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【百岁院士陈敬熊】挚爱是数学

发布时间:2021-10-14    信息来源: 中国航天科工二院

建党百年之际,我国电磁场理论与天线技术专家,天线理论和制导雷达天线设计的主要开拓者之一,中国工程院院士陈敬熊即将迎来百岁生日。1921年10月16日,陈敬熊出生于浙江省镇海县,我国电磁场理论、微波技术和天线设计专家,曾任中国航天科工二院23所副所长。1957年11月,调入国防部第五研究院二分院,成为中国第一代航天人。1995年当选中国工程院院士。因为为“红旗一号、二号、二号甲”等地空导弹制导站研制天线关键技术,1987年荣获国家发明一等奖。


陈敬熊从小就喜欢数学,是个数学尖子,初中时在课堂上算题既快又准,经常受到老师的表扬。

高中时,零用钱有限,为了买数学书籍,经常出入福州路旧书市场淘“宝贝”。在旧书摊淘到两本书,一本是日本数学家上野清编写的《大代数学讲义》,另一本是Hall与Knight编写的Higher Algebra。

清华大学何兆武教授曾描述这两本书:Hall和Knight两个人合编的代数书,先容了很多非常巧妙的方法。后来有个叫上野清的日本人写的《大代数学讲义》,汇集了前本的优点,编得很系统,这本书在当时的中学里边非常流行,凡是数学拔尖的同学都读,叫作“开小灶”。

那时候,陈敬熊是班上的数学小“权威”,同学们经常向他请教问题。在他的带领下,几个喜欢数学的同学还成立了兴趣小组。

1948年9月,陈敬熊以微积分第一名的成绩考取交通大学电信研究所。在拜访导师张钟俊教授时,张教授和蔼地说:“这次研究生考试,你的数学成绩尤其突出,名额虽然很紧张,大家还是录取了你。因为数学能力是电信研究的基础,希翼你以后能发挥这一特长。”

工作后,陈敬熊确实发挥了这一特长。

天线设计中的数学计算一直是个难点,尤其在短波天线领域,在选择设计方法时,一般都先采用数学近似计算,得到与实际情况较接近的方法,然后再在工作中进行试验。这种方法不仅工作量大,而且难以找到最优方案。陈敬熊想出一个办法,从基本模型出发推导出一个合理、有效的计算方法。这种计算方法不仅可以摆脱传统方法,而且可以加快设计过程,提高天线精度。

精益的数学思维让陈敬熊在“1059”(后称为“东风一号”)导弹天线设计时,开创性地提出了Maxwell方程直接求解法。以简单、直观、不易漏项的运算简化了金属圆锥体、圆柱体、抛物柱体等设计公式的推导,为导弹天线设计提供理论依据。

钱学森也知道陈敬熊在数学方面有专长。在院里召开的学术会议上,陈敬熊曾就一些数知识题提出过独到的见解,让钱学森记住了这个数学功底扎实的同事。1962年,五院科技委成立时,钱学森提名陈敬熊作为委员。

在“543”(后称为“红旗一号”)制导站研制出现天线系统误差问题时,钱学森第一时间找到了陈敬熊。他很清楚,要解决“543”天线系统误差问题离不开数学推算,在数学方面造诣精深的陈敬熊无疑是最佳人选。

陈敬熊运用数理常识解决了众多技术难题,也发现了不少权威理论的破绽。他经常鼓励年轻科技人员不能只限于工程,对数学、物理之类的基础学科也要涉猎,只有这样,才能做到理论和实践的有效结合,不仅要知其然,更要知其所以然。

对陈敬熊深厚的数学功底,学生们都印象深刻。谢良贵迄今仍记得在推导陈敬熊的“对金属折线周期结构的电磁散射特性分析”的公式时,其中一个关于周期性积分的公式,他花了足足三个月才弄通。另一个关于Sommerfled定理的应用,陈敬熊巧妙地将算子与积分互换,不仅得出了解析表达式,而且使级数的收敛速度增加了一个量级。


“他娴熟运用数学的能力实在是太强了。”谢良贵赞叹道。

在几十年科研工作中,陈敬熊把数学视作攻克电磁场、天线、雷达等通信领域研究难题的一把利刃。“我认为干大家这一行,数学理论水平还得提高。不要认为大家是搞工程的,数学可有可无,实际上完全不是那么一回事。数学是一门逻辑性非常强的知识,直接用处谈不上,但它是基本功。”

“我觉得工程技术人员容易凭经验和技巧做事,时间长了,可能放松对数学基础理论的积累,渐渐地变成了实验员、程序员、协调员、百事通等,当然如果你的人生定位就是如此,也无可厚非;如果你仍然有科技创新的愿望,数学基础理论积累就不可缺少;而且我国数学基础理论研究对应用的贡献太少,学界和应用方面多有微词。大家在做研究的时候,不仅要有刻苦钻研的精神,而且还要将眼光看得远一点,打好基础反而可以事半功倍,这一点很关键。”他说。


晚年,陈敬熊最大的嗜好就是数学研究。他家有4个书柜,里面装满了各种专业书籍。“这些书读起来不轻松啊,但是很锻炼思维。”看到感兴趣的地方,他时常还会利用自创的一套算法,将相关的数学公式重新推导一番。“有时候把公式推导出来,我自己很高兴。因此我生活非常充实,脑袋不会空的。”

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