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中国力学界在一段时间讲究师承谱系,当时很多年轻学子津津乐道力学界的人事恩仇和争斗八卦。
渔樵笑谈:钱伟长先生二、三事(一)
錢偉長先生是中國當代家喻戶曉的“愛國科學家”,科技界代表和教父,中國應用數學和力學領域的開拓者和領路人。錢偉長先生的一生跌宕起伏,大起大落。曾遭受過最殘酷的迫害,人生得意時被劃為極右派,二十多年遲遲不予摘帽;也享受過功成名就、飞黄腾达的高光時光。他既是有正義感的傑出的科學家,也是曾出賣良知以自保的普通人。晚年他得到當局的賞識,提拔到國家領導人,以做官為生。錢偉長先生的一生的起伏,真實反映共產黨執政後毛、鄧兩代中國知識人的歷史,具有典型的代表性。
沈浮:當代中國知识人的命运
錢偉長先生是中國當代家喻戶曉的“愛國科學家”,中國應用數學和力學領域的開拓者和領路人,科技界代表和教父。錢偉長先生的一生跌宕起伏,大起大落。曾陶醉於馮·卡門研究團隊的耀眼光環,也遭受過最殘酷的迫害,二十多年不予摘帽的極右派,從社會賢達下沉到底層;也曾戲劇性地從阶下囚轉換為座上宾,再次上浮,功成名就、飞黄腾达。他既是有正義感的傑出的科學家,也是曾出賣良知以自保的普通人。晚年他得到當局的賞識,提拔為國家領導人,改以做官為生。錢偉長先生的一生的起伏,真實反映共產黨執政後毛、鄧兩代中國知識人的歷史,具有典型的代表性。
近讀余英时先生佳文,“漂流:古今中外知识人的命运”,頗有收獲。除了漂流,中國知识人無法擺脫沈浮的命運。毛時代閉關鎖國,漂流不再,階級鬥爭,順我者昌,逆我者亡。改開以來,權錢為軸,成王敗寇。雖漂流世界蔚為成風,主因主要為“人往高處走”改善命運。面對國內外環境差異,知识人無法擺脫沈浮的命運。知识人在升官發財與被邊緣化間浮起沈下。錢先生是中國知識界沈浮的典型,數次高高浮起,又深深沈下,起伏之大,世所罕見。研究錢先生一生的沈浮對認識中國知識界和中國社會具有特殊現實意義。
我的人生軌跡有幸與錢偉長先生的某些人生轉折點有所關聯,也有幾次直接接觸。我在美國從事的學科領域,恰與錢先生相同,空間工程的應用數學和力學。加之我的中國和美國的研究生導師曾是錢先生的朋友和合作對象,從側面對錢先生的學術和為人有所了解。
本文包括五個部分:
“錢偉長先生二、三事” 之一 血腥寒冬,慘遭毒打
“錢偉長先生二、三事” 之二 春和景明,潛心就學
“錢偉長先生二、三事” 之三 春華秋实,走向世界
“錢偉長先生二、三事” 之四 一叶知秋,晚年夢囈
“錢偉長先生二、三事” 之五 千秋功罪,回歸平凡
文中的資料均來自我的親生經歷和可靠的來源,限於個人的局限,錯誤之處在所難免,歡迎不吝賜教。
“錢偉長先生二、三事”之一
血腥寒冬,慘遭毒打
⼀九六六年八⽉,红卫兵运动从北京向全国各地蔓延,武漢追隨北京,學生打老師也蔚然成風,为逃避⼯作组控制的红卫兵围攻毆打,八⽉⼆⼗⽇我逃离去了北京,借住在北⼤技术物理系的⾼中同学L处。北⼤技术物理系締属国防科委系统,位于中关村科学院内,不在北⼤校园。L君那⼀届因为⽂⾰运动⽽不能毕业,部分学⽣已⾃发到全国各地串联,宿舍的空床位很多。在L君的安排下,避难的⽣活很顺利被安顿下来。
到達北京,紅八月肅殺之氣撲面而來。走出北京站立即被紅衛兵攔截盤查,“什麼出身?革命的,歡迎;不革命的,滾蛋!” 給每個旅客一個下馬威。第二天去北大參觀,沿途所見所聞讓我驚訝得目瞪口呆。從技术物理系到北大須經過中關村科學院宿舍,我遇到赵九章先⽣被迫烧书游街⽰众(【1】)。
在北大,表面上看不到武鬥,但游街⽰众隨處可見。
到北京後的第⼀天,初步領教了⾰命帶來的變化,紅衛兵無法無天,黑七類及子弟墮入地獄。最難以接受的是赵九章先⽣那無神無助無奈的眼神。不僅斯⽂掃地,紅衛兵完全不把他當⼈,即使如他這樣的才華橫溢貢獻巨大的著名科學家也如同牲⼝任⼈侮辱,任⼈宰割。設⾝處地,失去做⼈的尊嚴,無論何時何地都沒有安全感, 這樣的⽇⼦怎麼過?
八月二十四日,中午去清華參觀。從中關村乘公交到清華站,環顧四週,一片尚未開發的郊野景象。一條不甚寬的車道穿過農田通往校園。沿車道步行入清華校園,首先遇到清華樓牌大門,已經不少人圍在那裡。當時不明究理,急於進入校園,沒有在樓牌停留。後來聽說因“清華樓牌是帝修反修建的,屬打倒清除的四舊之列”,當天即被紅衛兵推倒【2】。我大概是有幸見過老清華樓牌的最後一批人之一。
進入校園後不久,道路分岔,直行縱深的主路和右轉通向主樓的橫路相交。直行縱深大路左手邊似乎是一棟小辦公樓,直行大道和右轉橫路的右前方轉角處有一座道路環繞直徑很大的圓形花壇。大字報棚被安置在花壇道路外側和所有路邊,並沿直行大道經過小橋流水向校內延伸。此刻外來參觀的人已經很多,裏三層外三層,大約有好幾百人。大字報多是剛貼上的高幹子弟吸人眼球的大字報,關於王光美和工作組的,有些已經直接點名劉少奇,如《王光美是清华园内的第一号大扒手》,王小平(王任重女)等高幹子弟的《三问王光美》,刘涛(劉少奇女)的《誓死跟着毛主席干一辈子革命》等很勁爆的文革新動向的大字報。隨著新的大字報不斷貼出,觀看的人群也越來越多。從人縫間觀看大字報頗為不便,一晃幾個鐘頭就過去了。
大概下午稍晚,我正在小辦公樓前大字報棚邊,突然右轉橫路那邊傳來響亮的苛斥聲、雜亂的腳步聲,隨即看到幾個紅衛兵押解一群人跑步進入花壇圓形道路。紅衛兵一男數女,似乎都是初中生,稚嫩的臉上洋溢著革命的自豪。標準的紅衛兵配置,褪色黃軍裝、軍鞋、軍帽,邊呼喚“老子英雄儿好汉”的革命口號斥責反革命黑幫,邊揮舞軍用銅頭皮帶,發出威懾心魂的刺耳尖叫聲。在場民眾不明白發生了什麼事,突發事件使嘰嘰喳喳的現場瞬間變得鴉雀無聲。粗掃一眼,看似紅衛兵押解勞改隊遊街示眾,包括走資派、反動學術權威二十余人。差不多都是老人,身體虛胖,腳步跌跌撞撞,早已氣喘吁吁。“快跑,不許停下來!” 一個小女孩紅衛兵一邊苛斥,一邊揮舞軍用皮帶警告。隊伍中段一位白髮近乎禿頂的老頭跟不上隊伍,突然一個踉蹌,幾乎摔倒。小女孩看到踉蹌的老頭,揮向空中的軍用皮帶突然轉向,用盡全力揮向白髮老頭反光的頭,軍用皮帶銅頭正正落到白髮老頭的頭頂。鮮血瞬間湧出,漫過頭頂,沿四周奔流落下,遮住了面部,成了個血人。全場驚呆了,“啊”了一聲,緊接著自動閉嘴。也有不少人擔心惹上麻煩,瞬間轉過頭去,裝作什麼都沒看見。我旁邊貌似清華學生的年輕人小聲對其女友說,“錢偉長”。只見那老頭停下抹了一下臉,不顧血糊糊的面盤,奮力繼續跟上隊伍。勞改隊在紅衛兵押解下圍繞花壇示眾一圈後沿原路返回。
我呆在原地好一會,半天踹不過氣來。不是親眼所見,我怎麼也無法想像初中年齡的女紅衛兵竟如此野蠻血腥,小女孩稚嫩的臉與白髮老頭血糊糊的臉竟出現在同一副畫面中,形成鮮明對照,無法相信參觀清華文革竟遇到如此血腥的場景。剛剛頒布的文革十六條不是說“要文鬥不要武鬥”嗎?這哪裡只是武鬥,這是往死裡打,無法無天殺人啊。
錢偉長的大名在國內舉世皆知,屈指可數的幾個不予摘帽的大右派嘛。反右時批判他是所謂“萬能科學家”,與黨分庭抗禮,沒想到首次見面竟是如此血腥殘暴的悲劇場景。從這天起,平和的白髮老頭血糊糊的圓臉,踉蹌的步伐,決不倒下的堅毅,對比看似無害的稚嫩的女孩,揮舞著的發出刺耳尖叫聲的軍用皮帶,著力砸下的兇殘,隨之湧出的鮮血,幽靈式漂浮的情景不協調地揉合在一起,之後幾十年不時在腦海中泛起。這麼血腥的悲劇,永遠不可能被忘記。
到北京僅僅兩天,看到的就是革命從遊街示眾上升到血腥毆打。毛太祖過世文革結束,半個世紀過去了,那些無法無天、打人殺人的紅衛兵劊子手公開道歉和忏悔了嗎?毛太祖及文革餘毒清算了嗎?近年的亂象不都是紅色家族為權利和利益倒行逆施造成的嗎?回歸常識,半個世紀的倒行逆施得不到清算,中國沒有希望。
九十年代末互聯網普及全球後,我曾上清華大學網搜索錢先生文革中的悲慘遭遇。沒有找到我眼見的八-二四血案的記載,但找到若干則八-二四錢偉長先生慘遭毒打的詳細記載,可惜當時沒有下載保存。二十一世紀,醞釀寫回憶錢先生文時,國內互聯網審查已然收緊,清華大學官網有關文革的記載已是空白,被清理的乾乾淨淨。“文革資料在海外”,我在【華夏文摘】上找到一篇有關清華文革的文獻【3】,曝光了錢先生在不同時間地點被毒打得遍體鱗傷的遭遇。
之所以對錢偉長先生慘遭毒打永志不忘,不僅因為錢先生遭受難以忍受的精神和生理的折磨,坦然面對,拒不倒下的精神,透過血腥表現出的男子漢的剛毅。也因為這輩子與錢先生有點緣分,改開後錢先生處境逐漸改善,我也趕上報考研究生潮和出國潮,研究的專業也在錢先生的應用數學和力學領域,國內和美國的導師都與錢先生交往甚密。作為學生輩,耳語目染,對錢先生的學識和人品有所了解。與錢先生的首次見面於血腥環境,改開後與錢先生的直接間接的交往將記載於【錢偉長先生二三事】的後續部分。
【1】漁樵笑談 赵九章先⽣⽂⾰初期被迫烧书游街⽰众追记,CND2006年6月13日
【2】Baidu 百科, 清華園牌坊,是清華大學的二校門,被認為是清華大學的象徵。清華園的前身,是皇家園林康熙行宮(御園)的熙春園,始建於1767年。
【3】华夏文摘增刊,文革博物馆通讯(六九八期)作者唐伟*:“从清华文革谈清华校训”,其中節選罗征启**老师文章如下:
罗征启老师文章《被遗忘了的“红色恐怖”——记1966年清华大学的“文化大革命”》(2008年8月20日修改稿)中記載:
8月24日晚上,……审讯室内忽然传出一声呼叫:“贺鹏飞来视察了!”几个人走出审讯室到楼梯口迎接。我们正躺在水泥地上,“快起来,跪好,低头,手背在身后,头距离地面15公分,不能超过20公分,也不许顶在地上。快!”刚刚“整理”好,贺鹏飞就上来了,我还来得及偷看了一眼,果然很象贺龙元帅,脚踏大皮鞋,手提一条皮带。审讯室里的人象是汇报什么。贺鹏飞从我面前走过时看见我因为支撑不住他们规定姿式,已经把头顶在地上,他就用皮鞋踩我的头,并且厉声说:“不许顶在地上!”他这一踩,我头上已经结了疤的伤口又滴下许多血。……由几个“革命群众”押解,几个“黑帮分子”到教工食堂取回吃的……黑帮分子们排成一排,一个学生在前面训话:“你们要吃饭吗,那就听好,你必须说:’臭黑帮王八蛋兔崽子狗崽子xxx感谢毛主席给饭吃。’听清楚了吗?试一下”。第一个是钱伟长教授,他说完了那段侮辱性的话语以后,那个学生又喊:“你还得加一个‘大右派’,重来!”于是钱先生又来一遍,加了一顶帽子,领了口粮,站在原地等候。……下午,又有了新花样,一个叫马楠的学生带了两个“随从”,来到生物馆,审问我们这些人。听说这马楠是军人后代,绰号叫“马楠将军”,到处打人抄家。第一个叫走了钱伟长,……过了一会钱伟长回来了,我看他后背被抽打得全是紫色淤血,惨不忍睹。……
钱伟长等人肉体被殴打,人格遭凌辱,而凶手是他们的学生、我们的同学。文中点到的贺鹏飞、与我同系同年级的杨同学、水903的马楠等人乖戾凶残的整人手段和电影中的坏人毫无两样,谁能相信他们只是二十出头、大学低年级的学生?几十年过去了,我从未听说过他们有过任何忏悔和道歉。他们当年的恶行和至今无悔的厚颜,将自己的人格污点越搞越大,这种自作孽行径,已将自己变成了清华历史上永驻难改的地痞流氓。
* 唐伟, 文革時期清華學生,改開後擔任深圳大学党委办负责人
** 罗征启,改開後擔任深圳大学党委书记兼第一副校长
作者投稿
渔樵笑谈:钱伟长先生二、三事(二)
“錢偉長先生二、三事” 之二
春和景明,潛心就學
1976年毛澤東去世,“四人幫”倒台,文化大革命劃上句號。錢偉長先生在清華的處境隨之有所改善。待鄧小平復出,胡耀邦主政,撥亂反正,推行改革開放、解放生產力的重大措施。主要措施包括平反右派和政治冤假錯案,改善知識份子處境,改革教育,科學治國,解放打入底層的地富反壞右及其子弟等。
改革開放最重要的措施之壹是恢復高考和推廣研究生制度。文化大革命期间,高等院校和研究院所科研工作处于完全停顿,人員凋零老化,急需注入新鮮血液恢復活力。長期被邊緣化到社會底層和流放到邊遠地區的青年學人,研究生制度為他們提供了改變處境的上升渠道。我也有幸成為其中一員,進入華中工學院(華中科技大學)研究生院學習。
統戰部肩負撫平知識份子的傷痛,重啟知識份子忠誠的重任。錢偉長先生是國內外最有影響的未摘帽右派之一,重新啟用錢偉長先生將為落實知識份子政策樹立樣板。但蔣南翔控制的清華校方陽奉陰違,拒絕正式平反【1】,尷尬的錢先生難以在清華開展正常的教學科研。當“科學的春天”口號逐步深入人心,統戰部繼續與清華校方溝通的同時,不得已跳過清華校方,安排錢先生到國內知識份子成堆的高校院所開展研究和講學工作。其中華中工學院是積極支持錢先生研究和講學的院所之一,不僅提供講學必要的學術和生活安排、還竭力提供寫作出版著作和開辦學術雜誌的財務支持。
《变分法有限元》講座
命運的新篇章
初次見到錢先生是在血淋淋的文革紅八月,彼時錢先生慘遭紅衛兵銅頭皮帶抽打,血流滿面(參見本文之一)。再次見到錢偉長先生是在華工入學後不久,錢先生到華中工學院開辦《变分法有限元》講座(1979年春)。錢先生的《变分法有限元》講座,報告錢先生和研究團隊多年的成果,《变分法有限元》講座並非通常大學的應用數學和力學課程,而是應用數學和力學基本原理和研究成果的綜合報告。急於提升學術研究水平的校方和力學系對錢先生講學非常重視,安排錢先生和助手團隊入住華工外賓招待所,提供當時相對優惠的生活和工作條件。錢先生對講座也十分慎重,帶領團隊提前到校編寫讲义,落實講義細節,包括習題,講座後匯集成《变分法和有限元》由科学出版社出版。《变分法有限元》講座頗具規模,除了本校教師和研究生參加,還邀請了中南幾省相關院所教學研究骨幹,
聽眾大約兩百多人。記得講座第一天,聽眾提前到場肅穆靜待。隨即錢先生在院相關領導和力學系主任李灝教授陪同下,步入教室。一位圓臉微胖、稀疏白髮近乎禿頂,面帶微笑的老先生登上講台面對聽眾。錢先生身著深色西裝,紅色領帶,庄重肅穆。風度翩翩、儀表堂堂。看到錢先生的瞬間我恍若隔世,一九六六年文革初期慘遭紅衛兵毒打的血淋淋的久遠記憶再次浮現心頭。“就是他,錢偉長教授”【2】,我在心中呼喚著。彼時錢先生被紅衛兵銅頭皮帶抽打,血流滿面,頑強地支撐拒絕倒下,今日錢先生重拾教鞭,教書育才,判若兩人。錢先生的命運隨著改革開放翻開了新的篇章。
為避免講座專業內涵可能帶來的困擾,請跳過以下“下劃綫“变分法有限元”的通俗解釋:
錢先生在博士論文研究非線性板殼理論時,發現傳統變分原理難以直接處理中面應力與彎曲變形的非線性耦合問題。因此,他通過放寬約束條件並引入更靈活的泛函形式,在六十年代提出了廣義變分原理,簡化非線性力學和複雜邊界條件下的若干問題。這一原理不僅適用於板殼理論,還被推廣到其他力學和工程領域。
錢氏廣義變分原理通過構造一個廣義泛函(generalized functional)來描述系統的力學行為,並通過泛函的變分(取極值)推導出控制方程。廣義變分原理可以看作是對經典變分原理的拓展,將勢能原理、互補能原理和混合變分原理統一在一個更廣泛的框架下。
錢先生《变分法有限元》講座介紹了他多年的研究成果。他推進的有限元理論独辟蹊径,不从固體力學的微分方程出發,而从應用數學和力学问题的变分法开始。用拉格朗日乘子法把变分条件吸收入变分泛函中去,建立了一整套廣義的变分泛函分析和变分原理,從中選取獨立的泛函,放鬆應力應變場的約束以構造更有效的有限元單元。
變分原理(variational principle)是力學和物理學中用於推導控制方程的重要工具,通過構造能量泛函(如總勢能或互補能),將力學問題轉化為求解泛函極值問題。簡而言之,如同高中物理中的能量守恆方程(動能+勢能=常數),簡化牛頓定律求解力學問題。傳統的變分原理(如最小勢能原理、互補能原理)主要適用於線性問題或簡單邊界條件,但在非線性力學(如大撓度板殼問題,非線性振動問題)中,這些原理的適用性受到限制。
錢先生的《变分法有限元》講座首先介紹了变分法基本原理及其在當代應用數學和力學的歷史地位。特別自二十世紀五六十年代以來,计算机技術為科學研究和工程技術發展奠定了堅實的基礎,有限元方法則構建了一条数值计算的新方法。计算机技術(硬件)加上有限元方法(軟件)成功地为大型和精細的工程计算(如橋樑、隧道、高層建築、空間結構、軍工設備、精密儀器)建立了強有力的新架構。
变分原理的進化歷史和广义变分原理
最先導出变分原理於非線性問題的是馮·卡門,他於1910年從總勢能泛函和變分原理推導出非線性大變形板殻“馮·卡門方程”。1950年,美国著名的應用數學家MIT教授埃里克·賴斯納 (Eric Reissner) 提出了一个突破性的思路,把位移场和应力场作为独立变量,推出了二个场(位移场和应力场)的泛函和变分原理,建立了固體力學中的著名的Reissner變分原理【3】,首次系統提出考慮**橫向剪切變形的板彎曲理論,為厚板彎曲和復合材料分析奠定基礎。在MIT访问的日本学者鹫津久一朗(K. Washizu)1955年隨後在MIT的研究报告中报道了三场(位移、应力、应变)泛函和变分原理【4】。幾乎同時,中科院力學所胡海昌在錢偉長先生指導和推薦下,發表了與鹫津久一朗相同的三场泛函和变分原理【5】,二人獨立導出相同三场(位移、应力、应变)泛函和变分原理,國際上稱為Hu-Washizu变分原理。錢先生在57年被打成大右派之後,頂著屈辱和恐懼,繼續潛心研究广义变分原理及其條件。1964年將成果綜合寫成研究論文《关于弹性力学的广义变分原理及其在板壳問題上的应用》【6】,可惜因為“未摘帽右派”的政治原因未能發表。四年之後,日本和美國同行的著作表達相似的论点,相繼給出相同的結果。“這是一篇很有创新意义的領先世界的重要成果。由於政治原因被封殺,錯失先機”,錢先生在講座中無奈地道出學術創新被政治體制耽擱的歷史遺憾” (钱伟长:八十自述)。
錢先生在講座中簡略提及應用數學和力學界流傳得沸沸揚揚的與他的學生胡海昌關於广义变分原理的學術和著作權的爭議。關於广义变分原理學術爭議,錢先生從學術角度质疑胡海昌提出的三场泛函,指出胡-鹫津久一朗变分原理只是有條件的三场(位移、应变、应力),本質上只是二场(位移、应变)泛函和变分原理,因其变分泛函的本征值可能為零,可能退化為二场泛函,并給出了相關的證明。錢先生有意避開學術爭議細節,不願糾纏反右等歷次運動造成知識分子苦難和互鬥的歷史。對他的學術創新被耽擱的歷史遺憾,以及對精神和肉體的長期傷害表現出寬容大度,深得學界同人的同情和讚賞。
錢先生的教學風度和治學風範
重返教學科研的喜悅。錢先生開場即表示很高興有機會給大家開講座,給人印象是非常珍惜多年被打入另冊後,終於重返教學科研的喜悅。講座中始終面帶微笑,喜悅之情溢於言表。十分關注聽眾的反應,疑難之處耐心解釋,令聽眾感到十分親切。可能是因為右派帽子懸而未摘,十分謹慎,表現出對學術的虔誠和對聽眾的尊重。
經歷過苦難,錢先生脫胎換骨了。這裏插入一個我聽到的相關歷史細節。據院系調整從武漢大學工學院調整過來的老先生回憶,大約1948年,武大工學院邀請錢先生來校演講,錢先生身作一流西裝,披黑毛大衣。彼時回國不久,持曾在物理和工程技術大師冯·卡门教授門下工作學習的聲譽,錢先生學術生涯一帆風順,正是如日中天之時。演講時不時表現不耐煩,視武大工學院於無人,高傲表露無疑,引教授群議論紛紛。對比《变分法有限元》講座,老先生感概:經歷過苦難,錢先生脫胎換骨了。”
一絲不苟的敬業精神。錢先生講座始終圍繞預定的大綱:應用數學变分法原理及有限元的應用。講敘時提出問題在先,解釋方法,步步推進,邏輯清晰,教室四面黑板上的板書一氣呵成,如同送交出版的原稿。講座不僅展現錢先生的真才實學和研究成果,也體現他的一絲不苟的敬業精神。
不拘一格選擇座標系。《变分法有限元》講座,如同錢先生博士論文《弹性板壳的内禀理论》開創的風格,強調不拘一格選擇座標系,如“拖带坐标系”,解除位置座標約束,推廣到力學變量場融入座標系的選擇,這也是廣義變分原理的前提條件。記憶中,錢先生講義中給出一道坐标系練習題:求解某四階变分微分方程,提示:選擇適當座標系。我嘗試通常的三維直角、柱、球座標系,變量無法分離。我回憶起曾接觸過的黎曼座標系,座標原點移到北極,微分方程變量順利分離,迎刃而解得到精確解。我體會到“正确选用坐标系,是解决实际问题的重要基础”。
結論:保持低調,潛心就學。改開初期(1978-1987),天地輪迴,恰似早春二月,乍暖还寒犹未定。錢先生的處境逐漸改善,但由於清華校方拒絕正式平反,錢先生是最知名的未摘帽右派。簡言之,這段時期錢先生「保持低調,不急不躁,潛心就學」。錢先生學術活動聚焦於整理並推進被耽擱的研究成果和學術創新,撥亂反正,力求恢復被歷次政治運動邊緣化的學術地位。無怨無悔,走遍大江南北教學科研,潛心就學,學術成就遠超他一生的其餘時期。時間的積累終於迎來了時代的轉折點,也是他的人生的轉折點,從乍暖还寒的早春二月過渡到春和景明,科學的春天。他配合統戰部的安排,成就也遠超統戰部的預期。
改開初期重大學術成就。簡要言之,改開初期錢先生的學術成就主要在應用數學和力學的分析方法的兩大重要領域:
1.《变分法有限元》和廣義變分原理,簡要介紹和評論見上;
2. 奇異攝動理論和非線性力學
《奇异摄动理论》講座和非線性力學
《变分法有限元》讲座之後,錢先生又開辦《奇异摄动理论》讲座。1981年,錢先生主編了《奇異攝動理論及其在力學中的應用》論文集。在清华大学开设了《奇异摄动理论》公开讲座,以后又在华中工学院和上海讲了两次。錢先生到华中工学院開設《奇异摄动理论》讲座時,我已經來到美國,沒有直接感受。有關錢先生奇异摄动理论的學術成就,詳細說明和分析請參考《錢偉長先生二、三事” 之五》。
【1】錢偉長《八十自述》Chap14
【2】漁樵笑談《錢偉長先生二、三事 之一 知識分子的寒冬,八-二四慘遭毒打》
【3】賴斯納《橫向剪切變形對彈性板彎曲的影響》ASME Journal of Applied Mechanics(美國機械工程師學會《應用力學期刊》)Vol. 12, No. 2,1945
【4】On the Variational Principles of Elasticity and Plasticity (彈塑性變分原理)1955年,MIT(麻省理工學院)技術報告(Technical Report)
【5】胡海昌 《論彈性體力學與受範性體力學中的一般變分原理》《物理學報》,Vol. 10 No. 3,1954
【6】錢偉長《关于弹性力学的广义变分原理及其在板壳問題上的应用》,依據“八十自述”:1964年,錢先生完成該論文並投稿至《力學學報》。因政治環境,論文被編委會以「不宜發表」為由退稿。1989年在福建教育出版社出版的《錢偉長科學論文選集》(或學術論文集)中首次全文發表。
“錢偉長先生二、三事”之三
“錢偉長先生二、三事”之三
春華秋实,走向世界
非線性力學走向世界
統戰部對錢先生的期望並不僅限於撫平國內知識份子的傷痛,還期待到國際上挽回文革對世界的拙劣影響,爭取世界科技界、文化界對中共改開的支持,包括歐美各界的華裔知名人士,特別是並不親共的高層學者。推行國際統戰,錢先生也是不二的人選,他是受迫害最深的海內外知名的學者。隨著錢先生國內教學科研的順利展開,錢先生出國訪問的次數逐漸增多。尷尬的是,錢先生四十年代的師友多數退出第一線或已過世。聯繫國際學界帶頭人談何容易。在广义变分原理和有限元研究之後,錢先生的主要興趣轉向國際上更寬廣的領域,“非線性力學研究”。為此,他主編了《奇異攝動理論及其在力學中的應用》論文集(中國),熱心參加國際非線性力學會議,摸清領域動態,結識學界朋友,力圖走向世界。
為什麼Nash是走向世界的突破口?
錢先生很快注意到當代非線性力學唯一的國際雜誌《國際非線性力學雜誌》創始人和主編,美國Nash教授。掌控當時幾乎唯一的國際非線性力學研究成果發表陣地,報導業界研究動態,引導研究方向,眾多非線性力學最活躍的研究專家圍繞在雜誌的周圍,Nash常在眾多大型非線性力學國際會議擔任共同主席。顯然,與Nash建立關係是進入非線性力學領域的最佳入口。
Nash教授的學術簡歷:
Nash四十年代從密西根獲得博士學位,博士課題是關於板殻的非線性振動。非線性力學領域是錢先生與Nash的共同興趣,他們早年的學術生涯都聚焦於板殻的非線性大變形。錢先生偏重常見軸對稱圓柱板殻的非線性大變形靜力學,曾師從多倫多大學辛祺教授和加州理工冯·卡门教授。Nash偏重板殻的非線性動力學。板殻的非線性大變形是他們倆建立聯繫的共同話題。
四十年代美國正開發核潛艇,Nash畢業後被吸收進首批核潛艇研發團隊。艦艇的非線性動力學是Nash的主攻方向。但Nash的軍工研究生涯沒有持續多久。他因為愛好交往的個性,不習慣嚴格的保密約束,更醉心於非線性力學組織管理和國際交流,而不是學術研究。
幾年後他簽下終身保密協議,退出核潛艇研發。退出後Nash對其核潛艇研發的經歷閉口不言。直至過世,美國海軍部發來唁電,提及他當年核潛艇研發的貢獻,親友才第一次知道他這段早年的經歷。退出後Nash的職業生涯轉到大學教書,兼任美國國防部、海軍、空軍及軍工的科學顧問。六十年代創辦《國際非線性力學雜誌》,由全球最大的學術出版商之一Elsevier 資助出版,Nash擔任終身主編。
錢偉長先生主動與Nash建立聯繫的證明:
與Nash建立個人聯繫,拉上關係是第一步。需要自然而充足的“理由” 貼上去,為避免尷尬,在國內找到曾與Nash有歷史淵源的個人是最好的出發點。這對錢先生不容易,對錢先生的上司輕而易舉,錢先生通過統戰部輕易查到Nash四十年代在密西根讀博的同窗,改開後中科院工程力學研究所(哈爾濱)所長xxx。安排由所長邀請Nash來華講學順理成章。隨後由錢先生高規格陪同,從哈爾濱-北京-武漢-上海,講學並交結中國非線性力學界的朋友,為期近一個月。錢偉長先生的精心安排讓Nash夫婦非常感動,這是日後Nash盡力回報熱情的錢先生和介紹中國非線性力學界於世界的主要原因。
第三次面見錢先生是在錢先生陪同Nash教授到華中工學院講學(1980)。Nash教授來華訪問帶來的演講課題是兩自由度非線性參數振動。無心巧合,恰恰與我的碩士研究生論文課題完全相同。非線性參數振動,是加大伯克利徐皆蘇教授開創的非線性動力學的新分支,因其開創性研究當選為美國科學院院士。徐皆蘇教授八零年曾到華工講學非線性參數振動,我認真研學後,十分感興趣,深入調研後選取兩自由度非線性參數振動作為我的碩士論文課題。徐皆蘇教授長期在Nash主編的《國際非線性力學雜誌》擔任編輯,Nash去世後徐皆蘇教授接任主編。可能是徐皆蘇教授建議Nash講學選用他的兩自由度非線性參數振動的研究成果。因為我對Nash講學課題非常熟悉,我的碩士導師、系主任李灝教授安排我參于接待Nash的服務,有幸旁聽演講後的評議會,參加者有Nash教授、錢先生、李灝教授、葉開源教授。評議會常常從講座內容開始,但時間主要花費在討論Nash教授的所見所聞。
評議會是我與錢先生第三次見面,這次近距離從旁觀察錢先生。印象中錢先生低調謹慎,除了應用數學和力學的學術問題,其他話題閉口不談,可能與尚未摘掉帽子有關。他的學生葉開源教授則顯得很激進,無所顧忌評論改開後中國社會文化的敏感問題。Nash教授的興趣在西方人難以理解的中國社會和文化,他沿途觀察到的從未見過的事物,例如扁擔肩挑,為什麼不用車? (在美國沒見過扁擔!)Nash教授交談的對象主要是李灝教授,他們年齡相近,對他們學生時代(三、四十年代)中美社會、歷史和文化有共同的興趣和話題。
Nash教授看過我的碩士論文,得知我曾為研究生開設過振動及非線性振動課程,Nash教授對我的非線性振動功底心中有數,確定我勿須從頭學起,已勝任他的新項目的非線性材料和結構的分析工作。講學期間 Nash 婉拒收到的若干研究生推薦,同意我加入他的非線性材料和結構研究團隊:一個空軍資助的近太空大型空間結構項目。Nash教授同意資助我作為研究助理讀博。82年項目經費下達後,83年我來到美國成為Nash教授研究團隊成員。
走向世界之一:國際非線性力學大會(ICNM)
錢偉長先生誠心陪同Nash教授來華講學,建立了與Nash教授牢固的聯繫。隨後開始了十多年的非線性力學的學術互動和私人交往,打開了與國際非線性力學界交往大門。第一個標誌性事件是,在國家充足資金的支持下,1985年錢偉長先生在上海主辦了第一屆中國國際非線性力學大會。這可能是改開後中國主辦的第一次有影響的大型國際學術大會。錢先生邀請Nash擔任大會共同主席之一,Nash也邀約若干歐美非線性力學同行(包括蘇聯華沙集團專家)共襄盛舉,Nash在大會上報告了我為空間結構項目寫的第一篇論文。第一屆中國國際非線性力學大會取得空前的成功,錢先生在中國政界、學界的聲譽和地位也隨之上升到空前的高度。
1984年Nash受邀主編《歐洲力學叢書》,他曾獲得過亞歷山大·馮·洪堡獎(美國資深科學家獎),應聘為高級洪堡學者一年。Nash 長期熱心交流和推介世界各國非線性力學的成就,八十年代曾推薦蘇聯非線性力學經典著作,由美國商務部內部發行,如安德羅諾夫
“振動理論”,波戈流波夫的“非線性振動的漸進方法”,切達耶夫的“運動的穩定性”等。估計Nash在與錢先生交往中產生了介紹中國非線性力學成就的念頭。錢先生很想效仿馮·卡門教授60岁的祝寿论文集,出版錢偉長70岁祝寿论文集。Nash的念頭和錢偉長的願景碰撞,Nash將名為(中國)《應用力學進展》,兼錢偉長70岁祝寿论文集收進了《歐洲力學叢書》,編號為第六集。
走向世界之二:《歐洲力學叢書》的第六集《(中國)應用力學進展》
大約是1985年中,Nash從德國回美度假,同時安排我的博士論文答辯。在他的辦公室,他從書架拿出一本精裝書,他主編的《歐洲力學叢書》第六集,題為《(中國)應用力學進展》,仿照馮·卡門教授60岁的祝寿论文集,主編葉開源在前言中指出這是錢偉長先生70岁的祝寿论文集。Nash翻開扉頁,赫然是整頁錢偉長先生的素描像。他解釋出書的緣由,他希望介紹中國的應用力學成就,讓世界了解中國。他說:總體水平低於他的預想,作者和論文都欠缺份量,銷售遠低於預期;選入的論文數學推演過多,欠缺力學意義推演解釋;仿照馮·卡門教授60岁的祝寿论文集,有些過頭。錢先生有過人的成就,但比較馮·卡門,不在一個水平上。我告訴他,中國相關學科稱為“數學力學”,主體還是數學,數學優先於力學。中國沒有鐵木辛科那樣精通理論和工程並融於一體的力學家,好多數學力學的帶頭人將數學玩弄成玄幻的數學符號遊戲,缺乏起碼的力學素養訓練。Nash的意思是即使相比蘇聯,水平也差了至少一個檔次。因為事先已列於叢書計劃,難以更改,硬著頭皮出版了。

《應用力學進展》第六集 《(中國)應用力學進展》扉頁整頁錢偉長先生的素描像,錢偉長70岁祝寿论文集

Nash主編的歐洲力學叢書第六集 《(中國)應用力學進展》,葉開源主編,1985初版
歐洲力學叢書的出版奠定了錢先生在中國非線性力學界、整個力學界的帶頭人的地位。也加強了他在中央領導心目中的地位。他為他在中國具有類似於馮·卡門出版祝寿论文集的崇高地位而深感自豪,據說這本書曾送科學出版社被拒,錢先生很自豪地對有關部門說:國內不出版,國際承認就夠了!
至此,錢先生八十年代初低調潛心就學、學術成就非凡。春華秋實,辛勤春耕迎來了豐碩的秋收,他的兩大夙願都在時代變遷中在Nash的幫助下實現了:
打進國際非線性力學界,進而主辦國際非線性力學大會,發展成為國際非線性力學重鎮,他本人和中國非線性力學界並肩走進了世界;
效仿馮·卡門教授60岁的祝寿论文集,出版錢偉長70岁終身成就祝寿论文集,奠定了他的中國的馮·卡門地位
同時,錢先生政治上也翻了身,從深深的低谷浮上高高的山頂。他的低調和忠誠,獲得當局的賞識,終於摘了右派帽。學而優則仕,擔任上海大學校長,走上了期盼多年的教育領導位置。1987年,更被鄧小平提拔為政協副主席,進入國家領導人行列。
作者投稿
四 一叶知秋,晚年夢囈
4.1 一叶知秋,錢先生的人生轉折點:
改開十年錢先生,臥薪嘗膽,教育科研成就累累。走向世界,學術生涯達到頂峰。走上官場,從事教育管理。地位改變,人性的醜惡和官場的弊病隨之而來。從底層上升到風光官場,保地位的新問題應運而生。誰也沒有想到,1986年告密事件成為錢先生的人生的轉折點,1987年錢先生被鄧小平欽點為政協副主席,從阶下囚變成座上宾,從學者和教育管理角色轉變為國家機器的頂層官員,兼科技政策和學術規範的制定人和教父。一叶知秋,錢先生浮上政治的頂峰,人格良知下滑到一生的最低點。同時也還原普通人的真實的一體兩面,兼具善惡、美醜。
“反右运动历史学术讨论会”【1】
交信事件是怎麼回事【2】?
1986年11月14日,许良英、刘宾雁、方励之夫婦讨论发起“反右运动历史学术讨论会”。邀請函散发给了可能的参加者。钱伟长收到了这封信。经过种种考虑,他将此信辗转到了中央军委主席邓小平手里。并且附了这样的话:“方励之是一个政治野心家,他自称是中国的瓦文萨;我的问题虽然没有完全解决。(指尚未恢复清华大学副校长和教務長的官职)” 这封信对方励之是声色俱严,大加批判,称之为野心家;对自己则羞答答地欲语又止。意思是说,虽然我的问题没有解决,职务也没有恢复,但是,我是紧跟党的,是效忠小平的,您当年打我右派,也是必要的正确的 。他本可保持沈默,或回復表達不同意見。可能是三十年右派帽子帶給他和他的家庭的苦難折磨,權衡利弊,趨利避害,本能地劃清界線。不計後果,諂媚當年打他右派的總頭目,違心地出賣靈魂,告密同樣受苦受難的右派朋友。
“被告密”及其後果【2】
“被告密”两个月后方励之、刘宾雁和王若望被开除党籍,并导致胡耀邦辞去中共中央总书记职务(改革開放煞車翻轉!)。以此为開端,“批判资产阶级自由化”运动在全国展开(清算知識群體和民眾要求執政黨反貪腐思潮),同时传达了邓小平在当年12月30日的讲话:“在这次学生闹事中,民主党派表现是好的,周谷城、费孝通、钱伟长等几位著名的民主人士的态度是好的。” 于是,钱伟长、费孝通告密的传言就在社会上,尤其在士林中不胫而走。
“告密”後錢先生止損努力【2】
到了1987年3月,钱伟长在政协会议上当选为全国政协副主席,似乎进一步坐实了他告密求荣的传言。錢先生交信事件“被”整成了“告密”事件,在士林中的清誉毁于一旦,钱伟长的懊恼和无奈,是可以想象的。追悔莫及之余,他要设法把损害控制到最小程度,于是找到了与方励之同在中国科技大学的钱临照教授,向他表示,恳请大家(学术圈子)不要再提“那件事了”。钱伟长算是找对了人,根据方先生的回忆,当年他的第一篇学术论文因为自己在反右后的“准右派”身份无法发表,钱临照当时是《物理学报》副总编辑,替他换了一个假名使他的论文得以发表,为此钱临照在文革中还受到了追究。有方的恩师钱临照出面说项,钱伟长的恳请获得了方励之爽快的允诺。
結論【2】:
“话说回来,盖棺论定,钱伟长作为一个科学家,在科学上是有贡献的;留学归来,为国效劳,其情怀是爱国的;作为一个教育家,主张通才教育(此理念并非他提出)、教授治校等,是有进步意义的。他與蔣南翔競爭清華領導權,從歐美教育管理的角度是合理合法的。他被邓小平打成右派是悲剧,是极权制度的罪恶。然而一叶知秋,他向邓小平密告右派朋友的信件,是很猥琐的行为,人格上是很卑下的。告密的後果是極其嚴重的,导致胡耀邦辞去中共中央总书记职务,“批判资产阶级自由化”运动在全国展开,改開倒退,改開的成果喪失殆盡,引爆了隨後的八九六四。告密是錢先生人生轉折點:社會地位火箭式上升,再也不須臥薪嘗膽,學術生涯轉變爲官場博弈。士林中的清誉毁于一旦,從此他的灵魂是不安宁的。”
4.2. 秋风萧瑟,晚年夢囈
地位的火箭式上升,他的工作從教學研究轉變為“做官”。1987年錢先生年屆75歲,種種跡象顯示,記憶衰退,判斷力急遽下降,違背常識的夢幻言語隨口而出。做官是工作,無意做學問,無例外地官氣、官話接踵而至,陶醉於官場下屬的恭維奉承,習慣於自我吹噓,也無人敢於指出。熱心攀比世界科學技術大師,如愛因斯坦、冯·卡门、賴斯納等。生活於夢囈之中,明知並非事實,重複千百次便信以為真。春风得意是他的晚年的生動寫照【3】。例如:
4.2.1 钱伟长在加州理工研究工程師的工資
“钱伟长曾经在各个场合说他曾经在1946年拒绝在美国高达8万美元年薪回國”?
人工智慧xAI回答:
1940年代中期,美國總統年薪約7.5萬美元,大公司高管平均約5萬多美元。加州理工研究工程師的典型薪資遠低於此。同期華羅庚等中國學者在美年薪約1萬美元左右;錢學森等人在加州理工的薪資記錄也顯示助理研究員/教授級別多在數千美元量級。常見的「8萬美元」說法高度可疑,更可能是宣傳性誇大。真實收入應為當時研究人員的中高水平(數千至一萬美元),足以在美小康生活。這些故事系錢先生的晚年夢囈之語,常服務於特定敘事。
順便提一句,就我所知,不少八、九十年代的訪問學者回國聲稱“拒絕高薪聘請“,多為自我吹噓的不實之言。當時私立大學的訪問學者的收入一般略高於或相當於研究生和博士後,公立大學則低得多。即使某些回國後晉升的院士在美訪問時也常常只有區區一萬元上下。
4.2.2 论文获爱因斯坦赞叹
坊間廣泛流傳:“1940年夏,钱伟长开始在多伦多大学应用数学系学习。他的博士论文《弹性板壳的内禀理论》,发表于世界导弹之父冯·卡门的60岁祝寿文集内,爱因斯坦看后,感叹:这位中国青年解决了困扰我多年的问题。此文奠定了钱伟长在美国科学界的地位。”
人工智慧xAI回答:
质疑与事实核查:赞语無直接佐证,可能为后人渲染或传说
部分学者质疑其真实性。理由是:爱因斯坦主要研究理论物理(如相对论、统一场论),对应用力学/弹性板壳这类工程数学问题兴趣不大,且无可靠原始史料(如爱因斯坦信件、日记或公开评论)直接佐证该赞语。 可能並非從錢先生口中發出,他默認意味他藉此提高身分;
钱伟长的研究成果被国际应用数学和力学界认可,但“爱因斯坦亲自称赞”的细节可能为后人渲染或传说;
无证据显示两人见过面、通过信或有直接合作。钱伟长的导师圈中虽有爱因斯坦弟子和朋友,但非爱因斯坦本人;
另外,華人圈靠爱因斯坦名字混飯吃,提高身分的學者大有人在。
4.2.3 钱伟长建議丘吉尔:利用情报和伪装应对德国的空袭
坊間流傳,1942年他来到了冯·卡门的门下,在喷射推进研究所任博士後研究工程師。二战期间,当伦敦正在遭受德国导弹威胁的时候,丘吉尔向美国求援。这件事被傳到冯·卡门教授主持的喷射推进研究所。钱伟长提出:只要在伦敦市中心地面造成多次被击中的假象,以此蒙蔽德军。英国接受了这一建议。这一招很灵,几年后,丘吉尔在回忆录中谈及此事,赞赏道:“美国青年真厉害。”可他不知道,与德军玩了个雕虫小技的人其实是一名中国青年。
人工智慧xAI回答:
丘吉尔在回忆录中(如《最光辉的时刻》[The Finest Hour]和《伟大的联盟》[The Grand Alliance])描述了英国如何利用情报和伪装来应对德国的空袭(特别是1940-1941年的“伦敦大轰炸”)。然而,錢的工作(科研和教育)和丘吉尔的活动领域(政治、军事)并无直接交集,根据现有资料和温斯顿·丘吉尔(Winston Churchill)的回忆录,丘吉尔“利用情报和伪装应对德国的空袭”來自钱伟长的可能性极低。冯·卡门的傳記也沒有這件事的記載,亦可能为后人渲染或传说。
4.2.4 钱伟长地位改變,疏遠了與Nash的私人交往
八十年代末,錢先生上升爲國家領導人,交往的都是政商教和科技的上層官僚,地位的變化疏遠了錢先生與Nash的私人交往。Nash一輩子無意做官,八十年代末Nash也敏感意識到他對錢先生已失去價值,人走茶凉,Nash夫人改稱錢先生為“Big Qian,錢大官”。 Nash1992年退休,無意高攀,與錢先生渐行漸遠,再沒見過面。ICNM第二屆(1993 北京)和第三屆(1998 上海),Nash沒有參加。
大約2000年前後,钱先生作為國家領導人來美視察訪問,召集在美的弟子到紐約匯報。波士頓的一位朋友,钱先生在清華的關門弟子G某告訴我這消息。在我心目中Nash幫助钱先生實現了兩大夙願,中國人的傳統觀念,滴水之恩,當湧泉相報。我托G建議钱先生與Nash見面敘舊情。
結果本應想到,钱先生是國家領導人,工作是做官,Nash只是退休的普通人。钱先生活動由大小秘書安排,得到的官樣回答是“钱先生可以考慮在紐約接見Nash”。遙想當年急於走向世界,籌辦ICNM大會,祈求出版錢偉長70岁祝寿论文集,何等虔誠谦卑【4】。事過境遷,大人物還記得向有恩於己的平民感恩麽?
【1】方励之,关于许良英刘宾雁和我联署的那封信(附照片),CND《华夏文摘》2010-08-12
【2】朱长超 ,我看钱伟长的交信事件,CND 华夏快递 10-08-12
【3】比照孟郊《登科后》
昔日龌龊不足夸,今朝放荡思无涯。
春风得意马蹄疾,一日看尽长安花。
【4】錢偉長先生二、三事” 之三 春華秋实,走向世界
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渔樵笑谈:钱伟长先生二、三事(五 全文完)
五 千秋功罪,如實評說
錢偉長先生應用數學和力學領域的貢獻
毋容置疑,钱偉長先生是當代中國傑出的應用數學家和力學家之一,在這兩領域做出可觀的貢獻。钱偉長先生在當代科技歷史中有他應有的一頁,如實評說是必要的。最重要的參考評價文獻首推钱先生晚年的“八十自述”,其次钱先生逝世時,官方認可的大批的歌功頌德的紀念文獻。“八十自述”表述钱先生晚年的真實心聲,我們也知道,钱先生的“八十自述”頗多晚年的夢囈之語“。地位的火箭式翻轉,他的工作從教學研究轉變為“做官”。無不例外地帶來官氣、官話,陶醉於下屬的恭維奉承。習慣於自我吹噓,熱心攀比世界科學技術大師。生活於夢囈之中,重複千百次便以爲是真實的【1】。作為國家領導人,钱先生自覺與黨的路線和歷史保持一致,難免偏離學術的軌道,落於失真的範疇。本文聚焦於評價钱先生學術成就,參考钱先生真實的的人生社會軌跡。力求實事求是,尊重真相事實,杜絕為尊者諱;反思人物在歷史浪潮中的起伏,底層和高峰,人性的善與惡。官方認可的紀念文獻顯然是歌功頌德的,肩負長國家和民族的志氣,愛國主義教育的功能,可信度並不太高。
細讀“八十自述”,第一印象是錢先生的前八十年學業優異、學術成就、社會活動的流水帳。雖大起大落,一再强调自己爱国和革命都不后于人,愛國愛黨、交往政商學各界名人的主線貫穿始終。本文限定就幾個钱先生涉獵的主要學術領域,討論钱先生對世界科技界的貢獻和在世界的真實地位:
1. “钱偉長方程”和广义变分原理對大變形板殻理論和相關的變分原理的的貢獻和歷史地位
1.1 “馮·卡門方程”和“钱偉長方程”比較
最早建立大變形薄板殻理論的是馮·卡門,他1910年從總勢能泛函的駐值條件(變分原理) 推導出非線性大變形板殻“馮·卡門方程”,適用對象為大變形的矩形板殻,兼處理矩形板的屈曲穩定性(非線性範疇),開創了大變形板殻和相關的變分原理的起點。上世紀四十年代錢偉長以馮·卡門方程為基礎,應用於軸對稱圓形板殻特例,不失爲一件頗有成效的工作,因為軸對稱圓形板殻是常見的有實用價值的特例,後被命名為“錢偉長方程”,但不應誤導為大變形薄板殻理論的開創性起點。
關於非線性分析及其應用,1940 年 馮·卡門在《工程師面對非線性問題》(The Engineer Grapples with Nonlinear Problems)一文中,系統討論了工程中的非線性問題,包括板的大撓度、流體中的非線性振動、邊界層近似等。他呼籲數學家和力學家,包括他的眾多的弟子,將當時尚不成熟的非線性分析工具應用到這些工程領域,這篇論文對推動應用數學與工程的結合產生了深遠影響。顯然馮·卡門也是大變形薄板殻理論應用於工程的倡導者和推廣者。
1.2 賴斯納板塊理論和對變分原理的發展
賴斯納四十年代開創新的板殻理論,適應新時代材料和結構的需要,擴展到厚板結構,同時考慮板殻結構難以忽略的剪切變形,推廣到複合材料和厚壁結構分析。賴斯納板塊理論和賴斯納變分原理,使大變形板殻理論和變分原理上升到新階段。其板殻理論和變分原理引導出Hu-Washizu变分原理【2】。
結論:“钱偉長方程”及變分原理適用于軸對稱圓形板殻,是用途廣泛的馮·卡門方程的特例,其工作建立在非線性力學先輩馮·卡門和賴斯納的基礎上。錢先生64年率先提出的領先世界的广义变分原理的重要成果,與其後世界其他作者分別獨立地推出广义变分原理同一成果(沒有誰抄誰之嫌!)。由於政治原因被封殺,錯失先機,學術創新的歷史遺憾!(八十自述)。
2. 钱偉長先生對奇异摄动理论的貢獻
無疑錢先生在中國推廣奇异摄动理论是很有意義的工作,為國內非线性力学的普及做出了傑出的貢獻。錢先生《奇异摄动理论》讲座,主編《奇異攝動理論及其在力學中的應用》論文集,聚集中國非線性力學第一線精英,組建了中國非線性力學團隊,為日後出版《歐洲力學叢書》《(中國)應用力學進展》奠定了基礎【2】。
錢先生《八十自述》聲稱:“ 奇异摄动理论是在1948-1955年之间由我、郭永怀、林家翘、钱学森分别在不同的力学非线性问题中用不同的方式提出来的(?),由于它确能解决问题,国际上从60年代起逐步在力学、物理和天文计算中推广使用,内容逐渐丰富,形成了一般公认的”奇异摄动理论“这一新兴的数学方法。(?)”
首先,錢偉長、郭永怀、林家翘、钱学森諸弟子學習和應用的奇异摄动理论都師從非線性分析先驅馮·卡門【3】。他們在馮·卡門的指導下學習並應用於指定的工程領域,特別是航空學的固體和流體力學領域。他們是學員和研究員,奇异摄动理论不是他們首先提出来的,他們不是開創者和奠基人。更不是因為他們推广使用,形成了國際上一般公认的“奇异摄动理论”这一新兴的数学方法。”
其次,從根本上說,現代攝動理論(非線性計算)和非線性動力系統(非線性分析方法)的主要奠基人是十九世紀龐加萊的開創工作【4】 ,龐加萊被譽為最後一位「全才數學家」,他在純數學與應用數學、數學物理及力學領域均有開創性貢獻。
結論:無疑錢先生在中國推廣奇异摄动理论是很有意義的工作,為國內非线性力学的普及做出了貢獻。然而錢先生“八十自述”中聲稱“由我、郭永怀、林家翘、钱学森在不同的力学非线性问题中用不同的方式提出来的”,“由于它确能解决问题,国际上从60年代起逐步在力学、物理和天文计算中推广使用”的說法不可能得到國際學術界認可” 有閉門自誇之嫌,錢先生閉眼抹除了兩座非線性力學發展高峰:師門非線性分析大師馮·卡門(二十世紀)和非线性力学奠基人龐加萊(十九世紀)。
縱觀錢偉長先生的學術貢獻,有必要探索其學術貢獻源頭,明確他的學術貢獻與科技歷史和世界的縱橫關係:
西方培養的清華師長的教導,參見“八十自述”;
二戰避難北美的著名数学家和物理学家、博導辛祺教授的引導和提攜;
物理和工程領域創新大師馮·卡門的指導和光環。
辛祺教授對錢偉長引導和提攜
錢先生博士论文研究弹性板壳的统一内禀理论,建立了板殻大變形的“錢偉長方程”。辛祺教授將錢的博士论文送交哥廷根同事馮·卡門六十歲祝寿论文集,提攜錢偉長與世界應用數學和力學、物理的掌舵人同時露面,這段經歷是錢偉長學術生涯最耀眼的光環之一,也為四十年代錢偉長進入馮·卡門的天才研究團隊打開了大門。
钱伟长在冯•卡门團隊中的地位
馮·卡門是橫跨物理、應用數學和力學、及航空學等工程應用多領域的開創大師,第一屆總統獎章獲得者,曾任美國國家科學技術顧問委員會主任。他的研究團隊包括中國錢學森、林家翘、郭永怀、胡寧(博士學生)等,及錢偉長(博士後工程師),都是近代中國科技和軍工的領軍人物。冯· 卡门對科學和工程学的贡献还体现在研究生教育和研究團隊的訓練【5】,他是獨特的導師,只接受優秀的學生,並希望每個人都能充分發揮自己的科學潛能,從理論到工程的“執行力”,累積實務經驗。他的研究團隊的中國成員,錢學森是馮·卡門最看重的弟子,馮欣賞錢學森天馬行空的自由思考,發表聯合署名的論文最多,有些是獨創性的,特別在火箭領域,推導出冯· 卡门精心策劃的公式,“卡門-錢方程”,錢是這群中國學生的學長;林家翘與馮·卡門合作最長久,從航空學、流體動力學、應用數學到天體物理,學術成就最高。錢偉長先生的研究領域為彈性力學,主要課題為軸向壓力下薄圓柱殻的扭轉和屈曲。在馮·卡門的指導下,錢偉長與馮·卡門發表了唯一的聯合署名文章《变扭的扭转》【3】,載入馮·卡門著作論文集。馮·卡門對弟子學業指導、研究方向、人生倫理,畢業後的工作推薦盡心盡力,鞠躬盡瘁。他推薦錢學森到MIT,林家翘到布朗,郭永怀到康奈爾,胡寧到普林斯頓。錢偉長是博士後工程師,1946年急於回國,沒有資訊顯示馮·卡門對錢偉長的挽留和職業建議,他理解錢先生急於與家庭團聚的選擇。錢偉長先生加入馮·卡門研究團隊邊學習,邊工作,研究領域主要為彈性力學、非線性力學、應用數學,涉獵流體力學、燃燒學、火箭及飛行力學等眾多領域,以及馮·卡門強調的從物理數學理論轉換到工程實踐的“執行力”。縱觀錢先生回國後幾十年的研究,注意到錢先生始終延續從馮·卡門的學習研究範疇。錢先生的“萬能”來自於寬厚的知識背景加上錢先生從馮·卡門學到的從理論到工程的“執行力”。在中國科技界少有人能與之相比。
結論:錢先生在馮·卡門團隊做出了有價值的成果,以他的智商和才智,他的收穫是巨大的,這段經歷無疑是錢偉長先生一生中的高光時期之一。但他自稱在馮·卡門團隊“领导了庞大的工程师队伍,就是做”洋官”的人”(八十自述)並非事實,晚年夢囈而已,過高估計他在馮·卡門團隊中的地位是不現實的。在中國錢先生是為數不多的傑出的應用數學和力學的領路人,但他與愛因斯坦、馮·卡門、賴斯納、辛祺、龐加萊等不在一個水平上,水平和成就差之甚遠。
【1】“錢偉長先生二、三事” 之四 一叶知秋,晚年夢囈
【2】“錢偉長先生二、三事” 之二 春和景明,潛心就學
【3】 馮·卡門,非線性分析先驅,早在1910年,他建立了馮·卡門方程,研究矩形薄板非線性大撓度變形,並涉及薄板殼及柱的屈曲(屈曲穩定性是非线性問題)。這些工作開創了非線性板殼理論的基礎,將非線性思想應用於曲殼,特別是球殼或柱殼的屈曲問題。錢偉長在1940年代研究板殼理論時,以馮·卡門方程為基礎,針對軸對稱圓形薄板殼結構建立錢偉長方程。在馮·卡門的指導下,錢偉長與馮·卡門發表了唯一的聯名文章:“变扭的扭转”, 航空學 13 (1946),五十年代,錢拓展為專著《弹性柱体的扭转理论》(與力學所叶开源、林鸿荪、胡海昌合著)
【4】亨利·龐加萊(1854–1912)是現代攝動理論(perturbation theory)與非線性動力系統的奠基人之一。攝動法源自天體力學,行星圍繞太陽的行星運動,在規則的橢圓軌道疊加上偏離軌道的小攝動,代表太陽之外的弱作用力。為了求解小攝動及其收斂性,他研究了正則攝動和奇异摄动,並發展了幾何定性理論,奠定後續非線性振動分析的基礎。
【5】Michael H. Gorn, The Universal Man—Theodore von Karman’s Life in Aeronautics, 1992, 麥克 H. 格恩,《全能者:西奧多‧馮‧卡門的航空生涯》,史密森學會出版社,1992年
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