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钱学森先生的思维哲学和治学之道


   钱学森先生的思维哲学和治学之道
     

    1956年,作为中国科学院力学研究所物理力学专业的研究生,我和钱学森先生曾有一年形影相随的师生情谊。这一年间的耳濡目染,对什么是科学研究、怎样去做科学研究、如何确立研究方向、怎样选择适合自己的研究课题、第一流的科研工作有哪些特点等,有了初步的理解。
     我从研50年,不敢一日稍怠,不仅有所发现,而且有所发明,但望这些微薄的成就,能不愧对先生对我的教诲,并允许我在先生95岁生日来临之际,对先生的学术思想谈一点粗浅的体会。
     记得在1957年李政道、杨振宁荣获诺贝尔物理学奖之后,钱先生告诉我:"世界上任何发明创造都是可及的,而不是不可及的。"又记得去年10月8日,《北京日报》记者就人才问题专访钱先生,钱先生说:"回国以后,我觉得国家对我很重视,但社会主义建设需要很多钱学森,国家才会有大发展。"这是钱先生第一次公开号召、鼓励后进尽快树立自信,追赶先进。
     先生的话令人鼓舞,但问题在于,究竟如何去做,才能达到先生这样高的学术境界?故撰写此文,望有志青年在攀登科技高峰的征途中,少一点儿迷茫、多一点儿自信。
     往事如烟
     1951年,我在清华物理系读书,听钱伟长副校长作报告,说起他和钱学森先生在美国共事时的一些往事,对先生的学术成就推赞有加,使我心仪不止。当时决难料到,五年后我能来到先生的身旁。
     第一次见到先生,是在中国物理学会听先生演讲,讲的是物理力学这一新兴学科。组织会议的是北大原副校长王竹溪老师,先生演讲的风格简洁流畅、娓娓道来,有如一泓清泉,使我终生难忘。
     50年岁月已然过去,往事如烟,叫一个童心已失的老人,回顾青年时的往事,未免令人不忍卒读。能上清华,又能在先生身边做研究生,这是我平生难得的两件快事。1957年"反右"运动还未充分展开前,我有大约不到半年时间的幸运,能有机会聆听先生宝贵的教诲,并终身受益。
     大地回春,先生归国
     1956年,周恩来总理向全国发出了"向科学进军"的号召;党的八大明确指出:"国内主要矛盾已经是人民对于建设先进工业国的要求和落后的农业国现实之间的矛盾……"同年还颁布了12年科学发展规划,给知识分子普遍增加了工资。今天,不是年过70岁的老人,很难体会到那个时代知识分子内心的激动和对祖国美好未来的无限向往。物华天宝、人杰地灵,"向科学进军"成为那个时代的最强音。正是在这样一个时刻,中国科学院副院长吴有训、钱三强和周培源,在上海港代表党中央热烈欢迎钱学森博士远渡重洋,胜利归来。
     从此,一大批海外科学家纷纷归国,开启了中国科学发展史上的新篇章。
     先生归来,吹皱中国科学界一池春水
     1956年的北京中关村,是一个书声琅琅的中关村,是一个文章至上的中关村。钱学森和郭永怀等一批海外学人归国,中国科学院力学所平地而起,高能所、电子所、自动化所也相继成立,中关村顿时成为"两弹一星"工程的大本营,中国科学事业一片生机。"技术科学"、"基础研究"等这些新名词尚未被一般科学工作者所了解,一场改变中国传统科技观念的大潮即席卷全国。
     从力学所的建制看,除保留弹性力学、塑性力学外,新建的学科有:物理力学、化学流体力学、电磁流体力学、振动力学、爆炸力学、燃烧爆轰、高温等离子体、运筹学。行家一看,就知道这个研究所将干些什么。面向国家实际需求新建学科的这种模式,极大地冲击了"为科学而科学"的传统观念,以国防建设为背景的技术科学逐渐成为主流。
     事实上,当今广为使用的"学科交叉"、"技术集成"等新名词,早在50年前已由钱先生提出的"技术科学"的内涵所包容并付诸实践,不过说法不同罢了。格物致知,学以致用,珠联璧合,科技才能转化为生产力。
     什么是技术科学?技术科学就是多学科、多技术不拘一格的综合。科学指挥技术,技术促进科学,精神变物质,物质变精神,这是科学研究和技术开发的不变法则和"老生常谈"。"两弹一星"也好,"人工胰岛素"也好,和美国的曼哈顿工程一样,在统一指挥、协同作战方面,中国也很有经验。1956年底的一天,在化学所对面的马路上,钱先生对我说:"有人说我是空气动力学家,正确地说,我是技术科学家。"从力学所近代力学的建制上看,钱先生这样自我定位,是再确切不过了。可惜在中国,懂得基础理论,擅长数学演算,又能深入到具体的技术科学的实践中去,这样文武全才的科学家,实在是太少了。
     思想的闪电是在争辩中产生的
     第一次见到先生后,我就加入了物理力学讨论班。一个团队组织一个讨论班,互教互学、轮流演讲,这是先生一贯的治学方法。这种讨论和辩论的治学方法最早源于希腊的苏格拉底和柏拉图学派,是做好学问的不二法门。
     先生告诉我,每天上午,他们这个团队在老师冯·卡门的领导下,争得面红耳赤是常有的事,下午各自回去干活儿,一干就到深夜两点。有备而来,第二天上午继续争论下去。有一次,冯·卡门清晨登门和先生说:"钱博士,你的意见是对的,我错了。"这不是说先生的才华超过他的老师,而是说明在工业文明社会,学术面前人人平等,每个人都能充分享有学术民主和探索的自由,没有官道尊严和师道尊严的桎梏。这样的科技体制,科学怎么能不迅猛发展呢!让一些才华横溢、志趣相投的青年学者组成团队,同一个问题可以有不同的观点、不同的视角,应是发展科技的有效方法。
     如今,有人把自己的研究生当"长工",不授业、不解惑,不使学生闻道于天下,而是把他们当成制造论文的工具,大概是因为自己也不甚了了的缘故。何况,一个重大的科研课题,靠一个人去闯世界,这个世界是闯不下来的,它需要一个群策群力的团队。
     不流大汗出不了大成果
     钱学森先生的著名论文《非线性弹性力学》仅手稿就有800多页,先生告诉我:不流大汗,不受大累,仅凭一点小商小贩的小聪明,是做不出来的。
     论文涉及积分方程的求解,先生告诉我:是在文章发表后,才去学积分方程数学的。事实上,爱因斯坦广义相对论所用的数学工具也是友人提供的——这有什么不对、有什么不好吗?天下的学问什么都去学,永远学不完,永远学不够;"积压"太多,反而影响"效益"。
     先生又说:不会微积分,那就在坐标纸上画曲线、数格子,一样有结果;再复杂的数学,离不开数和形。用通俗的语言讲,数数和数黄豆是一回事——这话难道有错吗?对主攻方向不是数学的其他专业人士而言,数学只是一个非常有用的工具。所以,钱先生经常讲:"研究工作做不下去了,怀疑自己的数学功底不够,怀疑自己的理论功底不够,于是再去读书,但图书馆的书是读不完的。"
     钱先生曾说他自己在攻读气动力学时,两年内精读了两百篇有关气动力的重要文章,从而理清了这门学问的来龙去脉。这是一种读书方法,是在读历史;不知道历史,又怎能看清一门学问的发展方向呢?后来我也是这么做的,新课题到手,三个月不出图书馆。先生常讲:"有空经常到图书馆去浏览各行各业的杂志,看看别的行业有什么问题是我们力学家能帮助解决的。这样做,你就会一辈子吃穿不愁。"这不就是我们经常讲的边缘学科的交叉和发展吗?50年前,先生就能说出这样具有超前意识的话,而我们到了20世纪80年代才有所理解。
     先生的经历说明,出国留学不是去学书本知识,而是要锻炼自己独特的眼界和发现机遇的能力。没有崭新的思维哲学,科学上的创新是很难实现的。
     工艺力学的命名由先生而起
     钱学森先生说:"爆炸成型是工艺力学。"是说力学可以指导生产工艺,把科学和生产工艺联系起来,Technology Sciences是科学观念上的一次飞跃。1959年到1961年"大跃进"期间,我参加了爆炸成型实验小组,用水下爆炸的冲击载荷来成型薄板。这在当时还是一门有待开发的新技术。
     二战前后,水下爆炸的理论也趋成熟,要开发爆炸成型这门新技术,需要研究水下爆炸载荷和冲压成型这两个不同学科领域的衔接和融合。我们的做法是,通过测量水下爆炸成型的过程,来研判爆炸成型参数符不符合相似律,以便能起到工艺参数放大之功效。我分工测试,自制微秒计时仪,自行设计无质量障碍的传感技术,并因此发现在水下爆炸成型的过程中,存在一个二次加载的力学现象,这是事前未曾料到的意外收获,最后以"爆炸成型模型律"上报成果,获国家科技一等奖。
     现在看来,工艺力学的提法反映了从理论发展技术、从技术发展工艺,科技才能最终转化为生产力的客观过程,这一规律是先生早在40年前就预料到的。事实上,技术科学和工艺科学这两大概念都是由先生提出的,概括了改造世界与认识世界的互动关系。可惜,我们很多开拓性的研究工作往往浅尝辄止,论文写出,一旦大奖到手,就算完成任务,距离指导生产实践,常常差之远矣。这背后是中国科技界一个至今难改的传统观念——认为只有认识世界才是科学家的本分工作。把合理的暂时分工变成永久的分家,是发展中国科技的一大瓶颈。
     1970年,我接手研制激波压力传感器,首先从科学实验出发,取得第一手资料,然后对传统理论进行证伪和修正或否定,形成自己的理论。从科学实验中总结理论,从理论到技术,从技术到工艺,十年磨一剑,达到阻尼比最高,过冲最小,反应速度最快,动静态灵敏度高度一致,批量生产性能的一致性完全达标。没有对先生提出的工艺力学概念在不断实践中加深理解、牢牢抓住理论总结和工艺实践这两头,要做到这一点是不可能的。
     一日为师,终身父母;48年阔别,48年追忆
     1956年仲夏,国家科委以聂帅的名义颁布了全国统一招考副博士的招生简章,凡自愿报考者的所在单位,一概不许阻拦。
     是这次难得的机会使我来到先生身边。17名研究生来所,适逢"反右"和"大跃进",到1961年以后,仅3名研究生留下,淘汰率达73%。幸好,凭借强大的组织力量,"两弹一星"的工程进展基本未受影响,总算为中华人民共和国保留了一部分"普罗米修斯的火种"。
     记得在1957年一个仲夏傍晚,先生叫我随他散步,其间闲谈甚多,唯能记在心间的是先生说我只需三年就可达到博士水平,此后,再苦战五年,翅膀才能长硬。这是先生对我的第一次夸奖和鼓励。先生对我第二次的肯定,刊登在中科院《风讯台》的通讯上,在先生申请入党的发言中,有"……范良藻有才能,但不踏实,是我姑息了他……"这几句话算是临别赠言吧。从此,天涯咫尺。我就是背负着先生这样的临别赠言,走到今天,而今坦言无悔,也算表达了一位古稀老人对往事的追忆和眷念。

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