浅谈茅以升工程科技思想

　　[摘要]茅以升是我国著名的桥梁专家和工程教育家。他毕生致力于我国科技事业，并以其在工程实践中所迸发出的科技思想，为我国桥梁的建设及科技人才的培养做出了巨大贡献。本文旨在通过分析茅以升在工程建设中提出的工程创新科技思想，以期为科技思想更高效、快捷地转化为科技成果提供思路。

　　[关键词]科技；思想；规律；实践

　　作者：吴昕芸

　　1.茅以升科技思想产生背景

　　茅以升（1896.1.9―1989.11.12）字唐臣，是中国现代桥梁工程先驱。他出生于江苏镇江的书香之家，从小受家庭的熏陶，好学上进，善于对问题进行独立思考。1912年，孙中山先生在唐山路矿学堂讲演时，指出开矿山、修铁路的重要性，茅以升深受感染，坚定了走“科学救国”、“工程建国”的道路。之后，他便把建设自己的祖国视为己任，更加努力读书。1916年，从唐山工业专门学校毕业之后，茅以升被清华学堂官费保送，去美国留学。1917年，他不仅获得美国康奈尔大学土木专业硕士学位，还荣获了该大学奖励优秀研究生的“斐蒂士”金质研究奖章。1921年，获美国卡内基・梅隆大学大学工学院工学博士学位。其博士论文《桥梁桁架的次应力》的科学创见，被称为“茅氏定律”（1）。

　　在求学过程中，各位指导老师的思想使茅以升深受启发，并且在今后的一生中，不仅自己坚守老师的正确指导思想，而且试图不断把这些思想发扬光大。比如大学时的恩师罗忠忱。此人曾留学美国学习土木工程，深受西方教育思想，因此他的教学方法也很西化，讲课注重逻辑性且言简意赅。而且，他对学生的要求非常严格，经常会出其不意地考学生，而且严格限制时间。若学生在规定时间内没有交卷，判为零分；若计算结果没有准确到小数点后三位，判为零分。他的思想，就是要培养学生对计算结果的绝对准确。因为将来在工程设计中，一个小数点的错误将会导致非常严重的事故（2）。从后来周恩来要求人民大会堂的工程设计方案中一定“要有茅以升的签名来保证”，可以看出，罗老师对茅以升做工程设计的严谨思想起了很大的作用。

　　再比如当时在桥梁力学界有所建树的康奈尔桥梁系的主任贾贝克，他对茅以升在科技思想上非常重要的影响是注重实践。他曾对茅以升说：桥梁这门专业，实践更为重要，没有实际经验等于什么都没学会。在茅以升今后的工程实践中，茅以升特别强调做工程要边实践边学习，这与贾贝克老师的指导是分不开的。

　　2.茅以升的主要科技思想

　　2.1新科技方法要依自然规律而提出，利用已有的客观条件解决问题

　　在中国，茅以升这个名字始终是和钱塘江大桥紧密联系在一起的。钱塘江大桥位于浙江省杭州市西湖之南，六和塔附近的钱塘江上。它是由茅以升主持设计，是我国自行设计、建造的第一座公路铁路兼用的现代化大桥（3）。然而，这个成就的取得相当困难。由于钱塘江水文地质条件十分复杂，民间有“钱塘江上架桥――办不到”的谚语，工程技术界也认为在钱塘江上架桥几乎无法实现。1933年，在资金紧张、设备简陋、国内政局不稳可能随时停工的条件下，茅以升直面困难，迎难而上。在工程实践中利用自然规律，突破了80多个技术难题，创造了一些新型的施工方法，保证了工程的顺利进展。

　　在建桥过程中，茅以升遇到的第一个难题就是打桩。根据测量，当时一共要将1440根长桩准确地埋进江底。虽然为此特别制作了两只能起重140吨的打桩机船，但是因为江底泥沙中有砂砾层，轻则打不下去，重则桩会折断，这种力度很难掌握。这个难题让茅以升和其他工作人员很焦虑。后来看到有人拿铁壶浇花时，流出的水向花坛猛冲过去，把花坛中的小块泥土冲出一个小洞，突然给了他灵感。他利用钱塘江水多的优势，把江水抽到高处，再向江底猛冲，把泥沙冲出一个洞后再把木桩放到洞里，然后用汽锤击打。通过在工程中使用这种利用自然优势打桩的方法，茅以升使打桩的效率提高了30倍。

　　在建桥的过程中，怎样把桥墩筑好也是一大难题。钱塘江水深流急流沙厚重，厚重的材料放在流沙里一般会随江流的冲刷往上流方向移动。为此，茅以升利用江底的水压，发明了“沉箱法”：将钢筋混凝土做成的箱子口朝下沉入水中，使其罩在江底；再用高压气把箱里的水排走，让工人在箱里挖沙作业，使沉箱与木桩逐步结为一体；最后在沉箱上再筑桥墩。尽管方法已经设想的比较全面，但因浪潮和江流的猛烈冲击，放置沉箱仍会发生“乱窜”的情况。于是，茅以升和工作人员仔细研究江流和海潮的规律，趁涨潮时放下沉箱，落潮时借潮水之力让其迅速就位。由此，解决了筑桥墩的问题。

　　在钱塘江上建桥，利用江水的优势来辅助运用在了很多方面，很多科技创新思想也都由此产生。而这些，都是光学习书本、学习理论知识无法创造出来的。只有在实践过程中，才更容易发现问题；然后通过各种思路找出应对方案并检验，再在实践中得出检验的结果。茅以升处理工程难题，不是想要通过征服自然达到自己的目的，而是善于利用自然的力量，顺势解决。这么做，不仅可以提高效率，而且可以促进人与自然的和谐发展。从长远来看，这种科技思想是非常正确的。

　　2.2科学为生产服务，理论需通过实践转化为成果

　　茅以升所从事的工程建设领域，尤其需要产生实际的成果。仅通过研究理论来分析项目的可行性，是不可靠的。实际运行过程中，不可能存在理论研究时假设存在的诸多理想状态，实施过程中总是有意想不到的外部因素干扰。例如在钱塘江大桥筑桥墩时，若只通过思考放置沉箱是否可行，而不是通过实际放置，就不会发现海潮的干扰作用。因此要想理论和实际成果不脱节，就应该把理论研究放到实践操作中去检验，不然只研究理论，不出成果，只会导致空想（4）。

　　基于此理念，1954年，茅以升率先提出“生产教育和研究的三位一体”，即“产学研”三结合的观点，并在他所主持的铁道科学研究院中贯彻执行，要求科研人员为生产服务。他认为：“我们进行科学研究工作的目的主要有两个：一是提出关于新技术的建议，在工农业生产中试行推广，以便解决生产中的技术问题，进行技术改造，或者生产新品种，实行新措施；二是提出科学上的新理论，以便逐渐形成新技术，为将来的生产服务。总的来说，科学研究的任务就是为了生产，包括今天的和明天的（5）。”茅以升对此做了一个生动的类比：如果基础科学是棉花，技术科学是布匹，那么生产实践就是衣服。科学的最终归宿还在生产的运用，棉花、布匹的最终归宿就是做成衣服。为了提高科学变为生产的转化率，他提出了“习而学”的思想，打破传统理论与实践脱节的现象，建议学生边实践边学习。他把桥梁专业学习内容按学年分为四个阶段（6）：第一年级，新生在造桥工地和桥梁工厂各实习半年，练习绘图；第二年级，前半年学习与桥梁有直接关系的理论课程，后半年在施工现场实习，晚间阅书及绘图；第三年级，前半年在学校学习较为基本的理论课，后半年在施工现场实习较为负责的施工、管理和设计等项目，晚间阅书及绘图；第四年级，全年在校学习基础科学课程并在实验室做实验。在现场实习时，必须有各种教师（教授或者工程师）协助布置每天工作计划，讲解工作内容，并安排有经验的工人对学生进行指导。这样，在实践过程中，学生不仅可以加深对理论的理解，而且可能在实践过程中发掘新的解决方案，其结果不仅可以提高生产效率，而且可以创造出新产品。

　　不仅如此，为了尽快达到理论与实践的理性契合，加快教育界与产业界的互动，茅以升还设计了弹性化的学制管理，即在每一学年结束后，学生都可以根据自己是否需要继续接受理论知识来选择是否直接开始就业。这种弹性化的学制管理，可以将拥有不同层次理论的人才根据企业需要，安排在各个岗位，将他们掌握的理论知识运用到不同层面的实践中去，用这种方法，可以加快不同层面工程项目的开发，提高科研成果的转化率。这种理念就是我们现在经常提到的“产学研”，概括起来说就是：企业、科研院所和高等学校之间通过合作，将科研理论通过开发，变为实际成果推向市场。

　　2.3生产要为科学服务，引申为国家要为培养科技人才而实施激励政策

　　茅以升所提出的生产要为科学服务，主要是指生产要为科学提供器材、输送科技人才等。但是，这些都不是轻而易举能得到的。优质先进的科技器材需要大量资金购买，没有国家的资助，个人难以承担；杰出的科技人才如果仅占少数也是不够的，一个国家整体科技力量的提高，需要杰出科学家和千千万万个科研工作者共同努力，如果没有国家的激励政策，难以确保大多有科技天赋的人愿意从事这一工作。

　　从茅以升自身的经历来说，也处处可以看出国家对科技工作者的激励政策。由于茅以升之前的学业优异、能力突出，国家给他提供工程人员、经费、器材，助他修建钱塘江大桥、人民大会堂等，让他充分施展自己的才能；修建完毕，给他应有的职位、赞誉和待遇，让他在受褒奖、无后顾之忧的条件下继续努力工作；同时，由于对他的信任，给予他培养更多科技人才的机会……想要科学家及科技工作者充分发挥自己的才能与智慧，国家的激励政策作用相当显著。

　　3.总结

　　利用已有的客观条件，依自然规律解决问题；强调“产学研”，提出科技要为生产服务，提高科研成果转化率；认为生产要为科学服务，是茅以升的主要科技思想。正是在这些思想的指导下，茅以升在中国乃至世界桥梁建设领域取得了不凡的成绩，并为科技思想与科技成果的高效转化提供思路。这些重要的工程科技思想对我国目前的科技领域研究仍具有重大的指导意义。