土力学趣话（其七）——水神达西，yyds
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#本话#
早上5点40的时候，舍友小冰突然在床上叫喊，吵醒了另外三个舍友，康怡、晓楠和小汐开始的时候以为小冰做了噩梦，就都没在意，反正小冰在下铺，就算滚下床也没啥事。睡小冰对面的康怡刚要闭上眼睛继续睡去的时候，看见小冰一手捂住右腹部，表情很痛苦地站在康怡床边，用微弱的声音说道：“康怡，可以带我去医院吗”，下一秒小冰站也站不住了，直接瘫倒在地上。这可把康怡吓坏了，赶紧叫起了众人。大家看小冰按住右腹部靠近腰的位置直喊疼，不知是不是急性肠炎或者阑尾炎发作，众人商量尽快把小冰送到医院去。见小冰已经痛得走不动路了，康怡打电话叫了救护车，晓楠敲开了隔壁宿舍的门，叫了一个力气大一点的同学，准备把小冰背到楼下去等救护车，小汐则一直陪在小冰旁边关注其状态。
折腾了一上午才知道，原来小冰是肾结石发作，到医院的时候，疼得晕过去的小冰被抱上了病床，后面就在医院输液了，醒过来的时候，大家把医生的话转述了一遍，说平时要多喝水，少熬夜。
从医院回宿舍的路上，小汐让小冰到学校的校园超市旁边等一下，出来的时候，小汐拎了一桶8升的矿泉水，说道：“回去后我看着你把这桶喝掉！”
“救命啊，不是吧，这是非要撑死我不可。”小冰满脸写着痛苦。
回到自己的床上，小冰掏出手机，从里面翻出一张照片，双手合十就开始拜起来，嘴里还念念有词：“水神保佑，小生以后一定多喝水，求您快把我这颗结石给消除吧。”
“魔怔了吧，拜照片有用的话，要医生干吗？”在一旁看着这一幕发笑的康怡说道，“让我看看，这拜的还是个外国人。”
“哟，你管一个外国人叫水神，他能管你的事儿吗？”小汐凑过来，并拎着刚才买的矿泉水，顺势把瓶盖打开，“赶紧把这桶水喝掉，这才能早点排出那颗顽石。”
晓楠也凑了过来，瞄了一眼手机上的照片，转向小汐和康怡说道：“你们不懂，小冰说他是‘水神’，也不无道理。”
“哦，怎么说？”小汐和康怡不解。
“小冰手机里这位叫达西……”
“‘达西定律’里面的‘达西’吗？”晓楠还未说完，小汐就问道。
“‘1856 年，法国工程师Henry Philibert Gaspard Darcy（达西，1803-1858）结合法国Dijon市的喷泉，研究了均匀砂柱中的渗流问题。达西渗流实验结果表明：单位时间内流过砂柱的水量Q与过水断面A和水头差(h1 −h2 )值成正比，与渗流路径L成反比，即著名的达西公式(或称定律，Darcy’s law)’，对于你们学《土力学》的来讲，这可是刻在DNA里面的句子吧？哈哈哈哈。”小汐有过目不忘的本事，当时看《土力学》的时候见到过这句话，就记下来了，只是当时自己看的那本书上没有放这位“水神”的照片，要不然自己刚才就认出来了。
“可不是嘛，Darcy定律的提出，标志着渗流力学的产生，如果说太沙基是‘土神’、‘土地爷’的话，达西就是当之无愧的‘水神’。”晓楠说道。
“能跟我们讲讲他的故事吗？”站一旁的康怡对这位“水神”来了兴趣。
“让这位坐着的童鞋跟你讲吧。”晓楠拍了拍小冰的肩膀。
“想知道些什么呢？”小冰问道。
“他的一切。”小汐回答说。
“‘他的一切’，搁这儿演电影呢？虽然达西的生命只有短暂的55年，但是要讲清楚他的生平可不是一件容易的事儿。况且很多关于达西的档案都是用法语记录的，还没翻译成英文呢，外国人都不能说详细了解的事儿，我更加不能说讲得清楚了。”
“那就说说他的家庭吧。”康怡补充道。
“家庭，那就说说达西的父亲母亲。”小冰挠了挠头，开始回忆自己以前看到的关于达西的传记是如何记录的，“达西出生在巴黎东南面两百多公里的地方，也就是小汐刚才背的那段里面提到的第戎（Dijon）市。他的父亲叫Jacques Lazare Gaspard，是一个收税员（tax collector）。达西14岁的时候，他的父亲便过世了。他的母亲Agathe Angelique Serdet相当重视达西和他兄弟的教育问题，通过借钱、申请城市奖学金的方式将达西供到了大学。1821年，18岁的达西进入了家乡的一所大学——L’Ecole Polytechnique（巴黎综合理工学院）。”
“让我查查”小冰打开了浏览器，搜索了这所学校，看到wiki上记载说拿破仑是它的创建者之一，“被认为是法国最顶尖的工程师大学，在法国各类院校中长年排名第一，被誉为法国精英教育模式的巅峰。”
“这所学校的校徽是个‘X’啊。”一旁的康怡看着介绍页面，用手指指出其中的一句话念了出来：“法语中专门有“综合理工人（polytechnicien）”一词，特指巴黎综合理工大学毕业生。”
“对的。这所学校建立于1794年（法国大革命期间），其建校使命就是要取代一些小型的皇家学校（Royal schools），让学生在三年内接受与工程相关的各个方向的教育。其开设的重点课程有数学、科学、工程以及实验室上手试验（hands-on laboratories）。这门试验课在当时算是一门相当新颖的课程。”小冰凑过去小汐的电脑面前，也用手指指出一句话，“你们看，网页上说这所学校属于法国国防部。我以前看到有资料记载说，达西在校园里学生兵团（student corps）的这段时间，上升到了军士长（Sergeant Major）的级别。在成绩上，达西属于优秀，但不是他们学校里面最出色的。在这所学校读了两年之后，达西于1823年被L’Ecole des Ponts et Chausse´es (School of Bridges and Roads)，也就是我们现在知道的法国国立路桥大学录取。我感觉就跟现在我们讲的保研类似，从Polytechnique到Ecole d’application是当时优秀学生的一个普遍选择。这为他的后半生定型奠定了基础。1826年毕业后，达西被分配到汝拉省（the Department of Jura）去工作，但是不久后被家乡科多尔省的省长召回了Dijon市。往后余生，达西的生命就与这座城市绑定了。”
“国立路桥，那不是崔玉军老师在的学校吗？”一旁的晓楠问道。
“是的呢，原来你不知道啊，哈哈哈哈。”小冰笑道。
“别笑。你有时间拜神，不如自己想想怎么拿到offer，成为达西的校友。”
“八卦一下，达西结婚了吗？”小汐问道。
“结了。1828年，达西和旅居第戎市的一位英国姑娘结婚。”小冰回答说，“那我也顺便考你一下，从历史的角度，达西生活在一个什么样的时代？”
“我想想啊。”小汐思索了一下，“1803年到1858年，应该是法国大革命结束之后，第一次工业革命之后，法国的资产阶级逐渐发展，属于法国相对繁荣的时期。”
“嗯嗯。”小冰说，“达西父亲过世之后，他家庭情况比较不好，当时第戎的水质也很差。体验过社会艰苦的达西从那会儿就下定了决心，如果以后有能力的话，他一定要解决大家的喝水问题。”
“所以后来他回第戎之后就开始制定计划，实现自己小时候的初心对吧？”康怡问。
“是的，读完大学之后去实现自己最初的理想，这就是榜样的经历啊。达西致力于修建大量的街边喷泉（street fountains），为的是‘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)’。为了这个城市最广大阶层人民的喝水问题，达西可谓是操碎了心。”小冰继续说，“在这段时间，达西做了很多工程，如果用现在的话来说，他是一个大国工程师。”
“在他生命的末期，达西写了一本足以扬名于后世的专著：《Les Fontaines publiques de la ville de Dijon》（英文译名：《The Public Fountains of the City of Dijon》；中文译名：《第戎市公共喷泉》）一共四部分加一个附录，这本书还外加28张版图集。这堪称是19世纪中期工程技术领域，尤其是水利技术的一本百科全书（encyclopedia）。这本书里除了有达西定律外，还有达西对各种取水方法的讨论。达西定律不论在地下渗流、工程渗流，还是生物渗流（血液循环）领域，都是一条最为基本的定律。”
晓楠翻开了最近在读的《多孔介质渗流与污染物迁移数学模型》，说道：“大道至简，达西定律的表达式虽然简单，但是却是一条最为基本的定律，科学技术的美就体现在这里。”
众人围过来看晓楠翻开的页面，上面正是达西定律和傅里叶热传导定律、费克溶质扩散定律以及欧姆定律的比较：
达西定律和其他物理定律的相似性:了解达西定律和傅里叶热传导定律、费克溶质扩散定律以及欧姆定律[德国物理学家 Georg Simon Ohm (1789—1854)1827 年提出]的相似性，对于我们研究所有运动规律是非常重要的。从上图可以看出，这四个定律反映的一个道理是：几乎所有物质流动通量与对应的物理变量的梯度成正比。
达西定律反映的是传力问题，即水头梯度(或压力梯度)与水流通量(或流量)成正比；
费克定律反映的是传质问题，即溶质浓度梯度与溶质扩散通量成正比；
傅里叶定律反映的是传热问题，即温度梯度与热通量成正比；
欧姆定律反映的是电流流动问题，即电压与电流成正比。
“达西，yyds。保佑我早点把那颗顽石排出去吧！”小冰开始了新一轮的祈祷。
#参考资料#：
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. 达西及达西定律[J]. 水文地质工程地质, 1986, 3.
#后记#
一直想写一篇关于达西的介绍，但是总觉得自己对这位大师了解得太少，从谷歌学术上下载了一系列关于达西生平、学术等方面的论文，看完之后对这位伟大的土木工程师有了更深的敬意，遂将自己映像深刻的故事记录下来，便于以后翻阅。
如果有时间的话，多看看名人的故事，从中或可寻找经历共鸣，或可得到精神启迪，另一方面，倘若老师在课堂上或者导师在组会上跟你们聊天聊到这个名人，提前多了解一点总不是一件坏事。
