可以說(shuō)，是一種執(zhí)著的精神成就了今天“榮譽(yù)等身”的段慧玲——2012年，她獲得國(guó)家杰出青年科學(xué)基金，2014年獲得長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授。她還獲得第12屆中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)青年科技獎(jiǎng)。近日她又榮獲了第十一屆“中國(guó)青年女科學(xué)家獎(jiǎng)”。

從飛機(jī)的復(fù)合材料，到水下艦艇的力學(xué)問(wèn)題，北京大學(xué)工學(xué)院力學(xué)與工程科學(xué)系研究員段慧玲的研究方向可謂“上天入海”。

這位第十一屆“中國(guó)青年女科學(xué)家獎(jiǎng)”獲得者這些年來(lái)成就斐然——她在表面彈性力學(xué)理論、非均質(zhì)材料力學(xué)和物理性能的預(yù)測(cè)、納米尺度彈性理論、薄膜異質(zhì)結(jié)構(gòu)力學(xué)等方面取得了重要成果；她還發(fā)展了納米尺度的表面彈性理論和復(fù)雜形貌表面應(yīng)力理論，建立了預(yù)測(cè)具有多種界面效應(yīng)的復(fù)合材料等效力學(xué)性能和熱傳導(dǎo)性能的細(xì)觀力學(xué)框架，在國(guó)際上得到很好的評(píng)價(jià)和影響。

鮮為人知的是，段慧玲曾經(jīng)是一名石油系統(tǒng)的工程師。從工程師到科學(xué)家的華麗轉(zhuǎn)身，這在很大程度上，要?dú)w結(jié)于她追求挑戰(zhàn)的性格。“生命的精彩，就在于不斷探索未知的事物。相較于工程問(wèn)題，我更加喜歡基礎(chǔ)研究。”在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)，段慧玲這樣表示。

華麗轉(zhuǎn)身

神奇的大自然總是源源不斷地饋贈(zèng)給人類智慧和靈感，就像所有的蜂巢都擁有統(tǒng)一的建造角度和模式，正六角形房孔、相鄰的房孔共用一堵蠟和絲制造的墻、孔底由三個(gè)完全相同的菱形組成——這不僅非常節(jié)省建筑材料，并且具有極佳的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

在精巧的蜂窩結(jié)構(gòu)啟示下，2005年，全球首架全復(fù)合材料飛機(jī)就使用了蜂窩狀的碳纖維層合板，這種新型結(jié)構(gòu)在保證強(qiáng)度和剛度的前提下，使飛機(jī)的重量減輕了一半。這些自然的奧妙令兼具科學(xué)家與工程師雙重身份的段慧玲頗為著迷，她不斷從自然界中汲取啟迪，希望研究出更好的人工材料。

為了滿足飛機(jī)在飛行中一系列苛刻的要求，工程師通常會(huì)在復(fù)合材料中添加涂層，那么選用何種涂層材料、涂層厚度怎樣確定、涂層會(huì)對(duì)材料特性帶來(lái)哪些影響，所有這些關(guān)鍵問(wèn)題的答案首先需要科學(xué)家的深刻認(rèn)識(shí)與理論闡釋，而答案來(lái)自段慧玲——她建立了一套理論體系，來(lái)分析和解答這類問(wèn)題。

“我們不能總是依靠多次嘗試后的偶然發(fā)現(xiàn)，知其然不知其所以然不是科學(xué)”，段慧玲的初衷很簡(jiǎn)單，而唯有精細(xì)的分析和嚴(yán)密的推理，才能真正幫助人們從經(jīng)驗(yàn)主義邁向科學(xué)精神。

科學(xué)與技術(shù)的完美融合，以理論研究推動(dòng)工程應(yīng)用，正是她所津津樂(lè)道的力學(xué)學(xué)科的樂(lè)趣——這也是為什么段慧玲要從一位工程師向科學(xué)家轉(zhuǎn)變。

1987年，段慧玲考入東北地區(qū)的某石油系統(tǒng)的高校，攻讀和機(jī)械工程相關(guān)學(xué)科。本科畢業(yè)后，她進(jìn)入石油系統(tǒng)工作數(shù)載，后來(lái)又再度回到母校完成了研究生學(xué)位。

其實(shí)畢業(yè)后的工作也不錯(cuò)，在自己駕輕就熟的領(lǐng)域已開(kāi)始有所成，車子、房子也已經(jīng)擁有。但她一直覺(jué)得日子太過(guò)按部就班，“每天都干著差不多的事情，我好像能夠看到我以后的生活”。

出于這種強(qiáng)烈的冒險(xiǎn)精神和更強(qiáng)烈的求知欲望，她毅然辭掉工作并將一切鉛華洗盡，回歸闊別已久的校園開(kāi)始自己情有獨(dú)鐘的基礎(chǔ)性研究。

2001年，她考入北京大學(xué)固體力學(xué)專業(yè)攻讀博士。此后，她遠(yuǎn)赴海外繼續(xù)學(xué)業(yè)，并于2007年12月回到北京大學(xué)工學(xué)院工作。

越過(guò)山峰

回憶過(guò)往，段慧玲表示，攻讀博士學(xué)位的過(guò)程對(duì)她而言，卻更像越過(guò)一座又一座令人望而生畏的“山峰”。

那時(shí)候的她不僅在年齡上比同班同學(xué)大5到6歲，起步時(shí)還因?yàn)槁?tīng)不懂導(dǎo)師講的專業(yè)知識(shí)而焦急到無(wú)法入睡。倔強(qiáng)不服輸?shù)亩位哿嵋虼苏�日穿梭于教室和圖書館，惡補(bǔ)專業(yè)知識(shí)、閱讀更多的書籍、做更多的公式推導(dǎo)和計(jì)算，以一種不為任何外界事物所打擾的專注，在一次又一次挑戰(zhàn)中完成對(duì)自我的超越。段慧玲在博士期間發(fā)了多篇高質(zhì)量的論文，成為了力學(xué)系歷史上第一個(gè)獲得全國(guó)百篇優(yōu)秀博士論文的畢業(yè)生，也是北京大學(xué)那一年理工科博士生中該獎(jiǎng)的唯一獲得者。

2005年，博士畢業(yè)后，她拿到了英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的博士后基金，去英國(guó)卡迪夫大學(xué)做博士后研究，后來(lái)又拿到德國(guó)的洪堡學(xué)者，到德國(guó)卡爾斯魯厄研究中心納米技術(shù)所工作了一段時(shí)間。她一直以超乎常人的高標(biāo)準(zhǔn)要求自己，“我希望自己能在短時(shí)間內(nèi)作出更好的成果，來(lái)彌補(bǔ)之前耽誤的學(xué)習(xí)時(shí)間”。

在英國(guó)做博士后的時(shí)候，段慧玲依然早出晚歸，以至那些英國(guó)同事很困惑地對(duì)她講：“我們晚上走的時(shí)候你在，早上來(lái)的時(shí)候你還在。你是不是天天睡在地毯上？”

對(duì)于一些科研人員在海外學(xué)習(xí)時(shí)普遍遇到的語(yǔ)言問(wèn)題，段慧玲坦言，因?yàn)樽约涸瓉?lái)的基礎(chǔ)“還不錯(cuò)”，所以看文獻(xiàn)、寫論文、普通的交流都沒(méi)問(wèn)題，“但在口語(yǔ)方面，還是做不到像用中文這樣，可以很清楚地、很細(xì)節(jié)地表達(dá)自己的想法”。

在德國(guó)學(xué)習(xí)時(shí)，當(dāng)?shù)卦��?jīng)提供機(jī)會(huì)讓她免費(fèi)學(xué)德語(yǔ)。但她當(dāng)時(shí)并沒(méi)有學(xué)習(xí)，“因?yàn)槟菚r(shí)候我覺(jué)得半年的時(shí)間太浪費(fèi)。當(dāng)然，現(xiàn)在看來(lái)目光有點(diǎn)太短淺”。讓她印象比較深刻的是，德國(guó)老百姓的英文都很好，大學(xué)的學(xué)者交流時(shí)也普遍用英文交流。

可以說(shuō)，是一種執(zhí)著的精神成就了今天“榮譽(yù)等身”的段慧玲——2012年，她獲得國(guó)家杰出青年科學(xué)基金，2014年獲得長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授。她還獲得第12屆中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)青年科技獎(jiǎng)。

投身基礎(chǔ)

相較于一些科研人員熱衷于從事國(guó)際熱門領(lǐng)域、實(shí)用性的研究，段慧玲坦言，自己更加喜歡基礎(chǔ)研究。

對(duì)于自己目前從事的力學(xué)基礎(chǔ)研究，她認(rèn)為，要善于從自然界中學(xué)到一些東西，比如說(shuō)天然蜂房，它已經(jīng)進(jìn)化了很多年了，才形成今天的樣子，實(shí)際上人類就是用從自然中學(xué)到的東西指導(dǎo)工程。“力學(xué)是科學(xué)和工程的統(tǒng)一體。”

在段慧玲看來(lái)，唯有通過(guò)精細(xì)的分析和嚴(yán)密的推理，將科學(xué)理論與應(yīng)用技術(shù)完美融合，才能真正幫助人們從經(jīng)驗(yàn)主義邁向科學(xué)精神。

此前，段慧玲在飛機(jī)的復(fù)合材料的力學(xué)研究上，花費(fèi)了不少心血，也取得不小的成果。她和同事主要研究的是復(fù)合材料的強(qiáng)度和剛度。用于飛機(jī)制造業(yè)的材料，其中一個(gè)重要的因素就是盡可能減輕重量。因此，她的研究就是要在復(fù)合材料重量輕的情況下，保證其較大的強(qiáng)度和剛度，并防止出現(xiàn)裂紋。

目前，世界上最先進(jìn)的民用飛機(jī)，如波音787、空客A350在復(fù)合材料的應(yīng)用上都超過(guò)了整個(gè)機(jī)體材料的50%。但是制造商在復(fù)合材料的應(yīng)用方面仍然比較謹(jǐn)慎。段慧玲指出，目前復(fù)合材料已經(jīng)可以部分替代飛機(jī)上的金屬材料了，但是不可能全部替代。比如一些大的受力結(jié)構(gòu)或者核心部件，將來(lái)的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)肯定使用的還是鋼材。

“比如一架飛機(jī)飛了100天，需要檢查有沒(méi)有出現(xiàn)缺陷或者裂紋，否則時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)產(chǎn)生安全隱患。過(guò)去我們可以通過(guò)各種方法對(duì)金屬材料進(jìn)行檢查。但是對(duì)于復(fù)合材料而言，目前尚沒(méi)有很好的方法對(duì)其進(jìn)行檢查。”段慧玲指出，這是因?yàn)殇摬氖且环N均勻材料，出現(xiàn)裂縫可以判斷出來(lái)。但是復(fù)合材料則是一些纖維，由很多層疊合而成，是一個(gè)非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，里面出現(xiàn)一些小的缺陷是很難被發(fā)現(xiàn)的。因此，希望未來(lái)科學(xué)家能夠找到好的方法來(lái)檢測(cè)復(fù)合材料。

近來(lái)，她的研究興趣集中在兩方面，一個(gè)方面關(guān)注核反應(yīng)堆的材料，另外一個(gè)方面是水下運(yùn)行物體的關(guān)鍵力學(xué)問(wèn)題。

對(duì)于中外科學(xué)研究的差異，段慧玲認(rèn)為，在科學(xué)研究方面，“中國(guó)做的時(shí)間還短，需要一個(gè)過(guò)程去趕上人家。咱們一直在加速做，但是還需要時(shí)間。另外管理上還存在很大的問(wèn)題，實(shí)際上中國(guó)做材料的學(xué)者發(fā)的文章不比國(guó)外差，理論上并不差，但是到了生產(chǎn)、投產(chǎn)的環(huán)節(jié)就不行，很多技術(shù)、產(chǎn)品沒(méi)有從實(shí)驗(yàn)室走出來(lái)。”她坦言，基礎(chǔ)研究十分重要，中國(guó)實(shí)際上有很多基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題沒(méi)有解決，“要做一個(gè)東西，首先要解決基礎(chǔ)理論，解決基本的科學(xué)問(wèn)題，然后再按照解決問(wèn)題的方案來(lái)設(shè)計(jì)。歸根結(jié)底，工程上的多次嘗試和經(jīng)驗(yàn)不能代替基礎(chǔ)研究”。

展望未來(lái)，段慧玲坦言，目前，中國(guó)制造業(yè)工藝的規(guī)范、規(guī)程等，相較國(guó)外都存在一些問(wèn)題，“但我們要堅(jiān)信，經(jīng)過(guò)我們的努力，會(huì)逐漸消除這個(gè)差距，實(shí)現(xiàn)從‘中國(guó)制造’到‘中國(guó)創(chuàng)造’的轉(zhuǎn)變”。

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