徐國彬以創新思維完善牛頓經典力學

牛頓創立的經典力學體系對近代科學的發展起到了積極的推動作用。北京交通大學徐國彬教授從長期從事的結構研究出發，在深入探索力學與數學的基礎上，提出了《多維變形體力學》。這項深具原創性的理論發現，是對牛頓經典力學體系的顛覆與創新，必將推動一系列的技術發明創造，具有廣闊的應用前景。在采訪過程中，徐國彬教授跳躍式的思維及豐富的知識面讓記者深感震撼。

1938年出生于北京市，籍貫廣東中山的徐國彬長期以來以其多產的創新經歷有效的詮釋了創新的意義與內涵。他先后共主持國家自然基金委、鐵道部、民航公司等十多項科研課題并獲得鐵道部工程總公司科技進步一等獎、鐵道部科技進步四等獎、北京市科技進步三等獎、冶金部科技進步二等獎、教育部科論文二等獎、內蒙古自治區科技成果三等獎等10多項相關科技獎勵。由徐國彬首次提出的新型結構近10余種，研制成測試儀表4種 ，著譯作20多冊。獲國家發明專利12項，專利成果轉化率高達80%，目前尚有8項發明專利正在審批中。研制的專利“系列化萬向承載、萬向轉動、抗震、減振球形鋼支座、水下抗腐蝕支座、高精度可調支座，已用于北京首都四機位機庫、上海虹橋機庫、上海浦東機庫、九運會廣州體育館、深圳市民中心、北京國家大劇院、北京五環路高架橋、天津海河大橋、重慶奧體中心、廣安體育館、全國各地的連廊工程等近100余項國家重點工程中。“新型索托結構”曾獲得世界發明專利最高獎——尤里卡世界發明金獎。并已在國家三項大型重點工程中實現:1、鞍山體育中心、大型體育館;2、湖南省政府大樓;3、奧運配套工程北京曲滾球館。其用鋼量僅為普通結構(桁架、網架、拱殼等用鋼量的1/4)，且安全系數提高一倍。世界上第一個“新型勁柔索張拉結構”也已在鞍山體育中心訓練館建成四年，其用鋼量為普通結構用鋼量的1/5，受力合理，節約了資源、能源、人力、環保，可推廣使用，國外的評估單位其無形資產為2342萬美金(約合人民幣2億)，這是國外單位評估，我方并未申請讓他們評估。徐認為理論創新是第一位的，遺憾地是有些理論創新并未受到重視如:“彎矩減少理論”“索托原理”“預應力鋼結構的應用注意事項”“勁性-柔性索的應用原理”等理論性論文。

目前，已經退體的徐國彬教授卻比過去更為忙碌，他一邊從事著技術創新及產業化推廣工作，一邊進行一項原創性理論——《多維變形體力學》的研究，完善原傳統的力學體系。

多維變形體力學

牛頓力學實質上是一種二維的剛體力學，建立在二維空間及剛體的基礎之上，徐國彬所提出的《多維變形體力學》，主要針對的就是牛頓力學的最基本原理。徐國彬對牛頓力學進行了深入的剖析:牛頓力學中只有兩個力素:一維空間的力和二維空間的力偶距。當力作用在一個物體上，兩個力大小相等，方向相反，作用在同一直線上時，才能實現力的平衡。當力不平衡時，物體將發生移動(F=ma。)而如果兩個力大小相等，方向相反，不作用在同一直線上，就滿足不了二力平衡條件，形成了一個力偶矩，單一力偶矩是不平衡的，將會引起物體的轉動。要平衡還必須要有另一個力偶矩，大小相等、方向相反、作用在同一平面上，才能實現平衡，這就是二維剛體力學，牛頓力學解決的就是這個一維、和二維空間中的力素問題。當兩個力偶矩不作用在同一平面上時，牛頓將三維問題簡化為兩個二維問題近似解決。現實生活中，二維物體和剛體是不可能存在的。這種簡化只是一種近似。

徐國彬是學結構出身的，結構的基礎是力學，力學的基礎在于數學。他費了大量的時間學習研究了結構、力學、數學整個體系。在多年的高校工作生涯中，他不僅教過四門結構課，也曾教過工程力學(理力、材力、結力、彈力隨機振動等)。在結構工程工作實踐中，徐國彬研發了三維空間的《矩偶》這個新概念，并不斷加深認識。他告訴《中國科技財富》:矩偶的發現，能引發一系列工程技術創新。他在矩偶這個概念上、并經過不斷深入、擴展，又申請了幾個專利。比如，自行車在冰上或汽車在雨雪天氣時容易失控，這個現象徐國彬給予了很好地解釋并發明了相應的防失控裝置。輪船泰坦尼克號在遠處看到冰山時，就是躲不開，因為輪船設計沒有很好地利用“矩偶”這個力素。即使現在的飛機也要用長長的跑道起飛、降落。，而魚類，盡管體形龐大的鯨魚油酥很快，是不會撞冰山的。鳥類從來不用跑道，專門停留在樹梢、山頂、屋脊上。鳥類要捕捉塊速奔跑、靈活飛翔的小鳥和昆蟲，還要躲避大鳥、老鷹的捕食。都是因為能更好的利用三維矩偶這一力素的結果。仔細研究鳥類的骨骼、肌肉、神經控制系統后，徐發現鳥類的骨骼構造、肌肉系統、神經系統能夠控制每一根羽毛的運動，故兩翼可以可以得到靈活控制，產生需要的力、力偶矩、和矩偶，使得鳥的身體可以快速飛翔，靈活轉動。這是經過數億年殘酷的生存競爭、自然淘汰的結果。人類制造蒸汽機、內燃機、自行車、汽車、輪船、飛艇、飛機的歷史只有幾百年，比起魚類、鳥類在時間上只是一瞬間。經過三百年才認識到三維空間中的“矩偶”力素。矩偶在輪船、戰艦、戰斗機、導彈等方面以及未來的智能化開發應用具有廣闊的前景。

在多維變形體力學理論中，徐國彬指出牛頓關于力是物體間的機械作用這一定義不夠準確，全面。力的定義應是:力是物體間的相互機械作用(力的實質)，作用結果使得物體的運動狀態(外效應)以及幾何形態發生變化(內效應)。有力必定有幾何形變，有幾何形變，肯定有力，此外，牛頓闡述力，用的是矢量，在三維空間里，矢量不夠用了，所以徐教授采用張量和矩陣表示，并提出了相應的數學表達式。

這套新的多維變形體力學，改變了原來牛頓力學中關于力的定義、力的要素、表達方式、力的平衡概念等，還討論了物體運動時必定用到時間這一參變量，牛頓將時間看作三個幾何坐標(X、Y、Z;即笛卡爾坐標)的函數，這樣就產生函數關系與坐標關系的區別何在的問題。只有時間和幾何空間是絕對的，才能近似地應用。否則時間和空間都應該是相對的，當速度接近光速時，這一差距就很大了。據了解，徐教授正在編寫一部有關《多維變形體力學》的書，相信不久之后，這套新的理論體系就會以完整的面貌呈現在大眾面前。

漢字改革

徐國彬并不是那種關在象牙塔里搞科研的人，他善于研究與思考周邊的事情，在很多方面都有著獨到的見解與理念。

奧運鳥巢工程進行到一半，有段時間停工了，原因在于屋蓋的用鋼量已超過5.7萬噸，但抗震還是不夠。當時，08辦想看看有沒有更好的辦法，就找徐國彬去、介紹他的另一種方案(建筑結構可以有多種方案)。徐國彬的提出的設計方案為索結構，用鋼量僅五千噸。相關評審專家聽完后，國外專家就立刻表態，說設計新穎合理，節約鋼材。08辦三周后給了徐國彬一封回函，稱北京交大徐國彬教授的方案很有創意，而且節約資源;但因這么大跨度的工程，從未實踐過，建議在其他場館使用，以實現科技奧運。

徐國彬長期以來還一直主張漢字改革。他說中國的語言、文字是不掛鉤的，從信息學的角度看，是兩套信號系統，為什么不能變成一套信號系統呢?而且漢字符號太多，英語26個字符，俄文33個字符，日語50音圖，漢字，即使新華小字典就有幾十萬單字，難學易忘，而且各地發音還不盡相同，要推廣到國際上，幾乎不可能。他曾給領導寫過一封信，要求漢字拼音化(漢語拼音已有基礎)，把兩套信號系統變成一套系統。利于學習、易學不忘。語言文字作為信息交流、存儲的工具就應該越簡單越好。最好傻瓜化，現代的工具如電視機、電冰箱、洗衣機、電飯煲、計算機等等，都已傻瓜化。徐認為:美國比爾#8226;蓋茨的最大貢獻就在于將計算機的操作系統由DOS系統改為WENDOWS系統，不需要記憶任何命令、語句，都是視窗系統、下拉菜單，不像DOS系統那樣，即使記錯一個字符，系統也不反應。無法操作。現在人人可以應用計算機。功不可沒。計算機已經成為萬能工具。各行各業都在應用計算機。徐給文字改革委員會去信，說明漢字改革對子孫后代的好處，后來文字改革委員會給徐教授回信了，說你提的意見很好，但國家主張漢字先穩定一段時間，你的提議我們將作為資料存檔。

關于創新

提起創新，徐國彬有著一套獨特的理解與認識。他指出:創新最重要的是理念和思維，表現形式可以是科學上的發現，也可以是技術上的發明。科學發現是認知客觀世界的，總結出規律，技術發明是改造客觀世界的。而發明是建立在發現的基礎之上的，所以可以說最難的是理論創新，也就是對客觀規律的發現。要掌握的不是一事一物，而是對所有事物的總的規律。根據規律才能做出合理的、經濟的創新。

創新主要是一種思維，在一個領域有創新思維，必然能轉移到其他方面去。也就是說一個有創新思維的人，在任何領域，只要他有扎實的基礎，肯動腦筋，就能做出創新性的成果出來。真正創新的人，一定得有比較廣闊的知識面，要隨時隨地的考慮問題，要發現、保留問題的優點，改進其缺點，這才是真正的創新。所以，專利不但要有三性(創新性、新穎性、實用性)還應該有“合理性、經濟性。”專利才能實現，才能產業化。目前我國專利的實現率為什么那么低，原因就在于缺少了后面談到的兩性。

我國專利要求新穎性、創造性與實用性，現在專利產業化率低的問題就在于合理性與經濟性考慮不夠。創新必須是新穎的，必須要比以往的事物要好，經濟性要強。怎么實現，發明人自已得有一套辦法。這應該就是徐國彬專利成果轉化率高的根本原因吧。