加州理工學院（Caltech）畢業(yè)的中國科學家

文︱關(guān)品方

筆者今天介紹過去100年來從美國加州理工學院（簡稱加州理工）畢業(yè)的中國知名科學家。

錢學森是空氣動力學、航天工程學家， 1939年加州理工博士畢業(yè)，師從馮·卡門，提出“卡門-錢公式”，是中國“兩彈一星”功勛獎?wù)芦@得者。

趙忠堯是核物理學家、中國加速器建造者，1930年加州理工博士畢業(yè)，中國核物理研究先驅(qū)，首位觀測正反物質(zhì)湮滅的中國人。

周培源是流體力學、理論物理學家，1928年加州理工首位中國博士，湍流模擬之父，回國后任清華大學教授，是楊振寧的老師。

林家翹是應(yīng)用數(shù)學、天體物理學家，1944年加州理工博士畢業(yè)，星系螺旋結(jié)構(gòu)密度波理論提出者，麻省理工學院榮譽教授。

錢偉長是力學和應(yīng)用數(shù)學家，1942至1946年在加州理工做博士后研究，繼錢學森之后師從馮·卡門；是中國近代力學奠基人之一。

沈善炯是微生物生化學和遺傳學家，1950年加州理工博士畢業(yè)，中國科學院院士，現(xiàn)代遺傳學研究的重要推動者。

盧嘉錫是結(jié)構(gòu)化學、晶體學家，1939至1944年在加州理工從事研究及教學；固氮酶活性中心模型提出者，曾任中國科學院院長。

談家楨是遺傳學家，1936年加州理工博士畢業(yè)，中國現(xiàn)代遺傳學奠基人，復(fù)旦大學教授。

這些從加州理工走出來的中國科學家，學科覆蓋面廣，包括物理學、數(shù)學、化學、生物學、航空航天等多個領(lǐng)域，反映加州理工在理工科的全面影響力。他們有知名的師承關(guān)系，著名學者如馮·卡門（錢學森、錢偉長）和西奧多·卡門（林家翹）形成了中外學術(shù)傳承鏈。

這些中國科學家的后續(xù)成就驕人，回國后成為不同學科的奠基人；例如錢學森推動中國航天事業(yè)，周培源建立中國湍流研究體系。

以上8人之外，還有鄭哲敏和郭永懷，他們的成就和貢獻較少為人熟知，值得詳細介紹。

鄭哲敏 1924年出生，享年97歲，上周（8月25日）是他逝世4周年）。鄭哲敏1947年（23歲）畢業(yè)于清華大學機械工程系，1948至1952年赴加州理工深造，師從錢學森，先后取得碩博兩學位。他是爆炸力學奠基人，提出流體彈塑性模型，統(tǒng)一描述爆炸沖擊下介質(zhì)的流體與固體特性，成為爆炸力學的標志性理論。其關(guān)鍵應(yīng)用是解決火箭部件加工的難題，推動我國航天事業(yè)發(fā)展。他為地下核試驗的當量預(yù)報提供了精準理論支持。他從事學科建設(shè)，倡導(dǎo)建立了多個力學分支學科（包括海洋工程力學、環(huán)境災(zāi)害力學），主持制定國家力學發(fā)展規(guī)劃。鄭哲敏1980年當選中國科學院院士，1993年當選美國工程院外籍院士，1994年當選中國工程院院士，2012年獲國家最高科學技術(shù)獎。當年他與王小謨共同獲獎；王小謨畢業(yè)于北京理工大學，沒有出國留學經(jīng)歷；他從事信號處理、電磁場和微波技術(shù)專業(yè)，做雷達和預(yù)警機研究，是中國“千里眼之父”“預(yù)警機之父”，明天九三大閱兵的軍備武器展示有他的卓越貢獻；筆者日后另文介紹他。

鄭哲敏長期任職于中國科學院力學研究所。他1955年放棄美國的挽留，毅然回國，以“為國家做實事”為終身信念，嚴謹創(chuàng)新，培養(yǎng)出大批力學人才，被譽為“中國力學的組織者與領(lǐng)導(dǎo)者”，與“兩彈一星”科學家緊密協(xié)作，豐功偉績。鄭哲敏一生踐行科學報國，他的理論成果至今仍廣泛應(yīng)用于國防與民用領(lǐng)域。

郭永懷也出身自加州理工。他1909年出生，不幸1968年因飛機失事殉難，年僅59歲。郭永懷是力學家、應(yīng)用數(shù)學家、空氣動力學家，中國科學院院士；1999年被追授“兩彈一星功勛獎?wù)隆?，是唯一獲“烈士”稱號的兩彈一星元勛。

郭永懷1929年考入南開大學預(yù)科理工班，隨后轉(zhuǎn)入本科物理系；1935年畢業(yè)于北京大學，師從饒毓泰教授；1940年赴加拿大多倫多大學，翌年即收蕕碩士，隨后轉(zhuǎn)赴加州理工，1945年收獲博士。他和錢學森一樣、師從著名空氣動力學家馮·卡門。郭永懷是錢學森的師弟，兩人相隔6年先后在加州理工取得博士學位。

郭永懷在學術(shù)理論上的貢獻是發(fā)現(xiàn)了“上臨界馬赫數(shù)”，突破了聲障難題。他創(chuàng)立PLK方法（奇異攝動理論中的變形坐標法，K就是郭的姓氏），被國際學術(shù)界公認為重大突破。他倡導(dǎo)中國高超聲速流、電磁流體力學和爆炸力學的研究，奠定了中國近代力學的基礎(chǔ)。在國防科研方面，他參與了核彈與導(dǎo)彈的研制，領(lǐng)導(dǎo)爆轟力學、空氣動力學等研究，解決了原子彈和氫彈試驗中的關(guān)鍵力學問題。在衛(wèi)星工程方面，他參與人造衛(wèi)星研制，是唯一在核彈、導(dǎo)彈、衛(wèi)星三大領(lǐng)域都作出了重大貢獻的科學家。中國人應(yīng)該永遠懷念他 : 永懷郭永懷。

為什么呢？1968年12月5日，郭永懷因飛機失事殉職，遺體與警衛(wèi)員緊緊相抱，保護了絕密文件，里面有唯一的一整套關(guān)鍵數(shù)據(jù) : 中國第一代熱核導(dǎo)彈的絕密文件（當年并無方便拷背抄本備份海量資料的電腦儲存技術(shù)）。當天郭永懷從青海趕往北京匯報熱核導(dǎo)彈進展，飛機在降落時不幸失火墜毀。搜救人員在殘骸中發(fā)現(xiàn)他和警衛(wèi)員牟方東的遺體緊緊抱在一起，夾在兩人胸前的公文包完好無損，里面的全部文件得以完整保存。1969年9月23日，中國第一次地下核試驗成功，這份珍貴的資料起到了極其關(guān)鍵的作用。

錢學森痛悼這位同校師弟，表示 “中華民族失去了一個天才的兒子?！?郭永懷和錢學森同樣放棄當年國外優(yōu)渥生活條件回國，隱姓埋名投身國防事業(yè)，其科學報國的奉獻精神，公認是“中國知識分子的楷?！薄?/p>

行文至此，筆者認為有必要了解加州理工的成功之處，作為中國在科學技術(shù)研究開發(fā)方面高等院校發(fā)展的重要參考指標。

加州理工的成功與其獨特的歷史背景密不可分。學校前身為1891年由商人Amos Throop 創(chuàng)立的Throop University，最初定位為職業(yè)培訓學校，旨在為洛杉磯地區(qū)培養(yǎng)工業(yè)技術(shù)人才。當時美國的西部開發(fā)有工業(yè)化需求，旨在滿足當?shù)乜萍既瞬湃笨?；早期以文科和基礎(chǔ)科學為主，20世紀初逐漸轉(zhuǎn)向科學與工程教育。1921年正式更名為“加州理工學院”，朝向研究型大學轉(zhuǎn)化。上世紀20至30年代確立了科研導(dǎo)向，密立根校長（1921年）推動學院聚焦物理學與工程學，吸引了包括愛因斯坦在內(nèi)的頂尖學者到來，從而奠定了科研基礎(chǔ)。突破點是引入火箭研究項目（噴氣推進實驗室《JPL》的前身），由現(xiàn)代火箭之父戈達德領(lǐng)軍，為日后在航天領(lǐng)域取得領(lǐng)先地位埋下伏筆。當年加州理工通過高密度引進諾獎級別的學者（成立了密立根、愛因斯坦講座），形成“小而精”的傳統(tǒng)，構(gòu)建學術(shù)生態(tài)。

加州理工位于洛杉磯帕薩迪納市，毗鄰好萊塢和NASA設(shè)施，兼具文化包容性與科研資源支持。在加州工業(yè)化進程中（航空航天、電子產(chǎn)業(yè)崛起），掌握到產(chǎn)學研合作的機會。二戰(zhàn)期間參與國防科研（火箭技術(shù)），獲得美國政府資金傾斜支持，加速了實驗室建設(shè)和學科擴展。加州理工順應(yīng)工業(yè)化需求、利用地域資源、發(fā)揮杰出領(lǐng)導(dǎo)力、把握戰(zhàn)時科研機遇，開拓從技術(shù)培訓到尖端科研的轉(zhuǎn)型路徑，成為后來“小而精”模式的基石。

加州理工的成功核心要素是精英化教育模式 ：質(zhì)量優(yōu)先，不重規(guī)模。極小規(guī)模與超高師生比例，全球數(shù)一數(shù)二。在校學生僅有大約2,000人（本科生不足1,000人），師生比高達1:3，教授可深度參與每個學生的科研指導(dǎo)（例如本科生可以直接操作NASA噴氣推進實驗室的設(shè)備）。相比東岸的麻省理工學院（MIT）的學生規(guī)模是加州理工的6倍，但諾貝爾獎得主密度遠低于加州理工（每千名畢業(yè)生就有1人收獲諾獎）。嚴格的入學篩選以確保學生的質(zhì)素，是另一重要考慮。本科錄取率僅6%左右，新生SAT數(shù)學平均分要接近滿分以確保學生群體具備極強的學術(shù)互動潛力。此外，強調(diào)尖端設(shè)施與跨學科協(xié)作，以確?？蒲袑嵙ΑＰ@內(nèi)具備世界級科研設(shè)施，包括管理NASA噴氣推進實驗室（JPL），主導(dǎo)“機智號”火星直升機和“卡西尼號”土星探測等任務(wù)；又擁有LIGO引力波觀測站（2016年首次探測到引力波，收獲諾獎）和帕洛馬天文臺等天體物理學實驗平臺，動手能力超強。

加州理工的文化傳統(tǒng)是跨學科研究，化學與生物工程聯(lián)合推動基因編輯技術(shù)，物理與計算機科學協(xié)作開發(fā)量子算法。當年錢學森曾參與JPL火箭研究，該項目奠定了航天工程交叉學科的基礎(chǔ)。

此外，師資與學術(shù)生態(tài)的特質(zhì)是 : 頂尖學者驅(qū)動創(chuàng)新。根據(jù)最新的數(shù)據(jù)，加州理工的諾貝爾獎得主共 78人（包括校友、教授及行政人員），密度全球第一?，F(xiàn)任諾獎教授 6人，美國科學院院士75人。物理學家費曼（量子電動力學）、密立根（電子電荷測量）等都曾突破了重大理論。

學院的文化與制度（俗稱“軟件”，應(yīng)定義為生態(tài)環(huán)境）是自由與責任并存，有創(chuàng)新激勵，又允許學生“惡作劇”文化，培養(yǎng)挑戰(zhàn)權(quán)威的思維；創(chuàng)業(yè)孵化器支持科研成果轉(zhuǎn)化（例如英特爾創(chuàng)始人摩爾曾在學院從事應(yīng)用研究）。教授可自主選擇研究方向，不受行政干預(yù)，保障基礎(chǔ)科學有足夠資源長期投入。

在全球化戰(zhàn)略與資源整合方面，強調(diào)校際和校企合作網(wǎng)絡(luò)，與MIT共同運營LIGO，與NASA聯(lián)合開發(fā)深空探測器，充分相互利用資源以達到最大化效益。

加州理工的年度預(yù)算雖然只有哈佛大學的1/5，但科研經(jīng)費占總支出比例超過60%，集中投入關(guān)鍵領(lǐng)域，確保資金的效率回報收益。

歸納言之，加州理工的成功源于對“小而精”理念的極致踐行：以頂尖人才為核心，以自由生態(tài)為土壤，以重大科學問題為導(dǎo)向。其模式證明，學術(shù)影響力不取決于規(guī)模，而在于生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量與韌性。

1978年，鄧小平推動改革開放，重視高等教育，強調(diào)科技興國?？茖W技術(shù)現(xiàn)代化是四個現(xiàn)代化之一。47年來踔厲奮發(fā)，承先啟后，砥礪磋磨，弦歌不輟。中國的今天，頭100間科學技術(shù)高等校院所，基本上已經(jīng)參照加州理工的運作模式和生態(tài)環(huán)境，筆者本文提到有關(guān)加州理工的特色，基本上也是今天中國科學技術(shù)校院所的特色，而且是中國式，關(guān)鍵是加上了規(guī)模整合和黨建引領(lǐng)，雙拳出海。

香港出生、土生土長的陳繁昌教授（前香港科技大學校長），1970年（18歲）從皇仁書院完成理工預(yù)科課程后，到加州理工升讀、取得學碩雙學位（1975）后，轉(zhuǎn)赴斯坦福大學收獲博士（1978）。他是美國國家工程院院士、香港科學院創(chuàng)院院士；曾在耶魯大學、加州大學洛杉磯分校，美國國家科學基金工作；2009至2018年任香港科技大學校長，其后轉(zhuǎn)任沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學校長。陳繁昌專長數(shù)學、計算機科學及工程學，研究范疇包括數(shù)學造影處理與計算機視像、大規(guī)模整合物理設(shè)計以及運算大腦制圖，出版了超過 200 份被推薦的學術(shù)論文，曾是世界上最常被引述的數(shù)學家之一，被認為是有遠見的學術(shù)界領(lǐng)袖、優(yōu)秀學者和科學家。

多午后繁昌兄和筆者在美國重聚，談起他初到加州理工時攻讀氣動力學；當時還以為是學習飛機制造，發(fā)覺原來涉及大量高等純粹數(shù)學抽象方程式理論研究；回想30多年前錢學森也曾在同校攻讀相同學科，他笑言從此開竅，了解到美國的高等學府如加州理工，其學術(shù)氛圍、制度文化、生態(tài)環(huán)境竟如許優(yōu)越。如今內(nèi)地的知名大學基本上已沿著本文總結(jié)有關(guān)加州理工的發(fā)展模式大踏步向前，成績斐然。中美之間的學術(shù)交流，應(yīng)該是攜手共進、互相觀摩、互相學習、互動互補?？茖W無國界?，F(xiàn)時美國在特朗普政府的管治下，以美國優(yōu)先為由，排斥限制甚至壓迫外國留學生，尤其針對來自中國大陸的從事自然科學的莘莘學人，莫名其妙地充滿敵意，采取閉關(guān)鎖國的態(tài)度，逆潮流而動，其深層思考當然是憂慮中國超越自己，因而采取小院高墻的閉鎖政策，十分可惜。

展望將來，筆者估計中國高校將會吸引來自全球南方、“一帶一路”、金磚集團的年輕人來華留學，逐步出現(xiàn)替代100年前美國大量吸引全世界人才不斷到來的局面。俗語有云 : 風水輪流，此一時彼一時，令人感慨萬千。

香港作為國際教育樞紐，關(guān)鍵是要能夠更加深入、更加密切地和內(nèi)地的高校加強合作的網(wǎng)格（grid）建設(shè)，以長期策略引領(lǐng)、提供高水平和全方位的合作方案，吸引更多的留學生到來，繼而通向內(nèi)地。香港特區(qū)最關(guān)鍵的兩個發(fā)展亮點，一是國際金融，一是國際教育。時不我待，機不可失。在這方面，大有可為，但要深思熟慮，嚴肅認真，有實策可實施。有期盼焉。