錢學森科學思想

發佈時間: 2014-09-30 09:40:08   |  來源: 聯盟中國   |   作者:曹洋   |  責任編輯: 曹洋

 

創建中國導彈航太事業及系統科學思想的形成

錢學森清楚,創建中國的導彈航太事業是一項艱巨而複雜的工程,它的難度不在技術層面。困難是在中國這樣一個特殊的環境下——薄弱的工業基礎設施,沒有專門的科學研究機構,專業技術人才匱乏,缺乏懂得現代國防尖端技術研究組織的管理人員等等。錢學森回國後看到,有了中國共産黨的領導,中國人民被最大限度地組織起來,全民族有一種自上而下的、前所未有的建設新中國的信念和決心,這是中國發展國防尖端技術得天獨厚的有利條件之一。

在如何把成千上萬的研究人員,數量眾多的研究、設計、試製、試驗和生産單位,難以計數的研究、設計、研製和試驗設備,數量巨大的研究與研製經費,要求嚴格、種類繁多的物質、器材,按照導彈、火箭和航太技術發展總目標的要求,協調一致地組織起來,有序地投入到這一工程系統的研究、設計、試製、試驗和生産過程中去,形成一個具有科學預見性的實施計劃,建立起一個高效有序的導彈火箭工程開發組織管理體系,是錢學森通盤思考、研究的大課題……這一課題的研究,一直延續到錢學森晚年所從事的國家科學技術、宏觀經濟的預測與管理,現代複雜工程系統的開發管理這一世界性難題中。

在創建我國導彈和火箭研究體系之初,錢學森就意識到:現代複雜工程系統的開發與傳統工程研製有很大不同,必須建立具有宏觀謀劃指導與系統設計控制、管理職能的總體研究機構——這就是他提出的導彈研究院。

錢學森在組織實施我國導彈航太工程中,成功運用了“工程式控制制論”的方法,並研究、制定、驗證、完善了一整套中國現代工程系統開發的技術過程。他在總結我國導彈與航太工程研製實踐的總體工作經驗時指出:“這樣複雜的總體協調任務不可能靠幾個人來完成,因為他們不可能精通整個系統所涉及的全部專業知識,他們也不可能有足夠的時間來完成數量驚人的技術協調工作。這就要求以一種組織、一個集體來代替先前的單個指揮者,對這種大規模的社會化勞動進行協調指揮。”這一現代工程技術“總體設計”的思想,在20世紀80年代被逐步推廣到解放軍各總部、軍兵種建制的建設中,成立了相應的研究機構,併發揮著重要作用。

從20世紀30年代末起,在從事火箭與噴氣技術研究和中國導彈航太工程實踐的近40年中,錢學森逐步跳出了控制論的局部,站在了整個系統研究的巔峰,開始形成有關發展系統科學的獨特戰略思想。

1978年,錢學森、許國志、王雲壽在《文匯報》發表《組織管理的技術——系統工程》一文,該文是錢學森研究系統科學的第一篇論述,它從整體性、有序性和動態觀點,考察和梳理了這個領域,把它整合為一個高度有序的知識系統,並思考了整個系統研究的體系問題,即分為:工程技術、科學理論和哲學三個層次,但沒有上升到系統科學的高度。經一年的研究分析後,確定了系統工程的學科歸屬和指導它的科學理論,並正式採納“系統科學”一詞;同時闡述了系統科學在他所研究和確立的現代科學技術體系中的地位;構建系統科學的體系結構,即:三個層次一個橋梁的框架,該框架對系統科學進一步發展有預測功能。系統科學是錢學森科學思想形成的第二個里程碑。

按照錢學森的觀點,系統科學不是一門技術,而是由眾多部門組成的一大類技術。系統科學的研究延續到錢老退出一線工作後十餘年,他還在為創建“系統學”這門學科寄予厚望。

錢學森從事系統科學和思維科學研究的另一重大成果是,1990年在《自然》雜誌第一期發表的錢學森、于景元、戴汝為的重要文章《一個科學新領域——開放的複雜巨系統及其方法論》,將作者20世紀80年代初對處理複雜系統所概括的“經驗和專家判斷力相結合的半經驗半理論的方法”進一步地加以提高和系統化,提煉出“開放的複雜巨系統”的概念;並以系統論的觀點,在社會系統、人體系統、人腦系統及地理系統實踐的基礎上,提出處理“開放的複雜巨系統”的方法論,即“從定性到定量綜合整合方法”(Meta-synthesis)。

“從定性到定量綜合整合方法”,其實質是把各方面有關專家的知識及才能、各種類型的資訊及數據與電腦的硬、軟體三者有機地結合起來,構成一個系統,為綜合使用資訊提供了有效的手段。按我國傳統的説法,把一個非常複雜的事物的各個方面綜合起來,達到對整體的認識,稱之為“集大成”。實際上,“從定性到定量的綜合整合技術”,就是要把各種情報、資料、資訊,把人的思維、思維的成果、人的經驗、知識、智慧統統整合起來,這就是錢學森提出的“大成智慧工程”。

多學科思想的形成及科學技術體系的構建

進入20世紀80年代,錢學森由於年齡的關係,辭去了國防科研一線領導職務,但他的科學思想更加活躍,馳騁在更寬泛的自然科學領域,並對社會科學産生了極大興趣。他深入研究了馬克思主義哲學,並用馬克思主義哲學指導自己的研究工作,在自然科學與社會科學的結合點上,作出了許多開創性貢獻。他這一時期的學術貢獻包括:系統工程和系統科學、思維科學、人體科學、地理科學、軍事科學、建築科學、有關人才培養的大成智慧工程、科學技術體系與馬克思主義哲學。其中,有助於我國西部大開發和促進國民經濟新增長點,並取得明顯經濟效益的研究成果是沙産業和草産業。

沙産業 1984年,錢學森提出“創建農業型知識密集型産業——農業、林業、海業、沙業”。在以後的十多年裏,他以多種形式對“沙産業”(Deserticulture)作了多方闡述,形成了錢學森關於沙漠戈壁合理利用的科學構想。其實質是必須利用全部現代科學技術,包括物理、化學、生物學等基礎科學,通過光合作用轉換太陽能;利用系統工程綜合開發産品和後加工;建立適合市場機制的有效管理體系。只有這樣,才能在我國150萬k㎡的沙漠、戈壁和沙漠化土地上,創建能“為國家提供上千億元産值的沙産業”,“為人類開拓新的食品來源”。他認為沙産業是變不毛之地為沃土,他預期沙産業以及其他知識密集型農業型産業的建成,將是一次新的産業革命。

農業種植生産活動的實質就是最大限度地利用光合作用固定和轉換太陽能,但傳統農業種植技術不能提高太陽能的利用率。錢學森的沙産業的技術路線可以通俗地表述為:多采光、少用水、新技術、高效益。目前推動沙産業的技術措施就是用新材料構築起一個能起隔離作用的膜和殼。這種薄膜和殼有很好的透光性,且不利於水和熱的逃逸散失,優選進行光合作用的主體植物或品種,也是重要方面。

目前,在錢學森沙産業思想的指導下,甘肅張掖已建立了13個沙産業綜合開發試驗區,地膜保護地栽培近100萬畝,其中光溫室、塑膠大棚3.83萬畝,年産蔬菜水果能滿足整個蘭州市民的需要,並出口日本。

草産業 20世紀80年代中葉,錢學森提出創立農業知識密集型産業時,就提到草業産業化的理念,其基本含義是:以草地為基礎,利用日光能量合成牧草,然後用牧草通過獸畜、生物,再通過化工、機械等一切可利用的現代科技手段,建立起創造物質財富的高度綜合的産業系統。他説,除草畜統一經營外,還有種植、營林、飼料、加工、開礦、狩獵、旅遊、運輸等經營活動。

為探索發展草産業的具體途徑,在錢學森論述的指導下,經過20多個省區40多個試點項目(每個投資千萬元以上)的反覆實踐,創立了草業系統工程的基本理論和模式。各省市自治區運用這一理論,創造出許多不同形式的具體模式。如內蒙古西部乾旱草原的達拉特旗五股地家庭牧場,新疆荒漠草原區的阜康灌溉草地牧業經濟聯合體,貴州高寒草山區的威寧灼圃現代草業科技合作牧場,雲南紅壤貧瘠草山區的曲靖種草養畜聯合體等模式,都具有較高的經濟效益、生態效益和社會效益。一些項目的生産力水準已接近或趕上經濟發達國家同類型草地的先進水準。草業系統工程基本理論和模式的創立和應用,為具體發展知識密集型草産業探索出一條成功的道路。

在從事多學科領域十餘年的研究之後,錢學森從系統科學思想出發提出了現代科學技術的體系結構。這是錢學森科學思想形成的第三個里程碑。

該科學技術體系從橫向上看有11大科學技術部門。即:自然科學、社會科學、數學科學、系統科學、思維科學、行為科學、人體科學、軍事科學、地理科學、建築科學、文藝理論;這是根據現代科學技術發展到目前水準所作的劃分,今後隨著科學技術的進一步發展,還會産生出新的科學技術部門。所以,這個體系是動態發展的系統。從縱向上看,每一個科學技術部門裏都包含著三個層次的知識:直接用來改造客觀世界的應用技術(或工程技術);為應用技術直接提供理論基礎和方法的技術科學;以及再往上一個層次,揭示客觀世界規律的基礎理論,也就是基礎科學。技術科學實際上是從基礎理論到應用技術的過渡橋梁。錢學森指出,這三個層次的知識結構,對其他科學技術部門同樣是適用的。這是很重要的科學劃分,很有啟發性。唯一例外是文藝,文藝只有理論層次,實踐層次上的文藝創作,就不是科學問題,而是屬於藝術範疇了。科學知識的特點是,不僅能回答是什麼,還能回答為什麼。但人類從實踐中還獲得了大量的感性知識和經驗知識,這部分知識的特點是只知道是什麼,還不能回答為什麼,所以進入不了現代科學技術體系之中。我們把這部分知識稱作前科學。前科學處於該體系結構的底層。從前科學到科學再到哲學這樣三個層次的知識,就構成了人類的整個知識體系。錢學森認為,馬克思主義哲學是人類對客觀世界認識的最高概括,也是科學技術的最高概括,處於11類技術科學的頂部。辯證唯物主義反映了自然界、人類社會和人的思維發展的普遍規律。因此,現代科學技術的發展,應該堅持馬克思主義哲學的指導作用。另一方面,現代科學技術的發展,也為馬克思主義哲學進一步概括和發展提供了豐富的材料,這又推動著馬克思主義哲學的發展。


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