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得天下英才而育之——杜善义院士在首届善义班宣讲会上的讲话

2021-11-15  哈尔滨工业大学航天学院

      “刚才这位同学问我,为什么选择复合材料?无论是当初选择结构力学专业还是后来从事复合材料方面的研究,归根结底是为了满足国家的需要。”在哈尔滨工业大学首届善义班宣讲会上,杜善义院士如是说。

      1959年我入学中国科学技术大学,学的专业是近代力学系的飞行器结构力学,我的系主任是被称为中国航天之父的钱学森先生,钱学森先生在1961年给我们讲了一门课,叫星际航行概论,课上他讲过一句话:对一个航天器来说,一个零件减少一克重量都是很大的贡献。这说明一个什么问题?说明航天器结构的轻量化是非常重要的研究课题。

      我们发射卫星,多出一公斤重量起码要多花费2万美金以上,另外有效载荷也带不了那么多。树脂基复合材料的最大特点就是轻,用碳纤维增强后性能和铝合金差不多,但是比铝合金轻了一半。所以我当时就想,如果我们航天器能用这种新型的复合材料来代替铝合金和其他金属,重量就会大幅度下降。我们现在研究的CR929大飞机,实际就采用了新型复合材料。但是无论是将新型复合材料用在飞机、卫星、导弹或者火箭上,前提是要把它的性能搞清楚,就是在飞行环境下,它到底能承受多大的力?这个结构是否安全?这是很大的问题。

      那么这个问题由谁来解决?就是搞力学的专家来解决,所以后来我研究复合材料,实际上就是用力学的一些新的理论和新的方法去解决这种新材料的应用问题,它的载体就是航天或者航空飞行器。

      参加今天的宣讲,看到刚入学的非常年轻的朋友加入哈工大,我非常高兴。今年是建党100周年,我们的国家进入到了一个新的时代,去年百年校庆期间,总书记对哈工大做出了高度评价:“打造了一大批国之重器,培养了一大批杰出人才,为党和人民作出了重要贡献。”你们在这样的一个时代,进入这样优秀的一所大学学习,我衷心为大家高兴,为大家祝贺。

      对于善义班的成立,我是非常支持和拥护的,但我想提醒大家要从“善”与“义”的深层含义来理解这个班的名字,而不要理解为我个人的名字。我们做任何事情之前都要想清楚为什么做这件事和怎样去做好这件事,我们决定成立善义班的初衷是什么?就是顺应国家需求,顺应科技发展需求,顺应我们创办世界一流大学的需求。这种类型的班并不是哈工大独有的,国内很多高校都有,比如清华有姚班,中国科大有少年班等等,这些班都有各自不同的特色,但它们最重要的共同特色就是培养拔尖人才。

      我们国家现在大概有3000多所大学,每年的毕业生约有800多万,我认为每一个大学毕业生都是人才,他们有区别于普通的劳动者。对理工科的学生来说,他们的工作要有科技含量。除此之外,在他们整个成长过程中所形成的价值观、人生追求、家国情怀,我想也要高于一般的劳动者,所以他们能够为国家的发展和科技的进步,为社会的发展和进步做出更大的贡献。

      人才是科技发展的第一资源,也是一个战略资源。我们国家现在要从一个发展中国家建成社会主义现代化强国,一个重要标准就是经济发展规模比现在还要大。我们现在虽然是世界第二大经济体,但是从人均GDP来看我们还是比较落后的。那么未来经济的发展,特别是现代化经济发展靠什么?我个人认为主要靠科技,而科技的发展,科技强国的建设实际上靠什么?靠人才,人才是整个国家发展的一个最重要的资源。我们说创新是引领发展的第一动力,创新也是要通过人来实现的。

      我们现在提出培养拔尖人才。怎么去解释拔尖人才?简单说就是人才中的人才。钱学森先生在弥留之际,最关心的一个问题就是教育的问题,人才的问题。他认为我们国家有这么多的大学,却很少能够培养出拔尖的人才,因为很少有人去想别人不敢想的问题,去做别人不敢做和不能做的研究。从这个角度来讲,拔尖人才实际上就是在知识层面,解决问题的方法,对科学的认知和对工程的设计等等方面,要有过人之处,或者说他应该是一个领军人才。

      2300年以前,大思想家教育家孟子曾说过一句话“得天下英才而教育之,一乐也”我的办公室就挂着这么一幅字画,我每天都能看到,非常认同。作为一个教育工作者,孟子希望学生能成为人才,不是一般的人才,是拔尖的英才。我也经常说希望我的学生超过我,现在有的学生已经超过我了,有的正在超过我,有的可能将来会超过我,这个才是我们的科技发展、社会不断进步的表现。

现如今国家非常重视人才特别是拔尖人才的培养。从我们教育工作者来说,我们更期望能够培养一些适应国家需求的,有创新能力的领军人才。我们国家人才资源到底缺不缺?我认为不算缺。为什么?我们办了这么多的大学,还有其他类型的一些学校,我无论从数量上还是质量上来看,我们在国际上还是有优势的。但是我们缺的是拔尖人才,是有创新思维的人才,是能够发现一些科学的规律,能够解决一些重大工程理论问题的领军人才。

      我们哈工大毕业生当中,这样的人才如果能占到1/4,作为一个教育工作者就没有遗憾了。我们讲建设航天强国,什么算航天强国?不是第一就是并列第一,第二都不行,在航天技术上必须是引领的,这样才能是公认的强国,而这样一个目标的实现势必需要这些拔尖领军人才的推动,需要他们去引领一个个团队,做从无到有的创新性技术变革。我们能够做出现有的航天器非常不简单,它的科技含量是非常高的,研发过程也是相当不容易,但是这些东西别人都做了,我们有的别人也有。我们现在每年40多次发射,我们的空间站也好,深空探测也好,载人航天也好,北斗导航也好,这些东西是有中国特色,但总的来说还是在别人后面走。

      如今我们成立善义班,就是基于这种情况所做出的决定,是从我们国家科技发展的需求、建设航天强国的需求,哈工大建设世界一流大学需求的层面上来思考问题。我认为此举意义重大,我们一定要足够重视。拔尖人才实际上是一个模糊的概念,我上面所讲到的,是我们未来的努力方向,并不是要求大家在校期间就能够做成,我们现在要做的,就是帮助大家在校期间把基础打好,底子打牢,工作以后能够抓住机会、施展才华、达成目标。我想如果学校的资源和基础条件等各方面允许,我们将来还可以办得更多。这就是我说的第一个问题,要明确我们办这个班的目的。

      第二个问题就是这个班究竟怎么办?这是一个新的事物,教育在不断的发展,教育改革也不断的进行,培养模式,教学内容,改革思路等等,这些都在不断的变化。就善义班来讲,我们的任务很重。我们要创造条件,比如说要配备优秀的教师,优中选优;要提供完善的教学计划,实践的方式,国际合作的渠道等等。这个班目前来看有三个方向,定这三个方向,我想国家的需求是第一位的;第二是我们的实验平台,师资水平,可以支撑这三个方向。为什么定这三个方向?我简单讲讲。

      首先是力学。在历史上,我们国家航天事业的创始人钱学森先生,在1958年中科大成立时建议要成立近代力学系,这个系主要是将来为航天服务。我们研究空气动力学的问题,结构力学的问题,防热的一些问题等等,都是为航天服务。比如说空气动力学,只要是大气层内任何一个飞行器的设计,你不掌握就没法设计,对不对?结构力学更是这样,既要保证结构的安全,又要精致,又能实现功能,一定要学好。航空航天的环境非常复杂,在工程任务里尤其如此。我们对发动机里面的燃烧规律并不是搞得太清楚,这还有待探究。

      有我们人类社会的存在就有力学。我讲过一句话,力学不是一切,但是一切都有力学,力学是一切装备,一切结构设计的基础,没有它可不行。设计飞机的时候你得搞明白,怎么设计使阻力小,怎么设计使升力这么大如此等等。对其他任何一个运动的装备,比如说我们的高铁时速300km/h,磁悬浮达到600km/h,这些东西的设计缺了力学是绝对不行的。

      第二个就是复合材料与工程。我们现在材料的应用是非常广的,几千种甚至上万种材料,但是总的来说就四大材料,金属材料,陶瓷材料,有机材料,第四个就是复合材料。自然界和我们现在人工造的,就这四大类,他们可以分很多种,电子材料,信息材料,或者是其他的功能材料。那么为什么要做复合材料?

      我刚才已经讲到它的最早应用主要在航天航空。因为它有两大优点,第一大优点就是轻。这个非常好,现在波音,空客的大飞机,基本上都是用复合材料代替铝合金来做。我们将来的国产C929大飞机,将来复合材料是要占整个飞机重量的50%,轻质这是它的优点,轻会带来一系列的好处。现在不仅是航空航天,国防上非常青睐复合材料,民用汽车,高铁现在都在用复合材料;风力发电机的叶片,上百米长,用金属完全不行,必须得用复合材料。复合材料出现首先是在航空航天国防应用。第二个优点,就是它本身可以设计。比如说温度高了,或者温度特别低,或者有一些特殊的功能性,一般的传统赛道比较难以实现的复合材料都能够实现。

      复合材料目前是材料大家族中间的一个新成员,虽然新但非常重要。现在我们国家搞节能减排,碳达峰,碳中和,复合材料大有可为。我们国家消耗的能源目前还是化石能源为主,复合材料做好了以后,才能够从航天国防上应用扩大到其他的领域来用,做复材是面向国家的重大需求。

      第三个方向是飞行器的设计和工程,我就不用做过多解释了,这件事情对我们来讲是非常重要的。我们进入太空后发射了很多不同类型的卫星,有的用于对地观测,有的用于通讯,有的用于导航,有的用于科学研究等等。现在深空探测领域又有一系列新的卫星在不断出现,我们中国的目标是在2050年以前,可以发射探测器到太阳系的任意一颗行星。这些新型的飞行器需要我们去设计,把我国建设成为世界上真正的航天强国。

      力学是设计的基础,材料又是一切装备的物质基础,我们讲一代材料一代装备,二者结合好以后,就会应用于航空航天等重要领域和关键环节。这实际上是一种有机结合,它们并不能独立地去发展。举个例子,中国航天之父钱学森先生首先是一个力学家,他在空气动力学方面,在固体结构力学方面做了大量的创新工作,所以他在中国科大设立的是近代力学系。刚才讲到马兴瑞,是学力学的,他开始是搞航天,在航天五院当过院长,也当过总师,现在任广东省省长;再比如说现在浙江省的省委书记袁家军,也是学力学的,也做了五院的院长,因为党和国家有需要,去搞了管理,现在也成长为顶尖的管理人才;钱学森先生、任新民先生,都是学力学的,最终成为航天专家,将来大家对哪方面感兴趣,就可以去选择哪方面。

      所以为什么设置这几个方向?就是根据我们已有的一些条件,根据国家需求,为我们国家的科技强国,航天强国的建设做贡献。我想进这个班也好,不进也好,都要关注国家的发展,让自己在本科学的东西有用武之地。大学本科是基础教育,一定要学好。现在新名词很多,什么数字化、网络化、人工智能、大数据、云计算等等,几乎每天都有一些新的名词;但是这些东西都是来源于基础,把基础打扎实了,你可以用你学到的知识和本领,创造新的理论和知识,这就是创新。

      同学们,一定要把基础打好。基础打好了以后,才能创新,才能为国家为社会的发展做贡献,才能成为国家需要的领军人才或者拔尖人才。我希望善义班应该要达到这个目标,打好基础,注重创新,成为拔尖人才,以后再把这个模式推广开来。我就讲那么多,祝大家未来四年学习愉快,打好基础,取得好成绩,谢谢大家。

杜善义
中国工程院院士
飞行器结构力学、复合材料专家