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土木工程与Physical Review 精选

已有 12352 次阅读 2012-4-28 14:56 |个人分类:研究心得|系统分类:论文交流| 物理, 文章, 土木工程

昨天，一篇文章被PRE接受为Rapid communication。可能对于物理或者相关专业的人来说，发表这样一篇文章并不算什么，甚至可以说PRE虽有些影响，但并不算PR系列里靠前的期刊。然而，较之于我学习并且现在从事的专业——土木工程——来说，这一篇PRE却是显得有些珍贵、甚至另类的。而当我们审视土木工程与Physical Review之间的落差，却寻觅到了这样一个经典的问题的影子：土木工程专业（也可以延伸为工程专业）的研究者，到底有没有必要做一些基础性科学的研究？问题的答案似乎又是肯定的，钱学森先生的经典文章《工程和工程科学》，几十年前就探讨了这个问题，并且提出了工程科学家的概念。那么经过了几十年的发展，为什么在土木工程领域谈基础科学，还是让人感觉到有些生疏呢？

答案也许与这么几个方面有关。首先，较之于机械、航空航天等精密专业，土木工程即便在工程领域也是较为粗略的一门学科，工程实际中对于基础科学的需求并不是很强。其次，我国的土木工程学科的划分，将工程与基础研究人为的割裂开来。举个简单的例子，土木工程的重要基石之一是力学，我们国家的力学专业是单独设置的，独立于一般的工程学科，而在我国的力学圈中，从事偏于机械或者航空航天方面的问题的研究的人也占大多数。美国的大学或者研究机构中则没有力学系或者力学学院，他们的力学方面的研究者分布在各个工程系，而美国土木工程学会的工程力学分会（ASCE EMI）和美国机械工程学会的应用力学分会（ASME DAM），其实力大可以相互匹敌。还有，我国正处于大规模建设时期，社会需求量巨大，而科学的发展则需要遵循其内在的规律，这就导致潜心从事基础科学的人有错过发展机遇之感。一边是学校的工资+基础科学研究，另一边是丰厚的报酬+工程项目需求，身处其中二选其一，恐怕还是很难不为后者动心的。既然业内大部分人都选择了后者，前者自然就生疏了。

然而这些问题又似乎又不是不可以克服的。虽然土木工程上的精度要求不及机械航天等专业，但这并不代表土木工程没有科学问题，相反，以一种简洁有效的方式表达一种复杂的工程现象恰恰是非常好的基础研究课题。工程学科专业与基础学科专业相分离的历史事实已经形成，要改变专业的设置当然是不可能的。但是，工程与理论相互借鉴，在工程中寻找新的问题并抽象理论问题，将新发展的理论应用于工程实际，必将成为工程领域研究者所从事的主要工作。而对于基础研究者的收入问题，我们应该可以看到这些年的进步，当然相对于主要从事工程项目的学者来说，从事基础研究的学者的收入确实会少一些。但是如果不将收入作为衡量一个学者是否成功的标志，那么也许这个问题是可以得到缓和的。

反观我自己的研究历程，也是非常有意思的。我本科接受的完全的工程教育，现在看来，可以说没有建立一点基础研究的概念，就是把课本上教的过程应用到工程设计中。后来读硕士研究生，最早进行是试验研究，根据试验结果得到一些经验公式，再应用于工程中，典型的工程研究的思路，发表的文章是ACI，也是典型的工程期刊。博士阶段思维开始觉醒，对于土木工程中大量存在的经验公式很不满意，想要给自己的经验公式找理论依据，于是就将思路转到力学理论上来，读力学的文献，学习力学的方法，写力学的文章。这一时期自己满意的文章发表在了IJSS上。博士快毕业时，反观自己在力学方面的研究，发现主要是一些系统性的工作，一篇论文十几页、一百多个张量公式，纵使有些新意也淹没在了公式之中，非常羡慕那薄薄几页的文章里所承载的灵感。同时，对于力学理论建立所依托的某些物理现象产生了浓厚的兴趣，非常想寻找这些现象背后的科学问题。于是又开始读文章，读着读着就发现手头的文章已经集中到了PR甚至NS，一方面感觉距离土木工程非常远了，而另一方面觉得自己也具备研究这些问题的能力。考虑再三，决定先找一个点做一下试试，后面就是理论、计算、写作、发表，虽然也并不轻松，但时至今日终于有了这一篇PRE。

中国的古训是：“己所不欲，勿施于人”。我觉得：“己所欲，也勿施于人”。我并不知道这么一条研究的思路是否合理，只是借科学网的宝地，请各位先生纵横捭阖：土木工程专业（也可以延伸为工程专业）的研究者，到底有没有必要做一些基础性科学的研究？

（后附拙作，供指正）

PhysRevE.85.055102.pdf

文章中的一幅图被选作了PRE期刊5月份的万花筒图片（Kaleidoscope Images），很有意思，呵呵。