钱学森留学报国

周自强

2019-12-05期09版

钱学森先生是中国人民的科学家,是留学报国的光辉楷模,是“中国航天之父”。我们学习钱学森先生,就必须全面、系统地了解他的奋斗过程和坎坷经历。我们要研究钱学森先生的教育思想,就必须深入、细致地了解他的求学经历、科学精神和丰功伟绩。为此,可以从三个方面来回顾钱学森先生的灿烂人生:钱学森的家庭教育和学校教育;钱学森先生的科学精神;钱学森先生留学报国,创建丰功伟绩。

钱学森的早年教育

钱学森1934年考取赴美留学的庚子赔款奖学金,他作为公派的清华大学留美研究生,指定是赴美学习飞机设计。

按照当时规定,考取庚子赔款的学生,必须在国内导师指导下实习一年,以便了解国内相应专业的现状,使留学目标明确、有的放矢。钱学森很幸运,他留美前的两位导师都是留美学成回国的航空先驱。王士倬——麻省理工学院硕士毕业,回国后任清华大学机械系1934年新成立的航空组教授,担任钱学森出国前的指导教师。王助——麻省理工学院硕士毕业,于1917年初担任刚刚建立的波音公司的首任总工程师,设计和制造了水上飞机。同年年底他与留美同学巴玉藻一同回国,在福建设计和制造了水上飞机。王助后来到浙江笕桥飞机公司任职,1935年担任钱学森下厂实习的导师。

在王助的指导下,钱学森下厂实习非常努力。半年后,王助认为钱学森可以提早结束实习,他写信给王士倬教授,提议推荐钱学森去他们的母校麻省理工学院的航空研究院深造。于是,钱学森只实习了半年,于1935年8月启程赴美。

钱学森赴美留学,在麻省理工学院航空研究院攻读航空硕士学位期间,努力拓展知识面,选修了一些其他尖端的课程,例如《复变函数论》《量子力学》《相对论》《结构化学》《量子化学》《遗传学》等,这些课程都是当时最先进的学科。钱学森选修这些课程,实际上极大地拓宽了他的学识视野。

1936年钱学森获得硕士学位后,为了博采众长,进一步深造,他决定离开麻省理工学院,径直奔赴加州理工学院。他于1936年8月到达加州理工学院,直接找流体力学大师冯·卡门教授,请冯·卡门对他的进一步深造提供指导。

据冯·卡门后来回忆,当他与这位年轻人交谈之后,觉得他非常优秀,当即表示接受他、指导他攻读博士学位。从此,钱学森在科学技术的学习和深造中展开了崭新的一页。

留学美国师从名门

冯·卡门教授是德国哥廷根大学的博士,他的导师普朗特是流体力学的鼻祖。可谓名师出高徒,冯·卡门也随后成为享誉世界的流体力学大师。他是犹太人,1930年移民美国,到加州理工学院任教,创立了流体力学研究。

在冯·卡门的同意下,当时在加州理工学院成立了由他指导的博士生组成的“火箭研究小组”,又称为“火箭俱乐部”,因其涉及危险的科技试验,故外号叫做“敢死队”,其主要成员有马林纳、派生斯、钱学森和福曼。钱学森负责设计并建造小型高速风洞,由此,他开始积累了火箭研制的工程经验。

但是,在进行初次试验后不久,火箭试验发生爆炸,震惊了加州理工学院校方,冯·卡门也非常担心,于是“敢死队”被赶出了加州理工学院校门,他们只得去洛杉矶的郊区继续进行试验。那里有帕萨迪纳的阿洛约·塞科山谷,他们在山谷的一条干枯河床上进行试验,不断取得火箭研究的新成果。

此后,这条干枯河床就成了美国火箭研发的摇篮,后来发展成为全世界闻名的美国“喷气推进实验室”。当时,这个实验室成了冯·卡门教授和他的学生们研发火箭的校外场地。实验室主任是冯·卡门,分析组长是钱学森。除了“敢死队”的成员以及其他学者之外,先后来这里工作过的华人学者有:林家翘、钱伟长、郭永怀等。他们都曾经参与了冯·卡门教授的研究工作。

钱学森在加州理工学院攻读时,非常注重基础知识与专业知识相结合。他在1939年获得航空科学博士学位的同时,还获得了数学科学博士学位。他完成了4篇学位论文,还解决了两大工程问题,其中,第一个是飞机在高速飞行时产生的“热障”问题;第二个是飞机在高速飞行时,机翼表面压力分布公式。这个分布公式后来被学界称为“卡门─钱公式”。由此可见,数学基础和航空科学相结合促进了科学技术的不断创新。

钱学森在1939年获得博士学位后,本打算立即回国。但他的导师冯·卡门建议他留在加州理工学院继续进行火箭和导弹的研究。国民政府的航空委员会于1940年给钱学森写信,要求他回国效力,尽一个庚子赔款奖学金公派留学生的责任。

钱学森把航空委员会的来信报告给了导师冯·卡门,准备启程回国。但冯·卡门坚持挽留钱学森。冯·卡门在1940年4月20日给国民政府航空委员会写了回信,他在信中写道:“我想要强调的是,并不是我有意拖延钱学森博士为中国效力。然而,正如你所说的,我相信一个人可以用另外的方式更有效、更忠诚地为他的祖国服务。我认为,让钱学森在回中国前在航空工程学和航空科学的不同领域继续从事某些研究工作,这不仅是为了钱学森的前途,也是中国的利益所在”。

当时的火箭导弹研究是极其秘密的领域,因此在这封信中,冯·卡门没有说是火箭导弹研究,只说是“不同领域”“从事某些研究工作”,这就暗示了研究的重要性。国民政府的航空委员会接到冯·卡门的信后,经过研究,批准同意钱学森继续留在美国进行研究工作。事实证明,冯·卡门是有远见的,他非常赞赏钱学森的才能,并且说过钱学森已经超过了他。

可以说,爱惜人才的冯·卡门为中国培养了一位杰出的火箭导弹专家。钱学森先生1955年回国后说:“我在美国前三、四年是学习,后十几年是工作,所有这一切都在做准备,为了回到祖国后能为人民做一点事——因为我是中国人。”

1945年春天,欧洲反抗德国希特勒法西斯的战斗接近尾声,盟军胜利在望。美国总统罗斯福决定派遣美国科学咨询团赴德国探索军事机密。任命冯·卡门担任团长,授予少将军衔;火箭组的主任由钱学森担任,授予上校军衔。团员共计36人。科学团到达德国后,将德国的空气动力学研究所的全部资料封存运出,并控制了德国火箭V1和V2的设计师布劳恩,随后并将他带到美国。

1945年5月间,钱学森跟随科学团的团长冯·卡门,在德国哥丁根大学还讯问了冯·卡门的导师──流体力学鼻祖普朗特。三代流体力学大师相会一起,这应该是科学界的盛事。但这次相会却不是盛事,而是师父冯·卡门和徒弟钱学森联手讯问祖师爷普朗特,这是战争给人类社会带来的历史悲剧,给科学界留下难忘的伤痕。

在美国的教学生涯

钱学森于1946年被麻省理工学院聘任为航空系副教授,他从此开始了教学生涯。

钱学森特别注重教学与科学研究相结合,他的课程里包含着新近的研究成果,启发和引领学生深入思考和探索。1947年初麻省理工学院破格提升钱学森为终身正教授。

但就在这时,噩耗传来,钱学森的母亲病逝,他立即于1947年回国处理后事。当时钱学森36岁,但还没有结婚,他回到国内,有一位青梅竹马的女士蒋英恰好正在中国。蒋英女士是民国时期著名军事专家蒋百里之女,蒋百里1935年底从德国考察回国途中,曾特地去麻省理工学院鼓励钱学森坚定学习航空的意志,实现留学报国。

蒋英女士是留德学习声乐的,回国后从事声乐教学,是优秀的女高音歌唱家。钱学森于1947年回国探亲后,与蒋英女士结婚,婚后一同赴美。1949年初夏,加州理工学院聘任钱学森为终身教授。钱学森在课堂教学中,把当时最为尖端的“弹道导弹”的新颖科学概念讲授给学生,这无疑是他教学与科学研究相结合的典型范例。

1949年10月1日新中国成立,在大洋彼岸拼搏多年的钱学森和蒋英夫妇,得知喜讯后欢欣鼓舞。钱学森留学报国的愿望即将实现,他内心的喜悦无与伦比。

正当钱学森夫妇准备回国之际,美国军方发出威胁,美国海军部次长扬言:“一个钱学森抵得上5个海军陆战师。我宁可把这个家伙枪毙了也不能放他回红色中国去。”

当时,美国麦卡锡主义猖獗,美国国内反共高潮迭起。他们怀疑钱学森是共产党员,没收和检查了钱学森准备托运的几箱书籍和资料,企图寻找他们所谓的“证据”,在一无所获之后,他们就拘留了钱学森。

这一行动,引起了加州理工学院和冯·卡门的极大义愤,立即组织营救,最后加州理工学院交纳了1.5万美元,才将钱学森保释出来。但钱学森夫妇还是被软禁起来,禁止离开美国。

美方威逼钱学森要忠于美国,钱学森慨然明确回答:“我是中国人,当然忠于中国人民。”为此,钱学森退出“美国空军科学顾问团”,辞去“美国海军军械研究所”顾问之职。

在漫长的被软禁期间,钱学森夫妇一直在考虑如何摆脱美帝的牢笼,回到祖国的怀抱去。直到1955年的“五一国际劳动节”后,钱学森从报纸上看到国内天安门城楼上的领导人合影照片,其中有时任全国人大常委会副委员长陈叔通,他喜出望外,因为陈叔通是钱学森父亲的世交好友。于是,钱学森立即给陈叔通写信,信中说:“我无一日、一时、一刻不思归国,参加伟大的建设高潮。”

1955年5月,陈叔通收到从我国驻比利时大使馆由蒋英的妹妹转来的钱学森写的信,立即将信送到了周恩来总理的办公室。周总理指示王炳南,于1955年8月1日预定的第五次中美大使级会谈一开始,就提出关于钱学森回国之事,美方代表又是旧调重谈,说钱学森本人没有回国意愿。王炳南大使立即出示了钱学森的亲笔信,美方代表哑口无言,只得表示认可。

我方以交还在抗美援朝中俘获的10名美国飞行员作为交换,要求美方允许钱学森回国。于是,钱学森于1955年8月4日接到美国政府移民局允许他回中国的通知。钱学森夫妇极其高兴,立即收拾行装、预订船票、准备出发。

钱学森和蒋英于1955年9月17日带着他们年幼的儿女,登上“克利夫兰总统号”轮船,踏上了归国之路。于1955年10月1日抵达香港,10月8日到达广州。中国科学院科学家代表朱兆祥专程前往迎接。钱学森激动地说:“我一直相信,我一定能够回到祖国来。”

为祖国作贡献

钱学森突破层层阻挠,终于在1955年10月回到了他日夜思念的祖国。当时,钱学森已经是享誉世界的流体力学和火箭导弹技术大专家。

钱学森在被软禁的5年期间,由于美国政府阻止他研究火箭技术,于是,他选择“工程控制论”作为研究方向,以利于消除回国的障碍。实际上,系统工程和控制理论与生产自动化、电子计算机工程等国防建设密切相关。回国以后,钱学森所创建的“工程控制论”为新中国的科学技术和国防建设做出了重大贡献。

1957年1月24日,中国科学院公布1956年度中国科学院科学奖金(自然科学部分)的评定结果。这是新中国成立后第一次颁发面向全国的科学奖金。获得首届科学奖一等奖的科学家分别是钱学森、华罗庚、吴文俊。颁奖词介绍说:“力学家钱学森的著作《工程控制论》,将一般性、概括性的理论和实际经验很好地结合起来,对工程技术各个系统的自动控制和自动调节理论作了全面探讨,一方面奠定了工程控制论这门技术科学的理论基础,一方面开拓了它今后的研究领域。”

1956年,在周恩来的提议和直接领导下,钱学森参与了制定《1956~1967年十二年我国发展科学技术规划纲要》的工作,这个规划对我国科学技术的发展具有重大意义。但这个规划所涉及的科学领域非常广泛,收到了很多来自科技界的建议。怎样对这浩如烟海、头绪纷繁的多种多样的建议,进行评定、取舍和裁决,任务极其艰巨。

这个任务交给了以钱学森为首的12位科学家,他们组成综合规划组,钱学森担任组长。12年规划的主要成就除制定了56项重大研究任务以外,最重要的决策是确定了6项紧急项目,即原子能、导弹、电子计算机、半导体、无线电学和自动化技术。钱学森在其中起了举足轻重的作用。

当时,关于是应该重点发展火箭导弹还是发展空防飞机,就有不少争议。人们习惯于国防以飞机优先,钱学森力排众议,认为中国应该先发展导弹。其理由是,无论是从攻击或防御的角度来看,导弹性能将比飞机优越,因为导弹比飞机有更高的马赫数。尤为重要的是,掌握或开拓火箭导弹技术不比飞机更难。因为火箭导弹所用的材料是一次性的,而飞机材料却要求能多次使用,这样,在发动机高温部件以及结构材料上都有特殊的要求。发展导弹技术可以暂时不去解决这些需要长期经验积累才能解决的技术上的难题,唯一要解决的是制导问题,这在短期内可以突破解决。钱学森这一具有真知灼见的分析为很多同志所接受。于是,这一重大战略决策就此确定。

在通讯技术的发展上,当时也有争论。争论的焦点之一,是有线和无线之争。为此,钱学森和其他无线电电子学的专家们提出意见说,有线通讯的局限性太大,不能适应现代战争的多种多样的要求,无线通讯将比有线通讯有更好的更广泛的适应性,是现代化国防技术中不可缺少的手段。

电子计算机也是当时有争议的一个项目。为此,钱学森举出许多实例来说明推进快速电子计算机的重要性。他还介绍了电脑的记忆功能、逻辑功能,甚至学习功能等等,说明这是极有发展前景的领域。于是,这一重大项目的决策也就此确定下来了。

关于自动化技术问题,钱学森同志也作了很好的论证。原子能不是钱学森的专业,但是他也预见到核动力在许多重要领域的发展。在钱学森同志的主持下,当时的综合规划组曾逐项地讨论过56项重大科研任务。

在讨论这些项目的过程中,钱学森除了从国家经济建设和国防建设的角度进行审定外,总是从现代科学可能的发展前景来预测科学技术未来的发展。我国在以后多年的科学规划和国防建设中,钱学森先生都一直发挥着重要作用。

钱学森回国之后,在周恩来总理安排下,到东北各地去参观考察,了解我国的工业和教育状况。之后,钱学森被任命为中国科学院力学所所长,后来又担任国防部第五研究院(空间技术)院长。

钱学森开创了新中国的火箭研究、设计和制造工作。他总是到导弹基地进行实地考察和指导,引领着中国的火箭导弹研究工作不断提升和迈进。实际上,钱学森曾长期担任中国火箭、导弹和航天器的重要技术领导职务,参加近程、中程、远程导弹和人造卫星等多种型号的研制领导和科学管理工作,为此作出了杰出贡献。

在钱学森的指导下,新中国的第一颗人造地球卫星“东方红一号”于1974年4月24日发射成功。这使得我国成为苏、美、法和日之后第五个可以独立发射卫星的国家。

作为火箭、导弹、卫星技术研制的领导者和组织者,他指挥了千百次地面和靶场发射试验,在航天器各种型号的研制和科学管理中,发挥着中坚作用,培养了一大批技术骨干和管理指挥人才,把中国的航天事业推进到世界的一流水平。

钱学森之问

钱学森回国以后,参与和推动中国科学院于1958年建立了中国科学技术大学,钱学森先生被聘为中国科技大学现代力学系主任,亲自讲授《星际航行概论》课程。钱学森先生还指导学生研制小火箭,为后来我国火箭技术的发展培养了人才。

钱学森非常关心新中国的教育事业,他不仅在中国科技大学担任系主任和教授,而且还广泛关注中国的高等教育事业,与一些大学的校长们讨论教育问题。钱学森特别关心青少年的成长,他还参加了北京航空航天大学举办的青少年航空夏令营,并热情地为学生们签名留念。至今,在北航的校园里还耸立着钱学森先生的全身铜像。师生们时常在他的铜像前献上一束束鲜花,缅怀和学习钱学森先生航空航天报国的奉献精神。

钱学森的教育思想与他的思维科学是紧密相连的。他在晚年特别阐述了创新人才的培养,他说,“科技创新人才的培养问题。我认为这是我们国家长远发展的一个大问题”。2005年,温家宝总理在看望钱学森的时候,钱老问道:“为什么我们的学校总是培养不出杰出的人才?”这个问题,就是令我们非常关注的“钱学森之问”。这是关于中国教育事业发展的一道艰深命题,需要整个教育界乃至全社会各界共同破解。

其实,钱学森对这个问题是有阐述的。他说:“今天,党和国家都很重视科技创新问题,投了不少钱搞什么《创新工程》《创新计划》等等,这是必要的。但我觉得更重要的是要具有创新思想的人才。问题在于,中国还没有一所大学能够按照培养科学技术发明创造人才的模式去办学,都是些人云亦云、一般化的,没有自己独特的创新东西。”在这里,他已经指出:问题在于“办学模式”。

针对这个问题,钱学森说:“我想起我在美国加州理工学院所受的教育”。“创新的学风弥漫在整个校园,可以说,整个学校的一个精神就是创新。在这里,你必须想别人没有想到的东西,说别人没有说过的话。拔尖的人才很多,我得和他们竞赛,才能跑在前沿。这里的创新还不能是一般的,迈小步可不行,你很快就会被别人超过。你所想的、做的,要比别人高出一大截才行。那里的学术气氛非常浓厚,学术讨论会十分活跃,互相启发,互相促进”。

他强调的是“创新的学风弥漫在整个校园”,显然,这是由办学模式所决定的。钱学森回忆说:“我本来是航空系的研究生,我的老师鼓励我学习各种有用的知识。我到物理系去听课,讲的是物理学的前沿,原子、原子核理论、核技术,连原子弹都提到了。生物系有摩根这位大权威,讲遗传学,我们中国的遗传学家谈家桢就是摩根的学生。化学系的课我也去听,化学系主任L·鲍林讲结构化学,也是化学的前沿。他在结构化学上的工作还获得诺贝尔化学奖。L·鲍林对于我这个航空系的研究生去听他的课、参加化学系的学术讨论会,一点也不排斥”。“讲的内容都是科学发展最前沿的东西,让我大开眼界”。

钱学森说:“加州理工学院给这些学者、教授们,也给年轻的学生、研究生们提供了充分的学术权力和民主氛围。不同的学派、不同的学术观点都可以充分发表。学生们也可以充分发表自己的不同学术见解,可以向权威们挑战。过去我曾讲过我在加州理工学院当研究生时和一些权威辩论的情况。”他特别强调:“没有这种精神,怎么会有创新!”“学术讨论活跃不起来,这怎么能够培养创新人才?更不用说大师级人才了。”

钱学森从自己的亲身经历回答了我们高等院校办学的学术氛围的重要性。他同时又结合自己的切身体会,回答了个人成才的全面发展的必要性。他说:“加州理工学院还鼓励那些理工科学生提高艺术素养。我们火箭小组的头头马林纳就是一边研究火箭,一边学习绘画,他后来还成为西方一位抽象派画家。我的老师冯·卡门听说我懂得绘画、音乐、摄影这些方面的学问,还被美国艺术和科学学会吸收为会员,他很高兴。冯·卡门说:“你有这些才华很重要,这方面你比我强。”“我父亲钱均夫很懂得现代教育,他一方面让我学理工,走技术强国的路;另一方面又送我去学音乐、绘画这些艺术课。我从小不仅对科学感兴趣,也对艺术有兴趣,读过许多艺术理论方面的书,像普列汉诺夫的《艺术论》,我在上海交通大学念书时就读过了。这些艺术上的修养不仅加深了我对艺术作品中那些诗情画意和人生哲理的深刻理解,也学会了艺术上大跨度的宏观形象思维。我认为,这些东西对启迪一个人在科学上的创新是很重要的。科学上的创新光靠严密的逻辑思维不行,创新的思想往往开始于形象思维,从大跨度的联想中得到启迪,然后再用严密的逻辑加以验证”。

钱学森的教育思想和思维科学的精华,在这里论述得非常明确。他提出:“科学上的创新光靠严密的逻辑思维不行,创新的思想往往开始于形象思维,从大跨度的联想中得到启迪,然后再用严密的逻辑加以验证。”这些论述,正是我们高等教育在肩负培养科技创新人才中必须遵循的规律。

(本文作者为北京航空航天大学教授,北航老教授协会常务理事、顾问)