缅怀王仁先生

2021-10-14

尹安

  我很荣幸有机会参加庆祝王仁先生百年诞辰纪念活动。先生的一生影响了一代在国内外工作的地球科学家。我在下面的短文中要特别缅怀先生在北京大学地质系设计和实施现代地球科学革命性课程的远见,他对板块内地震力学的开创性研究,他的教学风格,以及他对我个人职业生涯的深远影响。

  1978年,在十年“文化大革命”结束两年后,北京大学地质系迎来了两批新生。二月份开始入学的被称为77级。这个年级有两个专业,分别是岩石学、地球化学和古生物学;八月入学的这批被称为78级。这个年级也有两个专业,即地震地质学和构造地质与地质力学(我们简称地质力学)。这四个专业合在一起就是当时北京大学的专业方向,我是地质力学专业录取的43名学生之一。

  1. 远见。当时地震地质学和地质力学专业的课程设计与传统地质学系非常地不同,因为它将数学、物理和力学的定量训练与经典地质学课程相结合。定量课程包括两年的数学、一年的物理、一年的化学以及固体力学、经典力学和实验光弹性的高级课程。经典地质学课程包括普通构造地质学、区域构造学、沉积岩、火成岩和变质岩石学以及古生物学。回顾过去,当时地质学课程的有些内容相当过时,这可能是由于缺乏对板块构造的新兴研究领域和和地球科学定量方法的了解。另一方面,数学、物理和力学的基础训练是严格的,这对我们这个时代的学生产生了持久的影响。王仁先生原为北京大学数学与力学系教授。但在文化大革命期间,他被迫转到地质系工作。数力系的损失令人遗憾,但却催生了地质系的发展与繁荣!在地质系期间,王仁还带来四名具有高专业素质的经典力学、弹性力学、流体力学、数值计算、实验岩石力学和实验光弹性方面的老师。我在加州大学洛杉矶分校(UCLA)任教并环游世界35年后,我仍然不知道世界上有哪一个地球科学系有这么多来自完全不同学科的老师,参加以地球科学为基础的教育项目。这是一场革命!

  2. 地震力学。20世纪90年代初,一个新兴研究方向在欧洲和美国兴起,被称为“地震触发力学”。简言之,该领域研究大地震的发生是否会改变区域应力场并触发邻近断层的地震。现今,相邻断层上的应力变化称为“库仑应力”。当我阅读原始论文(即,King等人,1994年)时,我立即发现这篇论文与王仁先生的研究小组在1980年发表的作品非常相似。在这项工作中,王先生和他的同事们使用弹塑性有限元方法模拟过去几百年中记录的和准确定位的华北历史地震序列,研究它们是如何导致区域应力场的时空变化以及每次地震事件后弹性能的释放和积累。这项工作在我们1980年的固体力学课程中被引用为一个例子,但遗憾的是,它对世界大多数地方来说是完全未知的。尽管他的开创性贡献仍未得到认可,但上固体力学课的学生都知道他是这个研究方向的第一位贡献者。

  3. 教学。我有幸参加了王仁先生的固体力学课,这可能是我在北大上过的最重要的一门课。在那门课上,他全面介绍了固体力学的数学框架和物理概念。他对本构方程和流变学在解决连续介质力学问题中的作用的阐明,仍然是我今天工作的指路明灯。王教授讲课简明扼要,见解深刻。他拿着粉笔走进课堂,写方程并在黑板上画草图讲解,帮助分析所考虑的力学系统。他关于应力的第一堂课给我留下了持久的印象:用一个简单的思想实验来说明两个向量,力和力作用平面的法线,在一个二阶张量中是如何相关的。在过去的 35 年里,我一直在加州大学洛杉矶分校教授构造地质学和岩石力学课程,我用与王仁先生完全相同的方式向我的美国学生介绍应力的概念。

   4. 对我职业生涯的影响。 我不是王仁先生的研究生,所以我对他其他方面不是很了解。 但是,自从获得学士学位后,我与他有过两次接触。第一次是在 1982 年北京大学地质系新研究生入学的欢迎晚会上。 当时,大多数被北京大学录取的研究生被直接送到培训中心,然后被送到西方大学继续攻读深造;少数留在北大的人感到自卑,不知道我们的研究生涯如何与离开的人相比。 我记得很清楚的一件事是王仁先生当时的演讲,他要求我们有信心在友好的条件下与在国外攻读研究生学位的人竞争。我与王仁先生的第二次接触发生在 1990 年代初他访问我们学校时。 那时我已经是教员了。 当时我还单身,就请他和我一起住在校园附近的公寓里。 王仁先生白天忙于访问大学和会见洛杉矶地区的专家、学者,晚上他同我通宵讨论一系列科学问题并交流我们的个人故事。 他跟我说了很多,我还记得他作为一个穷留学生,有时钱花光了,他会去大学附近的一个港口做搬运工,从进出港的大船上装卸货物。 我们这次接触改变了我之前对王仁先生是一个令人生畏和难以接近的学者的看法。 事实上,他有着温柔的灵魂和许多引人入胜的故事。

  王仁先生对我职业生涯影响最深远的是他设计的革命性课程。正如上面所述,如果没有我在北大接受的定量数理·培训,我就没有机会在美国获得教职,更确切地说,我的工作机会是由王仁先生在固体力学中所讲的艾里应力函数创造的。这激发了我研究生工作中力学模型的创建,该模型解释了 1980 年代初期发现的高度神秘的低角度正断层的起源。 这项工作,加上我在南加州大学 Greg∙Davis 教授的指导下在野外构造研究方面的知识,使我获得美国 地质学最高奖项“克拉克奖”,在从事相同工作的同行中脱颖而出。

  王任教授教学严谨,享誉国际。当我在南加州大学读研究生时,我正在学习 Keiiti∙Aki 教授的高级地震学课程。 Aki 教授可以说是当代最伟大的地震学家之一,他的课程是我们系中最具挑战性的课程,因为它需要对数学和连续介质力学有深入的了解。这门课是给地球物理专业的学生开的,在我上这门课之前,地质专业的学生从来没有上过这门课。在美国,地质学本科生只修了一年数学课程,没有也不可能有足够的背景使他们能够参加 Aki 教授开设的高等地球物理学课程。作为他班上唯一的地质学专业研究生,Aki教授注意到了这一点。一天,他手里拿着他批改的我的作业,慢慢地走到教室里我坐的地方。他知道我是地质学专业的学生,问我​​在野外构造地质学家格雷格∙戴维斯教授的指导下,怎么能在他布置的所有课堂作业上做得那么好。我告诉他,我上过北大王仁教授的固体力学课,并且上过足够的数学课,可以完成作业。然后他跟我说他认识王仁教授,并认为他是中国最具数学和力学的地球动力学家。他对课堂学生解释我在他的课上的出色表现是源于我是王仁教授教所教的学生。后来我了解到,Aki 教授为我向UCLA 的工作申请写了一份强烈推荐信,这对招聘委员会的最终决定产生了很大影响。他对我申请的支持可以归功于我的课堂表现,这要归功于王任先生对我的出色培训。

  王仁先生是一位有远见的人,他在北京大学设计了一个革命性的地球科学教学方案,培养了一代杰出的地球科学家。 这些人在世界范围内开展了一系列前沿研究项目。 我非常幸运能够在北京大学接受本科教育,尤其是能得到王仁先生的耳提面授。 王仁先生指导和培养的一批非常成功的学生就是他遗产的最好证明! 他的贡献将被世人铭记和赞颂。

  

  作者信息:尹安,美国加利福尼亚大学洛杉矶分校地球、行星与空间科学系地质学教授。
       北京大学1978级和1982级地质系本科生和研究生。