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钱学森的百年人生(上)

来源:系统管理员   发表时间:2009-11-01

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2009年11月01日 来源: 科技日报 作者: 陈磊



      新华社北京10月31日电 中国共产党的优秀党员,忠诚的共产主义战士,享誉海内外的杰出科学家和我国航天事业的奠基人,中国科学院、中国工程院资深院士,中国人民政治协商会议第六届、七届、八届全国委员会副主席钱学森同志,因病于2009年10月31日8时6分在北京逝世,享年98岁。

    本报记者 陈磊

    和煦的阳光给初冬乍临的寒潮带来了一丝暖意,却留不住他的离去。

  10月31日上午8点06分,他,在北京解放军总医院平静地走了。

  1个月前,记者踏访他家时,气色不错的他还戴着眼镜,在床榻上阅读报纸,音容笑貌,言犹在耳;两个月前,他还向前来看望的总理,微笑着双手合十说:“我要活到100岁”……

  今天是个平静的周末,这位年近期颐之年的老人,还没来得及在12月11日过98岁生日,却已驾鹤西去。

  钱学森,作为我国杰出科学家、航天科学的奠基人之一,在中国承载着太多的意义——“人民科学家”“科技界的一面旗帜”……在近一个世纪的漫漫人生路上,他究竟留下了怎样的科学财富和精神遗产?

  求学岁月

  上个世纪20年代,北京师范大学附属中学位于北京城宣武区,南邻的陶然亭则是一片荒野。当时的校长、著名进步教育家林励儒(注:曾任新中国教育部副部长)着力进行学制改革,制定一套以启发学生智力为目标的教学方案。

  学校课余活动也丰富多彩,学生们爱玩的游戏是用纸叠成飞镖,每次比赛飞得最远的镖,都是一个意气风发、淘气好动的少年叠出来的。

  他,就是钱学森。不知道这是不是与他毕生从事的航空航天事业有某种预示。

  在校长的领导下,附中的教与学弥漫着民主、开拓、创造的良好风气,成为得天独厚的一片沃圃佳苑。学校组织各种课外小组,并开设多门选修课,如非欧几里得几何、有机化学、无机化学、工业化学以及中国的诗词、音乐、伦理学。有些课程用英文授课,到高中二年级就已开设第二外语,钱学森当时除学英语外,还选修了德语……他多次回忆说,在这里度过了“一辈子忘不了的6年”。

  1929年中学毕业后,钱学森为复兴祖国,决心学工科,考入上海交通大学机械工程系。

  “1·28”淞沪抗战爆发后,十九路军失败的原因之一,是日寇的空军优势。这使得钱学森急切地要为国家民族的强盛出力,他的求学志趣从造火车头愤而转向设计制造飞机。

  1934年,从铁道机械工程专业毕业的钱学森尚未派定工作,就考取了清华大学公费留学,专业是飞机设计。之后他到杭州笕桥飞机厂实习,又到南京、南昌空军飞机修理厂见习。

  1935年,钱学森远渡重洋,来到麻省理工学院航空工程系学习飞机设计与制造。

  1936年10月,钱学森转学到加州理工学院,开始了与先是尊敬老师后是亲密合作者冯·卡门教授的情谊。

  第一次见面时,钱学森异常准确地回答了教授的所有提问,他的敏捷思维和智慧,顿时给冯·卡门以深刻的印象。同年,钱学森参加马林纳领导的火箭研究小组,在冯·卡门指导下,与马林纳等一起研究火箭发动机的热力学问题、探空火箭问题和远程火箭问题等,并参与了美国早期用可储存液体推进剂的几种试验性火箭。

  冯·卡门每周主持一次研究讨论会和一次学术研讨会,给钱学森提供了锻炼创造性思维的良好机会。钱学森后来称在这里的学习使他“一下子脑子就开了窍”,以前从来没想到的事这里全讲到了,内容都是科学发展最前沿的问题,让人大开眼界。

  “在讨论班里,不仅仅是获得知识,简直是享受。”钱学森多次回忆说。

  钱学森本来是航空系的研究生,老师鼓励他学习各种有用的知识。钱学森经常到物理系去听课,了解物理学的前沿,如原子、原子核理论、核技术,当时连原子弹都提到了;他还到生物系去听摩根讲遗传学;听化学系系主任L·鲍林(诺贝尔化学奖得主)讲结构化学。这些大师对航空系的学生去听课,毫不排斥,后来还成为好朋友。

  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,才能跑在前面。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。”

  钱学森很快显示出“比别人高出一大截”的能力。

  到加州理工学院的第二年,即1937年秋,钱学森就和其他同学组成了研究火箭的技术小组,他担当起了理论设计师的角色。而火箭在当时还属于幻想中的东西,大家把小组称为“自杀俱乐部”,因为火箭和火箭燃料的研究,实在充满了危险性和不确定性。然而,正是钱学森完成了美国首个军用远程火箭的设计。

  钱学森转学加州理工学院3年后获得航空、数学博士学位。钱学森开展了高速飞机的气动力学、固体力学、火箭和导弹的研究,参与了大量工程实践,并和同事一道为美国设计、研制出可以用于作战的第一代导弹,为世界航空工业的建立奠定了可靠的理论基础。

  钱学森声名鹊起,成为和冯·卡门齐名的著名科学家。美国军队邀请他讲授火箭和喷气技术,美国空军以他的《喷气推进》为内部教材。1945年,钱学森已经成为当时有名望的优秀科学家。

  《工程控制论》诞生于软禁中

  1954年,一本名为《工程控制论》的学术著作引起了控制领域的轰动。这本书甫一问世,就赢得了国际声誉,吸引了大批数学家和工程技术专家从事控制论的研究,并形成了控制科学在上世纪50年代和60年代的研究高潮。

  书的作者就是钱学森。

  竟是在美国遭受软禁期间,他5年磨一剑,开辟了研究的全新领域,并获得了意料之外又是情理之中的成功。

  多年后,回忆《工程控制论》的写作与付梓,钱学森说:“研究工程控制论只是为了转移美国特务们的注意力,争取获准回归祖国。当时并没有想到建立一门新学科。”

  “到了上世纪四五十年代,虽然有了电子仪器,但还存在可靠性问题,因此飞机控制仍在相当大程度上依靠纯机械方式。火箭技术的发展对控制系统提出了很高的要求。”钱学森早年的学生郑哲敏院士说。

  后来德国成为世界上航空与火箭研究的翘首。1945年二战结束前夕,钱学森随冯·卡门率领的科学考察团赴德国考察情况,第一次见识了真实的火箭。考察团一行带着数吨研究材料,回到了火箭研究还相对落后的美国。大家召开研讨会出版文集,展望美国空军发展战略,其中就有专门章节谈到制导技术。

  “在他的视野中,制导是非常重要的事情。”郑哲敏回忆,二战后,钱学森对于迅速发展起来的控制与制导工程技术,作了深入的研究,并成为此类工作的先驱。

  “如果说,钱学森的早期研究主要是针对阻碍当时航空、航天技术发展的一些关键力学问题,那么后来,他的视野更加广泛,前瞻性更强,着眼点已不限于个别问题,而是开辟新的学科前沿领域,以推动航空、航天技术整体与长远的发展。与此同时,他的学科领域也已不限于应用力学,而是他所倡导的更为广阔的技术科学领域。”

  《工程控制论》的诞生,就是对郑哲敏这句评价的最好注脚。

  钱学森从事的空气动力学、弹性力学、喷气和火箭推进器等航天领域科学研究,与美国军事国防密切相关,正如美国军事当局所说:“他随时都值3—5个师的兵力。”因此,在1950年,正当美国政府麦卡锡主义猖獗之时,钱学森被拘留两周,保释之后,又遭受美国政府长达5年之久的软禁,回国阻力重重。

  就在1950年至1955年受特务监视时期,为了分散美国政府的注意力,钱学森决定从事远离军事和国防问题的科学研究。

  作为世界级的导弹和火箭专家,钱学森很自然地把关注目光转移到一门新兴学科——控制论。

  1948年,美国科学家维纳的《控制论》出版。《控制论》中晦涩的哲学思想难于被人理解。人们更难于透过《控制论》发现其与科学技术的联系。前苏联对于《控制论》更是采取了批判的立场,并将该书定性为“反动的伪科学”。

  然而,就是这样一本书,却引起了钱学森的浓厚兴趣。凭着具备火箭技术的丰富经验,他敏锐地认识到维纳《控制论》的价值,迅速意识到其与火箭制导工程问题的相通性,立即运用控制论原理研究解决了一批喷气技术中的问题。

  他很快发现,不仅在火箭技术领域,在整个工程技术的范围内,几乎到处都存在着被控制的系统或被操纵的系统;而且事实上,有关系统控制的技术已经有了多方面的发展。

  摆在钱学森面前的任务是:要以更广阔的眼界,用更系统的方法来观察有关问题。也就是说,用一种统观全局的方法,来充分了解和发挥导航技术和控制技术等新技术的潜在力量,从而可以更有效地用新方法解决旧问题,并且可以解释前所未见新问题的前景。

  1953年底,钱学森在加州理工大学开设了一门新课程《工程控制论》。当时对于像郑哲敏这样在这里读书的博士生来说,钱学森老师讲的是全新的领域。力学、电子、通讯等各类学科融会贯通,还有“正/负反馈”“用不完全可靠的元件组成高可靠性系统”等新鲜的概念让学生们耳目一新。

  在麦卡锡主义的阴影笼罩之下,钱学森蛰伏五年,潜心撰写了一本著作《工程控制论》,并于1954年在美国正式出版。

  就这样,在软禁期间,钱学森从导弹制导控制悄悄进入到控制范畴,从一个空气动力学家转变成一个控制论学家。而《工程控制论》的出版,则标志着钱学森已从力学跨界到系统学界。

  于是,一门新的技术科学——工程控制论诞生了。

  一位美国专栏作家这样评论《工程控制论》:“工程师偏重于实践,解决具体问题,不善于上升到理论高度;数学家则擅长理论分析,却不善于从一般到个别去解决实际问题。钱学森则集中两个优势于一身,高超地将两只轮子装到一辆战车上,碾出了工程控制论研究的一条新途径……”

  1955年8月,回国前夕,钱学森带着全家来看望恩师冯·卡门,送上了自己的新作《工程控制论》。冯·卡门翻阅后欣慰地说道:“你现在学术上已经超过我了!”

  坎坷归国路

  在美国生活期间,有人几次问钱学森是否存了保险金,每次得到的答复是:“一块美元也不存。因为我是中国人,根本不打算在美国住一辈子。”

  钱学森常说在美国前三四年是学习,后十几年是工作,“所有这一切都在做准备,为了回到祖国后能为人民做点事。因为我是中国人”。

  1950年7月,美国政府决定取消钱学森参加机密研究的资格,并指控钱学森是美国共产党员,非法入境。钱学森这时立即决定以探亲为名回国,准备一去不返。

  然而,归途,竟是那么坎坷。

  美国海军部次长听闻钱学森要回国的消息后说:“他知道所有美国导弹工程的核心机密……不能放他回红色中国去!”

  当他一家将要出发时,钱学森被美国当局以莫须有的罪名拘留起来。

  “拘禁的15天时间,钱学森的体重整整减轻15公斤!”钱学森夫人蒋英回忆。

  在被迫害期间,面对检察官的指责,钱学森毅然作答:“我是中国人,当然忠于中国人民。所以我忠心于对中国人民有好处的政府,敌视对中国人民有害的任何政府。”

  钱学森两星期后虽经同事保释出来,但继续受到移民局的限制和联邦调查局特务的监视,被滞留5年之久。

  钱学森在美国受到迫害和诬陷的消息很快传回国内,新中国震惊了。国内科技界纷纷通过各种途径声援钱学森,党中央对钱学森在美国的处境也极为关注,新中国政府公开发表声明,谴责美国政府在违背本人意愿的情况下监禁钱学森。

  1955年6月的一天,钱学森夫妇摆脱特务监视,在一封寄给比利时亲戚的家书中,夹带了写给陈叔通先生的信,请求祖国帮助他早日回国。8月1日,中美大使级会谈在日内瓦开始,王炳南大使以钱学森写在一张香烟纸上的这封信为依据,迫使美国政府不得不允许钱学森离美回国。作为让步条件,中国政府释放了美国11名军事人员。

  1955年9月17日,钱学森携妻子蒋英和一双幼小的儿女登上了“克利夫兰总统号”,踏上了回国的旅途。

  周总理在上世纪50年代曾意味深长地说:“中美大使级会谈虽然没有取得实质性成果……我们要回了一个钱学森。单就这件事来说,会谈也是值得的,有价值的。”

  有人评价说,由于钱学森的回国效力,中国导弹、原子弹的研制进程至少缩短了20年。

  从一张白纸到“两弹一星”

  上个世纪50年代的中国,一场系统科学的工程实践——“两弹一星”正酝酿着……

  回到祖国后,钱学森和钱伟长合作筹建中国科学院力学研究所。不久,就投入到中国导弹研制的工作中。

  1956年2月17日,一份关于建立我国国防航空工业的意见书,放在了周恩来总理的写字台上。在这个报告中,钱学森对发展我国的导弹事业提出了长远的规划。这个意见随即被中央采纳。

  不久,周恩来、聂荣臻筹备组建了火箭导弹研制机构——国防部第五研究院(注:简称“五院”,是后来第七机械工业部的前身,1982年七机部改称航天工业部)。钱学森于1956年10月出任院长。

  创建中国的导弹航天事业是一项艰巨而复杂的工程。钱学森清楚,它的难度不仅仅在技术层面,而是在中国这样一个特殊环境下——薄弱的工业基础设施,没有专门的科学研究机构,专业技术人才匮乏,缺乏懂得现代国防尖端技术研究组织的管理人员等等。如何把成千上万人组织起来,并以较少的投入在较短的时间内,研制出高质量可靠的型号产品来,这就需要有一套科学的组织管理方法与技术。在当时这是一个十分突出的问题。

  1957年,新中国100多名大学毕业生来到五院,参加了导弹专业教育训练班。刚刚从原北京航空学院毕业的钱振业就是其中的一员。当时才20岁出头,大学是飞机专业,他和其他同学一样,对导弹研究一无所知。

  不仅对年轻的学生,导弹研制对于全中国来说,还是一张白纸。整个五院唯一见过真导弹的就只有钱学森。钱学森给学员们开设《导弹概论》一课,从零开始教授相关知识。

  而国际政治背景也带来了利好。1957年10月15日,中苏两国签订“国防新技术协定”。按照协定,苏联向中国提供了几种导弹、飞机和其他军事装备的实物样品和相关技术资料,并派出专家来华指导。

  “到1958年,仿制路线走到一半,钱院长就和大家开始酝酿自行设计导弹并开始论证。”钱振业回忆说,到了1960年,经过对两个方案深入论证,计划在仿制基础上再提高,自行设计1200至1500公里的中近程导弹。

  不久,中苏关系果然发生巨变,当中国导弹仿制工作到了关键时刻,苏联撤走专家。虽然1960年11月5日,中国第一颗近程导弹发射成功,但那只是苏式导弹的仿制型号。

  1962年3月21日,由五院自行设计的第一个中近程导弹经过两年试制,生产出样品。

  可是谁也没想到,这个被命名为“东风二号”的导弹却发射失败了。

  “导弹飞离发射台后失稳,8秒失去控制,十几秒发动机着火,飞行了几十秒就坠毁爆炸了,在地上砸了20米深的大坑。”在场的钱振业对当时情景仍记忆犹新。

  首飞失利,钱学森到基地调查事故原因。原因很快查到,一是没有充分考虑导弹弹体是弹性体,飞行中弹体会作弹性振动,与姿态控制系统发生耦合,导致导弹飞行失控;二是火箭发动机改进设计时提高了推力,但强度不够,导致飞行过程中局部破坏而起火。

  “控制系统没问题,发动机系统都没问题,几个加在一块就出问题了。”时任五院导弹系统研究室主任的梁思礼院士说。

  中国载人航天工程首任总设计师王永志回忆,钱学森举了一个浅显的例子说明这个道理:有个朋友问他,夏天房里太热,把电冰箱门打开,房间里是不是能凉爽一些?钱学森回答,这是不可能的。打开电冰箱的门,在冰箱门附近可能有点凉意,但总的房间绝不会凉下来,因为一直不断地向房间输入电能,电能变成热能,这房间温度只能升高。

  “这就是钱学森看待问题的方式,他认为必须从系统的角度来理解事物,从局部和整体的关系来把握问题。”王永志说。

  “以前设计人员是照猫画虎,没有消化吃透学习的技术知识,更没有掌握总体设计规律性的东西;而武器是非常复杂的系统工程,必须加强有机结合。”钱振业说,1962年5月,钱老在总结失败教训之后,提出了加强建设总体设计部,充分做好地面试验,把各个分系统关系协调好的观点。

  “他开创了一套既有中国特色又有普遍科学意义的系统工程管理方法与技术。当时,在研制体制上是研究、规划、设计、试制、生产和试验一体化;在组织管理上是总体设计部和两条指挥线的系统工程管理方式。”原航天部710所副所长于景元告诉记者。

  成立总体设计部,就是组织专门部门对各个分系统的技术难题进行技术协调,统筹规划,总体设计。钱振业概括钱学森的技术指挥路线为:不求单项技术的先进性,只求总体设计的合理性。

  1964年6月,重新修改设计后的东风二号导弹,全程试射获得成功。后来又连续发射两发全程,均成功。3发3中,对于刚刚跨进自行设计门槛的年轻队伍,总体设计部功不可没。

  钱学森主持完成了“喷气和火箭技术的建立”规划,参与了近程导弹、中近程导弹和中国第一颗人造地球卫星的研制,直接领导了用中近程导弹运载原子弹“两弹结合”试验,参与制定了中国近程导弹运载原子弹“两弹结合”试验,参与制定了中国第一个星际航空的发展规划,发展建立了工程控制论和系统学等。

  钱学森在空气动力学、航空工程、喷气推进、工程控制论、物理力学等技术科学领域作出了开创性贡献,被称为中国近代力学和系统工程理论与应用研究的奠基人。

  (本报北京10月31日电) 

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