钱 伟 长 小 传

（二）健鹰翱翔

六、风华正茂

钱、郭、林三位都是西南联大物理系才华横溢的高材生，多伦多大学应用数学系主任辛吉（J. L. Synge）教授与他们一见如故，一一询问了他们的学历和学术见解之后，这位来自爱尔兰的著名科学家、英国皇家学会会员立即对这三位年轻人产生了好感，同意他们留在他身边学习、工作。半年之后，他们都以优异成绩取得了硕士学位，辛吉教授称赞他们是“了不起的好学生，校园中多年未见的优秀人才”。他们的学识才能名扬全校，使当时在多伦多的华人感到扬眉吐气。

钱伟长来到这个条件优越的环境，在名师指导下犹如雄鹰展翅、高飞远翔，到校不久，他就主动提出，要搞广泛适用于各类平板和壳体的内禀统一理论，并且谈出了一些具体想法。辛吉教授听后喜出望外，他说他也正在研究这类问题，很愿意与钱伟长合作。于是，师生两开始共同啃这块硬骨头了。的确，板壳内禀理论是一大难题，但是很有实用价值。在航空航海工程、武器装备、仪器仪表和各项工程设施中，到处可见到平板和壳体，例如，方板、圆板、三角形板、环形板、球形壳、柱形壳、锥形壳、环形壳、波纹形壳等等，实践中，必须了解它们承受各种载荷时的平衡和运动状况。多年来对于各种各样的板壳，各学派学者用不同的方程式来描述，钱伟长认为它们应该有内在的联系，有必要加以统一。于是他开始废寝忘食地寻求这种联系了。他每天一早起床，胡乱吃几片干面包，就匆忙赶到图书馆或办公室，到饥肠辘辘时，去小饭馆填一下肚子，又钻回文稿和书籍堆中了。经过半年多努力，用掉了几尺厚的草稿纸，他终于以严谨简约的张量分析为基本工具，建立了板壳的基本理论，对原有的各种论述进行分类，提炼出本质的核心内容，找到了一组统一的方程式。与此同时，辛吉教授通过了另一途径得到了类似的结果。经过五十多天的昼夜奋战，终于大功告成。一九四一年，他们合写成了一再为人们称道、引用的著名论文《弹性板壳的内禀理论》。那年五月十一日是现代航空大师、美籍匈牙利人冯?卡门（T. von Kármán）教授六十寿辰，美国著名科学家决定为他出祝寿文集，辛吉和钱伟长的这篇论文就发表在这个文集中，该文集的作者多数是当时世界上第一流的科学家，例如，爱因斯坦（A. Einstein）、铁木辛柯（S. Timoshenko）、冯·密塞斯（von Mises）等等，二十八岁的钱伟长跻身于这批作者的行列之中，是文集作者中最年轻的学者、唯一的中国人，这一情况大大地鼓舞了青年钱伟长。

获得硕士学位后，郭永怀、林家翘赴美深造，钱伟长继续从师辛吉教授，攻读博士学位。他以上述论文作为博士论文提要，进一步做了深入细致的工作，摒弃了板壳理论中繁复冗长的数学描述，从一般理论到薄板薄壳方面的应用作了更为简捷明了的精辟论述。凭借他的苦干实干和高效率，他在半年之内完成了博士论文。但按当时校方规定，研究生必须学满两年方可进行博士论文答辩，因此，他于一九四二年正式获得应用数学学科的自然科学博士学位。他的论文后来以三篇一组的形式于一九四四年发表在美国《应用数学季刊》的一、二卷上，后来成了板壳理论中的经典文献。文中提出的关于扁壳（即跨度远小于曲率半径的壳体）的非线性方程组在国际上被称为“钱伟长方程”。一九七七年美国出版的《板壳渐近解》一书中，认为钱伟长这项工作是“划时代的工作”。

完成博士论文以后，他又根据实际需要，从事当时的尖端课题——雷达波导的研究，完成了不少有实用价值的工作报告，存入加拿大的国防机密档案，并因此结识了冯·卡门教授。取得博士学位后，经过辛吉教授特地推荐，他到了冯·卡门所在的加州理工学院做博士后研究。

冯·卡门原是匈牙利籍犹太人，德国哥廷根应用力学学派普朗特（L. Prandtl）的得意门生，博学多才的航空大师和力学家，在希特勒的迫害之下离德赴美，在加州理工学院主持航空航天研究，创立了名噪一时的喷气推进研究所，手下云集了大批优秀学者。当时，钱学森、郭永怀、林家翘等已在那里了，并已开始做出出色的工作。他乡遇故知，钱伟长与他们结成了莫逆之交。他们那时风华正茂，经常在一起切磋砥砺，午餐时屡屡为学术问题争得脸红耳赤。钱学森教授在此四十年后曾回忆起这段岁月，称道钱伟长“是一个多才多艺的人”。的确，既学过物理，又是应用数学博士的钱伟长，在冯·卡门的指导下，得心应手地做了大量工作。

由于反法西斯战争的需要，美国当时正在加紧研究火箭、导弹，精确地计算火箭导弹的弹道成了当务之急，钱伟长担起了这个重任，他经常到喷气推进研究所在地墨西哥州的白沙基地参加火箭试验，对各种型号的导弹（特别是下士式导弹）的弹道及空气动力学性能进行细致分析，写出了许多保密的内部报告，并提出了有关火箭、导弹落点的理论。在第二次世界大战中，伦敦遭到德国VI、VII火箭的袭击，英国首相邱吉尔很着急，向美国求援，问题转达到冯·卡门那里，钱伟长他们提出了一个对运行的火箭加以干扰迫使其射程减小的方案，立即得到采纳，因此战争中尽管伦敦东码头区遭到德国火箭破坏，市中心却安然无恙。邱吉尔在回忆录中提起此事，说美国青年人很厉害，但实际上应该说：中国青年人很厉害！

后来，钱伟长又参加了人造卫星的规划和研制工作。工作开始不久，就出现一个难题：人造卫星在太空运行时，由于要损耗能量，高度会逐渐降低，那么每绕地球一周高度损失是多少呢？必须进行精确的计算。钱伟长知难而进，一连在自己的宿舍里干了三个通宵，提出了可行的计算方案，引起了有关部门的重视，直到今天还有实用价值。

一九四四年，冯·卡门主动提出要与钱伟长合作研究航空航天工程实践中提出的薄壁构件的约束扭转问题，希望做出系统的理论描述，澄清以往工作中的错误观点，并谈了一些初步想法。他给钱伟长三个月时间思考、探索。钱伟长日夜奋战，仅用一个月时间就完成了此项工作，写出了《变扭率的扭转》一文， 使得冯·卡门赞叹不已，称誉这是一篇经典式的论文，后来此文由他们两人共同署名发表在美国《航空科学月刊》上。为了掌握报效祖国的本领，钱伟长付出了艰巨的劳动。冯·卡门本来就同情苦难中的中国人民，钱伟长这批创建了卓越业绩的优秀学者更使他对中国人另眼相看了，他曾经开玩笑地说：“世界上最聪明的是匈牙利人（因为他本人是匈牙利人），第二聪明的是中国人。”。

因为钱伟长不断做出新成绩，他年年晋级，薪水一加再加，职位不断上升，他似乎应当心满意足了，但他往往夜不成寐，心头惦念着祖国的命运。抗日战争胜利的消息传到美国，他又一次走到人生的十字路口：是回到多灾多难的祖国、把自己学到的一切知识毫无保留地呈献给她，还是继续留在美国、为他人做嫁衣裳呢？结果，他毅然选择了前者，暗中开始做回国的准备。一九四六年春，他向冯·卡门告假回国，冯·卡门似乎预感到这位得力助手要离他而去，未予准假，钱伟长以探望久别妻子为名再次恳求，打动了冯·卡门的恻隐之心，终于获准探亲。他匆忙登上自洛杉矶开往上海的远洋轮，为了避免别人的注意，他只带了几件简单的行李，装上了最必要的研究资料，其它一切东西、连应领的工资和他最心爱的大量书籍杂志、资料卡片都原封不动地留下了。一九四六年六月，这位海外游子投入了母亲的怀抱。

七、艰苦创业

回到日夜思念的祖国之后，钱伟长欣然同意担任清华大学机械工程系教授。那时，清华大学正在复原，从昆明迁回北平旧址。在随同清华复校的师生乘火车北上时，他仿佛年轻了十岁，热心地帮大家照料行李，指挥大家唱歌，别人不知道他是机械系的教授，还以为他是学生呢！九月，他回到了阔别十年的清华园，十月，他见到了分别六年的夫人孔祥瑛和没见过面的儿子。清华园在战争时期被日本人改成伤兵医院，遭到了严重破坏，简直千疮百孔，要把它恢复成弦歌不辍的校园，真实谈何容易。在陈岱孙教授领导下，钱伟长参加复校工作东奔西走，为清华的复原建校贡献了自己的全部力量。

起初，钱伟长天真地憧憬着美好的未来，希冀用自己手中磨砺多年的科学之剑在发展科学、振兴祖国的事业中显露锋芒。但现实粉碎了他的幻梦，反动政府黑暗腐败、媚外无能，热衷于发动内战。他的一番抱负、一腔热情，换来的是败絮落花、晓风残月。当时，币值贬值，物价飞涨，民不聊生，公教人员更是首当其冲。他当教授一个月的工资还不够买两只热水瓶！他住在清华旧西院的平房里，穿着一身破长袍，经常借债度日，为了糊口，他不得不在北京大学、燕京大学兼课，每天疲于奔命。更使他感到痛苦的是：火箭专家在旧中国没有用，只能为机械系和航空系开设理论力学和材料力学课程。就是在这样艰难的条件下，他还是加紧指导和培养身边的助教和学生，造就了一批人才，他们后来多数成了力学界、物理学界和工程界独当一面的专家。他坚信，黑暗是不会持久的，他的学识总有一天为人民大众所用，因此，他依然视清贫为等闲，争分夺秒地从事科学研究，不断地做出了创造性的成果。在流体力学方面，他为研究弹头附近的锥形流动计算提出了一种新颖渐近方法，建立了流动润滑问题的变分原理，探讨了有导板的翼轮的流动问题；在固体力学方面，他开始研究圆薄板大挠度弯曲问题。这个问题在工程中有重大实用意义，对小挠度问题，已有不少人做过研究，但对常见的大挠度问题，因为遇到数学上的棘手的非线性困难，常使人们束手无策。钱伟长拿出了他的 “杀手锏”——摄动法，也就是小参数展开法，用问题中出现的小参数，把解答展开成近似的级数形式。一九四七年，他发表《均匀载荷下固定圆薄板大挠度变形》一文，提出以中心挠度为小参数的摄动法，获得了很好的效果，被美国机械工程学会的《应用力学季刊》称为 “钱伟长方法”，一直沿用至今。直到最近，有位国外学者把钱伟长方法与后来发展的各种展开法作了比较，认定还是钱的展开法最为有效。一九四八年，他又发表了著名论文《均布载荷下固定圆薄板在特大挠度下的渐近特性》，采用了一种全新的渐近方法，后来在奇异摄动理论中被称为合成展开法，成了合成展开法的“开山鼻祖”。凭着他敏锐的物理直觉，他发现圆薄版的内部和边界上应当用不同尺度的坐标来描述，就针对两种不同的坐标进行渐近展开，获得了与实验一致的计算结果。他的论文发表在《国立清华大学理科报告》上，由于当时国内局势混乱、与外界联系渠道不畅，国外学者无从了解到这一重大成果，八年之后，才有人重复了他的工作。钱伟长的这两种方法构成了处理平板大挠度问题的完整体系，也是他勇敢地向复杂的非线性问题进攻的第一步。同时，他开始研究环形壳的渐近特性和扁球壳的稳定问题，心中孕育着更重大的研究课题。

这些来自不易的成果给他带来一丝安慰，但面对黑暗的现实，他仍经常处于惶惑和苦闷之中。

八、欢呼解放

正当钱伟长陷于困境时，美国方面提出，希望他回去继续进行研究工作，同时允许他全家迁居美国。作为这个优惠待遇的附加条件是：让他在一张申请书上签字允诺，保证在中国和美国有可能发生冲突的时候，永远忠于美国。钱伟长对此的回答很干脆：“No（不）！”。

就在他困惑之中寻求出路时，他得到了进步师生的帮助和关怀，逐步懂得了要发展科学、建设中国，实现他多年的愿望，必须推翻旧政权，建立新中国。他鼓起高度的热情勇敢地站在民主运动的最前列：反饥饿、反内战斗争，他参加了；通过“沈崇事件”揭露美军暴行的活动中，他大声疾呼；在清华二校门贴出不吃美国救济粮的大字报，他带头签了名。他与吴晗教授、张奚若教授等一样，是清华大学著名的德才兼备的民主教授，几乎在每次活动中都勇于发表抨击反动政府的言论，这是需要很大的勇气的，但他从来没有畏缩过。

漫漫长夜总有尽头。一九四八年十二月，中国人民解放军逼近北平，钱伟长满怀喜悦，迎接黎明。他的岳父老同盟会员孔繁霨先生受华东军区委托，北上参加动员傅作义先生起义的工作，他给予积极支持；同时，在地下党组织的领导下，积极参加护校斗争，与陈岱荪、周培源、屠守锷、樊恭烋、吴徵镒、袁方等同志一起参加了护校委员会的工作，每天值夜守卫、巡逻，动员师生保卫学校。十二月十三日上午，炮声隆隆，解放军绕过清华园北墙根，追击向北平城溃退的国民党败兵，流弹落进了清华园，一时人心惶惶，地下党组织为了稳定人心，特地让钱伟长上了一个上午的材料力学课，他改变愿计划，改授“射击弹道的计算”。据目击当时情景的张敦恕同志说，钱伟长当时真正做到了临危不惧，在时断时续的枪炮声中镇定自若，精神振奋地讲他的课，师生们为之感动。

十二月二十三日，北平城和平解放前夕，钱伟长再也按捺不住内心的激动，兴奋地在房里踱来踱去，思忖着：他能为北平的解放做点什么呢？他想到：找解放军去，汇报当地的情况！当天下午，他邀约了航空系青年教师董寿莘，跨上自行车，循着战斗过的痕迹去寻找自己的亲人。到了西山地区，扑了一个空，又穿过硝烟未散的战场，于下午四时折到石景山，遇到了原清华机械系教授孟庆基，孟送他们到解放军进城工作组驻地良乡，先后见到了荣高棠、钱俊瑞同志和叶剑英、陶铸同志。钱伟长激动地向他们汇报了清华园和北平城的情况，叶剑英同志关切地询问了清华园中的困难。当了解到校内缺粮时，亲自指示调拨部分军粮给清华，并要求钱伟长他们把清华的工作做好，他们的谈话持续到深夜。翌日，当他们风尘仆仆地回到校园时，已是晚上八点了。钱伟长推开家门，听到一阵阵婴儿啼哭声，原来他的小女儿降生了。孩子的母亲容光焕发，让他给婴儿起名字，他倾听着校园里歌唱解放的歌声、鼓乐声，喜形于色地说：：“歌唱解放，对，就叫‘歌放’吧！”

一九四九年初，北平解放了，他像大孩子般欢呼雀跃，浑身有使不完的劲，参加了欢迎解放军的入城市，出席了开国大典，参与了京郊的土改工作，接着又随中国人民抗美援朝慰问团赴东北慰问志愿军伤病员……，这时，他深深地懂得了，只有共产党才能救中国，只有在党的领导下，祖国才会沿着富强康乐的道路迈进。

他的生命史上揭开了新的一页。

九、春风化雨

春风得意马蹄疾。解放后层出不穷的新事物、新现象促使钱伟长以百倍的热情、千倍的干劲投身于建设社会主义的伟大事业中。党和国家对他多方倚重，先后委任他为清华大学副教务长、教务长、副校长，中国科学院数学物理学部和技术学部委员、学术秘书，中国科学院力学研究所副所长，、自动化研究所筹备处主任，国家科学规划委员会委员，他还当选为第一届全国人民代表大会代表，全国青联副秘书长，担任《力学学报》、《物理学报》等杂志的编委。尽管繁忙的社会活动占据了他不少时间，给他的研究工作带来一定困难，但他总在想着怎样为人民做更多的事，恨不得一天做两天的工作。白天，在各种活动的间隙里，他争分夺秒地考虑学术问题；夜阑人静，人们进入梦想时，他又拿起书籍、文稿、计算尺，开始在科学的天地里驰骋、翱翔……。

解放初期，百废待兴。钱伟长看到有些人妄自菲薄，畏首畏尾，甚至崇洋媚外、数典忘祖，他觉得自己有责任告诉这些人（同时教育青少年）：中华民族是有五千年古老文明的伟大民族，曾经有过光辉的过去。他立即编写科学普及著作《我国历史上的科学发明》，甚至在赴朝慰问的列车上也在孜孜不倦地写作。这本书从农业科学、水利工程、数学、天文和历法、指南针和指南车、造纸和印刷术、火药、机械、建筑等方面，生动地介绍了我国人民几千年来的重大科学发明，系统严谨地剖析了这些丰富的历史遗产，热情讴歌了我们伟大的祖先。这本小册子从一个侧面反映了他渊博的自然科学知识和深厚的文学、历史根底。该书后来由中国青年出版社出版，成了一本很好的爱国主义教材，并译成蒙古文和维吾尔文。苏联的《科学史报》也翻译发表了其中的主要部分。

但是，他也清醒地认识到，多年来的关闭自守、抱残守缺和内忧外患，使我国科学技术处于落后状态，要改变这一局面，必须竭尽全力尽快地培养人才，建成一支高水平的、浩浩荡荡的科学大军。新中国为他实现这个夙愿提供了有利条件，他开始更活跃地出现在讲台上，先后为本校师生和京郊高等院校教师开设了弹性力学、塑性力学、应用数学等课程，后来又从全国高校中选拔优秀的三年级学生，并聘任各地教师为辅导老师，参与创办了清华大学力学研究班，由钱学森担任班主任，他担任副班主任，并亲自授课。他每天认真备课到深夜，决心把自己多年的科研和教学经验传授给新的一代。上讲台时，他从不念讲稿，总是深入浅出地阐明深奥的概念，挥洒自如地在黑板上推演公式，提纲絜领地讲情演绎思路。他开的课程深受学员欢迎，大家说，听钱先生的课是科学艺术的享受。目前这批学生已成了我国力学队伍中的骨干力量。

也就是在解放以后，他开始招收研究生，在他们身上花费了更多的精力。他对他们提出了严格的要求，采取了启发式的教育方式，诱导他们独立思考。在他们面前，他毫无保留地讲述自己的经验体会乃至不成熟的想法，一旦有人有了一得之见，他总是满腔热情地予以鼓励。就这样，没过多久，一个强有力的研究集体形成了。他们首先向圆薄板大挠度问题发起了猛攻，在研究讨论会上，钱伟长向他们介绍了自己已做的工作，要求他们向纵深方向发展，大家对基本方程、摄动参数、渐近展开方法、具体计算方法等进行了深入探讨，并为工程实际应用提供了设计资料。一九五四年，钱伟长和他的学生林鸿荪、胡海昌、叶开沅共同写成了专著《弹性圆薄板大挠度问题》，系统总结了由钱伟长首创的方法以及与学生们一起所作的拓广，使钱伟长方法逐渐得到了国际上的公认。一九五五年，中国科学院颁发第一批国家科学奖金，这部著作荣获国家自然科学二等奖。一九五七年，该专著被译成俄文，在苏联出版，获得了国际声誉。就在那一年十月，钱伟长被聘任为波兰科学院院士。在成就和荣誉面前，他没有沾沾自喜、固步自封，他对学生们说：“在现代科研工作中，不吸取别人的经验而作新的创造是完全不可能的事情。你们想想，如果不是前辈科学家解决了小挠度问题，如果没有浅壳方程式给我们的启示，我们能做出今天的贡献吗？从这个意义上说来，我们的成果确实没有什么值得骄傲的。一个科学工作者必须永远保持冷静和谦逊的态度。”这席话给大家以深刻的教育。在他的启发下，他们开始共同研究另一个重大课题：弹性柱体扭转理论的基本假定问题，对圣维南假定做了全面分析，并作了新的创造，不久，他们共同编著的另一本专著《弹性柱体的扭转理论》问世了，美国《应用力学评论》杂志立即以较大的篇幅对此书进行评论，做出了相当高的评价。随后他们又开展了有关球底扁球壳的跳跃问题的研究，这一课题对壳体结构的稳定性和工程控制元件的制造有很大的实用价值，他们创造性地从位能原理出发，提出了比前人更为普遍有效的计算方法；同时，又把圆薄板大挠度的工作拓广到矩形薄板的研究，得出了崭新的结果，铁木辛柯的经典著作《板壳理论》中引述了这一工作。一九五六年，钱伟长代表中国力学界去布鲁塞尔出席第九届国际理论和应用力学会议，在会上宣读了他和他的学生的论文，受到广泛重视，有两篇论文发表在大会的文集上。会后，他应邀到波兰科学院讲学，接着，苏联力学家穆什达里（Х. М. Муштари）和波兰科学家诺瓦茨基（W. Nowacki）等先后专程前来北京，与钱伟长他们讨论问题，他们对中国的力学研究工作成就深为敬佩。

钱伟长以惊人的精力从事著述，除了完成上述著述外，还与叶开源合著了《弹性力学》一书，出版于一九五六年发行后，立即不胫而走，多年来被许多高校用作教科书或主要参考书。不久，又写成了《应用数学（上册）》，交付出版。他还在考虑着更多的待研究的课题：圆柱壳小挠度的精确理论、圆柱壳的渐近解、悬梁式矩形板的计算、环壳分析、颤振理论及计算……。一九五六年，他参加了全国科学规划，党的“向科学进军的号召”更加强了他时代的紧迫感，无数份内份外的工作等待着他去做。

1986年1月初稿完成于上海工业大学

1986年5月定稿于普陀山息来小庄