懷念我的恩師———
科學(xué)巨星錢學(xué)森杜善義
[編者按]錢學(xué)森先生是杜善義院士的恩師。中學(xué)時(shí)代杜善義看了很多介紹錢學(xué)森事跡的文章,于是慕名報(bào)考了錢學(xué)森先生所在的中國科技大學(xué)近代力學(xué)系。大學(xué)期間杜善義聆聽錢學(xué)森先生的教導(dǎo),深受錢學(xué)森在力學(xué)和航空航天領(lǐng)域取得的學(xué)術(shù)成就、人格魅力和崇高的愛國主義思想影響。聽聞恩師謝世的消息,杜善義院士在第一時(shí)間寫下了這篇悼念文章。
我國和世界偉大科學(xué)家錢學(xué)森先生不幸于2009年10月31日謝世,這是我國科技界的巨大損失。他的偉大一生給我國和世界留下了巨大的精神和科學(xué)財(cái)富,他不僅是科學(xué)和知識(shí)財(cái)富的偉大傳承者,也是創(chuàng)造者,是一位永遠(yuǎn)值得紀(jì)念的偉大科學(xué)家,也是一位永遠(yuǎn)活在人們心中的巨人。
錢學(xué)森的科學(xué)研究和成就涉及諸多領(lǐng)域。首先他是近代力學(xué)的開創(chuàng)者之一,他在空氣動(dòng)力學(xué)的邊界層和跨聲速研究方面提出并創(chuàng)造了新理論和新方法;在固體力學(xué)方面提出非線性大撓度理論,解決了航天航空結(jié)構(gòu)薄板薄殼的失穩(wěn)問題;在上個(gè)世紀(jì)40和50年代他就提出了新的推進(jìn)理論技術(shù),同時(shí)提出了行星飛行概念。他也是工程控制論的先驅(qū),他在上世紀(jì)40年代末開拓了將稀薄氣體的物理、化學(xué)和力學(xué)結(jié)合的先驅(qū)性研究工作,50年代初提出物理力學(xué)概念;在航天工程方面提出了系統(tǒng)工程論概念,并建議將此推廣應(yīng)用到國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中,發(fā)展了系統(tǒng)學(xué)和復(fù)雜巨系統(tǒng)方法論。他同時(shí)在思維科學(xué)、用馬克思哲學(xué)劃分科學(xué)體系以及教育思想方面也均有卓識(shí)遠(yuǎn)見。錢學(xué)森是20世紀(jì)應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域最杰出的代表,是新中國功勛最為卓著的人民科學(xué)家,也是新中國歷史上最偉大的科學(xué)家,被譽(yù)為 “中國力學(xué)之父”、“中國航天之父”、“火箭之王”,是20世紀(jì)科學(xué)巨星之一。
錢學(xué)森不僅是一位科學(xué)實(shí)踐家,也是科學(xué)的預(yù)言家。他以敏銳的洞察力和深厚的科學(xué)知識(shí),對(duì)重要的科技進(jìn)行預(yù)測。我是1959年慕名考入中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代力學(xué)系的,他是近代力學(xué)系的創(chuàng)始人,當(dāng)時(shí)任系主任。記得入學(xué)時(shí),錢先生親自給我們介紹力學(xué)系各專業(yè)設(shè)置情況,他提出設(shè)置高速空氣動(dòng)力學(xué)、高溫固體力學(xué)和工程熱物理等專業(yè)。他說將來要發(fā)展高超聲速飛行,可能要高于聲速一倍、兩倍甚至十倍以上,要發(fā)展一些新的空氣動(dòng)力學(xué)理論。我們現(xiàn)在航天以及近空間高超聲速飛行器理論及飛行的研究,正是基于高速空氣動(dòng)力學(xué)作為飛行的外形及氣動(dòng)力設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在介紹到高溫體固體力學(xué)時(shí),錢先生舉一個(gè)例子,他說導(dǎo)彈再入大氣層時(shí),由于與大氣摩擦產(chǎn)生上千度甚至上萬度高溫,必須研究新材料,以及在此情況下材料的力學(xué)行為?,F(xiàn)已證實(shí)他預(yù)言的正確性,再入時(shí)導(dǎo)彈(特別是洲際導(dǎo)彈)頭部的確達(dá)到幾千度。另外,現(xiàn)在世界各國正在研究近空間高超聲速(馬赫數(shù)大于5以上)飛行器飛行中表面也同樣會(huì)達(dá)到1000℃以上,這不僅要研究新材料,也要研究在這種高溫下力學(xué)行為。至于工程熱物理專業(yè),主要是復(fù)雜燃燒的理論問題,錢先生說人們對(duì)火和燃燒的問題發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用比電要早得多,但對(duì)燃燒問題的理論和機(jī)理遠(yuǎn)沒有像電那樣清楚,這些問題正是新的發(fā)動(dòng)機(jī) (如燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī))最重要的基礎(chǔ)問題。所以50年前,錢先生對(duì)涉及現(xiàn)代航空航天發(fā)展的科學(xué)問題預(yù)測十分清楚和正確。他給中國科大力學(xué)系學(xué)生親自開設(shè)火箭技術(shù)概論(后變成著作為《星際航行概論》),他提出行星際間航行的可能性,這正是目前世界各國深空探測研究的領(lǐng)域。錢先生科學(xué)預(yù)測很多,這僅是我親身經(jīng)歷的例子。
在科學(xué)研究上,錢先生提出“嚴(yán)格、嚴(yán)肅和嚴(yán)謹(jǐn)”的“三嚴(yán)”作風(fēng)。他在總結(jié)“星際航行概論”考試中,有一考題涉及發(fā)動(dòng)機(jī)燃料分子量時(shí),有同學(xué)在考卷上答為零至一百。他在總結(jié)本次考試時(shí)指出這個(gè)問題,他說分子量為一百,大點(diǎn)或小點(diǎn)說得過去,“零”是什么意思,難道物質(zhì)能沒有質(zhì)量和重量嗎?對(duì)待科學(xué)一定要嚴(yán)肅。這次總結(jié)成為同學(xué)們記一輩子并用以鞭策自己的名言。
刻苦是錢先生提倡的又一科學(xué)精神,他自己以親身研究為例來說明這個(gè)問題。20世紀(jì)40年代,航空航天都在為減重探索新結(jié)構(gòu),其中之一是用薄板薄殼結(jié)構(gòu),這其中有一個(gè)穩(wěn)定問題,就是要知道這種結(jié)構(gòu)達(dá)到失穩(wěn)的力有多大,按傳統(tǒng)的歐拉線性理論,理論值與實(shí)驗(yàn)值差3倍之多,這在當(dāng)時(shí)成為薄板薄殼應(yīng)用的理論瓶頸問題。錢先生決心去探索這個(gè)問題。他對(duì)我們講,為了攻克這一問題,他每天從事研究工作達(dá)18個(gè)小時(shí),光草稿紙裝起來有兩麻袋之多,最后終于建立了能從力學(xué)和物理上解釋的薄板薄殼的非線性大撓度理論,這個(gè)理論今天已在工程上廣為應(yīng)用。
錢先生在給我們作報(bào)告時(shí)強(qiáng)調(diào)要下功夫,下功夫才能“熟能生巧”,強(qiáng)調(diào)基本功的重要性。他舉例來說,難道(a+b)2,簡單的三角函數(shù)的積分還要查數(shù)學(xué)手冊(cè)嗎?這些教導(dǎo)為我們打下良好基礎(chǔ),受益終生。記得他在講《星際航行概論課》時(shí),對(duì)美國資料和數(shù)據(jù)幾乎能背下來,令大家很吃驚。他告訴我們說,讓你們學(xué)這門課,是讓你們知道將來你所從事的氣動(dòng)、固體和燃燒力學(xué)在整個(gè)系統(tǒng)中的地位和作用,要有系統(tǒng)觀點(diǎn)。這也是他系統(tǒng)工程觀點(diǎn)。他同時(shí)說,搞航天,不是幾個(gè)少數(shù)人的問題,是大家的事,中國人不能說十幾人有一人搞航天,但一百人可能就有一人與航天有關(guān),要有合作協(xié)作精神,這些也是中國航天精神的雛形。
這些僅是恩師錢先生偉大一生中一些小事或者一部分工作,是我自己的體會(huì)和親身聆聽的教導(dǎo)。我們要紀(jì)念和緬懷這顆科學(xué)巨星,更要學(xué)習(xí)他的愛國、科學(xué)精神和情操,用他的科學(xué)思想、創(chuàng)新和奉獻(xiàn)精神熏陶自己,同時(shí)也建議科技工作者從他的科學(xué)思想、精神和道德中汲取豐富的營養(yǎng),實(shí)現(xiàn)科教興國戰(zhàn)略,建設(shè)創(chuàng)新型國家,實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興。