力行好學，筑百家之基

古傲林

“帝子降兮北渚，目眇眇兮愁予。裊裊兮秋風，洞庭波兮木葉下。”一曲離愁，一縷秋風，蘊藏在木葉凋零之中的，是季節更迭交替，而藏匿于洞庭波紋之中的，是風與水面的奇妙耦合。空氣動力學告訴我們，樹葉的蹁躚是因為其在空中自由下墜時切割空氣產生的正負壓差，流體力學為我們解答了為何波紋的幅值與風—水流相對流速呈線性關系。

力學是工程行業的基石，是工科的必修課程，極強的理論性使其具有“百家之基”的美稱。在本科專業目錄中，工程力學是力學類的主打專業，土木工程專業、地質工程專業是以力學為基礎的工學學科，常與工程力學專業一道被并入力學與土木工程學院管理。

帶著對現實萬物運行法則的無限暢想，仰望萬丈高樓聳立云端的舉世宏觀，對祖國大好河山的繾綣深情，讓我們一起來了解上述三個專業的個中風韻，領略“好學力行”這一人生箴言的奧義吧！

工程力學

風吹過旗桿時，因為旗桿是固體，且具有規則的形狀――圓柱形，被風攜帶的空氣要想方設法繞過旗桿，但空氣又具有一定的粘度，所以其在繞過旗桿的過程中會在旗桿周圍產生一個個渦，當渦慢慢積累到足夠大時便發生脫落，從而在旗桿兩側形成負壓區。而后，新渦重新開始積累生長，不斷重復以上步驟，旗桿在一次次的渦脫落過程中，在負壓的作用下會發生周期性振動，當振動的幅度過大時旗桿便會發生斷裂。那么該如何預測使旗桿斷裂的空氣流速？又如何優化旗桿外形和材料屬性以避免其發生大幅度振動呢？這些問題，就是工程力學專業的學生們日常需要學習思考的。

極強的數理邏輯能力

工程力學作為工科基礎課，無時無刻不在與公式打交道。從剛性體的簡單運動，到彈性體的復雜運動，再到流體微團的隨機運動，諸如此類的運動公式由簡單到復雜，由刻板到靈活：對前人留下的公式進行創新，并輔以嚴格的數學、物理推導法則，便能使其成為新型公式，在經過適當驗證后，這類新型公式便能作為常用公式投入工程運算，被應用于相關設計領域。

為使抽象的概念具象化，我們仍以上述旗桿題為例。首先，翻閱材料力學相關課本，或查閱其他論文，工程師可以得到旗桿在外力作用下的振動幅值公式。由此，當外力作為數學模型中的唯一未知因素，我們須從空氣的一些屬性入手，將未知外力以風或空氣的運動作用力計算得出。通過學習流體力學知識，我們能很輕松地得到流體繞過形狀規則的物體時產生的升力計算法則。現在已知升力，將第一步與第二步簡單結合，便可得到一定風速下旗桿的振動幅值。由此可以看出，新型公式發端于經典公式，創新于陳舊思維，只需要有心人刻苦鉆研便能得到解決生活實際問題的方法。

一個公式的推導并不是一蹴而就的，它需要少則幾天，多則數十年甚至一生的時間琢磨、優化。科學探索的過程中往往遇到公式與實驗結果不匹配、公式與其他已知公式矛盾等難題，這就要求力學家乃至整個科學界抱有無限自我批判的能力，不斷重復著發現問題—分析問題—解決問題的多重循環，直至在一個不起眼的、時常被忽略的小角落里找到打開真理之門的鑰匙。

無實驗，不力學

工程力學專業需要學習理論力學、材料力學、結構力學、流體力學、分析力學等課程，為方便學科交叉還另教授Fortran程序基礎、C++程序設計、數值分析和電學基礎等相關知識。

在課程教學上，力學教師秉持著實踐出真知的專業精神，善于通過趣味實驗引入相關課程教學。

“大家猜猜這塊鑄鐵會怎么斷裂？”材料力學老師熟練地將鑄鐵塊放置在轉動的機器上，隨著機器低沉的轟鳴聲，鑄鐵塊一端固定，另一端朝反方向扭動，并發出咯吱咯吱的聲響。突然“當”的一聲打破了周遭安靜的氣氛。老師繼而展示斷裂的鑄鐵塊并問道：“同學們想一想為什么斷裂面是傾斜的平面？”在學生們思索的間隙，他才緩緩打開課本，開始了材料力學新章節的教學。

對于力學而言，實驗是必不可少的教學手段，在理論世界遨游本就是一件枯燥的事情，但相關的小實驗給這份枯燥增添了諸多樂趣。

課堂上，老師會請同學進行掰粉筆實驗，以此研究粉筆是脆性材料還是塑性材料，也會以同學坐的椅子為例分析其受力特點，引導同學在黑板上進行操演計算后，老師會打趣地向其中一位同學說道：“老師敢打賭，你坐在椅子的前五分之一處，這個椅子就會斷！”只見那位同學滿不在乎地向前挪了些許，椅子還是完好無損的，但當他沾沾自喜地端起水杯喝水時，椅子卻突然斷裂了。在一片哄笑聲中老師悠悠地說道：“所以大家記住，理論計算不等于實際應用，簡化的模型總會存在諸多問題，有時候小小的水杯重量足以引發大災難。所以理論計算只能作為保守的依據，也只能確定安全施工的閾值。”

這種在實驗中進行的教學方式大受學生歡迎，讓我們真切地感受到力學與實際生活的聯系，并加深了對相關知識的記憶，頗有寓教于樂、興趣為學的意味。

多學科交叉的就業前景

力學學科發展至今，由于其極強的理論性，僅靠自身的理論之力已很難取得突破，因而學科交叉成為其不斷發展的源源動力。認知實習過程中，力學學生將見證力學極強的學科交叉融合能力：

與生物學交叉延伸出生物流體力學，血液的流動、體液粘稠度隨溫度變化的特點及力學效應、呼吸過程形成的肺泡膨脹機制等無不體現流體力學在生物工程領域的巨大作用；

與光學的交互中發展出新型光學壓力傳感器；

與地理學的交融推動找礦勘查、隱伏礦探測技術的發展；

與大氣科學的交叉得以探索氣候、季風的波動過程；

與航天科技的交融以探索飛行器流動特征，研發流線型車殼、機殼。

以上種種無不體現出力學在其他學科發展中的重要地位與蓬勃生命力。

就業還是讀研？這是每個力學學子都會面臨的艱難選擇。畢業季的力學人往往忙得不亦樂乎，憑著強有力的理論功底，力學人能從事幾乎一切工程相關的工作，大到航天航空，小到機械零件，力學人總能在各行各業運籌帷幄。因此，如何在一大堆Offer中選擇一個最好的是力學人時常糾結的問題。此外，由于力學人的理論基礎扎實，動手能力強，常常是研究生導師的心頭肉。不論是保研率還是考研率，在國內外各學科中都名列前茅，頂尖高校的力學類專業學生更是備受歡迎。

土木工程

“飛閣流丹，下臨無地。”滕王閣若仙境般飄浮在半空，向下望去看不到地面。高聳入云的建筑在建造時離不開堅實的地基，更離不開“斤斤計較”的土木人。土木工程專業以“精、經、兢”為宗旨，致力做到建筑施工要設計精確，建筑結構要久經考驗，施工人員要兢兢業業。萬丈高樓平地起，樓多高取決于地基有多深，高層建筑受風力影響而擺動的安全幅度，土地沉陷引起的樓層坍塌程度都需要進行精確無比的計算。小到一片瓦，大到一棟樓，如果沒有土木人的艱苦奮斗，何來鋼網交錯而不失雅致的“鳥巢”？又何來千年不倒、萬里縱橫的長城？行健天同功，這不僅是土木人的職業操守，更是建筑工程師的一生信仰。

一絲不茍的工匠精神

土木工程專業涵蓋眾多建筑領域，包括公用民用房屋建筑、道路橋梁建設、地下空間巷道支護設計，等等。雖然工程力學是土木工程專業的必修課，但土木工程專業不止步于工程力學，還需要接觸學習土力學、鋼結構設計原理、地基與基礎、工程地質學、工程水文學和工程制圖等諸多課程。除此以外，土木工程專業還要求學生深入了解施工技術管理等工程管理類知識，熟知建筑材料實驗、土壤勘測等相關實驗步驟。繁重的課業壓力使得每個考試周總會有土木人堅守自習室，鉆研著一道又一道建筑難題。他們秉承內心的信念，不肯在學習上犯一絲馬虎，因為只有小心謹慎，才能在實際施工中避免造成不可估量的巨大損失。

中國礦業大學的土木工程專業是我國建筑領域的佼佼者，在地下巖土、巷道、礦洞支護領域占有一席之地。地下開采礦物的礦洞極易發生塌陷事故，建立怎樣的桁架及鋼結構才能支護礦洞壁面？地鐵站開挖過程中坑洞周圍的落石如何防護？橋梁建設時如何以最小成本完成最牢固的結構設計？都是擺在土木人面前的難題。

土木工程絕不等同于刻板印象中的工地施工、打灰等苦力活，更多的是在設計院縱橫于圖紙之間，用尺子與電腦軟件設計著眾多風格迥異、色調相宜、結構嚴謹的建筑施工圖。為優化地震發生時樓房的抗震性能，土木人設計多種牢固的建筑結構用以相互對比；為防止火災下樓板及柱子受火發生損壞，土木人心懷對生命的敬畏，在嚴寒酷暑下進行大批次實驗以確保災后房屋結構完好安全。

土木行業能否枯木逢春

近年來，土木工程專業報考遇冷的新聞層出不窮，諸如“學的最難，畢業打灰”“985土木畢業生工地搬磚”等標題勸退了大批有意報考土木工程專業的學子。誠然，當前房地產行業的低迷造成了土木工程專業蕭條的現狀，但傳統房地產的沒落勢必帶來新型建造的崛起。隨著國家倡導的智能建造不斷發展，數字技術與土木工程的融合、新型智能建造等新興行業嶄露頭角，結合傳統土木工程知識并通過計算機進行智能設計是土木行業轉型的突破口，也是踐行學科交叉融合的良機。除此以外，深海、深空、深地方向的開拓性研究同樣為土木工程專業注入了新鮮血液，土木工程的聚焦點正從傳統的地上建筑轉移到頂尖智能技術領域，未來實現海底隧道工程、太空建造工程、地下工程都離不開新型智能建造這一巨大推動力。

作為土木人，我們應當順應時代的發展，不斷積累扎實的專業知識，開拓創新元素，把握行業轉型契機，敢于突破土木行業的冷峻困境，讓土木行業迸發出蓬勃的生機！

地質工程（巖土工程方向）

最“接地氣”的專業

學界將地上、地下和水中的各類工程統稱為土木工程，而土木工程中涉及巖石、土、地下、水中的部分稱為巖土工程。巖土工程是以土力學、巖體力學及工程地質學為理論基礎，運用各種勘探測試技術對巖土體進行綜合整治改造和利用而進行的系統性工作。

巖土工程致力于地下巖石開挖，山石破碎及其他地下相關工程，主干課程包括斷裂力學、土力學、巖體力學、巖土工程勘探、工程巖土破碎理論和工程地質學等，主要學習及研究內容包括山體隧道施工、地鐵隧道掘進、深部基坑開挖等巖土工程相關課題。

巖土工程的“接地氣”，不僅因為它需要鉆研土地理論知識，還常常要與艱苦環境作斗爭。曾經，我們忙碌于外業編錄、測圖，也搭把手拖鉆桿、裝卸取土器，操作靜探、動探，深夜至凌晨都守在電腦前完成土壤勘測報告、比對工程設計圖……高山凍土、荒漠戈壁、邊疆重鎮、城市高樓、溪流峽谷、河湖海濱都遍布我們的足跡。

無處不在的基建狂人

隨著城市交通網絡和基礎設施建設的不斷完善，地下巖土開挖工作成為地鐵施工的瓶頸，如高鐵和地鐵的施工會面臨巖石開挖、沙土運輸、山洞爆破等諸多問題，如何在安全施工允許的范圍內對巖石進行破碎是運輸工程的瓶頸，更是巖土人需要著力攻克的難題。不僅如此，我們還要勘查施工地的巖土條件是否滿足工程設計施工、特殊不良地質處治的需要，而進行反復試驗、計算和驗證，以排除工程開挖過程中可能遇到的一系列問題，因此逐漸受到道路施工、橋梁施工等相關行業的重視。在環保理念盛行的當下，巖石破碎過程不再產生遮天蔽日的煙塵，隧道開挖進度明顯加快，這背后閃爍著巖土人最堅毅的行業奮斗精神和默默無悔的努力。

巖土工程專業的就業面涵蓋了交通、建筑工程領域，包括在建筑、市政、鐵路、公路、水電、國防等部門中從事巖土工程相關設計、施工與工程技術管理等，也不乏相應的高等院校或研究單位的教學和科研崗位。可以說，哪里有土建工程，哪里就有巖土人。

甘于寂寞的孤獨旅人

巖土人也許沒有光鮮的衣著、亮麗的裝扮，甚至跟優雅時尚無關。作為地質工程專業的分支，選擇巖土工程就注定了與巖層塵土打交道的宿命，雖身處鬧市，卻隱于煙塵。學習建筑學，可參與勾勒賞心悅目的城市風景線；學習路橋工程，可造就令世人驚嘆的高原公路和跨海大橋；學習水利水電，可共襄水利大壩的磅礴恢宏……而選擇巖土工程，就必須忍受其成果掩埋于高樓大廈之下，隱匿于波濤洶涌的江河湖海之中，巖土人的成就需交由時間檢驗。

張揚不是青春的本色，實干才是鑄就時代豐碑的根基。誠然，地質工作是辛苦的，但也是豐收的。每一次的勘探鉆研，都是一次與土地的親密交流。我們猶如一位孤獨旅人，穿山越海，懷揣熱愛，所到皆是熱土；如風來去，留下美景，哪怕沒有名姓。