温诗铸:开拓中国摩擦学,铸就“诗意”人生

作者: 刘超 冯立昇

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刹车片是汽车制动系统中非常关键的部件,汽车的刹车制动全靠它与制动盘鼓的摩擦来实现。那么,摩擦作为刹车的工作原理,一直是汽车科技工作者竞相研究的一个方向和领域,而在我国是谁将摩擦作为一门学科进行系统的研究?他就是中国摩擦学的开创者和继承人温诗铸。

温诗铸,我国机械学领域的著名科学家,中国科学院院士,清华大学精密仪器与机械学系教授,长期从事机械设计与理论专业的教学和研究,他开创了“中国摩擦学”的先河,为中国摩擦学的传承和发展做出不可磨灭的贡献。

1999年,温诗铸当选为中国科学院院士,2002年获何梁何利基金科学与技术进步奖,2009年获中国机械工程学会摩擦学最高成就奖,荣获2013年度中国机械工程学会科技成就奖,荣获2015年度国际摩擦学领域最高学术荣誉——国际摩擦学金奖。

11月3日,中国科学院院士温诗铸在北京逝世,享年91岁。

“青山伴水依然旧景,绿柳拂岸又是新春!没有昨日百丈冰,哪有今日花枝俏?看万山红遍,层林尽染,已是春风桃李,好一派欣欣向荣的景象!遥望天际,却见闲云野鹤,悠游于万里晴空,俯视神州大地,尽览人间春色。期盼这方曾经为之挥洒汗水的学术园地能果实丰硕!‘天若有情天亦老,人间正道是沧桑’。”

温诗铸在2015年《峥嵘岁月,漫漫求索路——摩擦学研究的历史回顾》中如此写道。这位一直坚守在摩擦学研究前沿、开展国内摩擦学研究的先驱者,在他90多年的人生中经历了怎样的“情”和“沧桑”?

三次“逆袭”

温诗铸,江西丰城人,1932年11月生于一个农民家庭,兄弟姐妹8人,排行第七。1936年秋冬之交,母亲带着他和妹妹投奔在湖北宜昌打工的父亲。黎明时分,外婆安排他在车上盘坐着,双手端握3支燃香拜别祖宗、告别故土、祈请诸神眷顾保佑。舅舅用独轮车推着他们及简单的行李离开了故土。此后,温诗铸没能再见到疼爱他的外婆。

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温诗铸的小学是在跟随家人不断转移的过程中断断续续读完的。他的启蒙教育是在宜昌同乡开办的私塾开始的,虽然只读了一两个月,但印象深刻,他记得最先学的是“人、手、足、刀、尺”几个字。

1939年,他随母亲在重庆市奉节县避难。5月时奉节突遭日军疯狂轰炸扫射,火海中哭声四起,母亲带着他躲避到农田。他亲眼见到日军在飞机上探出半截身体进行扫射,他们的住房被炸毁。血与火的世界在他幼小的心灵中留下了深刻的印记。

1941年夏季,温诗铸自作主张报考了奉节县城的伊斯兰小学,实现了读正规小学的愿望。他仅读了一个学期就小学毕业,之后两次考初中均落榜,但他愈挫愈勇,终于在1944年夏考入奉节县立中学。

温诗铸独自在重庆求学,非常珍惜来之不易的上学机会。他十分努力,无论月考还是期考,每门功课都是班级第一。完成小学学业但并未接受完整的小学教育,温诗铸凭借勤奋努力,超越了县城正规六年制小学毕业的同学,这极大地增强了他的信心。

在奉节县立中学求学一年半期间,温诗铸目睹过火灾、沉船惨状,寒暑假独自往返于长江三峡,不止一次见到随波漂浮的死尸。生逢乱世,亲身经历的悲惨景象在一个10多岁的少年心里烙下了深刻的印记,也促使他开始思考社会问题。

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抗日战争胜利后,1946年春节前温诗铸离开奉节回到宜昌的父母身边。之后,他考入基督教会办的私立学校华英中学,入读时为初二下学期。可曾经开放为通商口岸的宜昌教会私立中学,实行的是不同于旧私塾的现代教育,在偏僻县城奉节县立中学常得第一的温诗铸,到华英中学后第一次月考的英语、化学和数学都不及格,3门总成绩不到60分。除国文外,其他主课学起来都很吃力。温诗铸的好胜心再次被激发,他下决心苦读,期终考试时成绩名列全班第二名。

初三时,两位刚从武汉大学毕业进入华英中学任教的青年老师给温诗铸带来了深远的影响,他的学习动力由最初的谋求生活、求知欲和光宗耀祖的个人奋斗过渡到向往科学民主、追求人生价值。1947年夏,温诗铸在华英中学初中毕业。

高中去哪儿读?温诗铸的目标是重庆南开中学。在同时考取重庆南开中学(以下简称南开)和重庆公立市一中后,他却作出了一个让自己后悔不已的决定——选择学费低的市一中。就在温诗铸入学前,国民党政府对该校进行改组,原来一批西南联大毕业的青年教师,部分被抓捕或解聘,部分主动逃离,校风及学校周边环境都很糟。温诗铸极度失望,决心转学去南开。

在为转学做准备的苦闷中,温诗铸读了流传在同学中的进步书籍,包括鲁迅的《狂人日记》《药》等。打听到南开招收插班生,他瞒着家人报考,再次被南开录取后才告诉家人。

1948年春,温诗铸正式进入南开读高中一年级下学期。南开教学要求高,第一次月考,温诗铸擅长的作文也只得了丙,数学、英语则不及格。和之前一样,他专注于学业,经过一学期,逐渐步入班级前列。

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温诗铸从小跟随家人逃难谋生,目睹过日军的疯狂轰炸与扫射,目睹过乱世中平民遭受苦难惨不忍睹的境况,萌生出造枪造炮的想法,因此,高中毕业时他坚持要上大学,并以在科学技术领域做出有价值的事情为目标,理想是进入清华大学机械工程系学习。

1950年夏,温诗铸高中毕业,在他的坚持下,父母由希望他工作转变为要他就近报考,他只好选择报考重庆大学并被录取。内心的渴望让温诗铸不能安心读书,1951年他办了退学手续。温诗铸准备前往武汉重新高考时,经过宜昌回到了4年未归的家。几天后,他与父母兄嫂告别再次启程,到武汉大学办理了报考手续。温诗铸第一志愿填的是清华大学机械工程系。1951年,清华在湖北只录取了一名学生,就是温诗铸。

温诗铸在学习上极富好胜心,这种好胜心不是盲目的欲望,而是有着清晰认知和理智行动的奋勇拼搏。小学到高中的艰辛求学路,锤炼了他的意志,无论辗转到一所新学校时是多么不适应,他都屏蔽掉情绪上的波动,努力学习。一而再的升学挫折,却让他愈挫愈勇,最终达成理想。

三个层次

在清华大学读书期间,他常去机械工程学系图书室查阅资料,当时就关注到摩擦磨损与润滑的相关研究文献。1955年7月,温诗铸大学毕业,获得优秀毕业生金质奖章,之后留校任教。

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温诗铸的科研起步阶段承担了一些工程设计的任务,如三家店水渠起吊闸门的装置设计、人民大会堂舞台装置设计等。他认为这些常规参数的工程设计对于锻炼能力、练好基本功有益,是对已有知识的运用。

他对做科研有清晰的认识,即做研究要不断提高层次。他的研究是从工程设计开始的,然后上升到开展研制型的研究工作,再发展为以研究型为主。他认为有价值的研究是要开拓新领域,并将科学、技术与工程结合起来,使所做的研究既回答了科学问题,又解决了关键技术问题,还可应用于工程实际中推动技术进步。

所以,想提高学术水平,就要承担一些更具挑战性和创新性的项目。起步阶段之后,温诗铸及团队大力开展研制型的研究项目,如粉末冶金的高速轴承、空气轴承、高速离心机等,承担高难度、高科技含量的研制任务。这让温诗铸意识到,需要不断加强基础理论和知识的学习。他学习了多门外语,英、俄、日、德4种语言都达到了可以阅读专业文献的水平,他有针对性地听了很多课程,包括场论、传热学、流体力学、弹塑性力学、物理化学、金属物理、电子技术、数学物理方程等,他还写阅读笔记、收集资料并做了近千张文献卡片,等等。

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2009年,温诗铸在一次讲座中说:“如果我满足于以前阶段,日子比较好过,那个时候搞机械设计,我也不用看多少书,拿过来我就能给你画图。满足研制型研究的技术要求在我们的知识结构上也没有太大问题。但是人总不能自我满足,所以我们就得提高层次,就得搞科学技术含量高的创新研究,最后要逐渐争取把工程、技术、科学这三者统一起来。从工程实际背景出发,解决科学问题和关键技术问题,最终推动工程技术进步。”不满足于研制型研究的温诗铸和他的团队渐渐进入到以研究型为主的阶段。

1979年6月至1981年6月,温诗铸被公派到英国帝国理工学院润滑学研究室进修,他不仅出色完成了导师布置的任务,还安排了大量自修课程,回国时带回诸多研究设想和“半成品”,并坚定地要在中国创建和开拓摩擦学学科。

当温诗铸进入摩擦学领域时,外国学者早已建立了流体润滑理论和边界润滑理论。弹流润滑则是在20世纪60年代发展起来的尚不成熟的润滑理论,于是他和团队持续深耕弹流润滑这一方向。

为进行薄膜润滑研究,他于1991年11月专程到英国帝国理工学院调研3个月。在此期间,他在预判薄膜润滑将是润滑理论发展新方向时表示:“流体润滑理论是1886年建立的,那时候我们没赶上;而后边界润滑理论建立在1936年,我们也没赶上;弹流润滑是60年代发展起来的。那么现在我们要抓住机会突破薄膜润滑,这可能是润滑理论发展的新的里程碑,要由中国人来完成。”

温诗铸提出并坚定开展了薄膜润滑的系列理论研究与实验研究。随着研究的深入,他和他的团队在国内首次提出并开展纳米摩擦学系列研究,最早阐述了纳米摩擦学的概念。

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薄膜润滑实际上是研究当润滑膜厚度达到纳米量级时呈现出的新润滑现象与规律,温诗铸提出这一方向时,却遭到国内外同行的质疑,但是他坚信自己的判断,顶住各方面压力,果断地带领团队开展薄膜润滑的研究。

在申请国家自然科学基金时,评审专家开始认为这个国外尚无学者研究的新方向是做不出成果的,但在看到温诗铸团队已经成功测试了纳米级的薄膜膜厚时,最终批准了他们的申请。温诗铸安排他的博士生雒建斌以薄膜润滑为博士论文选题,正是这一开拓性选题,让雒建斌有了很高的学术起点,2011年50岁时雒建斌就当选为中国科学院院士。

三次“创业”

温诗铸在接受采集工程小组采访时表示他有过三次“创业”。第一次是作为主要负责人从事高端机械零件试制研究,第二次是从英国进修回国后创建中国的摩擦学学科,第三次则是组建国家重点实验室。每次都几乎是“从零开始”。

上世纪60年代,摩擦学被当作一门学科提出,学者们开始对其进行系统的研究。温诗铸留校工作后讲授的有关“摩擦磨损与润滑”的课程讲义,几经修改,从60年代的油印讲义到80年代编写的三册油印版《摩擦学原理》(流体润滑、弹流润滑与边界润滑、摩擦与磨损),最终于1990年正式出版。

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