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钱学森的科学思想与科学成就

www.jyb.cn 2009年10月31日  来源:科学时报

  技术科学思想的形成

  钱学森的科学思想最初形成的起点,应追溯到他1935年赴美留学。那是中华民族内忧外患的年代,凡从那个时代过来的人都有刻骨铭心的记忆。在中央电视台10频道《大家》栏目为纪念开播三周年所制作的特别节目中,介绍了我国不少著名科学家(钱老也在其中)当年赴海外留学的心态,以及新中国建立后,学成名就的他们义无反顾地抛弃优越生活和所创立的事业,回国投身于祖国社会主义建设的心情和举动,几乎惊人地相似。现在的莘莘学子很难理解这些科学家们当年一去一返的眷眷报国之心。上世纪二三十年代,忧国忧民正是钱学森告别祖国的初衷。

  1935年,钱学森进入美国麻省理工学院(MIT)航空系学习,只用一年时间就获得航空硕士学位。他希望学到更高深的理论知识,成为站在科学最前沿的、有深厚理论基础的科学家,同时又是具有丰富实际经验的工程师。钱学森作了一生中重要的选择,毅然转向航空工程理论——应用力学的学习,师从加州理工学院(CIT)世界著名应用力学大师冯·卡门教授。

  冯·卡门不仅教给钱学森从工程实践中提取理论研究对象的原则,而且教会他如何把理论应用到工程实践中的方法;钱学森还从冯·卡门那里学到了高屋建瓴地分析问题、提炼观点的能力。冯·卡门的治学精神和学术思想,形成了钱学森在以后几十年的科学研究中沿袭采用、推广的基本方法。冯·卡门不仅是位科学大师,而且是一名组织能力很强的社会活动家,善于同各方面的人打交道,这为他的科学研究和工作带来极大的便利。这一点对钱学森也有深刻的影响,使得他在日后组织领导中国的国防尖端科技研究中获益匪浅。这也是国内不少从事科研的科学家,普遍不甚关注和需要加强的方面。

  从1936年至1939年攻读博士学位期间,钱学森在冯·卡门的指导下,研究了可压缩流体边界层;有倾角的回转体的超声速绕流以及应用恰普雷金变换求解二维亚声速流动等课题;并与同学马林纳合作研究了以逐次脉冲推进的探空火箭飞行的分析。1939年6月,钱学森以这四项研究成果获得航空与数学博士学位。

  1939年后,钱学森又对薄壳失稳产生了兴趣;他还研究了超声速流动、超声速流动和稀薄气体力学、火箭和喷气推进技术等。这些研究所获得的经验,为钱学森回国后从事国防尖端武器系统的研究起到了重要作用。

  20年的求学、教学、工作实践,使钱学森逐步积累和形成了自己对科学技术的理解和认识,这就是钱学森科学思想形成的第一个里程碑——技术科学。1948年和1957年,钱学森分别发表的Engineering and Engineering Sciences和《论技术科学》两篇论文,阐述了什么是“技术科学”。

  钱学森认为,技术科学与自然科学(现称基础科学)都是科学。自然科学属于基础科学层次,技术科学属于应用科学层次。技术科学的目标首先是为工程技术(广义上泛指一切应用和技术领域)服务,为工程技术提供有科学基础的工程理论,进而带动和领导产业的发展;而自然科学的核心是为了理解和认识客观世界的规律。这是技术科学不同于自然科学的另一个方面。简单地说,自然科学以认识世界为目的,而技术科学则以改造世界为目的。但两者也有广泛的共同点,那就是发展科学。

  钱学森认为技术科学也不同于工程技术,因为技术科学研究工程技术中带有共性的东西,意在使工程设计摆脱传统上依靠经验为主的局限性,从而加速工程实践中的设计原理组织成学科,以揭示不同工程实践领域的相似性和强调基本概念的强大威力。技术科学以自然科学的理论为依据,创建工程技术所需要的工程理论。钱学森首先把技术科学界定为自然科学和工程技术间的桥梁,同时指出技术科学研究也是一种富有创造性的劳动,即技术科学和工程技术实践也会导致科学上的原创性发现。他还很有预见性地提到,技术科学的贡献甚至不限于自然科学领域。

  技术科学思想的具体体现是他1954年出版的《工程控制论》。该理论充分了解和发挥诸如导航技术、控制技术等新技术的潜在力量,以更广阔的眼界和更系统的方法来观察相关问题,这不仅是解决旧问题的更有效的新方法,并且可以揭示新的前所未有的前景。钱学森在以后数十年的科学研究生涯中,在诸多科学研究领域里,都延续了研究控制论的方法和思路,并取得大量有前瞻性的丰硕成果。



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