http://kadhoai.com.cn 2026-04-25 20:31:54 來源:科技日報
“錢學森高超地將工程和數學兩隻輪子裝到一輛戰車上,碾出了工程控製論研究的一條新途徑……”
1954年,一本名為《工程控製論》的de學xue術shu著zhu作zuo引yin起qi了le控kong製zhi領ling域yu的de轟hong動dong。這zhe本ben書shu甫fu一yi問wen世shi,就jiu贏ying得de了le國guo際ji聲sheng譽yu,吸xi引yin了le大da批pi數shu學xue家jia和he工gong程cheng技ji術shu專zhuan家jia從cong事shi控kong製zhi論lun的de研yan究jiu,並bing形xing成cheng了le控kong製zhi科ke學xue在zai上shang世shi紀ji50年代和60年代的研究高潮。
書的作者就是錢學森。在美國遭受軟禁期間,他5年磨一劍,開辟了研究的全新領域,並獲得了意料之外又是情理之中的成功。
多年後,回憶《工程控製論》的寫作與付梓,錢學森說:“研究工程控製論隻是為了轉移美國特務們的注意力,爭取獲準回歸祖國。當時並沒有想到建立一門新學科。”
那麼,工程控製論的思想是如何誕生的呢?
還是把時光追溯到1937年,在美國加州理工大學讀博的錢學森和幾個同學組成了火箭技術研究小組,並得到了導師、力學大師馮·卡門教授的支持。從此,開始了他與火箭和航天技術的不解之緣。
上個世紀的30年代,火箭技術和理論尚未成熟,倒是多在科幻小說的情節中出現,遠沒有被納入傳統科學研究議程。
但dan是shi,錢qian學xue森sen很hen早zao就jiu認ren識shi到dao自zi動dong控kong製zhi技ji術shu在zai火huo箭jian技ji術shu中zhong的de重zhong要yao作zuo用yong。早zao在zai出chu國guo留liu學xue之zhi前qian,他ta的de誌zhi趣qu就jiu從cong設she計ji火huo車che頭tou逐zhu漸jian轉zhuan向xiang航hang空kong,其qi間jian,他ta還hai到dao杭hang州zhou筧jian橋qiao飛fei機ji場chang實shi習xi。當dang時shi的de飛fei機ji都dou是shi機ji械xie手shou動dong控kong製zhi,控kong製zhi已yi逐zhu漸jian進jin入ru了le他ta的de思si考kao。
“daoleshanggeshijisiwushiniandai,suiranyouledianziyiqi,danhaicunzaikekaoxingwenti,yincifeijikongzhirengzaixiangdangdachengdushangyikaochunjixiefangshi。huojianjishudefazhanduikongzhixitongtichulehengaodeyaoqiu。”錢學森早年的學生、《錢學森手稿》的主編鄭哲敏院士說。
後來德國成為世界上航空與火箭研究的翹首。1945年二戰結束前夕,錢學森隨馮·卡(ka)門(men)率(lv)領(ling)的(de)科(ke)學(xue)考(kao)察(cha)團(tuan)赴(fu)德(de)國(guo)考(kao)察(cha)情(qing)況(kuang),第(di)一(yi)次(ci)見(jian)識(shi)了(le)火(huo)箭(jian)。考(kao)察(cha)團(tuan)一(yi)行(xing)帶(dai)著(zhe)數(shu)噸(dun)研(yan)究(jiu)材(cai)料(liao),回(hui)到(dao)了(le)火(huo)箭(jian)研(yan)究(jiu)還(hai)相(xiang)對(dui)落(luo)後(hou)的(de)美(mei)國(guo)。大(da)家(jia)召(zhao)開(kai)研(yan)討(tao)會(hui)出(chu)版(ban)文(wen)集(ji),展(zhan)望(wang)美(mei)國(guo)空(kong)軍(jun)發(fa)展(zhan)戰(zhan)略(lve),這(zhe)其(qi)中(zhong)就(jiu)有(you)專(zhuan)門(men)章(zhang)節(jie)談(tan)到(dao)製(zhi)導(dao)技(ji)術(shu)。
“在他的視野中,製導是非常重要的事情”,鄭哲敏回憶,二戰後,錢學森對於迅速發展起來的控製與製導工程技術,作了深入的研究,並成為此類工作的先驅。
“如果說,錢學森的早期研究主要是針對阻礙當時航空、航hang天tian技ji術shu發fa展zhan一yi些xie關guan鍵jian力li學xue問wen題ti,那na麼me後hou來lai,他ta的de視shi野ye更geng加jia廣guang泛fan,前qian瞻zhan性xing更geng強qiang,著zhe眼yan點dian已yi不bu限xian於yu個ge別bie問wen題ti,而er是shi開kai辟pi新xin的de學xue科ke前qian沿yan領ling域yu,以yi推tui動dong航hang空kong、航天技術整體與長遠的發展。與此同時,他的學科領域也已不限於應用力學,而是他所倡導的更為廣闊的技術科學領域。”
《工程控製論》的誕生,就是對鄭哲敏這句評價的最好注腳。
錢學森從事空氣動力學、彈性力學、噴氣和火箭推進器等航天領域科學研究,而這些與美國軍事國防密切相關,正如美國當局所說:“他隨時都值3—5個師的兵力。”正因如此,在1950年,正當美國政府麥卡錫主義猖獗之時,錢學森被拘留兩周,保釋之後,又遭受美國政府長達5年之久的軟禁,回國阻力重重。
就在1950年至1955年(nian)受(shou)特(te)務(wu)監(jian)視(shi)時(shi)期(qi),為(wei)了(le)使(shi)美(mei)國(guo)政(zheng)府(fu)放(fang)心(xin),錢(qian)學(xue)森(sen)決(jue)定(ding)從(cong)事(shi)遠(yuan)離(li)軍(jun)事(shi)和(he)國(guo)防(fang)問(wen)題(ti)的(de)科(ke)學(xue)研(yan)究(jiu)。當(dang)然(ran),他(ta)也(ye)不(bu)可(ke)能(neng)有(you)以(yi)往(wang)的(de)實(shi)驗(yan)研(yan)究(jiu)條(tiao)件(jian),因(yin)此(ci),他(ta)選(xuan)擇(ze)了(le)需(xu)要(yao)數(shu)學(xue)手(shou)段(duan)的(de)理(li)論(lun)研(yan)究(jiu)問(wen)題(ti)。
作為世界級的導彈和火箭專家,錢學森很自然地把關注目光轉移到一門新興學科———控製論。
1948年,美國科學家維納的《控製論》出版。這本書的副題是《關於在動物和機器中控製和通訊的科學》,從書名就可以看出,《控製論》是shi關guan於yu既ji是shi機ji器qi中zhong又you是shi動dong物wu中zhong的de控kong製zhi和he通tong訊xun理li論lun的de一yi門men學xue科ke,它ta研yan究jiu的de是shi一yi個ge係xi統tong的de各ge個ge不bu同tong部bu分fen之zhi間jian相xiang互hu作zuo用yong的de定ding性xing性xing質zhi以yi及ji整zheng個ge係xi統tong的de運yun動dong狀zhuang態tai。
《控製論》中晦澀的哲學思想難於被人理解。人們更難於透過《控製論》發現其與科學技術的聯係。前蘇聯對於《控製論》更是采取了批判的立場,並將該書定性為“反動的偽科學”。另外,維納在《控製論》中將動物與機器相提並論,引起了宗教人士的抗議,認為這冒犯了造物主和人的尊嚴。
然而,就是這樣一本書,卻引起了錢學森的濃厚興趣。憑著具備火箭技術的豐富經驗,他敏銳地認識到維納《控製論》的價值,迅速意識到其與火箭製導工程問題的相通性,立即運用控製論原理研究解決了一批噴氣技術中的問題。
他很快發現,不僅在火箭技術領域,在整個工程技術的範圍內,幾乎到處存在著被控製的係統或被操縱的係統;而且事實上,有關係統控製的技術已經有了多方麵的發展。
擺在錢學森麵前的任務是:yaoyigengguangkuodeyanjie,yonggengxitongdefangfalaiguanchayouguanwenti。yejiushishuo,yongyizhongtongguanquanjudefangfa,laichongfenlejiehefahuidaohangjishuhekongzhijishudengxinjishudeqianzaililiang,congerkeyigengyouxiaodiyongxinfangfajiejuejiuwenti,bingqiekeyijieshiqiansuoweijiandexindeqianjing。
1953年底,錢學森在加州理工大學開設了一門新課程《工程控製論》。當時對於像鄭哲敏這樣的博士生來說,老師講是全新的領域。力學,電子,通訊等各類學科融會貫通,還有“正/負反饋”“用不完全可靠的元件組成高可靠性係統”等新鮮的概念讓學生們耳目一新。
在麥卡錫主義的陰影籠罩之下,錢學森蟄伏五年,潛心撰寫了一本著作《工程控製論》,並於1954年在美國正式出版。
這本書以係統為對象,以火箭為應用背景談自動控製,係統地揭示了控製論對自動化、航空、航天、電子通訊等科學技術的意義和影響,充分體現並拓展了維納《控製論》的思想,是繼該書之後,對控製與製導方麵進行創造性論述的又一經典專著。
就這樣,在軟禁期間,錢學森從導彈製導控製慢慢進入到控製範疇,從一個空氣動力學家轉變成一個控製論學家。而《工程控製論》的出版,則標誌錢學森已從力學跨界到係統學界。
於是,一門新的技術科學———工程控製論誕生了。
《工程控製論》迅速引起了美國科學界乃至世界科學界的關注,並相繼被譯為俄文、德文、中文等多種文字。
該書澄清了國際控製學界的混亂局麵。當時蘇聯哲學界由於該書的問世,才從原來對控製論的批判轉為後來加以讚揚。1956年,前蘇聯發行了俄文版的《工程控製論》,並將辭書中的“控製論”定義為:“研究信息和控製一般規律的新興學科”。
一位美國專欄作家這樣評論《工程控製論》:“工程師偏重於實踐,解決具體問題,不善於上升到理論高度;數shu學xue家jia則ze擅shan長chang理li論lun分fen析xi,卻que不bu善shan於yu從cong一yi般ban到dao個ge別bie去qu解jie決jue實shi際ji問wen題ti。錢qian學xue森sen則ze集ji中zhong兩liang個ge優you勢shi於yu一yi身shen,高gao超chao地di將jiang兩liang隻zhi輪lun子zi裝zhuang到dao一yi輛liang戰zhan車che上shang,碾nian出chu了le工gong程cheng控kong製zhi論lun研yan究jiu的de一yi條tiao新xin途tu徑jing……”
“工(gong)程(cheng)控(kong)製(zhi)論(lun)已(yi)不(bu)完(wan)全(quan)屬(shu)於(yu)自(zi)然(ran)科(ke)學(xue)領(ling)域(yu),而(er)屬(shu)於(yu)係(xi)統(tong)科(ke)學(xue)範(fan)疇(chou)。自(zi)然(ran)科(ke)學(xue)是(shi)從(cong)物(wu)質(zhi)在(zai)時(shi)空(kong)中(zhong)運(yun)動(dong)的(de)角(jiao)度(du)來(lai)研(yan)究(jiu)客(ke)觀(guan)世(shi)界(jie)的(de)。而(er)工(gong)程(cheng)控(kong)製(zhi)論(lun)要(yao)研(yan)究(jiu)的(de)並(bing)不(bu)是(shi)物(wu)質(zhi)運(yun)動(dong)本(ben)身(shen),而(er)是(shi)研(yan)究(jiu)代(dai)表(biao)物(wu)質(zhi)運(yun)動(dong)的(de)事(shi)物(wu)之(zhi)間(jian)的(de)關(guan)係(xi),即(ji)這(zhe)些(xie)關(guan)係(xi)的(de)係(xi)統(tong)性(xing)質(zhi)。因(yin)此(ci),係(xi)統(tong)和(he)係(xi)統(tong)控(kong)製(zhi)是(shi)工(gong)程(cheng)控(kong)製(zhi)論(lun)所(suo)要(yao)研(yan)究(jiu)的(de)基(ji)本(ben)問(wen)題(ti)。”原航天部710所副所長於景元認為。
1955年,在錢學森即將離開美國返回中國時,他將《工程控製論》送給自己的導師馮·卡門。馮·卡門對錢學森說:“我為你感到驕傲,你創立的工程控製論學說,對現代科學事業發展是巨大的貢獻。你在學術上已經超過了我。”
這年冬季,錢學森返回祖國後,任剛剛建立的中國科學院力學所所長。他在中關村化學所禮堂,講授了一門全新的課程———工程控製論。《工程控製論》(中文版)翻譯者之一戴汝為院士回憶道,以前很少聽過講得這麼好的課。
1957年,《工程控製論》獲得中國科學院自然科學獎一等獎。同年9月,國際自動控製聯合會(IFAC)成立大會推舉錢學森為第一屆IFAC理事會常務理事。他也成為該組織第一屆理事會中唯一的中國人。
在《工程控製論》的第18章闡述了一個很重要的觀點———“通過工程控製協調的方法,即使用不太可靠的元器件也可以組成一個可靠的係統。”
這個思想已遠遠超出了自動控製領域,進入到係統科學的範疇。