錢學森-現(xiàn)代自然科學中的基礎學科

現(xiàn)代自然科學中的根底學科錢學森錢學森的主要科學成就錢學森是我國航天科技事業(yè)的先驅(qū)和杰出代表，在空氣動力學、航空工程、噴氣推進、工程控制論、物理力學等技術(shù)領域作出了開創(chuàng)性奉獻，是中國近代力學和系統(tǒng)工程理論與應用研究的奠基人和倡導人。1956年初，錢學森向中共中央、國務院提出?建立我國國防航空工業(yè)的意見書?。同年，國務院、中央軍委根據(jù)他的建議，成立了導彈、航空科學研究的領導機構(gòu)——航空工業(yè)委員會，并任命他為委員。1956年，錢學森受命組建中國第一個火箭、導彈研究所——國防部第五研究院并擔任首任院長。他主持完成了“噴氣和火箭技術(shù)的建立〞規(guī)劃，參與了近程導彈、中近程導彈和中國第一顆人造地球衛(wèi)星的研制，直接領導了用中近程導彈運載原子彈“兩彈結(jié)合〞試驗，參與制定了中國近程導彈運載原子彈“兩彈結(jié)合〞試驗，參與制定了中國第一個星際航空的開展規(guī)劃，開展建立了工程控制論和系統(tǒng)學等。在控制科學領域，1954年，錢學森發(fā)表?工程控制論?的學術(shù)著作，引起了控制領域的轟動，并形成了控制科學在上世紀50年代和60年代的研究高潮。1957年，?工程控制論?獲得中國科學院自然科學獎一等獎。同年9月，國際自動控制聯(lián)合會〔IFAC)成立大會推舉錢學森為第一屆IFAC理事會常備理事。他也成為該組織第一屆理事會中唯一的中國人。在應用力學領域，錢學森在空氣動力學及固體力學方面做出了開拓性研究，揭示了可壓縮邊界層的一些溫度變化情況，并最早在跨聲速流動問題中引入上下臨界馬赫數(shù)的概念。1953年，錢學森正式提出物理力學概念，主張從物質(zhì)的的微觀規(guī)律確定其宏觀力學特征，開拓了高溫高壓的新領域。在系統(tǒng)工程和系統(tǒng)科學領域，錢學森在上世紀80年代初期提出國民經(jīng)濟建設總體設計部的概念，堅持致力于將航天系統(tǒng)工程概念推廣應用到整個國家和國民經(jīng)濟建設，并從社會形態(tài)和開放復雜巨系統(tǒng)的高度，論述了社會系統(tǒng)。他開展了系統(tǒng)學和開放的復雜巨系統(tǒng)的方法論。在噴氣推進與航天技術(shù)領域，錢學森在上世紀40年代提出并實現(xiàn)了火箭助推起飛裝置，使飛機跑道距離縮短；1949年，他提出火箭旅客飛機概念和關于核火箭的設想；1962年，他提出了用一架裝有噴氣發(fā)動機的大飛機作為第一級運載工具，用一架裝有火箭發(fā)動機的飛機作為第二級運載工具的天地往返運輸系統(tǒng)概念。在思維科學領域，錢學森在上世紀80年代提出創(chuàng)立思維科學技術(shù)部門，認為思維科學是處理意識與大腦、精神與物質(zhì)、主觀與客觀的科學，推動思維科學研究是計算機技術(shù)革命的需要。他主張開展思維科學要同人工智能、智能計算機的工作結(jié)合起來，并將系統(tǒng)科學方法應用到思維科學的研究中，提出思維的系統(tǒng)觀。在人體科學、科學技術(shù)體系等方面，錢學森也作出了重要奉獻?！残氯A網(wǎng)北京2024年10月31日電〕整體認知本文是一篇事理說明文。錢學森1977年12月9日在?人民日報?上發(fā)表?現(xiàn)代科學技術(shù)?一文，文章由引言和五個局部組成，?現(xiàn)代自然科學中的根底學科?節(jié)選自其中的第三局部。這一局部指出了現(xiàn)代自然科學的特點，簡要地介紹了現(xiàn)代自然科學體系的構(gòu)成，重點介紹了化學、天文學、地學、生物學的開展和它們跟物理、數(shù)學的關系，從而強調(diào)物理和數(shù)學這兩門根本的根底學科在現(xiàn)代自然科學體系中的重要位置。理清結(jié)構(gòu)，把握思路全文可分為三個局部。第一局部〔1-2〕指出現(xiàn)代自然科學的重要特點，說明數(shù)學、物理是六門根底學科中的最根底的學科。第二局部〔3-6〕分別介紹化學、天文學、地學和生物學的開展，解說它們與物理、數(shù)學的密切關系，證明物理、數(shù)學在現(xiàn)代自然科學體系中的根底地位。第三局部〔7〕進一步指出物理、數(shù)學是現(xiàn)代自然科學體系中根本的根底學科，歸結(jié)現(xiàn)代自然科學體系的構(gòu)成。

具體感知第一局部〔1-2〕第1段，作者從縱橫兩個方面闡釋現(xiàn)代自然科學特點：事物和現(xiàn)象的變化開展過程〔縱〕現(xiàn)代自然科學研究事物相互之間的關系〔橫〕這就使現(xiàn)代自然科學與過去只是孤立地研究個別事物的現(xiàn)象的自然科學有本質(zhì)的區(qū)別。

第一局部〔1-2〕第2段，從介紹應用科學寫起，簡單解釋了應用科學與根底學科之間的關系，指出是根底學科在現(xiàn)代自然科學體系中的位置使之成為根底，提出了“從嚴密的綜合科學體系講，最根底的是兩門學問〞——一門物理，一門數(shù)學的見解，以此作為全文的總綱。全文在說明的過程中緊緊扣住作為根底學科的天文、地學、生物、化學四門學科和“最根底的〞物理、數(shù)學的關系來寫，目的就是為了突出物理、數(shù)學兩門學科的重要性，反映現(xiàn)代自然科學嚴密、綜合的特點。第二局部〔3-6〕這一局部是全文說明的重點，分述化學、天文學、地學、生物學四門根底學科的新開展和它們與物理、數(shù)學的關系。作者抓住物理和數(shù)學是最根本的兩門學科這個要點，在依次介紹化學、天文學、地學、生物學這門根底學科時，都作三個方面的闡述：1.研究的內(nèi)容；2.研究的成果〔包括各科研究的新開展和分支學科〕；3.研究中對物理和數(shù)學的依賴關系。第二局部〔3-6〕第3段，作者以現(xiàn)代化學研究的開展為依據(jù)，證明現(xiàn)代化學研究對物理和數(shù)學的依賴關系。作者指出，就研究內(nèi)容來說，先是量子化學用量子力學的原理來解決化學問題，使化學變成應用物理的一門學問。就研究成果來說，近來計算化學可以靠電子計算機去計算物質(zhì)世界里頭的原子的運動規(guī)律。再展望化學的開展，“有朝一日〞，化學研究會主要靠電子計算機計算。作者以研究分子變化的化學與物理、數(shù)學的密切關系，證明物理、數(shù)學在現(xiàn)代化學研究中的根底地位。第二局部〔3-6〕第4段，作者先指出天文學研究的內(nèi)容，再介紹天文學研究的方法，暗示這些研究都要依靠物理中的光學。后面重點介紹研究成果，以獲得這些研究成果的方法，得出“要了解這些天文現(xiàn)象，沒有物理學是不行的〞結(jié)論。第二局部〔3-6〕第5段首先指出：“地學也是靠物理〞，然后介紹了地學研究理論的三個開展階段：生物學地球觀、化學地球觀到物理學地球觀。而代表現(xiàn)代地學理論最新成就的物理學地球觀的核心——板塊理論主要是“根據(jù)海底巖石的地磁走向推論出來的〞，作者以此證明了現(xiàn)代地學的研究“都要靠物理學〞的見解。第二局部〔3-6〕第6段，作者指出現(xiàn)代生物學的開展“到達了研究分子的水平〞，強調(diào)這開展“也要歸結(jié)到物理上面〞。然后，以傳統(tǒng)生物學作比較對象，介紹了現(xiàn)代分子生物學“把生命現(xiàn)象看作是分子的運動，分子的組合和變化過程〞的理論開展，再以遺傳工程的創(chuàng)造建立了一門新的工業(yè)為事實依據(jù)，證明了物理在現(xiàn)代生物學研究中的根底地位。第三局部〔7〕這一局部是對全文的總結(jié)，既是對第一局部的強調(diào)，又是對第二局部的照應。它和第一局部一樣，從現(xiàn)代自然科學縱、橫兩個方面著眼，說明清楚現(xiàn)代自然科學體系的輪廓和內(nèi)部層次，突出了現(xiàn)代自然科學的嚴密、綜合的特點，再一次強調(diào)物理和數(shù)學為現(xiàn)代自然科學體系中根本的根底學科這一核心問題?，F(xiàn)代自然科學體系構(gòu)成圖物理學根本的根底學科數(shù)學根底學科天文學一般的根底學科地學現(xiàn)代自然科學生物學工程結(jié)構(gòu)化學工程技術(shù)學科電子力學〔應用科學〕電子技術(shù)農(nóng)業(yè)技術(shù)

說明特色一、結(jié)構(gòu)嚴謹、層次清楚本文的結(jié)構(gòu)具有總—分—總的特點，先從整體說到局部，再從局部回到整體。第一局部介紹自然科學的重要特點，說明自然科學體系中應用科學與根底科學的關系，是先說整體，第二局部根據(jù)這一觀點分析六門具體學科，是從整體說到局部，第三局部再總結(jié)自然科學體系，從局部回到整體。在分說局部時，又緊扣化學、天文學、地學和生物學各科的研究開展對物理、數(shù)學兩科的依賴關系，使說明的重點突出。說明特色層次清楚表達在嚴密的邏輯順序上。作者在分述化學、天文學、地學、生物學四門根底學科的新開展和它們跟物理、數(shù)學的關系時是依照嚴密的邏輯關系展開的。盡管作者在第2段中提到“我們一般提六門根底學科：天文、地學、生物、數(shù)學、物理、化學“，是依照人們的習慣按〞天、地、生、化〞來排序，可是在按學科類別分說時，卻按“化、天、地、生〞的順序說明，這是依照新興學科出現(xiàn)的順序：量子化學出現(xiàn)在三十年代，所以先說化學；射電天文、宇宙線天文的重大發(fā)現(xiàn)，板塊理論的提出，都發(fā)生在五十年代之后，所以再說天文和地學，分子生物學的興起，尤其是“最近幾年〞取得進展的“轟動世界〞的遺傳工程學，是較近的科學開展，所以最后說生物學。這樣的順序安排符合事物發(fā)生和開展的規(guī)律，是依邏輯順序進行說明的。說明特色二、綜合運用多種說明方法如下定義、分類別、舉例子等。如第5段運用了下定義和分類的方法，第4段運用了舉例的方法。比較突出的是運用了下定義的方法。定義有不同的類型。有的是嚴格的科學定義，也有的是根據(jù)中心表達的需要靈活地運用，有所取舍。如物理學的定義，只選取了定義中主要局部“研究物質(zhì)根本規(guī)律〞，而舍去了與內(nèi)容無關的“研究物質(zhì)根本結(jié)構(gòu)〞內(nèi)容，這樣既簡略又突出重點。還有的定義只是作了簡單的詮釋，如對數(shù)學的定義就采用簡單的說法。說明特色三、語言準確嚴謹又平實通俗，切合科普說明文的要求。由于作者是針對公眾介紹科學體系的知識，所以還能深入淺出，娓娓道來，語言形象且富有韻味。1.運用習見易懂的表達。如“有朝一日化學研究會主要靠電子計算機計算，而且可以‘設計’出我們要的分子，‘設計’出造這種分子或化合物的化學過程。〞這里的“設計〞就是使用了讀