科学巨匠钱学森先生,也是中国科学技术大学的创建者之一。他在建校方案的制定中,在近代力学系专业方向和教育内容的确定中,起了不可替代的作用。他是科大近代力学系(原名力学和力学工程系,以下简称力学系)的首任系主任。他担任这一职务从科大初创阶段的1958年7月28日起,直到1970年科大从北京战备下迁到安徽合肥止,近12年。
他在中国科技大学的实践表明,他不仅是一位杰出的科学家,同时也是一位独具战略眼光和创新思维,有卓越组织管理才能的教育家。
“我把科学院的大炮给你们调来了”
钱学森先生重视教育,并不因肩负国家航天工程重任而放松对科大力学系的领导工作。他精心安排力学系的教学计划,工作做得相当细致到位。开学之初,他为全系学生宣讲教学计划时,阐明了他的教育思想与教学指导方针,特别强调:教学内容做到理与工的结合,科学与技术的结合。在业务方面的培养目标,应当类似于“研究工程师”,即有科学研究能力的工程技术人才。他不赞成在科大培养远离工程技术与工程实践的专门的理论人才,也不赞成在科大培养缺乏科学探索精神与能力,只了解工程知识的单纯技术型人才。
为了达成上述目标,他使课程设置有利于学生打好坚实而又宽厚的基础,既包含科学理论基础,也包含如工程制图、工程设计等实用技能。他认为科学技术的发展不可避免地将会是多学科的相互交叉与渗透。如果基础薄弱或过于单一,将严重影响科技人员综合运用知识、跨学科开展工作的能力,进而阻碍科学的发展与技术创新。他曾形象地比喻,我们的知识结构应当像“金字塔”,这样才有后劲,才有广阔的发展前景与空间。
为了让学生打好基础,钱学森先生还聘请一流科学家为学生授课。至今我还清楚地记得,当钱学森先生在全系大会上宣布聘任教师的名单时,他那踌躇满志和兴奋的神情。他高声地说:“我把科学院的大炮给你们调来了!”当我们听到这个消息,感到有些出乎意料,甚至难以置信。我们谁都没有想到,更没有奢望过,竟然是科学院技术科学部的主任,著名物理学家严济慈给我们讲授普通物理课,1956年与钱学森先生同时获得国家自然科学一等奖殊荣的吴文俊先生给我们讲授高等数学课。化学课也是由当时刚从美国留学回来的蒋丽金博士讲授。到了大学二年级,由著名科学家钱临照先生继续给我们讲授普通物理课。钱学森先生曾多次说:这些一流学者都有繁重的任务在身,但培养科学技术人才“是一项光荣任务,再多白一些头发又算什么?”“他们知识渊博,对科学都有成熟和特有的看法,他们讲课,会给学生以深刻的启发。”大学三四年级时,钱学森先生又聘请了力学所的卞荫贵先生为我们讲授流体力学,林同骥先生讲授高速空气动力学,郭永怀先生讲授边界层理论,等等。
亲自讲授《星际航行概论》
进入大学四年级,我们盼望已久的,由钱学森先生亲自讲授的新课《星际航行概论》开课了。这门课原来的名称是“火箭技术概论”,后定名为“星际航行概论”。按照钱学森先生1961年8月3日编制的教学大纲,这门课共计45学时,分12—13讲,每讲3学时,一学期讲完。课程基本上按照大纲进行。第一次课是1961年9月18日。听课的人很多,包括58级、59级两个年级3个专业的学生,还有力学所的不少专家、学者。地点设在中关村中科院自动化所大阶梯教室。由于座位有限,力学所的一些专家、老师们来听课时还自带了凳子和马扎。
当时我是58级高速空气动力学专业二班的班长,每次上课前与另一位同学一起,站在自动化所西侧门外查验来者的听课证。一般上课前10分钟左右入场完毕,接下来我们两人负责迎候钱学森先生。他的车总是准时到达,我们在他的车门外迎接他,并陪同他走进教室。每次他来时,总有一位秘书或警卫陪同,见到我们后会意地向我们点头微笑,然后放心地让我们引领钱学森先生。钱先生总是面带笑容,和蔼、谦虚、充满友善,同时也蕴含着坚定、刚毅与自信。课后,我们俩又把钱先生送回到汽车附近。还是那位秘书或警卫,向我们点头道别。
有不少人说,聆听钱学森先生讲课是一种幸福,我也有同感。他的课讲得实在是太好了,无论是课程内容的先进性,前瞻性,还是逻辑的严谨,语言的简洁准确,甚至板书的漂亮工整,都可谓出类拔萃。
这门课1962年初结束。1963年我们每位学生都得到了他赠送给我们的,由科学出版社精装出版的一本书,内容就是他授课的讲稿——《星际航行概论》。经历了“文革”的风风雨雨,经历了科大由北京下迁安徽,我本人又从安徽调回北京,近半个世纪了,他送的这本书,连同我记的听课笔记,我始终完好地珍藏着,不弃不离。
指导“小火箭上天”
翻开1998年科大档案馆和校长办公室编印的中国科学技术大学大事记,在1958年12月27日栏下记载的唯一事件是:“力学和力学工程系火箭小组研制的模型火箭试验成功。”在那之后,我以通讯员名义在科大校刊上发表过《模型火箭上了天》一文,报道了那次成功的发射试验。实际上,我从火箭小组成立后不久便是它的成员,并兼任秘书组组长。
在大事记1959年1月3日栏下记载的是:“学校派代表参加中国科学院元旦献礼大会。学校向大会献礼的礼品有电子计算机、单级模型火箭……”
大事记1960年2月28日记载:“学校召开第一次科学研究工作报告会。参加大会的有……中国科学院力学所所长兼力学和力学工程系主任钱学森……大会上,钱学森作了关于人工降雨火箭及脉动式发动机试制工作报告的总结……”
1960年8月记载:“从6月至今,我校力学和力学工程系及应用地球物理系的同学,在北京市八达岭进行了13次催化暖云降雨的试验,取得了初步成效。”
应该说,大事记成功地捕捉到了火箭小组在钱学森先生指导下开展活动的几个闪光点。
1958年秋冬,力学系成立了以学生为主体的火箭研制小组,开始只有6个人,后来增加到几十人。到了1959年,在学校倡导“低年级学生就开始搞科研”这一方针的推动下,火箭小组曾扩大到与其他系合作,比如与地球物理系、自动化系合作,那时的火箭小组规模远远超过百人,是一个地地道道的“大组”了。
火箭小组初创时期非常艰苦,同学们虽然有着很重的课业负担,但在科研方面也给自己提出了很高的目标。没有厂房,就在新搭建的几间简易活动房内活动,加点熬夜已成家常便饭。
那时由于缺少经费买书,有时甚至由几位同学开夜车,自己用钢板刻蜡纸,抄录书中内容,油印后分发给组员阅读。有一本书叫《火箭技术导论》,记得是国防工业出版社出版的,就是用这种方式发给大家的。那种艰苦创业、顽强拼搏的精神,颇有点像同期我们国家搞“两弹一星”的那股劲。也不奇怪,搞大火箭和小火箭都是由钱学森先生指挥和指导的,只是后者还增添了育人的色彩!
就这样,在我们入校后百天之内,就把长约1米,箭体直径约10厘米,以中碳钢为固体发动机壁面材料,内装空军歼击机驾驶员座下紧急情况跳伞时用的火药——双基药,使用自己设计和加工的钢制超音速喷管,铝制外壳的小火箭,发射到约5000米的高度。
钱学森先生参与并指导了火箭小组的工作。当他知道我们取得的初步成绩,并了解了小火箭的设计、加工情况后,高兴极了。他半开玩笑地对我们说:“你们的路子走对了,简直是‘发了科学洋财’。”对于如何改进设计,他提出了一些具体的意见,有口头的,也有书面的。至今令我深感遗憾的是,当时他曾给我回过一信,内容有两三页之多,信中认真地解答了一些问题,并谈到了一些改进意见。后来校方开展保密大检查,我只好把它交给上级,作为保密资料保存了。几年前我曾通过正式与非正式的渠道,托人查询过这一资料,但一直没有结果。
钱学森先生多次与火箭小组座谈,指导小火箭的研发工作,有时在简易房,有时在系办公室。1960年2月28日的一次讨论中,一位专家建议,为了降低成本,我们可以考虑将使用的超音速喷管由钢制改为水泥制或陶瓷制。那时全国都提倡“土法上马”、“土洋结合”,但钱学森先生对这个意见明确表示不赞成,他说:“该洋的地方还是要洋嘛!”他反对跟风,反对人云亦云,而是实事求是,以科学为依据。
火箭组的工作到了1960年已相当深入。那时我们已使用长余辉示波器测量和分析发动机壁所受应力情况,用自己研制的弹道摆测量发动机的推力,请解放军空军雷达部队协助,用雷达观测火箭发射情况与发射高度,用自动弹射出降落伞的方式,成功地回收小火箭。为了提高小火箭的射程,还研制出双级火箭。同学们在研制工作中,有不少发明创造,小火箭的研制,无论从成果上,还是从育人上,都取得了实实在在的成绩。
小火箭的研制较为成熟后,便开始与中科院地球物理所人工控制天气研究室及中央气象局合作,以它作为运载工具,把降雨催化剂带到云中炸开散播,用来人工降雨或增雨,或者消除冰雹。1960年夏天我们曾驻扎在北京八达岭长城附近的山地,住在自己搭建的帐篷中,连续做过两个月的人工降雨试验,取得了较明显的效果。与此同时,力学系火箭小组还派遣了一支小分队,前往甘肃兰州地区用小火箭作为运载工具,进行人工消除冰雹的试验,同样收效良好。之后不久,中央气象局等单位曾成百支地向我们下订单。北京大学数学力学系和内蒙古大学等都曾派人来进修学习。一些新闻媒体也纷纷来校采访,刊登了同学们发射火箭的照片。之后,日本的报纸对我们的小火箭作过报道,意大利和前苏联的格鲁吉亚共和国相关部门也曾与我们进行学术交流,寻求合作,有的索要了图纸。前苏联科学院通过中国科学院向我们索要样机,我们很郑重地向他们赠送了一支单级火箭和一组双级火箭的样机。
这段40多年前曾经引起过轰动的历史,也许由于时间的推移,变得鲜为人知了,但它的确在一个相当长的时期和不小的范围内发生过作用。它对我们的成长有着重要而深远的影响,而钱学森先生始终是这项活动的坚定支持者和指导者。
本文完成后,笔者又略翻了一下科大大事记,见到这样两条记载:
“1959年11月23日:郭沫若校长捐赠两万元稿费作为全校福利金,帮助同学们添置衣被。”
“1961年12月25日:中国科学院力学所所长钱学森赠送中国科学技术大学人民币一万一千五百元,作为改善教学设备之用。学校已购买部分计算尺供同学使用。”
这些事我们都亲见或亲历过。有这些志存高远,且脚踏实地的师长们引路,无比幸福!(本文作者为中国科学院研究生院教授,中国科大近代力学系第一届毕业生)
