我国计算机研制和断裂力学研究的先驱者——董铁宝
公众号《计算机六十年》第134篇文章
董铁宝，力学家、计算数学家。长期致力于结构力学、断裂力学、材料力学性能、计算数学的研究和教学。他是我国计算机研制和断裂力学研究的先驱者之一。
董铁宝，１９１７年出生于江苏省武进县。１９３９年毕业于上海交通大学土木工程系。毕业后即奔赴抗日大后方，参加抢修滇缅公路桥梁，曾冒着日本飞机的轰炸，出生入死地和桥梁工人一起生活战斗。这些实际工程工作使他在工程方面有很好的训练。
由于对当局的腐败不满，他于１９４５年去美国，后来在伊利诺伊大学学习、参加研究工作，并在１９４９年取得博士学位。在和Ｎ．Ｍ．纽曼克（Ｎｅｗｍａｒｋ）等著名学者一起工作时，他有机会参与了第一代电子计算机伊利亚克机的设计、编制程序和使用。工程科学的训练、先进的计算工具、个人对于数学的钻研，使他后来能够对理科和工科都有比较全面的了解。
１９５６年，当国内开始大规模向科学进军的时候，强烈的爱国心使董铁宝毅然放弃已有的良好工作条件和优厚的生活待遇，积极筹划回国，终于冲破重重障碍，和他的夫人梅镇安带着三个年幼的孩子绕道欧洲，行程万里，历时３个月回到了祖国。当时北京大学、中国科学院力学研究所、计算研究所都争取他去工作，他考虑到除科研工作外，莘莘学子是科技兴旺的希望所在，乃决定在北京大学担任教授。
从他回国到１９６６年“文化大革命”开始的１０年中，除了在北京大学固体力学教研室和计算数学教研室工作外，他还先后在中国科学院力学研究所、计算研究所、工程力学研究所（前身是土建所）等单位兼职，也曾多次参与有关的全国性规划、国民经济和国防建设中的专业活动，如水坝抗震、防护结构的研究规划。这些活动使他的才能和科学见解有了用武之地，而宏伟的社会主义建设，又进一步激发了他献身于祖国科学和教育事业的热情。他的活动范围主要在力学和计算两个方面。
力学和工程力学
力学学科的发展，受到非寻常环境、新介质、新材料、先进计算工具等几方面的影响。董铁宝熟悉的老本行是古老的结构力学，但他不囿于此，而是不断地从以上三方面吸取营养，及时发觉那些刚露出的“苗头”，成为一些新兴学科和边缘学科的先行者。
国民经济和国防建设提出了抗地震、抗核爆炸结构的分析问题。董铁宝在国外曾作过抗震结构的分析研究。１９５７年，在全国力学报告会上，他具体地帮助起草了关于抗地震结构的综合报告。后来，他还在全国性的第一次、第二次抗震会议上作过学术讲演，介绍国外的研究概况。他还注意解决国内的具体问题，例如，对新丰江水库蓄水后出现的诱发地震提出了力学模型和计算方法；邢台地震后，他极其关心房屋的抗震措施；他积极筹备和参加国家防护工程专业会议，对有关单位提出建造大型激波管和添置计算机的具体建议。
６０年代初期，电子计算机在工程力学上的应用刚开始。董铁宝为此作过不少努力。一个暑假里，他跑到哈尔滨为工程力学所举办电子计算机应用的短期训练班。他强调搞工程的要有数量概念，要学会数值计算。在北京的计算所，他对不少工程中的力学课题作过指导。他对具体的计算方法十分娴熟，对这方面的文献历历如数家珍。
有一次，在一个压力容器热应力的计算任务中，工作人员遇到了困难：这个容器的力学模型中，有不同性质的两个区域，无法运用统一的计算方法。董铁宝建议采用一种混合方法，即在一个区内用低松弛迭代而另一个区内用高松弛迭代，其计算效果良好，为国防建设作出了贡献。类似这样的例子很多。在有限元法名称出现以前，他已带领学生们阅读Ｊ．Ｈ．阿吉里斯（Ａｒｇｙｒｉｓ）等人关于结构矩阵分析的前驱性文章，并用来解决具体问题。
在材料的力学性能方面，董铁宝在北京大学力学系和中国科学院力学研究所指导好几个青年人从事疲劳和强度方面的研究、进行疲劳寿命的试验、完满地解决飞机残余寿命的估算等一类新课题。在我国，他们是开展这类研究比较早的。值得注意的是，他强调要从材料的位错、空穴的运动、裂纹的扩展等方面来研究材料的疲劳问题。
他在断裂理论方面的思想可以追溯到在国外的时候，那时，他曾准备分析裂纹附近应力场的奇异性，回国时，他复制了Ａ．Ａ．格里菲思（Ｇｒｉｆ－ｆｉｔｈ）１９２０年关于断裂的经典文章，准备回国后指导青年用。对５０年代中期的断裂力学来说，他这种思想无疑是走在前列的。他还曾表示过，他的学术抱负之一，是在材料的力学性能研究中努力把微观和宏观结合起来。
他曾要求跟他作论文的学生们去学习统计力学、金属物理等课程而后作论文。有一次，他邀请化学家傅鹰给北京大学力学专业的师生作流变学方面的报告。那时，他已经感到高分子材料会对力学带来新的课题。他还努力在教学中，加强材料性能方面的内容，并尝试将材料力学和弹性力学合成一课，亲自讲授。他还讲过金属材料力学性质的课程，贯彻微观和宏观相结合的观点。
计算数学和计算机科学
从１９５６年到１９６６年的１０年中，我国的计算机事业还处于创业阶段，当时计算机科学这个名词也还未形成。董铁宝在中国科学院计算技术研究所和北京大学计算数学教研室工作，从计算力学、计算数学，一直延伸到程序编制、计算机设计的原理等都是他从事的工作。
从力学中提炼出的问题中，董铁宝及时地抓住了一些重要的计算数学问题，引导青年去钻研。病态（ｓｔｉｆｆ）方程是个突出的例子。６０年代初，国内有关单位提出了常微分方程求解中的病态问题（这个问题６０年代中期在国际上成为常微分方程数值解中的重要课题），他积极支持，组织计算所第四组的研究人员进行学习和讨论，其中有些人今天在这个领域内已取得一些重要的成果。为此，他们深深地缅怀着董老师的栽培。
董铁宝在指导椭圆型方程边值问题的求解中，由于他熟悉结构力学，他借用了力学中一些手法进行离散化，从而避免了用差分法而带来的一些困难，并且启发大家从新途径去寻找更有效的办法。除了解决计算方法和计算数学的具体问题外，他还积极宣传计算机在国民经济和国防建设中的作用和宽阔前景，并倡导编制程序自动化和建立程序库，作出解题规范和应用算法语言；在当时国内计算机硬件比较差的条件下，董铁宝倡议用小机器解大问题，为国家建设多解决实际问题。
在计算机创业阶段，有些人了解到董铁宝在国外曾接触过伊利亚克机器，因此在计算机的设计工作中也向他请教。逐渐地董铁宝在机器设计中也显示出他的才能。１９５８年北京大学开始制造第一台电子计算机，得到了他的积极支持和具体指导。通过这台小机器的制造，培养了一支技术队伍。
他还参与了６０年代初每秒百万次计算机的设计。北京大学计算机事业的发展中，有董铁宝的功绩。他对于计算机设计制造的关怀，不仅是出于个人专业的爱好，更重要的是从工作需要出发。１９６４年，我国有些计算机因为外部设备而被“卡脖子”，他大声疾呼要大家重视外部设备；有一次还亲自动手，去请教熟悉情况的工人师傅，以便迅速解决问题。１９６５年，他积极提倡、关心筹办讯息处理转换专业（即现在的计算机科学专业），认为不宜再耽搁了。
２０年前，董铁宝所掌握的科学技术新方向，今天都已成为现代科学技术的新部门、新学科。２０年前，受董铁宝熏陶的青年学生，今天都已是４０多岁的业务骨干了。抚今忆昔，好多人异口同声地说：““董公能抓住新动向。”是的，见微而知著，需要学术上深湛的造诣和科学上敏锐的洞察力，而董铁宝的这种能力的“谱”又比较宽——从工程力学一直到计算机原理。
这除了他原先所受的训练和工作经历、个人的天赋能力以外，更主要的是出于他对祖国建设事业的热忱和信心。有一次，在谈起回国几年来的感受时，他说，刚回国时到官厅水库参观听介绍，觉得自己在国外见过不少大水库，那些介绍未免有些“井蛙”之感，后来参加了全国科学规划中治理长江、黄河的规划，感到在如此宏大规模的国家计划面前，自己才有点“井蛙”。他就是本着对社会主义建设的这种无比的热情，严格要求自己，不图名利，根据国家的急需而考虑自己的业务工作。
回国以后，他从来没有考虑过个人的著作、论文。他耿介不阿，说话直率，和青年相处平易近人，没有半点架子，嬉笑与共。他在学术工作上设想开阔，思路敏捷，有时想到好主意不惜深夜扣门找知音，争取支持。这样的科学家、教授，是我们国家难得的人才，可惜在“文化大革命”中竟受迫害含冤去世。这不仅对力学和计算数学事业是一个损失，而我们也失去了一名良师益友。
董铁宝热爱祖国、热爱科学、热爱青年的精神将永远鞭策我们前进！
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(作者：北京大学 朱照宣 林建祥)