摘 要:过去、现在以及未来工程技术的发展都需要一批杰出人才担当领军重任。“钱学森之问”既反映了我国在杰出人才培养上的不足,也映射出问题解决的复杂艰难。文章以钱学森、冯·卡门和普朗特为例,探讨了工程技术类杰出人才所应具有的共性特质,旨在为我国工程技术杰出人才培养提供思考。
关键词:杰出人才;钱学森;冯·卡门;普朗特
中图分类号:G64文献标识码:A文章编号:1008-2646(2012)03-0103-04
“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才?”这就是著名的“钱学森之问”。 “之问”先后被钱学森多次提出,前后延续了十余年。面对这道关于中国教育事业发展的艰深命题,令人扼腕的是直到大师去世,上至总理、教育部长,下至大学校长、教授不但没能破解,甚至仍没有达成解决的共识。
对诸如“钱学森之问”等复杂命题的研究,思路和途径有多种。其中一种办法就是回归原点,对提出命题者自身以及其认可的杰出人才进行研究,分析他们成长、成才的历程和影响他们成为杰出人才的自身特质。“原点研究”不是破解命题、制定对策的直接方法,但可为教育行政决策者提供有益的参考。
钱学森作为国人敬仰的科学家,人生驿程后人耳熟能详,故对其个体成长、成才历程的归纳分析不是难题。但正确筛选出钱学森认可的杰出人才,共同构成一个完善的研究体系则是一件困难之事。现代物理和力学领域大师如云,杰出人才宛若星辰,单单就钱学森从事的主要领域空气动力学方面的大家世界范围内就有数十位之多。令人幸运的是,当代航空航天发展史为本课题的研究天工匠心般地遴选界定了两个名字——冯·卡门和普朗特。
选取普朗特和冯·卡门作为与钱学森同一研究参照坐标体系中的另外两位个体,是因为这三位工程技术类杰出的科学家互为师徒关系,同在应用力学、空气动力学方面作出了卓越贡献并共享国际声誉。三位科学大师分别是德国、美国和中国科学和技术发展的旗帜性人物,三人间相互承继、相互尊重、相互提携,他们的成才历程和学脉关系为后人研究工程技术类杰出人才问题提供了天赐素材。
一、钱学森、冯·卡门和普朗特
的成才历程和学脉承联
钱学森于1934年以优异成绩毕业于上海交通大学,后转读清华大学公费留学生。1935年先入美国麻省理工学院后转进美国加州理工学院航空系,在冯·卡门教授指导下获得航空、数学博士学位。1938年至1955年,钱学森在美国从事空气动力学、火箭、导弹等领域研究,与冯·卡门共同建立“卡门—钱近似”公式,不满30岁即成为世界知名的空气动力学者。1955年钱学森冲破重重障碍回国后,先后主持完成了“喷气和火箭技术的建立”规划,主持了短程、中短程导弹和中国第一颗人造地球卫星的研制,直接领导了用中短程导弹运载原子弹“两弹结合”试验,参与制定了中国短程导弹运载原子弹“两弹结合”试验和第一个星际航空的发展规划,创立了工程控制论和系统学等。1991年和1999年,分别被授予“国家杰出贡献科学家”荣誉称号和“两弹一星功勋奖章”[1]。
冯·卡门(Theodore von Kamen)出生在匈牙利犹太人家庭,16岁进入皇家约瑟夫大学学习并以优异的成绩毕业。1906年,冯·卡门来到大师云集、拥有45名诺贝尔奖获得者的哥廷根大学学习。先后得到了当时物理和力学界杰出教授普朗特、玻尔、希尔伯特、龙格的指导和影响,从事空气动力学研究并在普朗特教授指导下获得博士学位。1911年提出“卡门涡街”理论,成为飞机、船舶和赛车设计的理论基础。冯·卡门作为空气动力学专家还提出了附面层控制的理论,未来的超声速阻力的原则等著名理论。1930年,因纳粹迫害离德赴美。在其领导下,美国在远程导弹、空间探索等方面领先世界。因其在科学上的杰出贡献,1963年,被授予美国历史上第一枚科学勋章。冯·卡门还为世界各国培养了数十位科学大家,我国知名科学家中除钱学森外,钱伟长、郭永怀、周培源等都是其杰出学生[2]。
普朗特(Ludwig Prandtl)1894年进入世界闻名的慕尼黑工业大学学习弹性力学并于1900年获得博士学位。1901年因改进用管道抽吸废屑的装置发现了气流分离问题,引起轰动。普朗特在汉诺威大学任教时凭借理清纷繁的科技问题,捕捉其中的物理特征的非凡能力,用自制水槽观察曲面流动现象并提出边界层理论,奠定了现代流体力学的基础,从而在物理和力学界声名鹊起(2001年我国《力学进展》评选20世纪力学发展十大事件,普朗特的 “边界层理论”名列榜首)。普朗特29岁就因杰出学术成就担任哥廷根大学应用力学系主任。普朗特还是风洞实验技术、机翼理论、湍流理论等方面的开创性人物。普朗特培养了许多国际知名的力学家,除冯·卡门外,还有阿克雷特、纳戴、W.普拉格、铁木辛柯(美国近代力学奠基人)、邓哈托和陆士嘉(北京航空航天大学的创始人之一)。为彰显普朗特的杰出成就,月亮远端“普朗特环形山”以其名字命名,德国还在航空航天领域专门设立了“普朗特环”杰出贡献奖Ludwig Ptandtl an der Universiatet Goettigen. WWW.Uni-Goettigen.de.。
二、钱学森、冯·卡门和普朗特作为
工程技术杰出人才的共性特质
杰出人才的特质因时、因地、因民族、因学科千差万别,这是不争的客观现实。但是杰出人才之所以能成为杰出人才,肯定在很多方面存在共同的、有别于一般人的特点或特长,尤其对同一领域或学科而言。这些特点或特长可能是世界观上的,也可能是方法论上的;可能是抽象思维或逻辑推理能力方面的,也可能是形象思维或归纳总结能力方面的;可能是天生的潜质,也可能是后天环境影响或教育塑造;可能是师承,也可能是创新;可能是科学灵感的闪现造就,也可能是日积月累的学术勤奋使然。通过对三位杰出科学家成长、成才历程的分析、归纳和总结,或许能从一个点或一个侧面对目前我们在如何培养杰出人才方面提供有益的借鉴。
1. 启蒙——兴趣、善学和多元
钱学森的父亲钱均夫曾留学日本,民国时期在教育部任职。钱均夫对年幼的儿子管教十分严格,从小培养他良好的学习兴趣和生活习惯。这对钱学森后来在科学事业上严谨仔细、井井有条、一丝不苟作风的形成是不无影响的。每逢寒暑假,钱均夫都要送儿子拜名师补习,如伦理学、音乐、绘画等各种功课(伦理学由林砺儒授课,美术老师高希舜是一代国画大师)。钱学森后来兴趣广泛,知识渊博,应该从家庭的启蒙培养中颇得裨益。家庭的引导加上钱学森聪慧好学,又爱博览群书,使他后来不仅在自然科学技术,而且在社会科学,甚至文学艺术等方面都有很高的修养,这些知识同时又启迪了他在科学上的创新。[3]388-389
冯·卡门同样出生在一个知识分子家庭。父亲是布达佩斯一所大学的著名教育学教授。冯·卡门小时候具有超常的数学能力,但他的父亲要求他全面发展。因此,除数学外还敦促他多读地理、历史、诗歌方面的书籍。在中学时代,冯·卡门还学习并掌握了法语、德语和英语。冯·卡门一生崇尚人文主义文明并具有独特的人格魅力,这跟父亲让他童年时代就摆脱数字游戏是分不开的。作为一名教授,冯·卡门的父亲周围聚集着一批富有献身精神的学生和同事。他的教育理论、慎密的逻辑思维和坚贞不渝的理想主义,润物无声地影响着冯·卡门。仰慕父亲的那种神圣的激情和捍卫真理的斗争精神的冯·卡门在童年时代就立下强烈愿望,将来要成为像他父亲那样的人。[4]21
普朗特的父亲是德国弗莱辛农学院的测绘工程专业大学教授。自童年时代起,普朗特就喜欢读书,尤其是对父亲收藏的关于物理、机械和测量方面的书籍非常感兴趣。普朗特的父亲还是一个大自然的热爱者,经常带他外出郊游、观察自然现象。在训练体能和意志的同时,引导儿子仔细观察事物并教他如何利用所学知识去认识和解释自然现象,普朗特在日后近半个世纪的研究生涯中,之所以对物理学问题能表现出特有的才能,与他父亲的教育和影响是分不开的。
2.治学——严谨、认真和勤思
严肃认真、严谨不苟是钱学森一贯的治学作风,这也可以说是这三位大师的共同特点。交通大学校史馆里展览有钱学森当年的一张《水力学》试卷。原来老师给他打了满分,但是钱学森却主动要求老师扣分,只因为在一道题解答中的最后一步将“Ns”写成了“N”。本来这一步可写可不写,所以老师给他判为全对。但钱学森却说:“要么不写,要写就要写对”,所以请求老师扣分,最后老师给他打了96分。[5]钱学森在做火箭发动机燃烧室不稳定燃烧问题研究时,其数据计算得非常精细,有的长达八位。这样繁重的计算在当时是靠拉计算尺得出的,工作之认真艰辛不言而喻。从钱学森的手稿可以看出,他做学问总是一丝不苟,公式推导十分严谨,列表制图十分规范。
冯·卡门在从事早期科研活动中,常常把自己关在屋子里思考问题,把一切杂念都抛在脑后,独自沉湎于丰富多彩的科学思索中。有时为了一个问题的解决,常常夜以继日地工作,在没有理清解决问题的思路之前,决不肯从座椅上站起来。亚琛工业大学的师生至今仍流传着冯·卡门的一件轶事:冯·卡门在地铁车厢里推导数学方程,由于没带纸,竟直接在车厢玻璃上写出,忘却了周围的一切,不管车停车开,直到完成为止。冯·卡门自谦是个头脑缓慢的人,不赞成按智商来区分人的智力高低,因为智商测不出一个人的思考方式。就真正的学术成就而论,扎实而勤奋的工作和深刻的独立思考能力比智商测定的反应速度更重要。
普朗特做学问的认真和严谨在于他将与工程有关的基础力学从抽象的方程进行了简化,使之可以利用当时可能的计算手段得到计算的结果。他的勤奋在于不懈思考和丰富联想上。普朗特的岳父福勃尔是提出以物理学作工程技术基础的先驱。福勃尔曾专门论述运用麦克斯韦的电磁理论设计电器设备。普朗特深受这种理论与实践相结合的观点感染,便将其应用到自己的研究领域并创立了一些科学准则,如其归纳的“概括法”,就是从一个复杂的物理过程中(不管是机器运转,还是河水流动)概括出关键的物理因素,然后再用数学进行分析。[3]406-407
3.崇尚——求真、自由和至善
钱学森对每次试验中出现的任何一个疑点,都要探其根究,紧追不放,一直到真正把问题搞清楚,把故障排除,或对出现的异常现象作出科学的、有实验根据的合理解释才肯罢休,倡导了止于至善的科学研究之风。在一次火箭发射前的测试中,有人向钱学森汇报氧化剂的加注活门有点漏气。钱学森立即指示测试,直到小气泡冒出指标在许可的范围之内才点头认可。[3]392-393
冯·卡门把欧洲哥廷根大学的学术自由之风带到了美国。他每周主持召开一次学术研讨会,大家一律平等,个个畅所欲言发表自己的学术论点。在一次学术讨论中,冯·卡门与他的学生钱学森发生了争论。钱学森坚持自己的观点毫不退让,令冯·卡门十分生气并把钱学森拿给他看的论文稿丢在地上,拂袖而去。老师走后,钱学森默默拾起稿纸,但他内心并未屈服,在科学问题上以及在学术原则面前他不会放弃自己的观点。事后冯·卡门经过思考,认识到他的学生是对的。于是第二天一上班,亲自爬了三层楼梯来到钱学森小小的办公室,敲开门,恭恭敬敬给钱学森行个礼,然后说:“钱,昨天的争论你是对的,我错了。”冯·卡门的博大胸襟令钱学森终生受用。[4]46
普朗特领导的应用力学研究所里的学术活动在哥廷根大学总是有声有色,他组织的学术研讨会一直争论不辍,他个人总是心平气和地与同僚和学生讨论问题,从不以势压人。学生冯·卡门说,在热烈的讨论中,人们总可以领略他的聪明睿智。当冯·卡门发现了“紊流的力学相似原理”之后,普朗特诚恳地表示:“一方面,我感到委屈,眼看到他工作干得比我少,却又一次运用他那众所周知的去粗取精的才能取得了成功;另一方面,我为他感到骄傲,我从前的这个学生和助手没有辜负我的期望。”并且在那一年普朗特决定不向斯德哥尔摩会议提供论文,只发表一些最新实验资料,他要用这些资料帮助自己的学生冯·卡门。对自己学生的成果,普朗特不但不会攫为己有,反而一再申明“卡门在我之前先得到了结果。” [4]163
4.人格——独立、创新和大爱
钱学森当年是被美国“麦卡锡主义”“驱逐”出科研队伍的,怀有强烈的民族自尊心、不屈的人格特性和对自己国家与民族大爱的他发誓一辈子不再踏入美国国土。钱学森说到也做到了这一点,20世纪八九十年代,美国多次邀请钱学森赴美讲学并计划授予其荣誉勋章,当时的中国几任国家领导人也劝说钱学森赴美,但直至其去世的50多年时间里,钱学森没有去过一次美国。钱学森回国初期,曾担任国家国防科委副主任和七机部副部长,但他发现行政职务影响自己的学术工作后,不论上级领导怎样挽留,坚决辞去了所有行政职务:“我是一名科技人员,不是什么大官,那些官的待遇,我一样也不想要”。对目前国家在人才培养特别是杰出人才培养中存在的问题,钱学森不管面对多大的领导从不择好而言,而是以一个知识分子的责任和良心三番五次地提出“钱学森之问”,充分显示出一个科学家对民族对国家的无疆大爱。
创新是一个杰出科学家的灵魂。三位科学家不但重视创新,推崇创新,甚至把创新升华到自己的人格特质中。钱学森以其思维敏捷的特性总是在研究中大胆提出新观点、新理论,他的博士论文选题《高速气动力学问题的研究》和他蜚声中外的《工程控制论》专著当时都是开创性的研究领域。同时,钱学森也因在创新问题上敢于对峙权威赢得了同行的尊重。钱学森留美期间曾参加一次名家荟萃的学术会议,他一反过去谦虚平和的性格,用创新的学术观点毫不留情地批驳了一位长者的理论,会场气氛十分紧张。最后会议主持人肯定了钱学森的观点是正确的并告知了那位长者的身份,“当代力学权威——冯·米塞斯”。
冯·卡门在亚琛工业大学任教时,正赶上纳粹执政。一贯推崇学术不能依附于政治的冯·卡门对纳粹的政策十分反感,当时德国很多学生带着纳粹标志进入实验室,冯·卡门坚决制止了自己的学生在校内佩带该标志。后来,德国的学术愈来愈政治化,冯·卡门断然离开科研条件世界领先的德国移居美国。在美国,为反对纳粹德国的侵略行径和灭绝人性的政策,他以科学家的至善大爱全心投入工作,从而使美国在飞机、火箭和导弹领域迅速赶超德国。冯·卡门的博爱还表现在他的国际主义思想上,他的学生中既有欧美人,也有亚非生并且一视同仁地对待。钱学森在美受迫害期间,冯·卡门多次以自己的声誉为其担保。
冯·卡门是一位善于创新的科学家,他的创新特长在于“去粗存精”和“从实际工程中发现问题和解决问题”。冯·卡门的一句名言“科学家研究已有的世界,工程师创造未来的世界”至今仍是工程教育学的经典论断。德国著名火箭专家冯·布劳恩对其同行冯·卡门曾有一段著名评判:“冯·卡门是航空航天领域最杰出的一位元老:远见卓识、敏于创造、精于组织——使科学家之间打破门户之见、消除民族歧视和语言隔阂、共同协作的非凡能力,正是他独具的特色”。
普朗特作为一位科学巨匠,人格上的刚直不阿在德国是出名的。纳粹执政期间,纳粹党员要接管实验室,普朗特喝令他们滚出去并一直上书至纳粹高级党部。在纳粹主义狂潮席卷德国期间,他毅然在抗议政府任意裁减犹太教授的请愿书上签字,表达了一名正直学者超凡的博爱。然而,不无遗憾的是,在二战期间,普朗特与纳粹空军有着密切的合作关系,这不能不说是一个杰出科学家的学术无奈和向善偏失。在学术上,普朗特一直以行动倡导创新、践行创新。他的每一篇论文,实际上都是一次创新的选题。他一生中奠定空气动力学基础的边界层理论、风洞实验技术、机翼理论和湍流理论无一不是创新成果的结晶Universiatet Goettigen. WWW.Uni-Goettigen.de.。
冯·卡门在1967年的自传中对跟随普朗特时的情景有过一段精彩描述:“在学术研究和教学方面,素有‘德国大学王子’称号的哥廷根大学以倡导自由,独创的学风闻名于世。这种治学精神终于使她成为培育20世纪科学巨匠的摇篮。正是哥廷根的一批学生,为原子弹和空间时代奠定了基础”。
参考文献
[1] 宋健.钱学森科学贡献暨学术思想研讨会论文[M]. 北京: 中国科学技术出版社,2001:3-9.
[2] 金亮. 冯·卡门1937年的中国之行[J]. 力学与实践, 2007(4):86-90.
[3] 北京大学现代科学与哲学研究中心.钱学森与现代科学技术[M].北京:人民出版社,2001.
[4] 冯·卡门,李·爱特生.冯·卡门-航空与航天时代的科学奇才[M].曹开成,译. 上海:上海科学技术出版社,1991.
[5] 潘敏.钱学森研究 [M].上海:上海交通大学出版社,2006:78.
(责任编辑、校对:臧莉娟)