文圣常:矢志深蓝 探索不已
文圣常是我国著名物理海洋学家,中国科学院院士,中国海洋大学教授。他是我国海浪学科的开拓者之一,也是我国海洋教育事业的推动者,一生矢志深蓝,探索不已。
把海浪能量有效利用起来
1921年,文圣常出生在河南省光山县砖桥镇的一个知识分子家庭。他自幼勤奋好学,在文氏祠堂接受启蒙教育。抗日战争全面爆发后,文圣常开始了颠沛流离的求学生涯,1940年考入迁至四川乐山的武汉大学机械工程系。毕业后,文圣常在成都航空委员会第八、第十一飞机修理厂等地任职。这期间,他参加了赴美国航空机械学校短期进修的选拔考试,并被录取。
1946年初,文圣常登上了开往美国的轮船。行驶在浩瀚的大海中,海浪的冲击令几千吨重的轮船像纸船似的随波颠簸,摇摆不定。文圣常感受到大海蕴藏的无穷力量,被深深震撼了。当时他想,要是能设计出一种装置,把海浪取之不尽、用之不竭的能量有效利用起来,那该多好!由此,他与海浪研究结下了不解之缘。
在美国期间,除了努力学习航空机械专业知识外,文圣常利用业余时间,查阅了大量关于海浪的文献资料,并积极思考开发利用海浪能量的方法。1947年,文圣常学成回国。他结合自己的动力机械知识,研究设计出一种简单的利用海浪能量的动力装置,这一装置几经改进,先后在嘉陵江畔、北戴河海边、青岛汇泉湾试验。这是我国学者最早进行海浪能量利用的试验。
1953年,应著名物理海洋学家赫崇本教授的邀请,文圣常来到位于青岛的山东大学(中国海洋大学前身)海洋系工作,着力于海洋研究。在这里,文圣常将研究方向瞄准海洋学科的国际前沿,取得了一个又一个开创性的海浪科研成果。
开辟海浪研究的新途径
20世纪50年代初,我国的海浪研究刚刚起步。1953年,地球物理学家赵九章在青岛小麦岛设置了我国第一个海浪观测站。当时,国际上有两种比较盛行的海浪研究方法——“能量平衡法”和“谱法”,但这两种方法多限于海浪充分成长状态,没有考虑到海浪成长过程中的谱型形式。文圣常首次将这两种研究方法结合起来研究海浪成长的全过程,开辟了海浪研究的新途径。
结合自己的研究和思考,文圣常从能量平衡的观点出发,推导出可用以描述风浪成长全过程的普遍风浪谱,并撰写了论文《普遍风浪谱及其应用》。在涌浪研究中,由于“能量平衡法”和“谱法”都是以半经验的方法来计算涌浪的波高和周期,并以空气阻力来解释能量消耗,没有考虑涡动影响,文圣常基于涡动和绕射的作用加以研究,写出了论文《涌浪谱》。该论文不仅提出了涌浪谱的计算方法,还考虑到台风区是圆形的特点,给出对应的计算方法。经赵九章、赫崇本二位教授推荐,这两篇论文于1960年在《中国科学》上以英文发表,受到国内外的高度重视,被誉为“文氏风浪谱”。
在上世纪50年代末,虽然国际上的学者们提出了种种关于海浪的理论,但由于海浪现象的复杂性,这些理论在概念和计算方法上,存在较大差异,有些甚至是矛盾的,并且文献也很分散。为此,文圣常撰写了《海浪原理》一书,于1962年出版。该书是世界上第一部关于海浪理论的专著,系统地介绍了海浪研究的最新发现和计算原理,比美国同类型的专著早了两年。该书至今仍为全球五大海浪专著之一。
上世纪70年代后期,我国沿海城市在建设发展中,迫切需要近岸工程设计和管理标准。文圣常提出的海浪计算方法被列入中华人民共和国交通部《港口工程技术规范》,从而结束了我国在有关规范中长期依赖国外方法的状况。
上世纪80年代,国际海浪学界依然盛行用经验的方法研究风浪谱理论,具有主观性和不确定性。为了弥补这一缺憾,文圣常首次在国际上采用解析的方法导出了风浪频谱和方向谱,并通过在谱形中引入一个参量“尖度因子”,推导出了理论风浪谱。他承担了国家“七五”“八五”“九五”计划的重点科技攻关项目,提出了我国自主创新的混合型海浪数值预报模式。此项成果不仅被国家有关预报部门使用,还应用于远洋航行的台风防避系统及一部分海洋环境评价工作中。
20世纪的最后10年,年逾古稀的文圣常承担起“近岸带灾害性动力环境的数值模拟和优化评估技术研究”专题,他提出的新的谱方法研究,其谱结构的可靠性、模式性能覆盖范围、改进的可行性等方面,都优于当时世界上盛行的第三代海浪模式。
“唯独信仰爱国主义和追求科学精神”
在海浪理论和应用研究之外,文圣常在我国海洋教育事业上也做出了卓越贡献。除了《海浪原理》,他还编著了《海浪理论与计算原理》《海浪学》《液体波动原理》等一系列具有我国特色的物理海洋学专著与教材,对促进我国海浪研究的发展、培养海洋科技人才起了重要作用。
文圣常培养了众多海洋高水平人才,可谓桃李满天下。文圣常经常说,中国要搞海洋研究,首先要培养海洋科技人才,大学的首要任务就是培养人才。2000年,他荣获1999年度“何梁何利基金科学与技术进步奖”,获得的20万港币奖金一分不留,全部捐给了祖国的教育事业。其中,一半捐给了他从事半个世纪教学生涯的中国海洋大学,以“文苑奖学金”的名义奖励优秀学子;一半捐给了家乡河南省光山县砖桥镇,建设海洋希望教学楼。
2011年,在他90岁生日之际,学校特意举行了一场充满温情的师生座谈会,文圣常说:“许多人问我取得成功的经验有哪些,我并无什么经验可谈,唯独信仰爱国主义和追求科学精神,牢牢树立健康正确的价值观,这是我毕生献身于祖国海洋事业的力量源泉!”
作者:任光莉
来源:《党员干部之友》