钱学森的百年人生(上、下)
《工程控制论》诞生于软禁中
1954年,一本名为《工程控制论》的学术著作引起了控制领域的轰动。这本书甫一问世,就赢得了国际声誉,吸引了大批数学家和工程技术专家从事控制论的研究,并形成了控制科学在上世纪50年代和60年代的研究高潮。
书的作者就是钱学森。
竟是在美国遭受软禁期间,他5年磨一剑,开辟了研究的全新领域,并获得了意料之外又是情理之中的成功。
多年后,回忆《工程控制论》的写作与付梓,钱学森说:“研究工程控制论只是为了转移美国特务们的注意力,争取获准回归祖国。当时并没有想到建立一门新学科。”
“到了上世纪四五十年代,虽然有了电子仪器,但还存在可靠性问题,因此飞机控制仍在相当大程度上依靠纯机械方式。火箭技术的发展对控制系统提出了很高的要求。”钱学森早年的学生郑哲敏院士说。
后来德国成为世界上航空与火箭研究的翘首。1945年二战结束前夕,钱学森随冯·卡门率领的科学考察团赴德国考察情况,第一次见识了真实的火箭。考察团一行带着数吨研究材料,回到了火箭研究还相对落后的美国。大家召开研讨会出版文集,展望美国空军发展战略,其中就有专门章节谈到制导技术。
“在他的视野中,制导是非常重要的事情。”郑哲敏回忆,二战后,钱学森对于迅速发展起来的控制与制导工程技术,作了深入的研究,并成为此类工作的先驱。
“如果说,钱学森的早期研究主要是针对阻碍当时航空、航天技术发展的一些关键力学问题,那么后来,他的视野更加广泛,前瞻性更强,着眼点已不限于个别问题,而是开辟新的学科前沿领域,以推动航空、航天技术整体与长远的发展。与此同时,他的学科领域也已不限于应用力学,而是他所倡导的更为广阔的技术科学领域。”
《工程控制论》的诞生,就是对郑哲敏这句评价的最好注脚。
钱学森从事的空气动力学、弹性力学、喷气和火箭推进器等航天领域科学研究,与美国军事国防密切相关,正如美国军事当局所说:“他随时都值3—5个师的兵力。”因此,在1950年,正当美国政府麦卡锡主义猖獗之时,钱学森被拘留两周,保释之后,又遭受美国政府长达5年之久的软禁,回国阻力重重。
就在1950年至1955年受特务监视时期,为了分散美国政府的注意力,钱学森决定从事远离军事和国防问题的科学研究。
作为世界级的导弹和火箭专家,钱学森很自然地把关注目光转移到一门新兴学科——控制论。
1948年,美国科学家维纳的《控制论》出版。《控制论》中晦涩的哲学思想难于被人理解。人们更难于透过《控制论》发现其与科学技术的联系。前苏联对于《控制论》更是采取了批判的立场,并将该书定性为“反动的伪科学”。
然而,就是这样一本书,却引起了钱学森的浓厚兴趣。凭着具备火箭技术的丰富经验,他敏锐地认识到维纳《控制论》的价值,迅速意识到其与火箭制导工程问题的相通性,立即运用控制论原理研究解决了一批喷气技术中的问题。
他很快发现,不仅在火箭技术领域,在整个工程技术的范围内,几乎到处都存在着被控制的系统或被操纵的系统;而且事实上,有关系统控制的技术已经有了多方面的发展。
摆在钱学森面前的任务是:要以更广阔的眼界,用更系统的方法来观察有关问题。也就是说,用一种统观全局的方法,来充分了解和发挥导航技术和控制技术等新技术的潜在力量,从而可以更有效地用新方法解决旧问题,并且可以解释前所未见新问题的前景。
1953年底,钱学森在加州理工大学开设了一门新课程《工程控制论》。当时对于像郑哲敏这样在这里读书的博士生来说,钱学森老师讲的是全新的领域。力学、电子、通讯等各类学科融会贯通,还有“正/负反馈”“用不完全可靠的元件组成高可靠性系统”等新鲜的概念让学生们耳目一新。
在麦卡锡主义的阴影笼罩之下,钱学森蛰伏五年,潜心撰写了一本著作《工程控制论》,并于1954年在美国正式出版。
就这样,在软禁期间,钱学森从导弹制导控制悄悄进入到控制范畴,从一个空气动力学家转变成一个控制论学家。而《工程控制论》的出版,则标志着钱学森已从力学跨界到系统学界。
于是,一门新的技术科学——工程控制论诞生了。
一位美国专栏作家这样评论《工程控制论》:“工程师偏重于实践,解决具体问题,不善于上升到理论高度;数学家则擅长理论分析,却不善于从一般到个别去解决实际问题。钱学森则集中两个优势于一身,高超地将两只轮子装到一辆战车上,碾出了工程控制论研究的一条新途径……”
1955年8月,回国前夕,钱学森带着全家来看望恩师冯·卡门,送上了自己的新作《工程控制论》。冯·卡门翻阅后欣慰地说道:“你现在学术上已经超过我了!”
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