現(xiàn)代自然科學(xué)中的根底學(xué)科錢學(xué)森

作者簡介錢學(xué)森〔1911—2023〕，浙江省杭州市人。中國共產(chǎn)黨優(yōu)秀黨員、忠誠的共產(chǎn)主義戰(zhàn)士、享譽(yù)海內(nèi)外的杰出科學(xué)家和中國航天事業(yè)奠基人，中國兩彈一星功勛獎(jiǎng)?wù)芦@得者之一。曾任美國麻省理工學(xué)院教授、加州理工學(xué)院教授，曾任中國人民政治協(xié)商會(huì)議第六、七、八屆全國委員會(huì)副主席、中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)名譽(yù)主席、全國政協(xié)副主席等重要職務(wù)。

錢學(xué)森的主要科學(xué)成就在空氣動(dòng)力學(xué)、航空工程、噴氣推進(jìn)、工程控制論、物理力學(xué)等技術(shù)領(lǐng)域作出了開創(chuàng)性奉獻(xiàn)，是中國近代力學(xué)和系統(tǒng)工程理論與應(yīng)用研究的奠基人和倡導(dǎo)人。

1956年初，錢學(xué)森向中共中央、國務(wù)院提出《建立我國國防航空工業(yè)的意見書》。同年，中央軍委根據(jù)他的建議，成立了導(dǎo)彈、航空科學(xué)研究的領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)——航空工業(yè)委員會(huì)，并任命他為委員。1956年，錢學(xué)森受命組建中國第一個(gè)火箭、導(dǎo)彈研究所——國防部第五研究院并擔(dān)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(dǎo)彈、中近程導(dǎo)彈和中國第一顆人造地球衛(wèi)星的研制，直接領(lǐng)導(dǎo)了用中近程導(dǎo)彈運(yùn)載原子彈“兩彈結(jié)合〞試驗(yàn)，參與制定了中國近程導(dǎo)彈運(yùn)載原子彈“兩彈結(jié)合〞試驗(yàn)，及中國第一個(gè)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(xué)等。在控制科學(xué)領(lǐng)域，錢學(xué)森是著名空氣動(dòng)力學(xué)家和控制論專家。1955年出版《工程控制論》，標(biāo)志著他已成為控制論領(lǐng)域的世界第一流的學(xué)者。1957年，《工程控制論》獲得中國科學(xué)院自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。同年9月，國際自動(dòng)控制聯(lián)合會(huì)〔IFAC)成立大會(huì)推舉錢學(xué)森為第一屆IFAC理事會(huì)常備理事。成為該組織第一屆理事會(huì)中唯一的中國人。在應(yīng)用力學(xué)領(lǐng)域，錢學(xué)森在空氣動(dòng)力學(xué)及固體力學(xué)方面的開拓性研究，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(dòng)問題中引入上下臨界馬赫數(shù)的概念。1953年，錢學(xué)森正式提出物理力學(xué)概念，主張從物質(zhì)的的微觀規(guī)律確定其宏觀力學(xué)特征，開拓了高溫高壓的新領(lǐng)域。在系統(tǒng)工程和系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域，錢學(xué)森在上世紀(jì)80年代初期提出國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)總體設(shè)計(jì)部的概念，堅(jiān)持致力于將航天系統(tǒng)工程概念推廣應(yīng)用到整個(gè)國家和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，并從社會(huì)形態(tài)和開放復(fù)雜巨系統(tǒng)的高度，論述了社會(huì)系統(tǒng)。他開展了系統(tǒng)學(xué)和開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)的方法論。在噴氣推進(jìn)與航天技術(shù)領(lǐng)域，錢學(xué)森在上世紀(jì)40年代提出并實(shí)現(xiàn)了火箭助推起飛裝置，使飛機(jī)跑道距離縮短；1949年，他提出火箭旅客飛機(jī)概念和關(guān)于核火箭的設(shè)想；1962年，他提出了用一架裝有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的大飛機(jī)作為第一級運(yùn)載工具，用一架裝有火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)作為第二級運(yùn)載工具的天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)概念。在思維科學(xué)領(lǐng)域，錢學(xué)森在上世紀(jì)80年代提出創(chuàng)立思維科學(xué)技術(shù)部門，認(rèn)為思維科學(xué)是處理意識與大腦、精神與物質(zhì)、主觀與客觀的科學(xué)，推動(dòng)思維科學(xué)研究是計(jì)算機(jī)技術(shù)革命的需要。他主張開展思維科學(xué)要同人工智能、智能計(jì)算機(jī)的工作結(jié)合起來，并將系統(tǒng)科學(xué)方法應(yīng)用到思維科學(xué)的研究中，提出思維的系統(tǒng)觀。在人體科學(xué)、科學(xué)技術(shù)體系等方面，也作出了重要奉獻(xiàn)。

錢學(xué)森在控制科學(xué)領(lǐng)域，在應(yīng)用力學(xué)領(lǐng)域在噴氣推進(jìn)與航天技術(shù)領(lǐng)域，在系統(tǒng)工程和系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域，在思維科學(xué)領(lǐng)域，都有杰出的奉獻(xiàn)。對中國火箭導(dǎo)彈和航天事業(yè)的開展作出了重大奉獻(xiàn)。

在錢學(xué)森心里“國為重，家為輕，科學(xué)最重，名利最輕。五年歸國路，十年兩彈成。〞錢老是知識的寶藏，是科學(xué)的旗幟，是中華民族知識分子的典范，是偉大的人民科學(xué)家

。與錢偉長、錢三強(qiáng)被周總理合稱為“三錢〞。

錢學(xué)森夫人：蔣英生于1919年9月，浙江海寧人，中國最杰出的女聲樂教育家和享譽(yù)世界的女高音歌唱家，“歐洲古典藝術(shù)歌曲權(quán)威〞，著名鋼琴家和歌唱家，專門唱最深刻的德國古典藝術(shù)歌曲，音域?qū)拸V優(yōu)美。著名軍事理論家蔣百里和蔣左梅夫婦的三女，武俠小說大師金庸表姐，大詩人徐志摩的表妹。“中國航天之父〞著名科學(xué)家錢學(xué)森的夫人。兒子錢永剛、女兒錢永真。整體認(rèn)知本文是一篇事理說明文。錢學(xué)森于1977年129日在《人民日報(bào)》上發(fā)表《現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)》一文月，文章由引言和五個(gè)局部組成，課文節(jié)選自《現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)》第三局部。這一局部指出了現(xiàn)代自然科學(xué)的特點(diǎn)，簡要地介紹了現(xiàn)代自然科學(xué)體系的構(gòu)成，重點(diǎn)介紹了化學(xué)、天文學(xué)、地學(xué)、生物學(xué)的開展和它們跟物理、數(shù)學(xué)的關(guān)系，從而強(qiáng)調(diào)物理和數(shù)學(xué)這兩門根本的根底學(xué)科在現(xiàn)代自然科學(xué)體系中的重要位置。同學(xué)們通讀全文。理清課文結(jié)構(gòu)。提示：注意——§3“先說化學(xué)〞§4“天文學(xué)也是物理〞§5“地學(xué)也是物理〞§6“生物學(xué)的開展……也要?dú)w結(jié)到物理上面〞課文結(jié)構(gòu)

全文按“總—分—總〞的順序可分為三局部：一、〔1-2〕總說。二、〔3-6〕分說。三、〔7〕總說。

分析：一〔1-2〕１.課文§1：

〔1〕現(xiàn)代自然科學(xué)研究內(nèi)容包括哪兩方面？縱：研究事物、現(xiàn)象的變化開展過程。

橫：研究事物相互之間的關(guān)系。〔2〕兩個(gè)“這〞分別指代的是：①“研究事物、現(xiàn)象的變化開展過程，研究事物相互之間的關(guān)系。〞

②“嚴(yán)密的綜合起來的體系〞〔3〕歸納第一自然段§1作者從縱橫兩方面研究內(nèi)容闡釋現(xiàn)代自然科學(xué)特點(diǎn)2.課文§2：〔１〕§2把現(xiàn)代自然科學(xué)分成哪兩大局部？什么叫應(yīng)用科學(xué)？根底學(xué)科包括哪幾門？它們是一樣的根底嗎？本段給“數(shù)學(xué)〞、“物理〞下了怎樣的定義？

應(yīng)用科學(xué)：下定義一般根底學(xué)科根底學(xué)科根本根底學(xué)科〔2〕歸納第二自然段§2說明物理、數(shù)學(xué)是六門根底學(xué)科中最根底學(xué)科。現(xiàn)代自然科學(xué)天文地學(xué)生物化學(xué)數(shù)學(xué)：物理：指導(dǎo)推理演算的學(xué)問研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)根本規(guī)律的學(xué)問〔一)〔1-2〕指出現(xiàn)代自然科學(xué)的重要特點(diǎn)，說明數(shù)學(xué)、物理是六門根底學(xué)科中的最根底的學(xué)科。分析：二〔3-6〕１.課文§3，先說化學(xué)：

〔1〕化學(xué)的研究內(nèi)容是什么？〔2〕化學(xué)的研究成果是什么？〔3〕說明什么？

研究內(nèi)容：研究成果：

對數(shù)學(xué)、物理的依賴〔4〕歸納第三自然段§3化學(xué)的研究內(nèi)容、研究成果及對物理、數(shù)學(xué)的依賴。化學(xué)分子變化量子化學(xué)計(jì)算機(jī)化學(xué)2.課文§4，再說“天文學(xué)也是靠物理〞：〔1〕本段從哪幾方面說明“天文學(xué)也是物理〞？〔2〕“天上還有一些更怪的現(xiàn)象〞指什么？中子星的爆發(fā)和“黑洞〞。研究內(nèi)容：研究方法：研究成果：〔3〕“只有當(dāng)其他物質(zhì)被吸引掉進(jìn)去時(shí)才發(fā)光，發(fā)射出Ｘ線〞一句，“只有〞強(qiáng)調(diào)的意思是：沒有其他物質(zhì)掉進(jìn)“黑洞〞里，這種星是不會(huì)發(fā)光的，不會(huì)發(fā)射出Ｘ線〔4〕歸納第四自然段§4天文學(xué)的研究內(nèi)容、研究方法、研究成果及對物理的依賴。天文學(xué)不是…還要…一是…再就是…星爆發(fā)、怪現(xiàn)象、星系爆發(fā)3.課文§5，再說“地學(xué)也是靠物理〞：〔1〕地學(xué)研究有幾個(gè)時(shí)代？〔2〕介紹這三個(gè)時(shí)代其實(shí)是從哪些方面說明地學(xué)也是靠物理？

研究內(nèi)容

研究成果〔3〕歸納第五自然段§5地學(xué)的研究內(nèi)容、研究方法、研究成果及對物理依賴。地學(xué)用生物化石斷定地質(zhì)年代分析地殼和海洋化學(xué)成分變化推論地球演化根據(jù)海底巖石地磁走向解釋火山地質(zhì)帶的形成生物學(xué)地球觀化學(xué)地球觀物理學(xué)地球觀

4.課文§6，再說“生物學(xué)也要?dú)w結(jié)到物理〞：

〔1〕本段也從研究內(nèi)容、研究成果等方面說明，研究內(nèi)容、研究成果分別是什么？

研究內(nèi)容

研究成果〔2〕歸納第六自然段§6生物學(xué)的研究內(nèi)容、研究方法、研究成果及對物理的依賴。追到分子研究分子的運(yùn)動(dòng)、組合、變化研究遺傳信息，切下遺傳信息，接到另一個(gè)上分子生物學(xué)遺傳工程生物學(xué)第二局部〔3-6〕這一局部是全文說明的重點(diǎn)。分述化學(xué)、天文學(xué)、地學(xué)、生物學(xué)四門根底學(xué)科的新開展和它們與物理、數(shù)學(xué)的關(guān)系。作者抓住物理和數(shù)學(xué)是最根本的兩門學(xué)科這個(gè)要點(diǎn)，在依次介紹化學(xué)、天文學(xué)、地學(xué)、生物學(xué)這門根底學(xué)科時(shí)，都作三個(gè)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(xué)科〕；3.研究中對物理和數(shù)學(xué)的依賴關(guān)系。歸納第二局部:二、〔3-6〕分別介紹化學(xué)、天文學(xué)、地學(xué)和生物學(xué)的開展，解說它們與物理、數(shù)學(xué)的密切關(guān)系，證明物理、數(shù)學(xué)在現(xiàn)代自然科學(xué)體系中的根底地位。第三局部〔7〕〔1〕本段強(qiáng)調(diào)的核心問題是什么？找出表達(dá)觀點(diǎn)的句子。其中哪一句最概括簡明？物理和數(shù)學(xué)也可以稱為現(xiàn)代自然科學(xué)體系的根底〔2〕“物理和數(shù)學(xué)也可以稱為現(xiàn)代自然科學(xué)體系的根底〞，為什么？天、地、生、化四門根底學(xué)科都可以歸結(jié)到物理和數(shù)學(xué)，現(xiàn)代工程技術(shù)，也是靠物理和數(shù)學(xué)作為支柱。〔3〕本段開頭排列四門根底學(xué)科順序是“天、地、生、化〞，可是課文在分說時(shí)，卻按“化、天、地、生〞的順序說明，原因是什么？“天、地、生、化〞是人們的一般說法，而具體說明時(shí)，按照與物理、數(shù)學(xué)有關(guān)的新興學(xué)科出現(xiàn)的時(shí)間先后順序來排列。〔量子化學(xué)30年代，其次是宇宙天文的重大發(fā)現(xiàn)，板塊理論的提出，再其次是生物學(xué)的興起。〕現(xiàn)代自然科學(xué)體系構(gòu)成圖〔4〕根據(jù)本段內(nèi)容，完善現(xiàn)代自然科學(xué)體系的構(gòu)成。現(xiàn)代自然科學(xué)一般根底學(xué)科

根底學(xué)科

工程技術(shù)學(xué)科〔應(yīng)用科學(xué)〕根本根底學(xué)科天文地學(xué)生物化學(xué)數(shù)學(xué)物理工程結(jié)構(gòu)

電力技術(shù)

電子技術(shù)

農(nóng)業(yè)技術(shù)

各種分支學(xué)科小結(jié)：這一局部是對全文的總結(jié)，既是對第一局部的強(qiáng)調(diào)，又是對第二局部的照應(yīng)。它和第一局部一樣，從現(xiàn)代自然科學(xué)縱、橫兩個(gè)方面著眼，說明清楚現(xiàn)代自然科學(xué)體系的輪廓和內(nèi)部層次，突出了現(xiàn)代自然科學(xué)的嚴(yán)密、綜合的特點(diǎn)，再一次強(qiáng)調(diào)物理和數(shù)學(xué)為現(xiàn)代自然科學(xué)體系中根本的根底學(xué)科這一核心問題。〔5〕歸納〔三〕〔三〕〔7〕總說。進(jìn)一步指出物理、數(shù)學(xué)是現(xiàn)代自然科學(xué)體系中根本的根底學(xué)科，歸結(jié)現(xiàn)代自然科學(xué)體系的構(gòu)成。回憶課文結(jié)構(gòu)

全文按“總—分—總〞的順序可分為三局部：一、〔1-2〕指出現(xiàn)代自然科學(xué)的重要特點(diǎn)，說明數(shù)學(xué)、物理是六門根底學(xué)科中的最根底的學(xué)科。二、〔3-6〕分別介紹化學(xué)、天文學(xué)、地學(xué)和生物學(xué)的開展，解說它們與物理、數(shù)學(xué)的密切關(guān)系，證明物理、數(shù)學(xué)在現(xiàn)代自然科學(xué)體系中的根底地位。三、〔7〕進(jìn)一步指出物理、數(shù)學(xué)是現(xiàn)代自然科學(xué)體系中根本的根底學(xué)科，歸結(jié)現(xiàn)代自然科學(xué)體系的構(gòu)成。

主旨本文指出了現(xiàn)代自然科學(xué)的重要特點(diǎn)，簡要地介紹了現(xiàn)代自然科學(xué)體系的構(gòu)成，重點(diǎn)介紹了化學(xué)、天文學(xué)、地學(xué)、生物學(xué)的開展和它們跟物理、數(shù)學(xué)的關(guān)系，從而強(qiáng)調(diào)物理和數(shù)學(xué)這兩門根本的根底學(xué)科在現(xiàn)代自然科學(xué)體系中的重要位置。說明特色一、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、層次清楚

1.總—分—總的結(jié)構(gòu)。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(xué)的重要特點(diǎn)，說明自然科學(xué)體系中應(yīng)用科學(xué)與根底科學(xué)的關(guān)系，是先說整體，第二局部根據(jù)這一觀點(diǎn)分析六門具體學(xué)科，是從整體說到局部，第三局部再總結(jié)自然科學(xué)體系，從局部回到整體。在分說局部時(shí)，又緊扣化學(xué)、天文學(xué)、地學(xué)和生物學(xué)各科的研究開展對物理、數(shù)學(xué)兩科的依賴關(guān)系，使說明的重點(diǎn)突出。說明特色2.嚴(yán)密的邏輯順序。作者在分述化學(xué)、天文學(xué)、地學(xué)、生物學(xué)四門根底學(xué)科的新開展和它們跟物理、數(shù)學(xué)的關(guān)系時(shí)是依照嚴(yán)密的邏輯關(guān)系——新興學(xué)科出現(xiàn)的順序展開的：量子化學(xué)出現(xiàn)在三十年代，所以先說化學(xué)；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(xué)，分子生物學(xué)的興起，尤其是“最近幾年〞取得進(jìn)展的“轟動(dòng)世界〞的遺傳工程學(xué)，是較近的科學(xué)開展，所以最后說生物學(xué)。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(jìn)行說明的。說明特色二、綜合運(yùn)用多種說明方法：下定義、分類別、舉例子、列數(shù)字、作比較等。如第4段運(yùn)用了的方法，第5段運(yùn)用了和的方法。

比較突出的是運(yùn)用了下定義的方法。定義有不同的類型。有的是嚴(yán)格的科學(xué)定義，也有的是根據(jù)中心表達(dá)的需要靈活地運(yùn)用，有所取舍。如物理學(xué)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(guān)的“研究物質(zhì)根本結(jié)構(gòu)〞內(nèi)容，這