书城教材教辅科学家的故事
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第27章 钱伟长

艰辛求学路

钱伟长1912年出生在江苏无锡县七房桥的一个小村庄,在这美丽富庶的鱼米之乡生活的人民,由于封建主义、官僚资本主义的双重剥削与压迫,过着十分贫困的生活。钱伟长就在这里度过了他的幼年与童年。

因贫病交加,钱伟长的祖父过早地离开了人世。父亲继承祖父旧业,以教私塾为生,挑起了全家生活的重担,上奉老母,下养妻子与儿女。幼小的钱伟长懂得父母的艰辛,五六岁就分担了部分的家庭生活重担,他或是到田间地头挑金花菜,或是到河沟里捞鱼虾,要不就在家中贴火柴盒,挑花……

7岁的时候,钱伟长进了小学堂,仍然是边读书边为家里干活儿。小学毕业后,因生活所迫,只得辍学去做工。1925年,由于父亲受聘于无锡县立初级中学任教,使得钱伟长得到了继续学习的机会。这样钱伟长先入了工商中学,后又进了著名学者唐文治所开办的国学专修学校,继而又插班到了无锡县立初中二年级,最后又投考了苏州中学高中部。苏州中学极负盛名,那里不仅有幽静的学习环境,而且聚集着一代著名的严师,那严谨的教学态度、严格的管理和学习纪律,培养了大批的优秀学生。钱伟长很快对文史课产生了极大的兴趣,学习成绩总是名列前茅。因钱伟长入学前从未接触过数学、物理、生物、英语等课程,所以考试成绩落在最后。面对学习的困难,钱伟长并没有退却,而是迎着困难上。

不幸的是父亲突然病逝,接着,他的弟弟和妹妹又先后夭亡,这些不幸给钱伟长带来了沉重的精神打击,生活更加困难,只能依靠叔父的接济继续学习。钱伟长并没有被生活打倒,他以最大的毅力去战胜学习的困难,攻破数、理、化中的难关,不仅白天认真听老师讲课,每天晚上还要在熄灯后自学两三个小时。别的同学用一分的劲儿,他要用十分的劲儿。功夫不负有心人,1931年,钱伟长不仅保持了文史课程的优异成绩,数、理、化、英语成绩也赶了上来,他终于取得了有生以来的第一张毕业文凭。

弃文学理为救国

因家庭生活困难,母亲无力供给钱伟长继续学习的费用。从苏州中学毕业,就等于宣告钱伟长学业的结束。但是“机会对有志者总是公平的”,正当钱伟长准备寻找工作之时,上海一位有名的化学家吴蕴初,利用自己开味精厂所得利润,设立了“清寒奖学金”,每年奖励12名学生。

钱伟长不放弃机会,只身去上海参加了清华大学、交通大学、中央大学、武汉大学和浙江大学的考试。不久,钱伟长同时接到5所大学的录取通知书,终于获得了奖学金。在叔父的建议下,钱伟长选择了到清华大学读书。根据钱伟长的考试成绩,学校准备分配他到中文系或历史系学习,但钱伟长坚持要学习物理。

是什么力量促使钱伟长弃文学理,放弃自己的兴趣与专长?这还要从紧张的高考结束后说起。这天,钱伟长有机会散步在上海外滩上,在公园门口,一块“华人与狗不得入内”的牌子挡住了去路。他顿时感到了中国人的人格蒙受了耻辱,一股愤恨涌上心头,心中骂到:“不就是因为你们手中有飞机大炮,就敢在我们国土上横行霸道吗?”从那时起,他下定了弃文学理、救国图强的决心。清华大学物理系主任吴有训教授向钱伟长提出:“你的文学、历史都考得不错,为什么一定要进物理系呢?”

钱伟长认真回答道:“我觉得学文史救不了中国。我们现在迫切需要的是飞机大炮,是把侵略者从我们的国土上赶出去。我想在这方面尽一份力量。”吴有训教授被这个学生执著的热情所打动,为钱伟长的学习深造提供了条件。他对钱伟长说:“那好,你先在物理系学习一年,如果到了期末考试,你的物理和高等数学成绩还达不到70分,再改学文史。”

钱伟长接受条件后,刻苦钻研,攻克学习上的难关。凭着他的勤奋努力,一学年后,各科成绩均在70分以上,并步步提高,直到毕业,吴有训教授便招收钱伟长为自己的研究生。

登上科学理论高峰

1939年夏天,正在西南联大教书的钱伟长,报名参加了用“庚子赔款”在全国3个地区招收20名出国留学生的考试。考生超过3000人,钱伟长以合格的成绩被录取了。第二年的夏天,钱伟长赴加拿大留学,在加拿大多伦多大学应用数学系主任辛教授指导下,从事研究工作。一天,辛教授把钱伟长叫到自己办公室,问钱伟长:“你到我这里来,准备做些什么工作?”

钱伟长毫不犹豫地回答:“我过去是学物理的,在国内当研究生时,曾对弹性力学产生兴趣,并且在板壳的内禀统一理论方面有些设想。现在,我很愿意继续以前的研究工作。”

辛教授一听,非常高兴地说:“太好了,我也正在研究这个问题,让我们合作吧!”

艰苦的研究工作就这样开始了。100多年来,人们已经能够利用统一的方程式处理“板”在各种条件下的变形。壳在各种情况下的变形应该统一用什么样的方程式呢?而不同壳的不同情况的变形又应该用什么样的方程式表示呢?它们之间又有什么联系呢?这就是钱伟长要解决的问题,这是个从未有人解决得了的问题。

半年以后,年仅28岁的钱伟长,终于登上了弹性力学理论的高峰。在他严谨的治学态度、科学的精神和艰苦努力下,终于找到了统一的方程式。在这同时,辛教授也以不同研究方法取得了成果。他们共同写出了《弹性板壳的内禀理论》的论文。论文的前半部分是辛教授的成果,后半部分是钱伟长的成果。

1941年5月16日是现代航空大师冯·卡门的60寿辰。为了表示对大师的祝贺,美国科学界著名的学者决定出版一本高质量的论文集。参加论文撰写的大多数是世界一流的科学家,包括著名科学家爱因斯坦。钱伟长的论文也发表在该论文集中。论文发表后,许多科学家指出,钱伟长是第一次把张量分析用于弹性板壳问题上。论文中提出的板壳理论的非线性微分方程组,则被世界公认为“钱伟长方程”。直到1977年美国出版的《板壳渐进解》一书,还称钱伟长的这一工作是“划时代”的工作。由于研究成果出色,1942年多伦多大学授予钱伟长博士学位。

钱伟长在加拿大取得博士学位后来到美国,在冯·卡门门下从事研究工作。冯·卡门一生从事应用数学、力学、航空及其工程技术研究,贡献卓越,在他的指导和参与下,1944年,美国成立了火箭喷射推进研究所,并担任所长。钱伟长应聘为该所的研究员,担任了火箭的起飞、飞行中火箭的翻滚、火箭弹道的控制等重要的课题研究。在冯·卡门大师的指导下,不长的时间里,钱伟长不仅发表了多篇论文,还参与了研究、设计、制造中的具体工作。接着,钱伟长又参加了人造卫星的规划和研究工作。在研究工作中,对于人造卫星进入太空后,因失去动力,地球每转一圈卫星就下降一点儿,但究竟下降多少这个难题,就由钱伟长来完成。钱伟长接到任务后,一连在宿舍苦战3天,废寝忘食。到第4天一上班,拿出了计算数据。他的计算方法不仅得到公认而且直到今天仍在发挥作用。

一道难关闯过,他又接受新的任务。不久,钱伟长又接受了关于薄壁构件扭转问题的研究任务。对此问题,以前虽也有人研究,但一直没有成功的准确的研究成果。按照卡门教授的估计,要取得成果需要3个月时间,然而钱伟长仅用了1个月时间就写出了研究论文,并发表在美国航空学学术月刊上。

1946年5月钱伟长以探亲名义离开了洛杉矶,乘上了开往上海的轮船。但是他已做好了一走不复返的准备。回国后,他立即投入了重建清华大学的工作。新中国的建立给钱伟长的科学研究工作带来了新的生机与活力。钱伟长担任了清华大学校务委员会的常委、副教务长,同时担任了繁重的教学与科研任务。1954年他与他的学生合著的《弹性圆薄板大挠度问题》专著出版了。这本著作,总结了自1948年起钱伟长从事的工作,在国际上第一次成功地利用系统摄动法处理了非线性方程,此法被力学界公认为最经典、最简捷的解法,学术界称之为“钱伟长法”。这一成果,花去了钱伟长与其学生们六七年的时间与心血,并荣获1955年国家科学奖。

然而不久,不幸的事情发生了。钱伟长被戴上了右派的帽子,不仅本人受到不公正的对待,连他的论著,也统统受到了不公正的对待。他撰写的《应用数学》的书稿,虽已排好版,即将出版,也被退回。他的多篇达到国际领先水平的论文被束之高阁,科学理论的发展人为地被阻碍推迟,科学的成果也因时间的推延而未能发挥应有的作用。钱伟长没有因此而退却,而是利用深夜,偷偷地从事着永远没有止境的研究工作。

当他被平反重新回到研究工作岗位时,已积累了数百万字的论文手稿,仅1979年一年里,就发表了15篇有价值的科学论文。他又重新走上了清华大学的讲坛,他所讲授的《变分法与有限元》,吸引了众多学子及研究人员,他还开设了新的学科“奇异摄动理论”,撰写出六七十万字的讲稿。

钱伟长把他的全部心血都奉献给了科学事业,为中国的机械工业、航空航天和军工事业建立了不朽的功勋,为了中华民族的伟大复兴做出了巨大贡献,“中国近代力学之父”的称号名副其实。