背景实例：

图1 郭永怀

郭永怀，1909年４月４日生于山东省荣成县，著名力学家、应用数学家。“两弹一星”元勋，我国近代力学事业的奠基人之一。长期从事航空工程研究。发现了上临界马赫数，发展了奇异摄动理论中的变形坐标法，即国际上公认的ＰＬＫ方法，倡导了我国的高超声速流、电磁流体力学、爆炸力学的研究，培养了优秀力学人才。担负了国防科学研究的业务领导工作，为发展我国的导弹与核弹事业作出了重要贡献。

1939年，郭永怀以优异成绩考取了中英庚款留学生。经过一些波折，于翌年９月到加拿大多伦多大学，在应用数学系主任Ｗ．Ｒ．辛格（Ｓｙｎｇｅ）指导下从事研究。他仅以半年时间就完成了《可压缩粘性流体在直管中的流动》的论文，并获得了硕士学位。

1941年５月，他又来到当时国际空气动力学的研究中心——美国西岸加州理工学院古根海姆航空实验室（ＧＡＬＣＩＴ），在航空大师Ｔ．冯·卡门（ｖｏｎ Ｋáｒｍáｎ）教授的指导下工作。他主动提出要进行当时空气动力学的前沿问题——跨声速流下连续解的研究，并于１９４５年获得博士学位。在留学期间，由于有名师指导和良好的研究环境，加之他本人的刻苦努力，为他在以后１０年的研究工作取得丰硕成果奠定了基础。

1946年，Ｗ．Ｒ．西尔斯（Sears）在康奈尔大学创办航空研究院。他特聘郭永怀前去参加业务领导工作，历任副教授、教授之职。实际上，郭永怀在这10年间是当时康奈尔大学航空研究院的三个主持人（即西尔斯、郭永怀、康脱洛维茨）之一。这10年也是郭永怀从事科学研究的黄金时期。他着重对跨声速理论与粘性流动进行了深入的研究，先后发表了《可压缩无旋亚声速和超声速混合型流动和上临界马赫数》（与钱学森合作）、《关于中等雷诺数下不可压缩粘性流体绕平板的流动》、《弱激波从沿平板的边界层的反射》等重要文章，解决了跨声速流动中的重大理论问题。与此同时，为了解决边界层的奇异性，他改进了Ｈ．庞加莱（Ｐｏｉｎｃáｒｅ）、Ｊ．莱特希尔（Lighthill）的变形参数和变形坐标法，发展了奇异摄动理论。为此，钱学森于１９５５年在《Advances in Applied Mechanics》杂志上发表文章，将这一方法命名为PLK方法。值得一提的是，郭永怀在50年代初就注意到高超声速流动这一方向，研究了高超声速激波边界层干扰和离解效应。郭永怀因在空气动力学与应用数学中的研究成果而驰名世界。

在国外工作期间，郭永怀一直在等待机会，要用他的科学知识为祖国服务。抗美援朝战争结束后，在中国政府的努力下，终于出现了这种机会。这时，郭永怀毅然放弃了在国外的优越条件与待遇，于1956年11月回到了阔别16年的祖国，并立即投身于轰轰烈烈的社会主义建设事业。

郭永怀是我国近代力学事业的开拓者之一。他和钱学森、周培源、钱伟长等一道，规划了我国高等学校力学专业的设置。他和力学家们运筹帷幄，认真研究了近代力学的发展方向，制定了学科的近期发展规划和远期奋斗目标，使我国力学学科的面貌大为改观，特别是近代力学科学一起步就有很高的基准，只短短的几年功夫，在某些方面就已接近于世界先进水平。

1957年，郭永怀和钱伟长组织并领导了清华大学力学研究班。他除负责研究班的日常组织工作外，还亲自执教，讲授流体力学概论。开课前，他把辅导教员找来，亲自带领他们到有关高等院校的实验室参观，对一些关键问题给予一些启示，再让他们为课程安排一个实验计划，使这门课做到理论联系实际。临毕业前，郭永怀亲自指导安排学员们的毕业论文题目，并设法每周都同辅导教员和学员碰头，了解进展情况，帮助解决问题。清华大学力学研究班前后共办了三届，毕业生达290多名。现在这些学员分布在全国各地的各个部门，特别是在国防科研单位和重点院校的力学系或力学专业教研室，他们起着顶梁柱的作用。

1958年，他兼任中国科技大学化学物理系主任和北京大学数学力学系教授，讲授高速边界层。执教中，每堂课都凝结了他的心血。他评论和分析学者们成功与失败的经验，使初入门的研究人员都深受启发，甚至终生受用。在讲到求解各种形式的N-S方程时，他总是眉飞色舞，侃侃而谈，指出采用什么样的变换有希望获得成功，走哪一条路是徒劳的，会遇到什么问题，症结何在。凡听过他课的人都感到回味无穷。陆士嘉也常常赶来听郭永怀的讲课。她当时曾评价说：“只有他能讲得这样传神。”

1960年５月，郭永怀被调到核武器研究院（九院），并兼任该院副院长。他在处理好力学所日常工作的同时，把大量精力花费在研制核武器这项对我国政治、国防和科技发展有重大意义的事业中。在原子弹研制初期，郭永怀主要负责力学方面的领导工作。

在原子弹理论探索阶段，郭永怀对一些关键问题的解决作出了重大贡献。例如，当时在第一颗原子弹采取什么样的引爆方式上存在不同意见，郭永怀通过比较两者的优劣，大力支持“争取高的，准备低的”的方针，即以较高级的“内爆法”作为主攻方向。又如，在炸药爆轰波的理论计算上，郭永怀正确地提出用一维特征线法进行，解决了一大批理论和技术难题。为了使大家了解爆轰学，郭永怀还亲自讲授了爆炸力学。

在爆轰物理试验过程中，郭永怀经常深入试验现场，指导工作并协助开展试验。当时，为确定原子弹爆轰聚焦技术方案，争论是很热烈的。年轻的物理学家陈能宽提出了一个难度和风险都很大、但却能少走弯路的聚焦方案。许多人对此持怀疑态度。郭永怀从力学角度反复估算，大胆支持采纳这个方案。为了配合爆轰试验，郭永怀还指导设计部人员进行不同试验元件的结构设计，使爆轰试验得以顺利进行。

郭永怀十分重视并经常在九院的会议上反复强调核弹的武器化和系列化，指出要努力做好核武器的后期发展工作。在此后的进程中，他一直负责总体结构设计、外型设计以及环境模拟实验的指导与把关。他很早就安排了一系列与武器化有关的预研课题，包括结构设计、外型设计、飞行弹道、物理引信、环境试验项目与设备等。在弹体结构设计中，郭永怀提出了许多独特的设想，包括薄壳结构、通用核航弹等。它们都在后来的工作中逐步得以实施，对核武器的轻型化、实战化和系列化以及新原理实验具有重要的意义。

郭永怀的科研眼光长远，在他心中始终装着武器化阶段的长远计划。他提出动态环境试验要开展随机振动、高速冲击和噪声试验。为了提高核武器的适应性，他提出开展拓宽温度试验。九院当时分工不分家，郭永怀的注意力也常常超出力学领域之外。他特别关心“安全论证”课题的研究。“安全论证”就是研究当飞机投下核武器后，能否以及怎样安全躲过光辐射、冲击波的威胁。为了保证绝对安全，郭永怀极力主张理论计算与模型空投试验结合进行。为此他还亲自过问并参与计算核航弹和氢弹空投过程中的飞行弹道、伞－弹弹道特性。在他的倡导下，经过严格的计算与分析，每次核试验飞机都安全返航。

郭永怀参加了1964年10月16日我国第一颗原子弹爆炸试验，以后又参加了核航弹、氢弹和导弹核武器试验。他对我国核武器事业的贡献是多方面的。例如，他对核武器系列化发展提出许多建议和设想；他指导进行了反潜核武器的水中爆炸力学研究、水洞试验以及调研工作；对研究发展潜地导弹也作出了贡献。此外，郭永怀还应两弹结合时期的需要，对我国核武器科研体制提出了重要设想。

1968年10月3日，郭永怀又一次来到试验基地，为中国第一颗导弹热核武器的发射以及从事试验前的准备工作。1968年12月4日，在青海基地整整呆了两个多月的郭永怀，在试验中发现了一个重要线索。他匆匆地从青海基地赶到兰州，在兰州换乘飞机的间隙里，他还认真地听取了课题组人员的情况汇报。当夜幕降临的时候，郭永怀拖疲惫的身体登上了赶赴北京的飞机。5日凌晨，飞机在首都机场徐徐降落。在离地面400多米的时候，飞机突然失去了平衡，坠毁在1公里以外的玉米地里。当人们辨认出郭永怀的遗体时，他往常一直穿在身上的那件夹克服已烧焦了大半，和警卫员牟方东紧紧地拥抱在一起。当人们费力地将他俩分开时，才发现郭永怀的那只装有绝密资料的公文包安然无损地夹在他们胸前。

1999年被授予“两弹一星荣誉勋章”，是该群体中唯一一位获得“烈士”称号的科学家。

链接：

1）附件：可压缩流体二维无旋亚声速和超声速混合型流动和上临界马赫数——郭永怀

2）附件：二维跨音速翼型绕流——郭永怀

3）为发展我国两弹事业作出重要贡献的郭永怀（1909-1968）——李家春 李成智

问题探讨：

1）附件材料给出了郭永怀的代表论作，通过自学之后，你对本章节的内容又有什么新的认识？

2）从郭永怀毅然放弃了在国外的优越条件与待遇，回到祖国，投身于轰轰烈烈的社会主义建设事业，你有什么感受？这对你未来的工作生活有什么启发？

3）从郭永怀烈士的事迹，让我们对“两弹一星精神”有了更深刻的认识，请同学们谈谈我们该怎么学习“两弹一星精神”，做一个有家国情怀、责任担当和卓越品质的社会主义建设者和接班人？