编者按
2026年,国家自然科学奖迎来70周年。从1956年以中国科学院科学奖金为名首次颁发,到1982年正式更名为国家自然科学奖,作为五大国家科学技术奖之一,它代表着我国自然科学领域的最高荣誉。时值庆祝中国共产党建党105周年之际,中国科学院档案馆联合中国科学报社、中国科学院相关获奖院属单位,推出《七秩荣光——档案里的国家自然科学奖》专栏,以档案为凭,回溯27项以中国科学院为第一完成单位或主要完成单位的国家自然科学奖一等奖项目,彰显科学价值,重现时代回响,致敬为我国自然科学事业作出卓越贡献的科学家们。
本期档案
▲钱学森获得1956年度中国科学院科学奖金一等奖奖状。
▲1957年1月25日《人民日报》刊登一等奖获奖者照片,同期钱学森发表署名文章《激动地接受科学奖金》。
▲钱学森《工程控制论》手稿。
▲钱学森《工程控制论》英文原版著作及中文译版。
作者:徐可莹(中国科学报社)、肖荣梅(中国科学院力学研究所)
在中国科学院力学研究所档案室里,珍藏着一套特殊的档案:泛黄的英文原版著作、写满演算与批注的手稿、年代久远的一等奖奖状影印件……七十余年光阴流转,纸张早已褪去最初的光泽,可字里行间藏着的故事依旧动人。
当年,钱学森在美国被软禁五年,科研之路被迫中断,却在困境中另辟蹊径,伏案写下这部历久弥新的时代巨著。它不仅帮这位爱国科学家拿下新中国首届国家自然科学奖一等奖,更照亮了中国自动化、航天、国防科技的崛起之路。
上世纪50年代初,在大洋彼岸的美国,一座无形的牢笼困住了一位世界顶尖科学家——钱学森。
彼时的钱学森,已是国际航空航天领域响当当的人物。留美十余载,他师从力学大师冯·卡门,深耕火箭、空气动力学等领域,手握当时全球最前沿的国防科研技术。新中国成立的消息传来后,归乡报国的念头在他心底愈发强烈。
1950年8月,钱学森打包好了全部家当,计划在华盛顿参加完听证会,就搭乘从加拿大渥太华飞往中国香港的航班,携妻儿回到心心念念的故土。但他不知道的是,在前往华盛顿之前,他的行李就已经被海关蓄意扣押。8月23日,美国移民归化局正式向钱学森发出不准离开美国的命令。
美国当局当然不会轻易放行。自1949年再次入职加州理工学院后,钱学森的声誉几乎可以与20世纪30年代的冯·卡门相匹敌。在当年12月召开的火箭协会年会上,钱学森以加州理工学院“戈达德”教授、古根海姆喷气推进中心主任、军方顾问等多重身份受邀。在报告里,他描述的“火箭客机”引发多家美国主流媒体关注。
这表明,钱学森已经是空气动力学领域的“领头人”了。美国军方甚至直言,钱学森“一个人能抵三到五个师”,一旦放他归国,势必会改变东方的国防格局。
1950年9月6日,钱学森无端遭到逮捕,被关押进美国洛杉矶特米洛岛移民归化局拘留所。随后半个月,钱学森经历了多次漫长的审讯,每一天都是煎熬。最终,在加州理工学院的全力斡旋下,钱学森被保释。但被救出后,等待他的却是更漫长的折磨:长达五年的全天候软禁。
那时,钱学森的住处、实验室总有特务蹲守,他的出行处处受限。自1953年3月10日起,钱学森必须按月前往美国司法部移民归化局备案,报告自己的行踪。
与人身自由一同受限的,还有深耕多年的科学研究。曾经朝夕相伴的航空航天涉密研究被彻底终止,身边不少人劝他妥协,可钱学森始终守着内心的底线。
终日被困,总不能虚度光阴。看着眼前高压的环境,钱学森做出了一个深思熟虑后的决定:转而研究一门不涉及军事机密、极具发展潜力的全新学科。多年后他坦然回忆,这既是为了避开美方猜忌,也是想在等待归国的日子里,继续追逐学术理想。
“工程控制论”就此走进他的人生。
1948年,数学家维纳的《控制论》问世,它是关于机器、生命体和社会等复杂系统实现控制与通信的科学。但这部著作偏向理论与哲学,与实际工程场景严重脱节。工程师注重解决实操难题,却没有系统理论支撑;数学家热衷于公式推演,成果又难以落地——这是当时全球科技界的普遍困境。
结合自己多年火箭制导、飞行器控制的实践经验,钱学森敏锐看到了其中的巨大空间。他要搭建一座桥梁,让抽象的控制理论真正服务于工程实践。
加州理工学院的图书馆,成了他那段时间最安心的“战场”。为躲避特务窥探,他常常用书刊挡住桌面的稿件,偷偷演算公式,梳理思路。
1953年底,钱学森率先在加州理工学院开设“工程控制论”新课程。课堂上,他将力学、电子学、通信学、数学融会贯通,用鲜活的工程案例讲解自动控制原理。新颖的内容让师生们耳目一新,而课堂积累的思路、案例与框架,也为专著撰写打下了扎实基础。
尽管身处异国“囚笼”,钱学森依然心怀家国远方。他没有被困境打倒,反而在黑暗中开辟出一条全新的科研赛道。谁也不曾想到,这场为等待归国开启的研究,最终会成长为影响世界的学术丰碑。
翻开保存于中国科学院力学研究所档案室的《工程控制论》部分手稿,涂改痕迹随处可见,边角处密密麻麻写着补充演算,不同颜色的批注层层叠加。一页页泛黄的纸稿,串联起数年日夜兼程的攻坚,也还原出这部经典诞生背后那数不清的艰辛。
工程控制论是一门全新的交叉学科,在当时属于绝对的“无人区”。尽管有维纳的《控制论》在前,但他的理论偏向生物与哲学,无法直接套用。钱学森则打通了数学、力学、电子工程、火箭制导等多个领域的壁垒,把晦涩的理论转化为可应用的工程方法。
为了保证内容贴合实际,钱学森梳理了上百个飞行器、机电设备、工业控制系统的真实案例。那段日子,他的生活被公式及模型填满。白天泡在图书馆,查阅海量资料,反复推导验证;夜晚回到被监视的家中,在灯下继续伏案写作。
彼时,控制论在国际学界还饱受争议,不少学者质疑这门新兴学科的价值。但钱学森有着超越时代的远见,他笃定自动化与系统控制是未来工程技术的主流。
经过近五年的潜心研究,钱学森一步步攻克“不可靠元件搭建高可靠系统”“复杂系统反馈调节”等核心难题,提出了诸多前瞻性观点。
1954年,三十余万字的Engineering Cybernetics正式由美国麦克罗·希尔图书公司出版。这本全球首部系统讲解工程控制理论的著作一经问世,立刻震动国际科学界,引发一股“控制论热”。
随后三年间,钱学森的英文原著也被迅速翻译成德文、俄文、捷克文等多种文字,在全世界范围内传播。钱学森回国后,中文版在1958年正式出版。
1955年6月,钱学森避开监视他的特务,在一张香烟纸上写了一封向陈叔通的求助信,这封信辗转送回了祖国。再借着中美大使级会谈的契机,我国大使据理力争,终于为他争取到归国许可。同年10月,阔别故土二十年的钱学森,终于踏上祖国的土地。
回国前,钱学森将出版不久的《工程控制论》及另一本著作《物理力学讲义》送给导师冯·卡门。冯·卡门在翻阅后,由衷赞叹:“你现在在学术上已经超过了我!”多年后,钱学森在接受媒体采访时说,这是令他激动一生的评价。
回到魂牵梦绕的祖国,钱学森没有片刻停歇。彼时的中国,工业基础薄弱,科技人才匮乏,自动化、精密控制领域几乎一片空白。看着百废待兴的祖国,他下定决心,要把工程控制论这门前沿学科,完整地扎根在中国、发展在中国。
1956年,钱学森开设了《工程控制论》讲习班,地点就设在中国科学院化学研究所礼堂。消息传开后,中国科学院各研究所、清华大学、北京大学等高校的两百余人慕名而来。与此同时,在钱学森的指导下,力学研究所青年学子戴汝为与何善堉两人启动了翻译工作。
那个年代交通不便,不少青年学子辗转数小时路程,有的甚至从天津赶来,只为听一听这门国际前沿课程。站在讲台之上,钱学森毫无保留,将多年积累的理论知识、工程经验倾囊相授。昔日困于异国写下的理论,如今在故土之上生根发芽,一批中国最早的自动控制人才,就此成长起来。
“在美国学习工作了二十年的钱学森,刚回国就给大家讲课。他讲的是一口地道的普通话,既流畅又清晰,没有一个英文词,他能如此表达,这是下了很大功夫才做到的。”戴汝为院士后来回忆道。
1957年1月24日,一个值得铭记的日子。新中国首届中国科学院科学奖金(国家自然科学奖前身)评选结果公布,钱学森凭借《工程控制论》论著斩获一等奖,首届一等奖获得者还有华罗庚、吴文俊。
这是新中国成立后自然科学领域第一次国家级重磅表彰,时任中国科学院院长郭沫若亲自签发奖状及奖章,奖章背面刻有“中国科学院奖章001”字样。
很多人不知道的是,即便是《工程控制论》这样在国际学界影响力巨大的经典著作,最初曾因为是在美国完成出版,初评时并未入围评选名单。因此,当最终手握这份沉甸甸的荣誉时,钱学森感慨万千。
谈及获奖心情,他坦言:“我激动地接受这个奖金。我激动的缘故是我回想起了在美国做‘工程控制论’这个研究工作时候的一段情况。我深深感到祖国的伟大,祖国六亿人民对科学研究的支持。”对这位曾受困异国五年之久的科学家而言,这个奖项不仅是对个人学术成就的认可,更是祖国给予漂泊游子最温暖的慰藉。
归国不久,创建了中国科学院力学研究所的钱学森便扛起了中国近代力学事业和火箭、导弹事业的大旗。上世纪五六十年代,我国国防科研起步艰难,不仅设备简陋,零部件可靠性也远不及西方。在这种困难重重的情况下,《工程控制论》中“用普通元器件搭建高可靠控制系统”的理论,成为破局的关键。
《工程控制论》中的反馈调节、系统稳定性分析、抗干扰设计等核心理论,被全面运用到导弹弹道制导、火箭姿态控制、伺服系统研发等环节。那些年,钱学森常年奔走在实验室与发射场之间,和年轻科研人员同吃同奋斗。
除了国防领域,工程控制论也彻底改变了中国传统工业的面貌。上世纪中后期,国内电力、机械、冶金、化工等行业纷纷引入自动控制技术,告别纯人工操作的落后模式。从工厂流水线的自动运转,到电网的智能调度,这套理论渗透到各行各业,大幅提升生产效率与产品精度。时至今日,工业机器人、轨道交通、自动驾驶、智能家居、智能制造等新兴产业,底层逻辑依旧延续着当年的核心思想。
时隔七十余年,再回望关于工程控制论的那些老档案,它们早已不只是一件件文物,更见证了钱学森身陷逆境却不屈不挠的风骨和以身报国的赤诚,也记录下一门学科带动国家科技崛起的传奇。
(支持单位:中国科学院力学研究所)
参考资料:1.奚启新.《钱学森传》,人民出版社,2011
2.叶永烈.《走近钱学森》,上海交通大学出版社,2009
3.张现民.《破浪——钱学森的回国历程(1950-1955)》,中共党史出版社,2025
4.戴汝为.《我和〈工程控制论〉》,《光明日报》,2011-12-05(13)
5.宋健.《民族英雄钱学森》,《光明日报》,2015-11-27(10)
6.孙文晔.《赤子归来——中美解密档案揭秘钱学森归国坎坷》,《北京日报》,2022-02-22(13)
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