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我的科研生涯(二)
——细雨申城
![]() (二) 我在大学里读的是数学专业。 数学是门古老的学科,人类世界的诸多民族中,独立产生数学的民族并不多,除了巴比伦人、古埃及人、古希腊人、中国人、印度人是各自独立产生了数学以外,恐怕再也没有其他的民族了。由此可见,人类社会产生出数学是多么的不容易。 由于自己特殊的学习经历,所以特别珍惜得来不易的学习机会,博览群书和努力学习,是我大学生活的全部。幸亏自己是由自学考入大学的,所以有着极强的自学能力,而自学能力的强与弱,恰恰是衡量一个大学生学习能力的尺度。 自学是没有捷径可走的,自学者走的是一条用自己的血和汗开辟的小道。如果这条小道最后能与大道联通,那么算是幸运的,否则终生遗憾。我是幸运的,由于我的努力,我终于联通到了大道,终于获得了系统学习的机会,这是我的人生中,唯一的一次系统学习。 大学读到了高年级,同学们要选择各自的研究方向。教授我们“拓扑学”的老师,以一个数学家的严谨,建议我们这些处于“夹三夹四”夹在中间的同学,“利用你们自学能力的优势和学习刻苦的精神,把现代数学与其它学科结合,进行边缘学科邻域的研究”。 我听从了老师的建议,选择了“可靠性数学”作为我的研究方向。在数学家周纪芗教授的指导下,学习与研究。 “可靠性数学”属于应用数学邻域,它以“数学分析”、“概率论”、“数理统计”、“随机过程”为主要基础。研究“事件”的可靠度、失效概率以及寿命估算等的一个数学分支。这支数学分支,有着及其广泛的应用邻域。 常言道“数(学)、理(物理)不分家”。我的学生时代,对“理论物理”有浓厚的兴趣。在书店买了两本爱因斯坦文集,第一集和第二集。此书好像只出版了两集,除了这两集以外,没有其它的了。 爱因斯坦文集,第一集的主要内容是,爱因斯坦的自述以及与同行有关理论物理的通信;第二集的主要内容是论文,包括了“狭义相对论”、“广义相对论”和“光电效应”等重要论文。 爱因斯坦文集我经常看,从中得到的启发是,研究者的路,不是平坦的。虽然付出了艰苦的劳动,不一定有会有理想的收获,研究者必须要有面对失败的勇气。因此,面对独立的科学研究,我已做好了充分的准备。 (三) 毕业后的工作是“上海曙光化工厂”培训教师、中型试验室主任,因此与物理化学结上了不解之缘。 我将“可靠性数学”,应用在高分子材料和高分子物理化学的研究中。“可靠性数学”在高分子材料和高分子物理化学中的应用,成了我的研究对象。 我终于没有辜负我的“拓扑学”老师,对我的希望。我终于创建了这一边缘学科,并进行了基础的研究。 上世纪八十年代中期,至九十年代初,我和我的合作者,在国内外的科技杂志和学术会议上,发表了一系列研究论文,这些论文公布了我们的研究成果。同时,也为这一边缘学科的研究打基础。不过,我的研究总共持续了八年,直到“下岗”为止。 我的工作具体来说,(1)研究高分子反应中的分子量及其分子量分布的控制,(2)研究高分子材料的可靠性分析的方法及其寿命估算,(3)研究高分子材料老化、热解过程的动力学等。 人造高分子也叫聚合物,是一类化学产品的专业名词,俗称“合成树脂”。合成树脂是人类二十世纪伟大发明之一。合成树脂是高分子材料的基本成分。 上世纪八十年代之初,至少在我国,人们对于产品质量的可靠性,是一个陌生的概念。虽然,以前的任何产品,根据其用途,也有其关于产品的质量标准。产品在出厂前,都要进行质量的检测。产品质量的检测,通常采用“抽样检验”。一批产品“抽样检验”的结果,如果符合规定的质量指标,那么,这一批产品就被判为质量合格,否则即为废品。这是我们熟知的产品质量。但是,“可靠性数学”表明,这个“质量”的概念是片面的。 这是因为:(1)如何使我们相信,所抽取样品的质量检测合格,就一定能代表整批产品的质量合格。换言之,即使“抽样合格”,也不能排除整批产品中,混有废品。如果混有废品,那么混有废品的概率是否高?(2)如果一个产品达到了质量标准,那么这个产品在保持其质量的同时,能够使用多长时间?即产品的使用寿命。显然,前者属于“抽样检验”的可靠性;后者属于产品使用寿命的可靠性。这些就是当时我们对产品质量的全新概念。 我的工作开始于,寻找聚合物材料力学性能失去的分布函数,也就是上文的问题(1)。 我们已经知道,任何材料在外力的作用下,只要作用在材料上的外力足够大,总能将材料破坏,例如:断裂、撕裂、弯曲等。因此,材料的力学性能是,材料的重要质量指标,而且这种质量指标的测试,属于破坏性试验。既然是破坏性试验,只能是抽样检验。 我很快发现了聚合物材料,在外力的作用下“失效”的基本规律,在数学上证明了此规律服从“指数分布”(Poisson分布)的结论。从而得到了聚合物材料,力学测试数据的可靠度函数和失效分布函数。这项研究成果,发表在1987年4月我国出版的《现代化工》杂志上。 这项研究成果的意义是:从一批某聚合物材料中,随机抽取的试验样品,在力学性能测试中,所得到的力学性能测试数据的平均值,如果用这个平均值,代表被测批次聚合物材料的力学性能,那么其可靠度是0.368。并且,利用其可靠度函数和失效分布函数,可以进一步计算,设计要求下的力学性能可靠度和失效概率等技术数据。 从此以后,我国有了自己的聚合物材料可靠性分析的学科研究。 ![]() |