国防科学技术大学慈云桂计算机科技奖

国防科技大学为了纪念著名计算机科学家慈云桂教授,弘扬“银河精神”,特地设立了慈云桂计算机科技奖,以便更好地激励计算机科学技术里涌出更多优秀的人才,为国家计算机事业作出贡献。这个奖项已经在慈云桂教授的家属、学生,以及各界朋友和有关单位、学校各级领导的共同关怀下,颁发了六届。

学校在慈云桂计算机科技奖的激励下,涌现出了一批批拥有高水平的专业计算机人才,获得了这个奖项的很多人都成了教授或研究员,为祖国的计算机事业贡献了卓越的才智。

◎文苑拾萃

银河计算机

当我国巨型机的头生子——“银河”亿次计算机立于太平洋之滨的一片闪烁着东方文明的土地上,向世界沉静地微笑的时刻,秉性刚直从来没流过一滴眼泪的慈云桂,此时,再也抑制不住内心的激动,流下了幸福的泪水。为表达自己的情怀,他写了一首七律《银河颂》外一首《浪淘沙》。

他在前言中写道:“银河亿次级巨型计算机全面考核胜利结束,算是完成了党中央交给的艰巨任务。回顾五年多与同志们风雨联床、忧乐与共、知难而进的战斗历程,颇饶兴趣,特书此以遣怀。”

银河颂(外一首)

银河疑是九天来,妙算神机费剪裁。

跃马横刀多壮士,披星戴月育雄才。

精雕岂为人称誉,细刻缘求玉琢材。

极目远穷千里外,琼楼更上不徘徊。

浪淘沙

喜讯几回传,笑语欢颜,披荆斩棘勇当先。

骇浪惊涛风雨急,事事年年。

捷报又翩翩,银河显现,人间碧落地联天。

妙算神机今已在,亿境干旋。

邓稼先攻克原子能世界

◎群居终日言不及义,好行小慧,难矣哉!——《论语》

邓稼先(1924—1986年),安徽怀宁人。我国的理论物理学家、核物理学家,中国科学院学部委员,中国共产党员,第12届中共中央委员。