序幕 一個新時代正在到來

將歷史的時鐘撥回到1952年5月2日。

是日，美國加州理工學院（CIT）戈達德講座教授錢學森寫信給遠在法國巴黎的導師馮·卡門，告知“丹尼爾和佛羅倫薩古根海姆噴氣推進獎學金”的評審結果[1]。此前由馮·卡門推薦的一位申請者科斯塔，由于缺乏確切材料而未能入選最終名單。錢學森遂致信說明原委，隨后在信中探討了一個學術問題，即現代機電式計算機的工程化運用。

1944年，哈佛大學應用數學家霍華德·艾肯研制出了世界上第一臺實現順序控制的自動數字計算機——馬克1號，隨后幾年又研制出了馬克2號、馬克3號。當時，錢學森正在麻省理工學院航空工程系執教，有機會到隔壁的哈佛大學實地探訪和調研。當時計算機的體積甚是龐大，但身為應用數學家和空氣動力學家的錢學森卻從中捕捉到了計算機昭示的時代價值，從而開始探索其在科學、技術和工程上的運用。他這次致信馮·卡門時，已對此做過深入的實踐研究和理論分析，因此才會在信中果斷地預言：

我現在更加確信，快速計算機的發展將導致工程領域的一次徹底性革命，并將工業效率提高到一個更高的水平。

由此信的內容可知，錢學森的預言主要是基于對兩個學術問題的研究：一是火箭客船自動導航問題，二是工程系統性能自動優化問題。這兩個問題是錢學森師從導師馮·卡門攻讀博士學位之際，在研究空氣動力學的基礎上獨自開拓的新領域。通過數年積累，他已有相應的學術成果發表，如《探空火箭最優推力規劃》（合著）、《遠程火箭飛行器的自動導航》（合著）、《火箭發動機中燃燒的伺服-穩定》等。

第一個問題主要基于導彈干擾理論，探討火箭客船如何實現自動導航。1946年，錢學森被麻省理工學院聘任為航空工程系副教授，并于翌年升任教授，隨后為研究生開設了“火箭工程學”課程，重點講授火箭動力的應用問題，由此提出了“火箭客船”的概念。但由于大氣干擾等因素會使火箭客船出現航向偏差，錢學森便基于控制理論提出了使航向偏差獲得“自動補償”的方案。他以航海引航問題作類比，認為火箭自動補償不能依靠“人類導航器”。他在信中寫道：“我考慮一種由一系列跟蹤站組成的導航系統，用于向計算機提供瞬時位置和速度，計算機將這些信息與預先確定的存儲數據一起生成以控制裝置。”十余年后，他將我國導航衛星命名為“燈塔一號”，不知那時是否想起過這封信？

第二個問題以工程系統性能的自動優化為落腳點，探討了計算機在工程中的應用。錢學森留美時作為一名工程科學家，擁有豐富的實驗和工程經驗，尤為突出的是他通過整合數據從現象中歸納出結論的能力。他在信中以“給定轉速和燃油率條件之下內燃機如何獲得最大制動平均有效壓力”為例，說明可以通過計算機尋找最優點；由此又引申出通過使用多臺計算機提高計算速度，以實現復雜系統的自動優化問題。了解這一點，就可以理解錢學森后來為何強烈主張將計算機技術列入十二年科學規劃，并建議大力發展計算數學，因為在他看來：“在將來，我們不能想象一個不懂得用電子計算機的技術科學工作者。”[2]但更重要的是，錢學森在信中提出計算機真正的價值在于控制，而非計算。在信中，他說道：

快速計算機的真正價值不是計算和給出數值結果。因為這是一個被動作用，而其更重要的作用在于控制和指導工程系統的運行。

見微知著，此時的錢學森已經能夠從哲學層面看待科學問題了。事實上，這封信中還蘊含著錢學森經典代表著作《工程控制論》的思想精髓，即“反饋-調節”理論。需要說明的是，《工程控制論》源于錢學森1947年提出的技術科學思想，或者說，《工程控制論》是錢學森技術科學思想成熟之后的一個學術“產兒”。他在信中還討論了另一個學術“產兒”：物理力學，即借助原子、分子和凝聚態物質等微觀理論研究力學的宏觀問題。

眾所周知，錢學森寫這封信時正經歷人生的至暗時刻。1952年2月8日，美國司法部以莫須有的罪名決定驅逐錢學森出境，但他此后實則處于被監視居住的狀態，直至1953年3月才獲得保釋資格，且須每月前往洛杉磯移民歸化局報告行蹤。但錢學森選擇逆境突圍，以工程控制論和物理力學為新的研究方向，基于技術科學思想路徑持續攻城拔寨，于1954年出版了他的第一本學術專著《工程控制論》（英文版）。與此同時，他在為加州理工學院研究生開設“物理力學”課程的過程中，又同步完成了教材《物理力學講義》（英文版）的編寫工作[3]。

歲月從不負有心人。錢學森在即將回國前，和家人一同拜別導師馮·卡門，并贈送給他《工程控制論》和《物理力學講義》。馮·卡門翻了翻“這兩本東西”后說：“你現在在學術上已經超過了我。”導師的這句評價讓錢學森“有生以來第一次這么激動”[4]。1953年，錢學森獲得彭德雷航空航天著述獎，美國科學促進會亦于1954年擬將他吸收為會員。但他此時“無一日、一時、一刻不思歸國參加偉大的建設高潮”，“惟以在可能范圍內努力思考學問，以備他日歸國之用”，所以婉拒一切榮譽。他獲得的彭德雷航空航天著述獎的原件至今仍保留在加州理工學院。

正是憑借一本專著和一本教材，錢學森繪制了他個人思想歷程上的第一個思想坐標，并為后來兩個思想坐標的繪制奠定了基礎。然此信的價值絕非僅限于譜寫了工程控制論和物理力學的“前奏”，錢學森晚年創立的四種革命理論亦可從中找到思想源頭。而這個理論正是回答“錢學森之思”的依據。從個人思想歷程來看，此信探討的問題已經超越科技層面，體現了深刻的哲學關懷和時代意義，即計算機的“革命”將預示一個新時代的到來。這個預言顯示出錢學森強大的科學預見能力，恰如他在1995年所做的預言一樣：“信息網絡將開創一個新時代。”[5]

如今，我們早已步入錢學森所預見的新時代，且仍將在這個新時代里持續前行。

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[1] 丹尼爾和佛羅倫薩古根海姆噴氣推進獎學金設立于1948年，是丹尼爾和佛羅倫薩古根海姆基金會專門為加州理工學院及普林斯頓大學的丹尼爾和佛羅倫薩古根海姆噴氣推進中心設立的獎學金，旨在為兩個中心招收和培養碩士、博士研究生提供專項經費資助，以期培養杰出的火箭、噴氣技術方面的研究者或領導者。

[2] 錢學森：《論技術科學》，《科學通報》1957年第4期。

[3] 錢學森致信導師馮·卡門之前已對物理力學做過研究，且在《美國火箭學會雜志》1953年第23卷第1至2月合刊上發表了《物理力學，一個工程科學的新領域》一文。1962年，《物理力學講義》的中文版由科學出版社在中國正式出版，此后這本書又被譯成俄文。

[4] 錢學森：《在授獎儀式上的講話》，《人民日報》1991年10月19日第1、3版。

[5] 涂元季、李明、顧吉環編：《錢學森書信（9）》，國防工業出版社，2007年，第373頁。