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钱学森工程科学思想研究成果

时间:2023-11-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:*钱学森先生要创建的是一个工程科学所。第四个阶段从2000年力学所重新成立工程科学部开始。第一个阶段:1956年钱学森先生回来创建力学所到1966年文化大革命*钱学森要创建的是一个工程科学研究所据协助钱先生建所的朱兆祥先生回忆,中国科学院请他到深圳去迎接钱先生回国。

钱学森工程科学思想研究成果

结合力学研究所的发展谈个人的体会

谈庆明

中国科学院力学研究所研究员

我这个报告的内容是郑哲敏先生刚才讲的内容的延续。郑先生主要讲钱先生回国前的情况,他让我讲讲钱学森先生回国后,主要是创建力学所和力学所有关的一些事情,当然我也只是谈谈自己的体会。这也是一个多星期前在科学院座谈会上谈过的一些内容。

下面分四个阶段讲:

第一个阶段是1956年钱学森创建力学所到1966年文化大革命。

*钱学森先生要创建的是一个工程科学所。

*中科院的任务是做超前的科学研究还是做技术开发?是写论文还是出产品?

第二个阶段是文化大革命结束后恢复科研的时期。

第三个阶段是1987年,院领导提出“一院两制,以开发养科研”以后的力学所。

第四个阶段从2000年力学所重新成立工程科学部开始。

这里展示的是我们力学所三位元老的照片,前面两位是1956年建所时的正所长钱学森和副所长钱伟长,1956年年底郭永怀先生也从美国回来,而且被钱学森先生请到力学所来。那个时候,钱学森先生主要的精力已经是到国防部第五研究院去做火箭导弹去了。1957年钱伟长先生被划为右派分子,不能再担任力学研究所的所长。后来力学所的常务工作,主要由郭永怀先生领导。

第一个阶段:1956年钱学森先生回来创建力学所到1966年文化大革命

*钱学森要创建的是一个工程科学研究所

据协助钱先生建所的朱兆祥先生回忆,中国科学院请他到深圳去迎接钱先生回国。头一年先陪着钱先生到东北老工业基地参观访问,熟悉国内的情况。然后中央、中国科学院觉得朱兆祥先生很能干,就干脆把他调到中国科学院,帮助钱先生创建力学研究所。文化大革命以后,有一天,郑先生打一个电话给我,他说你来你来,昨天晚上老朱到我家里来,拿了很多笔记给我看,上面记着他在1955年,陪着钱先生参观访问,以及建立力学所的情况,还包括陈赓彭德怀接见钱先生的经过,哎呀!这些内容太丰富了。其中特别是有这么一句话,就是朱兆祥先生说,钱先生回国,中国科学院要叫他建一个力学研究所,其实钱先生本意不是要建一个单纯的力学学科范围的研究所,他是要建立一个学科范围更广泛的工程科学研究所。

*回溯1947年钱学森在交通大学浙江大学清华大学讲演:“工程和工程科学”

关于工程科学,要回溯到1947年,钱学森先生从美国回来探亲,在三个学校,一个是他的母校交通大学,第二个也算是他的母校,就是他考取庚子赔款美的清华大学,第三个就是浙江大学,在三个大学做了一个报告,题目是“工程和工程科学”。报告的内容在第二年用英文写成“Engineering and Engineering Sciences”一文发表了,这篇文章非常重要,可以参见《钱学森文集》。这本文集是科学出版社把他在美国20年发表的文章整理而成,可惜文章都是影印的,英文的。最近三年在李佩先生主持和指导下,已经把英文全部翻译成中文,2011年已出版了。

2009年钱先生去世,因为我已经翻译了这篇文章,就交给《力学进展》的主编白以龙,白以龙说,你提供得非常及时,这篇文章非常重要。《力学进展》发表以后,很多人反映,文章非常重要,内容非常丰富。文章中有几段话很生动地说明什么是工程科学,刚才郑先生也引述过了,钱先生认为,在第二次世界大战中,有两个例子最说明问题,一个是原子弹,一个是雷达原子弹和雷达在第二次世界大战里是起了决定性作用的。当时美国和英国为了原子弹和雷达的研制,召集了一大批具有最高成就的科学家,其中包括多名诺贝尔奖金获得者。研制具有鲜明的社会目的,就是要战胜德意日法西斯。美国总统罗斯福给科学家的任务是研究制造原子弹——代号是曼哈顿计划。要争分夺秒赶紧造出来。可到底原子弹怎么做,原子裂变的连锁反应原理是知道的,可是怎么做出来,特别是当时裂变核燃料还不够一个物理上要求达到连锁反应的临界质量。在这种情况下,科学家大胆设想出用炸药起爆促成连锁反应的方案,最终获得成功。后来一共造出三个原子弹,第一个在美国本土新墨西哥州的岛上试爆成功,然后第二个第三个扔在广岛长崎,第二次世界大战就宣告结束。第二个例子是雷达,当时德国希特勒轰炸伦敦,黑压压一片飞机,伦敦人躲轰炸,那是非常恐怖的。可是英国的科学家把雷达做出来了,所以有一次空战,很多德国飞机被打下来了。钱先生在这篇文章中举这两个例子说明,把基本科学原理与社会的需求结合起来,创造出了新的技术、新的产品、新的武器,解决了第二次世界大战的很重要的问题。这两个例子说明,在科学家和工程师之间,形成了一个新的行业,他说:“原子弹和雷达为盟方取得第二次世界大战的胜利做出了重要贡献是公认的事实。短短数年,紧张的研究工作把基础物理学的发现,通过实用的工程,变成了战争武器的成功应用。”“纯科学家与从事实用工作的工程师之间密切合作的需要,产生了一个新的职业——工程研究者或工程科学家。他们形成纯科学和工程之间的桥梁。”他很风趣地说,长头发的科学家和短头发的工程师已经没有什么区别。

*初创的力学所除传统的固体力学、流体力学部分之外,还包括了传统力学没有的四个新的学科

物理力学——力学和物理相结合,即微观和宏观相结合;

化学流体力学——力学和化学相结合,要改造化工冶金工业;

自动控制——所有装置和工业系统要实现反馈、控制和优化

运筹学——要作出优化的决策,当时针对交通和经济问题,要研究和实现优化。因此建立力学所时也请了人民大学经济系的教授到力学所来工作。

这里分别介绍一下这四个新的学科。

第一个学科:物理力学

1956年建所,国内没有人懂物理力学,钱先生在回国以前被美国移民局关押和软禁的5年期间,放弃了保密的研究工作,潜心研究并取得了两个重要成果,一个是物理力学,一个是工程控制论,在美国写了一本《物理力学讲义》。回到国内,在创建力学所的第一年,从北京大学招收了好几位物理系、化学系的学生来,他们是钱先生亲自培养的物理力学的第一批人才。现在,崔季平还在,其他几位都已离开力学所。

1956年亲自担任物理力学研究组组长,以《物理力学讲义》为教材,辅导大学毕业生入门

钱先生培养第一批人才就用他的《物理力学讲义》为教材。他说,我怎么教你们呢,我不讲课,就把我这本英文的《物理力学讲义》给你们,你们好好去读,分工每人一章。每个星期我来半天时间做辅导,你们轮流作报告。你们在台上讲,我在下面评,不够或错误的地方我会指正。同时钱先生也给他们指定许多新的参考文献。这样经过一年的努力,这些第一批的学生基本上掌握了物理力学。钱先生要求他们结合新的文献,在老的英文本《物理力学讲义》基础上,用中文编写一本《物理力学讲义》。现在图书馆里面的中文书就是他们几个在钱先生指导下完成的。钱先生又对崔季平说,你还不能做研究工作,因为人手还不够,你还要去当老师,培养更多的物理力学的人才。

1958年在中国科技大学开设物理力学专业,培养了四届毕业生

1958年中国科技大学成立,专门设立了物理力学专业,让崔季平到那里去教他们。从1958年开始,一共培养了四期。

1963-1966年 组建了由科班出身人员组成的物理力学研究室

第一期毕业生1963年到力学所来,到四期学生陆续进所时,就发生了文化大革命,那时已经形成了一个完全是物理力学科班出身人员组成的完整的研究室。这样的研究室在力学所是少有的,其他的研究室都是杂牌军,只有这个研究室是钱先生亲自花大力气培养的。按理来说,到1966年这个研究室就可以开展方方面面的研究了。那个时候他们有三个大的题目:高温气体的性质、高压固体的性质、临界条件或极端条件下材料性质的研究。

1967年 物理力学研究室第一次解散

很可惜,很快文化大革命来了。文化大革命前身是“四清运动”,研究所里政治气息已经非常浓重,学术研究气氛没有多少了。

我参加了解散物理力学的最后一次会议。我当然对物理力学的重要性非常明白。比如,知道钱先生自己在美国研究过火箭导弹,洲际导弹必须要飞出大气层,然后要回来再进入大气层,那时速度非常快,与空气摩擦产生非常高的温度,一般材料都要气化。那么能经受这种高温的材料在这种极端条件下有什么物理性质呢?一般实验室里不好研究这种材料性质,这是物理力学一个很重要的研究方向。钱先生本人在美国对原子能也非常感兴趣,包括原子弹,为了研究原子能他还发表过几篇文章,还研究过如何用核动力做核火箭。那么在原子反应的情况下,高温、高压的条件下,材料的性质又会怎么样,他知道,一般宏观实验无法解决这些问题。所以他要开辟这么个学科,要从微观的量子力学、统计力学这样一些基本原理入手,通过计算机的计算,来求解这种极端条件下的材料性质。他心里非常明白,这就是将来必须要解决的,工程技术需要的科学问题。可是学生们不知道。由咱们自己培养的中国科技大学的学生,到了文化大革命中,就变成了中国科学院各个研究所的主要的红卫兵,主要的造反派。他们很快就贴出大字报,反对物理力学。说这个物理力学完全是脱离实际的理论研究,完全是钱学森自己晚年的余兴节目。面临解散的危险,我内心非常紧张,我对这门科学非常有感情,所以我去参加了他们最后一次会议,好像是在力学所大楼的二楼中间的会议室。

钱先生当然也看了大字报。在这个解散会上,钱先生非常难受。他说,物理力学非常重要,你们不知道应用,我知道啊,我不能告诉你们哪。我们两位老所长,钱先生和郭永怀先生,在保密方面可以称为模范。他们两个常不在所里,到哪里去谁都不知道,包括郭先生要到西部地区去放原子弹,连他夫人李佩先生都不知道。他只说,我要走几天,也不说什么时候回来。钱先生说,物理力学有用,但我不能告诉你们哪。当然我们毕竟工作多年,知道物理力学是有用的。当时数学研究所,华罗庚领导的人都被赶到石景山钢铁厂去当炉前工,拜炼钢的工人师傅为师,去找数学问题研究。你们在座的年轻人不知道当时我们这些情况,加上现在有关的这些历史也绝少介绍,广泛的传媒、书本也不反映这些,这些还只是最近几十年的事情呢。在我们那个时候天天碰到类似于物理力学研究室这样的事情。钱先生在解散会上无可奈何地说:你们要到工农中去,和工农相结合,“上山打柴”;那我就在山脚下等你们,等你们筐里柴打满以后,我就在山下吹个哨子,你们下山吧,回家吧,回到力学所来做研究吧。听了这些话我心里很难受。

可就这样,一等就等了10年。文化大革命耽误了10年之久。

钱先生那个时候,主要的精力已经在导弹部门。在那次会议以后,他就和力学所军管的主要领导闹翻了。军管人员那个时候根本就不承认你们科学家有多重要。后来钱先生把组织关系迁走,所有的档案关系等等都从力学所转走,转到国防科委去。钱先生在他走以前,文化大革命以前,尽管他主要的精力是放在火箭导弹方面,可是他每个星期还要回来,听郭先生说说力学所情况怎么样,但他主要是要到物理力学研究室去,跟他们讨论问题。在物理力学这个学科里面,在这个研究室里面,他是花费了最大的精力的。

第二个学科:化学流体力学

1956年 成立化学流体力学组

我本人是和化学流体力学有关的。1955年钱先生回国,我那时是大学三年级学生,教我流体力学的老师是林鸿荪先生。他是帮助钱先生建所的两位中年专家之一,一位是刚才讲到的朱兆祥先生,另一位就是林鸿荪先生。我在北大念书的时候,北大数学力学系有10位教授,都很有名,但是其中只有一位是力学教授,就是周培源先生,其他9位都是数学教授。缺人教力学课,就请了数学所力学室的林鸿荪先生教我们流体力学。四年级时,他带我做毕业论文。论文做得差不多了,他就跟我说,钱先生正在筹建力学研究所,你毕业以后就到力学研究所来。我说我要考研究生。他说,不要考研究生了,钱先生很着急,给了他一个任务,要开辟一门新的学科,就是把力学和化学结合起来,叫化学流体力学。缺人呀,所以要你来。我只招两个人,一个是你,学理的;另外我到工科大学再找个学工的(后来来了陈良,是浙大化工系毕业的)。你们俩跟我学,我跟钱先生学。头两年都在学,跟研究生没什么差别。这样我就过来了。钱先生的目的是要把整个化学工业和冶金工业来个大改造。当然非常吸引人了,所以我不考研究生就过来了。

与化工冶金所所长叶渚沛建立协作关系

钱先生和那时也在忙着建立化工冶金研究所的所长、化工冶金权威叶渚沛先生,他们两人的学术思想非常投机,一拍即合。两个人都是想要改造化工冶金工业,把工业新技术奠定在科学的基础上,这就是工程科学的思想。他们的说法就是,现在的化工冶金是瓶瓶罐罐,一锅一锅煮,把原料倒到瓶子、罐子、反应器里面去,看反应得差不多了再倒出来,这样太不科学了,效率太低,也不能严格控制产物的成分和品质。多年以后,我对力学的方方面面知道了一点以后,才明白了,原来这种思想是钱先生在美国研究火箭导弹时开始形成的。火箭导弹核心的部分就是发动机,发动机的核心是燃烧室,燃烧室就是一种化学反应器,把燃料和氧化剂注进去,经过很快的反应,气体产物通过喷管,形成超声速的射流,喷射到空气中,产生反作用的推力。同样的道理,地上的反应器是不是也可以这么做,这边原料进去,那边产品出来,反应器的任何一个断面上的状态可以不随时间改变,温度、压力乃至产物的成分都能得到很好的控制,何必要倒进去倒出来,稍有耽误的话,成分就变了,质量得不到保证。

记得有一次,我老师林鸿荪先生得了肝炎。他把我叫去说,有一件事情要麻烦你了。我问什么事情?他说,钱先生答应到白广路黑色冶金设计院去做报告,我不能陪钱先生去了,你陪他去吧。我说可以,我陪他去。钱先生报告的题目现在不稀奇了,当时没有听说过,就是冶金炉的转炉吹氧,把氧气吹进去,用氧气来炼钢。那个年头是用空气炼钢,空气里边五分之四是氮气,铁水跟碳反应太慢,最好把氧气吹进去,能加速反应。他讲这个题目,就是向冶金部的工程师宣传,怎么样把氧气吹进去,引起强烈反应,从而创造转炉这样的炼钢新技术。他的讲演其实是个高级科普,主要内容是介绍空气动力学中的拉伐尔喷管的基本原理,氧气通过这种喷管就能逐渐加速,形成高速的射流,射入铁水,达到强烈搅拌和快速反应的目的。

当年我到研究所以后,看到我的老师和朱兆祥先生正忙于协助钱先生建所。我看老师很忙,不便打扰,所以我第一年就在化学所的图书馆自学,那时候力学所刚刚建所,没有图书馆,没有食堂,都是借用化学所的。我整天泡在化学所图书馆看文献,去学习怎样把力学与化学结合起来。有一本杂志非常好,叫“工业与工程化学(Industrial and Engineering Chemistry)”,每年都有一期集中介绍化工中单元作业的基本原理,美国人已经把流体力学应用到化工中去了。钱先生的眼光非常敏锐,给我们指明了最前沿的研究方向。

我的老师林鸿荪先生跟钱先生商量,定下了三方面的研究题目:

1.结合化工的是固定床和流态化床中的流动反应机理。

我们同时和化工冶金所建立了协作关系,上面最高层次是钱先生和叶先生。我的老师,是副研究员一级,他和郭慕孙先生搞协作。我当时是大学刚刚毕业,和化冶所的研究实习员一起学习和讨论问题。我们每个星期都有定期的学术活动。

2.结合冶金的是转炉吹氧炼钢中的流体力学原理。

3.结合钱先生领导的航空航天,研究液体火箭中液体燃料的燃烧,准备研究冲压发动机的燃烧稳定性问题。

其中,前两项为改造化工和冶金工业服务;后一项是和钱学森先生领导的国防部五院建立协作。因为人手有限,先做第一个项目的研究。准备第二、三年再补充新毕业的大学生,开展冶金方面的研究工作。

1957年“反右运动”,1958年“大跃进运动”,化学流体力学研究组即行解散

很可惜,我们已经沿着这样先进的长远方向展开了布局,接着来了1957年的“反右运动”,1958年的“大跃进运动”,化学流体力学没办法搞下去,研究组即行解散。这是我一辈子的遗憾,这么一个宏大的理想,我没能做多少工作。不过我也要感谢那时候的一些经历。我那时学的有关燃烧的化学反应方面的知识,后来跟着郑先生做爆炸力学的研究时还是有用的。

5年后,流态化和转炉吹氧技术在国际上开发成功

那个年头,我们在大张旗鼓搞政治运动,对科学家实施揭批斗,可是国际上的强国,美国、日本、德国等已经把流态化和转炉吹氧炼钢很快研究成功,变成新的技术。如果我们那时不搞运动,允许钱先生、林先生带领我们去做研究,今天至少不会稀缺自主技术和产权吧。

第三个学科:工程控制论

第四个学科:运筹学

实际上这两门学科一直没有被取消,但研究工作则是时断时续,若即若离

工程控制论方面,1956年建立力学所时,已经成立自动化研究所筹备委员会,很快独立地成立了研究所。(www.xing528.com)

运筹学方面,一直到“大跃进”出现严重困难以后,科学院在全国实现大调整中,1960年把运筹研究组划归数学研究所。

但是这两门科学,钱先生思想里一直没有放弃,始终不断在探索。

在组织和研发火箭和导弹工程中实施了“总体设计部”,成为系统工程的典范

比如,他到航空航天部门搞火箭导弹,尽管是做工程师去了,但他在那里领导组织了很大规模的一个队伍。包括他自己所在的航天部,以前叫国防部第五研究院,并且组织起和各个工业部门、各个大学、科学院的协作体系。他设立了一个“总体设计部”,领导了一个全国的大协作。这样一个庞大、复杂而被实践证明是高效的管理组织体系和协作体系,可以认为是我们国家少有的实现系统工程的典范。

1986年后 组织系统科学讨论班,形成完整的系统科学的思想;并建议中央成立5个总体设计部

1986年钱先生退下领导岗位以后,在家里组织了一个系统科学讨论班。在这个系统科学讨论班里,我认为他是把20年领导火箭导弹这么一个规模巨大工程的实践经验,提升到理论的层次,形成比较完整的系统科学的思想。其中的实际贡献,就是向中央建议,要成立五个总体设计部。一个国家是个大系统,不能头痛医头,脚痛医脚。他建议所有的总体设计部,要把方方面面的权威行家组织起来,其中包括科学家、工程师、管理专家、社会科学家,帮助政府方方面面搞系统设计,搞优化。你看我们现在对什么事件都措手不及,这几个星期,报上争论,为什么物价涨了。而在前几星期,很多经济学家跑出来说没有通货膨胀,通货膨胀指标只是百分之二三,谈不上通货膨胀。只有凤凰台在那儿,请了几位专家议论说,这样涨下去不得了,要控制。连这么重大的问题都没有一个总体的头脑在那里规划。钱先生建立起了一个比较完整的系统科学思想体系,并且给中央提供了一个非常重要的成果,就是建议建立总体设计部。可是没有听到有什么大的反应。

*1960年郭永怀先生和钱学森先生都很重视爆炸力学和等离子体力学研究,成立了爆炸力学研究室和等离子体力学研究室

钱学森亲自命名爆炸力学

爆炸力学这个学科,这四个字是钱先生亲自命名的。来由是在1958年大跃进的时候,有人看到国外文献中报导爆炸成形的研究,即用炸药把一个薄板炸成一定的形状,觉得对制造工业有用,赶紧研究。那个时候正是大跃进年代,批判知识分子,批判科学家,在中关村大楼里做科学研究,就被批判成资产阶级的科研方式;到工农第一线去,拜工农为师,那就是无产阶级的。郑先生带着一帮人到各个地方,杭州锅炉厂、哈尔滨锅炉厂去做。在那个年代,没有可能研究什么科学规律,没有科学的储备,当然不可能马上做出产品来。一年耗过去,厂方的态度也冷淡了,我们只能回来了。那个时候正好因为“大跃进”饿死了很多人了,聂荣臻在广州召开广州会议,说是给你们知识分子举行脱帽加冕典礼。把资产阶级帽子摘掉,给知识分子戴上无产阶级的桂冠,希望科学家们还是要好好去做研究,搞发明创造。在这种气氛下,郑先生回所,从头再搞工程科学的规律性的研究。把炸药内部发生的过程,在水里爆炸产生冲击波的过程,冲击波打到毛料上的过程都搞清楚,特别是,发现毛料的高速变形会在水里引发气泡,产生空化现象,引起了第二次加载(冲击波是第一次加载)的过程。在这样的基础上研究得到了爆炸成形的模型律(相似律)。通过实验室里做的一系列小规模的模型试验,终于整理得到如何放大的规律,以此为基础,可以放大实验规模,做出大型的产品实物。

在我们楼前的篮球场上搞过一次现场演示,钱学森先生专门组织这次展示:用一个雷管,把一个小薄铁片,炸成了一个碗。钱先生绕场一周,把当场炸成的小碗端给大家看,并且说:你们不要小看这小碗,将来在机械工业里面要形成革命的。因为钱先生是两方面的负责人,一面是力学所的所长,另外一面又是五院的院长,等到我们有了这么一种放大的规律以后,他对火箭导弹部门下指示,要在首都机械厂设立一个车间;让我们把爆炸成型的原理和模型律的方法教给那里的工程师,怎么样做放大实验,把实物产品做出来。经过一年努力,他们把火箭的关键部件——喷管做成功了。钱先生非常高兴,说了一句话:现在看来,一个新的学科形成了,就是爆炸力学。

同时,他说应该召开一个全国性的学术会议,你们找北京市最好的宾馆来开这个会。当时苏联专家撤退以后,友谊宾馆空着,我们就在友谊宾馆开会。他说,你们要做学术报告,不仅力学所要做报告,首都机械厂的工程师也要来做报告,现身说法,介绍导弹的喷管这种最关键的部件,又大又薄,形状又复杂,是怎么样用爆炸的方法做成功的。这里面用的是力学的规律,是力学研究的结果。你们还要展览,准备好展板。记得在开会之前,钱先生突然到我们实验室来了,他要看看我们的展板到底准备得怎么样。他兴冲冲过来,停在一个展板前面,皱起眉头来了。以前他称呼他的学生郑哲敏叫郑先生,这次他发火了,他扳起面孔说,郑哲敏呢,把他叫来!我们赶快把郑先生请来。钱先生指着那个展板说,你看看。郑先生一看,马上道歉。他看到有的数据的“有效数字”写到五六位之多,哪有那么多有效数字呀,这像力学所的工作吗?郑先生赶紧检讨说,我没注意,没注意,叫他们改。所以钱先生非常严格。一方面对我们工作很高兴,但一方面也防止出洋相。

当年北京航空学院有位副教授(那时郑先生也还是副研究员),他不相信力学所会有这么样的研究成果。他说,爆炸现象很复杂,眼睛一眨就变了,哪会有什么科学理论?他不相信。谁知道友谊宾馆的会上,工程师现身说法,我们还提供资料,还做报告。过了一段时间,传过来一个消息,说这位副教授先生承认了,力学所的工作有道理。他本人也在做爆炸成形,不过是用经验的方法去做,做一个小模型实验,然后放大1.1倍,如果行了,然后再放大1.1倍,这样慢慢地把放大比例翻上去;而我们是运用放大规律,几倍几倍地放大上去,这就是差别。什么叫科学,什么叫工程,就是有这个差别。从此以后,爆炸力学的名称有了,郑哲敏先生领导着我们在爆炸现象的多个方面展开了研究。

等离子体力学,钱先生、郭先生两位也认为非常重要,天体里几乎全是等离子体现象。为研究清洁能源的托卡马克热核反应,主要就是研究等离子体的运动原理,现在美、欧大国还在研究。低温等离子体可以用来做加工手段,有很大的用途,因此钱、郭两位在力学所创建了等离子体力学研究室。第一任研究室主任就是郭先生本人。

*尽管政治运动不断干扰,力学所到文化大革命开始时,工程科学研究还是在以下四个方面做出了成绩

(1)配合火箭导弹的研制,实现了液氢-液氧发动机试车台的点火燃烧;以及建立了大功率等离子体加热器。后者是指,火箭再入大气层后,表面温度变得很高,在实验室里怎么样模拟这种高温条件,力学所采取了用非常规的等离子体加热的办法,进行了烧蚀的实验和理论研究。

(2)在爆炸加工、爆破以及空中和地下核试验等方面,取得一系列成果,为钱学森先生本人命名的“爆炸力学”打下基础。

(3)对上海的地面沉降现象,找到了原因并给出了防治措施。

(4)在力学所筹建了我国研制人造卫星的第一批核心队伍。文化大革命以后这部分队伍独立出去,成立了卫星研究院,该院的总体设计部以及很多重要的实验室的骨干,许多都是力学所出去的人。

*中科院的任务是做超前的科学研究还是做技术开发?是写论文还是出产品?

上述一系列政治运动的干扰在科学和技术研究方面究竟反映了什么问题?集中起来可以归纳为四个字:“急功近利”。到底中科院的任务是做超前的科学研究还是做技术开发?是写论文还是出产品?这两个问题我们的领导始终搞不清楚,可是钱先生和郭先生心里非常明白。

在组织协调全国火箭导弹大协作中,钱先生始终强调中科院要超前于产业部门,做前瞻性的研究,主要是研制新型燃料和研究液体燃料的燃烧稳定性问题

钱先生始终强调中国科学院的各个研究所要参与这个大协作,可是科学院做的工作跟五院等导弹部门的不一样。科学院的工作要超前于产业部门,做前瞻性的研究,比如力学所主要是研制三级火箭和四级大型火箭的新型燃料以及燃烧室内稳定燃烧的机理这种问题。可是,中国科学院的领导、力学所的领导却觉得,做理论研究写几篇论文不过瘾,得不到中央的承认,体现不了自己工作的价值。也要直接搞火箭,也要做导弹。

很多人都不知道,力学所当时的规模要搞得很大。我参加过劳动,到怀柔去为力学所修过铁路,差一点就参加发电厂的建设。在那里要搞一个大规模风洞,要求很大的供电量,北京市发电厂不够供应,要自己成立发电厂,力学所还要有自己的铁路系统。可是大跃进时期死了许多人,我们这个浩大工程也做不下去了。那个时候,钱先生和力学所的党委书记矛盾很大。我知道他们矛盾的要害,我当然认为钱先生正确。他说搞火箭搞导弹是要花大钱的,中国只能一个单位搞。中国科学院不能搞,不要搞。但是科学院要搞前瞻性的工作,有关三级、四级火箭的科学问题现在要等着科学院去解决。现在产业部门那边是做一级、二级的固体火箭,你们也去搞固体火箭有什么意思啊?你们做成了也可能人家不要的,人家的经验比你们丰富得多啊。钱先生是苦口婆心,但是我们的领导听得进去吗?听不进去。我的老师林鸿荪先生在分部,所以我猜想他的日子很不好过。他是要争取入党,后来的确入了党,他要受到组织上的约束。叫他搞实物也只能去搞实物。给他的任务是要把固体火箭放上去,每次发射试验,把分部所有的人调动起来,分散在野地里面,发射失败,在哪里掉下来,赶紧去捡,捡回来再分析。实际上钱先生已经说了,这种工作是重复,那边有人搞,不要你们搞。可是这里就是不听。

*1959年向中央提供“关于在中国科学院配合国防需要开展火箭技术探索性研究的意见”

1959年6月14日,钱先生给中央提供一个意见书,“关于在中国科学院配合国防需要开展火箭技术探索性研究的意见”,在其中明确建议科学院各研究所为配合国防部的研究设计单位进行火箭技术的探索性研究;不是去做实物,不是和国防研究部门一样做固体火箭。

*1965年对力学所四清工作队负责人明确指出应该有分工

1965年“四清运动”中,文化大革命前夕,当时力学所已经被四清工作队监管。4月13日,钱先生对四清工作队队长说:“我对张副院长(当时中国科学院第一把手张劲夫)说过,力学所本身不出产品,是出报告,当然报告要联系实际,解决(和提供)工程技术中需要的资料。有的人好像要力学所做个机器,我感到这是有困难的。”这儿“有的人”,就是中国科学院的领导、力学所的领导。这正是文化大革命的前一年,他非常明确地指出来,应该合理地分工协作。

*1959年郭永怀先生布置全所全年工作时的一段话

再举一段话。郭永怀先生在大跃进的第二年,即1959年,他已经发现大跃进里做法的荒谬、浪费和破坏性,力学所也在那样干。对这种干法,他是既生气又着急。那个时候,他已经负责力学所的常务工作。他在1959年年初布置全年工作时,明确指出:“一个研究所如力学所的任务,是进行理论研究,完成后把研究成果交到设计部门,再由他们像接力似地展开下一阶段开发工程产品的工作。”他很明确地指出,不是由我们去做开发工作。郭先生当时是冒着政治风险讲这段话的。事实证明,很多人后来真因此被打成彭德怀右倾机会主义分子。

第二个阶段:文化大革命结束,恢复科研时期——70年代后期

*第二任所长郑哲敏先生全面恢复工程科学研究体制

郑先生一方面开辟成立基础力学研究室,研究流体力学的湍流的机理和固体力学的断裂的机理;另一方面,大量部署工程科学的研究,结合国家经济建设的需要,明确提出力学所在能源、环境、海洋、灾害防治等方面,展开工程科学的研究。

*协作非常活跃。基础研究、“863”高技术研究和民用煤与瓦斯突出机理研究等方面成果不断

那个时期气象更新,内外协作也非常活跃。比如郑先生建立的基础力学实验室,当时是中国科学院的开放实验室。他的开放程度就和别的单位不一样。别的开放实验室是向国家要一笔钱,就在本单位用,肥水不外流。他是真正做到开放,他规定大部分经费要给别人用,别的单位、别的研究部门、别的高校可以到我们这来申请项目。他成立了一个学术委员会,请天津大学的周恒当主任。每年开两次会,年初一次,年底一次。年初是审查项目申请,谁都可以申请;年末要验收。那时周恒先生说话算数,不是郑先生说话算数。真正做到开放。所以他的实验室,后来在每年评比时,在中国科学院总是第一名。后来有个规定,连续三年是中国科学院第一名的开放实验室,自动晋升为国家开放实验室。

协作非常的活跃,无论基础研究、“863”高技术研究和民用煤与瓦斯突出机理研究等方面成果不断。煤矿安全问题是最使国家领导人伤脑筋的事情,在那几年里有明显的进步。

*1982年钱学森先生在力学学会成立25周年理事会议上致开幕词

1956年建立力学所,第二年1957年成立力学学会,到1982年25周年,钱先生当了25年的理事长,在此时交接班,交给了钱令希和郑哲敏先生。这次理事会开得很有特点,不只是开个选举会,还要开成一个学术讨论会,专门邀请国内方方面面的权威给力学研究出题目。钱学森先生致开幕词,很长的一个开幕词,非常精彩。中心思想谈了三点。

第一点,力学为工程设计服务,直接为发展生产力服务;

第二点,力学也是为发展其他自然科学服务的;

第三点,力学的方法也可以用来为发展自然科学服务,比如说无量纲方法、相似律方法。

他还是继续关心着力学的研究工作。

那次的理事会,第一个大会学术报告是请了机械工业部的总工程师陶亨咸先生做报告,很精彩,讲了机械工业中很多需要力学解决的问题。钱先生专门写了一个条子交给郑先生,说人家机械工业部给我们提了那么多的问题,就看你们的了,你们要解决啊。力学界要和机械工业界一起解决这些问题。

郑哲敏先生也在会上做了煤与瓦斯突出的报告。我记得那次他做完报告后,朱兆祥先生本来坐在后面,他赶紧冲上前去,我也跟上去。我就听朱先生向他祝贺,说你今天做了非常重要的报告。煤和瓦斯突出那么复杂的现象,你居然把其中起关键作用的力学问题提炼出来,我佩服你。第二句话他说,你还要自己带队伍来解决这个难题啊,我更佩服你。会上十几个报告都非常精彩,后来力学学会就专门出版了一本书,书名是《力学与生产建设》(北京大学出版社,1982年),我建议年轻人到图书馆去读读这本书。

*2007年钱学森先生专门为力学学会成立50周年写信祝贺

到了2007年,力学学会成立50周年。钱先生专门写信祝贺,指出:“我认为,近50年来,人们通过实践认识到力学(或叫应用力学)有两方面的服务对象,一是为工程技术服务;另一是为发展自然科学服务,二者是相辅相成的,相互促进的。”这就是工程科学。

第三个阶段:1987年,中国科学院领导提出“一院两制,以开发养科研”。力学所又一次偏离工程科学研究的方向

*解散爆炸力学、物理力学和等离子体力学三个研究室

力学所领导响应中国科学院领导号召,解散了爆炸力学研究室、等离子体力学研究室,并且第二次解散了物理力学研究室。郑先生在文化大革命后好不容易第二次把物理力学研究室建起来,这次又被解散掉。三个研究室的建立都和钱先生有关,钱先生自己建立的物理力学研究室被解散,他命名的爆炸力学研究室被解散,钱先生和郭先生两人建立起的等离子体力学研究室也被解散。三个最活跃的交叉力学学科,最有生命力的,和工程技术具有密切联系的,都被解散。

*解散研究室是为了成立所谓“联队”,开公司,要从事技术开发

从那时到现在,时间也不算长,再去找一找,现在力学所还留了几个公司啊?公司倒是不多了,因财务问题被法院传唤的倒不少。

从此,力学所又一次偏离工程科学研究的方向。

到了本世纪初,中科院领导又提出考核科研有两个主要指标:第一个要数发表SCI论文的篇数,第二个要数创收金额,把这两个作为绩效考核。科学研究工作又一次遭受了大摧残。

第四个阶段:从2000年力学所重新成立工程科学部开始

郑哲敏先生经过认真总结思考,觉得力学所这样下去不行,必须彻底改变现状。不能取消工程科学,不能不研究解决国家需要的重大问题,现在尽是小打小闹,把研究所变成了“东安市场”。郑先生酝酿在力学所成立“工程科学部”。取名“工程科学”,意在恢复、传承钱学森先生建所宗旨。

2000年3月13日,正式成立了“工程科学部”。又恢复了针对国家需求的研究。

2009年,中国科学院领导已经批准力学所成立钱学森实验室。可是,大家也都知道,就在这个时候,咱们怀柔基地被强行拆迁,实验室夷为平地。一面在纪念钱学森,号召大家学习钱学森;一面,钱学森的“大本营”却是这么种境遇。所以我在科学院座谈会上的最后一句话是,呼吁白春礼副院长支持钱学森实验室。

今后会怎么样,大家拭目以待吧!

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