錢學森
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逸馥 編撰 今天是人民科學家錢學森95歲誕辰。為此，本報把錢老的主要學科成就集結成文，以表達對他的崇高敬意。 技術科學思想的形成 錢學森的科學思想最初形成的起點，應追溯到他1935年赴美留學。那是中華民族內憂外患的年代，凡從那個時代過來的人都有刻骨銘心的記憶。在中央電視臺10頻道《大家》欄目為紀念開播三周年所制作的特別節目中，介紹了我國不少著名科學家(錢老也在其中)當年赴海外留學的心態，以及新中國建立后，學成名就的他們義無反顧地拋棄優越生活和所創立的事業，回國投身于祖國社會主義建設的心情和舉動，幾乎驚人地相似?，F在的莘莘學子很難理解這些科學家們當年一去一返的眷眷報國之心。上世紀二三十年代，憂國憂民正是錢學森告別祖國的初衷。 1935年，錢學森進入美國麻省理工學院(MIT)航空系學習，只用一年時間就獲得航空碩士學位。他希望學到更高深的理論知識，成為站在科學最前沿的、有深厚理論基礎的科學家，同時又是具有豐富實際經驗的工程師。錢學森作了一生中重要的選擇，毅然轉向航空工程理論——應用力學的學習，師從加州理工學院(CIT)世界著名應用力學大師馮·卡門教授。 馮·卡門不僅教給錢學森從工程實踐中提取理論研究對象的原則，而且教會他如何把理論應用到工程實踐中的方法；錢學森還從馮·卡門那里學到了高屋建瓴地分析問題、提煉觀點的能力。馮·卡門的治學精神和學術思想，形成了錢學森在以后幾十年的科學研究中沿襲采用、推廣的基本方法。馮·卡門不僅是位科學大師，而且是一名組織能力很強的社會活動家，善于同各方面的人打交道，這為他的科學研究和工作帶來極大的便利。這一點對錢學森也有深刻的影響，使得他在日后組織領導中國的國防尖端科技研究中獲益匪淺。這也是國內不少從事科研的科學家，普遍不甚關注和需要加強的方面。 從1936年至1939年攻讀博士學位期間，錢學森在馮·卡門的指導下，研究了可壓縮流體邊界層；有傾角的回轉體的超聲速繞流以及應用恰普雷金變換求解二維亞聲速流動等課題；并與同學馬林納合作研究了以逐次脈沖推進的探空火箭飛行的分析。1939年6月，錢學森以這四項研究成果獲得航空與數學博士學位。 1939年后，錢學森又對薄殼失穩產生了興趣；他還研究了超聲速流動、超聲速流動和稀薄氣體力學、火箭和噴氣推進技術等。這些研究所獲得的經驗，為錢學森回國后從事國防尖端武器系統的研究起到了重要作用。 20年的求學、教學、工作實踐，使錢學森逐步積累和形成了自己對科學技術的理解和認識，這就是錢學森科學思想形成的第一個里程碑——技術科學。1948年和1957年，錢學森分別發表的Engineering and Engineering Sciences和《論技術科學》兩篇論文，闡述了什么是“技術科學”。 錢學森認為，技術科學與自然科學(現稱基礎科學)都是科學。自然科學屬于基礎科學層次，技術科學屬于應用科學層次。技術科學的目標首先是為工程技術(廣義上泛指一切應用和技術領域)服務，為工程技術提供有科學基礎的工程理論，進而帶動和領導產業的發展；而自然科學的核心是為了理解和認識客觀世界的規律。這是技術科學不同于自然科學的另一個方面。簡單地說，自然科學以認識世界為目的，而技術科學則以改造世界為目的。但兩者也有廣泛的共同點，那就是發展科學。 錢學森認為技術科學也不同于工程技術，因為技術科學研究工程技術中帶有共性的東西，意在使工程設計擺脫傳統上依靠經驗為主的局限性，從而加速工程實踐中的設計原理組織成學科，以揭示不同工程實踐領域的相似性和強調基本概念的強大威力。技術科學以自然科學的理論為依據，創建工程技術所需要的工程理論。錢學森首先把技術科學界定為自然科學和工程技術間的橋梁，同時指出技術科學研究也是一種富有創造性的勞動，即技術科學和工程技術實踐也會導致科學上的原創性發現。他還很有預見性地提到，技術科學的貢獻甚至不限于自然科學領域。 技術科學思想的具體體現是他1954年出版的《工程控制論》。該理論充分了解和發揮諸如導航技術、控制技術等新技術的潛在力量，以更廣闊的眼界和更系統的方法來觀察相關問題，這不僅是解決舊問題的更有效的新方法，并且可以揭示新的前所未有的前景。錢學森在以后數十年的科學研究生涯中，在諸多科學研究領域里，都延續了研究控制論的方法和思路，并取得大量有前瞻性的豐碩成果。 創建中國導彈航天事業及系統科學思想的形成 錢學森清楚，創建中國的導彈航天事業是一項艱巨而復雜的工程，它的難度不在技術層面。困難是在中國這樣一個特殊的環境下——薄弱的工業基礎設施，沒有專門的科學研究機構，專業技術人才匱乏，缺乏懂得現代國防尖端技術研究組織的管理人員等等。錢學森回國后看到，有了中國共產黨的領導，中國人民被最大限度地組織起來，全民族有一種自上而下的、前所未有的建設新中國的信念和決心，這是中國發展國防尖端技術得天獨厚的有利條件之一。 在如何把成千上萬的研究人員，數量眾多的研究、設計、試制、試驗和生產單位，難以計數的研究、設計、研制和試驗設備，數量巨大的研究與研制經費，要求嚴格、種類繁多的物質、器材，按照導彈、火箭和航天技術發展總目標的要求，協調一致地組織起來，有序地投入到這一工程系統的研究、設計、試制、試驗和生產過程中去，形成一個具有科學預見性的實施計劃，建立起一個高效有序的導彈火箭工程開發組織管理體系，是錢學森通盤思考、研究的大課題……這一課題的研究，一直延續到錢學森晚年所從事的國家科學技術、宏觀經濟的預測與管理，現代復雜工程系統的開發管理這一世界性難題中。 在創建我國導彈和火箭研究體系之初，錢學森就意識到：現代復雜工程系統的開發與傳統工程研制有很大不同，必須建立具有宏觀謀劃指導與系統設計控制、管理職能的總體研究機構——這就是他提出的導彈研究院。 錢學森在組織實施我國導彈航天工程中，成功運用了“工程控制論”的方法，并研究、制定、驗證、完善了一整套中國現代工程系統開發的技術過程。他在總結我國導彈與航天工程研制實踐的總體工作經驗時指出：“這樣復雜的總體協調任務不可能靠幾個人來完成，因為他們不可能精通整個系統所涉及的全部專業知識，他們也不可能有足夠的時間來完成數量驚人的技術協調工作。這就要求以一種組織、一個集體來代替先前的單個指揮者，對這種大規模的社會化勞動進行協調指揮?！边@一現代工程技術“總體設計”的思想，在20世紀80年代被逐步推廣到解放軍各總部、軍兵種建制的建設中，成立了相應的研究機構，并發揮著重要作用。 從20世紀30年代末起，在從事火箭與噴氣技術研究和中國導彈航天工程實踐的近40年中，錢學森逐步跳出了控制論的局部，站在了整個系統研究的巔峰，開始形成有關發展系統科學的獨特戰略思想。 1978年，錢學森、許國志、王云壽在《文匯報》發表《組織管理的技術——系統工程》一文，該文是錢學森研究系統科學的第一篇論述，它從整體性、有序性和動態觀點，考察和梳理了這個領域，把它整合為一個高度有序的知識系統，并思考了整個系統研究的體系問題，即分為：工程技術、科學理論和哲學三個層次，但沒有上升到系統科學的高度。經一年的研究分析后，確定了系統工程的學科歸屬和指導它的科學理論，并正式采納“系統科學”一詞；同時闡述了系統科學在他所研究和確立的現代科學技術體系中的地位；構建系統科學的體系結構，即：三個層次一個橋梁的框架，該框架對系統科學進一步發展有預測功能。系統科學是錢學森科學思想形成的第二個里程碑。 按照錢學森的觀點，系統科學不是一門技術，而是由眾多部門組成的一大類技術。系統科學的研究延續到錢老退出一線工作后十余年，他還在為創建“系統學”這門學科寄予厚望。 錢學森從事系統科學和思維科學研究的另一重大成果是，1990年在《自然》雜志第一期發表的錢學森、于景元、戴汝為的重要文章《一個科學新領域——開放的復雜巨系統及其方法論》，將作者20世紀80年代初對處理復雜系統所概括的“經驗和專家判斷力相結合的半經驗半理論的方法”進一步地加以提高和系統化，提煉出“開放的復雜巨系統”的概念；并以系統論的觀點，在社會系統、人體系統、人腦系統及地理系統實踐的基礎上，提出處理“開放的復雜巨系統”的方法論，即“從定性到定量綜合集成方法”(Meta-synthesis)。 “從定性到定量綜合集成方法”，其實質是把各方面有關專家的知識及才能、各種類型的信息及數據與計算機的硬、軟件三者有機地結合起來，構成一個系統，為綜合使用信息提供了有效的手段。按我國傳統的說法，把一個非常復雜的事物的各個方面綜合起來，達到對整體的認識，稱之為“集大成”。實際上，“從定性到定量的綜合集成技術”，就是要把各種情報、資料、信息，把人的思維、思維的成果、人的經驗、知識、智慧統統集成起來，這就是錢學森提出的“大成智慧工程”。 多學科思想的形成及科學技術體系的構建 進入20世紀80年代，錢學森由于年齡的關系，辭去了國防科研一線領導職務，但他的科學思想更加活躍，馳騁在更寬泛的自然科學領域，并對社會科學產生了極大興趣。他深入研究了馬克思主義哲學，并用馬克思主義哲學指導自己的研究工作，在自然科學與社會科學的結合點上，作出了許多開創性貢獻。他這一時期的學術貢獻包括：系統工程和系統科學、思維科學、人體科學、地理科學、軍事科學、建筑科學、有關人才培養的大成智慧工程、科學技術體系與馬克思主義哲學。其中，有助于我國西部大開發和促進國民經濟新增長點，并取得明顯經濟效益的研究成果是沙產業和草產業。 沙產業 1984年，錢學森提出“創建農業型知識密集型產業——農業、林業、海業、沙業”。在以后的十多年里，他以多種形式對“沙產業”(Deserticulture)作了多方闡述，形成了錢學森關于沙漠戈壁合理利用的科學構想。其實質是必須利用全部現代科學技術，包括物理、化學、生物學等基礎科學，通過光合作用轉換太陽能；利用系統工程綜合開發產品和后加工；建立適合市場機制的有效管理體系。只有這樣，才能在我國150萬k㎡的沙漠、戈壁和沙漠化土地上，創建能“為國家提供上千億元產值的沙產業”，“為人類開拓新的食品來源”。他認為沙產業是變不毛之地為沃土，他預期沙產業以及其他知識密集型農業型產業的建成，將是一次新的產業革命。 農業種植生產活動的實質就是最大限度地利用光合作用固定和轉換太陽能，但傳統農業種植技術不能提高太陽能的利用率。錢學森的沙產業的技術路線可以通俗地表述為：多采光、少用水、新技術、高效益。目前推動沙產業的技術措施就是用新材料構筑起一個能起隔離作用的膜和殼。這種薄膜和殼有很好的透光性，且不利于水和熱的逃逸散失，優選進行光合作用的主體植物或品種，也是重要方面。 目前，在錢學森沙產業思想的指導下，甘肅張掖已建立了13個沙產業綜合開發試驗區，地膜保護地栽培近100萬畝，其中光溫室、塑料大棚3.83萬畝，年產蔬菜水果能滿足整個蘭州市民的需要，并出口日本。 草產業 20世紀80年代中葉，錢學森提出創立農業知識密集型產業時，就提到草業產業化的理念，其基本含義是：以草地為基礎，利用日光能量合成牧草，然后用牧草通過獸畜、生物，再通過化工、機械等一切可利用的現代科技手段，建立起創造物質財富的高度綜合的產業系統。他說，除草畜統一經營外，還有種植、營林、飼料、加工、開礦、狩獵、旅游、運輸等經營活動。 為探索發展草產業的具體途徑，在錢學森論述的指導下，經過20多個省區40多個試點項目(每個投資千萬元以上)的反復實踐，創立了草業系統工程的基本理論和模式。各省市自治區運用這一理論，創造出許多不同形式的具體模式。如內蒙古西部干旱草原的達拉特旗五股地家庭牧場，新疆荒漠草原區的阜康灌溉草地牧業經濟聯合體，貴州高寒草山區的威寧灼圃現代草業科技合作牧場，云南紅壤貧瘠草山區的曲靖種草養畜聯合體等模式，都具有較高的經濟效益、生態效益和社會效益。一些項目的生產力水平已接近或趕上經濟發達國家同類型草地的先進水平。草業系統工程基本理論和模式的創立和應用，為具體發展知識密集型草產業探索出一條成功的道路。 在從事多學科領域十余年的研究之后，錢學森從系統科學思想出發提出了現代科學技術的體系結構。這是錢學森科學思想形成的第三個里程碑。 該科學技術體系從橫向上看有11大科學技術部門。即：自然科學、社會科學、數學科學、系統科學、思維科學、行為科學、人體科學、軍事科學、地理科學、建筑科學、文藝理論；這是根據現代科學技術發展到目前水平所作的劃分，今后隨著科學技術的進一步發展，還會產生出新的科學技術部門。所以，這個體系是動態發展的系統。從縱向上看，每一個科學技術部門里都包含著三個層次的知識：直接用來改造客觀世界的應用技術(或工程技術)；為應用技術直接提供理論基礎和方法的技術科學；以及再往上一個層次，揭示客觀世界規律的基礎理論，也就是基礎科學。技術科學實際上是從基礎理論到應用技術的過渡橋梁。錢學森指出，這三個層次的知識結構，對其他科學技術部門同樣是適用的。這是很重要的科學劃分，很有啟發性。唯一例外是文藝，文藝只有理論層次，實踐層次上的文藝創作，就不是科學問題，而是屬于藝術范疇了?？茖W知識的特點是，不僅能回答是什么，還能回答為什么。但人類從實踐中還獲得了大量的感性知識和經驗知識，這部分知識的特點是只知道是什么，還不能回答為什么，所以進入不了現代科學技術體系之中。我們把這部分知識稱作前科學。前科學處于該體系結構的底層。從前科學到科學再到哲學這樣三個層次的知識，就構成了人類的整個知識體系。錢學森認為，馬克思主義哲學是人類對客觀世界認識的最高概括，也是科學技術的最高概括，處于11類技術科學的頂部。辯證唯物主義反映了自然界、人類社會和人的思維發展的普遍規律。因此，現代科學技術的發展，應該堅持馬克思主義哲學的指導作用。另一方面，現代科學技術的發展，也為馬克思主義哲學進一步概括和發展提供了豐富的材料，這又推動著馬克思主義哲學的發展。 辯證唯物主義是錢學森一生從事科學研究和工程實踐的指導思想 錢學森一生自覺地運用著辯證唯物主義從事科學研究，這是他對人類現代科學體系和科學史的正確理解。他認為這不僅是哲學的核心，而且是整個科學技術體系的核心。 關于哲學，確切說馬克思主義哲學，即辯證唯物主義及其部門哲學。錢學森明確地說：“把馬克思主義哲學放在科學技術體系的最高層次，也說明了馬克思主義哲學的實質，它絕不是獨立于現代科學技術之外，它是和現代科學技術緊密相連的。” 關于辯證唯物主義世界觀，辯證法是世界觀的一部分，認識論和唯物史觀是部門哲學等問題，錢學森把認識論、唯物史觀與辯證唯物主義區別開來，把辯證唯物主義視作最高層次的世界觀，而把認識論與唯物史觀作為部門哲學，視作辯證唯物主義世界觀與思維科學、社會科學聯系的橋梁。這樣，他所說的辯證唯物主義在內容上已不同于一般教科書所說的辯證唯物主義，而只是唯物主義的辯證的世界觀。 錢學森指出：部門哲學是辯證唯物主義與一切科學技術聯系的橋梁，辯證唯物主義通過部門哲學而從科學技術汲取豐富的發展自己的營養，而各門科學技術則通過部門哲學從辯證唯物主義取得認識世界和改造世界的一般方法，即哲學的思想指導。錢學森現代科學技術體系的思路，有利于克服分門別類的研究和職業分工所帶來的只分不合、孤立片面的思維方式，更有利于克服把哲學排斥于現代科學技術之外的錯誤傾向。 錢學森始終認為，用辯證唯物主義的觀點指導科學研究是我們社會主義國家的一大優勢，不能放棄這一法寶。 錢學森科學思想是21世紀科技強國的法寶 錢學森的科學思想是一個知識寶庫，對國家的發展、建設和安全有著極其深遠、長久和潛在的戰略影響。錢老晚年的許多科學研究成果已經付諸實踐，并取得可觀的經濟和社會效益。但許多具有前瞻性的研究領域，還沒有被廣大科技工作者乃至各級領導所認識和理解。錢老設想建立的國家級總體設計部的愿望還沒有實現，錢老用于解決復雜巨系統的以人為主、以計算機為輔，從定性到定量的綜合集成研討廳體系也還沒有建成。要做的事確實很多。 人民科學家錢學森，在諸多學術領域中形成、建立、發展了自己的科學思想，內容極其豐富、珍貴。所以說，現在應該是有組織、有計劃研究、理解錢學森科學思想的時候了，這對中國成為21世紀科技強國具有深遠的戰略性意義。 參考資料： 涂元季：《人民科學家錢學森》； 王英：《錢學森學術思想研究》； 莊逢甘、鄭哲敏主編：《錢學森技術科學思想與力學》； 北京大學現代科學與哲學研究中心編：《錢學森與現代科學技術》； 宋健主編：《錢學森科學貢獻暨學術思想研討會論文集》。 | 
