撰文/王懿霖 攝影/袁麗 美術(shù)編輯/丁國明 趙霞

REPORTER'S

NOTES

人物素描

2021年5月15日，天問一號著陸巡視器降落在火星烏托邦平原南部?！胺€(wěn)了！”守在電視前的蔣明鏡看到這則消息，興奮地從椅子上站了起來，握著拳頭歡呼道。

三個月前的這則報道，讓記者有了采訪天津大學建筑工程學院蔣明鏡教授的念頭。在這三個月的時間里，記者曾多次聯(lián)系到他，結(jié)果蔣教授不是在出差，就是在出差的路上，好幾次的通話背景都是飛機廣播催促關(guān)閉手機的聲音。蔣教授的忙碌讓記者既驚訝也無奈，甚至都有了放棄采訪的想法。終于，這幾天蔣教授回津輔導研究生課題，記者抓住了這次“來之不易”的機會。

報道中提到，為了能讓“天問一號”順利著陸，蔣明鏡和他的團隊花了兩年時間，在河北省懷來縣模擬建造了一個火星表面。距離地球幾千萬公里的火星，一個亟待探索的未知領(lǐng)域，要將它“搬”到地球上，這聽起來無疑是個天方夜譚，但蔣明鏡成功了。

“我的專業(yè)是研究‘土’，各種各樣的‘疑難土’，比如火星的‘土’，其實只是我研究內(nèi)容的一小部分?！笔Y明鏡是江蘇人，操著一口地道的“吳儂軟語”，怎么也想不到江南水鄉(xiāng)的溫潤與細膩培養(yǎng)了這樣一位愿意和土塊、石塊打交道的“硬核”教授。

“我是1982年讀的本科，30 多年來一直從事巖土方面的研究。”單看蔣明鏡的簡歷就有近一頁紙那么多：天津大學建筑工程學院土木工程系教授，博士生導師，1986年、1993年在河海大學獲工學學士學位、碩士研究生（提前免試攻博），1996年在南京水利科學研究院獲工學博士學位。1998年日本大阪土質(zhì)試驗研究所（現(xiàn)日本地域地盤環(huán)境研究所）特別研究員，1998 至2000年日本京都大學特別研究員，2000 至2003年加拿大拉瓦勒大學博士后，2003 至2004年英國曼徹斯特大學博士后，2004 至2006年英國諾丁漢大學博士后，2006年同濟大學土木工程學院教授。2018年起天津大學建工學院教授、副院長。2010年起出任國際土力學與巖土工程協(xié)會TC105 委員會副主席（蟬聯(lián)），2009年獲國家自然科學杰出青年基金，2014年入選國家百千萬人才工程。第二十二屆黃文熙講座人，Elsevier 公布的中國高被引學者（2019、2020年），美國斯坦福大學發(fā)布的全球前2%頂尖科學家（2020年）。國家自然科學基金工材部咨詢委員會專家、水利口會評專家、國家自然科學獎會評專家，國家有突出貢獻的中青年專家，享受國務院政府特貼……

30 多年前的博士，其難度和含金量毋庸贅言。“那個時候科研條件確實不好，但整體的學術(shù)氛圍是非常積極的，大家都在心無旁騖地搞研究，一切都為了科研?！笔Y明鏡說，他很幸運遇到了一群好的老師，不僅為他指明了方向，也為他鋪平了未來的科研道路?！霸谧x碩士的時候，老師就為我申請了破格免試讀博，直接跳級，這是前所未有的，當時是我們學校唯一的一個?！痹谑Y明鏡讀博期間，用于個人的科研經(jīng)費3年一共只有6000 元，“雖然那個時候物價低，但也還是遠遠不夠的，老師把他的國家自然科學基金經(jīng)費拿出來，又為我特殊申請，一共湊了45000 元，全部用在了我的科研項目上?！?/p>

肩負重任，當不負眾望。模擬結(jié)構(gòu)土體中的大空隙曾經(jīng)是世界性的難題，蔣明鏡通過分析，認為在低溫環(huán)境下在土料中摻加冰粒的方式可以人工形成大孔隙，從而最終人工制備成結(jié)構(gòu)土。為此他做了詳細的實驗設計，很快便得到了老師的認可。想法雖然好，但是上哪兒去找這樣的低溫環(huán)境呢？直到蔣明鏡看到了學校食堂的冷庫?！拔腋蠋熣f，我想到辦法做實驗了，就是得麻煩您跟學校后勤部門打個招呼?！?/p>

聽說是蔣博士要做實驗，后勤爽快地“開了綠燈”。盛夏的南京熾熱似火，也如同蔣明鏡期待實驗的那份心情。“為了能做好實驗，我們盡可能周全地做好各種準備，儀器設備、棉褲、棉襖……那天，我們都特別興奮，可一進去就都傻眼了?！边@位年輕的學生做好了實驗準備，卻忘了做好心理準備——冷庫是食堂的，里面還完整地冷凍著各種各樣的“動物”?！艾F(xiàn)在想起來覺得挺好笑，可是那會兒，我和好幾個同學被嚇得晚上做噩夢。”

冷庫實驗成功了，蔣明鏡乘勝追擊，“只要是搞科研，我就時刻充滿戰(zhàn)斗力?！睘榱四鼙M快得到數(shù)據(jù)，他守著實驗設備寸步不離。實驗要用到空壓機，聲音非常大，尤其是夜深人靜的時候，“我自己已經(jīng)習慣了，就是苦了附近的居民，一開始還有人向所長反映，后來大家知道是在做實驗，就都表示了支持和理解，至今回想起來都讓我非常感動。”

厚積才能薄發(fā)。蔣明鏡的研究成果在國際上得到了廣泛關(guān)注，博士還未畢業(yè)，多所世界知名學府向他發(fā)出了熱情的邀請。1998年初，他邁出了國門，先后在日本大阪土質(zhì)試驗研究所、京都大學、加拿大拉瓦勒大學、英國曼徹斯特大學和諾丁漢大學從事博士后研究。2006年，抱著報效祖國的信念，他毅然回到了同濟大學任教。

采訪中，記者總有一種感覺，仿佛科研對于蔣明鏡來說不是一份事業(yè)，而是一種信仰，一種刻在骨子里的并愿意一生追隨相伴的信仰。喜歡、熱愛、癡迷……這些都不足以形容他對科研的執(zhí)著?！皠偦貒鴷r，我一個月拿到手的工資只有1500 元，房租就要1850 元，好長一段時間都是靠以前的積蓄貼補的?！?/p>

堅定的信念讓蔣明鏡一步一步走到了今天，時間做了最好的證明。近幾年，隨著我國綜合實力的不斷增強，科技實力也在飛速進步。航空航天、深海探測……這些高精尖領(lǐng)域留下了越來越多的中國身影和中國足跡。在此期間，蔣明鏡和他的團隊也承擔了多個相關(guān)領(lǐng)域的項目研究?！俺藙偛盘岬降摹鹦峭痢?，‘深海土’也是我們這些年研究的重點。最近，我們準備在海南開展可燃冰等資源的勘探、開發(fā)和環(huán)境保護等工作。”

堅持問題導向，面向國家重大需求，作為領(lǐng)域內(nèi)的專家學者，蔣明鏡深知我們目前的短板和弱項。“一些關(guān)鍵技術(shù)、重要裝備、新能源技術(shù)等關(guān)系國家急迫需要和長遠需求的領(lǐng)域，必須要掌握在自己手里，所以我們要加快步伐，朝著這個方向去努力?！?/p>

從蔣明鏡的話語中，記者能強烈地感受到他的那種急迫而又期待的心情。從一粒沙到一方土，從一座山到一顆星，蔣明鏡始終將科研與實際需求緊密相連。深知任重，卻有不怕失敗的勇氣；也知路遠，仍有潛心研究的熱情。

采訪最后，記者問蔣教授是否期待未來可以到太空去看一看，教授笑著說：“當然！太空旅行已經(jīng)實現(xiàn)了，這離我們并不遙遠。”有過腳踏實地的艱辛，方有仰望星空的勇氣。同樣，我們也期待著蔣明鏡教授能用他的科研成果帶領(lǐng)我們看到更高更遠的天地。

堅定的信念讓蔣明鏡一步一步走到了今天，時間做了最好的證明。近幾年，隨著我國綜合實力的不斷增強，科技實力也在飛速進步。航空航天、深海探測……這些高精尖領(lǐng)域留下了越來越多的中國身影和中國足跡。在此期間，蔣明鏡和他的團隊也承擔了多個相關(guān)領(lǐng)域的項目研究?！俺藙偛盘岬降摹鹦峭痢?，‘深海土’也是我們目前研究的重點。最近，我們正在海南做可燃冰的勘探和開發(fā)保護?！?/p>

EXCLUSIVE

DIALOGUE

獨家對話

記者：能否簡單介紹一下您的研究領(lǐng)域？

蔣明鏡：我所研究的領(lǐng)域是土力學，是研究土體在力的作用下的應力—應變或應力—應變—時間關(guān)系和強度的應用學科，是工程力學的一個分支。土力學的研究對象是與人類活動密切相關(guān)的土和土體，包括人工土體和自然土體，以及與土的力學性能密切相關(guān)的地下水。土力學被廣泛應用在地基、擋土墻、土工建筑物、堤壩等設計中，是土木工程、巖土工程、工程地質(zhì)、能源工程等工程學科的重要分支。

土力學的發(fā)展當以庫侖首開先河，大致分為3 個歷史階段：萌芽期（1773年—1923年）、古典期（1923年—1963年）、現(xiàn)代土力學（1963年—現(xiàn)在）?，F(xiàn)代土力學是以宏觀試驗成果為依據(jù)，連續(xù)介質(zhì)力學方法和土體宏觀本構(gòu)理論為基礎，有限元有限差分等數(shù)值分析方法為工具的體系，在巖土工程實踐中發(fā)揮了重要作用。

目前，隨著巖土工程在空間上的不斷拓展，特別是深地、深海、深空工程（“三深工程”）的推進，研究者和工程技術(shù)人員需要面對更復雜環(huán)境條件（高地應力、高/低溫、高水壓、高真空、低重力、強化學作用等）和疑難巖土材料，如結(jié)構(gòu)性土（溫、壓、力耦合，T-H-M）、深海能源土（含水合物土體，溫、壓、力、化耦合，T-H-M-C）、月壤（“太空效應”）等，這都是我們現(xiàn)代土力學研究者要面臨的全新挑戰(zhàn)。

記者：在圓滿完成了火星探測項目后，您目前的研究重點是什么？

蔣明鏡：最近主要是在做深海工程的項目。隨著我國沿海經(jīng)濟的飛速發(fā)展、“一帶一路”倡議的提出，以及《全國海洋經(jīng)濟發(fā)展“十三五”規(guī)劃》的頒布，海上風電、跨海大橋、海底隧道、海洋石油鉆井平臺、海水發(fā)電、海底管線鋪設、圍海造陸和海洋核能等海上工程項目不斷增多，海洋工程不斷壯大充實。海洋工程由傳統(tǒng)工程項目向新型工程項目轉(zhuǎn)變，并逐漸由近海、淺海向遠海、深海發(fā)展，項目規(guī)模也在不斷擴大，這對海洋工程的敏感性、安全性與耐久性提出了更高的要求。一系列的海洋資源開發(fā)伴隨著許多亟待解決的工程技術(shù)問題，如開采平臺、海底光纜的安全性等，而海底地震、海床滑坡等自然災害的預警與減災也是全球關(guān)注的核心問題。

以深海天然氣水合物資源開采為例，水合物分解必然引起賦存海床的力學性質(zhì)劣化，而不當?shù)拈_采方式可能誘發(fā)大規(guī)模災害（如滑坡）或樁基平臺倒塌。如何選擇安全的開采模式、區(qū)域，降低開采活動對海洋環(huán)境的影響，成為水合物實際開采過程中的首要問題。海底現(xiàn)場勘察研究非常困難，室內(nèi)試驗模擬深海環(huán)境代價昂貴，所以就需要我們加大科研力度，對海洋工程的推進進行綜合分析，以保證其安全可行。

記者：聽了您的介紹，我們大概了解了土力學的實際應用，對該領(lǐng)域未來的發(fā)展機遇，您有何專業(yè)的見解？

蔣明鏡：土力學出現(xiàn)了一個新的關(guān)鍵領(lǐng)域——宏微觀土力學，在過去 40年里，宏微觀土力學經(jīng)歷了萌芽、雛形與成長期，可以說現(xiàn)下正迎來加速發(fā)展的階段。我認為未來宏微觀土力學的發(fā)展機遇主要有以下四個方面。

一是建立適用于各種巖土工程問題的高效率計算法。這一方面的研究既可能涉及分子或納米尺度上的物理力學機制，又需要高效的耦合計算方法。由于需進行數(shù)億甚至數(shù)萬億顆粒的計算，這對計算能力的要求會很高。隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，這一矛盾會逐步減弱。

二是針對真實工作環(huán)境，建立“三深工程”疑難巖土體的模型和結(jié)構(gòu)演化與宏觀特性的關(guān)聯(lián)。這方面的研究既需要模擬高/低溫、高水壓、高真空和化學等極端環(huán)境的微、細觀尺度上的試驗技術(shù)，又需要解決代表性單元尺度效應與試驗測試精度限制的矛盾，還需要發(fā)展三維土體內(nèi)微、細觀結(jié)構(gòu)信息的提取與處理分析技術(shù)。但隨著多功能、高精度、大量程 X 射線 CT 等技術(shù)的發(fā)展，這些問題可望逐步解決。

三是建立實用化理論模型，并解決“三深工程”各種復雜、疑難巖土力學與工程中的核心問題，幫助提高工程設計水平。在不同巖土工程問題中，土體經(jīng)歷的應力路徑不盡相同，當前土工測試技術(shù)尚難以準確獲取現(xiàn)場原狀土體的應力路徑和力學性狀。所以，采用適當?shù)姆椒ㄟM行模擬，并進行相應的室內(nèi)試驗研究，從而建立實用化本構(gòu)模型，不失為一種研究思路。

四是宏微觀土力學與現(xiàn)代土力學的四個分支以及其他學科的交叉發(fā)展。宏微觀土力學既可以在本學科內(nèi)與理論土力學、計算土力學、試驗土力學和應用土力學交叉，又可以與其他學科交叉，如巖石力學、力學學科中的近場動力學等。這既有助于宏微觀土力學的自身發(fā)展，完善現(xiàn)代土力學，又能促進其他學科的快速發(fā)展。

總之，宏微觀土力學已成為最具活力的研究方向之一，它的加速發(fā)展期即將到來。為此，我們既需要很多基礎扎實、年富力強的青年學者的參與，又需要長期奮戰(zhàn)在科研第一線、對巖土工程疑難與關(guān)鍵問題有深刻認識的資深科研人員的關(guān)心和支持。