「錢先生雖然走了,但他是高瞻遠矚、預見性很強的人,在學術方面考慮的問題很多。為此,除了紀念他為解決當時國家所急需的工程技術任務等作出的貢獻之外,我們也要討論和反思,在他的身上,還有哪些是今天可以借鑑,而且今後很長時期對我國經濟和國防建設還能作出貢獻的思想和理念。」
正是出於這一目的,日前,作為「兩彈一星」元勳郭永懷先生的夫人,年屆90歲仍然精神矍鑠的李佩協助《科學時報》記者,組織了一場關於錢學森先生學術思想的座談會。
「『科學巨匠』的提法好,而不只是沿用現在通常所說的『航空航天之父』。」指著當天《中國青年報》關於錢學森先生的一篇報導,李佩對《科學時報》記者表示。
錢學森很有預見性
鄭哲敏院士是錢學森當年在美國加州理工學院帶的博士生。
鄭哲敏記得,1958年,「三峽試驗壩」要上馬時,中國科學院組織成立了三峽科研領導小組,組長是中科院副院長張勁夫,錢學森是這個小組的成員之一。三峽的發電能力高達100多萬千瓦,這在當時世界是沒有的,是個巨大的水利樞紐。那時,世界水輪機組的水平大概最多不超過20萬千瓦量級。
錢學森當時就提出,我們的目標應該是發展百萬千瓦量級水輪機組。當時有些工業界的人士,包括水利界人士,都認為很不可思議。錢學森卻認為有這個可能,他還畫圖說明。那時,力學所還建立了水輪機流體力學研究組,鄭哲敏也參加了這個研究組的工作。「當時我們還不敢替工業部門做這個工作,我們當時水輪機組能力只有50萬千瓦。不過,現在實現了70萬千瓦,與錢先生1958年說的100萬千瓦已沒有本質差別。這可以看出錢先生有很強的預見性。」鄭哲敏說。
鄭哲敏表示,大水輪機組的特點是機組少、效率高,同樣的流量,太小的機組,摩擦力會很大,效率會降低。所以,這對我國整個重型機械的製造、高精密裝備的製造都有很大的帶動作用。比如大型水輪機組需要很好的技術、很好的冷卻方案,等等。
1978年,錢學森在和力學所研究員崔季平、陳致英談到物理力學規劃時,曾談到生命科學在21世紀可能獲得突破性進展,中國人有可能在生命科學這個領域獲得諾貝爾獎。當時,得到錢學森重視的,還有計算機的發展。
「他的腦子很活,想得很深遠。關注領域很寬,很多人都佩服他。」陳致英說。
為什麼要研究物理力學
鄭哲敏介紹,在美國時,錢學森正是因為有一系列參與火箭方面工作的知識、經驗儲備,所以參與了美國國家級相關規劃的工作。其中陸軍航空部門阿諾德上將讓馮·卡門和錢學森等組織一個考察組去德國考察,回美國後他們寫出了11卷的規劃書《邁向新高度》,被認為對戰後美國空軍的發展具有指導意義。這套書錢先生撰寫了五卷,其中包括火箭、噴氣推進、衝壓式發動機等等,火箭、超聲速箭形翼飛彈以及核動力飛行的可能性等內容。
鄭哲敏曾上過錢先生控制論和物理力學的課,他回憶了當時錢學森對開展力學研究的一些思考。錢學森認為,傳統的物理研究大都做實驗,但在高溫高壓的情況下,那些物理化學過程沒辦法做實驗,也沒辦法觀察,所以應從基本的物理知識,如量子力學、統計力學、光譜學等開始研究。
鄭哲敏表示,錢先生有很多創新性的想法,比如他認為物理力學不僅是物理界的問題。全世界科學技術發展到現在,都要以基本的數學和物理為基礎,而且各類學科都需要;包括高新技術,都要以基本的物理化學理論為基礎。
《科學時報》記者是在隨同力學所研究人員前往錢學森家弔唁時,採訪到陳致英的。陳致英就是作物理力學研究的,曾經是高壓氣體組的組長。
陳致英在1956年考上錢學森的研究生。當時錢學森招了六七個專業、十多個學生,那時一般老師只帶一兩個學生。1956年建立力學學科時,國家提出向科學進軍,錢學森想把力學做上去,其中就包括物理力學、化學流體力學等。那麼多專業,他不可能都親自帶,陳致英後來實際是在時任力學所副所長郭永懷的指導下作物理力學研究的。當時物理力學分了四個方向:高溫氣體、高壓氣體、高壓固體,以及臨界態和超臨界態。基本都是要解決火箭、兩彈中的問題。
陳致英表示,這些都是錢學森從學科角度提出的,但也有工程目的和工程背景,他的學術思想超前很多。
「兩彈和火箭研究,不只有軍事用途,也是開發星際空間必走的一步,否則我們不可能到外星上去。」陳致英說。陳致英表示,物理力學概念是錢學森提出來的,現在很多力學分支,自覺不自覺地在使用這個概念,但不等於有這個學科發展的推動力。現在看來好像遍地開花,但沒有科學組織的推動,沒有這個學科的設置,就缺乏發展的動力。如果物理力學能堅持下來,有科學組織的推動,這個學科的成就會大一些。
錢學森很重視基礎研究,有很深遠的工程目的,這種思想方法叫工程科學或技術科學。工程科學不是純理論的,也不是僅搞工程技術,當時提出的物理力學的四個主題都是希望應用基本的物理原理解決技術中複雜而困難的問題。
比如超臨界態是物理力學的一個方面,是燃燒過程中的一個狀態,錢學森這樣的大師在 1961年就考慮要發展這個研究方向了。20世紀70年代,美國在這方面的研究成果獲得了諾貝爾物理學獎,然而此時中國一些相關研究人員正「上山砍柴」、 「與工農結合」,物理力學的工作被迫停止。
推動物理力學的發展
中國科學院力學所研究員崔季平是第一批跟錢學森學習物理力學的弟子,後來又在力學所負責物理力學研究室。
崔季平表示,錢學森回國後不久,被周總理委託領導制定十二年科學發展遠景規劃,規劃的最後一項是若干邊緣學科的建立,其中就有物理力學,這是錢先生的意見。「制定到科學發展規劃中,是比較嚴肅的事,也表現了他言必信、行必果的風格。」崔季平說。
原中科院科海公司副總裁劉劍峰說,1958年,中國科大化學物理系設立了物理力學專業,該系的主任就是錢學森要好的朋友郭永懷。這個系的學生在物理、化學、數學等方面的基礎比較紮實,有三屆畢業生被分配到力學所,組成了物理力學研究室,錢學森幾乎每周都要到研究室參加研究討論。「他告訴我們,現在人類對微觀世界了解比較深,可以通過微觀機理解決特殊條件下的宏觀問題。」劉劍峰說。
1961年,中國科大物理力學專業三年級學生該上專業課了,郭永懷派崔季平去,但崔季平發現此時相關研究支持還不夠,於是很著急。錢學森說:「你們不用害怕,有我呢,講義早就準備好了。」
錢學森還把以前的研究人員召集起來,組成小組,包括專業課、輔導課在內的課程都作了精心準備。「在科大開設火箭技術概論、物理力學等專業課程,體現了錢學森領導科學事業的一種胸懷,體現了錢老的膽識和魄力。讓我折服,跟著他做事很放心。」崔季平說。
崔季平表示,對物理力學的再認識,是研讀20世紀90年代鄭哲敏從美國帶回來的那批錢學森的手稿。李佩認為,應該將這批手稿整理成中文,有些事有重新認識的必要。
崔季平表示,從物理化學家們的工作到工程技術,其間應該有工程科學起作用;跨不出這一步,在工程中就沒辦法用。這是錢先生對有人詬病他物理力學是物理化學的一種反擊。「通過這樣的處理,把微觀的化學家處理的問題,發展到工程應用中去,這個過程就是力學的範疇。」崔季平說。
中國科大原教務處處長任之恕說,中國科大在1958年剛開始的課程上,很多名家來上課,這和錢先生說要打好基礎的意見是分不開的。1961年9月,錢學森給中國科大學生講授《火箭技術導論》,許多北大、清華、北航等院校的老師以及力學所、自動化所、物理所、電子所的一批專業人員400多人來聽課。教材是他自己寫的,蠅頭小楷,非常規整、秀氣。錢學森先生是科大的首倡者和創辦人之一,他的理工結合的教學思想也影響了整個科大。
基礎科研發展受制於外部因素
崔季平表示,物理力學的發展實際上經歷了「三上三下」。
1956年開始招物理力學相關學生,1958年「大躍進」,學科取消了;1961年調整及鞏固充實提高,又開始在中國科技大學開設這一專業,招收了三屆學生,當時共招收了50多個學生,後來又撤銷,以後科大再沒有招收物理力學專業的學生;1979年再次恢復,但1993年又取消。
劉劍峰表示,錢學森很早就重視物理力學,看到了力學的發展方向,但可惜,幾十年過去了,我們在物理力學研究方面沒有得到應有的發展。
崔季平表示,隨著年齡的增長,碰到的事情多了,回過頭來想,錢先生物理力學的思想確實是超前的,想在更為基礎性的微觀基礎上來推進工程技術的發展。
錢學森有更大的雄心,他當時對郭永懷說,要對飛行器周圍極高溫度下各種物理化學問題,包括高溫氣體等都要進行研究。
崔季平表示,在急功近利的氛圍下,對基礎學科的建設沒有力行,一些想法沒有得到支持。唯一剩下的一個小分支,就是高溫氣體,因為郭永懷先生在最初保護了一下而得以倖存。
「一個最大的失敗,是學科建設上我們沒有往前推進。最近讀了錢先生手稿,更加有感觸。最後物理力學面臨解體時,我給錢先生寫了封信,他說你要頂住。當然最終還是面對被取消的命運。」崔季平說。
李佩表示:「國內科研有時與政治、社會氛圍有關,如果當時能堅持走下去,可能現在的情況會大不一樣。在急功近利的氛圍下,基礎科學在一些時候無法得到應有的發展,有些甚至消亡。爆炸力學、物理力學、等離子體力學在1993年被取消了,這是非常短見的事情。作科學研究不能以能不能拿到錢為主要目標。」
中科院力學所研究員談慶明認為,錢學森的宏觀與微觀相結合、學科之間要交叉的這兩個思想,正反映在被取消的這三個交叉學科中。
談慶明表示,物理力學是錢先生最心愛的學科,也是他花費了最多精力的一塊。可惜最後因為研究所有自己養活自己的壓力,終於徹底解散了物理力學研究室。後來研究隊伍也一定程度上受到影響。各類工作的人才都需要老中青相結合,才能傳幫帶,但實際上很多好想法都實現不了。
談慶明表示,錢先生是考慮用最少的人力、精力,能夠幹更多事情,他開始研究的是火車頭,後來一步步轉向飛機、飛彈,然後是工程控制論、運籌學、管理科學直到系統科學,追求的就是低耗而高效。
談慶明說:「錢先生給中央提了怎麼發展高科技的問題。但從科學研究到技術開發再到產品生產,是一個鏈條,中間環節均由政府政策控制,我們科學家就管第一步,產品是規律,是軟體,不製造產品,不搞硬體,不能依靠中科院自己開公司養活自己、支持科研。」
人才培養要講「理工文藝」四合一
談慶明表示,錢學森最憂心忡忡的事情之一,是中國的科學怎麼發展上去,關鍵是人才培養問題,對此他與溫家寶總理談過好幾次。其中,錢學森就提到過,不僅要理工合一,而且要「理工文藝」四合一。
1958年春天,錢學森提出建立一個「星際航行學院」,以培養自己的後備人才,並上報中科院。時任中科院院長郭沫若召開院務會議商討此事,引起與會人員共鳴,一致認為「太需要」了,而且不只是力學所,整個中科院都急需這樣一個人才培養基地,應該建一個集綜合性、前沿性、尖端性於一身的「理實交融」的大學,中國科大就此橫空出世。
「中國科學技術大學是真正由我國自己創辦的一所理工結合的大學。」李佩說。當時郭沫若擔任第一任校長。籌備科大,一共只給了三個月的時間。剛剛成立時,連教室都沒有,只好借用北京玉泉路政治學院二部給新生當教室和校舍。
之前,就讀於北京大學的談慶明,在1952年入學時正趕上院系調整。談慶明說:「把全國的大學砍胳膊砍腿兒,北京大學只剩下文、理,清華大學只剩工科。」錢學森認為不行,應理工合一。後來他的思想進一步發展,認為應「理工文藝」四合一,邏輯思維、形象思維要結合在一起。他自己就感覺音樂與數學、物理有內在關聯。
談慶明說:「錢先生後來做保密工作,被保護起來,我們沒辦法跟他接觸交流。」
談慶明表示,關鍵問題是人才問題,討論要自由,問題越辯越明,這個作風也是馮·卡門組織錢學森他們參加科學討論會的一種作風。
當時錢學森工資比較高,一個月300多元,他拿出錢來,讓把北京市最好的糕點買來,然後開每周一次的討論會,他請全國第一流的專家來作報告,包括工業領域的專家。
「這個討論會上,專門挑問題,越討論越明,社會需求怎麼樣,工業需求怎麼樣,我們科學是不是到了可以解決這個問題的地步。」談慶明說,「這個會沒有大沒有小,誰都可以發言。」
誰來負責用高科技改造我們的工業?
談慶明在北大時的導師是幫錢學森建力學所時的助手。錢學森給他的任務是建一個新學科—— 化學流體力學,是將流體力學與化學反應機制相結合。目的是要改造整個化工和冶金專業。錢學森主張,我們要同化工和冶金部門一起來研究,後來由於「整風」、 「反右」、「大躍進」等的影響,沒有做成。
去年經濟危機後,溫家寶總理提出要轉型,從勞動密集型轉到高科技型,要促進內銷,擴大內需。「這怎麼來實現?基礎投資在哪裡?為發展高技術服務的工程科學要不要研究?每到年底,科學界以發了多少篇文章、弄了多少錢來作為績效和考核,這怎麼行?」談慶明說。
鄭哲敏此前也多次強調,現在科研資金是多一些了,但有些研究人員和學生,就在計算機上算一算,發發文章。文章數量很多,但很多發表的文章既沒有學術價值,也沒有技術價值。
「現在各省市都在搞風力發電項目,但是在用老技術做,是虧本的,因為成本太高,錢譁譁花下去,誰收場?誰問責?應該重視研究用新的技術和科學解決能源問題。」談慶明追問,「誰能負責把錢先生更高的思想落實下去改造我們的工業呢?」
談慶明介紹,錢先生提到的「二戰」中發展起來的雷達、原子彈,都是從國家層面組織頂尖的人來做的,是國家級工程科學的例子。錢學森後來進一步主張國家的規劃要把最好的科學家和工程師、經濟管理專家組織起來,組成一個專家委員會,成為總體設計部,利用大的計算機和各種各樣的模型來預估和推演,以求取得最優的解決方法。
談慶明後來在與鄭哲敏一起整理錢學森手稿時,有些問題想得更清楚了。「從火車頭到飛機,到火箭,到飛彈,他的思想完全是統一的,發動機和化學反應器與冶金爐本質上是一回事,完全可以連續作業和自動控制,也慢慢明白了那時錢學森先生為什麼提出我們要改造整個化學工業、冶金工業。」談慶明說。
「錢先生站得高,看得遠,這樣的想法他太多了,但我們沒有去實現。但願我們在追思錢先生未完成的宏偉遺願之後,多做些讓他在天之靈能夠欣慰的實事吧!」談慶明說。