紀念潘家錚——恩師、摯友

陳祖煜

　　上世紀六十年代初，在大學學習期間，我已經知道潘家錚這個名字了。因為他寫了一套關於水工隧洞、調壓井等結構計算的叢書。在那個年代，這是難得的工具書，因此潘家錚也成為了我心目中的偶像。

　　我和潘總第一次謀麵是1982年。當時，我剛在加拿大做了兩年訪問學者歸來，在水科院工作。潘總在水利水電規劃設計院任總工程師。他發起了一個編製土石壩設計計算專用程序的工作。在啟動會上，我介紹了自己和Morgstern教授合作，對著名的Morgstern-Price法的改進工作。潘家錚將西北院王複來，昆 明院孫 君實和我編製的三個土石壩穩定分析程序，確定為一個軟件包，起名為“STAB”，並戲稱用我那個從加拿大帶回來的程序是實行 魯迅 先生的 “拿來主義”。1984年潘總主持了這些程序的鑒定會議，隨後以水規總院文件下達。有了這個鑒定文件，我的那個“STAB”程序才得以在水利水電設計行業內推廣，形成今天在水工設計中有一定影響的軟件。

　　我和潘總在學術上的交流、溝通，應該說是以“潘家錚最大最小原理”開始的。1978年潘總在他的“建築抗滑穩定和滑坡分析”一書中，提出了這樣的命題：

　　(1)滑坡如能沿許多滑麵滑動，則失穩時，它將沿抵抗力最小的一個滑麵破壞（最小值原理）。

　　(2)滑坡體的滑麵肯定時，滑麵上的反力（以及滑坡體內的內力）能自行調整，以發揮最大的抗滑能力（最大值原理）。

　　這一命題在中國學術界立即引起巨大的反響。因為在求解邊坡穩定安全係數時，中外學者均麵臨著可建立的方程數目少於未知數的數目這一靜不定難題。潘家錚原理可以為我們增加附加的限製條件，有可能建立理論體係更加嚴密的穩定分析方法。

　　上世紀九十年代初，我將研究重點轉移到建立在塑性力學上限定理基礎上的邊坡穩定斜條方法方麵的研究。這一工作實際上是在實現“潘家錚最大原理”。1992年，我在澳大利亞與Donald教授合作，在斜條方法基礎上應用數值方法無條件地獲得一係列土坡穩定經典問題的閉合解。回國後，我向潘總報告了這一成果，潘總打斷我的話問：“你剛從國外回來，為什麼不作一個講座，係統地介紹這個研究工作”。我問潘總，“你有時間來聽嗎？”他說：“有”。

　　記得那一天上午，當岩土所的同行在我們的會議室開會時，門外停下了輛小轎車，走出門的是時任電力部總工程師的潘家錚。我這個討論會自然也“升格”為由水科院副院長、總工程師主持的學術演講會。在我做完報告後，潘總做了這樣一段總結：

　　“今天我之所以來參加陳祖煜同誌的學術報告會，和我的一番經曆有關。五十年代初，我在上海院工作，被叫到北京來參加一個學習班，說蘇聯老大哥有個叫索科洛夫斯基的教授，提出了一個極限平衡法，把土力學裏的所有問題都解決了。但是索氏方法後來沒有在工程中得到廣泛應用，原因是這個純理論解析法，隻能在幾個極為簡單的例子中獲得閉合解，很難處理實際工程問題，今天，我終於高興地看到，我們中國的科學家使用數值分析方法，可以針對很多實際工程問題無條件地得出這一理論問題的解答了。”

　　後來，沒想到，這一科研成果確實在潘總處理的實際工程中發揮了作用。那要從有關三峽大壩3壩段深層抗滑穩定的爭論談起。工程地質人員發現在三峽大壩壩基的花崗岩岩體中，存在著一組中、緩傾角節理。為了分析大壩沿著這組結構麵的抗滑穩定的安全係數，調動了國內多家設計大專院校進行平行計算。但計算成果分散，爭論不休。我發現其中一個給出偏低安全係數的代表性計算成果是使用了Hock教授編的SARMA程序獲得的。恰好，我和Donald在建立上限理論體係時，發現了Sarma法中忽略了條間力方向兩種可能性的缺陷。在“加拿大岩土工程學報”上發表的那篇論文，我們提出了相應的判據和計算方法。3壩段的這一偏低的安全係數恰恰是因為SARMA程序中被忽略的那一個條間力方向導致的，因而是錯誤的。我向潘總報告了這一發現時說：“要證明這一點很容易，把計算數據調來，將長江委設計院為我們提供的混凝土的凝聚力設為零，安全係數立刻從2.3提高到2.8。怎麼可能凝聚力越小安全係數越大呢？顯然程序有錯。這一理論問題的闡述已在國際著名學術期刊中正式發表了。”潘總聽後非常高興。他說，關於3壩段的爭議長期解決不了，陸佑楣總經理都批評我了。投標單位都來了，圖紙提不出來。看來需要開一個專門研討理論問題的會議。後來，技委會的秘書朱光裕還為我提供了一個花絮。在印發會議通知時，她將潘總起草的文中“請陳祖煜同誌做一個核心發言”這句話刪掉了。潘總簽發時，又將這句話補回來了。

　　證明潘家錚最大最小原理，一直是我畢生追求的目標。早期，我曾在“清華大學學報”發表過一篇論文，說明這一原理在理論上與塑性力學的上、下限定理是一致的。但是對於一個科學命題，僅用哲學方法論述是不夠的。科學定理要在公理基礎上，通過無懈可擊的數學推理獲得證明。我注意到，潘總在1978年提出這一命題時，是從岩質邊坡楔體穩定分析一個個案談起的。對於楔體的分析方法，國外早在上世紀五十年代就有人提出，並被載入教科書。潘家錚敏銳地發現，這一方法的計算公式忽略了滑麵上的剪應力，實際上是默認了剪應力方向平行於楔體的交棱線。潘家錚質問:憑什麼可以忽略剪應力。他認為，自然界中的滑坡存在一個普通的規律，即在破壞時，要調動最大的抗力。因此，這個剪應力應該放到方程式中去，用安全係數取最大值這一條件把它找出來。

　　九十年代，我們有了計算機。我編了一個程序，相應不同剪應力方向做了大量的計算，發現了安全係數的極值確實存在。有了前期塑性力學上、下限定理方麵的工作積累，我跳出傳統的從剪應力大小出發的思路，以剪應力方向為自變量，獲得了一個計算安全係數的“廣義解”。並證明了在摩爾-庫侖相關聯法則關於剪脹角等於摩擦角的條件支持下，安全係數相應剪脹角的導數確實為零，潘家錚最大原理在楔體穩定分析領域終於通過嚴格的數學推理獲得了證明。

　　我在“國際岩石力學和采礦工程學報”上發表論文，首次向國外學者介紹了潘家錚最大最小原理，首次介紹了潘家錚在25年前向傳統的楔體方法發出的挑戰，也介紹了我在這一思想的啟發下，提出的“廣義解”和對最大原理的證明。我記得當時在馬路上騎自行車時，手機響了，傳來潘總的聲音。他告訴我，他看了這篇文章，非常高興，非常敬佩。我當即回答，最應受敬佩的是潘總本人。因為這座燈是他點亮的，路是他指明的。

　　回想這三十年，在我前進道路的每一個裏程碑上，都記載著潘總對我的支持與幫助。1991年，我的導 師黃文熙 教授邀請他主審我的博士論文，並任答辯委員會主任，他欣然同意，並充分肯定了我的論文，寫下了十分肯定的評語：“本論文既有理論高度，又有實用意義，是一篇極為優秀的學位論文，已經達到國際先進水平。”

　　2003年，我完成了專著“土質邊坡穩定分析—原理、方法、程序”一書，他在此書的序言中，詳細地介紹了我們在學術研究和工作交往過程中結下的友情。序言以這樣的文字結尾：“目前，有關研究工作雖然已經取得了重要成就，但征途仍長（尤以岩質邊坡為甚），我盼望有關部門能繼續支持他們的工作，並祝他們在今後的戰鬥中取得更大的成就。”

　　同年，我在申請中科院院士的評選中落馬，他專門把我叫到他的辦公室，鼓勵我不要泄氣，同時提出了幾個我需要努力的方向。他又專門打電話給他的恩師錢令希院士，希望錢院士關注我的工作。在我入選院士後，他又在第一時間打電話向我表示祝賀。

　　回顧這三十年，我和潘總單獨麵對交流加起來時間並不多。潘總雖然善談，但很少與人單獨長談。我們之間的交流，用“君子之交深如水”來形容十分恰當。我想我們很多同誌也有同感。在我桌前有一本書“序海拾珍”，可以發現，潘總為多少學者的專著做了序（相信書中收錄的還不是全部）。這裏傾注了潘總對青年科技工作者的期望和厚愛。

　　潘總病重住院期間，我曾去看望幾次。因怕影響他的休息，每次都不敢久留。就在這短暫的時間，潘總和我談論的總是水利水電發展的話題：移民問題，修建大壩的環境生態問題，等等。2012年中秋節前，我和潘總的秘書李永立聯係，擬前去看望。李工說，潘總身體很弱，免疫功能差，最好再等一段時間。過幾天，周建平總工告訴了我，他去看望了潘總。潘總讓他轉告我：“你自己行走也不便，要注意安全，這次就不要來了。”過幾天，突然傳來潘總駕鶴西逝的消息，這也成了他留給我的最後一句話。

　　潘總走了，他太累了。

　　不，潘總沒有走，他在看，他在等 －

　　“雅魯藏布開工日，公祭無忘告逝翁。”

　　春夜臨窗，追思英魂，江河泣，大地憾，仰天長歎，擲筆無言!