錢(qián)學(xué)森的科學(xué)名篇

1、錢(qián)學(xué)森的科學(xué)名篇：錢(qián)學(xué)森的科學(xué)名篇：《工程與工程科學(xué)工程與工程科學(xué)》【按】為了紀(jì)念科學(xué)大師錢(qián)學(xué)森先生逝世一周年，這里發(fā)布錢(qián)先生的科學(xué)名篇《工程與工程科學(xué)》，與博友們共享。在這篇發(fā)表于62年前的文章里，錢(qián)學(xué)森先生第一次系統(tǒng)地論述了工程科學(xué)（即技術(shù)科學(xué)）的思想。這次趁著審訂《錢(qián)學(xué)森文集》（中文版）的機(jī)會(huì)，我再次細(xì)讀了此文，獲益匪淺。日后將陸續(xù)發(fā)表讀后感以及一些名家的評(píng)論。承譯者談慶明研究員賜寄他的翻譯稿，使此文的中文版可在此奉獻(xiàn)給各位。謹(jǐn)此

2、志謝。工程和工程科學(xué)工程和工程科學(xué)錢(qián)學(xué)森錢(qián)學(xué)森（原文發(fā)表于JournaloftheChineseInstitutionofEngineersVol.61~141948）前言前言人們回顧半個(gè)世紀(jì)以來(lái)人類社會(huì)的進(jìn)步，無(wú)不深刻認(rèn)識(shí)到技術(shù)和科學(xué)研究對(duì)國(guó)家和國(guó)際事務(wù)的有決定性意義的重要性，無(wú)不對(duì)技術(shù)和科學(xué)研究所受到重視程度的巨大提高留有深刻的印象。很顯然，雖然在早期，技術(shù)與科學(xué)研究是以未加計(jì)劃的、個(gè)體的方式進(jìn)行的，可是到了今天，在任何主要國(guó)家，這

3、種研究都是受到認(rèn)真調(diào)控的。因而，如同長(zhǎng)期以來(lái)的農(nóng)業(yè)、金融政策或者外交關(guān)系一樣，技術(shù)與科學(xué)的研究現(xiàn)已成為國(guó)家的事情。認(rèn)真考察為什么研究工作的重要性得到如此重視，自然地會(huì)得出這樣的答案，即研究工作現(xiàn)在是現(xiàn)代工業(yè)整體中的一個(gè)組成部分，不提到研究工作就談不上現(xiàn)代工業(yè)。既然工業(yè)是國(guó)家實(shí)力和福利的基礎(chǔ)，技術(shù)與科學(xué)的研究就是國(guó)家富強(qiáng)的關(guān)鍵。人們也許會(huì)說(shuō)，在工業(yè)時(shí)代的開(kāi)創(chuàng)時(shí)期，技術(shù)與科學(xué)的研究就與工業(yè)發(fā)展有關(guān)，那么為什么今天把研究工作說(shuō)得如此重要？這個(gè)

4、問(wèn)題的答案是，處于國(guó)內(nèi)和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的需要，迫使現(xiàn)代工業(yè)必須以越來(lái)越高的速度發(fā)展。要要實(shí)現(xiàn)高速發(fā)展，就必須大大強(qiáng)化研究工作，盡快利用基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)現(xiàn)。也許沒(méi)有什么實(shí)例比戰(zhàn)時(shí)雷達(dá)和核能的發(fā)展更為突出了。雷達(dá)技術(shù)和核能的成功開(kāi)發(fā)為盟軍取得第二次世界大戰(zhàn)的勝利做出了重要貢獻(xiàn)，這是公認(rèn)的事實(shí)。短短數(shù)年，緊張的研究工作把基礎(chǔ)物理學(xué)的發(fā)現(xiàn)，通過(guò)實(shí)用的工程開(kāi)發(fā)，迅速地變成了戰(zhàn)爭(zhēng)武器，并成功于所攜帶的推進(jìn)劑的總量，或者依賴于推進(jìn)劑總量與火箭總重量之比，即推進(jìn)

5、劑的裝載比?；鸺w行時(shí)，要克服的是空氣阻力。于是我們看到，一個(gè)工程科學(xué)家為了解決長(zhǎng)程火箭的可行性問(wèn)題，他必須掌握三類基本信息：火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、結(jié)構(gòu)的效率以及高速飛行時(shí)的空氣動(dòng)力。為了掌握火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，他必須依靠火箭工程師以取得試驗(yàn)數(shù)據(jù)；為了獲得結(jié)構(gòu)的效率，他必須依靠測(cè)量應(yīng)力的人以取得結(jié)構(gòu)載荷的數(shù)據(jù)；為了獲得高速飛行時(shí)的空氣動(dòng)力，他必須求助于高速風(fēng)洞以獲取試驗(yàn)數(shù)據(jù)。然后，從事該工作的工程科學(xué)家必須對(duì)上述信息進(jìn)行綜合的工作，此刻他需要

6、運(yùn)用良好的工程判斷力，應(yīng)用動(dòng)力學(xué)定律以及求解微分方程的技巧，其結(jié)果是算出火箭的射程。假如他能利用最好的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、最低的燃料比耗的實(shí)際值；假如他能采用最好的結(jié)構(gòu)以達(dá)到最高的推進(jìn)劑的裝載比；并且假如他能對(duì)火箭的外形采用了最好的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)以減小空氣阻力，那么，他將獲得火箭所能達(dá)到的最大射程。長(zhǎng)程火箭問(wèn)題的上述表述中假設(shè)：最好的發(fā)動(dòng)機(jī)性能、最好的結(jié)構(gòu)效率以及最好的空氣動(dòng)力學(xué)外形對(duì)于分析者來(lái)說(shuō)是已經(jīng)知道的，然而實(shí)際情況可能并不是那么容

7、易。一個(gè)工程科學(xué)家將發(fā)現(xiàn)，以往的經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明，如果采用化學(xué)平衡和熱力學(xué)平衡的假設(shè)仔細(xì)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)的燃燒溫度以及排出氣體的成分，再采用氣相流動(dòng)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算火箭排氣速度的話，推進(jìn)劑性能的預(yù)測(cè)精度在10%以內(nèi)；但是，確實(shí)做過(guò)試驗(yàn)的推進(jìn)劑的種類卻極少。在尋求最好的可能的發(fā)動(dòng)機(jī)性能的過(guò)程中，他可能希望知道從未試驗(yàn)過(guò)的高能化學(xué)推進(jìn)劑的可能的比耗值，這意味著工程科學(xué)家對(duì)這些未曾試驗(yàn)過(guò)的推進(jìn)劑已經(jīng)進(jìn)行了理論估算。舉例來(lái)說(shuō)，他可能希望計(jì)算液氟和液氫火箭

8、的性能。假如他做了這類計(jì)算，他將發(fā)現(xiàn)有關(guān)化學(xué)火箭推進(jìn)劑的兩個(gè)重要事實(shí)，它們是：1）對(duì)于諸如二氧化碳和水這類通常的燃燒產(chǎn)物來(lái)說(shuō)，在燃燒室極高的溫度下存在強(qiáng)烈的離解的趨勢(shì)，而且這些離解吸收熱量。所以使用低溫量熱計(jì)數(shù)據(jù)所計(jì)算的推進(jìn)劑性能是全然不可靠的。換句話說(shuō)，熱力學(xué)和化學(xué)平衡在這里起著極其重要的作用。2）不存在“奇跡型”的推進(jìn)劑能夠使性能增大到現(xiàn)有推進(jìn)劑的十倍，或者說(shuō)，使比耗減少到十分之一。這一點(diǎn)很容易從下面的表中看出來(lái)（見(jiàn)文獻(xiàn)[1]）。該