錢學森與力學
時任中國科學院力學研究所所長、中國科學技術(shù)大學化學物理系教授錢學森在課后給同學們解答問題（資料照片，1964年攝）。來源：新華社。
撰文 | 談慶明
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錢學森先生是國際知名的力學大師，他的許多力學著作堪稱經(jīng)典文獻，他對近代力學以至技術(shù)科學的內(nèi)涵和發(fā)展方向發(fā)表過全面系統(tǒng)的論述，筆者在這里談談自己的學習心得，作為對科學家錢學森和近代力學史研究的探討。
從學習“火車頭”轉(zhuǎn)向研究“飛機”
1929年，錢學森中學畢業(yè)后，眼見龐大的祖國疆土關(guān)山阻隔、軍閥割據(jù)、交通落后，便考入交通大學機械工程系，學習鐵道機械工程專業(yè)。1934年，錢學森以優(yōu)異成績從交通大學畢業(yè)。大學的學習大大拓寬了眼界，他的興趣逐漸轉(zhuǎn)向了新一代的交通工具——飛機，同時他也認識到飛機在戰(zhàn)爭中的重要作用。
國民黨政府在1928年設立了航空署，1934年改稱航空委員會，下面只有修理廠，不能制造飛機。1932年1月28日，日本飛機轟炸上海，中日空軍多次空戰(zhàn)，我英勇戰(zhàn)士駕駛的卻不是國產(chǎn)飛機。
錢學森深切覺悟到，為抵御列強侵略，必須建立自己國家的航空工業(yè)。因此，他報考清華學堂公費留美，專業(yè)是飛機設計。考試的專業(yè)科目是航空工程，得到了極高的分數(shù)——87分，終于被錄取。這就是后來他自己說的從學習笨重的“火車頭” 轉(zhuǎn)向研究輕巧的“飛機”的過程。
在美國的力學研究
1935年秋，錢學森進入美國麻省理工學院航空工程系學習。學習成績超群，這使他感到作為一名中國人而自豪。然而，當時美國的航空工廠不歡迎中國人去實習。經(jīng)過一年時間取得碩士學位以后，他決定轉(zhuǎn)學加利福尼亞理工學院（簡稱Caltech），追隨力學大師馮·卡門（Theodore von Karman），學習與航空工程有關(guān)的基礎理論，即應用力學。
20世紀一開始，航空技術(shù)的發(fā)展與流體力學的研究基本上是脫節(jié)的。1903年，Wright兄弟實現(xiàn)了第一次有人駕駛的動力飛行，但流體力學家并沒有給他們提供設計原則。
那時，不會求解有粘性的流體力學方程，而無粘性流體力學的理論卻說明，物體在流體中運動既無阻力也無升力，當然與實際不符。到了1904年，德國的普朗特（L. Prandtl）提出了邊界層理論，只需在物體表面附近考慮粘性的作用，求得了物體所受到的摩擦阻力，從此，由普朗特開創(chuàng)的應用力學便和航空技術(shù)緊密地結(jié)合起來，成為推動航空技術(shù)發(fā)展的理論基礎。
20世紀的最初30年里，西歐和俄國的力學大師們圍繞飛機的升力和阻力的原理以及材料和結(jié)構(gòu)強度的理論，取得了豐碩成果，為全金屬飛機的設計和制造提供了可靠依據(jù)。
如果說，20世紀初是普朗特在德國的哥廷根開創(chuàng)了應用力學學派，那么到了1930年則是他的優(yōu)秀學生馮·卡門把應用力學從德國帶到了美國。1929年底，馮·卡門到Caltech任教。他與航空公司保持緊密聯(lián)系。他為Douglas公司解決了因提高速度而發(fā)生顫振的問題；他為了提高剛度，在金屬板殼上加筋，使Douglas公司做出了第一架全金屬飛機。這些成就為Caltech在新興飛機工業(yè)中贏得重要地位，也體現(xiàn)了應用力學的巨大威力。
1935年馮·卡門參加第五屆Volta會議，這次會議標志著超聲速時代的開始。1936年，錢學森轉(zhuǎn)學到加州理工學院，在上述時代背景下開始應用力學的學習和研究。
馮·卡門建議錢學森在博士論文的工作中，研究與高速飛行直接相關(guān)的考慮空氣可壓縮效應的問題。經(jīng)過3年緊張和艱苦的工作，1939年錢學森完成了極其出色的學位論文。
論文內(nèi)容豐富多采，共4個部分。前3個部分的工作，即可壓縮流體邊界層、有傾角的回轉(zhuǎn)體超聲速繞流以及應用恰普雷金變換求解二維亞聲速流動，是馮·卡門建議做的；第4部分則是和同學馬林納合作研究的結(jié)果，內(nèi)容是以逐次脈沖推進的探空火箭的飛行分析。
論文的第1部分涉及高速飛行體所受到的阻力和表面熱效應。在那時的文獻中，普遍認為超聲速飛行的空氣阻力主要來自激波阻力，而表面摩擦阻力并不重要。至于熱效應，一般認為飛行體的表面被周圍的空氣所冷卻。
然而錢學森卻得到了嶄新的重要結(jié)論：第一，在高速飛行中，空氣可壓縮性對表面摩擦具有重要影響，摩擦阻力大于激波阻力；第二，當飛行馬赫數(shù)增大到一定數(shù)值時，飛行體表面的空氣薄層中所產(chǎn)生的熱量不僅不能被忽略，相反地將對飛行體起加熱的作用。這一新結(jié)論的重要性在于，從理論上預見了實現(xiàn)高速飛行將面臨的一大障礙，即后人所稱謂的“熱障” ，必須采取有效的冷卻或防熱措施。
論文的第3部分是尋求計算高速飛機翼面上壓力分布的方法。那時，對于亞聲速流動，已有的方法只能計算機翼很薄或飛行速度較低的情況。1932年丹姆千科（Demtchenko）以及1933年布茲曼（Busemann）采用了查普雷金變換，把原來的非線性方程化為線性方程，用駐點處的切線代替等熵關(guān)系曲線，求得翼面上的壓力分布，可惜只適用于飛行速度為馬赫數(shù)Ma＜0.5的情況。
馮·卡門憑著對物理問題的洞察力，建議錢學森不用駐點處的切線而改用來流狀態(tài)點處的切線代替等熵關(guān)系曲線，可能會得到更好的結(jié)果。錢學森證明，雖然同樣是切線近似，采用來流狀態(tài)點處的切線近似，果然得到更為精確的結(jié)果，適用范圍還可擴大到高亞聲速的流動。在第二次世界大戰(zhàn)期間及戰(zhàn)后一個相當長的時期，上述近似計算方法廣泛應用于飛機翼型的設計，這就是著名的“卡門一錢近似”方法。
上面只是對他博士論文的第1和第3部分作了簡介，從中可以看出，錢學森剛進入力學界便寫出了對空氣動力學的發(fā)展起重要作用的經(jīng)典文獻，展示出他的過人才華。
1939年6月，錢學森獲得航空與數(shù)學博士學位。在1939一1953十多年里，錢學森在應用力學領域，緊密聯(lián)系高速飛行，為突破“聲障”和“熱障” ，幾乎全方位地進行探索，并做出了重大貢獻。
1939年，錢學森獲得博士學位后，開始對薄殼的失穩(wěn)問題發(fā)生了興趣。這是因為：
①第二次世界大戰(zhàn)已經(jīng)開始，各國正在制造全金屬薄殼型飛機。薄殼結(jié)構(gòu)強度高而質(zhì)量輕；但當載荷超過某一數(shù)值，會發(fā)生皺癟而失效，稱之為屈曲。設計師需要知道導致屈曲的臨界載荷的大小，可是用經(jīng)典線性理論得到的數(shù)值卻遠高于試驗值。
②為了解決上述矛盾，理論上必須放棄小變形假設，而遇到求解非線性方程的困難；實驗上對條件的控制和現(xiàn)象的觀測要求有高的技術(shù)。
錢學森系統(tǒng)總結(jié)了前人的工作，剖析了優(yōu)缺點，利用當時可能得到的實驗數(shù)據(jù)，認為應當考慮有限撓度的影響，采用能量法求取屈曲臨界載荷。
錢學森首先研究球殼失穩(wěn)的問題。他猜測，經(jīng)典理論之所以失敗，在于沒有考慮到在加載過程中球殼除了保持球形位形以外，還可能存在多個位能更低的其他位形。殼體受到外界干擾時，會從位能高的球形位形躍變到位能較低的位形。
他認為：有必要區(qū)分經(jīng)典線性理論所給出的“上”屈曲載荷以及使殼體發(fā)生有限變形的“下”屈曲載荷。前者可以在試驗中小心避免初始缺陷而達到，而在設計中所采用的臨界載荷只能是后者。錢學森提出和運用上述能量躍變原則，得到的“下”屈曲載荷值確實和試驗值很接近，因而被工程界接受。
1940年，錢學森進一步將能量躍變原則推廣到應用更為廣泛的柱殼的情況。他為了求取圓柱殼屈曲的臨界載荷，尋找殼體可能達到的位形，進行了大量推導和演算，手稿長達800多頁；然而正式發(fā)表的論文卻只有10頁。
難怪在完成這項研究時，他在存放手稿的信袋上用紅筆寫下了“Final”，即“最后的定稿” 。作為一名嚴肅的科學家，他意識到該理論仍有不足之處，因此他又寫下了“Nothing is final”這幾個醒目的字，其中含有深刻的哲理。
1940年以后，錢學森又把主要精力放在空氣動力學的研究上。為突破聲障，研究跨聲速流場是個重要課題。他在1944年和1946年發(fā)表在NACA Technical Note上的兩篇文章是跨聲速流動理論的經(jīng)典文獻。前一篇中他討論了跨聲速流場中的極限線；而與郭永懷合作的第二篇則提出了上臨界馬赫數(shù)的重要概念。
對于給定機翼外形，當均勻的氣體來流馬赫數(shù)逐漸提高到某一臨界值，飛行體附近的最大流速會達到局部聲速，人稱臨界馬赫數(shù)。錢學森和郭永懷認為，如果繼續(xù)提高來流馬赫數(shù)，氣行體附近出現(xiàn)超聲速的流區(qū)，流動仍然會是連續(xù)的。
當來流馬赫數(shù)進一步增加，突然會出現(xiàn)不連續(xù)的流場，并出現(xiàn)激波，這時的來流馬赫數(shù)可稱為上臨界馬赫數(shù)，它標志著流場從連續(xù)分布到不連續(xù)分布的突變，而前面那個臨界馬赫數(shù)則稱為下臨界馬赫數(shù)。 應當說，真正有實際意義的是上臨界馬赫數(shù)，而不是以前大家所注意的下臨界馬赫數(shù)。因而上臨界馬赫數(shù)這一概念的提出乃是空氣動力學的一個重大發(fā)現(xiàn)。
這個重要概念的提出固然是個大膽的設想，但是要論證和計算它的存在則會遇到數(shù)學求解的困難。描述運動的偏微分方程不僅是非線性的，而且流場中同時出現(xiàn)亞聲速和超聲速兩個相鄰的流區(qū)，數(shù)學上分別對應橢圓型和雙曲型的偏微分方程，錢學森和郭永懷克服了困難，得到了包括亞聲速和超聲速流區(qū)的整個混合流場，從而進一步確定了上臨界馬赫數(shù)的大小。
40年代中期，錢學森考慮到遠程噴氣飛機的最優(yōu)飛行高度可達100km左右，那里的空氣非常稀薄，不能當作常規(guī)流體力學中的連續(xù)介質(zhì)看待，必須運用稀薄氣體力學的概念和方法來指導設計。為此，錢學森于1946年發(fā)表了“Superaerodynamics—Mechanics of Rarefied Gases” 。
這篇論文首先介紹了分子運動平均自由程l的概念，并用l與物體的特征長度L（或邊界層厚度的）之比l/L（或 l/
）形成一個無量綱常數(shù)，在由馬赫數(shù)Ma和雷諾數(shù)Re構(gòu)成的平面上，以l/
為指標把該平面劃分為四個區(qū)域：自由分子流區(qū)、過渡區(qū)、滑流區(qū)和氣體動力學區(qū)。于是，不同的流動問題可以由Ma數(shù)和Re數(shù)兩個數(shù)值來判斷屬于哪類流動。
接著，作者分別討論了滑流的應力和邊界條件、小Ma數(shù)滑流的邊界條件、大Ma數(shù)自由分子流以及流過傾斜平板的自由分子流及平板的升力和阻力系數(shù)。錢學森在這篇論文中所提出的關(guān)于流動區(qū)域的劃分被認為是研究稀薄氣體力學的開創(chuàng)性工作。
錢學森到Caltech做馮·卡門的博士生的那年，他的師兄馬林納（F. Malina）等三人滿懷希望地向?qū)燅T·卡門提出一個非同尋常的要求，希望支持他們研究探空火箭，以便能夠探測高度達到30-80km處的宇宙射線和氣象信息。馮·卡門深知火箭的重要性，便同意他們可以利用實驗室的設備，并答應馬林納的要求，做火箭推進和飛行特性方面的學位論文。
錢學森在一旁對他們的工作觀察了一年以后，第二年即1937年，也決定參加他們這個火箭小組。他參加試驗，并擔任理論家的角色，為小組設計和改進小型液體推進劑火箭，分析計算燃燒室的溫度，燃燒產(chǎn)物的膨脹對火箭效率的影響，發(fā)動機的推力，火箭的理想效率等。
當時火箭的技術(shù)水平是不高的，估計火箭可達到的高度只有3km，不能滿足探空火箭的需要。這就促使錢學森探討采用什么樣的發(fā)動機和燃燒方案可使火箭經(jīng)濟而高效地達到更高的高度。1939年他發(fā)表了“Flight analysis of a sounding rocket with special reference to propulsion by successive impulses”（他的博士學位論文的第4部分），探討和論證了采用逐次推進的方案可達30km的高度，以便觀測大氣層的結(jié)構(gòu)以及大氣層外的物理現(xiàn)象。
1938年5月，美國陸軍航空兵司令阿諾德親臨Caltech對火箭研究表示關(guān)心；秋天，阿諾德進一步要求他們研制用火箭助推重型轟炸機起飛的裝置。經(jīng)火箭小組的努力，終于在1941年8月的試飛中取得成功。錢學森在研究計劃的制訂和研究實踐中，都做出了重要貢獻。
馮·卡門、馬林納、錢學森和索莫菲爾德除了研究火箭外，對其他推進方式也很感興趣。1944年，他們的研究得出結(jié)論：無論導彈或航天飛行，最好采用由渦輪式和沖壓式兩種噴氣發(fā)動機的組合作為第一級動力裝置，以便充分利用大氣層中足夠的氧氣；而火箭裝置應該在越出大氣層后才開動。這年春天，他們向軍方呈交了研制沖壓式發(fā)動機的建議報告。
1945年，以馮·卡門為首的科學咨詢團為美國陸軍航空兵完成了題為《Toward New Horizon（邁向新高度）》共9卷的帶有展望和規(guī)劃性的報告，為二戰(zhàn)結(jié)束后美國空軍的現(xiàn)代化提供了遠景發(fā)展藍圖。
作為咨詢團核心成員的錢學森為《邁向新高度》提供了他自己的觀點和思想。他總結(jié)了歐洲國家的研究經(jīng)驗，并且結(jié)合美國的研究經(jīng)驗，特別是他們自己的工作，在該報告的第3、4、6、7和8卷以及技術(shù)情報附錄中，詳細論述了有關(guān)高速空氣動力學、脈沖式空氣噴氣發(fā)動機、沖壓發(fā)動機、火箭、超聲速箭形翼導彈以及核能作為飛行動力的可能性等方面的研究概貌、存在問題以及發(fā)展前景。
這份報告為二次大戰(zhàn)后美國代替德國在航空科技的領先地位，以及在20世紀下半葉美國空軍稱霸世界奠定了重要基礎。錢學森對美國航空科學的發(fā)展所做的貢獻是不可抹殺的，也為他后來回到祖國發(fā)展中國人民自己的航空航天事業(yè)做好了充分準備。
1949年，哥根海姆基金會任命錢學森為加州理工學院噴氣推進中心主任，并且賦予他以美國火箭先驅(qū)R. H. Goddard命名的噴氣推進教授的榮譽稱號。
該中心有以下三個主要任務：
①培訓青年，為將航空技術(shù)推向新階段培養(yǎng)先驅(qū)者；
②研究噴氣推進新思想，為新階段的堅實發(fā)展提供基礎知識；
③促進噴氣推進在和平時期的商業(yè)和科學方面的應用。
在很大程度上由于錢學森的堅持，中心的學科對象是航空工程和機械工程之間的交叉學科。中心設置的課程全面覆蓋噴氣推進系統(tǒng)的基本原理和飛行器的性能；研究課題則圍繞噴氣推進飛行器研究的前沿課題，諸如熱應力和高溫材料，熱交換和冷卻，燃燒穩(wěn)定性和化學反應的平衡和動力學，噴氣推進飛行器的性能等。
經(jīng)過中心培養(yǎng)的許多人員后來成為美國航空技術(shù)研究單位或軍事部門的骨干。
1949年，維納（N. Wiener）的“Cybernetics or Control and Communication in the Animal and the Machine”（控制論）一書出版，開創(chuàng)了控制論這樣一門新的學科，其對象是研究一個系統(tǒng)各個部分之間相互作用的定性性質(zhì)及整個系統(tǒng)的運動狀態(tài)。
錢學森具有從彈道火箭到可控和制導火箭技術(shù)的豐富的研究經(jīng)驗，敏銳地認識到維納開創(chuàng)的控制論的重要性，很快便運用控制論的原理解決了一批噴氣技術(shù)中穩(wěn)定和制導系統(tǒng)的問題，諸如火箭噴管的傳遞函數(shù)、遠程火箭的自動導航以及火箭發(fā)動機燃燒的伺服穩(wěn)定等問題。
錢學森意識到，不僅在火箭技術(shù)領域，而且在整個工程技術(shù)范圍內(nèi)，幾乎到處存在著被控制的系統(tǒng)，很有必要用一種統(tǒng)觀全局的方法，來充分了解和發(fā)揮上述導航技術(shù)和控制技術(shù)等新技術(shù)的潛在力量，以更廣闊的眼界用更系統(tǒng)的方法來觀察有關(guān)問題，從而揭示前所未有的前景。
于是，錢學森提出了一門新的技術(shù)科學——工程控制論。1953年底在Caltech開設了“工程控制論”課，接著于1954年出版了專著“Engineering Cybernetics”（工程控制論）。該書的出版在世界科技界引起廣泛注目，隨即被譯成多種文字出版發(fā)行。
錢學森在探索超聲速飛機以及噴氣推進飛行器的性能和原理的過程中，需要用到介質(zhì)和材料在高速和高溫狀態(tài)下的成分和性能，可是實驗得不到這些數(shù)據(jù)。錢學森應用統(tǒng)計力學、光譜學和化學動力學，研究了氣體和液體的平衡和輸運性質(zhì)以及氣體的熱輻射性質(zhì)等，開辟了一條通過技術(shù)科學解決工程技術(shù)問題的新途徑。
第二次世界大戰(zhàn)中原子彈的使用，引出了核反應工程的新領域，這里需要知道介質(zhì)和材料在極高的壓力和溫度狀態(tài)下的性能和行為，同樣存在上述缺乏數(shù)據(jù)的困難。
錢學森敏銳地意識到，在火箭技術(shù)、核能技術(shù)等重要領域，迫切需要高溫、高壓、超高溫、超高壓及放射線作用等條件下介質(zhì)和材料的性質(zhì)，諸如本構(gòu)關(guān)系、輸運性質(zhì)及化學反應的平衡和動力學的數(shù)據(jù)等；然而實驗卻遇到很大困難。
錢學森考慮到近代物理和化學的發(fā)展，對物質(zhì)在原子核以外的微觀結(jié)構(gòu)已有相當?shù)牧私猓袟l件建立一門新的技術(shù)科學，即物理力學。其目的是通過對物質(zhì)的微觀分析，把有關(guān)物質(zhì)宏觀性質(zhì)的實驗數(shù)據(jù)加以總結(jié)和整理，找出規(guī)律，得到需要的數(shù)據(jù)，而且可以預見新型材料的宏觀性質(zhì)，為發(fā)展新材料和新工藝服務。
1953年，錢學森發(fā)表了“Physical mechanics——a new field in engineering science”，正式提出了物理力學這門新的技術(shù)科學。1956年在他創(chuàng)建的中國科學院力學研究所里成立了物理力學研究組，他親自下工夫培養(yǎng)第一批物理力學的研究人員。
1962年他編著的《物理力學講義》出版，系統(tǒng)介紹物理力學的基本概念和研究方法，也介紹了他自己所做的有代表性的工作。1958年，中國科技大學成立，由錢學森主持，設置了物理力學專業(yè)。1963一1965年三屆學生連續(xù)畢業(yè)，許多人被輸送到力學研究所，成為該所物理力學研究室的生力軍。
從錢學森倡導物理力學的研究至今已有半個世紀。自然科學界的方方面面都已認識到，研究復雜的問題均需要走宏觀與微觀相結(jié)合的道路?；叵氘斈?，錢學森曾把潘納（S. S. Penner）請到加州理工學院，用光譜方法探測和研究噴氣發(fā)動機的燃燒過程。1961年，潘納創(chuàng)辦了新的學術(shù)期刊“Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer” ，這標志錢學森所提倡的“定量光譜學”已成為一門新學科，物理力學在美國早已開花結(jié)果。
但是，令人遺憾的是，在錢學森親自創(chuàng)建的力學研究所，由他親手培植的物理力學研究室在1993年被解散了。
今天，錢學森所倡導的物理力學這門宏觀、微觀相結(jié)合的學科的核心思想正在更廣泛的范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展。
對中國發(fā)展技術(shù)科學的貢獻
從上面介紹的錢學森回國前在美國的一段研究經(jīng)歷中，我們可以看到，錢學森的科學工作早已越出力學這個領域，而把力學與其他學科結(jié)合起來，開創(chuàng)出像稀薄氣體力學、噴氣推進技術(shù)、工程控制論、物理力學等新的技術(shù)科學，并提倡核動力工程等其他技術(shù)科學。
早在1947年夏天，錢學森回國給浙江大學、交通大學和清華大學三所著名大學做“工程和工程科學”的講演，目的是宣傳工程科學的重要性，反映出他急盼祖國繁榮昌盛的赤子之心。講演回顧了20世紀上半葉科學技術(shù)的研究越發(fā)成為決定國家和國際事務中的關(guān)鍵這一震撼人心的歷史事實，其中最富戲劇性的實例乃是第二次世界大戰(zhàn)中雷達和原子彈的發(fā)展，對世界民主力量的偉大勝利所作出的卓越貢獻。
錢學森意識到：純科學的發(fā)現(xiàn)與工業(yè)應用之間的距離已經(jīng)很短，而留長發(fā)的科學家和留短發(fā)的工程師之間的差別也非常之小，他們之間緊密合作的實際需要產(chǎn)生了一類新人，那就是工程科學家，他們在純科學與工程之間架起橋梁，運用基礎科學知識解決工程問題。錢學森在講演中系統(tǒng)介紹了工程科學的內(nèi)涵、工程科學家的任務以及培養(yǎng)工程科學家需要接受什么樣的教育和訓練。
1949年祖國解放，錢學森歷盡美國政府的阻撓和迫害，終于在1955年回到祖國。從此以后，錢學森積極提倡并指導工程科學的研究。在回國的第二個月里，就受命創(chuàng)建中國科學院力學研究所。他當時的建所模式不只限于力學，還包括自動控制、工程經(jīng)濟、物理力學等新學科，實際上是按照工程科學的框架模式來建所的。
1956年起，錢學森和錢偉長一起創(chuàng)辦了三期工程力學研究班；1958年錢學森和郭沫若、嚴濟慈、華羅庚等一起組建了中國科技大學，開始大批培養(yǎng)工程科學家的工作。1957年錢學森在《科學通報》上發(fā)表了題為《論技術(shù)科學》的論文，按國內(nèi)的習慣將“工程科學”改名為“技術(shù)科學” 。
論文進一步全面地論述了技術(shù)科學的范圍、方法論以及人才培養(yǎng)和科學技術(shù)工作的組織等各個方面。他認為，雖然自然科學是工程技術(shù)的基礎，但它又不能包括工程技術(shù)中的規(guī)律。要把自然科學的理論應用到工程技術(shù)上去，并不是一個簡單的推演工作，應該做科學理論和工程技術(shù)的綜合工作。因此，有科學基礎的工程理論既不是自然科學也不是工程技術(shù)，而是兩部分有機組織的總和，這就是人類知識的一個新部門：技術(shù)科學。
錢學森這里指的自然科學包括數(shù)學、物理、化學，以及生物學、地質(zhì)學等科學。在談到技術(shù)科學的研究方法時，錢學森強調(diào)技術(shù)科學研究離不開數(shù)學，但提醒青年注意，數(shù)學并不是技術(shù)科學的關(guān)鍵。真正的關(guān)鍵是對所研究問題的認識，要認識和分清現(xiàn)象的主要因素和次要因素。
首先要收集有關(guān)問題的資料，特別是實驗室和現(xiàn)場的觀測數(shù)據(jù)，在分析資料的過程中充分依靠自然科學的規(guī)律，將它當作摸索道路的指南針，經(jīng)過多次反復的理論和實驗交錯認識的過程，找出解決問題的途徑。在上述基礎上，就可以建立模型，模型不等于現(xiàn)象本身，但卻吸收了一切主要因素，反映現(xiàn)象的內(nèi)在機理。下一步乃是由模型演算得到具體的數(shù)據(jù)結(jié)果，最后還需要將理論結(jié)果和事實相對照，經(jīng)受考驗。
在關(guān)于研究方法的一節(jié)中，他預見到電子計算機的發(fā)展前景及其應用威力，特別說明了電子計算機將會對技術(shù)科學的研究方法帶來重要的變化。今天，人們已經(jīng)普遍使用了“分析一實驗一數(shù)值實驗或分析”三位一體的研究方 法，這說明半個世紀前錢學森的上述預見確實是高瞻遠矚。
《論技術(shù)科學》這篇論文還開列出一些新的發(fā)展方向，它們是：化學流體力學、物理力學、電磁流體力學、流變學、土和巖石力學、核反應堆理論、工程控制論、計算技術(shù)、工程光譜學、運用學（即運籌學）等。半個世紀以來的實踐證明，這些新的技術(shù)科學確實在國民經(jīng)濟和國防建設中發(fā)揮了重大的作用。
錢學森認為，科學研究應當領導工業(yè)前進，走在生產(chǎn)前頭。但是不能不看到，當前技術(shù)科學的研究形勢很不能令人滿意?？茖W界、政府和民眾對技術(shù)科學的性質(zhì)、作用、重要性并沒有充分的認識。
一個極端是按基礎科學的標準來指導和要求技術(shù)科學；另一個極端是把技術(shù)科學研究統(tǒng)統(tǒng)當成生產(chǎn)問題，干脆把研究工作撂在一旁。其嚴重后果是不斷引進，而談不上不斷創(chuàng)新，又怎能做到科教興國。今天，我們重溫錢學森先生關(guān)于技術(shù)科學的論述是何等的必要。
結(jié)語
從錢學森先生的科學實踐中可以看出，他不但是一位造詣廣博而精深的應用力學家和技術(shù)科學家，而且是一位具有遠見卓識的戰(zhàn)略科學家。他的深遠的科學思想為我們這個時代的科學事業(yè)提供了豐碩的寶藏。我們應該深入學習和充分應用，在新世紀里把祖國建成繁榮富強的科技大國。
歸納起來，我們應當：
（1）學習和發(fā)揚他一生進行科學研究的超前意識和務實作風。
（2）繼承和發(fā)揚力學大師普朗特一馮·卡門一錢學森的應用力學學派的優(yōu)良傳統(tǒng)。
（3）努力開拓他所倡導的研究近代力學的方向和道路，即：宏觀和微觀相結(jié)合，力學與其他學科相結(jié)合，數(shù)值模擬與實驗和理論分析相結(jié)合。
（4）大力開展他所倡導的技術(shù)科學的研究，提高我國的綜合實力。
（5）刻不容緩地貫徹和落實他所強調(diào)的理工結(jié)合的教育方針。
致謝：李佩教授、鄭哲敏教授、朱兆祥教授和朱照宜教授對本文的撰寫提出過很好的意見，作者在此表示感謝。
注：本文原載于《中國工程科學》2001年10月第3卷第10期，賽先生經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載。
參考文獻
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[2]鄭哲敏, 談慶明, 涂元季, 等編. 錢學森手稿. 太原: 山西教育出版社, 2000
[3]von Kavnan T. Aerodynamics. Ithaca, New York: Comell University Press, 1952
[4]馮 ·卡門, 李·愛特生. 曹開成譯. 上海: 上海科學技術(shù)出版社, 1991
[5]錢學森. 論技術(shù)科學. 科學通報, 1957(2): 97一104
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