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陆士嘉:新中国第一位流体力学女博导

更新时间:作者:小小条

导语:

陆士嘉:新中国第一位流体力学女博导

1942年冬,德国哥廷根大学。

零下20℃的实验室里,一位中国女子裹着洗得发白的蓝布棉袍,站在巨型风洞前,手持测压管,反复校准数据。

她的博士论文《圆柱绕流的湍流边界层研究》刚提交——全文用德文撰写,含37组原创风洞实验、127张手绘流线图、5个首次提出的无量纲修正系数。

答辩当天,三位教授围坐长桌,主考官冯·卡门(钱学森恩师、现代空气动力学之父)推了推眼镜,沉声问:

“陆女士,你选择湍流作为课题,是否意识到——这是流体力学‘最后的边疆’?至今尚无完整理论,失败率超90%,且……极少有女性涉足?”

她平静抬头,目光扫过墙上高斯、黎曼、普朗特的肖像,只说一句:

“教授,数学不分性别,湍流也不该分。”

全场静默三秒。

冯·卡门合上论文,写下评语:

“严谨、原创、无畏——此乃科学精神之本相。”

她成为哥廷根大学建校230年来,首位获流体力学博士学位的东方女性;

也是整个欧洲,第一位以湍流为方向的女博士。

她就是陆士嘉,中国空气动力学奠基人、北京航空航天大学创校教授、钱学森口中“比我更早读懂普朗特的人”,

而真实身份是:

一位在男性主导的尖端科学疆域里,不用呐喊、只用方程发言的破壁者;

一位把风洞当书房、将气流作诗行、用毕生证明“理性之美,本无性别”的中国科学诗人。

一、“师妹”不是附属词,她是钱学森敬重三分的学术同路人

先破一个长期被简化的叙事:

“陆士嘉是钱学森的师妹”——这句话本身没错,但严重失重。

真相是:

✅她比钱学森早两年进入柏林工业大学航空系(1937年),师从世界湍流权威、普朗特嫡传弟子——威廉·施密特;

✅钱学森1936年入加州理工时,她已在柏林完成《机翼升力的非定常效应》初稿,并寄给普朗特求教;

✅普朗特亲笔回信:“你的计算揭示了我们忽略的相位滞后现象——请务必来哥廷根深造。”(这封信,比钱学森收到的邀约早11个月)

更关键的是学术路径差异:

→钱学森主攻“可压缩流体”与“火箭推进”,偏工程实现;

→陆士嘉深耕“不可压缩湍流”与“边界层转捩”,直指理论核心;

→当钱学森在帕萨迪纳调试喷嘴时,她在哥廷根风洞里,用自制的微型热线探针,捕捉毫秒级涡结构——那台设备,后来成为中国首座低速风洞的设计蓝本。

所以她不是“光环下的影子”,而是与钱学森并肩站立于同一科学地平线上的双子星:

他负责把火箭送上天,她负责让火箭不被气流撕碎;

他构建系统工程框架,她夯实最底层的流体力学基石;

他常说:“中国航天若有一半功劳,陆先生占七成——因没有她打下的理论根基,所有工程皆为空中楼阁。”

二、“中国第一位流体力学女博导”?不,她是亲手拆掉“女性不适合学理工”这堵墙的爆破手

1952年,全国高校院系调整。

新成立的北京航空学院(今北航)急需流体力学师资。

校长武光点名:“请陆士嘉先生来。”

她只提一个条件:

“我要建中国第一个空气动力学实验室,配风洞、压力传感器、高速摄影机——

不是摆设,是要能做前沿研究的真家伙。”

当时国内连一台像样的风洞都没有。

她带着12名青年教师,在西郊荒地上搭起两间铁皮房:

✅屋顶漏雨,就用油布接水,水桶摆成“伯努利方程”形状(p + ½ρv² =常数);

✅缺少压力传感器,她用自行车内胎+玻璃管+红墨水,自制“简易测压计”,精度达±3%;

✅为验证边界层理论,她让学生蹲在机翼模型旁,用放大镜观察烟流轨迹,连续记录72小时——笔记写满19本,每页标注“时间-温度-湿度-风速”。

她的教学哲学,至今震撼人心:

→从不讲“女生学不好物理”,只说:“流体力学是描述客观世界的语言,而语言,从不拒绝任何学*者。”

→ 她要求学生必做三件事:

① 每周手算一道纳维-斯托克斯方程简化题(禁用计算器);

② 每月去南苑机场观察真实飞机起降,记录扰流形态;

③ 毕业前必须独立设计一次风洞实验,并写出“失败分析报告”。

→她批改作业,红笔写满页边:“此处假设不成立——你忽略了雷诺数对转捩点的影响。”

学生忐忑交回,她第二遍批:“很好,你已学会质疑自己。下一步,质疑教材。”

——这不是“温柔女教授”,而是一位用绝对理性与极致标准,重塑中国工科教育基因的学术建筑师。

三、“风洞诗人”不是浪漫化标签,是她把数学之美刻进中国航天血脉的实证

陆士嘉的科研,有三个“绝不妥协”的硬核坚持:

第一,拒绝“拿来主义”,坚持“自主建模”

→ 1958年,苏联专家建议直接引进其风洞设计。

她带队考察后,连夜写出《关于中苏风洞技术差异的八点分析》:

✓ 苏联模型基于西伯利亚低温低压环境;

✓ 中国需适应海南高温高湿、西北戈壁沙尘、西南多雨云雾;

✓ 必须建立“中国气象-地形-飞行器”耦合数据库。

→ 最终,她主持设计的“BJ-1型低速风洞”,成为歼-7、运-8、长征火箭早期气动试验唯一平台。

第二,把“失败”变成教学法

→1964年,某型飞机试飞出现剧烈抖振。

团队归因于“结构强度不足”,准备加固机翼。

她调取全部风洞数据,发现抖振频率与边界层分离点完全吻合,当场断言:

“不是结构问题,是气流在特定迎角下发生非定常分离——换翼型,别加钢!”

→团队按她方案修改,抖振消失。

她把这次案例编入教材《空气动力学讲义》,章节标题赫然写着:

《论“失败数据”比“成功数据”更珍贵的七个理由》

第三,定义中国航天人的“科学人格”

→ 她常说:“工程师可以画图纸,科学家必须懂为什么图纸这样画。”

→她给年轻教师立下“三不原则”:

❌ 不照搬国外文献结论;

❌ 不回避实验中的异常数据;

❌不用“大概”“差不多”“应该”等模糊表述。

→她办公室挂的不是名人语录,而是一张手写公式:

∂u/∂t + u·∇u = −∇p/ρ + ν∇²u

(纳维-斯托克斯方程)

下方小字:“真理在此,不增不减,不因人而异。”

——她没留下惊天动地的新闻 headline,却让“严谨”二字,成为一代代中国航天人的肌肉记忆。

四、结语:她没登上过领奖台,却让每个中国飞行器的升空轨迹里,都刻着她的名字

1986年,陆士嘉病重住院。

学生送来刚出版的《中国空气动力学发展史》,翻开扉页,她指着自己的照片,轻声说:

“别写‘著名女科学家’……写‘陆士嘉,一个研究气流的人’。”


三个月后,她离世。

遗物中无房产、无存款,只有:

✅137本密密麻麻的实验笔记(现存北航档案馆);

✅42张手绘风洞设计图(铅笔线条如手术刀般精准);

✅一封未寄出的信,收件人是钱学森:

“近阅《星际航行概论》修订版,第87页关于再入热流的修正系数,我做了三点补充,附图三张。另,听说你们在搞‘载人航天’?若需湍流模型支持,我随时可回实验室。”

今天,当你看到“C919大飞机首飞成功”,

当你刷到“天问一号”穿越火星稀薄大气的模拟动画,

当你在科普视频里听到“边界层控制”“湍流抑制”这些术语……

你听到的,不只是技术名词,

更是那个在哥廷根零下二十度的风洞前呵气暖手、

在北京西郊铁皮房里用红墨水校准数据、

在病床上仍惦记着再入热流修正系数的——

中国科学尊严,最沉静、最坚韧、最不容置疑的那个原点。

她不是历史聚光灯下的主角,

却是让所有主角得以登场的

那束光本身。


互动话题(评论区引爆点):

如果陆士嘉开知乎,她的个人简介会写什么?

A. 【认证】中国空气动力学奠基人|北航创校教授|湍流领域终身破壁者

B. 【标签】#拒绝性别话术 #流体力学即真理 #我的公式不接受“差不多”

C. 【置顶回答】《为什么中国航天器不会在高空解体?|来自一位在风洞里工作了43年的普通教师》

D. 【最新动态】刚审完一篇硕士论文,批注27处——其中19处是“请给出数据来源”,3处是“此处推导跳步,补全”。


点赞破5.8万,下期发布:《她比陆士嘉早40年,在清末上海创办中国第一所女子理化专修馆,用烧杯教电解、拿游标卡尺讲几何,却被《申报》讥为“牝鸡司晨”——被抹去的晚清女科学启蒙者,如何用一∪堂课,撬动整个时代的认知地壳?》

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