武際可(1934—)
山西霍縣人,力學家,北京大學教授。1958年畢業于北京大學數學力學系力學專業,并留校工作。長期從事固體力學、計算力學和應用數學方面研究和教學工作,特別是在薄殼的理論與應力分析、彈性系統的穩定性、分岔理論、分岔問題的數值計算和非線性數值分析方面作出了突出貢獻。2002年退休后從事力學科普和力學史著述,后出任中國力學學會第一屆力學史與方法論專業委員會主任委員和“大眾力學叢書”主編。成立“武際可科普基金”、創立“武際可科普講座”,推動力學及相關領域的學術知識“飛入尋常百姓家”。
從書桌前潛心鉆研的青年學員到講臺上傳道授業的資深教師,從實驗室里攻堅克難的科研工作者到大眾視野中播撒科學火種的傳播者,武際可的一生始終與科學緊密相連。
武際可以赤誠之心守護科學精神,將獨立思考、實事求是融入每一次探索,用科研領域與科普事業的豐碩成果,生動詮釋了科學家精神最溫暖、最動人的內核。
1從汾河岸邊到未名湖畔
1934年,武際可出生于山西霍縣汾河岸邊。山西霍縣圣佛村的黃土地孕育了武際可最初的求知渴望,祖父武鴻恩給他留下了“不下苦功夫,莊稼長不好”的樸素箴言,這句話成為他終生信奉的真理。
1952年夏,18歲的武際可中學畢業,響應國家工業化建設號召,成為新成立的山西省化學工業學校首位教職工。在晉祠臨時校址,他帶領百名學生用木板磚塊搭課桌,并講授數學課,堅守至教師們陸續到任。之后,他兼任團支部書記,負責思政與課外活動。
1953年,國家號召在職干部報考大學。武際可決定報考頂尖的北京大學數學力學系,1954年如愿被錄取。
開學抵達北大時,迎新站的學長為他遞上了兩樣“見面禮”:一只捷克制搪瓷碗,陪伴他度過了大學四年三餐時間;一個便攜方凳,是他參加全校大會、觀看露天電影時,前往東操場的必備之物。
武際可被分到數學力學系第四班。彼時系里的師資陣容堪稱“頂配”:丁石孫擔任年級主任,程民德主講數學分析,江澤涵教授解析幾何,代數課先由聶靈沼任教,后由丁石孫接手。他們都是卓越的數學家。
前兩年不分專業,數學系與力學系所有課程都在一起,高強度的課業壓得人喘不過氣,尤其是他這樣的“調干生”。可他謹記老師們的叮囑,圖書館一開門就鉆進去,晚上閉館才回宿舍,一學期下來便追上了進度。1956年分專業時,緣于“力學可能與工程實際更接近”的樸實想法,武際可踏入了這個充滿挑戰的領域。
1959年初,學校教職崗位缺人,他留校任助教,進入固體力學教研室。系里董鐵寶教授給了他一項富有挑戰性的任務——開一門結構力學課,且僅有半年時間準備。
那半年,武際可泡在圖書館,翻閱蘇聯力學家符拉索夫的《彈性薄壁桿》、帕普科維奇的《船舶結構力學》,以及美國力學家鐵木辛柯的《板與殼》等專著,一邊啃專著,一邊寫講義。沒過多久,他因過度疲勞得了胸膜炎住院,病床邊堆的全是參考書,出院時講義已初具雛形。9月正式給學生上課,這是他第一次走上大學講臺。董鐵寶特意前來聽課,課后笑著說:“講得不錯,習題出得尤其好。”
2在工程需求中攀登理論高峰
武際可的科研生涯始終與國家重大工程需求同頻共振,在解決實際難題中不斷推動理論發展。
1973年秋,北大漢中分校的黃土坡上風沙正緊,武際可接到北大總校通知,電力部設計大型冷卻塔遇阻,急需力學系幫忙。彼時,水電部門擬從國外引進冷卻塔設計計算的有限元程序,需支付大量外匯,如果索要原始資料,所需外匯量更加驚人,而且對方要求必須進口他們的水泥和鋼材。武際可等人不信中國人在這個問題上會被外國人“卡脖子”,毅然承擔了雙曲型薄殼冷卻塔的理論分析和計算任務。
當時國內電廠冷卻塔多是60米以下的小塔,而新建電廠要建90米及以上的塔,任務十分艱巨,不但所需理論模型復雜,計算資源更是極度匱乏。當時他們僅能使用內存8KB的國產計算機,遠遜于國外同行。
而此前,1965年,英國渡橋電廠的冷卻塔發生倒塌,造成重大傷亡。為避免悲劇發生,武際可和同事們憑借深厚的理論功底和非凡的巧思,創造性地將冷卻塔視為旋轉殼,采用獨特的位移向量插值與展開方案,在近乎苛刻的條件下,歷時一年多的艱苦攻關,成功開發出靜動力分析通用程序。其計算精度令人驚嘆,前四位有效數字與精確解完全一致。
他們提出的設計理念,如塔身采用除基部外基本等厚的新方案,不僅優化了應力分布,更簡化了施工。經驗證,一座60米高的冷卻塔,在11級地震下巍然屹立,有力佐證了其理論的可靠性。
這套通用程序成為國內數百座大型冷卻塔安全建設的基石,且其成果作為通用計算程序,不僅應用于電力行業,更拓展至火箭結構、化工容器等廣闊領域。在進一步的探求中,他不斷把力學研究引向現代科學的前沿,獲得了1988年國家科學技術進步獎三等獎。
改革開放后,武際可的科研工作有了新的活力,研究方向向更基礎、更前沿的非線性領域和分岔理論縱深拓展。他在薄殼理論的核心問題上取得了重大突破,于1979年獨立攻克了彈性薄殼方程組的橢圓性即算子正定性的證明這一國際學術界長期關注的難題。論文《薄殼方程組橢圓型條件的證明》因構造性證明方法獨具特色,發表在1981年的《固體力學學報》上。
在計算力學領域,他展現出卓越的算法創新能力。將循環矩陣性質與快速傅里葉變換計算引入結構力學分析中,顯著提升了對稱結構計算效率;還提出“準循環矩陣”概念處理均勻介質問題,同樣使計算量大為減少。更令人矚目的是,他提出并發展了求解非線性方程組的弧長法。這一方法巧妙地引入弧長參量,將未知向量和參量都表達為弧長參量的函數,為分析彈性突跳、材料軟化等復雜非線性行為提供了強大工具。
武際可進一步將弧長法推廣應用于常微分方程和偏微分方程的數值求解中,為其提供了一種有效的方案。他將弧長法及一整套創新的分岔問題數值方法成功嵌入大型非線性結構分析程序,使其能精確處理靜力分岔、結構屈曲及后屈曲行為等復雜問題。在計算資源有限的年代,他運用分塊覆蓋技術,將超過6M 的大型程序成功移植到內存僅640KB 的微機上,解了國家工程建設的燃眉之急。他與南方科技大學教授黃克服合著的《分岔問題及其計算方法》系統總結了該領域的豐碩成果。
武際可這種將工程課題作為學術問題來攻堅的做法,不僅追求研究廣度,拓寬了成果的適用范圍,更追求深度,由此出發解決更困難、更深刻的問題。這些在非線性動力學和分岔理論方面的系統性突破,成為他作為核心成員獲得2005年國家科學技術進步獎二等獎的重要基石。
3教學相長中的智慧傳承
執教杏壇數十載,武際可始終視教書育人為教師的天職。從初登講臺到退休離崗,他在北大課堂上講授過代數、數學分析、理論力學、微分幾何、彈性力學等門類眾多的基礎課與專業課。他的課堂以邏輯縝密、條理清晰、深入淺出而深受學生喜愛。
他深知,要成為一名優秀的教師,深厚的專業功底僅是基礎,廣博的知識視野與人文情懷同樣不可或缺,因此他特別注重科普知識與科學史的積累。學生們戲稱他的授課為“空手道”,即無需講稿或幻燈片的輔助,僅憑深厚學識便能讓學科精髓自然流淌于課堂,生動呈現核心內容。
1984年,他牽頭成立了北大數學力學系計算力學與應用數學教研室,并帶領該室承擔起全系數學教學的改革重任。他敏銳地意識到數學基礎對力學研究的關鍵作用,推動了一系列卓有成效的教學革新:將解析幾何與高等代數課程合并優化,在研究生階段顯著強化了微分幾何與數理方程的教學內容。這項以“力學專業數學課現代化”為目標的改革,因其顯著成效榮獲1997年北京市普通高等學校教學成果獎一等獎。他與其他教授合著的《彈性力學引論》《彈性力學教程》《彈性系統的穩定性》《微分幾何及其在力學中的應用》等教材,不僅內容精練前沿,融入了大量新的研究成果,在論述方式上也多有創新,成為全國多所高校力學專業的經典教材。
在研究生培養方面,武際可有著獨樹一幟的風格。他始終尊重每位學生的學術興趣,新生入學之初便深入溝通、了解其志向,據此遴選前沿文獻開展研讀;每周的學術研討會上,他當聽眾,讓學生主導匯報與探討;入學一年后,師生共同敲定研究方向,此后他便給予學生充分的自主探索空間,僅在關鍵時刻提供指導與支持。這種“以學生為主體、教授為引導”的培養模式,也促使他不斷追蹤學術前沿動態,持續更新自身知識儲備。
武際可以身作則,守時守信,在潛移默化中塑造著學生的學術品格與為人準則。他常說:“搞研究,不看準了,不要輕易鉆入一個狹小的題目中,既然鉆進去了,不弄個所以然,也不要輕易放棄。”這種執著探索的精神,深深影響了他的學生。
4點亮心燈做科普
武際可始終懷揣著讓科學走進大眾的熱忱,數十年如一日投身科學普及事業。
武際可之所以要全身心投入科普事業,源于一次深刻的職業反思。1988年,他出任《力學與實踐》期刊主編。在與北大學生的一次座談中,他關切地詢問他們能否讀懂期刊上的文章,得到的回答是“看不懂”。這聲“看不懂”如同重錘,打破了他對學術傳播壁壘的認知。他清晰地意識到,“科普是教育”,是提升民族科學素養、填平社會認知鴻溝的百年大計。必須改變學術文章的文風,讓科學真正“看得懂”。
這讓武際可在2002年退休后,開展了另一項事業。武際可的科普絕非簡單的知識轉述或趣味點綴,他視科普為“登堂入室”的高水平事業,其根基深深扎在“從頭做研究”的嚴謹土壤中。他認為要做好科學的傳播,一要有科學研究的深度,二要有科學知識的廣度,還要有引人入勝的文字表達能力。
為了寫作《力學史》,他展現出“上窮碧落下黃泉”的求索精神,耗費十年光陰攢齊一套《科學人物辭典》,赴各地圖書館、檔案館搜尋原始文獻,甚至一頁頁拍攝古籍善本制作電子書。為了向大眾講清一個力學原理在日常生活中的體現,他會像嚴謹的實驗員一樣,反復觀察撈起面條時的斷裂規律,細致研究啤酒泡沫涌出的復雜動態。為了闡釋音樂與聲學背后的數理之美,他不僅研讀大量典籍,更親手選竹、開孔、調音,制作笛子進行實證演奏與理論驗證。這種對知識源頭近乎虔誠的敬畏、對基本原理的躬身求證,以及對知識融會貫通的不懈追求,凝結為他筆下的13部科普著作。
《拉家常說力學》于市井煙火中揭示宇宙法則,《音樂中的科學》在絲竹管弦間聆聽自然天籟,《力學詩趣》展現科學與人文的交響,《力學史雜談》鉤沉學科發展的智慧脈絡。這些作品以其深厚的學養、生動的筆觸和嚴謹的立論,徹底顛覆了科普即“小兒科”的偏見,贏得了數百萬讀者的喜愛。
他擔任中國力學學會力學史與方法論專業委員會首任主任委員,主編“大眾力學叢書”,持續引領和推動優質科普創作的發展。因其卓越的科普貢獻,武際可于2002年獲得“全國科普工作先進工作者”榮譽稱號。2024年,年屆90高齡的武際可依然心系科普,成立“武際可科普基金”,創立“武際可科普講座”,以耄耋之年親登講臺,為線上線下數十萬觀眾做力學科普。
武際可,這位從汾河岸邊走出的力學家,這位久久為功的知識“擺渡人”,用其跌宕而豐盈的科學人生,照亮了北大力學從基礎研究到重大工程應用的實踐之路,也照亮了科學從象牙塔尖到廣闊大地的傳播之道。
(作者單位:北京大學力學與工程科學學院)
武際可初中畢業照。 北大第一期冷卻塔學習班合影。 武際可(右)與丁石孫合影。 武際可在科普講座現場。 武際可為寫科普文章用不銹鋼管做的笛子。近30年,以一己之力搭建一個數字圖書館
■巫睿 張芃芃
在“老科學家學術成長資料采集工程”所匯集的史料中,武際可傾注近30年心血構建的“數字圖書館”是一筆格外珍貴的數字資產。它不僅僅是一個存儲了百萬冊電子書的龐大數據庫,更是一份承載著個人求知歷程、映照著時代科技變遷并服務于科學傳播使命的“活態”史料。解讀這份史料,我們得以感受一位力學家嚴謹治學的態度、無私奉獻的情懷與高屋建瓴的智慧。
一頁頁拍下來,再做成電子書
這份史料的珍貴性根植于它誕生的特殊時代背景與個人際遇。武際可的童年和少年時代,正值國家物質與知識資源都相對匱乏的時期。他曾在自述文章《我愛書》中深情回憶,早年生活在山西小縣城時,“除見過教材外,沒有見過一本別的書”。初到太原,海子邊街的書攤和文廟里的圖書館為他打開了新世界的大門,卻也讓他飽嘗沒錢購書、只能蹭讀的苦澀。那種對知識的極度渴望,如同種子深埋心底。
20世紀80年代,個人計算機初露崢嶸,光盤等數字媒介興起。然而,當時國內學界尚未關注。武際可以科學家的敏銳觸覺,前瞻性地預見到“書籍的數字化是遲早的事”。在撰寫《力學史》過程中,他堅持“不甘于根據別人的介紹去撰寫”,執著追尋原始文獻,卻常常面臨古籍散佚、外文資料難尋的困境。為了獲取一部珍本,他甚至不惜耗費大量精力,“一頁一頁地拍照下來,再做成電子書”。
正是對幼年知識饑渴的深刻記憶、科研工作者對原始文獻的嚴謹追求,以及對數字化浪潮的敏銳把握,共同推動了這座數字圖書館的誕生。
規模堪比一座中型專業圖書館
武際可數字圖書館的獨特性,還體現在其龐大的規模、精制的內容構成以及開創性的應用模式上。
經過近30年的不懈努力,這座圖書館積累了超過百萬冊電子書。其核心部分被精心整理存儲于一個4TB容量的硬盤中,命名為“數字圖書館”。據估算,容量相當于80萬冊圖書,規模堪比一座中型專業圖書館。
在內容上,館藏聚焦于珍貴的理科文獻,特別是力學相關古籍等歷史文獻,以及以中、英、俄為主,兼及拉丁、法、意、德等多語種的經典科學著作。
尤為珍貴的是,圖書館系統性地收藏了武際可精心編選的《1920年以前力學發展史上的100篇重要文獻》和《力學學科的50篇重要文獻》中所提及的所有原始文獻或可靠譯文。這些文獻是研究力學史乃至科技史不可或缺的核心知識庫。
圖書館還系統性地匯集了千余位科學界與思想文化界歷史名人的重要著作、全集乃至相關研究資料,包括科學巨匠牛頓、愛因斯坦,文學家如魯迅、高爾基、郭沫若等。
這些資料的收集并非輕而易舉,例如全套十六卷的《科學人物辭典》,這套匯集全球科學家傳記與貢獻的權威工具書,是武際可在當時國內僅北京大學圖書館收藏有紙質版且不可外借的情況下,歷經10年時間搜尋攢齊的。
從未視作私產秘藏
圖書館直接滋養了武際可豐碩的科普研究。武際可編著的13部科普著作、在科學網獲得超過544萬次訪問的400多篇網絡科普博文,以及他89歲時錄制的科普視頻,其生動有趣又嚴謹準確的內容,都與這座圖書館的深厚儲備息息相關。
武際可特別整理出其中對中學教學有重要參考價值的部分,集中在一個2TB硬盤中,無償捐贈給多所中小學,將高端學術資源下沉。此外,為了讓師生接觸世界頂尖的科學視野與科普精華,硬盤中還包含了《自然》《科學》從創刊到2020年的全部內容。這種“搶救性保存”與“公益性分享”相結合的模式,在當時的版權環境和技術條件下,體現了一位科學家服務社會的寬廣胸襟。
這份數字史料的深刻價值,清晰映照出武際可一生踐行的科學家精神內核。
求實精神是其基石。他堅持“科普是教育”“好的科普是要從頭做研究的”,這座圖書館便是他嚴謹治學的數據根據地。正是基于其珍藏的原始文獻與一手史料,他的科普作品才得以在通俗易懂的表達下,深植堅實的科學根基,確保每一個趣味性的闡釋都不偏離扎實的科學根系。
奉獻精神賦予這座圖書館靈魂。耗費近30年心血積累的百萬冊書籍的寶藏,他從未視作私產秘藏。從慷慨拷貝贈予同道友人,到精心挑選30萬冊圖書資源無償捐贈給山西、浙江等多所中學,他只有一個想法——“希望這個圖書館對你有幫助”。
創新精神也驅動著這座圖書館煥發新生。從電子計算機萌芽時代的手工拍照、艱難制作電子書,到晚年欣然擁抱AI(人工智能)工具創作科普文章,這座圖書館的建設與應用過程,就是一部不斷突破技術邊界、探索傳播新形態的個人創新史。
這座數字圖書館有力支撐了他系統性的知識普及事業,從在北京大學開創性講授力學史課程到主編22冊“大眾力學叢書”,再到2024年創立“武際可科普講座”,吸引全國數百位學者和數十萬線上觀眾參與。
在這座從山西小縣文廟青燈下萌芽,最終在今天枝繁葉茂的“數字圖書館”,我們不僅看到了一位科學家個人的知識寶庫,更讀到一部以科學精神為筆,穿透時光寫就的史詩。
(作者系北京大學力學專業老科學家學術成長資料采集小組成員)
《中國科學報》(2025-11-14 第4版 印刻)本文鏈接:武際可:半生求“力”,半生傳“學”http://www.sq15.cn/show-11-28199-0.html
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