钱学森,大师!

转自:天下纵横谈

作者:YST 

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中国现代科学基础的奠定人之一钱学森逝世,悼念之余,翻出YST的一篇老文章,写得非常精彩,对钱大师的生平介绍以及学术水平做了一翻精彩的总结。转文如下。

 

中國人會讀書的太多了,中國留學生在國外表現傑出的也非常多,拿瑞典炸藥獎的就有六、七個,但是他們的影響力都很有限。錢學森一九三五年來美國作研究生,一九四五年就成為五角大廈導彈技術核心顧問組的成員,為美國未來的軍事發展規劃藍圖,成長速度之快、影響之深遠令人瞠目結舌。到目前為止沒有一個中國留學生的成就和影響力能夠跟錢學森相比,也沒有一個外國科學家能相提並論,譬如費米博士來美國以前就已經是世界知名的偉大物理學家了。錢學森在美國的事業成長是傳奇性的。

這篇文章我們就來談談錢學森在美國非常燦爛的事業與學術生涯。

(1)寬廣的學術背景

科學的領域太廣了,通常的學者只能在很窄的範圍內做很深的研究。一般說來,研究越是深入的學者,知識範圍越是狹窄,因為人的學習總量通常只有這麼大。理論大師進入實驗室不是打翻瓶子,就是被地上的電線絆倒;會動手的工程師通常數學不怎麼樣,理論走不深。錢學森學習的領域廣闊,因此比別人更能做出革命性的突破,也比別人有前瞻性,更能做出開創性的規劃。

尤其要做一個好的領導者,知識的博大比精深更重要。這方面負面的例子很多,現成的例子就是李遠哲。李遠哲的知識太窄,深而不博,導致他領導的「教改」工作徹底失敗,連中小學的教育改革這種並不算複雜的工作都一敗塗地,更不用說領導什麼開創性與前瞻性的科技規劃了,完全超出他的能力範圍。離開化學裏他專精的那一小部份,李遠哲什麼都不懂。李遠哲若是為中華民國未來二十年的科技發展作規劃,一定是災難性的。

錢學森則是一個典型正面的例子。他在一九四五年為頂尖富強的美國規劃未來的軍事科技,又在一九五五年為一窮二白的中國規劃未來的軍事科技。這兩個國情完全不同的國家,他的長期規劃工作都獲得了空前的成功。如此艱鉅的任務能夠成功絕不是偶然,也絕不是運氣,而是憑藉淵博的知識與務實的經驗。這種既廣且深的領導工作就連偉大的全能物理學家楊振寧都做不了。

軍事科技涵蓋面之廣、牽涉知識之深不是一般人能想像的。舉一個例子,二戰時期為了發展雷達美國國防部在麻省理工學院成立了「放射實驗室」(Radiation Lab)。從零開始,「放射實驗室」在高峰期有超過一千名科學家在裏面全時間工作。戰爭結束後,大部分的科學家回到學術界,其中有六位拿了諾貝爾獎,兩位成為美國總統的科學顧問,發展軍事科技所需要的天賦與知識由此可見。軍事科技處處是學問,雷達不過是軍事科技很小的一環而已。錢學森的影響力之所以超出絕大多數的科學家就是因為他能夠跨越「科學」與「工程」這兩個完全不同的領域,做到了既博大又精深,這是非常困難與罕見的。

錢學森1936年轉入加州理工學院就讀。這所學校強調理工結合,培養的學生既是科學家,也是工程師,博大精深就是在這種環境成長的。所以錢學森雖是航空系的學生,但是經常去數學系和物理系修課。譬如當時數學的前沿複變函數論、物理的前沿量子力學與相對論等,他都進修了。化學、生物學有些課程錢學森也去聽講,因此跟教授量子化學的鮑林(Linus Pauling,1901-1994,獲得1954年諾貝爾化學獎和1962年諾貝爾和平獎)大師成了好朋友,並且一同探討未來化學的發展。就是這樣,錢學森打下了堅實而又廣闊的數理化基礎。在火箭的研製工作中,錢學森負責設計並建造了加州理工學院的小型高速風洞,累積了工程經驗。這是導致他日後能夠為五角大廈規劃長遠發展計畫的重要原因。

(2)“自殺小組”(the suicide squad)

美國在上個世紀的三0年代沒有什麼科學家願意從事火箭的研究,他們把火箭跟星際旅行連在一起,看成是科幻式的旁門左道。因此當時的美國沒有科學家會正經八百的看待火箭。但是加州理工學院出了一個研究生名叫馬林納(Frank Malina)要挑戰傳統,他倡議成立一個火箭研究小組。根據張純如(Iris Chang)的書,加州理工學院的火箭研究小組初始成員只有四個人:馬林納(Frank Malina),派生斯(Jack Parsons),福曼(Edward Forman),和錢學森。這就是後來著名的“自殺小組”(the suicide squad)成員。

錢學森在晚年回憶說:“馬林納這個人很聰明,小組的其他幾個人動手能力也強,但他們理論上不怎麼樣,於是找到我,要我幫助他們解決一些理論計算的問題,就這樣我參加了火箭小組的工作。”

火箭小組成立了,但沒有經費。同事把他們看成一幫怪人,他們就打工購買二手材料製作火箭。後來有一位研究生阿諾德(Weld Arnold)願意給小組捐獻一千美元,條件是允許他進行拍照,於是這一千美元就成為美國火箭研究小組的第一筆資金。

有了這一千元,大家立即著手展開工作。錢學森首先對火箭研究進行分析計算,於1937年5月29日向小組提供了一份研究報告,解決了火箭設計中遇到的幾個理論問題。報告的內容包括:燃燒室中的溫度、火箭的理想效率、燃燒產生氣體膨脹不足和過度膨脹對火箭效率的影響、燃燒噴嘴的設計、發動機推力的計算等等。這份報告被收進他們的火箭研究課題選集,該選集被小組成員稱為他們的“聖經”(美式幽默)。

到了6月份,小組的工作得到馮卡門的支持。於是小組可以利用學校的實驗室設備進行試驗。但是隨後的試驗有多次失敗,並且給校園造成許多災難性的損失。火箭試驗時產生的腐蝕性氣體使許多儀器的金屬表面氧化,有一次爆炸差一點使馬林納喪命,污染性氣體瀰漫著辦公樓的許多房間,嗆得人喘不過氣來。

馮卡門不得不把他們趕出校園,全校師生從此戲稱他們是一個“自殺俱樂部”,這個火箭小組就成了日後大大有名的“自殺小組”(the suicide squad)。

“自殺小組”並不因此而灰心喪氣,他們把設備搬到市郊一個名叫阿洛約.塞科(Arroyo Seco)的乾枯河床上進行試驗。於是這個地方就成了美國火箭的搖籃,後來發展成為全球著名的「噴氣推進實驗室」(Jet Propulsion Laboratory,簡稱 JPL)。

(3)助飛火箭(JATO)與噴氣推進實驗室(JPL)

1938年的秋天,馮卡門和加州理工學院的校長參加一個美國科學院所屬的軍事航空委員會召開的會議。軍方在會議中建議發明一種火箭能夠助推重型轟炸機,使它能在很短的跑道上或是航空母艦上迅速起飛。當時傳言納粹德國正在發展火箭,所以美國國防部感到壓力,特別是時間上的緊迫。馮卡門回到學校後立即找馬林納、錢學森等人商議,決定接受這個名為“JATO”的任務。JATO 就是 Jet-Assisted Take Off(噴氣助飛)的縮寫。

錢學森原本對火箭就很有興趣,也意識到火箭技術的軍事用

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