作者:王卉 张巧玲 潘希 来源:科学时报 发布时间:2009-11-12 8:14:36
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科学时报:从物理力学起落看钱学森学术思想
 
[科学时报 王卉 张巧玲 潘希报道]“钱先生虽然走了,但他是高瞻远瞩、预见性很强的人,在学术方面考虑的问题很多。为此,除了纪念他为解决当时国家所急需的工程技术任务等作出的贡献之外,我们也要讨论和反思,在他的身上,还有哪些是今天可以借鉴,而且今后很长时期对我国经济和国防建设还能作出贡献的思想和理念。”
 
正是出于这一目的,日前,作为“两弹一星”元勋郭永怀先生的夫人,年届90岁仍然精神矍铄的李佩协助《科学时报》记者,组织了一场关于钱学森先生学术思想的座谈会。
 
“‘科学巨匠’的提法好,而不只是沿用现在通常所说的‘航空航天之父’。”指着当天《中国青年报》关于钱学森先生的一篇报道,李佩对《科学时报》记者表示。
 
钱学森很有预见性
 
郑哲敏院士是钱学森当年在美国加州理工学院带的博士生。
 
郑哲敏记得,1958年,“三峡试验坝”要上马时,中国科学院组织成立了三峡科研领导小组,组长是中科院副院长张劲夫,钱学森是这个小组的成员之一。三峡的发电能力高达100多万千瓦,这在当时世界是没有的,是个巨大的水利枢纽。那时,世界水轮机组的水平大概最多不超过20万千瓦量级。
 
钱学森当时就提出,我们的目标应该是发展百万千瓦量级水轮机组。当时有些工业界的人士,包括水利界人士,都认为很不可思议。钱学森却认为有这个可能,他还画图说明。那时,力学所还建立了水轮机流体力学研究组,郑哲敏也参加了这个研究组的工作。“当时我们还不敢替工业部门做这个工作,我们当时水轮机组能力只有50万千瓦。不过,现在实现了70万千瓦,与钱先生1958年说的100万千瓦已没有本质差别。这可以看出钱先生有很强的预见性。”郑哲敏说。
 
郑哲敏表示,大水轮机组的特点是机组少、效率高,同样的流量,太小的机组,摩擦力会很大,效率会降低。所以,这对我国整个重型机械的制造、高精密装备的制造都有很大的带动作用。比如大型水轮机组需要很好的技术、很好的冷却方案,等等。
 
1978年,钱学森在和力学所研究员崔季平、陈致英谈到物理力学规划时,曾谈到生命科学在21世纪可能获得突破性进展,中国人有可能在生命科学这个领域获得诺贝尔奖。当时,得到钱学森重视的,还有计算机的发展。
 
“他的脑子很活,想得很深远。关注领域很宽,很多人都佩服他。”陈致英说。
 
为什么要研究物理力学
 
郑哲敏介绍,在美国时,钱学森正是因为有一系列参与火箭方面工作的知识、经验储备,所以参与了美国国家级相关规划的工作。其中陆军航空部门阿诺德上将让冯·卡门和钱学森等组织一个考察组去德国考察,回美国后他们写出了11卷的规划书《迈向新高度》,被认为对战后美国空军的发展具有指导意义。这套书钱先生撰写了五卷,其中包括火箭、喷气推进、冲压式发动机等等,火箭、超声速箭形翼导弹以及核动力飞行的可能性等内容。
 
郑哲敏曾上过钱先生控制论和物理力学的课,他回忆了当时钱学森对开展力学研究的一些思考。钱学森认为,传统的物理研究大都做实验,但在高温高压的情况下,那些物理化学过程没办法做实验,也没办法观察,所以应从基本的物理知识,如量子力学、统计力学、光谱学等开始研究。
 
郑哲敏表示,钱先生有很多创新性的想法,比如他认为物理力学不仅是物理界的问题。全世界科学技术发展到现在,都要以基本的数学和物理为基础,而且各类学科都需要;包括高新技术,都要以基本的物理化学理论为基础。
 
《科学时报》记者是在随同力学所研究人员前往钱学森家吊唁时,采访到陈致英的。陈致英就是作物理力学研究的,曾经是高压气体组的组长。
 
陈致英在1956年考上钱学森的研究生。当时钱学森招了六七个专业、十多个学生,那时一般老师只带一两个学生。1956年建立力学学科时,国家提出向科学进军,钱学森想把力学做上去,其中就包括物理力学、化学流体力学等。那么多专业,他不可能都亲自带,陈致英后来实际是在时任力学所副所长郭永怀的指导下作物理力学研究的。当时物理力学分了四个方向:高温气体、高压气体、高压固体,以及临界态和超临界态。基本都是要解决火箭、两弹中的问题。
 
陈致英表示,这些都是钱学森从学科角度提出的,但也有工程目的和工程背景,他的学术思想超前很多。
 
“两弹和火箭研究,不只有军事用途,也是开发星际空间必走的一步,否则我们不可能到外星上去。”陈致英说。 陈致英表示,物理力学概念是钱学森提出来的,现在很多力学分支,自觉不自觉地在使用这个概念,但不等于有这个学科发展的推动力。现在看来好像遍地开花,但没有科学组织的推动,没有这个学科的设置,就缺乏发展的动力。如果物理力学能坚持下来,有科学组织的推动,这个学科的成就会大一些。
 
钱学森很重视基础研究,有很深远的工程目的,这种思想方法叫工程科学或技术科学。工程科学不是纯理论的,也不是仅搞工程技术,当时提出的物理力学的四个主题都是希望应用基本的物理原理解决技术中复杂而困难的问题。
 
比如超临界态是物理力学的一个方面,是燃烧过程中的一个状态,钱学森这样的大师在1961年就考虑要发展这个研究方向了。20世纪70年代,美国在这方面的研究成果获得了诺贝尔物理学奖,然而此时中国一些相关研究人员正“上山砍柴”、“与工农结合”,物理力学的工作被迫停止。
 
推动物理力学的发展
 
中国科学院力学所研究员崔季平是第一批跟钱学森学习物理力学的弟子,后来又在力学所负责物理力学研究室。
 
崔季平表示,钱学森回国后不久,被周总理委托领导制定十二年科学发展远景规划,规划的最后一项是若干边缘学科的建立,其中就有物理力学,这是钱先生的意见。“制定到科学发展规划中,是比较严肃的事,也表现了他言必信、行必果的风格。”崔季平说。
 
原中科院科海公司副总裁刘剑峰说,1958年,中国科大化学物理系设立了物理力学专业,该系的主任就是钱学森要好的朋友郭永怀。这个系的学生在物理、化学、数学等方面的基础比较扎实,有三届毕业生被分配到力学所,组成了物理力学研究室,钱学森几乎每周都要到研究室参加研究讨论。“他告诉我们,现在人类对微观世界了解比较深,可以通过微观机理解决特殊条件下的宏观问题。”刘剑峰说。
 
1961年,中国科大物理力学专业三年级学生该上专业课了,郭永怀派崔季平去,但崔季平发现此时相关研究支持还不够,于是很着急。钱学森说:“你们不用害怕,有我呢,讲义早就准备好了。”
 
钱学森还把以前的研究人员召集起来,组成小组,包括专业课、辅导课在内的课程都作了精心准备。“在科大开设火箭技术概论、物理力学等专业课程,体现了钱学森领导科学事业的一种胸怀,体现了钱老的胆识和魄力。让我折服,跟着他做事很放心。”崔季平说。
 
崔季平表示,对物理力学的再认识,是研读20世纪90年代郑哲敏从美国带回来的那批钱学森的手稿。李佩认为,应该将这批手稿整理成中文,有些事有重新认识的必要。
 
崔季平表示,从物理化学家们的工作到工程技术,其间应该有工程科学起作用;跨不出这一步,在工程中就没办法用。这是钱先生对有人诟病他物理力学是物理化学的一种反击。“通过这样的处理,把微观的化学家处理的问题,发展到工程应用中去,这个过程就是力学的范畴。”崔季平说。
 
中国科大原教务处处长任之恕说,中国科大在1958年刚开始的课程上,很多名家来上课,这和钱先生说要打好基础的意见是分不开的。1961年9月,钱学森给中国科大学生讲授《火箭技术导论》,许多北大、清华、北航等院校的老师以及力学所、自动化所、物理所、电子所的一批专业人员400多人来听课。教材是他自己写的,蝇头小楷,非常规整、秀气。钱学森先生是科大的首倡者和创办人之一,他的理工结合的教学思想也影响了整个科大。
 
基础科研发展受制于外部因素
 
崔季平表示,物理力学的发展实际上经历了“三上三下”。
 
1956年开始招物理力学相关学生,1958年“大跃进”,学科取消了;1961年调整及巩固充实提高,又开始在中国科技大学开设这一专业,招收了三届学生,当时共招收了50多个学生,后来又撤销,以后科大再没有招收物理力学专业的学生;1979年再次恢复,但1993年又取消。
 
刘剑峰表示,钱学森很早就重视物理力学,看到了力学的发展方向,但可惜,几十年过去了,我们在物理力学研究方面没有得到应有的发展。
 
崔季平表示,随着年龄的增长,碰到的事情多了,回过头来想,钱先生物理力学的思想确实是超前的,想在更为基础性的微观基础上来推进工程技术的发展。
 
钱学森有更大的雄心,他当时对郭永怀说,要对飞行器周围极高温度下各种物理化学问题,包括高温气体等都要进行研究。
 
崔季平表示,在急功近利的氛围下,对基础学科的建设没有力行,一些想法没有得到支持。唯一剩下的一个小分支,就是高温气体,因为郭永怀先生在最初保护了一下而得以幸存。
 
“一个最大的失败,是学科建设上我们没有往前推进。最近读了钱先生手稿,更加有感触。最后物理力学面临解体时,我给钱先生写了封信,他说你要顶住。当然最终还是面对被取消的命运。”崔季平说。
 
李佩表示:“国内科研有时与政治、社会氛围有关,如果当时能坚持走下去,可能现在的情况会大不一样。在急功近利的氛围下,基础科学在一些时候无法得到应有的发展,有些甚至消亡。爆炸力学、物理力学、等离子体力学在1993年被取消了,这是非常短见的事情。作科学研究不能以能不能拿到钱为主要目标。”
 
中科院力学所研究员谈庆明认为,钱学森的宏观与微观相结合、学科之间要交叉的这两个思想,正反映在被取消的这三个交叉学科中。
 
谈庆明表示,物理力学是钱先生最心爱的学科,也是他花费了最多精力的一块。可惜最后因为研究所有自己养活自己的压力,终于彻底解散了物理力学研究室。后来研究队伍也一定程度上受到影响。各类工作的人才都需要老中青相结合,才能传帮带,但实际上很多好想法都实现不了。
 
谈庆明表示,钱先生是考虑用最少的人力、精力,能够干更多事情,他开始研究的是火车头,后来一步步转向飞机、导弹,然后是工程控制论、运筹学、管理科学直到系统科学,追求的就是低耗而高效。
 
谈庆明说:“钱先生给中央提了怎么发展高科技的问题。但从科学研究到技术开发再到产品生产,是一个链条,中间环节均由政府政策控制,我们科学家就管第一步,产品是规律,是软件,不制造产品,不搞硬件,不能依靠中科院自己开公司养活自己、支持科研。”
 
人才培养要讲“理工文艺”四合一
 
谈庆明表示,钱学森最忧心忡忡的事情之一,是中国的科学怎么发展上去,关键是人才培养问题,对此他与温家宝总理谈过好几次。其中,钱学森就提到过,不仅要理工合一,而且要“理工文艺”四合一。
 
1958年春天,钱学森提出建立一个“星际航行学院”,以培养自己的后备人才,并上报中科院。时任中科院院长郭沫若召开院务会议商讨此事,引起与会人员共鸣,一致认为“太需要”了,而且不只是力学所,整个中科院都急需这样一个人才培养基地,应该建一个集综合性、前沿性、尖端性于一身的“理实交融”的大学,中国科大就此横空出世。
 
“中国科学技术大学是真正由我国自己创办的一所理工结合的大学。”李佩说。当时郭沫若担任第一任校长。筹备科大,一共只给了三个月的时间。刚刚成立时,连教室都没有,只好借用北京玉泉路政治学院二部给新生当教室和校舍。
 
之前,就读于北京大学的谈庆明,在1952年入学时正赶上院系调整。谈庆明说:“把全国的大学砍胳膊砍腿儿,北京大学只剩下文、理,清华大学只剩工科。”钱学森认为不行,应理工合一。后来他的思想进一步发展,认为应“理工文艺”四合一,逻辑思维、形象思维要结合在一起。他自己就感觉音乐与数学、物理有内在关联。
 
谈庆明说:“钱先生后来做保密工作,被保护起来,我们没办法跟他接触交流。”
 
谈庆明表示,关键问题是人才问题,讨论要自由,问题越辩越明,这个作风也是冯·卡门组织钱学森他们参加科学讨论会的一种作风。
 
当时钱学森工资比较高,一个月300多元,他拿出钱来,让把北京市最好的糕点买来,然后开每周一次的讨论会,他请全国第一流的专家来作报告,包括工业领域的专家。
 
“这个讨论会上,专门挑问题,越讨论越明,社会需求怎么样,工业需求怎么样,我们科学是不是到了可以解决这个问题的地步。”谈庆明说,“这个会没有大没有小,谁都可以发言。”
 
谁来负责用高科技改造我们的工业?
 
谈庆明在北大时的导师是帮钱学森建力学所时的助手。钱学森给他的任务是建一个新学科——化学流体力学,是将流体力学与化学反应机制相结合。目的是要改造整个化工和冶金专业。钱学森主张,我们要同化工和冶金部门一起来研究,后来由于“整风”、“反右”、“大跃进”等的影响,没有做成。
 
去年经济危机后,温家宝总理提出要转型,从劳动密集型转到高科技型,要促进内销,扩大内需。“这怎么来实现?基础投资在哪里?为发展高技术服务的工程科学要不要研究?每到年底,科学界以发了多少篇文章、弄了多少钱来作为绩效和考核,这怎么行?”谈庆明说。
 
郑哲敏此前也多次强调,现在科研资金是多一些了,但有些研究人员和学生,就在计算机上算一算,发发文章。文章数量很多,但很多发表的文章既没有学术价值,也没有技术价值。
 
“现在各省市都在搞风力发电项目,但是在用老技术做,是亏本的,因为成本太高,钱哗哗花下去,谁收场?谁问责?应该重视研究用新的技术和科学解决能源问题。”谈庆明追问,“谁能负责把钱先生更高的思想落实下去改造我们的工业呢?”
 
谈庆明介绍,钱先生提到的“二战”中发展起来的雷达、原子弹,都是从国家层面组织顶尖的人来做的,是国家级工程科学的例子。钱学森后来进一步主张国家的规划要把最好的科学家和工程师、经济管理专家组织起来,组成一个专家委员会,成为总体设计部,利用大的计算机和各种各样的模型来预估和推演,以求取得最优的解决方法。
 
谈庆明后来在与郑哲敏一起整理钱学森手稿时,有些问题想得更清楚了。“从火车头到飞机,到火箭,到导弹,他的思想完全是统一的,发动机和化学反应器与冶金炉本质上是一回事,完全可以连续作业和自动控制,也慢慢明白了那时钱学森先生为什么提出我们要改造整个化学工业、冶金工业。”谈庆明说。
 
“钱先生站得高,看得远,这样的想法他太多了,但我们没有去实现。但愿我们在追思钱先生未完成的宏伟遗愿之后,多做些让他在天之灵能够欣慰的实事吧!”谈庆明说。
 
《科学时报》 (2009-11-12 A1 要闻)
 
相关专题:钱学森逝世
 
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