錢學森的科學預見 | 王文華_風聞

本文精選錢學森的科學預見11項與廣大讀者分享。

本文為《錢學森的科學預見》一文完整版，2020年12月11日、18日、25日連載於《科普時報》（持續連載中）

錢學森是一位偉大的戰略科學家。錢學森一生都貢獻給我國科學事業，主要成就有兩彈一星、應用力學、物理力學、航天與噴氣、工程控制論、系統科學等。錢學森的科學預見只他是眾多功績之一。科學預見是根據科學理論和經驗對未來發展所做的推論，像錢學森這種能打破學術發展瓶頸的天才人物的預見，體現了錢學森對未來科技發展豐富的想象力、敏鋭的洞察力和敢於開拓未知領域的巨大勇氣與創新精神。本文精選錢學森的科學預見11項與廣大讀者分享。

一

關於火箭高性能清潔推進劑的預見

1935年8月，錢學森考取公費留學，前往美國麻省理工學院攻讀碩士學位。他在赴美之前發表了《火箭》、《美國大飛船失事及美國建築飛船的原因》、《航空用蒸汽發動機》、《飛行的印刷所》、《最近飛機炮之發展》、《氣船與飛機之比較及氣船將來發展之途徑》、《音樂和音樂的內容》等7篇論文。其中最有代表性、最能反映錢學森科學敏鋭性的是《火箭》一文，在20世紀30年代，火箭作為人類征服天空的一種飛行工具，還停留在科幻階段。

錢學森在文中討論了火箭上升的原理，對火箭燃料的性能、技術及安全等因素做了對比分析，還提出了三級火箭、火箭飛機、藉助火箭進行星際航行等在當時看來不可思議、有些在今天看來仍然遙不可及的設想。後來火箭技術發展的實踐證明，錢學森當年的預見完全正確。這篇論文既反映了錢學森一貫倡導的科學研究要大膽創新、大膽假設的思想，又處處閃耀着科學浪漫主義色彩，錢學森開篇即寫道：

“你在一個清朗的夜晚,望着繁密的閃閃羣星，有一種渴望而不可接的失望吧。我們真的如此可憐嗎？不，絕不！我們必須征服宇宙！”

他還極富前瞻性地指出，“現在是天空的時代”；“這個小玩意是征服空間，征服宇宙的開端”。2019年10月31日在錢學森逝世10週年的時候，《中國航天》雜誌發文稱：

要發射更大規模的航天器，需要“更有力氣”的運載火箭。這幾年，我們的運載火箭技術不斷實現新的突破，新一代運載火箭相繼首飛，近地軌道運載能力達到了25噸級，地球同步轉移軌道運載能力達到14噸級。您青年時代發表的論文《火箭》中提到的那幾種高性能的清潔推進劑，我們用在了新一代運載火箭上。

二

關於核動力火箭發動機的預見

1945年12月，錢學森作為美國空軍科學諮詢團的成員參與編寫了題為《邁向新高度》的報告，為美國戰後飛機和火箭導彈的發展提出了長遠的規劃，首次提出核動力火箭的概念。1948年錢學森發表了世界上第一篇關於核動力火箭的論文《關於火箭核能發動機》，1949年發表了《應用核能的火箭和其他應用核能的熱噴射器》（《九十華誕錢學森》上海交通大學出版社，第214頁）。

核動力火箭與傳統火箭設計相比有突出的理論優勢。航天飛機、運載火箭等火箭的引擎由化學反應產生熱氣體，然後靠氣體從排氣管噴出產生動力。但即使是液態氫這樣的燃料所含的能量也十分有限，所以火箭要長途飛行就必須攜帶很多的燃料。與之相反，核引擎只需幾公斤的裂變鈾就能產生巨大的熱量。氣體在反應時升温至灼熱，從火箭後部噴出產生推力。推進劑不像在傳統的火箭中那樣燃燒，它只是非常迅速地膨脹，然後噴出，就像水蒸氣從壺中冒出一樣。這使得核動力火箭的推動力比最強大的傳統火箭還要強。

2019年8月23日《科技日報》報道：美國計劃研發核動力航天器。美國日前表示將研發下一代核熱推進技術，利用核裂變反應產生的熱能推進航天器進行深空探索。美國國家航天委員會委員雷克斯·格夫登説，核動力發動機有望使航天器用3到4個月時間抵達火星，比最快的傳統化學動力航天器快大約一倍。宇航員深空旅行時間越久，受到的輻射量越多，使用核動力航天器，可以通過減少輻射來保護宇航員健康。

三

關於人類登月的預見

1947年錢學森晉升為麻省理工學院終身教授之後，在學院的邀請下做了題為《飛向太空》學術報告。錢學森講述了火箭理論方面的發展和前景，他在報告中預言人類將在30年內登上月球。在當時是非常前沿先進的科學理論。報告征服了各界人士，引起轟動，受到美國軍方的重視。錢學森的名氣不止於科學界，錢學森的預見令無數美國老百姓驚訝地意識到：人類征服太空的夢想正在尖端科學家的手上變成具體可行的科學行動，這一天即將到來。1947年美國《時代》雜誌刊登了關於錢學森的特別報道和照片，使他在美國老百姓中擁有了更廣泛的知名度。

1969年7月21日，美國“阿波羅-11號”，實現了人類登上月球的偉大壯舉，驗證了錢學森22年前的預言。

四

“錢學森彈道”構想70後變成現實

1945年，二戰結束前夕，錢學森是美國國防部科學顧問團成員，空軍上校。他隨自己的老師馮·卡門教授來到德國，與許多德國火箭專家進行了深入的交流。在導彈再入大氣層發生反彈時，不能很好地控制方向。經過多次反彈，導彈的精確度會有所降低。錢學森設想：能否在導彈再入大氣層後就不再飛出大氣層，而是在大氣層中滑行呢？於是“助推—滑翔”彈道的想法誕生了，後人稱之為“錢學森彈道”。

錢學森彈道

“錢學森彈道”將彈道導彈和飛航導彈的軌跡融合在一起，使之既有彈道導彈的突防性能，又有飛航式導彈的靈活性。相比於傳統彈道有明顯優勢，例如它保留了飛出大氣層的部分，從而可以讓導彈加速到較大的速度。在進入大氣層後不發生反彈，易於控制導彈。在高空大氣層中滑行，介於地面雷達和衞星的盲區，比較有利於隱蔽。滑行時導彈仍有動力，可以靈活的改變方向等。

 “錢學森彈道”目前的應用包括超高聲速打擊武器和新型飛航導彈，美國的HTV-2以及俄羅斯的YU-71等都採用的是“錢學森彈道”，這種彈道顯著提高了導彈的突防能力和作戰效能。

“錢學森彈道”為世界上許多國家的超高聲速飛行器奠定了理論基礎。幾十年後的今天，世界上的軍事強國都在採用“錢學森彈道”的基礎上進行裝備研製。“錢學森彈道”在民用和民用飛行器發展中的作用愈加凸顯，具有很大的現實意義。

DF-17導彈

2019年國慶展出的東風-17導彈，預計速度5-20馬赫，射程約2000km，速度快，軌跡捉摸不定，難以攔截。由於很多技術細節沒有公開，所以，其實人們並不清楚其採用的是錢學森彈道，還是桑格爾彈道，抑或是二者的改進。不過憑藉速度優勢，東風-17導彈就可以無視大部分的反導系統，天下武功，唯快不破。

《中國航天》雜誌發文説：

東風-17亮相後，網絡上許多人都提起了“錢學森彈道”。雖然外界對裝備的多種解讀與實際情況有所出入，但有一點是肯定的，那就是大家從沒有忘記您的高瞻遠矚，沒有忘記您的大師風範，沒有忘記您對祖國的赤誠。今天，我們把您的許多構想變成現實；明天，我們將繼續建設更美好的中國航天，一代接着一代幹。

五

關於航天飛機概念的預見

1949年12月，錢學森在美國火箭學會年會上做了題為《火箭作為高速運載工具的前景》的報告，報告第一次提出“火箭客機”的概念，在美國獲得了空前轟動效應，為世界上第一架航天飛機的誕生奠定了理論基礎。後來他在第四屆火箭協會上詳細介紹了“火箭客機”的構造、飛行原理及燃料等設想，為後來的航天飛機和運載火箭打下了理論基礎。錢學森的火箭理論震驚了美國，震驚了歐洲，他們驚奇中國年輕科學家提出火箭客機新概念。

錢學森提出這一科學設想，在美國科學界引起了極大的轟動，有人稱讚他是一位“科學天才”，但也有人説他“瘋了”。當時美國各大媒體對於錢學森和他關於航天飛機的設想給予高度評價，《紐約時報》稱他為“有價值的中國科學家”“美國火箭領域最有天分的科學家”。《洛杉磯時報》稱他為“世界上最頂尖的火箭專家之一”、噴氣推進領域“最熱門的科學家”“最卓越最傑出的權威”“美國培養的火箭天才”等。這些報道源於錢學森提出“火箭客機”設想，就是空中往返的航天飛機的概念。

錢學森在1962年出版的《星際航行概念》中，再次闡述了用一架裝有噴氣發動機的大飛機作為第一級運載工具，用一架裝有火箭發動機的飛機作為第二級運載工具的天地往返運載系統概念。而關於噴氣發動機，他提出要“以渦輪噴氣發動機起飛，當高度超過10km及飛行速度達到兩倍聲速以上時再把衝壓發動機開動，繼續爬高和加速，直到極限，然後第二級火箭脱離第一級火箭起飛”。隨後，許多國家詳細研究了錢學森提出的這個概念。實際上錢學森的這些概念就是後來美國航天飛機的雛形。在20世紀80年代初美國研製成功的航天飛機，就是錢學森的原始概念。這是一個完全被證實了得科學技術發展預見。

採用大推力運載火箭和航天飛機是兩種不同的航天技術路線，並不是説，哪一種技術先進或落後。目前，世界上具有航天技術的國家中，美國採用的是錢學森首先提出來的航天飛機的航天技術路線，而我國和俄羅斯及歐洲國家則走的就是運載火箭的技術路線。

除了上述核動力火箭的設想和航天飛機概念外，從20世紀40年代到60年代初期，錢學森在火箭與航天領域還提出了若干重要的概念。比如，1948年，錢學森在美國火箭年會上向大家展示了自己超音速飛機的想法：火箭助推—再入大氣層滑行。利用這種方法，飛機可以在1小時之內從美國紐約飛到法國巴黎。錢學森還畫了一幅圖展示自己的想法。

在當時被稱為“驚人的火箭理論”。這一理論震動了美國公眾，紐約等城市的各大報刊紛紛加以報道，並刊登了錢學森的照片，還出版了刊有他設計的火箭圖片的畫冊。在1953年，錢學森研究了行星際飛行理論的可能性並提出衞星軌道上起飛的可能性。他這些超前的設想和科學預見，已被後來航空航天技術的發展所實現。

六

關於“空天飛機”的預見

20世紀80年代後期，錢學森又一次對航天高技術領域提出了新的展望。1989年9月錢學森在《珍惜“兩彈一星”成功的經驗》一文中提出一項很具體的設想，他覺得要把眼光放遠一點，看到21世紀中葉去。如果把眼光放得更遠一些，看到21世紀中葉，到那個時候，我們要乾的，就比現在想的要高得多。是什麼？是真正的空天飛機，就是從地面水平起飛又水平降落的運載系統。即使到21世紀初，我們的國力恐怕也幹不起這件事，沒有那麼多錢。這個問題當然難極了，因為實際上要造25倍音速的飛機。美國人曾經有個雄心勃勃的計劃，打算頭一個樣機要在1993年搞出來。不過，美國的科學家擔心辦不到。因為這裏面的問題複雜極了，僅就材料來説，那裏面所需的材料全部都是新的。發動機動力系統跟機體系統怎麼結合？也是全新的問題。其他問題還多着呢。所以在衞星技術直接為國民經濟、為社會主義建設服務這個主戰場外，我們應該抓的，就是瞄準21世紀中葉的真正的高技術，做預先研究工作。而這個項目的預研是很不容易的，要搞三五十年才行。這樣，到下個世紀中葉，我們在空天飛機技術的某些方面，也許能達到世界先進水平，也就有資格加入國際合作了。總之，我們千萬不要目光短淺，拼死拼活，花了國家大量的人力、物力，到21世紀初，搞出個人家淘汰的東西，那我們就無法向人民交代了。

1993年7月23日，82歲高齡的錢學森在寫給航天技術專家黃志澄的信中再次寫道：“我希望我國航天事業能夠後來居上，勝人一籌。21世紀的中國人，一定要在空天飛機上顯一顯身手，這是一件國家大事！”

七

關於發展新能源汽車的預見

現在看來，發展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路，也是應對氣候變化、推動綠色發展的戰略舉措。值得注意的是，早在28年前，錢學森便預見了新能源汽車的發展前景。

1992年8月，錢學森就曾致信時任國務院副總理鄒家華，建議我國汽車工業跳過汽油、柴油階段，直接進入減少環境污染的新能源階段。那時美、日、歐已經開始着手高效蓄電池的研究，錢學森希望我國力爭後來居上，從而避免環境污染。在錢學森給鄒家華副總理的信中，他的主要觀點為：我國可以從1992年開始從汽油柴油階段，直接進入新能源電池階段；2020年我國汽車產量將達1000萬輛；當時氫鎳電池一次充電250-300公里，具備一定實用性；哈工大的教授已經正在研發新型電池技術。時至今日，各國政府及汽車公司逐漸認識到發展新能源汽車產業將是節能減排、解決環境污染的最佳途徑；而從汽車工業的發展來看，新能源汽車產業的迅速發展已經成為不可逆轉的趨勢。

2020年11月2日，國務院發佈新能源汽車產業發展規劃（2021-2035年）。規劃對未來幾年的新能源汽車發展目標進行了最後定調：到2025年，我國新能源汽車市場競爭力明顯增強，新能源汽車新車銷售量達到汽車新車銷售總量的20%左右，高度自動駕駛汽車實現限定區域和特定場景商業化應用，充換電服務便利性顯著提高。

因此，回過頭看，錢學森的高瞻遠矚足足看到了30年後的祖國。事實上，當初這種“天馬行空”的想法到現在來看可謂“先知”，因為國產電動汽車發展到現階段和當初發現燃油車的路徑完全相同：落後、無方向、有兼併的可能。而如今，隨着時代的不斷發展，這個跨越了28年的預言居然正在慢慢變成現實。例如，在2019年我國的汽車銷量就達到了2500多萬輛，已經遠遠超出了錢學森的預測，説明我國的前進速度已經超出預期；此外，錢學森還指出，我國的汽車產業應該直接跨越汽油柴油階段，直接進入電池新能源新時代。而如今，我國的電池技術確實已經處於世界的領先水平。

錢學森28年前“高瞻遠矚且眼光精準”的見解，也令美國太空探索技術公司（SpaceX）的CEO埃隆馬斯克都不得不佩服。據説，錢學森是馬斯克最崇拜的人，他參與打造了美國噴氣推進實驗室。為此，在2012年12月11日錢學森誕辰101週年這一天，大洋彼岸的美國SpaceX公司曾經專門發了一條推特紀念他。緣起是1948年，錢學森成為加州理工學院噴氣推進中心(JPL，NASA噴氣推進實驗室前身）主任，這在當時引起了眾多美國媒體的關注，《洛杉磯時報》以“錢學森博士：加州理工學院噴氣推進中心主任”為題進行了報道。而SpaceX這家由埃隆馬斯克於2002年6月建立的美國太空運輸公司，繼承了NASA以及JPL大量航天技術。因此，SpaceX公司對為美國航天乃至世界航天做出巨大貢獻的錢學森表達敬意也就不足為奇了。

八

關於高科技發展的預見

20世紀80年代初，正當信息革命的腳步向我們走來時，錢學森就敏鋭地覺察到：“在當今的信息時代，科學技術（包括組織管理）特別是高科技，已成為凝結在生產過程中提高社會生產力，推動社會飛速發展的重要力量。高科技已成為世界各國爭奪的焦點，它將會引起各個方面的深刻變革。”如今，過去了將近40年，讓我們重温一下錢學森對高科技發展的那些英明預言吧：

NO**.1**

它將是高速發展的科學技術。居於世界科學技術前列的國家，將集中人力、物力、財力於當代最先進的科學技術的爭奪上，一系列新興科學技術領域將出現新的重大突破。新的生產技術，新的生物品種，新的物質合成，新的信息、能源、交通結構以及對宇宙自然現象的新的認識，將對世界的發展產生深刻的影響。人們的思想觀念、生產方式、社會秩序和生活方式將隨之發生前所未有的新的變革。

NO**.2**

它將是同經濟發展高度結合的科學技術。高技術研究開發和高技術產業將成為世界經濟競爭中的主要因素，並且將對傳統產業帶來重大影響。經濟發展對科學技術的依靠程度大大增加了。商品構成中包括的技術因素，技術發明中包括的科學因素，也大為密集了。

NO**.3**

它將是全球性相互依存的科學技術。由於現代科學技術是在世界最新科技成果的基礎上發展的，許多重大項目的技術密集度越來越高，加上技術的發展日益多元化，世界上已經沒有一個國家可以用獨自的力量來解決競爭和發展中的所有技術問題。一些影響人類社會的重大問題，如環境問題、資源問題，已具有全球性質。因而建立一個獨立完整的科技體系的思想已經過時。科學技術的國際分工和合作將日益深化。世界將生活在既相互依賴又相互爭奪的環境中。

NO**.4**

它將是科技—經濟—社會—環境日益協調發展的科學技術。衡量一個國家現代化水準，不僅體現在經濟和科技發展的水平上，而且還體現在社會、環境、教育、文化的協調發展上。人們將把更多的注意力放在生態平衡、環境保護、社會公平、教育文化醫療共享，以及消除由於科學技術的發展帶來的對社會和心理的危害上。人們將會努力使科學的社會化和社會的科學化得到平行發展。

NO**.5**

它將是自然科學與社會科學和哲學相統一的科學技術。世界經濟科技競爭將在一定意義上轉化為經營思想、發展戰略和科學決策的競爭。誰在哲學思想、領導藝術和科學決策上佔優勢，誰就佔領了戰略的制高點，就會贏得競爭的勝利。人們期望21世紀成為和平和發展的世紀。這種前景不是沒有可能出現的。但是，也必須注意到，競爭決不會停止，它將更加激烈，特別是在經濟和科技的競爭上，這將是另外一種形式的生死存亡的鬥爭。

九

關於第六次產業革命的預見

1984年錢學森在中國農業科學院做學術報告時提出，由於生物科學技術的發展，人類社會將會出現一次新的產業革命，按照他的觀點，這是人類社會發展史上的第六次產業革命。這是一個重要的科學預言，它將揭示了科學技術與人類社會發展的關係。

錢學森認為，以微生物、酶、細胞、基因為代表的生物工程，在21世紀將發展為以動植物工程、藥物和疫苗、蛋白質工程、細胞融合、基因重組等為核心的生物工程產業，它的產業化將創造出高效益的生物物質，從而引發一次新的產業革命。這就是即將迎來的第六次產業革命。這是由生物科學技術飛躍進步帶來的生產力乃至整個社會的大變革。這次產業革命的實質是以太陽光為能源，利用生物（動物、植物、菌類）水和大氣，通過農、林、草、畜、禽、菌、藥、魚，加上工、貿等，形成新的高度知識密集型產業，即開創了大農業產業：包括種植農產業（植物工廠）、林產業、草產業、海產業、沙產業等。它的主戰場不是在富裕的城市而是在貧困的田野、山林、草原、海疆、沙漠。這樣發展起來的第一產業（農業）和第二產業（工業）除生產產品不同外，在生產方式上己無實質性差別，即工業和農業之間的差別消滅了，兩者結合起來成為物質資料產業。

從第六次產業革命的內涵來看，它主要不是發生在大城市，而是發生在農襯、山村、漁村和邊遠荒漠地帶。隨着這一產業革命的發展，這些地方也都將改造成小城鎮。第六次產業革命的另一個直接社會效果是將消滅幾千年來人類歷史上形成的城市和鄉村的差別。此外，隨着第六次產業革命的到來，也將引發人類歷史上一次飲食業的革命。由於人體科學的建立和發展，將能確定人在不同年齡、不同性別、不同生活條件下的合理營養需求結構。再加上生物技術大大拓寬的飲食原料，完全可以運用營養科學設計出各種人所需要的多種多樣的飲料和食品，並採取工業化生產方式加工生產，形成真正的快餐業，將把人從幾千年來的家庭廚房操作中解放出來，大大改變人們的生活方式。

建設知識密集型農業問題。面對現代科學技術革命迅猛發展的新形勢，錢學森站在歷史唯物主義的立場，根據生物科學技術的最新成就，從中國的具體實際出發，深入地考察生物科學技術革命與中國農業現代化建設的關係。錢學森為此做出了深刻的論述並預言21世紀社會發展的趨向，認為繼第五次產業革命後將出現“第六次產業革命”。它是以現代生物技術為核心所引發的大農業革命。大農業的提出，為我國進行的大部制改革提供了一個重要的理論依據。

十

關於第七次產業革命的預見

作為一位具有戰略眼光的科學家，錢學森有着很豐滿的理念。他在預言第六次產業革命的同時，還大膽地預言了21世紀將會出現的第七次產業革命，即人體產業革命，包括醫學、生命科學：人如何更好地認識自身，更健康地生活。這也會引起社會變革。

錢學森認為，人體科學在21世紀將有巨大發展。人體功能的提高，將使生產力三要素中最重要、最活躍的勞動力素質大大提高，其影響將滲透到各行各業，這無疑又將引發一次產業革命，這就是涉及人民體質建設的第七次產業革命。

對於人體這樣一個開放的複雜巨系統來説，單靠傳統的還原論方法是不能徹底解決問題的，必須加上系統科學中發展起來的從定性到定量綜合集成方法，把中醫、西醫、民族醫學、中西醫結合、體育醫學、民間偏方、氣功、電子治療儀等幾千年來人民防病治病、健身強體的實踐經驗綜合集成起來，總結出一套科學的全面的現代醫學，即綜合集成醫學。這個醫學包括治病的第一醫學，防病的第二醫學，補殘缺的第三醫學，以及提高人體功能的第四醫學。這樣，就可以真正科學而系統地進行人民體質建設了，人民體質和人體功能都將大大提高。錢學森還具體地指出：建立綜合集成醫學的核心措施，是利用第五次產業革命發展起來的信息技術，建立醫療信息網絡。當然，為了適應這樣的醫療方式，就必須改造現有醫院的組織體系結構，建立新型醫院和新型的醫療衞生體制。這就為醫療衞生事業的革命開闢了新的道路。

十一

關於建國百年中國必強盛的預見

錢學森念念不忘社會主義中國的繁榮昌盛、中華民族的偉大復興。錢學森説過，五百年前的歐洲文藝復興，創造了資本主義文明。21世紀人類要繼續生存發展，將開創第二次文藝復興，這必將在社會主義的中國首先得以實現。

早在1979年錢學森發表了《組織管理社會主義建設的技術——社會工程》一文，把系統工程組織管理的思想與方法推廣到社會的組織管理，提出了國家範圍的組織管理技術問題，系統地討論了社會工程的對象和任務，認為社會工程是改造社會、建設社會和管理社會的科學方法。錢學森指出，我們黨制定的發展戰略是在建國100週年的時候（2049 年）達到世界先進水平，現在看來沒有多少年了，要走完這條路，靠經驗摸索可不行。我們不能再犯錯誤，或者儘量少犯大錯誤，那就必須有預見性。這預見性來自於科學！這個科學就是系統科學！它是現代化的預測、組織、管理、決策和領導的科學方法，也就是系統工程方法。

1987年錢學森出訪英國時，在倫敦對部分中國留學生作過一次講話（《建國百年之際，中國必然強盛——1987年3月22日在倫敦對部分中國留學生的講話摘要》，《神州學人》1987年第2期）。他説，在共產黨的領導下，全國人民團結起來為建設社會主義而奮鬥。現在的問題是怎麼建設我們的社會主義。我們不僅要看到現在的20世紀80年代，還要看到本世紀末。這還不夠。因為到了2000年我們的人均生產總值還落後於世界上發達國家，要到2l世紀中葉才行。從現在算起還有六七十年。我是個老人了，看不到了，希望諸位能夠看到。我們要爭取有個和平建設時期，抓緊這個機會，把我們的社會主義建設搞上去。到了建國一百週年（2049年）的時候，國家的人均產值能夠接近當前的世界先進水平。大家可別忘了，這是10億人口的中國人的水平。那時候，我們中華人民共和國就無敵於天下。