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钱学森:中科大力学专业的基础课

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发表于 2015-2-15 17:27:20 | 显示全部楼层 |阅读模式

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中科大力学专业的基础课

(《人民日报》1959年5月26日第6版)
            (中国科学技术大学力学和力学工程系系主任钱学森)

    中国科学技术大学是为我国培养尖端科学研究技术干部的,因此学生必需在学校里打下将来作研究工作的基础。什么是作研究工作的基础呢?那自然是多方面的,政治觉悟、专业知识、体质、阅读外文的能力等,都是基础。我们在这里要谈的不是这些,而是专业以外的基础课;这在科技大学分两类:一类是基础理论,也就是物理、化学和数学;一类是基础技术如机械设计。这些基础课在科技大学教学计划中占很重要的位置,基础理论学时在各个专业里略有不同,但占总学时的三分之一左右;而技术基础的学时也占总学时的百分之十几。所以基础理论的比重在科技大学比一般工科学院要高,而基础技术的比重又比在一般理科专业要高。

    我们重视基础理论的缘故,是因为科技大学的学生将来要从事于新科学、新技术的研究;既然是新科学、新技术,要研究它就是要在尚未完全开辟的领域里去走前人还没有走过的道路,也就是去摸索,摸索当然不能是盲目的,必须充分利用前人的工作经验。可是在新科学、新技术领域里,前人的工作经验不会太多,因此我们只有更多地依靠一般的知识、也就是人类几千年以来和自然界作斗争的经验,通过总结所得出来的自然界一般规律。对我们来讲,其中尤其重要的是关于物质结构、性质和运动的规律,这就是物理、化学。它们也就是我们在摸索过程中的指南针,在许多条看来可以走的道路中,帮助我们判断那一条、或那几条道路是可以走得通的,而其余是走不通的。也就是说利用自然界的一般规律去分辨出,哪一个想法肯定是对的,哪一个想法可能是对的,而哪一个想法肯定是错的。自然,我们作研究,不必在已肯定是错的路子上去花工夫,而应该集中精力于肯定是或可能是对的路子上。举个例子:运动的一般规律告诉我们说,永动机是不可能的,所以一切包含永动机构的机器是不可能的,不必去想它。再如量子力学的规律告诉我们说,一切共轭量是不可能在同一瞬间绝对精确地测定的,质点的位置和动量就是一对共轭量,因此如果在微观世界里一个理论要求同时知道质点的位置和运动速度,那么那个理论就是错的,不必去考虑它。再举个例:化学键的能量是知道了的,特别是各种碳原子和氢原子之间的键,它们的能量我们知道得清楚,我们也知道二氧化碳分子和水分子的结合能,因此如果有人说他发明了一种比汽油能量大一倍的碳氢化合物燃料,我们也可以断定这位同志搞错了,那样的高能碳氢化合物燃料是不可能的,不必去相信他。

    这些例子说明了基础理论的重要性,但我们也可以看出来要作这种原则性的判断,要求的还不是光知道自然界的一般规律,要求的是充分掌握这些规律,把规律的里里外外、前前后后都看得清清楚楚,摸得透。只有这样才能具有锐利的眼光,能在复杂的事物中分析出核心问题,不被形形色色的假象所蒙蔽,从而辨别真伪。所以科技大学里的物理、化学课除了教知识、注意和各个专业相结合,更注重这两门基础理论的系统性,要给学生一个清晰的全面概念和图象,要他们成为这两门学科的主人。为此,在辅导课里,我们也注意到养成学生分析事物现象的观点和方法;在独立思考方面,有所锻炼。自然,与物理和化学讲授课相辅的实验课,是有助于巩固规律的学习的;而且这些实验课,也使学生初步学到将来作研究所必不可少的工具、精密严谨的实验技术。

    我们也要提一下,科技大学对化学这门基础理论,即使在各个非化学专业里,也是被重视的。我们知道新科学、新技术的研究和发展是和新材料分不开的,而要对不断出现的新材料,能了解和掌握它们的性质,或是要合理地提出还不存在的新材料要求,那就要比较系统的和全面的化学理论知识。

    进行科学研究的时候,我们必需研究各个因素和各个量之间的关系,进行量的关系的计算。当然计算与分析不是什么神秘的东西,在农业合作化初期,有些社的会计不是用黄豆粒的办法来记账吗?所以就是我们一点也不知道高深的数学,用些简陋的方法也并不是不可以;这里的问题不是能不能的问题,而是好不好的问题。用简陋的方法,虽然也能进行复杂的计算,但是太花时间,容易出差错;用高效能的方法就能节省时间,少出差错。那么什么是高效能的计算方法呢?那自然是要充分利用了数学的成果才能得到的。所以我们一方面不过高地估计数学方法,它不过是我们计算中的工具,它不能把本来没有道理的理论变成有道理,也不能把本来有道理的变成没有道理;我们另一方面也十分重视数学方法,因为它是一个非常有效的研究工具。

    因此在科技大学里,我们的数学课是比较全面的,它的内容不比解放前大学数学专业所学的整个数学课少。但是我们的教法却与解放前的数学专业所用的教法大不相同,我们的教法,首先是唯物主义的,我们对每一个数学概念都从它来源讲起,说明它不是凭空掉下来的;在这里我们都引用实际科学问题的例子来解说。一个概念引入了之后,我们就进行系统的、严格的论证和发展,使学生有一个巩固的基础,即使他们在将来遇到了以前没有学过的数学工具,也能靠自己来掌握它。自然,我们在注重数学概念的同时,也没有忘了我们不是为数学而数学,我们学数学是为了作具体计算;所以在每讲了一个数学的概念和系统论证之后,我们还通过具体的实际问题来解说使用这个理论的方法。我们认为这样能把数学的理论与实践相结合起来,让学生既充分掌握理论,也能灵活地使用理论,进行计算和分析。

    在科技大学里的另一类基础课是基础技术,这有包括工程画、机械原理、材料力学和机件设计的机械设计课,也有包括电工和电子技术的电工电子学课等。我们重视这些课的缘故是:在新科学、新技术的研究工作中,常常要设计比较复杂的实验装置,例如研究高速空气动力问题就得有超声速的风洞,研究基本粒子物理就得有高能加速器;要设计这些设备就不能用敲敲打打的办法,必需进行比较正规的技术设计。因此基础技术的训练就非常必要了。

    我们重视基础课,不但可以从学时所占的比例上看出来,而且也可以从科技大学基础课的教师名单上看出来:在我们基础课教师中有中国科学院副院长、数理化学部学部委员、物理学家吴有训,有中国科学院数学研究所所长、数理化学部学部委员、数学家华罗庚,有中国科学院技术科学部主任、数理化学部学部委员、物理学家严济慈,有中国科学院化学研究所研究员、数理化学部学部委员、化学家王葆仁。其他基础课教师也都是中国科学院各研究所的高级研究人员。这些教师们在学术方面都是有成就的,知识面也广,因此他们对学科都有比较成熟和特有的看法;学生能和他们经常接触会得到深刻的启发。当然,这些高级研究人员的任务是很重的,再要抽出时间来讲课并不容易;但是为祖国迅速地培养一批尖端科学的青年干部,这是一项光荣的任务,再多白一些头发又算什么?


来自群组: 理论力学
发表于 2015-2-24 13:25:31 | 显示全部楼层
数学、力学能和专业课程融会贯通,大学教育就成功了。
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