作者:美国加州理工学院 Frank E. Marble
在庆祝我的同事和朋友钱学森所创立的力学研究所成立五十周年之际,我很荣幸能在此讲几句话。当然,我未能与你们中的多数人一样,在力学所成立初期,参加你们的工作。你们的这段经历令我羡慕不已。但是另一方面,在钱学森回国之前,在他计划为新中国的科学和技术的发展做出贡献的时候,我就在他的身边。正是这一时期孕育了他的这些想法。
为了追寻钱学森创建力学所理念的来源,我们得回顾一下历史。在庆贺钱学森诞辰九十周年的研讨会上我说过,上世纪三十年代后期到四十年代初,钱学森在冯·卡门直接指导下工作,我称之为是他做“学徒”的阶段。正是在这一时期,钱学森逐渐确立了关于力学研究的观点。那么,人们要问,冯·卡门的观点又是如何形成的?是在什么时候形成的?毫无疑问,这发生在十九世纪末,当时冯·卡门在哥廷根大学从教。他有机会与当时的“科学大家”、应用数学的发明人克莱恩(Geheimrat Felix Klein)和纯粹数学的巨匠希尔伯特(David Hilbert)切磋讨论。克莱恩强烈主张数学与实际工程要结合起来,并认为,所有伟大的数学家都知道应如何运用数学去解决实际问题,而这种观点又是希尔伯特和其他数学家所反对的。为了确保自己的这种想法能够实施,克莱恩在哥廷根大学设立了应用数学和应用力学讲座职位。
在哥廷根大学从教的这段时间内,克莱恩的观点对冯•卡门产生了重要影响,并成为他后来在亚琛工学院和加州理工学院致力于科学与技术相结合的动力源泉。正当冯·卡门在美国大力宣传应用数学和应用力学观点的时候,钱学森来到了加州理工学院,成为了冯·卡门的“学徒”。可以说,在建立中国科学院力学研究所的时候,钱学森所秉持的也正是这种应用数学和应用力学的观点。
为了更完整地理解这个观点,我们可以将钱学森发表的文献分成两部分。一部分是基础性的工作,另一部分是应用性的工作。前者是推进一个领域的基础科学,后者是解决当时所面临的工程问题。例如,“可压缩流体亚声速和超声速混合流中的‘极限线’”,“超级空气动力学,稀薄气体力学”,“高超声速流动中的相似率”。这几篇论文对于航天科学的发展做出了贡献。而另外一些文章,“可压缩流体亚声速二维流动”,“风洞中收缩锥的设计”,“超级空气动力学中的风洞试验问题”,处理的是在工程或制造中出现的问题,需要及时提出解决方案。类似地,如果分析冯·卡门的论文,我们也会发现,其中相当部分来源于当时所面临的工程问题。
在加州理工学院的最后几年,钱学森主要关注的是如何将严格的理论与工程实际结合的问题。他将此称为“工程科学”。他花费了不少精力来说明什么是工程科学,如何应用工程科学,以及如何在学校里教授工程科学。由此,他创立了“物理力学”这个领域,其目的是根据工程材料的原子和分子组成来预测它们的性能。
我相信,工程科学的领域和实践是钱学森在担任古根海姆喷气推进中心主任的几年中,在其脑海里逐渐提炼形成的,力学所则使这一思想付诸实践,将工程科学思想作为自己的核心理念。钱学森的后继者用这样的标准努力工作,取得了可喜的成绩。古根海姆喷气推进中心是钱学森总结出这些思想的地方,我作为古根海姆喷气推进中心的一员,祝贺你们已经取得的成绩,并希望你们有更加辉煌的未来。