钱学森:科学之帜 民族之魂
■本报记者 唐景莉 通讯员 钱晓鸣
“在他心里,国为重,家为轻,科学最重,名利最轻。5年归国路,10年两弹成。开创祖国航天,他是先行人,披荆斩棘,把智慧锻造成阶梯,留给后来的攀登者。他是知识的宝藏,是科学的旗帜,是中华民族知识分子的典范。”这是2007年感动中国组委会授予钱学森的颁奖词。不久前,钱学森又入选“100位新中国成立以来感动中国人物”。走近这位即将步入98岁高龄的老人,我们得以感受他思想的光辉和创造的辉煌,以及“科学家”三个字的深邃内涵。
创新动力源自对祖国民族深沉之爱
钱学森对科学的热情和惊人的创新能力总是给人梦幻般的感觉,这一切都源于他对祖国、民族的热爱。爱国主义是钱学森创新的最大动力,在他身上充满着作为中国人的自信。
钱学森的青少年时期是在帝国主义侵华的枪炮声中度过的。受到孙中山先生《建国方略》的影响,他希望能像“做了外国人做不了的事”的铁路工程师詹天佑那样,为中国造火车,抵御帝国主义侵略。1929年,钱学森从北师大附中毕业后考入交通大学(现西安交通大学、上海交通大学前身)机械工程系(铁道门)。但1932年“1·28”淞沪抗战,十九路军在日寇优势的空军和国民党政府妥协的双重压力下失败了。钱学森急切地要为国家民族的强盛出力,因而他的志趣从造火车头愤而转向设计制造飞机。
1935年,钱学森获得赴美“庚款留学”的机会,来到麻省理工学院航空工程系学习飞机设计与制造。一次,一个美国同学在谈天中表现出对中国人抽鸦片、裹小脚的蔑视,钱学森大义凛然地对他说:“中国作为一个国家,现在是还比你们美国落后,但作为个人,咱们人比人,你们谁敢和我比试?”有一次,有位教授出了份很难的考卷,全班大多数人不及格,引起了大家的不满,吵着去了教授的办公室,走到门口却发现有一张卷面整洁、无任何错误的考卷贴在门上,走近一看是钱学森的,同学们都安静下来,不敢推门进去找教授理论了。
新中国成立后,钱学森为了给祖国和人民效力,毅然决定回国,但是美国政府为了阻止其回国,对他进行了残酷的迫害。检察官古尔丘问:“你认为应该为谁效忠?”钱学森答:“我是中国人,当然忠于中国人民!”美国人的迫害和拘禁都没能动摇钱学森回国的意志,最后,美国总统艾森豪威尔只好同意放行。在回国途中,钱学森对美国记者说出了自己的心声:“今后我将竭尽努力,和中国人民一道建设自己的国家,使我的同胞能过上有尊严的幸福生活。”
“美军上校”影响了美德中火箭
陈纳德将军的美军第14航空队为中国抗战作出了杰出的贡献。众所周知,“飞虎队”是美军援华的“抗战英雄”,然而鲜有人知道是谁为美国空军插上“胜利之翼”的,正是钱学森!他为美国在第二次世界大战中取得胜利作出了“无法估量的贡献”,因此获得了美国陆军航空兵司令阿诺德将军的“通令嘉奖”。
其实,钱学森的工作一直与祖国的命运相联系。早在1944年10月,钱学森就曾被授予美军上校军衔,并佩戴上可以参与最高机密的金色证章,经常出入美国国防部五角大楼。
普朗特、冯·卡门、钱学森师生三代作为世界现代火箭技术的先驱,在20世纪60年代以前,对世界火箭科研的发展一直起着主导作用。20世纪30年代,即使在美国,研究火箭也属登不上科学殿堂的旁门左道。那时的火箭、宇宙飞行只能算是和科学幻想扯在一起的无稽之谈。
1936年6月,美国加州理工学院的弗兰克·马林纳等几个年轻人找到了冯·卡门,希望在他的航空实验室做实验,冯·卡门被这些年轻人的真诚打动了,破例允许他们在下班以后利用实验室的部分车间,但不予经费支持,这便形成了包括钱学森在内的5人火箭研究小组。
钱老晚年回忆道:“马林纳这个人很聪明,小组的其他几个人动手能力也强,但他们理论上不怎么样,于是找到我,要我帮助解决一些理论计算问题。就这样,我参加了火箭小组的工作。”那时,他们的工作既得不到理解,又没有经费,只好靠打工挣钱来购买二手材料试制火箭。1937年5月29日,钱学森向小组提供了一份研究报告,这就是被小组称为“圣经”的理论指导手册,它解决了火箭设计中的一系列问题。
火箭实验是非常危险的,还发生过爆炸,他们被全校师生称之为“自杀俱乐部”。在学校实验室发生爆炸后,他们就把设备搬到了一个名叫阿洛约·塞科的干涸河床上。那里后来发展成为著名的喷气推进实验室(JPL),成为美国火箭研究的摇篮。多年后,钱学森参与编写了美军航空航天发展的远景报告《迈向新高度》,并亲自编写了其中的五卷。《迈向新高度》被誉为奠定了二战后美国取代德国在航空史上领先地位的理论基础之作。
作为中国“两弹一星”的元勋,钱学森的贡献当然功居榜首。然而令人惊奇的是,曾从欧洲大陆袭击伦敦的臭名昭著的德国V1\V2火箭竟然也应用了钱学森的理论。第二次世界大战结束时,据被俘德国导弹研制负责人赫尔曼交代,其飞弹设计的关键技术正是应用了钱学森两年前发表的一篇论文《超声速气流中锥形体的压力分布》。
主动选择接受世界一流的科学训练
钱学森在学术上的不断创新源于他主动选择接受世界一流的科学训练,为创新打下了坚实的基础。1936年,刚刚硕士毕业的钱学森赴加州理工学院师从著名的冯·卡门教授读博士。来到加州理工学院的钱学森感受到了这所著名大学的民主学风和创新氛围,他说:“在这里,你必须想别人没有想到的东西,说别人没有说过的话。拔尖的人才很多,我想和他们竞赛,才能跑在前沿。这里的创新还不能是一般地迈小步,那不行,你很快就会被别人超过。你所想的、做的要比别人高出一大截才行。”
钱学森果然说到做到。
他在冯·卡门的指导下,选择了几个航空领域革命性的问题进行研究。当时正值第二次世界大战期间,飞机正在从螺旋桨时代进入超音速喷气式时代,是典型的速度决定命运的紧要关头。但按当时的航空理论制造出来的飞机,一进入超音速飞行就会被烧毁,而且飞机机翼的设计也达不到超音速飞机要求的精度。经过3年的潜心研究,钱学森完成了《高速气体动力学问题的研究》等4篇论文,荣获航空、数学博士学位。他在论文中提出的“热障”理论和与导师共同命名的“卡门-钱近似”公式,使得当年波音公司推翻了B-47飞机的原设计方案。
卡门和钱学森的发现使他们在这个领域中领先了几十年,直到战后计算机大量应用之前,他们的发明都是超音速飞机制造设计的基本指导理论。20世纪50年代,苏联专家对中国留苏学生提起“卡门-钱近似”公式还赞不绝口,而且特别强调“钱”是中国人。
当年的美国同事马勃回忆说:“只要你看到冯·卡门和钱学森在一起兴致勃勃地讨论、计算,过一段时间,他俩就会有新的创造性的成果出现。”
1955年8月,回国前夕,钱学森带着全家来看望恩师卡门,送上了自己的新作《工程控制论》。卡门翻阅后欣慰地说道:“你现在学术上已经超过我了!”
调来“大炮”创办中科大
1946年,年近36岁的钱学森副教授走上了麻省理工学院的讲台。他的课引起了青年学生的极大兴趣,当年,麻省理工的学生甚至以能听到他的讲课为荣。当年听课的学生回忆道:“他的课程在我就业的前十年,发挥了无与伦比的作用。”
发起创办中国科技大学并担任该校近代力学系系主任的近20年,称得上钱学森教育生涯中最重要的阶段。当年的学生张瑜回忆说:“至今我还清楚地记得,钱学森先生在全系大会上宣布聘任教师的名单时那踌躇满志的神情。他高声地说:‘我把科学院的大炮都给你们调来了!’”
这个名单堪称空前绝后:中科院技术科学部主任、物理学家严济慈主讲“普通物理”;1957年与钱学森同获中国科学院自然科学奖一等奖的数学家吴文俊主讲“高等数学”;刚刚归国的留美博士蒋丽金主讲化学课;钱临照、卞荫贵、林同骥、郭永怀……钱学森不仅邀请了当时中国最优秀的科学家,而且亲自为学生们上课。
钱学森的讲课风格是喜欢自己动手编教材,因为他讲的都是本学科最前沿的知识。这种风格是1938年他在美国加州理工学院刚登上讲台时就形成的。1944年,他在组织研究生教学时,专门编著了内容丰富的教材《喷气推进》。美国学者富兰克·E·马勃评价说:“《喷气推进》这本巨著,成为以后十几年间不可或缺的参考书,尽管在此期间该领域有重大进展。”
在中国科技大学,钱学森亲自编著了《火箭技术概论》。当年的学生刘济生回忆说:“它(这门课)涵盖了所有现代科学技术的最新成就。钱老将这些领域深奥的理论和技术融化在讲义中,讲课注重深入浅出。”钱学森教学起点高、要求严。米博恩同学说:“有次上课,钱老说如果你5道题做对了4道,按常理,该得80分,但如果你错了一个小数点,我就扣你20分。他常告诉我们,科学上不能有一点失误,小数点错一个,打出去的导弹就可能飞回来打到自己。”钱学森曾在黑板上给学生写下“严谨、严肃、严格、严密”几个大字,这是他对学生的要求,也是他学术精神的体现。
钱学森出的考题很绝,有一次竟是“从地球上发射一枚火箭,绕过太阳,再返回地球上来,请列出方程求解”。这次考试让钱学森感到这一届学生数理基础还不够扎实,于是特别为他们延长了半年的学习。后来,钱学森关于学科设置的意见直接影响了国防科技大学的系科规划和设置。
提炼中国人自己的科学思维
1952年,钱学森在加州理工学院开设了新课“工程控制论”。1954年,他的名作《工程控制论》由美国麦克劳·希尔图书公司出版。维纳的《控制论》出版后一直不被理解,哲学界一些学者甚至认为这是“伪科学”。钱学森的著作发表后得到了广泛的赞赏,吸引了大批数学家、工程技术专家献身于控制论的研究,连原来持批判态度的人也转而肯定控制论是一门“研究信息和控制一般规律的新兴科学”。
钱学森善于思考,并善于融会贯通。
20世纪70年代末,钱学森根据世界科技发展的水平特别是大型计算机技术的发展,提出应该把人的精力从记忆、计算等繁重的体力劳动中解放出来。紧接着又提出,改造客观世界,必须运用人类通过实践认识客观世界所积累的知识,而其中一个重要组成部分就是现代科学技术的整个体系。
钱学森意在建立一个“现代科学技术体系”,其中包括11个大部类:自然科学、社会科学、数学科学、系统科学、思维科学、人体科学、军事科学、行为科学、地理科学、建筑科学、文艺理论。他说:“这是个活的体系,是在全人类不断认识并改造客观世界的活动中发展变化的体系。”“跨度越大,创新程度也越大。而这里的障碍是人们习惯中的部门分割、分隔、打不通。而大成智慧学却叫我们总揽全局,洞察关系,从而做到大跨度地触类旁通,完成创新。”
钱学森的任何思维和创新都是脚踏实地的,同样他对学科的重新划分和大成智慧学的提出,也都是着眼于解决今天我们面对更为复杂的自然和社会的研究难题的。钱学森的解决方案就是:从定性到定量综合集成方法的理论。这个学术思想应该说直接的来源是钱学森搞“两弹一星”时创设的“总体设计部”,当年这种方式确保了我们在技术条件远远不如苏联、美国的情况下,导弹发射的成功率却在苏美之上。
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