美伦美奂的穹顶建筑与材料的微结构

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1、美伦美奂的穹顶建筑与材料的微结构美伦美奂的穹顶建筑与材料的微结构中科院的院士—郭可信2002年03月15日20:57主持人：会当凌绝顶，一览众山小，圣凯诺·世纪大讲堂。早在1947年的时候，一位浙江大学的年轻毕业生，他飘洋过海，去了北欧的瑞典，随后经过九年的修炼取得真经，为把他自己塑造成日后的大名鼎鼎的材料科学家、晶体学家、电子显微学的专家，打下了厚实的基础，他就是瑞典皇家工程科学院的院士，也是中科院的院士郭可信教授，他今天已经是79岁的高龄了，但是今天还如约来到我们的现场。好，现在我们就有请郭教授上场。主持人：郭教授今天带给我们的讲题是“美伦美奂的穹顶建筑与材料的微

2、结构”，这个题目非常高深，为了把这个题目讲得非常通俗，也为了我们提前了解郭教授，我们先来一个家常的聊天。我听您说话是有东北口音。郭可信：我年轻时候，“九·一八”之前，在东北差不多有十年。主持人：为什么呢？郭可信：我父亲在哈尔滨修铁路，我在那里长大的。主持人：那是给日本人修铁路？郭可信：不是。主持人：那是给俄国人？郭可信：不是，是给东北的粮食产大豆，松辽平原产大豆，当时很值钱，要运到大连、或者营口港口，所以他们在黑龙江北面修这个铁路、专门运大豆。主持人：哦，是这样。“九·一八”以后就向关里逃难了？郭可信：一直逃到天津，逃到天津以后，“七·七事变”又逃到重庆，所以，我抗战

3、时期是在重庆念的，浙江大学内牵到贵州遵义，所以我是在遵义念的大学。主持人：好，在遵义上的浙江大学，然后从那个地方飘洋出海。郭可信：差不多。主持人：到了瑞典，我又想起来，以前看过一篇文章，它谈论欧洲的女人，说这个法国的女人像水、瑞典的女人像山，有这么回事吗？郭可信：大概一般人都知道瑞典出了两个很有名的电影明星，一个是嘉宝、一个是英格利·褒曼，这是瑞典名字了，这两个都是世界级的，哄动一时的。主持人：我看她们也不像山呀，就像美人。郭可信：是啊，所以一般人了解瑞典的女人，主要是从这两个人，看电影。主持人：您在遵义的时候，那个浙江大学，学的是材料吗？郭可信：学的化学工程。主持人

4、：到瑞典以后呢？郭可信：学冶金，后来改学晶体学了。在我念大学的时候，还没有材料科学这个名称。主持人：材料科学是什么时候开始有的？郭可信：材料科学大概是70年代吧？主持人：70年代开始有，那您回国呢？郭可信：回国是1956年。主持人：那这个时候您还没有开始材料科学这种研究吗？郭可信：不，这种学科本身是存在的，只是名称在改变。过去的材料，像我学冶金的，学化工的，后来到瑞典，因为瑞典的合金钢比较好，就改学冶金。后来又做晶体学的研究，那个时候的材料以金属为主，后来就发展到陶瓷也很重要，玻璃、陶瓷也很重要，后来是高分子也很重要，等到了70年代，就把这三个从美国起就捏在一起，叫材

5、料科学。主持人：听到您的题目，您是不是不是要给我们讲，我们能看到的那些建筑材料，而是要给我们讲这些材料内部的一些非常细微的东西。郭可信：对，宏观的，像我讲的宏观的穹顶建设，它是靠一些立体几何，特别是我们叫多面体结构来建造的，但是我们到微观、到原子尺度，甚至纳米尺度，甚至到原子尺度，原子排列也是按照这个多面体规则排列的，所以，尽管穹顶建筑可以大到直径到几百米，而原子小到几个纳米，一米是一千万个纳米，但是它里面内部的结构原理是一样的，这也是我今天要讲的。主持人：这眼睛得多么好，才能研究那么小的东西。郭可信：那现在我们有电子显微镜，都看得到。主持人：您还是这方面的专家。好，

6、咱们长话短说，就立刻进入到咱们正式的演讲，讲演的题目叫“美伦美奂的穹顶建筑与材料的微结构”。好，有请郭院士。郭可信：我们知道穹顶建筑非常美，所以很多教堂，像圣彼得大教堂，还有耶路撒冷圣殿的清真寺都是穹顶建筑。现在的建筑，一些有名的建筑也用穹顶。比如美国的国会山上的国会建筑，但是穹顶建筑，它因为是球面的或者是接近球面的，所以它建造起来，既费工，又费时，又费料，因此后来就有人想到，我们能不能用一种近似的方法，近似的球面的方法来做这种建筑。那么，我这里画的是个球，球面，那些顶点都在球面上，我是用一些黑线画出这些三角形来，但是我不用表面上的弧线，而用两点间直线最短来建造这个建

7、筑，所以它叫最短线的穹顶建筑，就是把球面上的一些弧线，都换成两点间最短的直线。那么，我们这个三角面组成的球面，或者三角面组成的多面体，它里面总共有十二个五角面，根据“尤拉定律”，一个球至少要有十二个五角面。我这里还画了一个淡紫色的六角面，六角面可以大于一个，可以任意数，几百个、几千个都行，但是五角面只能有十二个，一个球面，那么半球，只有六个。所以这两个差别，过去的穹顶结构是球面，现在我们新的穹顶结构是个近似的球面，是个多面体的这些面，不是三角面就是五角面，或者六角面。那么下面我们就看一看，它的几何原理，这个发明人叫富勒，他姓富勒，名字叫Buckmin