钱学森《工程控制论》:重现经典

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2006年12月11日是钱学森95周年华诞,为表示对这位伟大科学的敬意,发扬他的学术思想,上海交通大学出版社集中编辑出版了一批钱学森系列学术著作,为广大读者学习与研究钱学森科学思想、科学方法和科学精神提供了系统的文献资料。

《控制工程论》(新世纪版)作为控制工程领域的经典著作之一,是交大社此次出版的《钱学森系统科学文库》的第一册,也是50年来该领域引用率最高的文献之一。交大社为再现当年原著风貌,再版时除将当年的中文繁体字改为中文简体字以外,在重版时完全原来的全部内容付印。另外,为了让读者对《工程控制论》的科学思想有一个更完整的了解,以将钱学森院士的另外两篇文章以附录形式收录其中。这两篇文章一篇是“工程控制论简介”——钱学森院士为该书因获中国科学院自然科学奖而写的获奖内容介绍;另一篇是“现代化、技术革命和控制论”——钱学森院士为《工程控制论(增订版)》写的序。将这两篇文章以附录的形式表现则主要是为了尊重原著的本来面貌。戴汝为院士针对该书的出版给予高度评价,上海交通大学出版社韩正之总编围绕《工程控制论》的重版谈了自己的认识。

冰,水为之而寒于水

《工程控制论》标志着钱学森在学术研究上达到了第一个高峰,钱学森先生的恩师兼挚友冯·卡门教授看到书稿时便做出了高度评价。冯·卡门是匈牙利人,是肯尼迪时代航天航空领域无人匹敌的科学家。在科学上,他是获得头衔和荣誉最多的人,美国总统颁发的的第一枚国家科学勋章就给了他。当年钱学森先生在美国东部的MIT取得硕士学位后,就到西部的加州理工学院师从应用力学大师冯·卡门下。作为钱学森的导师和挚友,冯·卡门教授是最了解钱学森严谨的治学风格及学术水平的人。1945年5月,钱学森取得了近代力学和喷气推进科研的宝贵经验,成为当时有名望的优秀科学家,冯·卡门教授评价说:“他在许多数学问题上和我一起工作。我发现他非常富有想象力,他具有天赋的数学才智,能成功地把它与准确洞察自然现象中的物理图像非凡能力结合在一起……他帮助我提炼了我自己的某些思想,使一些很艰深的命题变得豁然开朗。”1955年,当钱学森在回国前夕携夫人蒋英及幼儿钱永刚、幼女钱永真向恩师告别时,冯·卡门教授翻阅了钱学森的《工程控制论》后说:“你现在在学术上已经超过我了。”

几十年后,当1991年钱学森先生获国家杰出贡献科学家奖时,有记者采访询问他获得大奖是否激动时,他的回答却出人意料。他说他并不激动,因为自己一生中已经激动过了三次,第一次就是与导师冯.卡尔告别时,导师所说的那段话。当时自己感到在美国学习和工作了二十年,将要回大陆为祖国和人民服务,在学术上国际大师认为超越了自己,所以感到十分激动。

冰水为之而寒于水,作为一位天才的科学家,钱学森在师从冯.卡门教授时,就已经具备了极高的科研能力。在应用力学方面,冯.卡门早已把自己所承担的工作大都交给达到自己水平的钱学森,而这位学生又在物理力学及工程控制论等方面,在自己未进行过的研究工作领域做出了卓越的贡献,《工程控制论》正是青出于蓝而胜于蓝的最好说明。

学术思想的前瞻性

《工程控制论》在50年代问世之初并未受到重视,但时间的烟尘并未掩盖思想创新的光芒,现在这些学术思想的前瞻性已经为科技的发展和社会的进步所证实。前瞻性的学术思想使得《工程控制论》即使在今天也有着重要的现实意义,这为此书的重版提供了必要性。(《Engineering Cybernetics》)是1954年钱学森在美国加州理工学院喷气推进中心任教时用英文发表的一本专著,是工程控制领域的无可争议的经典之作。它的出版(《工程控制论》),标志着工程控制论的创立。1956年,苏联出版了该书的俄文版,1957德文版刊出,1958年中文版正式出版,这是由何善堉与戴汝为在整理1955年钱学森在力学所讲授《工程控制论》的笔记时,参照英文原书,并吸引俄文版所添加的俄文文献整理而成。1956年《工程控制论》获得中国科学院自然科学一等奖。

1955年钱学森冲突重重阻碍,从美国返回祖国,并被委于刚刚组建的中科院力学所所长,兼任中国自动化学会理事长。《工程控制论》是继美国科学家维纳于1948年发表的著名《控制论》(关于在动物和机器中控制和通讯的科学)一书后,以火箭为应用背景的自动控制方面的著作,书中充分体现并拓展了控制论思想。《工程控制论》是继《控制论》之后,对控制与制导方向进行创造性论述的专著,中国科学家成为推动控制论科学思想的重要代表人物。当时苏联科学界由于《工程控制论》的问世,才从原来对控制论的批判转为后来加以赞扬,可见其影响的深远。

《工程控制论》及钱学森先生在教研和工程上所做出的努力,为我国培养了一代自动控制方面的专家,奠定了我国自动控制研究领域的基础。而半个世纪后,而他在这本书中对于科学的前瞻性见解更让人肃然起敬。让我们再看看他在该书前言中的一段话:“这门新科学的一个非常突出的特点就是完全不考虑能量、热量和效率等因素,可是在其它各门自然科学中这些因素却是十分重要的。控制论所讲述的主要是一个系统的各个不同部分之间的相互作用的定性性质,以及整个系统的综合行为。”

跨学科、跨领域的开拓性

回顾钱学森近三十年来的科学研究活动,可以看出他在系统科学、思维科学及复杂性科学等等方面都有开创性及奠基性工作,他所阐明的现代科学技术体系设想,更加体现了钱学森先生在众多领域中的博大精深,这也使得此书重版的意义更加深远。

《工程控制论》的开创意义是不言而喻的。韩正之总编认为,从现代科学技术发展来看,工程控制论已经不完全属于自然科学领域,而属于系统科学范畴,它要研究的并不是物质运动本身,而是研究代表物质运动的事物之间的关系,研究这些关系的系统性质。因此系统和系统控制是工程控制论所要研究的基本问题。钱学森创建工程控制论这个事实表明,在这个时代,钱学森已经开动进行跨学科、跨领域的研究,并取得了重要成就。《工程控制论》一书的出版,在国际学术界引起了强烈反响,并立即被译成多种文字出版发行。《工程控制论》所体现的科学思想、理论方法与应用,直到今天仍然影响着系统科学与系统工程、控制科学及管理科学与工程等的发展。

戴汝为院士总结《工程控制论》的意义认为,钱学森的《工程控制论》对于系统科学做出了开创性的贡献。按照钱学森关于现代科学体系的观点,他认为自己对于工程控制论的工作是系统科学的技术科学层次,系统工程是工程应用层次,而开放的复杂的理论则属于系统科学的基础科学层次。而《工程控制论》对于思维学、系统科学的交叉发展也有着推动作用。钱学森院士把思维科学的应用技术综合集成法来处理系统科学的总是推出它在应用层次的实践形式,是钱学森先生在思维科学和系统科学交叉研究中的贡献,是自然科学和人文科学交融的体现。

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