土力學趣話（其七）——水神達西，yyds
#上一篇#：一道應力路徑習題的解答
#本話#
早上5點40的時候，舍友小冰突然在床上叫喊，吵醒了另外三個舍友，康怡、曉楠和小汐開始的時候以為小冰做了噩夢，就都沒在意，反正小冰在下鋪，就算滾下床也沒啥事。睡小冰對面的康怡剛要閉上眼睛繼續(xù)睡去的時候，看見小冰一手捂住右腹部，表情很痛苦地站在康怡床邊，用微弱的聲音說道：“康怡，可以帶我去醫(yī)院嗎”，下一秒小冰站也站不住了，直接癱倒在地上。這可把康怡嚇壞了，趕緊叫起了眾人。大家看小冰按住右腹部靠近腰的位置直喊疼，不知是不是急性腸炎或者闌尾炎發(fā)作，眾人商量盡快把小冰送到醫(yī)院去。見小冰已經(jīng)痛得走不動路了，康怡打電話叫了救護車，曉楠敲開了隔壁宿舍的門，叫了一個力氣大一點的同學，準備把小冰背到樓下去等救護車，小汐則一直陪在小冰旁邊關注其狀態(tài)。
折騰了一上午才知道，原來小冰是腎結石發(fā)作，到醫(yī)院的時候，疼得暈過去的小冰被抱上了病床，后面就在醫(yī)院輸液了，醒過來的時候，大家把醫(yī)生的話轉(zhuǎn)述了一遍，說平時要多喝水，少熬夜。
從醫(yī)院回宿舍的路上，小汐讓小冰到學校的校園超市旁邊等一下，出來的時候，小汐拎了一桶8升的礦泉水，說道：“回去后我看著你把這桶喝掉！”
“救命啊，不是吧，這是非要撐死我不可?！毙”鶟M臉寫著痛苦。
?
回到自己的床上，小冰掏出手機，從里面翻出一張照片，雙手合十就開始拜起來，嘴里還念念有詞：“水神保佑，小生以后一定多喝水，求您快把我這顆結石給消除吧?！?/span>
“魔怔了吧，拜照片有用的話，要醫(yī)生干嗎？”在一旁看著這一幕發(fā)笑的康怡說道，“讓我看看，這拜的還是個外國人。”
“喲，你管一個外國人叫水神，他能管你的事兒嗎？”小汐湊過來，并拎著剛才買的礦泉水，順勢把瓶蓋打開，“趕緊把這桶水喝掉，這才能早點排出那顆頑石?！?/span>
曉楠也湊了過來，瞄了一眼手機上的照片，轉(zhuǎn)向小汐和康怡說道：“你們不懂，小冰說他是‘水神’，也不無道理?！?/span>
“哦，怎么說？”小汐和康怡不解。
“小冰手機里這位叫達西……”
“‘達西定律’里面的‘達西’嗎？”曉楠還未說完，小汐就問道。
“‘1856 年，法國工程師Henry Philibert Gaspard Darcy（達西，1803-1858）結合法國Dijon市的噴泉，研究了均勻砂柱中的滲流問題。達西滲流實驗結果表明：單位時間內(nèi)流過砂柱的水量Q與過水斷面A和水頭差(h1 ?h2 )值成正比，與滲流路徑L成反比，即著名的達西公式(或稱定律，Darcy’s law)’，對于你們學《土力學》的來講，這可是刻在DNA里面的句子吧？哈哈哈哈?！毙∠羞^目不忘的本事，當時看《土力學》的時候見到過這句話，就記下來了，只是當時自己看的那本書上沒有放這位“水神”的照片，要不然自己剛才就認出來了。
“可不是嘛，Darcy定律的提出，標志著滲流力學的產(chǎn)生，如果說太沙基是‘土神’、‘土地爺’的話，達西就是當之無愧的‘水神’?！睍蚤f道。
“能跟我們講講他的故事嗎？”站一旁的康怡對這位“水神”來了興趣。
“讓這位坐著的童鞋跟你講吧。”曉楠拍了拍小冰的肩膀。
“想知道些什么呢？”小冰問道。
?“他的一切。”小汐回答說。
“‘他的一切’，擱這兒演電影呢？雖然達西的生命只有短暫的55年，但是要講清楚他的生平可不是一件容易的事兒。況且很多關于達西的檔案都是用法語記錄的，還沒翻譯成英文呢，外國人都不能說詳細了解的事兒，我更加不能說講得清楚了。”
“那就說說他的家庭吧?！笨碘a充道。
“家庭，那就說說達西的父親母親?！毙”鶕狭藫项^，開始回憶自己以前看到的關于達西的傳記是如何記錄的，“達西出生在巴黎東南面兩百多公里的地方，也就是小汐剛才背的那段里面提到的第戎（Dijon）市。他的父親叫Jacques Lazare Gaspard，是一個收稅員（tax collector）。達西14歲的時候，他的父親便過世了。他的母親Agathe Angelique Serdet相當重視達西和他兄弟的教育問題，通過借錢、申請城市獎學金的方式將達西供到了大學。1821年，18歲的達西進入了家鄉(xiāng)的一所大學——L’Ecole Polytechnique（巴黎綜合理工學院）。”
“讓我查查”小冰打開了瀏覽器，搜索了這所學校，看到wiki上記載說拿破侖是它的創(chuàng)建者之一，“被認為是法國最頂尖的工程師大學，在法國各類院校中長年排名第一，被譽為法國精英教育模式的巔峰?！?/span>
“這所學校的?；帐莻€‘X’啊?！币慌缘目碘粗榻B頁面，用手指指出其中的一句話念了出來：“法語中專門有“綜合理工人（polytechnicien）”一詞，特指巴黎綜合理工大學畢業(yè)生。”
“對的。這所學校建立于1794年（法國大革命期間），其建校使命就是要取代一些小型的皇家學校（Royal schools），讓學生在三年內(nèi)接受與工程相關的各個方向的教育。其開設的重點課程有數(shù)學、科學、工程以及實驗室上手試驗（hands-on laboratories）。這門試驗課在當時算是一門相當新穎的課程?！毙”鶞愡^去小汐的電腦面前，也用手指指出一句話，“你們看，網(wǎng)頁上說這所學校屬于法國國防部。我以前看到有資料記載說，達西在校園里學生兵團（student corps）的這段時間，上升到了軍士長（Sergeant Major）的級別。在成績上，達西屬于優(yōu)秀，但不是他們學校里面最出色的。在這所學校讀了兩年之后，達西于1823年被L’Ecole des Ponts et Chausse′es (School of Bridges and Roads)，也就是我們現(xiàn)在知道的法國國立路橋大學錄取。我感覺就跟現(xiàn)在我們講的保研類似，從Polytechnique到Ecole d’application是當時優(yōu)秀學生的一個普遍選擇。這為他的后半生定型奠定了基礎。1826年畢業(yè)后，達西被分配到汝拉省（the Department of Jura）去工作，但是不久后被家鄉(xiāng)科多爾省的省長召回了Dijon市。往后余生，達西的生命就與這座城市綁定了?！?/span>
“國立路橋，那不是崔玉軍老師在的學校嗎？”一旁的曉楠問道。
“是的呢，原來你不知道啊，哈哈哈哈?！毙”Φ馈?/span>
“別笑。你有時間拜神，不如自己想想怎么拿到offer，成為達西的校友?！?/span>
“八卦一下，達西結婚了嗎？”小汐問道。
“結了。1828年，達西和旅居第戎市的一位英國姑娘結婚?！毙”卮鹫f，“那我也順便考你一下，從歷史的角度，達西生活在一個什么樣的時代？”
“我想想啊?！毙∠妓髁艘幌?，“1803年到1858年，應該是法國大革命結束之后，第一次工業(yè)革命之后，法國的資產(chǎn)階級逐漸發(fā)展，屬于法國相對繁榮的時期。”
“嗯嗯。”小冰說，“達西父親過世之后，他家庭情況比較不好，當時第戎的水質(zhì)也很差。體驗過社會艱苦的達西從那會兒就下定了決心，如果以后有能力的話，他一定要解決大家的喝水問題。”
“所以后來他回第戎之后就開始制定計劃，實現(xiàn)自己小時候的初心對吧？”康怡問。
“是的，讀完大學之后去實現(xiàn)自己最初的理想，這就是榜樣的經(jīng)歷啊。達西致力于修建大量的街邊噴泉（street fountains），為的是‘the most numerous class (the poor) can find them(street fountains) easily along their path and are not put off by the length of the journey they have to make (to obtain water)’。為了這個城市最廣大階層人民的喝水問題，達西可謂是操碎了心。”小冰繼續(xù)說，“在這段時間，達西做了很多工程，如果用現(xiàn)在的話來說，他是一個大國工程師?！?/span>
“在他生命的末期，達西寫了一本足以揚名于后世的專著：《Les Fontaines publiques de la ville de Dijon》（英文譯名：《The Public Fountains of the City of Dijon》；中文譯名：《第戎市公共噴泉》）一共四部分加一個附錄，這本書還外加28張版圖集。這堪稱是19世紀中期工程技術領域，尤其是水利技術的一本百科全書（encyclopedia）。這本書里除了有達西定律外，還有達西對各種取水方法的討論。達西定律不論在地下滲流、工程滲流，還是生物滲流（血液循環(huán)）領域，都是一條最為基本的定律。”
曉楠翻開了最近在讀的《多孔介質(zhì)滲流與污染物遷移數(shù)學模型》，說道：“大道至簡，達西定律的表達式雖然簡單，但是卻是一條最為基本的定律，科學技術的美就體現(xiàn)在這里?！?/span>
眾人圍過來看曉楠翻開的頁面，上面正是達西定律和傅里葉熱傳導定律、費克溶質(zhì)擴散定律以及歐姆定律的比較：
達西定律和其他物理定律的相似性:了解達西定律和傅里葉熱傳導定律、費克溶質(zhì)擴散定律以及歐姆定律[德國物理學家 Georg Simon Ohm (1789—1854)1827 年提出]的相似性，對于我們研究所有運動規(guī)律是非常重要的。從上圖可以看出，這四個定律反映的一個道理是：幾乎所有物質(zhì)流動通量與對應的物理變量的梯度成正比。
達西定律反映的是傳力問題，即水頭梯度(或壓力梯度)與水流通量(或流量)成正比；
費克定律反映的是傳質(zhì)問題，即溶質(zhì)濃度梯度與溶質(zhì)擴散通量成正比；
傅里葉定律反映的是傳熱問題，即溫度梯度與熱通量成正比；
歐姆定律反映的是電流流動問題，即電壓與電流成正比。
“達西，yyds。保佑我早點把那顆頑石排出去吧！”小冰開始了新一輪的祈禱。
#參考資料#：
Brown G O. Henry Darcy and the making of a law[J]. Water Resources Research, 2002, 38(7): 11-1-11-12.
Bobeck P. Henry Darcy and the public fountains of the city of Dijon[M]//Henry PG Darcy and Other Pioneers in Hydraulics. 2003: 37-50.
Bobeck P. Henry Darcy in his own words[J]. Hydrogeology Journal, 2006, 14(6): 998-1004.
Simmons C T. Happy 200th birthday Mr Darcy and our thanks for your law! A tribute editorial celebrating the life and times of the father of our science, Henry Darcy (1803–1858)[J]. Hydrogeology Journal, 2003, 11(6): 611-614.
丁述基. 達西及達西定律[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì), 1986, 3.
#后記#
一直想寫一篇關于達西的介紹，但是總覺得自己對這位大師了解得太少，從谷歌學術上下載了一系列關于達西生平、學術等方面的論文，看完之后對這位偉大的土木工程師有了更深的敬意，遂將自己映像深刻的故事記錄下來，便于以后翻閱。
如果有時間的話，多看看名人的故事，從中或可尋找經(jīng)歷共鳴，或可得到精神啟迪，另一方面，倘若老師在課堂上或者導師在組會上跟你們聊天聊到這個名人，提前多了解一點總不是一件壞事。
