钱老一生的科研工作可以简单地分为五个时期,第一阶段是从事空气动力学和喷气推进理论的研究。1934年钱学森从上海交大本科毕业后考入清华大学留美预备班,一年以后在庚子赔款奖学金的资助下赴美国麻省理工学院留学。钱老仅用了一年时间就获得了硕士学位,此后到加州理工学院跟随气动专业泰斗冯卡曼做科研,并于1939年获得博士学位。毕业以后钱学森留在冯卡曼的科研小组里继续从事科研工作,很快就从讲师晋升为副教授。当时二次世界大战已经拉开了序幕,由于德国V2火箭的出现,美国军方也加大了对火箭研究的力度。在冯卡曼的科研小组的倡导下军方在加州理工建立了著名的喷气推进实验室,钱学森担任喷气研究组组长。冯卡曼对钱学森极为赏识,据说他曾经有过这样的言论:“世界上最聪明的民族莫过于犹太人和中国人”。前者指的是他自己,后者指的就是钱学森。二战结束以后,冯卡曼带着钱学森率调查组前往德国考察那里的火箭研究和访问德国火箭专家,此行使他们掌握了大量的前沿技术资料。随后,冯卡曼组建了空军科学咨询团,钱学森就是其中的一个重要成员,被授予上校军衔。1946年钱学森应聘到麻省理工任教,第二年就晋升为正教授。据说他的教学风格在某种程度上还保留着中国的师道尊严,例如,他不准学生在课堂上提问题打断他讲课。俗话说:“智者千虑,必有一失”。有一次,一个学生在课堂上指出他写的一个联立方程的系数矩阵的行列式为零,也就是说这些方程不独立。钱学森当时十分生气,中断了课程来推导这些方程,结果发现其行列式果然为零。从此以后,钱学森就对学生们客气多了。1949年加州理工又以正教授的职位把钱学森聘请回去,并且任命他为实验室主任,在当时那里的科研条件要比麻省理工强很多。
钱老的第二个科研阶段是从事工程控制论的研究。新中国成立以后,钱学森和很多爱国留学生一样也有了回国的想法。与此同时,在美国麦卡锡主义正甚嚣尘上,由于联邦调查局在美国共产党的一份文件里发现了钱学森的名字,从此他就被打成了共党嫌疑分子而失去了继续直接从事火箭研究的条件。然而,由于他了解太多的火箭技术,美国坚决不肯放他回国。当时的海军次长说:“钱学森的火箭知识抵得上五个师,我宁可把这家伙枪毙了,也绝不让他回到红色中国去”。万般无奈,钱学森只好转换科研课题,开始研究控制理论,并在1954年在美国出版了颇具影响力的《工程控制论》一书。从长远来看,这段经历对钱学森来说也许是因祸得福,随着火箭发动机技术的逐渐成熟,控制问题就变成了主要的挑战。在此期间,中国政府也通过各种渠道积极促成钱学森回国,最终在1955年以被俘的十一名美军飞行员作为交换条件使他终于回到了祖国。第二年钱学森与钱伟长和郭永怀等人一起创建了中科院力学研究所,并且担任首任所长。与此同时,钱学森还着手筹建中国的火箭和导弹研究机构,几年后出任了国防部第五研究院院长。根据毛主席语录“不是东风压倒西风,就是西风压倒东风”,他们就命名所研制的弹道导弹为“东风系列”。1958年钱学森还和其他科学家一起倡议并参与筹建中国科技大学,并且担任工程力学系的首任系主任。钱老是那种意气风发的人,在大跃进精神的鼓舞下,他也豪情万丈地指出,如果庄稼吸收太阳能的效率足够高的话,亩产万斤也是有可能的。
钱老的第三个科研阶段是从事系统工程理论的研究。回到祖国以后,钱学森从一名科研人员和实验室主任变成了发展整个航天事业的主帅,这种角色的转变也使他的研究重点从具体的技术问题上升到了系统工程的层次。假若钱学森继续留在美国的话,他不会有这样的机遇。在五六十年代,美国的种族歧视十分严重,他们宁可任用过去的对手冯布劳恩,也不会重用同一个战壕里的中国人。由于我国在近代的落后和中西文化的差别,中国人在美国是最受歧视的,一度曾经失去了繁衍的权利。当时中国的航天业就像一张白纸,在这里钱学森可以充分发挥自己的才干而尽情挥洒。在钱老系统工程思想的指导下,中国的航天业取得了突飞猛进的发展。1960年中苏交恶,前苏联撤走了所有在华的专家,然而,同年中国就成功地试射了地对地弹道导弹。六十年代中期,中国开始研制人造地球卫星,并且在1970年成功地发射了东方红一号卫星。有人说,钱学森的贡献使中国的航天业赶超了二十年,看来当初那位美国海军次长的话不无道理。此外,钱老还把系统工程理论运用到其它方面。例如,在大西北进行火箭实验的过程中,钱学森对当地土壤沙漠化十分关心,萌发了用系统工程的方法来发展干旱地区牧草产业的思路,并且为此撰写了多篇学术论文。另外,钱老还把系统工程理论拓展到社会科学领域,提出了三种文明建设理论:物质文明,政治文明和精神文明。如今,中国在物质文明方面取得了很大进展,然而在后两个方面还有漫长的路要走。
钱老的第四个科研阶段是对人工智能和思维科学的研究。四十年代末电子计算机登上了历史舞台,当时它的主要职能就是进行数值计算。钱老敏锐地捕捉到了这一信息,认识到这将带来一场科学技术的革命。空气动力学的核心是纳维-斯多克斯(N-S)方程,由于其过于复杂,绝大多数工程问题根本就没有解析解。因此人们只好做各种近似,然后与实验结果进行比较,直到找到比较满意的近似解。当时一位前苏联著名科学家说过这样的话:工程技术的精髓全在于如何做近似。然而,数值计算的出现彻底打破了这种格局,从此人们不必再去做近似,而是直接求解偏微分方程。因此,人们可以先在计算机上对一个设计进行仿真模拟和优化,然后再去做风洞实验来验证。如今在很多工程领域的CAD软件已经十分成熟,模拟之后就可以直接开始试生产了。记得刚到美国来的时候有一门课用了一种工程CAD软件包,当时的感觉只能用“震撼”来形容,自己苦学多年的知识在软件面前竟然显得微不足道。在提供了如此方便的同时,工程设计软件的出现也使很多美国的青年学生不再去钻研艰深的理论,毕业以后可以靠熟练使用CAD软件来混饭吃。
此外,钱老还对人类的思维过程也十分感兴趣。尽管在数值和逻辑运算方面计算机的功能是人脑所望尘不及的,但是,人脑也有一些计算机所不具备的优势。例如,人有很强的语音和图像识别功能,计算机在这方面就显得有些捉襟见肘。此外,人还有理解和想象的能力,这很难用二进制来实现。因此,有人提出人脑具有量子计算的功能,而人的长期记忆则是以量子态的形式存储在空间中。由此看来,除了人们熟知的各种功能以外,人脑还是量子世界与经典世界的一个转换器。对人脑的进一步认识有望给教育系统带来一场变革。传统的知识教育过于偏重左半脑的记忆与逻辑思维功能,如今这一部分在很大程度上可以被计算机所取代,因此右半脑的量子功能将会受到更多重视。
钱老的第五个科研阶段是对人体科学的研究。在上世纪八十年代中期,中国掀起了一场气功热潮。其中以严新大师为代表的一些气功师积极与科技人员合作,发现了一些难以置信的超常现象。然而,传统的科学实验要求尽量排除人为因素的影响,而气功实验却必须有气功师的介入,因此,当时有很多实验结果难以得到发表。钱学森知道此事以后就给编辑部写信,并且指出这些气功现象是新科技革命的先声。钱老的观点与很多科学家相左,受到了很多误解和非难,其实这并不十分奇怪。西方科学发展方向的主线是从宏观向微观推进,例如牛顿力学可以用来研究宏观的天体运行,热力学涉及到了分子运动,量子力学进入到了原子水平,而量子色动力学深入到了夸克和胶子层次。在生物学中也可以看出类似的趋势,早期的生物学只是通过对外表的观察来对生物进行分类,此后开始研究其器官和组织结构,然后开始深入到细胞结构,最终发现了DNA。钱老的经历则与此正好相反,他从微观的物理力学入手,然后得出宏观的力学性质和规律,此后又上升到系统工程的层次,最终他把人体当作一个开放的超巨系统来研究。当然,钱老对宏观与微观之间的鸿沟也十分了解,因此提出了建立唯象气功学的倡议。
毫无疑问,西方科学在工程技术领域取得了极大的成功,然而,在医学领域其成效就略显逊色。如今,医学研究似乎已经走入了歧途,大量的资金投入到分子生物学的研究中去,制药厂生产出越来越昂贵的药物,然而对威胁人们健康的很多恶性疾病却没有明显的疗效。其实,问题很简单,现代人的健康问题起因于宏观层次的失调,首先反映在整体机能的下降,最后才出现病理上的症状。中医与气功是建立在宏观调控机理之上,因此,中医适合于治“未病”,西医则适合于治“末病”。或者说,西医以药为本,中医以人为本。抗生素的发现的确对细菌性疾病起到了“药到病除”的疗效,然而,面对病毒所引起的疾病,人类只好靠自身免疫力来应付。现在,H1N1病毒正在全球肆虐,除了接种疫苗以外,人们的最佳的防范措施就是避免过于疲劳。目前,美国关于医疗改革的争论已经进入到了最后阶段,然而,中医却没有引起人们的广泛注意。近年来,国内对中医界的攻击也不绝于耳,我们绝对不能重蹈美国的覆辙;抛弃以人为本的中医思想,最终让制药厂把国民经济拖垮。
当年随着气功热潮的兴起也出现了很多问题,一些气功师以赚钱为目的到处招摇撞骗。到了九十年代末期法轮功异军突起,他们组织严密,在全国大有星火燎原之势。由于中国的政治体制不健全,改革过程中又不可避免地造成了很多社会矛盾,因此中国政府在李洪志身上看到了洪秀全的身影。当时,法轮功组织对社会的潜在威胁是确实存在的,然而,绝大多数法轮功学员都是一些无辜的受害者。这一事件从一个侧面也反映出中国在精神文明方面的落后,否则,不会有那么多善良的人对法轮功趋之若鹜。中国政府对法轮功的镇压也波及到了其它气功门派,以至于气功的科研活动也不得不中断。自1990年以来,严新大师来到美国与很多专家学者合作进行了大量的科学实验,其中的一些结果发表在美国的生物和医学专业期刊上。在2005年人们收集了严新大师二十年来所做的主要气功实验结果,编辑了四卷《生命科技丛书》。
牛顿说过:“我只不过像一个在海边玩耍的孩子,偶尔会因为发现一块更美丽的卵石或贝壳而沾沾自喜,至于对眼前巨大海洋中所深藏的奥秘我却一无所知”。如今,人们对物质世界的了解已经大大超越了牛顿的时代,可是,当我们面对生命现象时,牛顿的感慨就是一个生动的写照。人类虽然可以把人送上月球并且安全返回,能够制造出热核武器足以毁灭地球上的整个人类,然而,人类却没有能力制造出一个最简单的细胞。有人说,细胞是上帝创造的,然后才开始了进化。当然,也有一些科学家提出了一些超越现代科技水平的模型。例如,斯坦福大学前任材料系主任Tiller博士提出了一个十一维空间的人体模型,英国的Sheldrake博士提出了一个生物形态场模型。这些模型的共同之处就是在这个可见的肉体之上还存在着一个不可见的“场”,如果把身体比做汽车,这个“场”就是司机。当身体死亡以后,这个司机就从汽车中爬出来,可能再钻进另一辆汽车里,这与佛教的轮回说有异曲同工之妙。如果这种理论能够得到证实,整个人类文明就走过了一个新的里程碑,人们的世界观和人生观都将发生根本性的变化,很多社会问题都会迎刃而解,人类将迎来光辉灿烂的未来。
刊登在 2009 华夏快递 kd091104.