刘延柱:学高身正育桃李,蜚声杏坛传匠心
来源:校工会 时间:2020-07-15 浏览:1178

[编者按]白衣为袍,驰援“疫”线。疫情发生以来的几个月中,广大医务工作者以维护人民生命安全和身体健康为最高使命,在疫情防控第一线日夜奋战,他们的奉献精神和大爱无疆的职业品格带给我们最多的感动和震撼。在上海交大,也有着许许多多投身于医疗卫生事业的优秀教职医务员工,在他们各自的领域诠释着为师之道和医者仁心。即日起,我们将开设「匠心交大」专栏,全方位、多角度展现交大医疗教育工作者对学术的赤诚之心、对工作的忠诚信念,对社会的热切关怀。

匠心宣言:在人才培养方面,我希望关心爱护年轻人,我很遗憾没能更多在本科生的讲台上授课。在教学科研工作之余,希望有更多的专家教授关注科普工作,共同为提高国民大众的科学素养出力。

刘延柱,上海交通大学教授,在国内外科技期刊上发表论文300 余篇。关于陀螺力学的研究成果获得1987 年国家自然科学奖。关于航天器复杂系统动力学的研究成果分别获得1998 年和2005 年两项教育部科技进步二等奖。关于复杂航天器姿态运动稳定性、分岔与混沌的研究成果获得2000年和2004 年两项上海市科技进步二等奖。关于充液系统动力学的研究成果获得1998 年教育部科技进步三等奖。所编写的教材获得教育部和上海市两项优秀教材一等奖,三项二等奖,获得上海市教学成果二等奖和三等奖各一项。1982 年被表彰为上海市优秀共产党员,1986 年被评为全国教育系统劳动模范,1991 年起享受国务院特殊津贴,荣获1988 年和1998 年上海交通大学优秀博士生导师奖,2004 年上海交通大学师德标兵奖。

刘延柱在交大执教多年来,皓首穷经、淡泊名利,在科研与教学上业绩斐然。他带头开展陀螺力学、刚体动力学、多体系统动力学、运动生物力学等分支学科研究,取得丰硕研究成果。同时长期致力于教学工作,编写出版《理论力学》《高等动力学》《振动力学》等多部本科生和研究生优秀教材,并在1985 年领衔建立上海交大一般力学博士点,为一般力学在中国的发展做出了重要贡献。退休之后,刘延柱依然挂心力学发展,继续孜孜不倦地编写出版多部学术著作和教材,发表了10 多篇学术论文和50 多篇力学科普文章以及科普读物,为更多人普及力学知识,启迪智慧、激发创造性。

以简约风格阐释理论之美

刘延柱长期致力于刚体动力学、陀螺力学、多体系统动力学、充液系统动力学、运动生物力学及非线性动力学等学科的教学和研究工作。他在研究工作中形成了自己的特色和风格,尤其值得称道的是,他对建立新兴学科和交叉学科眼光的敏感性。

20 世纪70 年代,为解决高精度静电陀螺仪研制工作的需要,他作为力学工作者一头扎进这类新型陀螺仪的理论研究。从物理模型的提炼到方程的建立和求解,他创建了静电陀螺仪动力学理论,为中国新型高精度陀螺仪的研制提供理论依据,所著《静电陀螺仪动力学》成为当时国内外唯一系统叙述静电陀螺仪原理的学术著作,获得了国家自然科学奖励。20 世纪80 年代初,他开拓了多体系统动力学,在理论研究的同时,致力于在宇航工程和体育运动方面的应用。以航天器姿态运动和人体运动为背景,开展多体系统和充液系统动力学研究,编写了中国最早的专著和研究生教材《多刚体系统动力学》。20 世纪90 年代,他转研究为以航天器姿态运动的混沌和混沌控制为主的非线性动力学,他关于分岔和混沌理论应用于航天器姿态控制的工作,有效帮助了非线性动力学的现代理论与工程技术相融合。2000 年以后,他的兴趣转向用刚体动力学方法研究弹性细杆超大变形问题,倡导以DNA 几何形态为背景的弹性细杆超大变形的力学研究,出版了有关专著,对力学学科与分子生物学的交叉起到了很大的促进作用。

纵观刘延柱的理论研究成果,他尽力追求形式完美简约,避免繁琐冗长的数学推导,这一特点充分体现在他导出的各种稳定性判据之中。他毕业于第一届清华工程力学研究班,后又赴苏联莫斯科大学应用力学教研室进修,因此深受哥廷根学派和莫大学派的熏陶。前者以理论与实际、科学与技术、数学学科与应用学科紧密结合著称,强调解决工程关键问题,要求细致观察物理现象,提取反映本质的物理模型,然后用最有效的数学手段加以解决;后者则更多地要求数学功底的到位,追求解的完整、严密、优雅和完美。

刘延柱深得两大学派的真谛,汲取两者之长,充分反映在300 多篇学术论文和10 余部著作中。此外,他还认为,所有数学推导得出的结论,都必须有合理的物理解释,必须与实验现象一致。以刚体在同步旋转力矩作用下的章动角变化规律为例,他在理论分析的同时,附有直观的物理解释。他的论文在发表前对文字叙述、插图、符号选择、数学公式推导等细节都力求完美。完稿前一次次修改删节,力求最简明的表达。同时,他的研究兴趣广泛,不因问题太小或太“另类”而不屑一顾。从凯尔特石、哥伦布蛋到滑板到独轮车,问题再小也要做完整和严格的理论分析。

著书立说为学生传道解惑

刘延柱不仅讲授多门研究生课程,还坚持为本科生讲授理论力学、高等动力学和振动力学等基础力学课程。他在教材建设方面也投入了大量精力,为本科生和研究生编写多套优秀的力学教材。

l991 年刘延柱与杨海兴合作编著出版《理论力学》,为普通高等教育“九五”国家级重点教材和国家教委工程力学专业教学指导委员会的推荐教材。教材对传统的理论力学体系作了很多改进,如提高起点,重视对运动过程的分析,加强分析法和建立运动微分方程的训练,注意使用矢量和矩阵等数学工具以适应计算机的使用要求等。1996 年该书获国家教委和上海市优秀教材二等奖各一项。2001 年,他又与杨海兴、朱本华合作第二版教材,适用面扩大到一般工科专业本科生,被列入面向21 世纪课程教材。2009 年的第三版成为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。

刘延柱参与主讲的上海交通大学理论力学课程,还被评为国家级精品课程。作为理论力学提高部分教材,刘延柱于2001 年编著出版的《高等动力学》,除叙述传统的经典力学内容以外,增加了如机电耦合系统、多刚体系统等现代内容。2004 年该书获上海市高校优秀教材二等奖。相关的课程建设项目“高等动力学课程改革”获得2005 年上海市教学成果三等奖。

为使本科生了解必要的非线性振动知识,1998 年刘延柱和陈文良、陈立群合作编著的《振动力学》,成为普通高等教育“九五”国家级重点教材,2000 年重印时被列入面向21 世纪课程教材。教材用直观的定性分析方法和简单的近似解析方法,讨论非线性振动,着重从物理概念上说明各种非线性现象。教材还适当介绍了反映近代非线性动力学研究成果的分岔、混沌等新概念。曾获1999 年上海市优秀教材一等奖和2001 年中国高校科学技术奖教材类一等奖。该书第二版于2011 年出版,第三版书稿也于2018 年完成。相关的课程建设项目“振动力学教学内容革新与教材建设”获得2001 年上海市教学成果二等奖。退休后,刘延柱仍担任上海交通大学国家级精品课程“振动力学”的顾问。

此外,刘延柱还不断扩展力学分支学科领域,与洪嘉振、杨海兴合著的《多刚体系统动力学》研究生教材获得1992 年国家教委优秀教材二等奖。该书2014 年第2 版拓展为《多体系统动力学》,是教育部推荐的研究生教学用书。2000 年他与陈立群合著的《非线性动力学》入选上海市研究生教育用书。2001 年他与陈立群合作编著的《非线性振动》为教育部推荐的研究生教材。

用趣味语言广泛科普力学

刘延柱觉得,在清华的工作阶段曾参与工程力学系的创建,来交大后又参与工程力学系的恢复建系工作,有机会为两个学校的工程力学系和一般力学专业的创建做贡献,已是自己毕生最大的荣幸。

在人才培养方面,刘延柱精心传授、严格要求。他奖掖后进,甘当人梯,不遗余力地为年轻人的成长创造条件。例如,在建立多体系统动力学新学术领域过程中,他将相关的新课程和新课题都毫无保留地交给学生, 支持学生成为新学科的带头人,而自己退居幕后另行开拓研究方向。在刘延柱所指导的研究生中,有高等学校教学名师奖获得者、全国模范教师、国家杰出青年基金获得者和教育部“长江学者”特聘教授。1988 年和1998 年他两次获上海交通大学优秀博士生导师奖,他指导的博士论文被评为2000 年上海市优秀博士论文。

刘延柱在科学研究方面严谨治学、一丝不苟,为年轻人做出了表率。他尊重别人的工作,参考文献尽可能不遗漏前人的贡献。他淡泊名利,诚恳待人,真诚对待同行和学生,在学术问题上与学生平等讨论。对年轻人的提问和求助他来者不拒,对从未谋面甚至不具名的电子信件有问必复。审阅稿件时着力发掘亮点,不轻易退稿,对作者难以改好的稿件,他自己花时间直接修改。2004 年他被评为上海交通大学师德标兵。

除课堂教学和研究生培养以外,刘延柱还热心力学科普工作。他始终不忘曾经的老师张维写下“力学来源于工程,服务于工程”的名言。在担任中国力学学会科普工作委员会主任委员期间,他领导组织了全国中学生力学竞赛、少数民族中学生和海峡两岸中学生力学竞赛和力学夏令营。他发表了数十篇力学科普文章,以生动有趣的语言解释各种发生在身边的力学现象;通过编写出版《趣味刚体动力学》,让读者通过各种有趣的事例,了解刚体动力学的基本原理;通过《趣味振动力学》一书的出版,用生动通俗的方式介绍振动力学的基本理论。刘延柱一直呼吁,在教学科研工作之余,希望有更多的专家教授关注科普工作,共同为提高国民大众的科学素养出力。