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钱学森手稿
作者:毛天祥摘编     时间:2010-11-1     点击率:36643

  钱学森先生于1938—1955年期间在美国从事教学和科研活动过程中形成了大量的原始资料。钱学森在美国加州理工学院的同事和挚友Frank E. Marble (弗朗克•马勃)教授精心收集和长期负责保管的手稿共有15992页,涉及内容十分广泛,其中有已经发表或未发表论文的手稿,图表,公式推导,演讲稿,数据列表等;有多种内部报告的手稿;有对多个科学问题的分析与计算;有风洞设计的手稿,图表等;有与博士论文导师、后来的合作者与领导人 Theodore von Karman ( 冯•卡门) 以及其他科学家的通信等等。其中一部分已经收入《钱学森手稿》(山西出版社,2001年)。


钱学森手稿(1)                                                                      钱学森手稿(2)

  在钱学森先生逝世一周年之际,我们从《钱学森手稿》中精选一些照片和手稿的复制件刊登在“力学园地”上,以此种方式与广大读者一起缅怀钱学森先生。我们所选的手稿主要有两部分:
  第一部分是空气动力学的 “Karman—钱近似”。这是发表于1939年的“可压缩流体的二维亚声速流动” 一文的部分手稿。这项工作的背景是:上世纪30年代,在提高飞机飞行速度的努力中, 航空工程师们在机翼的空气动力设计中, 计算机翼的压力分布遇到了困难。因为对于平面超声速流动, 人们可以采用已有的特征线法计算机翼上的压力分布, 可是当飞行速度低于声速的时候, 已有方法只能计算机翼很薄或速度较低的情况。冯•卡门凭着对物理问题的洞察力,建议钱学森在求解由速度图变换得到的线性方程时,考虑采用来流状态处的切线作近似,这样结果可能更好。钱学森通过认真的分析演算证明,虽然同样是切线近似, 采用来流状态处的切线近似,的确可以计算高亚声速的流动, 而且得到的计算结果很精确。他们这一近似方法被广泛应用于飞机翼型设计,且被人们称为“Karman—钱近似”方法。
  第二部分是固体力学的柱壳轴压屈曲。这是发表于1941年的“柱壳轴压屈曲”一文的部分手稿和算草。我们知道,钱学森的博士论文是属于流体力学方面的,但是在学位论文完成之后,他却首先转而研究薄壁扁壳和薄壁圆柱壳的失稳问题,因为这些都是当时困扰着航空工程师们的难题。那时的实验结果和理论推算之间存在着很大的差别, 这是经典线性理论所不能解释的, 对这种十分困难的非线性现象, 那时还没有相应的理论。钱学森十分认真地观察和分析了实验结果, 经过反复尝试, 认识到在失稳前后有一个能量跳跃过程, 并且发现了一个符合实验现象的模态, 用它可以得到远比线性理论所得结果好得多的失稳临界载荷。这个结果是他经历了多次失败后才取得的, 仅现在收集到的有关这一问题的手稿就有800多页, 而正式发表的论文却只有10页!难怪在完成这项研究时, 钱学森在存放手稿的信袋上用红笔写下了 “Final” , 即最后的定稿。但是作为一名严肃的科学家, 他意识到该理论仍有不足之处, 因此他又写下了 “Nothing is final !!!”, 即 “(科学上)没有什么认识是最后的”这几个醒目的字。

 
钱学森手稿(3)                                                                      钱学森手稿(4)

  所选的手稿显现出钱学森的清秀、工整的字体, 按照严格标准书写的运算方程和计算公式, 以及规范化的列图制表等特征。这些特征贯穿于他的全部手稿, 不论他们是来自草稿, 初稿, 修改稿还是算草或者草图。这也是钱学森一贯的工作作风, 至今他的所有手稿都反映出这种一丝不苟、严肃认真的精神。在他的算稿中, 读者可以看到一串串排列整齐的数据, 有的长达八位。要知道那时最好的计算工具是手摇的机械式计算器, 而连最简单的对数函数和三角函数都要从厚厚的专门手册查找, 并做内插计算才能得到。不难想象,这些数据后面包含了多少辛勤繁杂, 严密细致的劳动。这是严肃科学家必需的素养。
  最后, 我们要特别指出, 钱学森在当年那种非常情况下急切回国之后, 他的这些珍贵手稿曾散落在他的办公室和实验室的各个角落里。是他的好友, 中国人民的朋友弗朗克•马勃教授将它们一一收集起来, 加以初步分类和整理, 并在重开中美两国人民友好的新时期, 将它们送回到钱学森的祖国。1996年12月6日, 在中国科学院举行了手稿交接仪式, 国防科工委科技委秘书长王寿云少将代表国防科工委, 中国科学院力学研究所所长薛明伦研究员代表力学研究所, 接收了钱学森的手稿。同时, 他们对马勃教授这一友好的举措表示了衷心的感谢。2001年郑哲敏先生主持编撰了《钱学森手稿》一书并正式出版。


附件资料
  钱学森手稿(PPT)