http://kadhoai.com.cn 2026-05-02 12:21:57 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(ji)50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)。
“到dao了le上shang個ge世shi紀ji四si五wu十shi年nian代dai,雖sui然ran有you了le電dian子zi儀yi器qi,但dan還hai存cun在zai可ke靠kao性xing問wen題ti,因yin此ci飛fei機ji控kong製zhi仍reng在zai相xiang當dang大da程cheng度du上shang依yi靠kao純chun機ji械xie方fang式shi。火huo箭jian技ji術shu的de發fa展zhan對dui控kong製zhi係xi統tong提ti出chu了le很hen高gao的de要yao求qiu。”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:要(yao)以(yi)更(geng)廣(guang)闊(kuo)的(de)眼(yan)界(jie),用(yong)更(geng)係(xi)統(tong)的(de)方(fang)法(fa)來(lai)觀(guan)察(cha)有(you)關(guan)問(wen)題(ti)。也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo),用(yong)一(yi)種(zhong)統(tong)觀(guan)全(quan)局(ju)的(de)方(fang)法(fa),來(lai)充(chong)分(fen)了(le)解(jie)和(he)發(fa)揮(hui)導(dao)航(hang)技(ji)術(shu)和(he)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)等(deng)新(xin)技(ji)術(shu)的(de)潛(qian)在(zai)力(li)量(liang),從(cong)而(er)可(ke)以(yi)更(geng)有(you)效(xiao)地(di)用(yong)新(xin)方(fang)法(fa)解(jie)決(jue)舊(jiu)問(wen)題(ti),並(bing)且(qie)可(ke)以(yi)解(jie)釋(shi)前(qian)所(suo)未(wei)見(jian)的(de)新(xin)的(de)前(qian)景(jing)。
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。