科学与忠诚：钱学森的人生答卷

作者简介

吕成冬 1985年出生，江苏盐城人。现任职上海交通大学钱学森图书馆，副研究馆员。中国科学技术史学会科技人物研究专业委员会会员。近年来主要从事钱学森研究，发表学术论文20余篇。参与国家及省部级项目4项，主持省部级项目1项。独著《他日归来：钱学森的求知岁月》，合著《陈敬熊院士传记》《钱学森系统工程思想及其当代价值研究》等图书。

内容简介

将历史的时钟拨回到 1952年5月2日。 是日，美国加州理工学 院（CIT）戈达德讲座教授 钱学森写信给远在法国巴黎 的导师冯·卡门，告知“丹尼 尔和佛罗伦萨古根海姆喷气 推进奖学金”的评审结果① 。此前由冯·卡门推荐的一 位申请者科斯塔，由于缺乏 确切材料而未能入选最终名 单。钱学森遂致信说明原委 ，随后在信中探讨了一个学 术问题，即现代机电式计算 机的工程化运用。 1944年，哈佛大学应用 数学家霍华德·艾肯研制出 了世界上第一台实现顺序控 制的自动数字计算机——马 克1号，随后几年又研制出 了马克2号、马克3号。当时 ，钱学森正在麻省理工学院 航空工程系执教，有机会到 隔壁的哈佛大学实地探访和 调研。当时计算机的体积甚 是庞大，但身为应用数学家 和空气动力学家的钱学森却 从中捕捉到了计算机昭示的 时代价值，从而开始探索其 在科学、技术和工程上的运 用。他这次致信冯·卡门时 ，已对此做过深入的实践研 究和理论分析，因此才会在 信中果断地预言： 我现在更加确信，快速 计算机的发展将导致工程领 域的一次彻底性革命，并将 工业效率提高到一个更高的 水平。 由此信的内容可知，钱 学森的预言主要是基于对两 个学术问题的研究：一是火 箭客船自动导航问题，二是 工程系统性能自动优化问题 。这两个问题是钱学森师从 导师冯·卡门攻读博士学位 之际，在研究空气动力学的 基础上独自开拓的新领域。 通过数年积累，他已有相应 的学术成果发表，如《探空 火箭最优推力规划》（合著 ）、《远程火箭飞行器的自 动导航》（合著）、《火箭 发动机中燃烧的伺服-稳定 》等。 第一个问题主要基于导 弹干扰理论，探讨火箭客船 如何实现自动导航。1946 年，钱学森被麻省理工学院 聘任为航空工程系副教授， 并于翌年升任教授，随后为 研究生开设了“火箭工程学” 课程，重点讲授火箭动力的 应用问题，由此提出了“火 箭客船”的概念。但由于大 气干扰等因素会使火箭客船 出现航向偏差，钱学森便基 于控制理论提出了使航向偏 差获得“自动补偿”的方案。 他以航海引航问题作类比， 认为火箭自动补偿不能依靠 “人类导航器”。他在信中写 道：“我考虑一种由一系列 跟踪站组成的导航系统，用 于向计算机提供瞬时位置和 速度，计算机将这些信息与 预先确定的存储数据一起生 成以控制装置。”十余年后 ，他将我国导航卫星命名为 “灯塔一号”，不知那时是否 想起过这封信？ 第二个问题以工程系统 性能的自动优化为落脚点， 探讨了计算机在工程中的应 用。钱学森留美时作为一名 工程科学家，拥有丰富的实 验和工程经验，尤为突出的 是他通过整合数据从现象中 归纳出结论的能力。他在信 中以“给定转速和燃油率条 件之下内燃机如何获得最大 制动平均有效压力”为例， 说明可以通过计算机寻找最 优点；由此又引申出通过使 用多台计算机提高计算速度 ，以实现复杂系统的自动优 化问题。了解这一点，就可 以理解钱学森后来为何强烈 主张将计算机技术列入十二 年科学规划，并建议大力发 展计算数学，因为在他看来 ：“在将来，我们不能想象 一个不懂得用电子计算机的 技术科学工作者。”①但更 重要的是，钱学森在信中提 出计算机真正的价值在于控 制，而非计算。在信中，他 说道： 快速计算机的真正价值 不是计算和给出数值结果。 因为这是一个被动作用，而 其更重要的作用在于控制和 指导工程系统的运行。 见微知著，此时的钱学 森已经能够从哲学层面看待 科学问题了。事实上，这封 信中还蕴含着钱学森经典代 表著作《工程控制论》的思 想精髓，即“反馈-调节”理 论。需要说明的是，《工程 控制论》源于钱学森1947 年提出的技术科学思想，或 者说，《工程控制论》是钱 学森技术科学思想成熟之后 的一个学术“产儿”。他在信 中还讨论了另一个学术“产 儿”：物理力学，即借助原 子、分子和凝聚态物质等微 观理论研究力学的宏观问题 。 众所周知，钱学森写这 封信时正经历人生的至暗时 刻。1952年2月8日，美国 司法部以莫须有的罪名决定 驱逐钱学森出境，但他此后 实则处于被监视居住的状态 ，直至1953年3月才获得保 释资格，且须每月前往洛杉 矶移民归化局报告行踪。但 钱学森选择逆境突围，以工 程控制论和物理力学为新的 研究方向，基于技术科学思 想路径持续攻城拔寨，于 1954年出版了他的第一本 学术专著《工程控制论》（ 英文版）。与此同时，他在 为加州理工学院研究生开设 “物理力学”课程的过程中， 又同步完成了教材《物理力 学讲义》（英文版）的编写 工作①。 P2-5 这是一部通过新史料、新解读，以个人思想历程为故事线，突出不断通过学术创新构建个人思想体系的钱学森传记； 这是一幅以钱学森为典型人物，阐述新中国科技建设者投身时代、担当使命、为国为民、创新求索的科学家精神画卷； 这是一本以中国共产党历史和新中国科技史作为大背景，重点凸显钱学森“共产党员”第一身份的“四史”教育读物。