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志在神州架彩虹——一代宗师茅以升

    吴志明

    1989年一个深秋的下午,在北京医院里,一位巨人停止了呼吸。他走了,他在工程科学领域辛勤耕耘了七十多度春秋,留下了满园的桃李硕果。举国科技界因这位泰斗的陨落而撼动,人们在心里呼唤着他的名字。他,就是著名的桥梁专家、卓越的教育家、中国科协名誉主席茅以升。

    1896年1月9日,茅以升出生在镇江一个“寒士之家”。他自小好学,不甘人后。有一天,家里来客,见茅以升正在勤奋学习,便大加夸奖,他二叔说:“他还是个小毛孩,不懂什么的!”谁知这话竟刺伤了他的童心,认为二叔看不起他,一气就躲进自己的房间,闷闷不乐。他母亲问明原因后鼓励他说:“你应该发愤读书,不应该生气。”一句话点亮了茅以升的心,从此他更自觉地发愤攻读。竟有这样的巧事,20年后,茅以升在美国学成归国后任唐山工学院副主任,他二叔恰在该学院当语文教师,25岁的侄子成为叔叔的领导人了。在茶余饭后家人谈到这段有趣的往事时,茅以升却谦虚地说:“我今天能做出点成绩来,还得感谢二叔的‘激将法’呢!”

    1906年,11岁的茅以升考入江南中等商业学堂。他喜爱英文、数学两科。一年暑假,他在自学数学时,发现书中不少地方讲到圆周率,又看到不少数学家求证圆周率的精确数值,计算到小数点后边100位。他对此特别感兴趣,认为背诵圆周率是锻炼记忆力的好方法。经过刻苦努力,小数点后边的100位数他都记住了。自此几十年他都用这种方法加强记忆,直到90多岁时还能把圆周率小数点后边的100位都准确地背出来。

    1911年,茅以升16岁时,报考唐山路矿学堂预科被录取,成绩名列前茅。

    唐山路矿学堂的老师都用英语讲课,而且学校还没有正式教科书。茅以升每次听完课,都要翻阅几十本参考书。他在宿舍里张贴着两张表,一张是作息时间表,一张是学习计划表。他说:“有计划一天十件事可以做好;无计划,五件事也完成不了!”在唐山路矿学堂学习的五年中,他刻苦整理了200多本笔记,足有一人多高。在毕业考试中荣获全校总成绩第一名,其中有一门课考了120分。同年清华学堂向全国招收官费研究生,考生云集,考题颇难,他又以第一名的成绩被录取。1916年秋天,21岁的茅以升从上海起程,远渡重洋到达美国东部大学城——伊萨卡市的康奈尔大学学习。

    康奈尔大学是世界著名学府,当茅以升报到注册时,该校教授说:“唐山工业专门学校从未听说过,须经考试方能注册。”使人预料不到的是,茅以升的考试成绩荣登榜首,碧眼教授们满座皆惊,刮目相看,为此,学校规定,今后凡是“唐山工业专门学校”的毕业生,可以免试入学。

    茅以升在康奈尔大学加倍努力,卓然超群地在第一年就摘取了硕士学位。学校很器重于他,要他留校当助教。在他面前是一名从助教—讲师—教授一步步高升的路,但他耿耿丹心报效祖国,日夜企盼的是要学好本领回国效力。他谢绝了学校的聘请,到美国匹兹堡桥梁公司实习。在那里学习绘图、设计、金工、木工、油工等全部造桥技术。为丰富自己的桥梁工程理论,他同时又考入匹兹堡市卡利基工程学院桥梁系夜校学习。这样他就白天实习,晚上进夜校,每天在两个不同的环境中工作、学习,早上闹钟把他从梦中叫醒,几分钟内他吃完早饭,就去乘火车赶往桥梁公司,车上成了他一个特殊的课堂,每天坐上列车就学外语,嘴念、耳听、眼看、手写、心记,五官并用。实习时工地休息,他一边放下锤子,一边从口袋里拿出钢笔和本子,开始做夜校的功课。吃饭时他改用左手拿勺,右手拿笔,边吃、边写。他的脑中盘旋着各种各样的公式、定律、桥梁、图纸,随时想到什么随时记下。夜晚他也经常起床把想到的问题记下来。

    1918年12月,茅以升攻读博士学位的学分已经学满,后又经过半年的努力奋斗,30万字的博士论文《框架结构的次应力》达到世界水平,他在该文中提出的独立见解,被誉为“茅氏定律”。他成为匹兹堡卡利基工学院第一位工学博士。康奈尔大学授予他“斐蒂士金质奖章”。从硕士学位攻读博士学位规定时间是两年,但茅以升只花了一年时间。当有人问他,学习的“秘诀”是什么?他回答说:秘诀就是艰苦奋斗。

    1919年12月14日,三年的留学生涯,茅以升以出类拔萃的成绩圆满结束了。当时,许多美国学者和友人都希望这位极有发展前途的年轻科学家留在美国,可茅以升对这些友人说:“我的事业在中国。”同年12月18日,他怀着赤子之情,疾步登轮返国。归国后,他即受聘于唐山工学院,成为我国当时教授队伍中最年轻的一位。

    1920年8月,从美国学成归国的茅以升博士应聘来母校——唐山工学院担任教授。1921年北洋政府将北京的邮电铁路管理学校和上海、唐山的工学院合并成为交通大学。合并后的唐山工学院校改名为交通大学唐山学校(以下简称唐山交大),茅以升被聘为唐山交大副主任(即副院长)。在当时的旧中国,像茅以升这样的年轻学者担负起培养莘莘学子的任务,斯人斯事真如凤毛麟角。他博学多才,治校有方,平易近人,深受师生爱戴。唐山交大向社会输送了一批又一批的工程技术人才。如美籍华人、国际驰名的桥梁建筑大师林同炎博士(唐山交大1931年的毕业生)曾说过:我个人的事业成就在国外,而我的学术基础是在中国唐山交大,归功于我的前辈茅以升先生。

    1937年,抗日战争爆发,平津相继沦陷,交通大学京、唐两院南撤。当时,茅老因建造钱塘江大桥已离开学校,校主要负责人孙鸿哲在北平治病,不能视事;国民党教育部、交通部人事变动纷繁,争权夺利,自顾不暇,对唐山交大的严重危机漠不关心,使唐山交大乱作一团,师生纷纷离校。1938年春,师生们陆续流亡到湖南湘潭。这时,茅以升也从杭州钱塘江大桥工地撤退到武汉。在国难、校难并至的存亡关头,茅以升深知教育为国家抗战建国的根本,学校不能解散,也不能停办。他振臂一呼,全国交大校友景从,共商复校大计,公推茅以升出面挽救危局。茅以升义不容辞地领导起复校的艰巨任务。

    是年12月,湘黔铁路工程局在湖南湘潭拨出两间公舍作为唐山交大教室,“国立交通大学唐山工程学校”的校牌又堂皇地挂了出来。武汉、南昌、长沙等后方城市的大报纸上,都刊登了《茅以升招生启事》,因为复校还没得到国民党当局的批准,茅以升只能用个人的名义招生。原来学校的老生也纷纷从华北、中原、上海各地来湘潭归校复课。学校复课后,国民党教育部却不予承认,拒拨经费,茅以升发动校友集资了1 2万元。师资不够,湘黔铁路局派出15名优秀的工程师(其中十名是校友)轮流到校兼课。唐山交大的艰苦复校精神终于冲破了国民党教育部中的顽固阻力,茅以升被教育部聘为交大唐院院长。但在湘潭复校不到一年,湖南又将沦陷,迫使茅以升率领师生们沿着湘桂铁路和黔桂公路徒步撤离。时值严冬腊月,一路风雪交加,真是饥寒交迫,其悲惨情景难以言表。茅以升和广大师生共患难,经过三个月的长途跋涉,行程1200公里,到达贵州平越县。

    平越县城在山沟里,是个只有500户居民的小县城。这里既不通铁路,亦不通公路,长年雾瘴笼罩,阴气弥漫,但却远离战火前线,环境幽静。在战乱年代,这里成了很难觅的安全地方。茅以升与大家权衡利弊以后,终于决定在平越建校复课。然而平越毕竟地瘠民贫,生活十分艰苦,过惯城市生活的师生中也出现了一些思想问题。茅以升身体力行,他把几处稍好的砖木结构的房子安排给教授们住,他家三代人却住在简陋的房子里。因他处处想到的是别人,所以在极为困难的情况下,他吁请广大师生精诚团结,共济时艰,终于获得师生们的谅解和支持,学校很快具备了开学复课的条件。

    在平越相对安定办校的几年里,茅以升为学校陆续聘齐了土木、矿冶、管理三系的教师,建立了图书馆和实验室,使学校具备了最基本的教学条件。除经常请一些知名学者来校做学术报告外,他还亲自开设“土壤力学”、“图算法”等课,注意开拓学生的知识领域。他尤其重视新生素质,曾采用通信办法,函请沿海地区较好的中学推荐优秀生,经学校审查免试入学。在茅以升和师生们的共同努力下,为国家培养了大批优秀人才,其中不少人后来成为国内外知名的工程专家,如美国著名的桥梁大师林同炎、桥梁专家陈事东等。

    茅以升作为卓越的工程科学家和教育家,曾先后担任过南京东南大学工科主任、教授,河海工科大学校长、教授,天津北洋工学院院长、教授,北京交通大学校长等职。他为人师表的风范早已镌刻在中国高等院校的教育史册上,他的教育思想也奠定了他在中国教育界一代宗师的地位,对中国教育事业的过去、现在和将来都有着深远的影响。

    周培源在评价茅以升的教育思想时说过:“他在教学上注重启发,反对灌输,做过很多革新探索。如他曾主张不但老师考学生而且学生也要考老师,根据学生所提问题水平的高低打分,不仅对学生独立地、创造性地思考和解决问题大有益处,而且收到了教学相长的效果。”陶行知先生也说:“这的确是个崭新的教学上的革命。”

    茅以升十分重视理论与实践相结合,并为此写过许多文章加以论述。他曾把钱塘江大桥工地当作一所桥梁工程学校,让全国有关学校分期分批派学生来大桥工地,一边参加建设,一边结合施工实际给学生讲课,受到广大师生的欢迎。在我国解放后的桥梁工程技术队伍中,许多著名专家、总工程师,都曾受到过当年钱塘江“桥梁学校”的陶冶。

    茅以升主张“习而学的工程教育法”。他认为书本知识都是人们在实践中抽象归纳总结的结果,其中的一些规律、公式、定义,越是抽象,离开实践就越远。缺乏实践经验的学生,很难理解掌握这些基础理论。所以他认为,工程教育的原则是先易后难,循序前进。他的“习而学的工程教育法”就是使学生先知其然,后知其所以然。如桥梁专业大学一年级先学施工条例,二年级则学设计规范,这些学习内容不必解释条例和规范的理论基础,只说明其内在的联系。到了三年级再学力学、微积分和物理学等理论课。这样由浅入深,使学习成为一个自然的延续过程。

    新的教育方法培养工程技术人才的优点是:每一个学生不一定非学四年五年全过程,而任何一年都可以毕业。一年级的学生毕业后,可以在施工现场当工长;二年级毕业后可以进设计室担任技术员;全教程毕业的学生可以当工程师、研究员、教授。高级人才的需求量本来是少量的,一般人才的需求量才是大量的,新的教育法培养人才,恰和社会实际需求相符。茅以升这一教育思想的重大意义就在这里。

    他在学术上还有许多创见。如想改造整个力学体系,废弃力学的概念,改用能的概念。他认为力学的种种现象,都是能的传递、储存、释放和形态的转变。他已拟订一本《能学》教科书的提纲,如果他能精力充沛地多活几年,也许可能推动一次物理学科思想的革新。

    中国古代的造桥技术久居于世界领先地位。但十八、十九世纪以后,中国的科技和工业生产却落后于西方,修建铁路、桥梁的大权掌握在外国人手里。帝国主义在中国划分势力范围,建路、筑桥都不会替中国通盘规划、长远考虑,而是避难就易,尽快牟利。因此该建的不建,如武汉、南京、杭州这些临大江的大城市,都是南北交通要冲,被江隔断,长期靠轮渡中转,一遇洪水、风暴,交通立即中断。这些地区早该建跨江大桥来搞活交通命脉,但帝国主义分子不可能帮助中国去解决这些根本问题。

    中国人靠自己的智慧与力量,率先结束这段灾难耻辱历史的是詹天佑和茅以升。詹天佑首先主持建造京张铁路,继而,茅以升又主持建造规模巨大的钱塘江钢梁大桥。这才为中国建路、造桥技术在国际上争得了一席之地。

    筹建钱塘江大桥动议是在1933年,由浙江省建设厅厅长曾养甫发起。当时茅以升在天津北洋大学任教。是年3月,他忽然接到校友杜镇远从浙江发来的电报和一封长函,大意是:浙江铁路已由杭州通至玉山,一两年内可接通南昌;全省公路已达3000公里,正向邻近各省连接。但因钱江一水,将浙江分成东西,铁路、公路无法贯通,不但一省交通受限制,而且对全国国防与经济文化也大有妨碍。建设厅长曾养甫想推动各方,在钱塘江上兴建大桥,拟将此重任,寄诸足下,特托转达,务望即日来杭,面商一切。随后,茅以升又接到浙江公路局局长陈体诚来信力劝。茅以升对此邀请非常振奋,因为他学的就是桥梁专业,学成归国的宏愿,就是为祖国桥梁建设事业做贡献,但苦无机会。现在有机会去造一座大桥,怎能叫他不动心呢!但他又考虑造这样的大桥要花大量经费,浙江省有这个实力吗?而且钱塘江是以江潮险恶著称的大江,杭州一句谚语叫“钱塘江造桥”,用来形容一件不可能办到的事。所以,他接到邀请后,兴奋和顾虑同时在他心里存在着。但茅以升毕竟是一个有作为的优秀知识分子,他的事业心、爱国心战胜了一切顾虑:“我是学桥梁的,难道要我造桥,能知难而退吗?”于是茅以升鼓起勇气,向学校请假,前往杭州商量。

    在茅以升来杭州之前,曾养甫先把大桥的设计任务委托给美国桥梁专家华德尔。因为当时华德尔是中国铁道部的顾问,曾养甫怕他反对钱塘江建桥,所以有意去笼络他。茅以升一到杭州,曾养甫就对茅以升说:“你如肯就,我们共同负责,造桥一事更可望成功。将来经费我负责,工程你负责,一定要把桥建好,作为我们对国家的贡献,你看如何?至于华德尔的设计用不用,你们尽可研究,我很希望你们做出比他更好的设计。”茅以升听了曾养甫坦诚的一席话,颇受感动,随即表示接受他的意见,并辞去了北洋大学的职务。此后他担任钱塘江大桥工程处处长十余年,钱塘江大桥经历了“建桥、炸桥、复桥”的曲折过程,茅以升始终如一,以高度负责精神参与领导了全过程。

    茅以升接受建桥任务后,首先聘请了山海关桥梁厂厂长罗英先生,以及国内的一批工程界的精英,组成了一支精干的技术队伍,共同投入设计。他们研究了钱塘江的水文与河床地质等各方面的条件,又看了华德尔的设计方案,一致认为,华德尔设计的公、铁路两条线平列,桥墩多,孔径小,水上工程大,不适合钱塘江河床、地质复杂等情况,且耗资太大,需要经费758万元。于是茅以升与同人们精诚合作,先后设计了六个方案,最后终于完成了比华德尔方案更完美的公、铁路双层式两用桥的设计蓝图。大桥全长1453米,经费只需510万元,比原设计节约三分之一的经费。

    1935年大桥投入施工,但施工不久就屡受挫折。如桥墩要打木桩,每桩长度是30公尺,因为江底泥沙层又厚又硬,开始一昼夜只能打一根桩,而每一个桥墩要打160根桩,全桥九个桥墩,要打1440根桩,这如何得了?还有沉箱问题,第一次把600吨重的沉箱,在风平浪静时顺利送入江中到位,用六个三吨重的铁锚把沉箱定住。但洪水狂风一来,沉箱便被冲跑十多公里,用24只汽轮才把这庞然大物拖回来。如此拖回又漂走先后数次。还有钢梁如何架到桥上也碰到了新问题,当时普通钢梁小桥,多在河中搭架,在架上拼装或用起重机吊装;而钢梁大桥则用“伸臂法”,从岸边拼装好一孔,把钢梁从墩上伸出墩外,逐步与迎面墩上伸过来的钢梁对接。但钱塘江大桥“伸臂法”行不通,因为“伸臂法”要求桥墩完工在先,才能装梁,桥墩完工要有一定的次序,钢梁才能从两岸深入江心。但钱塘江大桥施工要赶工时,各墩争先完成,桥墩完工的次序打乱了,架梁就不能用“伸臂法”及时进行。面对诸多困难,茅以升和他的同人们日夜奔走在工地上,茅以升回忆说:“当时真是忽尔愁闷,忽尔开颜,有时寝食皆废。”

    正当他们根据碰到的具体困难研究修改施工计划时,社会上对他们的谣传越来越多,有人说:钱塘江水、风、土都不比寻常,浊浪排空,钱塘江无底,茅以升这次造桥是没有成功的指望了。银行界的人也开始担心给钱塘江大桥的贷款收不回来了。这时曾养甫已调任南京国民政府铁道部次长,他要茅以升去南京谈话。一见面,曾养甫就严肃地对茅以升说:“我一切相信你,但是,如果桥造不成功,你得跳钱塘江,我也跟着你后头跳!”曾养甫咄咄逼人的态度,使茅以升感到突然,心胸发闷。他从南京回到杭州家里,一直闷闷不乐。茅以升的母亲是个德才兼备、深明大义的人,这时她很理解儿子心灵深处的抑郁。她开导茅以升说:“唐僧取经八十一难,唐臣(茅以升的号)造桥,也有八十一难,只要有孙悟空,有他那如意金箍棒,你还不是一样能渡过难关,何必着急!”母爱的话像春风吹暖了茅以升的心窝,增强了他克服困难的勇气,他说:“母亲给我排忧解难,果然造桥的八十一难就这样度过来了。那时的孙悟空就是我们这支施工队伍,如意金箍棒就是科学的法则,利用自然力来克服自然界的障碍。”

    这是一场智慧的战斗,茅以升除了在想办法克服困难,其他几乎什么都不顾了。他与同人们凭着真才实学,提出了一套克服困难的方案。如打桩,用高压水管先冲破河床土层中密实的层次后,拔出高压水管,立即插入木桩,用蒸汽锤捶打,从一昼夜只打一根桩提高到能打20根桩;用“高压射水法”解决了难度极大的沉箱漂走问题;用“浮用法”解决了桥上架钢梁的问题。此法是利用潮水涨落规律,将拼装好的钢梁用船运到已完工的两个桥墩之间,降落就位。即使桥墩施工进度不一,只要邻近两个桥墩完工,就可以架一孔,由此架钢梁的进度大大加快。为保证施工质量,茅以升每接到工程测验报告必亲自复查,复查无误,又去工地赞扬工人们的创造性劳动,鼓励他们再接再厉。经过千磨百折,历经两年半的时间,宏伟壮观的钱塘江大桥终于建成,并于1937年9月正式通车。通车后万人争看钱江桥,李白笔下的“白浪如山那可渡,狂风愁煞峭帆人”的景象成为永不复返的历史。大桥为祖国建桥史谱写了新篇章,也向世界证明了中国科技工作者的创造精神、聪明才智和技术实力。

    大桥建成之时,抗日战争已经爆发。大桥在国家危难关头通车,及时解决了战时交通线上的燃眉之急,尤其是为支援上海抗日保卫战作出了很大贡献。1937 年11月,上海陷落,杭州吃紧。为了不把桥留给敌人,南京政府派来爆破队准备炸桥。对此茅以升并不感到意外,他认为炸桥与当时建桥一样都是与民族、国家的命运相关的大事,而且他根据当时的形势,在造桥设计过程中,利用14号桥墩设置埋藏炸药的暗洞,为必要时断桥做了准备。茅以升对炸桥问题有充分的把握,所以南京政府要他炸桥时,他拖了一个月,为了抢运更多的物资,更重要的是帮助难以计数的民众得以过桥避难。11月17日这天,过桥的人从早到晚拥挤得水泄不通,一天过桥10余万人,可算是钱塘江上从未有过的最大规模的一次南渡,避免了杭州陷落后更多的人被日军屠杀。到12月22日,杭州已危在旦夕,大桥上南渡的行人还是络绎不绝。当时上海与南京铁路线已不通车,大桥成为南撤的唯一干线。根据铁路部门统计,这天撤退过桥机车有300辆,客货车2000余辆。

    12月23日下午3时,一百几十根爆炸引线已接在爆炸器上,但因避难居民仍如潮涌般过桥,一时不忍点火。等到下午5时,敌骑已隐约可见,这才断然禁止行人。一声惊天动地的巨响,钱塘江大桥断了,在南岸指挥和目睹这一切的茅以升,如亲手掐死了自己的亲生儿子一样痛心疾首。他千辛万苦地造桥,为了国家与人民的利益;他又亲手炸毁了大桥,为了苦难同胞的生死存亡。此刻,他立下誓言:“不复原桥不丈夫!”

    1945年抗日战争胜利后,在经费极为困难的情况下,茅以升便主持初步修复了大桥,并得以通车。直到1949年新中国成立后,大桥才得到彻底的修复,并安全运行至今。

    新中国成立以后,茅以升更以充沛的精力在科技、文化教育的广阔领域中奋斗不息。1955年,他出任建造武汉长江大桥;1960年,他率代表团赴瑞典,出席第六届国际桥梁会议,在会上他报告了我国武汉长江大桥的工程技术成就,博得各国专家的敬重。他在首都人民大会堂的结构设计和审定中也发挥了关键性的作用,“人民大会堂”的命名,就是根据他的建议决定的。1982年,茅以升被美国国家工程学院聘为外籍院士,这是美国最高工程科技荣衔,也是世界各先进国家工程科技界所向往的荣誉。

    茅以升一生的追求、奋斗,都是为了祖国富强和人民的幸福。茅公虽逝,但风范长存。