郭永怀先生在力学所的尘封往事

作者:张志会(中国科学院自然科学史研究所)

昨天是我国传统节日清明节,同时也是中外知名的应用力学家、中国科学院学部委员郭永怀先生诞辰108周年。提起郭永怀这个名字,可能相当一部分青年人并不熟悉。他离我们最近的身份是年初刚刚去世的、我国德高望重的应用语言学家李佩先生的丈夫(郭永怀李佩伉丽情笃,根据李佩先生本人及家属意愿,二人骨灰将于今日合葬于中科院力学所院内郭永怀先生雕像下)。

郭永怀于1968年在一场飞机空难中英年早逝,不过他仍然堪称我国科技事业发展史上的一位科学大师级人物。在1999年我国授予“两弹一星“元勋称号的23位科学家中,郭永怀是唯一一位在原子弹、导弹和人造卫星研制三个领域做出突出贡献的科学家

国内工作的十二年(1956—1968年)间,郭永怀任中科院力学所学术秘书和副所长、第二机械工业部第九研究院副院长;并作为筹建组副组长,组建中国空气动力研究与发展中心;此外,他还曾担任中国航空学会副理事长。一般人很容易忆起郭永怀在国防部门的角色,却对他在中科院力学所期间的工作不甚了了,本文希望以此勾起人们模糊的记忆。

1

郭永怀院士(1909年4月4日—1968年12月5日)

身在他乡,心系祖国

继钱学森之后,郭永怀于1945年在加州理工学院冯·卡门教授门下得到博士学位。他突破了航空领域声障这一世界难题,由此加入美国航空学会;他在应用数学领域发展了奇异摄动理论,后被钱学森命名为PLK方法。一年后,他经冯·卡门推荐,到康奈尔大学航空研究院任教。

1956年初,在中科院数学所动力学研究室的基础上,中科院力学所正式成立,从清华园搬到中关村,所长钱学森急切地召唤他的挚友郭永怀回国效力。彼时,郭永怀早已晋升康奈尔大学教授,成为国际上颇具声望的力学和应用数学家。虽然在国外享受着优越的工作和生活条件,郭永怀却一直密切关注着祖国的变化,等候时机回国。

1956年10月份,他和李佩与女儿回到祖国,受到国家领导人的热烈欢迎。

2

郭永怀一家回国前在美国寓所前合影

回国工作,领导力学所

中科院力学所是郭永怀回国后的第一个工作单位,也是他去世前倾注很大心力的地方,他的档案和组织关系一直保留在那里。

回国之后,郭永怀将国外汽车、洋房卖掉的全部所得48460元捐赠了出来,那时,2000元就能在北京买下一座四合院。

31957年建成的中科院力学所大楼

开始时,郭永怀在力学所的身份是学术秘书,很快改任副所长,和钱学森一起筹划和领导力学所的全面工作。

他参加了“十二年科学技术发展规划” 中钱学森主持的力学学科规划的制定,任副组长。他们二人定期或不定期地听取研究室乃至研究组组长关于工作进展的汇报,并进行有效指导。他和钱学森一起,倡导和关心高超声速流体力学、电磁流体力学和爆炸力学等研究,提出了很多重要的学术思想,并拓展力学服务领域。

4郭永怀在中科院力学所办公室工作

工作中,这两位多年的挚友总能默契地配合,力学所工作走上了新局面。他们将国家建设中具有重大应用背景的科学问题作为力学所的研究方向。

科学家郭永怀

1957年召开的第一届全国流体力学学术讨论会上,郭永怀做了“现代空气动力学问题“的报告,明确提出今后一个时期流体力学的重点研究方向是高超声速空气动力学。

考虑到国土整治的工作需求,郭永怀主张力学所开展方便便宜的炸药爆破工程的研究。同年,在中国科技大学成立爆破专业。

51960年代初郭永怀在现场查看爆炸成形试件

他还承担三峡大坝抗核武器攻击的研究并进而为工程兵策划建立防护工程研究基地,他是我国防护工程研究的奠基人之一。

凭借他在跨声速流与应用数学方面杰出的科研成果,1957年,他当选为中国科学院学部委员(后改称院士)。

虽然在国外时,郭永怀主要从事理论和解析工作,但他也非常重视新技术和实验工作,回国之前还专门考察过我国科学发展所需的新技术和新领域,包括激波管技术和等离子体动力学,回国后指导了力学所有关实验技术的研究。

在他的指导下,1958年由俞鸿儒(1991年当选为中科院学部委员)带领一个小组研制了我国第一台激波管,由他的研究生康寿万带领一个小组研究出我国第一台等离子体射流发生器。正是由于这些脚踏实地的工作,力学所的研究力量和科研风气在郭永怀到来后显著加强。

人生重要转折

1958年,是我国科技事业的一个重大分水岭,也是郭永怀人生的一个重要转折点。为了执行中科院“任务带学科”的方针,力学所取消了学科建制,改为按任务建所,钱学森与郭永怀共同提出了颇有名气的“上天、入地、下海“的口号,这三个方向均指向保密性的国防尖端研究,非国防机密的工农业生产问题被列为第四方面。

如果说1956-1958年间他尚有稳定的科研环境专心从事力学研究的的话,那么此后他则与力学所一同,身陷各种国防和国民经济相关的重大工程技术任务中。

也许他的内心也经历了思想上的挣扎,不过在特殊的政治环境下,他在对大家的热情表示支持的同时,也以简练通俗的语言点明了这些大任务中需要注意研究的科学问题。

在1958年发动的大跃进运动中,力学所设立了怀柔分部,派林鸿荪负责氢氧火箭发动机的研制。

这时钱学森在怀柔基地的任务安排上,与一些领导存在分歧。钱学森认为上天非常花钱,我们国家穷,只能由航天部门一家搞,科学院不要搞。科学院应注重从事与重大任务相关的前瞻性的应用基础研究工作。而另外一些领导则提倡科学院要搞出实物来,跟中央合拍。

在力学所“看家”的郭永怀,在这方面与钱学森的看法是一致的。他们共同传承了德国哥廷根学派主张的科学应和工程技术紧密结合的思想,即工程科学的思想,都认为科学院和力学所应坚持工程科学研究,而不是从科学到技术一竿子插到底。少言寡语的他不动声色地尽力保护着力学所的科学研究秩序,受到科学家们的支持与尊重。

1956年年底,中央把钱学森调至国防部第五研究院担任院长,精力集中于导弹研制任务,已经无暇顾及力学所的具体工作。他虽然仍每周回力学所,也只是听听进展,提提意见就走了。后来,他把户籍和组织关系完全转到航天部门,虽然名义上依旧是所长,却很少再来力学所。所以,郭永怀在长时期内是力学所实际的当家人,直接维持着力学所的科研工作和日常运转。

按照钱学森的说法,“郭永怀同志归国后,分离奔走,是中国科学院力学研究所的主要学术领导人。他做的要比我多得多。”

郭永怀非常反对当时党内急功近利的指导思想对研究的干预。在”大跃进”的第二年(1959年)春,郭永怀做了一场关于力学所年度计划的精彩动员报告。针对1958年的浮夸风,专门谈到了研究工作与工程技术工作如何衔接的问题。

他提出,力学研究都是具有高度综合性的任务,研究所在一定范围内要执行设计院的任务,但不能包括设计院。如果这样做,研究机构势必十分庞大,既不必要也不可能。

他认为,在解决一项生产任务时,科学院不能一竿子插到底,应该贯彻所与所之间的协作和研究所与设计院并肩作战的方针。

在全国兴起的“技术革新”运动中,要求研究人员必须下楼出院,与工农结合,在工程现场去做研究。他心里急得不行,就发话把下工地才是搞无产阶级研究的人员都叫回来,强调好好读书打好理论基础才能做好研究。

在那些动荡的岁月里,他工作起来一心一意,一丝不苟,全然不顾个人得失。人们每天都看到他安步当车,挺着颀长的身体,带着公文包,头顶鸭舌帽,在中关村特楼13楼与力学所之间步行往返,路上碰到认识的人便和蔼可亲地打个招呼。1960年他到二机部九院兼职后,才偶有小车接送去九院。

1960年,中央为了纠正“大跃进”的错误,提出“调整、巩固、充实、提高”的方针,力学所又恢复了学科建制。1961年初,力学所成立了专门从事基础性学科研究的物理力学研究室和电磁流体力学研究室,分别由钱学森和郭永怀指导。1961—1964年“四清运动”前,力学所的科研发展经历了一个短暂的稳定期。

早在1964年,郭永怀就注意到了带灰尘粒子的高超声速流动现象,早于国外同行提出云粒子侵蚀问题。

战略工程师郭永怀

20世纪六七十年代,中科院及力学所承担了不少国防科研任务。在任务执行中,郭永怀一有机会就强调,要搞工程科学,而不能搞技术;我们要懂得工程师的语言,但是我们要做工程科学。

1965年,科学院紧急布置“541任务“,研制超低空地对空导弹发射装置,组织化学所、自动化所和大连化物所等一批科技人员参与,郭永怀被任命为总设计师。尽管不少人对任务本身的性质和安排有不同意见,郭永怀出于对国家任务的责任心,鼓励大家以科学认真的态度做好工作,任务进展颇快。后来此事虽夭折,但他的贡献功不可没。

6郭永怀领导研制的541超低空地对空导弹发射装置

1965年4月至6月,郭永怀亲自草拟了给科学院的反导弹研究报告,以及632任务(后改为640-5工程)10年规划,开展围绕导弹在飞行中所产生的物理现象的理论研究。

1966年7月力学所大批科研人员从农村”四清“回所以后,郭永怀想方设法使科研工作正常运转起来,组成任务组。

针对有些人急于求成的情况,他告诫人们一定要头脑清醒,实事求是,这样不会吃大亏。他更是不遗余力地倡导理论与实验相结合,认为解决“弹头再入气动物理”这样复杂的问题,有效途径之一是在地面实验条件下,用经过模拟实验结果证实了的理论计算去预测”天上“的事情。

主张发展航天,领导人造卫星主体设计

1957年11月,苏联人造卫星发射后,他就参加了中科院星际航行座谈会,极力提倡我国发展航天事业,就运载工具、推进剂、气动力和气动热等许多关键技术问题提出了重要见解。

第四次座谈会上,他对宇宙飞船回地面临的气动力、气动热、烧蚀防护和回地轨道等提出了细致的分析,甚至提出了返地时利用举力面的设想。

7

1960年5月16日 钱学森和郭永怀在中科院力学所召开座谈会,讨论苏联宇宙飞船上天

1965年,我国正式将人造地球卫星提上议事日程,他亲自负责人造卫星本体设计的领导工作。

教育家郭永怀

即使工作再忙,在完成科研任务外,郭永怀还是用去不少时间培养研究生。

培养研究生,为国树才

在学生眼中,他知识渊博又平易近人,言语不多却极富哲理。他曾经为北京大学力学专业流体班授课,担任了1956—1959中科院与清华大学合办的工程力学研究班主任,在中国科技大学创办化学物理系,担任主任,并多次为该校近代力学系学生讲课。

8

1958年11月20日郭永怀给力学研究班学员讲课

他亲自选定普朗特的名著《流体力学概论》作为力学班基础课《流体力学》的教材。虽然许多专业词汇还尚不能用中文准确表达,但他却坚持用中文上课。

9

1960年1月13日,郭永怀(左二)与钱学森(左一)等科学家一起研究教学工作

他讲课时板书少,喜欢用形象或类比的方法把流动现象的物理概念讲清楚,再用简洁的数学公式表达出来,直接省略掉数学推导和派生的结果,让学生去自学。很多学生非常不适应他这种教学方法,叫苦不迭,多有埋怨。可直到多年后他们自己做教师时,才体会到郭先生的讲课境界需有极其精湛的学问。

101958年郭永怀指导学生

11

郭永怀(右一)在解答研究生提出的问题(左一是李家春,左二是戴世强,左三为陈允明,系1960年代在力学所指导的三名研究生。)

他为新中国培养出一大批优秀的力学人才,这些人后来多成为我国力学事业的中流砥柱,并涌现出多位院士。

承担管理工作,整顿科研秩序

在繁忙的科研工作之余,他还承担了力学所繁杂的组织管理工作,整顿科研秩序。

他亲自抓所图书馆每月的外文期刊增订,避免重复浪费。在他的直接管理下,图书馆很快成为全院最好的图书馆之一。

1957年召开全国第一届力学大会后,了为了促进国内力学学科的发展,郭永怀创办《力学学报》,并任第二任主编。他在审稿时严格把关,对于一些人站不住脚的“新发现”不置可否,为杂志发展提供了高起点,很快这一学报成为全国最好的学术期刊之一。

促进国际交流,拓展研究视野

他还积极发挥自己国际交流的优势,拓展力学所的研究视野。

12

1959年11月郭永怀赴罗马尼亚参加国际力学会议

1959年11月,他参加罗马尼亚布加勒斯特国际力学会议。

1960年,他参加了全苏联第一届理论与应用力学会议。郭永怀为团长,成员有清华大学副校长张维和力学所柳春图。他们与苏联知名专家就国际上学科发展方向,苏联已取得的理论和应用研究成果进行深入探讨。

众所周知,郭永怀在国防部门的领导岗位上也做出了重要贡献。

经钱学森介绍,1960年郭永怀到负责核武器研制的第二机械工业部第九研究所工作。他介入核弹研制,担任第九研究院副院长,主管总体设计、结构强度和环境实验,为我国第一颗原子弹爆炸做出了重要贡献。

1968年,他还作为主抓业务的副组长,领导组建了中国空气动力研究与发展中心。后来该中心正是按照他的规划,不断发展壮大,建成了亚洲最大的风洞群。

1968年12月5日,郭永怀在由青海核试验基地返回北京的途中遭遇空难,不幸逝世。12月25日,中华人民共和国内务部授予郭永怀烈士称号。1999年,他被以烈士身份追授“两弹一星”功勋奖章。

13

1964年第一颗原子弹试验后场区集体照(前排左起王汝芝、张蕴钰、程开甲、郭永怀、彭桓武、王淦昌、朱光亚、张爱萍、刘西尧、李觉、吴际霖、陈能宽、邓稼先)

纵观郭永怀先生回国后的十二年,他服从国家的需要,担当了科学家、教育家和战略工程师三重角色,为我国力学事业、国防科技事业和航空航天事业贡献了毕生精力。

李佩深知郭永怀对力学所的感情,2007年,这位生活简朴的老人将全部积蓄取出,分别向中科院力学所和中国科技大学的“郭永怀奖学金”捐赠三十万元;2013年,郭永怀先生104岁诞辰之际,她将自己最珍贵的藏品——郭永怀生前使用的留英纪念章、精美计算尺、浪琴怀表,以及1968年郭永怀牺牲时的遗物——被火焰熏黑的眼镜片和手表悉数捐给力学所。同年,郭永怀逝世45周年之际,她又将30万继续捐给力学所。

先生的不幸早逝是我们科技界的一大损失,他对祖国和人民的热爱,历史不会忘记;他甘于奉献的精神和深厚的家国情怀,将永远传承。

斯人已去,风范永存。

感谢中科院力学所谈庆明老师帮忙审改;文中图片主要引自《家国情怀 大师风范—“两弹一星“元勋郭永怀》一书,在此致谢

(文章首发于科学大院,转载请联系cas@cnic.cn)二维码