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石根华:工程师中传奇的数学家—新闻—科学网

发布时间:2017-12-03 阅读:

  石根华:工程师传奇数学家 - 新闻 - 科学网

  他在北京的第一所高中开设了数学家数学家的篇章,却在艰苦的西北水电站点邂逅终身难题。

  突然间,有了前途光明的承诺,他突然做出让每个人都感到失望和困惑的决定。而他只是为了找到这个难题的答案,或者实现一个梦想。

  无论是在美国伯克利的学术大厅还是世界上最危险的地点,这个难忘的梦想都支持他在异乡和年复一年的马拉松计算中徘徊。

  多年以后,他回到长江边,告诉年轻一代,密西西比河上的工程设施已经空了。下一个计算圣地的计划将在中国出生。他非常放心,把他一生的努力注入了新的圣地的基石。

  不久前,他带领祖国的中国科技大学的一群年轻人,几十年前成功地回答了这个问题。学术和工程学评论:这个答案是在工程计算世界划时代的。

  他是华裔美国人石根华。他是数学家的杰出工程师,也是工程师的传奇数学家。

  石根华现任中国科学院工程科学学院兼职教授。前几天,在国立科技大学玉泉路校区,白发苍苍的男子脸上还泛着一个红脸,一个厚重的河北乐亭口音的老人。他微笑着和他聊起他的主题的生活。

  “白龙江以微积分赢得信心”

  史根华遇到这个问题,发生在南秦岭白龙江。

  那是1968年北京大学数学系毕业后石根华来到西北勘测设计院。在此之前,他曾在北京大学江泽民着名数学家,代数拓扑学和定点理论的主要攻击,没有成功。他在“数学杂志”上发表了“最小不动点和最小不变映射点”的论文,被国际同行称为“施氏型”空间和石根华条件,“美国数学评论” ,出版于二十世纪六十年代,引进了姜氏学派,也引起了中国数学的轰动。

  在文革期间,他主动选择在西北做这个项目,因为石根华想学纯数学是有用的。

  石根华很快被派往现场进修。穿着工作服,他帮助工程师挑杆来到Bikong Bikou工地。

  白龙江两岸是悬崖峭壁,建设的第一件事就是在山上开一条路。这需要一个钢丝绳来推土机,风压机悬在悬崖上。负责勘探的总督察打算审查北大的高年级学生石根华,让他对每根钢丝绳进行安全计算。老员工的结果惊喜地发现,石坚华用微分方程推导出答案,实际上他们每一次都以自己几十年的经验获得了百分之百的一致。

  这是很多技术专家以前做不到的。

  此后,施根华成为现场计算的主角,绳索安全系数的主要工作。这是他真正的应用数学来做实际项目的开始。当时巨大的压力经常使他失眠,因为一张纸的决定是许多工人的安全和项目的成功。

  虽然得到总工程师的批准,石根华逐渐发现,在已有的数学理论知识的基础上,他只能计算静载荷,不能计算动载荷,埋下了很多工程计算的隐患。

  石根华认识到,现有的工程计算方法存在很大的缺陷。

  “以生命的名义进入非毗连地区”

  当时,他们是由中国核电工业供电的石建华修理的。地质条件极其脆弱。有些地方的石头甚至可以用手砸碎。但是,特殊用途决定了水电站的位置别无选择。

  每天蜀岗的车,史根华都要警惕山上任何可能掉下来的石头。

  有一天,同事的头被石头击中。而这个工人呢,就是和石根华一起送去教育另一名大学生。

  他需要O血,我只是O血。石根华立即跑到医院排血。直到今天,他还清楚地记得,他在献血队伍中排名第四。

  不过,当护士抽出石华华血时,受伤的人已经喘不过气来,石家庄看着年轻的同伴悲惨地死在了自己的面前。

  这成为石根华留恋的记忆。

  他和他的工人埋葬了同伴,他的心脏被移走了。一年多来,数学一直认为数学不能在现场得到充分利用,所以他非常努力地研究了弹性动力学,但似乎并没有取得重大进展。有什么问题?

  石头扔石头的人正在坠落,其实不是弹性的力学。为什么石头掉下来?被裂缝割裂,成为一个孤立的块,只有下降。石根华认识到:这是一个几何问题,不是机械问题;这是一个不连续的问题,不是一个连续的问题。裂缝也是有规律的,虽然位置和大小不确定,但方向一般是平行的,这是在统一的力场效应下产生的结果。

  事实上,从连续到不连续,史根华的心已经抵抗,因为之前所有的作品都是作为一个连续的块封锁,那就是一个完整的块来计算;不连贯是完全陌生的未知的领域,他也担心但是,同伴的不幸死亡问史实华可以找到一个更好的计算方法来设计一个更安全的施工方案吗?他开始用自己的几何学方法,摸索着不断的研究。

  没想到,打破了理论的束缚之后,突然看到了胜利。

  石根华岩块分为两大类:重点块和普通块。作为最危险的块体,在关键块落下之后,其余的岩块将落后于一批。所谓第一招就是夺王者,只要计算出重点地块和保护项目的位置就有安全保证。

  “西北十年研究取之不尽,用之不竭”

  石hua华在毕扣的数学学校已经够十年的时间,作为一个blow眼,施工是非常熟练的领班,也是在用数学做着惊心动魄的计算。

  石根华说,项目完成后,斩首工程就是建设地质条件极其危险的隐蔽工程。如有偏差,山体滑坡将随时带走施工人员,也包括石根华的生命。

  关键块理论,石根华在现场计算变得平稳,按照他的方法,一直没有人因岩石不稳定而死亡。

  后来,80米的激增井深,就是让石根华成名。

  当时,由于地质构造极为脆弱,工程深度大,即使大岩石核桃倒塌,也会使穿着工人立刻丧命,因此这个调水井工程不会倒塌,不能挖,没有人敢拍胸部保证。被推荐与项目总经理会面的石建华,正在濒临死亡的边缘,用他自己的计算方法确定了调压井的关键部位。建设一举成功,无一伤亡。

  石根华在西北地区率先开展了全空间立体投影和关键块体分析方法的岩体稳定性分析,并成功应用于工程。 1978年出版了“中国科学”中英文版“岩体稳定性立体投影法”和“间断岩体稳定性分析几何法”。 2007年7月,国际岩石力学学会50年发布会图标,是石家庄1978年在Ch平论文上的预测。至于关键块,现在是国际岩石力学的必修课。

  自然,这是一些东西。

  碧口遗址,是石根华梦想的开始之地。后来走遍了世界,致力于几十年的马拉松计算,他的动机一直很简单,在比库现场工作了十年,希望有一个非连续的计算方法,就像做梦一样,希望能做到这个方法,一个一天快速返回到现场。

  1979年文革后,石根华从西北调回北京,在中国水文研究所工作。

  那时石根华还不到四十岁。他在纯数学方面进行了扎实的理论培训,并在中国最好的土坝专家顾干尘的助理教授了数年。在工程经验方面,他的国内同行无一例外,事业和政治都微风轻拂,受到中国计算数学界的高度期待,当时学术界的权威对我很好,他认真地说。

  不过,石家庄接下来给大家一个惊喜。

  “打破道路,开始探索外国的DDA”

  1980年4月5日,史根华派出国出席美国数学学会年会。他在这次会议上感到巨大的压力。他认为,如果继续留学,他最终会在与其他国家的竞争中丢脸。

  他提出了块的理论,但软件没有办法,但对于整个非连续理论,块理论只是一个开始。当时我在国内留学的时候,因为海外的新理论和先进的计算机都可以使用,所以无法与国外抗衡。当时,这些在我们国家根本不可能实现。

  他希望在未来的新一代计算机技术浪潮席卷中国后,他可以赢得一个机会,给中国在下一轮工程计算上的领先机会。

  史根华选择出国不返回。这也意味着他已经放弃了在国内积累的一切荣誉和成就,走自己的路。

  回想起原来,现在灰发的石根华低声说:那个时候,大家真的对我很好,对我出国的很多人都很好,不生气。我应该怎样的惩罚?最后一句,他多次重复了几遍。

  虽然今年的选择是果断的,但实际上孤身一人在异乡,小时候最喜欢的文学和心灵敏感的石根华看夕阳会伤心,每当叶落下时,就会因为伤心秋天的田野而生病,不由得把想家的爱写进一首诗。

  1980年初留在美国的石根华有机会做数学和计算机科学。他也很感谢他解决方程式的能力。但是这不是他想要的。他只是想做工程。他为自己定下了一个五年目标:五年制定下一代不连续的工程计算方法。他也梦想早日回到中国的建筑工地,将其理论运用到实际中去。我决心从零开始回来。

  但后来证明石根华对时间过于乐观。

  石根华去看了加州大学伯克利分校的古德曼教授的国际岩石力学的权威。他带来了调压井的工程地质图,标有关键图表。

  这张照片给着名的古德曼决定给史根华一个机会展示。

  几天之后,史根华来伯克利接受了一个岩块力学相关专业人员的解释。他刚刚用英语说了五分钟,当时还不熟练,古德曼把他留在了伯克利的隔板上。

  石根华在伯克利开始做分块理论。他在伯克利最新,最昂贵的电脑上这样做,在机房里浸泡,他经常忙着忘记日夜。

  1983年秋,史根华完成了“块论”一书,按照约定的就业原则,他在伯克利的工作已经结束,需要寻求出路。在中秋节的夜晚,他独自驾车前往科罗拉多矿业学校,帮助那里的学者对美国的核废料储存进行了重要测试。

  事实上,他的方法当时还没有完全能够执行这个计算。然而,在矿业研究所默默行走的时候,DDA(浮动变形分析)的不连续变形分析的灵感来源于漂亮的秋叶。

  在这里,衣食无用的石根华遇到了一名中国青年,他每天10美元被送到这个房间的地毯里。周英新这个年轻人后来担任亚洲岩石力学协会主席。

  在主办的十天之内,石根华提出了DDA的框架,他一口气写了一个公式。

  DDA从周应新的地毯开始,石根华笑了笑说。

  “最后关上不连续的门的门打开了。”

  DDA框架建立后,石根华迅速从逆向问题转向积极的问题。积极的问题是一个基本问题的开闭迭代的收敛,这个问题是不连续理论的大门。

  事实上,自从1968年以来,古德曼教授试图带领研究生分手,但一直很失望。

  石根华奋斗了六年,用他自己的话说,是真的在日夜计算,试过了所有的方法,计算结果不能收敛。

  在极度的疲惫与失落中,石根华有一天突然改变了一个思路:我们为什么要从理论和观念问题上思考?实际上,DDA描述的是实际,按照实际。我自己在模拟中一定有一些实际上被忽视的东西。

  我是一名工程师,我想从工程师的角度思考,石根华对自己说。

  经过仔细检查,他意识到原来是惯性的,就是他没有考虑到块的运动和变形的惯性!

  那时候,石gh华跟着一群朋友去了雪山之旅,经过惯性因素回来后进入计算过程。那时他已经达到了体力和耐心的极限。所有这些朋友都担心,在程序验证的时候,他会疯狂地发疯。

  石根华启动电脑启动一个问题,没多大感觉,十步开闭迭代已经很快完成了!他还连续计算了10个问题,总共进行了100次迭代,结果还是非常顺利的。

  一切都像梦一样,预期的狂喜没有到来。

  石根华没有勇气把它算下来,他觉得自己受不了,于是赶紧出去散散步。几天后,他积累了足够的勇气,提出了十多个问题,全部通过。他简直不敢相信还有几天,标题栏的数量就增加到了50和100,全部都通过了。接下来,需要几天的时间才能重新获得勇气和进一步验证。

  现在,我用了这个方法,无数的问题,没时间,没有一步不收敛。

  非连续计算的大门,史根华开了。

  “立体触摸克服不连续的心”

  门开了,史根华下一步就是要克服心连心理的三维接触。

  这一次,他付了整整25年的时间。

  长期以来,研究不连续理论似乎成了史实华的真正职业,同时他也加入了美国国籍,他解释说是因为无法证实我的发现是正确的,我需要时间当时只有陆军工兵团给了我时间,进入美国陆军工程兵团,没有办法解决,只能选择加入美国国籍。

  然而,1996年,他离开美国陆军工程兵团多年,开始经营自己的事业,寻找食物,利用自己的理论和经验,作为各国危险项目的顾问,帮助他们解决计算分析。当咨询师每天收费时,施根华坦率地说收费不高,他只是为了谋生,还要获得相对较多的空闲时间来支持他对不连续理论的研究。

  石根华在潜意识里一直觉得,实际上他们是在为自己做工程计算工具,没有固定的工作,没有工资,没有工作,没有职称,这些他都不介意。为了做立体的DDA,别跑江湖,他独自住在一个安静的山坡上。因为,大草原的地方,很像他儿时的东北草原童年回忆;那里的山,也像碧波山。他毫不留情地思索着他的接触理论,过去几年完全抛弃了江湖,竭尽全力去做这个事情。

  我不在乎最后是否有什么结果,那就是我不能停止思考。他说。

  石根华的思想越来越清晰,每年都在进步之中,后来基本上打破了批量接触的理论,但却取得了一些联系:脸面,脸部,脸部,面部,角度和面部,边缘和边缘,边缘和角度,角度和角度,他总是觉得不理想,相信应该有一个简单的,统一的最终结果,对所有接触进行了完整的总结。

  2013年的一天,水滴终于通过了石头多年,其中一个撞石根华。

  他用笔在纸上写下这个公式:

  E(A,B)= B-A + a

  我没有想到过去,会有这样一个漂亮简单的公式,可以总结一切联系。石根华的眼中流露出喜悦和自豪,一位艺术家说艺术的真实性比真实更真实,我想说真正的艺术是艺术而不是艺术!

  这个句子听起来有点周围,石根华的另一个解释是:跟着实际走,有这么漂亮的数学!

  实际本身给了我答案,我只是使用数学工具来绘制出来。说到这一点,史根华眼中闪烁着虔诚的信仰,忠实地遵守实际的法律,绝不能用我们所谓的情报来压倒我们的客观规律,这是他几十年来所追求的最大的洞见。

  “回到家乡或工程师或自己的人”

  1999年6月,石响华回到北京,请求曾任水电部部长的前总理钱元英。当时他的三维DDA还没有完成,只有一小部分完成。离开中国的愿望没有实现。但是离开祖国后却不能等19年,因为他不想加入20年的不归路。

  然而,钱正英对他说:“等你回来,我们不会等你走,我们不再需要你了。

  对于这些批评和驳斥,石根华做了心理准备,因为他完全明白出国没有回到老领导的失望。当他回到北京的时候,他住在水利部附近的一家旅馆里,他没有去那里,只想饶恕老部长。

  最后,老部长松了一口气:南水北调仍然是一个南水北调工程。这样,你先给10个讲座,你不能作为惩罚收费。然后看看你的情况。

  我赶紧说好!回想起石根华的笑容。

  从那时起,他每年回国讲学。 2002年,长江研究院成立了第一个非连续变形研究中心,聘请他为首席科学家。

  石根华被邀请到国内很多重大项目,也回到了白龙江的工地。 2004年,石根华来到青海拉西瓦水电站。他和年轻人一起爬上了海拔2,200多米的高山。他在第一个小时感到虚弱。过了一个小时,他渐渐恢复了本能,脚不软,可以自由活动。

  美国这么多年的山地生活已经阻止了我的下滑。为了赶上中国的快速发展,我在身心都在做生意。他说。

  2013年至2015年,中国科学院水电与水利规划研究院协助石根华完成“联系理论”一书,带头开展中国科学院研究生正规课程。世华接触理论已成功应用于三峡大坝,拉西瓦水电站,锦屏一级电站等国家重大工程,作为工程数值方法的基础,如断续变形分析和数值流形方法。

  在谈话中,石根华一再高兴,现在很高兴地形容自己的感受,因为回头再来,还是一个工程师,还是我自己的一个。

  目前,石根华的关键块体理论和非连续分析方法已经被美国,日本,中国等国家的岩土工程规范所编写,接触理论已经成为岩体渗流,水力压裂碰撞检测等研究方法,在油气勘探,废物贮存,智能机器人,减灾防灾等领域具有广阔的应用前景。

  石根华现在更加重视带学生。他毫不犹豫地赞扬他在国家科技开发区的团队是这个领域最有前途的团队。承担国际岩石力学委员会DDA分会网站维护的团队,推出了easyDDA系列软件,成为国内首个开源DDA计算软件。

  石根华强调,要开源,不仅因为这种方法需要更多的工程师从事改进,而且因为任何人生价值的兴趣之前,都不值一提。

  在西北深处萌芽的美好而又顽强的欲望终于带来了这些巧妙的方式。石根华说,希望年轻人带来这个美好的愿望,创造美好的未来。

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