北京大学一般力学学科从建立到发展，为我国的国防建设做出了突出的贡献，分析动力学在解决复杂系统的控制中发挥着重要的作用。带着对这一学科的好奇，同时也为揭开分析动力学的神秘面纱，我们有幸采访了北京大学力学系著名学者——陈滨教授。在长达两个多小时的采访过程中，陈滨老师结合自己的人生经历，一步步地向我们详细阐述了北大一般力学系的建立发展过程，更向我们传达了诸多宝贵的人生经验，让我们充分感受到了一位豁达健谈而又风趣幽默的老一辈科研工作者的魅力。

陈滨1937年2月出生于安徽省六安县，1957年毕业于北京大学，1985年至1986年为加拿大McGill大学机械工程系及智能机器研究中心访问学者。1986年至1996年连任两届北京大学力学系主任，1994年至1996年任北京大学校学术委员会第二分会副主任。曾任北京大学力学系与工程科学系教授、博士生导师，系学术委员会主任，兼任中国力学会常务理事、《力学学报》副主编、中国力学学会一般力学专业委员会主任、中国宇航学会理事。长期致力于一般力学(动力学、振动与控制)专业的教学科研工作。曾提出陀螺仪设计的等刚度原理以及陀螺稳定平台的非线性失稳理论。其研究项目《经典约束系统动力学基本理论》获1992年国家教委科技进步奖A类一等奖。著作《分析动力学》(北京大学出版社，1987年；台湾高等教育出版社，1989年)，获国家级优秀教材奖，教学成果《分析力学及其后续课程建设》，获北京市优秀教学成果一等奖。1994-1997主持完成国家自然科学基金重点项目课题《多柔体航天器姿态动力学与稳定性》，在多柔体系统动力学非线性理论、计算与实验研究上获重大进展。主编与合编有著作八部，科研论文有《状态空间线性约束大范围性质分析与运动规划》(中国科学A辑,27卷6期)，《A New Classification of Non-holonomic Constraints》(Proc.of Royal Society of London, Series A,453(1997),631-642)等。

 

北大力学的成立和发展

 

解放前北大其实并没有专门的力学，那时的力学仅仅是工程学的一个小分支。1952年北京大学根据新的发展需要，进行了院系调整，并模仿苏联将数学系变为数学力学系，其中一半是数学专业，另一半是力学专业。在1953年，16岁的陈滨通过参加全国考试进入了北京大学数学力学系的力学专业。大一时他和数学专业的同学一起学习，但到了大二就开始分专业，北京大学也于此时成立了一般力学。最初的力学专业并没有一般力学，这同样是模仿苏联的莫斯科大学，因为按照俄文的分类法，力学里面有一个一般力学。

所谓的一般力学是根据国家的需要专门从事尖端科学的研究，并专门抽取了10多个同学（陈滨也在其中）成立了一般力学班。然而北大并没有一般力学方面的师资，不像数学系有很多的老教授，教学计划也不太明确并带有一点试验性质。钱学森那时刚从美国回来，在中国科学院办了一个关于工程控制论讲习班，当时陈滨及其同学最先的任务是到隔壁的中国科学院听这个课。钱学森先生不但给他们讲课还辅助答疑，因为下面听课的人很多（科学院、国防部、北大），钱学森专门给北大小班的人答疑。大二的同学当时对工程控制并不太了解，但通过钱先生的授课有了一些认知：力学是通过研究自然的对象或者是机器设备等，但工程控制论的思想则认为自然界是可以受控制的，它可以加上一些传感系统具有感觉，然后通过一些思考进行控制，最后出现一些新的功能。比如：现代的航空、飞机及舰船，它不是自然界一个完全被动的东西，它里面有测量控制的机构，这套系统把自然界原来运动的对象变成一个有感觉有智能的新的对象。要对这样的东西进行分析、理解和设计，就必须要有工程控制论的思想。

第一次通过钱先生的教导，使当时北大力学小班同学的思想完全打开了。一般力学就在这个基础上，同时也参考了苏联的教学计划，开始请清华、北航的老师来讲课。陈滨他们当时也跟钱学森先生进行座谈、答疑。当时钱学森就很明确地指点他们，应从事陀螺仪的研究。陀螺仪是火箭和导弹飞行一个主要的稳定控制设备，运动控制的问题在现代包括机器人的控制等领域也广泛存在，在当时就主要是从事陀螺动力学和设计理论的研究。

毕业以后，第一届北大力学小班的同学一部分去了国防部，另一部分就留在了北大。第二次世界大战中的德国，在最末期的时候设计了V1、V2两套火箭，当时美国接收了德国的这些军用设备。钱学森在美国的时候曾经参加过这方面的指导，被请来用V2系统进行指导，这也成为中国第一期最早的火箭的试验。陈滨当时和航天五院共同从事陀螺仪控制精度的研究，当时一个关键的问题就是火箭飞上去打的准不准。一个主要问题是陀螺仪必须放到火箭里面，火箭飞行的时候除了飞行速度以外还存在着很强烈的振动，这个振动就会使陀螺仪产生误差，发生漂移。为了使陀螺仪在振动条件下的漂移减小，陈滨他们最后想出了两个办法：一个方法是使用力学中等刚度设计的方法，使它在各种振动条件下具有抗干扰性，从而使它的漂移变小。另一个方法是通过实验建一个漂移模型，然后采取方法补偿，将误差补回来，这样就能够提高性能，结果取得了很大的成效。

北大一般力学的本科生刚开始是四年制，后来逐渐变成了五年制和六年制，其实六年制培养出来的学生和硕士生相差无几。这些学生中有不少从事陀螺仪方面的研究。陈滨的一个学生叫冯培德，在北大搞陀螺研究，毕业以后就希望到国家专业搞陀螺的地方去，陈滨就推荐他到南京航空学院，跟随一个老专家。后来冯培德就去了西安做飞机方面的618所，并成为这方面的院士。陈滨认为北大的力学只是打个基础，以后还需要到专业的研究所进行研究。冯培德也曾对陈滨谈到，北大的基础打的比较好，数学、力学、计算机和控制理论等学的比较全面，很容易掌握新的东西。即使到现在，我们国家不管是军用飞机还是大飞机，都需要有惯导系统（所谓惯导系统就是不依赖于外界任何的通讯信号就能够自己实现全程导航），这方面在世界范围内都是有很大的军事用途的。后来陈滨在这方面的研究参加了很多项目，包括国防部、航空方面的，后来跟天津的702所一同搞核潜艇。

陈滨谈到，在文化大革命的后期，北大的很多人都被赶到乡下去了，与国防没有什么关系的就送到江西的农场里面进行劳动锻炼。当时北大的力学系和无线电被认为是国家的宝贝，特意保留了下来没有去农村，搬到汉中的山里去了。这个地点是周培源和当时很多学校的领导选的，在连城山一个叫褒成的地方，国家已经在那修了一些房子，北大就在那建了分校。在汉中分校的时候，因为从西安到汉中有很多的工厂，陈滨一行人就在那里搞了一个惯性导航陀螺的短期培训班，每年会招一些工厂里面的技术人员到他们那去学习。那时陈滨还与西安户县的618所合作，在陀螺惯性导航方面搞了很多的研究。他迁回北京后，就逐渐同陀螺的联系少了，主要是搞机器人、机械臂的动力学这方面的研究。

陈滨还曾经赴加拿大，跟一位机械工程方面的教授做了些工作，回来以后也继续从事相关的研究。最近，他和航天学院刘才山">刘才山老师的课题组合作，主要做登月项目里的一些工作。登月项目里的采样装置需要一个自动钻，用于获取月球岩心的样品，陈滨他们所要设计的，就是能保证自动钻不会出故障的装置，即使出现故障也要有相应的故障对策。陈滨说，要研究这个问题，就需要对整个采样过程的动力学要非常清楚，这里面也有一些涉及到机械臂的工程问题。前几年，陈滨在退休前跟航天一院有一个合作的项目，做了七八年，主要是做空间大型伸展结构的人工天线，它需要形成一定形状的展面，这个展面在火箭起飞时要把伞竖起来，到空中后要展开并固定住，这个工作叫做大型伸展结构的设计，也是机械工程的课题。

 

“一般力学”的研究

 

现在一般力学领域最出名的老师是与陈滨同班的黄琳">黄琳院士。按照陈滨的理解，一般力学主要包括动力学、振动与控制这三个方面。固体力学以材料和结构为主；流体力学是指流动，其中航空发动机里面叫内流，大气里面的流动叫外流；而一般力学是说整个的东西受力后它要运动，运动后则需要人为的进行控制，所以说动力学、一定的振动以及控制最优化等是一般力学需要研究的。在一般力学的学科里面，一部分老师从事一般动力学的研究，一部分从事物体运动过程中振动的研究，另一部分则是实现对物体运动的控制实现其运动的最优化。黄琳">黄琳和朱照宣老师研究的是振动，特别钻研非线性振动；叶庆凯老师研究的是最优化的计算控制；陈滨研究的是一般动力学，搞机器臂、陀螺仪、飞机振动结构的控制。

“一般力学基础”之所以叫这个名字，其实是参照了苏联莫斯科大学的模式，当时国内也认为理论力学归一般力学管。北大的一般力学去除了一部分的理论力学，当然基础理论力学还是很重要的，因为整个力学专业离不开理论力学的框架，但它究竟是比较基础的东西。陈滨觉得当时叫做一般力学可能有两个原因：一个是学习苏联；另一个是教育部觉得把基础放在一般力学里还可以接受。实际上从研究发展的角度看，一般力学把理论力学包含在里面是可以的，但它主要的精髓是搞振动动力学和控制，在西方国家它们就叫动力学与控制。现在国内也基本上达成了一致，认为叫动力学与控制比较合适。陈滨认为，自从计算与智能化发展以后，这个问题也更加清楚明确了，因为现在大部分工业设备完全机械的部分已经很规范化了，都是把控制给嵌入进去而成为一体。比如说无人飞机，它完全是一个智能化的动力学与控制系统，电子和机械的部分是密不可分的；再比如现在智能飞行器的机翼，以前的机翼都是一种结构，现在这个机翼完全可以实现智能化，通过控制使其变形，这个就需要动力学与控制的方法来研究它。

陈滨介绍道，北大的一般力学是全国第一个成立的，起到了一个开创的作用。从输送人才的角度讲，北大力学系的毕业生能够跟自己学院的特点相结合，为我国的国防建设和发展起到了一定的带头作用。正如陈滨所说，北大力学的特点在于它和基础结合的比较好，不管是人才的培养，还是所从事的研究工作，基础都比较雄厚而且具有一定的理论的深度。当然每个学校的人才培养方式各不相同，比如有的学校就非常注意具体实习，但只有当学生力学、物理学、数学、计算的基础比较好，将来才能够开创一个合适的方向。

陈滨培养过的学生有很多，比如前面提到研究陀螺的冯培德院士，在北大力学这边打下了雄厚的理论基础，但是缺乏一定的实践，同尖端国防任务结合的方面相对也差一点，陈滨就根据他的特点将他送到了南京航空学院（南京航空航天大学），跟随别的老师把实践的方面补进去。后来冯培德到了618所，将所学的知识与国家的任务实现了紧密的结合，其带领的学术团队使我国在惯性导航这样一个重要的领域内赶上了国际的水准。此外，北大力学也有很多毕业生在国外发挥着很重要的作用。陈滨认为，北大的学生如果能够抓住机遇，并及时同国家所需要的实践任务紧密结合，就有可能登上国际的高峰。比如搞控制理论研究的黄琳">黄琳老师，当时和陈滨一起跟随一位搞自动控制的俄罗斯专家学习，使得黄老师走在了理论和应用发展的第一线。北大具有相当好的综合水平和理论基础，如果学生能够与实践全面结合，再加上一些创造性的工作，必然能够取得一定的成绩。

 

与分析力学结缘

 

除了一开始从事陀螺方面的研究外，陈滨后来又同黄琳">黄琳老师一同完成了一机部四局下达的任务，研究我国第一代歼击机设计的稳定性。从那时开始，陈滨对动力学与控制有了更加深入的体会，“从工程控制论的思想来说，一个复杂系统具有的零件很多，需要进行多方面的控制，这里面有刚体、柔性体及液体构成的复杂系统。如果对这个复杂系统的动力学和控制进行研究，就必须要找出一个新的方法。”但先前周培源先生研究出的理论力学的框架以及全世界理论力学方面的书籍，并没有提供这样的方法。恰巧法国著名数学家和力学家拉格朗日（Lagrange）研究了分析力学，把力学的对象组成一个系统。这和牛顿经典力学的研究方法不同，它需要研究一个引进的函数，这个函数不是描述系统中一颗颗的质点而是描述整个系统。这在物理学上是非常重要的系统能量的概念，即：一定要建立一个能量函数，而这个能量函数是整个系统的关键。用这种系统函数的观念来研究系统的方法就叫分析动力学。陈滨觉得，力学要从这个角度来突出才能将整个力学进行概括。

作为他理论研究方面的一个收获，陈滨出版了一套书。这套书的不同之处在于是从一个系统的角度来研究理论的。“量子力学的观点跟一般经典力学主要的不同在于量子力学是一个系统的、整体的、空间里的场的概念，不像牛顿力学都是颗粒的概念，而分析力学刚好是从经典到现代物理学的统一，这条路是通的而牛顿的经典力学是不通的，但当它回到经典的层次中时，和牛顿力学是一致的。”陈滨如此说。可以说分析力学的发展形式刚好沟通了经典和现代物理学的桥梁，没有分析力学量子力学也无法建立。陈滨在这方面的展开，得到了国内外学者的一致认可。

 

读书与科研心得

 

陈滨认为读书需要进行合理的安排。一方面要有一定的广度，要对自然界、科学及有关的问题有一个非常大尺度的全面思考，充分开阔自己的思想；另一方面也要有一定的深度，不能对各个方面都进行广泛的涉猎，要找到那些关键的问题或关键的点，一定要深入下去。从大尺度来说，我们可以观察到很多的现象，但在那些奇异、关键的地方，它的范围并不大，一定要把这个小范围研究清楚。在研究中很重要的一点，就是做到眼光远大与深入细致相结合。因此最好在有一定帮助的情况下，自己培养一个大尺度的阅读习惯，然后又能够坐下来对一些问题“下狠心”弄清楚，这样一个辩证的过程往往是取得突破的要点。

在陈滨看来，不管是学基础课还是研究项目写论文，科研都始终是我们的生命线，从这个角度上说重视科研是没错的。老师在教授学生的时候，他教的应该是基础的东西，但不是一个流水线教下去，而要启发学生怎么样去接受和掌握基础的东西，让同学感受到自然科学的构造是很有魅力的。讲课不能平铺直叙，而要告诉学生这些理论的形成是很美好的，让学生觉得基础的东西也是非常有意思的。如果一个老师达到这种程度的话，就不会将教学和科研看成是矛盾了。之所以有矛盾感是老师没有体会到教学基础的美丽之处，没有能够吸引学生的兴趣。然而要达到这样的层次，需要有一定的功力和经验。

陈滨现在不再培养研究生了，因为他觉得有另外年轻的老师担任，现在他主要的工作是给研究生们出主意，因为课题组里的博士生们不知道对问题如何下手的时候，往往希望老师能够帮忙出一点主意。比如有一次他组里的同学做“滚盘实验”，内容大致是将一个圆盘放在玻璃上转动时，会发现一个奇怪的现象：圆盘刚开始转动的速度越来越快，后来转动的频率突然加快，但最后却突然停止。前几年在nature杂志上，哈佛的一位教授说这是由于盘子边界形成了一个很薄的流体边界层，引起阻力而产生的现象。后来另外一位教授做了实验，把这个实验装置放到一个真空罩里，把气体全部抽走，发现实验现象和原来的一模一样，也就是说和边界层没有关系。陈滨组里的同学也重复了这个实验，但没有做真空实验。陈滨根据自己长年积累的经验给这些学生出主意，认为这个问题实际上涉及到高速滚动时引起的一种材料现象。在陈滨的帮助下，年轻的研究生们得出了一个可以解释这个现象的全新概念，而且实验数据和计算模拟相符合。“很多问题上，当你发现走投无路感到一片茫然，不知道如何解决克服这个矛盾时，只要卡准了一点那你就成功了，实际上自然界有很多的现象也是有矛盾的，你不可能对所有的问题进行探索。”陈滨总结道。

 

为人师的成就与乐趣

 

作为一名老师，陈滨觉得自己取得的成就不外乎两个方面，一方面作为一名老师，主要的工作是培养学生，每次见到学生取得成就，就会感到高兴和自豪；另外一方面就是自己写的书、论文及研究成果，这些东西作为科学史的一部分已经凝固沉淀下来了。他认为北大力学系的水准已经比以前提高了很多，现在所谈论的问题、学术观点以及解剖自然现象的能力都不比国外差，基本上在同一个水平上竞争。现在我们也能够讨论探测器在月球上自动着陆、返回问题的方案，更重要的是我们靠沉淀下来的理论，也能够解决自然现象和问题，从世界水准上来说也不过如此。大家各有所长，从学术上面总是互相学习的，因为任何事物的“灵敏点”可能处在我们这里，也可能处在别人那里。大家都在同一个水准上的话，就有着同样的机遇，但要抓住这个机遇，一个方面要看你的努力，另一方面也需要一定的运气。陈滨觉得国外的学生在交流方面可能由于一些客观原因强于北大学生，比如在斯坦福，讨论会，交流的机遇可能更多一点，但这可以通过一定的训练有所改善。

对陈滨来说，当老师的“好处”非常多，首先一名优秀的老师会感到这是启迪别人智慧的一项工作。陈滨组里曾经有位研究生要到法国去开会，出发之前和组里面的人做了些讨论，回国后就讲，经过讨论班的讨论以后，他在法国跟别人辩论的时候感到非常有底气，有一种心灵上的享受。组里其他人听了以后也得到了满足，因为这说明讨论班上交流辩论的问题确实点到了要点，这使学生感到自己有能力和一定的学术地位，老师们也会认为这是自己浇灌出来的花朵，也会感到很有成就感。

对于学生们，陈滨从为人师的角度提出了几个建议：

第一，确定自己研究的方向。

确定研究方向对于研究生来说非常重要。要注重基础的培养，要有广泛的阅读，除了学校的教学计划的基础课程以外，自己要有一定的阅读范围。掌握相当的知识以后，才能够真正通过一定的研究课题来获得提升，因为研究能够突破一定的深度。一般只有老师才能够达到那种国际水准的深度，学生自己选题目可能还做不到这一点。对比国外的学生，阅读和写作是我国学生两个最大的弱点。如果想使这方面能力得到提升，一定要比较快的把自己思考和钻研的东西进行能练并表达出来，即使表达出来别人没觉得你有什么特别或者说没有受到特别的欢迎，但经常训练这方面的能力很快就会得到加强。当然拥有相当大的阅读量以后，需要学会很快地找到推动作者写这个东西的主要思考是什么，这一点是我们所缺乏的，我们的学生在国外比不过人家，就是由于不能够很快的抓住所谈论事情的核心点在什么地方。别人让你拿出一个建议你拿不出来或者比别人慢，就会跟别人有所差距，这个原因就在于从小学到大学，我们这方面的训练比国外少的多。

第二，做任何事都应出于内心。

在谈及爱国时，陈滨说道：“爱国一定要出自内心，千万不要变成一种强制。我们要有一种中国的自尊，无论是在科学技术还是在人品方面，对自己的尊严都要有自信，要敢于在任何地方去比试，要有争世界一流的愿望。”他觉得应该把全人类的科学知识都看成是兄弟之间天然的财富，在这一点上大家都是平等的。从这个角度而言，谁要是在某些方面鄙视谁就不太合适，不管在什么场合下都要做到不鄙视自己也不鄙视别人。如果觉得中国人应该怎么样，那自己就应该努力去做到这个水准。在陈滨看来，之所以会有不爱国的人存在，一方面可能是他最基本的自尊被迷惑了，另一方面可能太趋附于某些眼前的功利。并不是说中国各个方面的水平都很高，这需要一个过程，世界上每个国家都有这样一个过程，我们自己要有自信，不断的开放学习国外好的东西，只要通过努力我们就能够达到那个水准。“世界上的任何一个国家，从人的层次上讲，都应该相互交流和帮助，共同生活和建设这个世界，只要我们把生活中的事情理解成一种自然地人的交流，心里就会感到很自然很温暖。”

不管是在政治层面还是科学层面，都应该是出自内心的东西。教学也是如此，教师和同学之间不是简单的传授一些死公式，而是双方内心的一种提高。

他举了一个例子：以前他的学生做了一个课题，发现了一种特殊的运动，当时做了很多实验和计算，但没有从理论上做概括。前不久课题组内成员经过讨论，从数学上证明了这个现象的存在，并在英国皇家学会上发表了文章。虽然目前还没有看到其用途，但它包含了很多自然界的哲理，因为是发自内心做的事情，大家也都非常的兴奋。陈滨对于搞科学正是持有这种真诚的态度：要发自内心认真探索学问，探索自然界的相互关系。准确地把自然的奥妙反映到一定的公式里，才能使公式会活起来并说明概念。

 

陈滨语录：

“我觉得人和自然的关系是永远的，自然界的工程需要及自然界的现象都是人和自然的关系，把

这些自然关系的疑难弄通，是科学工作者永远的事业，只要我们这个事情有兴趣就可以参加。”