錢學(xué)森的科學(xué)名篇

1、錢學(xué)森的科學(xué)名篇：錢學(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)大師錢學(xué)森先生逝世一周年，這里發(fā)布錢先生的科學(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《錢學(xué)森文集》（中文版）的機會，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)錢學(xué)森錢學(xué)森（原文發(fā)表于JournaloftheChineseInstitutionofEngineersVol.61~141948）前言前言人們回顧半個世紀(jì)以來人類社會的進步，無不深刻認(rèn)識到技術(shù)和科學(xué)研究對國家和國際事務(wù)的有決定性意義的重要性，無不對技術(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)研究是以未加計劃的、個體的方式進行的，可是到了今天，在任何主要國家，這

3、種研究都是受到認(rèn)真調(diào)控的。因而，如同長期以來的農(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)是國家實力和福利的基礎(chǔ)，技術(shù)與科學(xué)的研究就是國家富強的關(guān)鍵。人們也許會說，在工業(yè)時代的開創(chuàng)時期，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得如此重要？這個

4、問題的答案是，處于國內(nèi)和國際競爭的需要，迫使現(xiàn)代工業(yè)必須以越來越高的速度發(fā)展。要要實現(xiàn)高速發(fā)展，就必須大大強化研究工作，盡快利用基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)現(xiàn)。也許沒有什么實例比戰(zhàn)時雷達和核能的發(fā)展更為突出了。雷達技術(shù)和核能的成功開發(fā)為盟軍取得第二次世界大戰(zhàn)的勝利做出了重要貢獻，這是公認(rèn)的事實。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)，通過實用的工程開發(fā)，迅速地變成了戰(zhàn)爭武器，并成功于所攜帶的推進劑的總量，或者依賴于推進劑總量與火箭總重量之比，即推進

5、劑的裝載比?；鸺w行時，要克服的是空氣阻力。于是我們看到，一個工程科學(xué)家為了解決長程火箭的可行性問題，他必須掌握三類基本信息：火箭發(fā)動機的性能、結(jié)構(gòu)的效率以及高速飛行時的空氣動力。為了掌握火箭發(fā)動機的性能，他必須依靠火箭工程師以取得試驗數(shù)據(jù)；為了獲得結(jié)構(gòu)的效率，他必須依靠測量應(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的空氣動力，他必須求助于高速風(fēng)洞以獲取試驗數(shù)據(jù)。然后，從事該工作的工程科學(xué)家必須對上述信息進行綜合的工作，此刻他需要

6、運用良好的工程判斷力，應(yīng)用動力學(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)動機的性能、最低的燃料比耗的實際值；假如他能采用最好的結(jié)構(gòu)以達到最高的推進劑的裝載比；并且假如他能對火箭的外形采用了最好的空氣動力學(xué)設(shè)計以減小空氣阻力，那么，他將獲得火箭所能達到的最大射程。長程火箭問題的上述表述中假設(shè)：最好的發(fā)動機性能、最好的結(jié)構(gòu)效率以及最好的空氣動力學(xué)外形對于分析者來說是已經(jīng)知道的，然而實際情況可能并不是那么容

7、易。一個工程科學(xué)家將發(fā)現(xiàn)，以往的經(jīng)驗說明，如果采用化學(xué)平衡和熱力學(xué)平衡的假設(shè)仔細(xì)計算發(fā)動機燃燒室內(nèi)的燃燒溫度以及排出氣體的成分，再采用氣相流動的動力學(xué)計算火箭排氣速度的話，推進劑性能的預(yù)測精度在10%以內(nèi)；但是，確實做過試驗的推進劑的種類卻極少。在尋求最好的可能的發(fā)動機性能的過程中，他可能希望知道從未試驗過的高能化學(xué)推進劑的可能的比耗值，這意味著工程科學(xué)家對這些未曾試驗過的推進劑已經(jīng)進行了理論估算。舉例來說，他可能希望計算液氟和液氫火箭

8、的性能。假如他做了這類計算，他將發(fā)現(xiàn)有關(guān)化學(xué)火箭推進劑的兩個重要事實，它們是：1）對于諸如二氧化碳和水這類通常的燃燒產(chǎn)物來說，在燃燒室極高的溫度下存在強烈的離解的趨勢，而且這些離解吸收熱量。所以使用低溫量熱計數(shù)據(jù)所計算的推進劑性能是全然不可靠的。換句話說，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”的推進劑能夠使性能增大到現(xiàn)有推進劑的十倍，或者說，使比耗減少到十分之一。這一點很容易從下面的表中看出來（見文獻[1]）。該