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翻开北京大学力学与空天技术系教授王敏中的教案,映入眼帘的是“知之者不如好之者,好之者不如乐之者”“朝闻道,夕死可矣”“学而不思则罔,思而不学则殆”等泛着浓厚传统文化色彩的古文诗词,跳入脑海的是孟子、王国维、栗原小卷、曹禺、达尔文、哈代等横跨各大领域大家的字眼,发人深省的“美是认知与直觉的统一”等迸发着哲理思想的语句,让人惊讶的是一位力学学者涉猎领域竟然如此广泛,让人感叹的是艺术竟然能与力学如此完美搭配.然而就是这样一个教学和和科学研究双重任务交织,在弹性力学方面有着高水平的研究成果,在数学、相邻力学学科方面有着高深造诣的一个人,用科研与教育这两块敲门砖,为学生开启了一个奇妙、绚丽的力学世界.
老师的教导影响他一生
能够对人的一生产生重大影响的会是什么?也许是几句话,也许是一篇文章,一个故事,或者一本书,也许是一个人.在王敏中人生道路的不同阶段,遇到了很多老师,他们以其独特的人格魅力影响了王敏中的一生.
1939年,王敏中出生于江苏省东台县.新中国成立前夕,私塾这类教育方式尚未消逝,王敏中的“幼儿园”时期就是在父亲王鼎臣的私塾里度过的.1950年他来到了南京市第一中学学习,数学老师赵遂之有声有色的高斯正十七边形作图的讲解和物理老师关长全生动有趣的课堂实验,激发了他对数学物理的浓厚兴趣.因此,1956年在报考大学专业时,他毫不犹豫地选择北京大学的数学力学系,这是我国高等学校第一个力学系.幸运的是,在这里,他又碰到了一位指引他继续走向数学力学世界的老师董怀允,一个个枯燥的逻辑琴键在董老师的手里变成了一串串美妙的音符.那时,王敏中就认定,如果将来当老师,一定要做那样的老师.
1962年,大学毕业后的他留校任教,怎么当一个好老师成为了摆在他面前最急切需要解决的问题.他跟随颇受学生欢迎的沈燮昌、吴林襄、卢绮龄和丁石孙等老师辅导学生的数学分析、理论力学和解析几何的课程.他旁听了张芷芬、丁同仁、钱敏等老师的课程,不断学习优秀老师的先进经验,改进自己的教学方法,提高自己的教学水平.功夫不负有心人,他主讲的课程“弹性力学”于1998年被教育部列为“国家理科基地创建名牌课”项目,2004年被列为“国家级精品课程”,并获得北京大学1984-1985、1985-1986、1998-1999年度教学优秀奖.1987年获“北京市教书育人先进工作者”,1993年获中国力学学会力学优秀教师,1996年获第1届“周培源基础教学优秀教师”一等奖,1997年和2001年两次获得北京大学四年一度的教学成果奖,2001年获北京市力学学会力学优秀教师.
十年浩劫,上世纪70年代初,他所在的一般力学受到冲击,濒于解散,王敏中没有停止对力学的探索步伐.他在固体力学教研室苏先基、武际可和王大钧等老师的帮助下,调整步伐,补充学习,在固体力学方向从事数学弹性力学、以及断裂力学、板壳力学、计算力学和复合材料力学的研究,得到了更大的发展,做出了更好的成绩.
30余年来,王敏中对20世纪下半叶由Sternberg所开始的弹性力学现代理论进行了研究,在中外杂志上发表了100余篇论文,其中被SCI检索的有50余次,并有4篇为四年一度的、被力学界视为奥林匹克的国际理论与应用力学大会所接受.
让科研远离枯燥
在很多人眼里,科研创新一项充满挑战、压力、艰深、枯燥、乏味的“苦差事”,但王敏中却将自己在数学弹性力学、以及断裂力学、板壳力学、计算力学和复合材料力学的研究,称为有意思的事情,并告诉别人：“科学不是公式、数据的堆集,而是令人神往、使人心醉的艺术.”
建立了弹性力学通解的一般理论
美国加州大学柏克利分校机械系前系主任P.M.Naghdi教授和国际力学界最著名的杂志J.Appl.Mech前主编柏克利分校机械系的C.S.Hsu教授都指出：在我们看来,在弹性通解领域中,王敏中是当今世上最有学识的人之一.
弹性通解是求解弹性力学问题非常有力、十分重要的工具,它的研究已有一个多世纪的历史.弹性力学是众多工程科学的基础,在土木、水利、航空、航天、船舶和机械等领域中都有广泛的应用.对于弹性力学的各种情形,美国的明德林院士、前苏联的加辽金院士和穆斯海里什维里院士、我国的胡海昌院士和波兰的诺瓦茨基院士等学者曾给出多达十余种通解.前述各种通解大部分是直接给出然后验证其满足方程,少量的有导出过程.上述各种通解有些给出了完备性的证明、有些尚未给出.
在前辈们留下的如此丰富多彩的结果基础上,王敏中及其团队经过长达30年的不懈努力,用一种简明的方法,统一地导出了迄今所知的几乎所有的著名通解,并统一地证明其完备性、指出通解的不唯一性及其不唯一性程度、梳理出各种通解之间的相互关系.2008年,国际著名杂志《AppliedMechanicsReviews》发表了他们的通解一般理论.
在王敏中看来,统一、简洁是一种美.他也给出了弹性通解与特解之间的关系,即从通解可导出特解、特解叠加可获得通解.他还给出了巴巴科维奇―纽伯尔通解、波斯涅斯克―加辽金通解分别与弹性力学方程组的单层位势、双层位势之间的对应关系.
他还将他的通解的一般理论推广应用到多个领域,如：各向异性弹性力学、热弹性力学、磁弹性力学、有孔弹性力学、压电弹性力学、微极弹性力学、不可压弹性力学与斯托克斯流等,获得了这些领域中的通解、部分基本解,及某些两种介质组成的全空间的解.此外,他也将通解应用于计算力学、断裂力学等学科.
给出了圣维南问题的弱假设
圣维南原理是弹性理论中最基本、最有用的原理之一,它也是结构力学中基本元件梁、板、壳的理论基础.著名力学家叶开源在一封信中写道：“王敏中同志长期从事弹性力学的基本问题研究,成绩卓著,众所周知,该项问题是一项困难的硬骨头.”在这个看似简单的问题背后,让假设不断减弱是一位位科学家无数智慧的凝结和汗水的凝聚：圣维南（1855）假定4个应力分量为零；
克莱伯许（1885）假定3个应力分量为零；
沃洛特（1900）假定全部6个应力分量关于z的2次微商为零；
古迪尔（1937）假定3个应力分量关于z的1次微商为零；
钱伟长（1954）假定2个应
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王敏中（1981）假定2个应力分量关于z的n次微商为零；
王敏中（1987）当弹性体不是圆柱时,假定1个应力分量关于z的n次微商为零.
和圣维南、钱伟长等科学大师相比,王敏中将这个假设做到了极致.
“这是当今世界上最弱的假设.”中国近代力学之父钱伟长不由得赞叹说,“他已在弹性力学等领域内取得相当丰硕的成果,发表了30篇论文,对弹性力学有广泛、深入而系统的研究.特别是圣文南原理、广义弹性理论、弹性力学边值问题.”1985年,钱伟长将王敏中的“关于圣维那问题的假设”论文收录由他主编的《应用数学和力学》里,1987年又再次将其收入由他主编的《TheAdvancesofAppliedMathematicsandMechanicsinChina》Vol.1中.
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不作预先假设,导出了梁和板的新精化理论
梁和板是工程结构中最基本、最主要的构件,已有的各种理论都是在预先假设的条件下从弹性力学获得的.王敏中及其团队借助于他们的弹性通解的研究,不作预先假设,就获得了梁和板的精化
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