【科普花园】《新世纪飞天梦》连载(33)爱掷纸飞机的男孩怎样变成了航天大师
编者按:《新世纪飞天梦》是中国科学院力学研究所的王柏懿和林烈两位研究员撰写的一部科普小书。它图文并茂,以通俗的语言、严谨的分析和详实的史实,展示了人类不懈追求升空飞天的艰辛历程,说明了各类航天飞行器的基本原理和主要功能,还介绍了航天大师钱学森。承蒙作者的盛意,他们同意以网络书的形式在本网站上发表全书内容。该书主要是为小学高年级和初中的学生们编写的,有些较为专深的相关知识则采用“小贴士”“知识链接”和“你知道吗?”等框图形式在文中给出。
爱掷纸飞机的男孩怎样变成了航天大师
王柏懿
小朋友们知道吗?航天大师钱学森在很小的时候,就随着父母从杭州老家来到了北京(北京起初叫北平,1427年改名北京,1928年改名为北平。1949年又改为北京)。在北京或北平,他上过蒙养院(幼儿园),又陆续在京师女子师范学堂附属小学(今北京市第二实验小学)、北京高等师范学校附属小学(今北京市第一实验小学)和北平师范大学附属中学学习。中学毕业以后,他考上了上海交通大学;四年后考取清华留美生,成为航空大师冯·卡门的得意弟子,并开始了火箭研究。新中国成立之后,他历经艰辛回到祖国,在一穷二白的大地上开辟了中国航天新纪元。让我们来看看,钱学森是怎样一步一步地从一个爱掷纸飞机的小男孩变成一位举世闻名的航天大师的?
9.1 能背诗、会心算的小“神童”
钱学森的母亲章兰娟是一位聪明内秀、知书达理的才女。她性格开朗、心地善良,计算能力和记忆力都非常之高,而且心灵手巧,特别擅长缝纫和刺绣。由于父亲一直公务在身,母亲就承担了教育幼小钱学森的职责。章兰娟对于儿子的教育方式总是动之以情、晓之以理,给幼小钱学森每日安排的功课是:清早按时起床,进行身体锻炼;早饭后背诵诗词或阅看儿童读物;午饭后跟着母亲学画画或写毛笔字。每天如此,从不间断,钱学森就这样从小养成了良好的学习习惯。
据说,钱学森在3岁时就能背诵出上百首唐诗宋词,以及早期启蒙读物《增广贤文》《幼学琼林》等,还学会了用心算做简单的加减乘除,因为妈妈总是和他做一些心算的游戏。所以,小小年纪的钱学森,就被大家称为“神童”。
随着年龄的增长,钱学森的求知欲越加旺盛,他把目光转向父亲的大书柜。遇到看不懂的地方,就请教母亲。母亲从不厌烦,还认真地给儿子讲书里面的故事。钱学森最爱听妈妈给他讲岳飞、杨家将等英雄人物的故事,也喜欢听古人“头悬梁、锥刺股、凿壁映雪”的励志故事,还有孔融让梨、司马光砸缸等智慧故事。在读书、听书的过程中,他不知不觉地领悟了许多为人做事的道理。
母亲不愧是孩子的启蒙教师,钱学森对母亲更是满怀激情,时刻记着慈母的殷切希望。当他长大成人独自在美国求学时,曾在纸上勾画出一幅心目中的母亲肖像,他把画像悬挂案头,注视着她俊秀的面庞、深邃的眼光,回味着她谆谆的教诲。当母亲辞世噩耗传到异国他乡时,钱学森不远万里赶回家中,父亲拿出一页沾满泪痕的泛黄纸片,母亲的娟秀字迹跃入眼中:“窗外细雨飞,老妇命垂危。夫君煎药苦,盼子子不归。”钱学森不禁放声痛哭起来。
9.2 爱掷纸飞机的小男孩
进入小学,钱学森变得调皮起来,在上学的路上,往往不是老老实实地坐在车里,而是左顾右盼,有时还对着路人做个鬼脸。即使在课堂上,有时也会搞点“恶作剧”。和他小学同班的一位大科学家陆士嘉回忆道:钱学森个头小,坐在第一排。班上有位老师爱拖堂,总是占用课间的休息时间,同学们敢怒不敢言。有一次,钱学森从家里带来一个闹钟,上好弦,乘老师不注意,放在讲台上的帽子下面。下课铃一响,闹钟也铃声大作,老师只好匆匆下课,从此不再拖堂了。
不过,钱学森在课堂上总是聚精会神地听老师讲解,所以他的各科成绩一直名列前茅,成为老师培养的重点学生,也成为很多同学心目当中理想的学习对象。几十年后,钱学森在回忆级主任于士俭老师教书法课的情景时说:于老师的书法非常好,写什么体的字就像什么体。他总是让小学生按照自己的爱好,选择颜真卿、柳公权等不同书法大家的字帖临写。如果看到哪个学生写得不太好,他就坐下来照着字帖临写这个字,一笔一划地教学生。那种一丝不苟的态度令学生终生难忘,也印刻在钱学森的脑海中。
在小学时期,男孩子最喜欢玩的游戏是“折飞镖”,就是用废纸做成可以在空中飞舞的纸飞机。钱学森也不例外,每次和同学们比试时,他总是掷飞得最远的那个人。有的同学不服气,捡起他折的飞镖仔细“研究”了一番,结果他们明白了:钱学森折叠的纸飞机有棱有角十分规正,这样空气阻力比较小;而且钱学森投掷纸飞机时又会利用风向,这样可以充分利用风力。难怪每回都是钱学森投掷的纸飞机飞得又准又远呢!有人认为,钱学森在小小年纪时候就领悟了空气动力学的一些常识,其实也许这是于老师们严谨学风的后效吧?
9.3 既学理工又爱艺术的中学生
上世纪20年代的北师大附中的学习环境非常好,这里有良好的校风,有水平非凡的师资,还有民主、开拓、创造的精神。附中以提高学生智力为目标,启发学生学习的兴趣和自觉性,所以学生们从不死读书,临考也没人开夜车。对于中学的学习生活,钱学森曾说:“这是我一辈子忘不了的六年,这个学校的教学内容很深刻和现代化。”
那时的附中不仅设置了必修的正课,还有多达70多种选修课,到了高二就要学第二外语。物理课是采用美国大学一年级的课本,用英文讲授。附中还很重视训练学生的动手能力,钱学森对于自己在做化学实验时做成了肥皂、对于生物老师带领同学去野外采集标本、解剖小动物等事例总是念念不忘的。附中的图书馆,也是钱学森在课外常常光顾的地方,在高中一年级的时候,他就去图书馆找到介绍相对论的书来看,知道了爱因斯坦的相对论概念。
附中实行文理分科教育,钱学森是学理工科的,但是他从未忽视文科基础的学习。同样的,钱学森念念不忘他的国文老师、美术老师以及音乐老师的讲课风采:教授鲁迅和中国古典文学作品、开办暑期绘画训练班、教唱和欣赏中外名曲。当时没有电唱机,音乐老师就手摇着机械唱机播放各种唱片。所以,直到老年,音乐老师播放的贝多芬第九交响曲都还在他心中激荡。
注意全面培养,也是钱学森父亲对孩子教育的一个准则。父亲是一位谦躬自守、博学多才而又思想开明的人。他还是一名职业教育家,曾多年担任中学校长,后来到北京的教育部担任中小学科科长,不仅懂得近代教育,更营造了家庭的文化氛围和求实精神。父亲总是以“学习知识,贡献社会”来训育钱学森,这个八字家训深深烙印在他幼小的心灵里。当钱学森只有5岁、开始读《水浒》的时候,三十六天罡、七十二地煞,都是他心目中的英雄。他曾对父亲提出一个幼稚的问题:“英雄如果不是天上星星变的,那我也可以做英雄了?”爸爸给出了既鼓励又鞭策的回答:“你也可以做英雄。不过,必须好好读书。”
在中学阶段,父亲一方面让钱学森学好理工,另一方面又送钱学森去学音乐、绘画等艺术课。不仅支持他学西洋画,也支持他学中国画,还给他买口琴等乐器。这些为钱学森在科学上的创新思维打下了基础,因为创新的思维光靠严密的逻辑思维不行,往往开始于形象思维。所以,钱学森后来常说:“我的第一位老师是我父亲。”
9.4 上课总坐在最后一排的交大学神
钱学森小时候曾立志要学习修建了中国第一条铁路的詹天佑,后来又受到孙中山的《建国方略》的启发,在1929年中学毕业时就报考了上海交通大学机械系,决心实践孙中山所勾画的宏伟的铁路蓝图。
在上海交大,钱学森以第三名的成绩考入,以机械系第一名的成绩毕业。读书期间,他品学兼优,各门功课都得90分以上,因此校长在1934年颁发的奖状中表彰他“潜心研攻,学有专长”。据说,这位交大的“学神”在上课时总是坐在最后一排,而且继续保持着中学以来喜爱绘画、音乐、泡图书馆的习惯(钱学森一直是交大铜管乐队的主力成员),那么他怎么取得这样的优异成绩呢?刻苦,认真,一丝不苟!下面就讲两个“100分”的故事吧。
第一个故事发生在三年级的“水力学”考试中,钱学森答对了所有的6道题,任课金悫老师给了他100分的满分成绩。但是,卷子发下来之后,钱学森却发现自己的答题中有一个符号写错了:把Ns误写为N。于是,他主动找到金老师,报告了这个小错误,老师也把试卷上的100分改成了96分。金悫老师一直保存着这名爱徒的试卷,即使在抗日战乱的迁徙中,也不忘把它仔细地存放在行李箱里。在上世纪80年代,当钱学森再次回到母校时,金老师拿出了这份试卷,赠给了学校永远保存。
第二个故事发生在“热机”实验中,钱学森提交的实验报告,有100页之多,不仅内容完善,而且有个人创见,因此也获得了满分100分。多年后,钱学森在谈及当年交大陈石英教授的专业基础课《工程热力学》时,特别赞扬陈老师既重视理论根底又注意结合实际的风格。这两门课,从表面看,和航空航天没有直接联系,但知识是触类旁通的,它们为钱学森成为航天大师奠定了坚实的知识和思想基础。
9.5 到美国留学前发表一篇科普文章《火箭》
上海交大毕业后,钱学森考取了庚款留美奖学金,1935年奔赴美国,在麻省理工学院航空系学习飞机设计。一年后取得硕士学位,又转学到加州理工学院,师从著名的空气动力学家冯·卡门攻读博士,从此走上了航天之路。为什么钱学森从学习设计火车头改学航空、最后又研究火箭了呢?
因为钱学森在大学时代经历了“九一八事变”和“一二八战事”,亲身体验到日本侵略者的残暴行径。特别是他目睹了淞沪战役中蔡廷锴将军率领十九路军在上海慷慨悲壮抗击日寇的场面,认识到:要战胜日本不能单靠军人的英勇,还需要有现代化的武器,尤其是强大的空军。于是,他在四年级选修了航空工程课,还经常到图书馆钻研有关飞艇、飞机、火箭的书籍。终于,钱学森入了气动力学理论的门。
在到美国留学之前,钱学森就已经在航空科学上颇有自己的研究心得,发表过6篇关于航空、火箭的文章。1935年,他在《航空杂志》第5卷第1期上发表了“气船与飞机之比较及将来发展之途径”的论文,这里的“气船”就是现在所说的“飞艇”。在这篇文章中,钱学森不仅比较了飞艇和飞机的长短优劣,还提出了改进飞艇的设想。当时,因为几次惨重的事故,人们对飞艇的发展前景产生了怀疑,但钱学森却预测“在不久之将来,见世界航空线上,满布伟大之气船”。今天,临近空间中飞艇的华丽归来,验证了钱学森预见的正确。
同年,钱学森还在通俗期刊《浙江青年》第1卷第9期上发表了一篇关于“火箭”的科普文章,详细地介绍了火箭原理、性能、用途和构造。尽管当年他在中国只能看到节日里燃放的烟火,却在这篇文章中发出了惊人之语:“这个小玩意是征服空间,征服宇宙的开端!”在这篇文章中,钱学森还设计了一种飞往地外星球的大火箭、设想了一个三级火箭的方案,探讨了火箭飞机的可能性。尽管写这篇文章时,钱学森不过是一名刚毕业的、学习铁路交通的大学生,但这些设想都在后来的航天事业中得以实现,表明他极具科学性和前瞻性。
9.6 在美国读书期间创办“火箭俱乐部”
钱学森在美国麻省理工学院获得硕士学位后,就转到加州理工学院,师从冯·卡门教授。据说,钱学森对这位航空学的传奇人物神交已久,他甚至没有做任何的前期联系,就直接带上行李,从波士顿斜穿整个美国来到洛杉矶,到了那里才给冯·卡门教授写了一封求见信。见面之后,大师果然对这位中国学神敏捷的思维和智慧留下了深刻的印象,两人可谓是一拍即合。
在加州理工,钱学森延续了学霸神话。他几乎不大跟别人交际,只是埋头读书。当然,和导师的交流是必不可少的。这里也有不少故事:有一次,钱学森把写好的一篇文章请导师冯·卡门看,冯·卡门看后表示不同意钱学森的观点,而钱学森坚持自己的观点,师生之间话语不投机便争辩起来。最后,冯·卡门一气之下把文章扔到地上,两人不欢而散。等到第二天一早,冯·卡门在办公室见到钱学森时,给他深深地鞠了一躬,并对钱学森说:“我昨天一夜未睡,想了想,你是对的。
不过,在1937年,除了读书之外,少有社交活动的钱学森,加入了一个神奇的组织:火箭小组。起初,这只是五名学生的自发结伙,后来它成为冯·卡门麾下的一个课题组。火箭小组从在学生宿舍里捣鼓炸药开始,在冯·卡门的鼓励下,不断地推进自己的试验。由于设备简陋,再加上他们在做实验时又特别拼,各种小爆炸小事故不断,因此他们一度被称为“自杀俱乐部”。1939年,这个敢死小分队在1938年取得成功(他们研制的火箭发动机运行了整整1分钟)之后,却酿出了一件几乎致命的大事:他们的火箭主体爆炸,而且一块金属碎片在墙上撞出了一个洞,飞行轨迹距离成员平时坐的椅子只有几英尺。幸好当时没有人坐在这把椅子上。
此后,加州理工禁止在校园里进行任何火箭试验,火箭小组也被赶了出去。不过他们并没有真正地被惩罚取缔,学校又为他们找了一块人迹罕至的河谷作为研究基地。这就是后来的美国航天局“喷气推进实验室”的所在地。近年来,这个实验室完成了美国的月球和火星探索等诸多航天项目。
从上个世纪40年代开始,钱学森就走上了一代火箭专家的颠峰之路。小朋友们,你们看了他的求学之路,就会明白他是一步一个脚印地走过来的。1955年回到祖国之后,他又马不停蹄地在一穷二白的大地上开辟了中国航天新纪元。钱学森首先创建了中国科学院力学研究所,又组建了导弹研究院(航天部前身)还参与创办了中国科学技术大学,这样就为中国的航天事业打下了人才基础。他规划了中国导弹和喷气推进技术的发展蓝图,在中国的“两弹一星”事业中起到了引领作用,主持完成了一系列型号的研制:第一只探空火箭T7,第一枚近程导弹1059,东风2号中程地对地导弹,红旗1号地对空导弹,第一枚核导弹,第一颗人造卫星“东方红”,第一艘载人飞船“神舟号”……
钱学森曾说过:“我的事业在中国,我的成就在中国,我的归宿在中国。”我们的民族之所以能够在当今世界的航天领域占有一席之地,是因为有过这样一位功勋卓著的科学巨匠。小朋友们,学习继承钱学森大师的精神,我们的新世纪飞天梦一定能够实现!
(全文载完)