钱学森：中国自动化控制之父

钱学森（1911—2009年）被誉为“中国导弹之父”“中国自动化控制之父”，由于钱学森回国效力，中国导弹的发射事业向前推进了至少20年，如图3.1 所示。

图3.1　钱学森

钱学森的父亲钱均夫早年赴日本求学，1911年回国，曾担任浙江省教育厅厅长。钱均夫与蒋百里是莫逆之交。蒋百里被誉为“现代兵学之父”，当时就任国民政府保定陆军学校校长。蒋百里与其日本夫人生有5 个女儿，其中三女儿蒋英即为钱学森夫人。1935年，钱学森赴美留学，蒋英也跟随父亲远赴欧洲，在德国柏林上学，两人相互的书信传情，更加深了两人的情感。第二次世界大战结束后，蒋英到了美国，当时钱学森已经三十多岁，蒋英也有二十四岁，为了各自的事业，他们再次推迟了婚期，直到1947年，他们才在上海举行婚礼。

1935年8 月，钱学森赴美深造，原本读的是航空工程专业，但在继续深造的问题上，他与父亲发生了争论。钱学森打算下一步攻读航天理论，但父亲回信说中国航天工业落后，落后就要挨打，还是研究飞机制造技术为好。钱学森则告诉父亲，中国在飞机制造领域与西方差得太多，只有掌握航天理论，才有超越西方的可能。蒋百里知道了钱家父子的分歧，他对老友钱均夫说到，欧美各国的航空研究趋向工程、理论一元化，工程是跟着理论走的。钱均夫听了这番话终于应允儿子继续学航天理论。钱学森如释重负，从此对蒋百里感激不尽。

钱学森于1935年9 月进入美国麻省理工学院航空系学习，1936年9月获麻省理工学院航空工程硕士学位，后转入加州理工学院航空系学习，成为世界著名的大科学家冯·卡门的学生，并很快成为冯·卡门最重视的学生。他先后获航空工程硕士学位和航空、数学博士学位。1938年7 月至1955年8 月，钱学森在美国从事空气动力学、固体力学和火箭、导弹等领域研究，并与导师共同完成高速空气动力学问题研究课题和建立“卡门-钱学森”公式，在二十八岁时就成为世界知名的空气动力学家。1939年，获美国加州理工学院航空、数学博士学位。1943年，任加州理工学院助理教授。1945年，任加州理工学院副教授。1947年，任麻省理工学院教授。1949年，任加州理工学院喷气推进中心主任、教授。1953年，钱学森正式提出物理力学概念，主张从物质的微观规律确定其宏观力学特性，开拓了高温高压的新领域。1954年，《工程控制论》英文版出版，该书俄文版、德文版、中文版分别于1956年、1957年、1958年出版。

尽管钱学森当时身在美国，但心系祖国。当中华人民共和国宣告诞生的消息传到美国后，钱学森和夫人蒋英便商量着早日赶回祖国，为自己的国家效力。此时的美国，以麦卡锡为首对共产党人实行全面追查，并在全美国掀起了一股驱使雇员效忠美国政府的狂热。钱学森因被怀疑为共产党人和拒绝揭发朋友，被美国军事部门突然吊销了参加机密研究的证书。钱学森非常气愤，以此作为要求回国的理由。1950年，钱学森上港口准备回国时，被美国官员拦住，并将其关进监狱，而当时美国海军次长丹尼·金布尔（Dan A.Kimball）声称：钱学森无论走到哪里，都抵得上5 个师的兵力。从此，钱学森受到了美国政府迫害，同时也失去了宝贵的自由，他一个月内瘦了30 斤左右。移民局抄了他的家，在特米那岛上将他拘留14 天，直到收到加州理工学院送去的1.5 万美元巨额保释金后才释放了他。后来，海关又没收了他的行李，包括800 千克书籍和笔记本。美国检察官再次审查了他的所有材料后，才证明了他是无辜的。

钱学森在美国受迫害的消息很快传到中国，中国科技界的朋友通过各种途径声援钱学森。党中央对钱学森在美国的处境极为关心，中国政府公开发表声明，谴责美国政府在违背本人意愿的情况下监禁了钱学森。1954年，一个偶然的机会，他在报纸上看到陈叔通站在天安门城楼上，身份是全国人大常委会副委员长，他决定给这位父亲的好朋友写信求救。正当周恩来总理为此非常着急的时候，时任全国人大常委会副委员长的陈叔通收到了一封从大洋彼岸辗转寄来的信。他拆开一看，署名“钱学森”，原来是请求祖国政府帮助他回国。1954年4 月，美、英、中、苏、法五国在日内瓦召开讨论和解决朝鲜问题与恢复印度支那和平问题的国际会议。出席会议的中国代表团团长周恩来联想到中国有一批留学生和科学家被扣留在美国，于是就指示说，美国人既然请英国外交官与我们疏通关系，我们就应该抓住这个机会，开辟新的接触渠道。

中国代表团秘书长王炳南于1954年6 月5 日开始与美国代表、副国务卿约翰逊就两国侨民问题进行初步商谈。美方向中方提交了一份美国在华侨民和被中国拘禁的一些美国军事人员名单，要求中国给他们以回国的机会。为了表示中国的诚意，周恩来指示王炳南在1954年6 月15 日举行的中美第三次会谈中，大度地做出让步，同时也要求美国停止扣留钱学森等中国留美人员。然而，中方的正当要求被美方无理拒绝。1954年7 月21 日，日内瓦会议闭幕。为不使沟通渠道中断，周恩来指示王炳南与美方商定自1954年7 月22 日起，在日内瓦进行领事级会谈。为了进一步表示中国对中美会谈的诚意，中国释放了4 个扣押的美国飞行员。中国做出的让步，最终是为了争取钱学森等留美科学家尽快回国，可是在这个关键问题上，美国代表约翰逊还是以中国拿不出钱学森要回国的真实理由，一点不松口。

1955年，经过周恩来总理在与美国外交谈判上的不断努力，甚至包括了不惜释放11 名在朝鲜战争中俘获的美军飞行员作为交换，1955年8 月4 日，钱学森收到了美国移民局允许他回国的通知。1955年9 月17 日，钱学森回国愿望终于得以实现。这一天钱学森携带妻子蒋英和一双幼小的儿女，登上了“克利夫兰总统号”轮船，踏上返回祖国的旅途。1955年10月1 日清晨，钱学森一家终于回到了自己魂牵梦绕的祖国，回到自己的故乡。

归国之后，周恩来在各方面都给予了钱学森亲切细致的关怀。1956年初，他向中共中央、国务院提出《建立我国国防航空工业的意见书》；同年，国务院、中央军委根据他的建议，成立了导弹、航空科学研究的领导机构——航空工业委员会，并任命他为委员。1956年，参加中国第一次5年科学规划的确定，钱学森与钱伟长、钱三强一起，被周恩来称为中国科技界的“三钱”，钱学森受命组建中国第一个火箭、导弹研究所——国防部第五研究院并担任首任院长。1956年，任中国科学院力学研究所所长、研究员。1957年，在钱学森倡议下，中国力学学会成立，钱学森被一致推举为第一任理事长。2 月18 日，周恩来总理签署命令，任命钱学森为国防部第五研究院第一任院长。11 月16 日，周恩来总理任命钱学森兼任国防部第五研究院一分院院长。同年，钱学森所著《工程控制论》获中国科学院自然科学奖一等奖，并被补选为中国科学院学部委员。1957年6 月，中国自动化学会筹备委员会在北京成立，钱学森任主任委员。同年9 月，国际自控联成立大会推举钱学森为第一届IFAC 理事会常务理事。1958年，为了为“两弹一星”工程培养人才，应钱学森关于建立“星际宇航学院”的要求，成立了中国科学技术大学，钱学森任中国科学技术大学近代力学系主任，成为中国科学技术大学的创始人之一。经杜润生、杨刚毅介绍，加入中国共产党。1959年，钱学森当选为第二届全国人民代表大会代表。并相继当选为第三、四、五届全国人民代表大会代表。1959年9 月19 日，钱学森专程从北京来到已从上海迁至西安的西安交通大学参观校园，看望师生。(www.xing528.com)

1960年，钱学森任国防部第五研究院副院长，并不再兼任该院一分院院长。从此，钱学森的主要职务一直为副职，由第五研究院副院长，到第七机械工业部副部长，再到国防科学技术委员会副主任等，专司中国国防科学技术发展的重大技术问题。1960年11 月15 日，在聂荣臻元帅现场亲自指导下，以张爱萍将军为主任，孙继先、钱学森、王诤为副主任的试验委员会，在我国酒泉发射场成功地组织了我国制造的第一枚近程导弹的飞行试验。1961年，钱学森当选为中国自动化学会第一届理事会理事长。1962年，《物理力学讲义》出版。1963年，《星际航行概论》出版。1965年，任第七机械工业部（导弹工业部）副部长。1966年10 月27 日，钱学森协助聂荣臻元帅，在酒泉发射场直接领导了用中近程导弹运载原子弹的“两弹结合”飞行实验，获得圆满成功。1968年，钱学森兼任中国人民解放军第五研究院（即今天的中国空间技术研究院）院长。1969年，钱学森当选为中国共产党第九次全国代表大会代表和第九届中央委员会候补委员。并相继当选为第十、十一、十二、十三、十四、十五次全国代表大会代表，第十、十一、十二届中央委员会候补委员。

1970年，钱学森任国防科学技术委员会副主任，并不再兼任中国人民解放军第五研究院院长。1979年，在中美正式建立外交关系的当年，获美国加州理工学院“杰出校友奖”（Distinguished Alumni Award）。但钱学森没有到美国接受这份荣誉。

1980年，钱学森当选中国科学技术协会第一届全国委员会副主席；1986年当选中国科学技术协会第三届全国委员会主席。1982年，任国防科学技术工业委员会科学技术委员会副主任。当选为中国力学学会名誉理事长。任国防部第五研究院院长，兼任该院一分院（即今天的中国运载火箭技术研究院）院长。《论系统工程》出版，1988年《论系统工程》（增订版）出版。1984年，在中国科学院第五次学部委员（院士）大会上，被增选为中国科学院主席团执行主席。1985年，钱学森因对中国战略导弹技术的贡献，作为第一获奖者和屠守锷、姚桐斌、郝复俭、梁思礼、庄逢甘、李绪鄂等获全国科技进步特等奖。1986年，在政协第六届全国委员会第四次全体会议上，被增选为政协第六届全国委员会副主席，并相继当选为政协第七、第八届全国委员会副主席。1987年，被聘为国防科学技术工业委员会科学技术委员会高级顾问。《社会主义现代化建设的科学和系统工程》出版。1987年5 月3 日，担任中国人体科学学会名誉理事长。1988年，兼任政协第七届全国委员会科学技术委员会主任。获（1985年度）国家科技进步奖特等奖。《关于思维科学》出版。1988年，《论人体科学》出版。《创建人体科学》《人体科学与现代科技发展纵横观》和《论人体科学与现代科技》分别于1989年、1996年、1998年出版。1989年，获国际技术与技术交流大会和国际理工研究所授予的“W.F.小罗克韦尔奖章”“世界级科学与工程名人”和“国际理工研究所名誉成员”称号，获得一级英雄模范奖章。《钱学森文集（1938—1956）》出版。

1991年，在中国科学技术协会第四届全国委员会第一次全体会议上，钱学森被授予“中国科学技术协会名誉主席”称号。当选中国空气动力学研究会（1989年更名为中国空气动力学会）名誉理事长。当选中国系统工程学会名誉理事长。1994年，在中国工程院第一次院士大会上，钱学森被选聘为中国工程院院士。《论地理科学》出版。《城市学与山水城市》出版。1995年，获何梁何利基金颁发的首届（1994年度）“何梁何利基金优秀奖”（后改称“何梁何利基金科学与技术成就奖”）。1995年，经中共中央宣传部批准，将西安交通大学图书馆命名为钱学森图书馆，时任国家主席江泽民为之题写了馆名。1998年，被聘为解放军总装备部科学技术委员会高级顾问。在中国科学院第九次院士大会和中国工程院第四次院士大会上，钱学森被授予“中国科学院资深院士”“中国工程院资深院士”称号。1999年，获中共中央、国务院、中央军委颁发“两弹一星功勋奖章”。

2000年，《钱学森手稿（1938—1955）》出版。2001年12 月11 日，江泽民看望钱学森，当时的副总理李岚清也一同看望，《论宏观建筑与微观建筑》《第六次产业革命通信集》《创建系统学》出版。1995年、1996年和1999年江泽民曾先后三次到钱学森家中看望他。2001年90 岁生日时，钱学森在美国的好友Frank E.Marble 教授受美国加州理工学院校长D.Baltimore委托，专程到北京将“杰出校友奖”的奖状和奖章当面颁发给钱学森并当选中国宇航学会名誉理事长。2001年12 月11 日90 大寿之时，钱学森为母校上海交通大学题词：“希望上海交通大学全体师生要继承和发扬母校优良传统，热爱祖国，崇尚科学，追求真理，报效人民，在21 世纪，努力把上海交通大学建成世界一流大学。”钱学森始终心系母校，充分发扬了交通大学饮水思源的光辉传统。

钱学森一生功勋卓著、硕果累累，在“两弹一星”、应用力学、物理力学、航天与喷气、工程控制论和系统科学等领域取得了举世瞩目的成就。

1956年初，钱学森向中共中央、国务院提出《建立我国国防航空工业的意见书》。同时，在国家“两弹一星”领域，钱学森组建中国第一个火箭、导弹研究所——国防部第五研究院并担任首任院长。他主持完成了“喷气和火箭技术的建立”规划，参与了近程导弹、中近程导弹和中国第一颗人造地球卫星的研制，直接领导了用中近程导弹运载原子弹“两弹结合”试验，参与制定了中国近程导弹运载原子弹“两弹结合”试验，参与制定了中国第一个星际航空的发展规划，发展建立了工程控制论和系统学等。在钱学森的努力带领下，1964年10 月16 日中国第一颗原子弹爆炸成功，1967年6 月17 日中国第一颗氢弹空爆试验成功，1970年4 月24 日中国第一颗人造卫星发射成功。

钱学森在力学的许多领域都做过开创性工作。他在空气动力学方面取得很多研究成果，最突出的是提出了跨声速流动相似律，并与卡门一起，最早提出高超声速流的概念，为飞机在早期克服热障、声障，提供了理论依据，为空气动力学的发展奠定了重要的理论基础。高亚声速飞机设计中采用的公式是以卡门和钱学森名字命名的卡门-钱学森公式。此外，钱学森和卡门在30年代末还共同提出了球壳和圆柱壳的新的非线性失稳理论。钱学森在应用力学的空气动力学方面和固体力学方面都做过开拓性工作；与冯·卡门合作进行的可压缩边界层的研究，揭示了这一领域的一些温度变化情况，创立了“卡门—钱近似”方程。与郭永怀合作最早在跨声速流动问题中引入上下临界马赫数的概念。

在物理力学领域，钱学森在1946年将稀薄气体的物理、化学和力学特性结合起来的研究，是先驱性的工作。1953年，他正式提出物理力学概念，大大节约了人力物力，并开拓了高温高压的新领域。1961年他编著的《物理力学讲义》正式出版。1984年钱学森向苟清泉建议，把物理力学扩展到原子分子设计的工程技术上。

从20 世纪40年代到60年代初期，钱学森在火箭与航天领域提出了若干重要的概念：在20 世纪40年代提出并实现了火箭助推起飞装置（JATO），使飞机跑道距离缩短；在1949年提出了火箭旅客飞机概念和关于核火箭的设想；在1953年研究了跨星际飞行理论的可能性；在1962年出版的《星际航行概论》中，提出了用一架装有喷气发动机的大飞机作为第一级运载工具。

钱学森的工程控制论是控制学界最有影响的著作之一，在其形成过程中，把设计稳定与制导系统这类工程技术实践作为主要研究对象，钱学森本人就是这类研究工作的先驱者。此外，钱学森还对系统科学有重大贡献，最重要的贡献是，他发展了系统学和开放的复杂巨系统的方法论。