回忆听钱老师讲课的点点滴滴

—纪念钱学森诞辰100周年

 

严海星

(中国科学院力学研究所)

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 我是中国科学技术大学化学物理系物理力学专业的第二届毕业生,1959年入学,1964年毕业,习惯上被称为科大59级学生。在我们的四年级的两个学期内(19629月至19637月)曾有幸听钱老师亲自给我们讲授“物理力学”课程,对我和我的同学来说,是终生难忘的经历。在纪念钱老师100周年诞辰的日子里,回忆当时的点点滴滴,与大家分享,也作为对钱老师的纪念。

“物理力学”是钱老师是在上世纪五十年代初在美国创立的一个技术科学(工程科学)的分支学科。众所周知,钱学森作为一代科学大师,在理论和应用力学、在工程控制论、在航空航天等领域有举世瞩目的高深造诣和载入史册的丰硕成果和卓越贡献。上世纪三十至四十年代他在美国在世界科学技术发展的最前沿领域进行创新科研的过程中,认识到创立物理力学这一新分支学科的需要和可能。五十年代初,他就编写了《物理力学讲义》,并且在加州理工学院开设了“物理力学”课程。在他历经坎坷于1955年回到祖国之后,为物理力学的继续创立和后续发展倾注了极大的热情。在1956年他主持创建的中国科学院力学研究所(以下简称中科院力学所)内建立了物理力学研究小组,并且由他亲自担任组长,后来该研究小组发展成为物理力学研究室;由于他的建议,物理力学被作为一个需要重点发展的分支学科列在1956年制定的国家十二年科学发展纲要中;1958年,在他和其他老一辈著名科学家的倡议下,中科院创建了独具特色的理工结合的中国科学技术大学(以下简称科大),与中科院的各研究所实行所系结合,为中科院培养尖端科研人才,在化学物理系中建立了物理力学专业,委托他的亲密同事和朋友、力学所副所长郭永怀担任化学物理系的系主任(钱老师本人担任了科大近代力学系的系主任)。

 钱老师很清楚:为了发展一个分支学科,必须有一支战斗力强的科研队伍。在科大的化学物理系中创立物理力学专业,目的就是为了培养物理力学的研究队伍。他与他的几个助手崔季平、钱希真等将英文的《物理力学讲义》翻译、修改、补充后,于1962年由科学出版社用中文出版,作为物理力学专业学生的专业课教材。没有专业的教学队伍,他亲力亲为,亲自在科大讲授物理力学课程,并且对他的助手和学生进行传帮带,在科大建立起专业的教学队伍。在1961-1962年度,他独自承担了科大58级物理力学课程的全部授课任务;在1962-1963年度,他承担了科大59级物理力学课程的大部分授课任务,为了培养和锻炼年轻的教学队伍,他的助手崔季平、陈致英和马兴孝分别承担了科大59级物理力学课程的一章的授课任务;自科大60级以后,物理力学课程的授课任务均由他的助手和学生承担。在那段时间内,崔季平、陈致英等力学所物理力学研究室的老师们常年住在科大,集中力量搞好物理力学课程的讲授和物理力学专业的建设。1963年以后,由科大585960级的物理力学专业毕业生中挑选了一批生力军,分配到中科院力学所和科大,壮大了物理力学的科研队伍和教学队伍。

 钱老师到科大教课一星期安排一次,一个上午连续上四节课。现在我们才知道,1961-1963年正是他为中国的“两弹一星”事业操劳、奋斗的日子,他在中科院和国防科委的工作极为繁忙。但是,他对科大的物理力学课程的授课任务非常认真负责。在我的记忆中,在给我们上课的近一年中,他没有耽误过一次课程,调整授课时间的情况也极少发生。我记得钱老师每次到科大授课,都是由他的专职警卫员陪同,专门配备给他的“吉姆”汽车(由前苏联进口的、当时只有重要领导干部才能坐的高级轿车)一直开到科大教学大楼的门前,他下车后,汽车和警卫员在大楼门前等候。我当时是59级物理力学专业的学习委员,为了保护他的安全,我每次都是到教学大楼的门外等候他,陪同他进入教学大楼并尾随他进入教室。第二、三节课之间的休息时间较长,他到每层设的教师休息室中休息一会。这时,我也陪同他去休息室和由休息室回到教室。可能是为了安全的原因,在一上午上课的过程中,他从不喝水。开始,我们为他准备了开水,后来他说不必这样做,我们便不再为他准备了。每次上完课,我陪同他下楼,直到他的汽车开走,我算完成了一次的“任务”。(其实,没有任何人给我布置这个任务,我只是出于对他的敬重和爱护,怕他在给我们教课的过程中出现什么差错,自己主动这样做的。)

 每次听钱老师讲授物理力学课程的除了我们专业的近50名学生以外,还有他的助手和力学所物理力学研究室的一些老师。在近一年的听课过程中,我们充分感受到了他讲课的大师风范。他每次来上课时只带着中文的《物理力学讲义》,没有任何讲稿和教案。讲课时,他左手托着《物理力学讲义》,右手拿着一支粉笔,在黑板上从左上角顺序地写到右下角。他的语速不快不慢,没有一句废话,没有任何语病,没有任何停顿和磕巴,声音清晰响亮,在教室中的任何地方都能听得清清楚楚。可能是由于他从小在北京生活、在北京上小学和中学的缘故,他的发音是很标准的普通话。他的板书清晰、整齐,字迹秀美,也非常方便学生记笔记。据我所知,我们的多位同学至今仍珍藏着当时的物理力学的课堂笔记。钱老师曾在美国的加州理工学院和麻省理工学院这样的世界顶级大学中长期教授多门课程,但是与现在的许多在国内讲课的“海归”不同,他在给我们讲课时从不掺杂任何英文单词和语句,甚至外国的人名他都要用翻译成的汉字写出,我觉得这也似乎是钱老师要体现出他的一种“民族气节”。我相信,他对每次讲课都事先作了充分的准备,每节课的下课铃声响起时,他一节课的讲课内容刚好结束,他的板书也正好写到黑板的右下角。物理力学课程中有许多非常繁杂、冗长的公式推导,在《物理力学讲义》的书中并没有这样的具体推导,每次讲到这样的内容时,他都是从容不迫地侃侃而谈,粉笔下写出清晰、准确的详细推导,一个符号都不带错的,时间的掌握和板书的安排依然是那样“精确”,让人不得不由衷地敬佩他深厚的理论功底、惊人的记忆力和高超的讲课技巧。

 物理力学是联系物理、化学等基础科学与工程技术的桥梁。钱学森在19608月写的《物理力学讲义》的序中指出:“物理力学的目的是提供一个计算工程技术中所用介质和材料的力学性质的方法,概括地说,它是从物质微观结构出发,利用近代物理学、物理化学、量子化学等学科的成就,来减少设计人员在确定介质和材料时所花的劳动量;所以这是一门为工程技术服务的学科。”显然,物理力学学科要求本专业的人员有物理、化学等基础科学领域的丰富知识和坚实基础,又要对工程技术以及需要解决的力学问题和相关领域有深入的了解,在物理、化学等学科的最新学术成果的基础上,针对要解决的具体问题,建立理论模型,采用数学特别是计算数学的手段,具体地得到定量或半定量的数据、结果。在授课中,钱老师清晰地讲解统计力学、量子力学、理论力学等属于理论物理范畴的理论内容。以我的了解,在国内外力学领域工作的众多科学工作者、包括一些大师级的著名科学家中,像钱老师那样熟悉并掌握理论物理的多个分支学科的基础理论和最新进展的人屈指可数。

 物理力学与物理、化学等学科的最大区别在于它的实用性。物理力学不满足于原则上解决问题,或者只是漂亮地解决个别的典型示例,而是要针对力学和工程技术提出的问题、有时可能是当时还没有条件精确解决的问题具体地得到数据和结果,满足力学和工程技术的实际需要。钱老师要求物理力学专业的学生要紧密地结合实际,要把问题“做到底”。他还要求我们要胸中有“数”,要记住一些重要的常数和数据。在讲课中当涉及波尔兹曼常数、普朗克常数、阿伏加德罗常数等重要的物理常数时,他随口就能精确地说出,更不用说力学中常遇到的常数和数据了。他把常用的物理常数专门列在《物理力学讲义》的附录中,要求我们熟记在心。在物理力学的课程中,钱老师也讲到他在美国时自己完成的物理力学的早期工作,他采用了解析数学的级数展开和渐近展开的手段,得到近似的计算公式,最后再加上少量的数值计算(当时,电子计算机还没有发展起来,计算数学还处于很初级的阶段),得到满足工程技术需要的结果。他自己身体力行地从事物理力学的科研给我们这些后来人做出了示范。我记得,在五年级下学期我们做毕业论文时,全班同学人手一台手摇计算机,完成了我们人生中第一个物理力学的研究课题。

 1964年夏天,我们完成了大学五年的学习。在即将走上工作岗位之前,我与班上几位同学(主要是班委会的几位同学)商议,想请钱老师与我们进行一次座谈。没想到,与钱老师一联系,他欣然答应。724日,他专程来到科大,在教学大楼我们平时上课的教室中,与我们座谈了半天时间。座谈前,与我们在科大的教学大楼前合影,留下了珍贵的纪念。在布置教室时,我提议在黑板上写上一句话:“以钱所长为榜样,做红色的科学尖兵!”,表达我们的心愿:要像钱老师那样,走又红又专的道路,成为创新型人才,为祖国的尖端科学事业做出自己的贡献。请一位同学用一块湿布当作粗毛笔,先在黑板上写出两排字,再用粉笔将外框描出,形成空心的大字标语。在那次座谈会上,钱老师语重心长地说:“你们科大物理力学专业的几届毕业生是物理力学的第一代,我和你们的几位老师只是物理力学的第零代。”表现出对于物理力学事业发展的信心和豪情,表现出对年轻一代物理力学人的殷切期望,也表达了他要与我们共同奋斗,把物理力学事业推向前进,搞出成果来的决心。事实上,钱老师在回国后特别地花费了大量的时间、精力推进力学所物理力学研究室的工作,组织科研队伍,帮助选择研究课题,并且在物理力学研究室亲自主持每周的物理力学讨论会。在1966年初,他亲自组织并主持了在北京科学会堂召开的“第一届分子物理学和物理力学学术会议”。如果不是很快就开始了“文化大革命”的十年浩劫,如果不是物理力学还只是一棵刚刚发育成长的幼苗,根不深、叶不茂、枝干纤细,在还没有茁壮到可以抵抗狂风暴雨的程度,如果不是在物理力学的周边发生太多的事情使它多次、从多个方面受到摧残,我国物理力学的发展状况可能会与现状很不相同。在那次座谈会上,钱老师还谈到:在美国学习和工作时,每天的白天他都是到各个实验室去了解实验的进展,与同行讨论实验中遇到的问题,并且参加各种研讨会和讨论班,发现问题,活跃学术思想,晚上回到自己的办公室,开始干自己的“活”,常常干到后半夜。从他的经历我们可以体会到:虽然他自己主要从事理论方面的工作,但他总是紧密地联系实际,不脱离实验,由科学实践中发现问题、提出问题;并且特别强调团队精神,在与学术同行的讨论、合作中,产生“点子”和使“点子”成熟起来,再通过自己的创造性工作,具体地解决问题。从中,我们可以体会到他“乐在其中”,“乐此不疲”。这也是在告诉我们这些还没有走上科研岗位的年轻学子,如何正确地进行科研和如何体会其中的乐趣。

 现在,我们自己也已经步入古稀之年,回忆起在大学期间受到钱老师的谆谆教诲,历历在目,终生难忘。将钱老师的精神和事业在中国这块土地上继承下去并发扬光大,这才是我们这些后来人对他的最好纪念。 

作者简介:严海星,男,1942年出生,研究员,博士生导师,政府特殊津贴获得者。1964年毕业于中国科学技术大学化学物理系物理力学专业。1964-1973年在中国科学技术大学近代化学系化学物理教研室任教师;1973-2007年在中国科学院力学研究所任研究实习员、助理研究员、副研究员、研究员;2007年10月退休。研究工作主要在激光与气流介质相互作用的领域。包括:针对高功率气体流动激光器的研究,主要从事数值模拟、理论分析和相关的实验研究等;以及激光在大气湍流介质中的传输和自适应光学系统的数值模拟研究。曾获中国科学院自然科学奖二等奖。为国际气流与化学激光学术会议(GCL)国际科学顾问委员会委员;美国光学会(OSA)、国际光学工程学会(SPIE)会员。

(中国科学技术大学5903级毕业生)

附:中国科学技术大学化学物理系物理力学专业59级同学与钱所长合影