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离开均匀稳定状态的微小扰动概念，成功地建立了描述燃烧室压力变化规律的方程，并进而研究了时滞系统的运动规律。
弹道摄动理论在变系数线性控制系统设计中的应用，也是钱学森的早期研究成果。应用弹道摄动理论的本来目的，只是计算飞行器弹道相对于标准弹道的微小修正量（这种修正是由于飞行器的重量与标准值之间的误差、大气状态的改变、风的扰动作用等因素引起的）。由于现代大型快速电子计算机的出现，完全可以分别地直接计算每一条受扰的弹道，所以弹道摄动理论在弹道计算上的用处也就随之消失了。然而，变系数线性控制系统的设计问题却恰好可以应用弹道摄动理论。Ｒ．德瑞尼克（Ｄｒｅｎｉｋ）在１９５１年研究过这种理论对远程火箭控制问题的应用。但是，钱学森在１９５２年发表的《长射程火箭飞行器的自动导航》研究结果，不仅比德瑞尼克的结果更完善，而且包含了自动导航的内容。
第一版《工程控制论》原是用英文写的，１９５４年由麦克劳？希尔（ＭｃＧｒａｗ－Ｈ出）图书公司在美国出版。此后，俄文版于１９５６年，德文版于１９５７年，中文版于１９５８年相继出版。书中所阐明的基本理论和观点，一方面奠定了工程控制论的基础，另一方面指出了进一步研究的方向，对自动化科学技术理论的进展起了重要作用。原书中、英、德、俄等各种文版不断为世界各国科学技术工作者所引证和参考。到１９８２年，意大利数学家Ｇ．Ｐ．斯蔡格（Ｓｚｅｇｏ）在美国学术出版社出版的《经济分析中的量化新技术》一书中，还对钱学森在《工程控制论》中建立的理论方法有很高的评价。宋健和其他几位中青年控制论理论科学家根据钱学森的委托而完成的《工程控制论》（修订版）于１９８０年出版。工程控制论从深度与广度上推动了电子计算机技术革命、核能技术革命、航天技术革命和光子技术革命的发展。
钱学森（七）
物理力学
钱学森在１９４６年将稀薄气体的物理、化学和力学特性结合起来的研究，是先驱性的工作。１９５３年，他正式提出物理力学概念，主张从物质的微观规律确定其宏观力学特性，改变过去只靠实验测定力学性质的方法，大大节约了人力物力，并开拓了高温高压的新领域。１９６１年他编著的《物理力学讲义》正式出版。现在这门学科的带头人是芶清泉。１９８４年，钱学森向芶清泉建议，把物理力学扩展到原子分子设计的工程技术上。
系统工程
钱学森以他在总体、动力、制导、气动力、结构、计算机、质量控制等领域的丰富知识，为组织领导我国火箭、导弹和航天器的研究发展工作发挥了巨大作用，他对中国火箭导弹和航天事业的迅速发展作出了卓越贡献。学术上最重要的贡献是发展了航天系统工程。
航天系统工程的起源，可以追溯到２０世纪４０年代。在４０年代，喷气推进实验室通过研究火箭助推飞机起飞装置开始，逐步从加州理工学院的一个工程研究小组演化成为航天工程研究组织。钱学森运用并发展了他在喷气推进工作中获得的经验，从５０年代后期中国航天计划开始实施的时候起，他就和广大干部、科技人员在周恩来总理和聂荣臻主任领导下，把当时苏联航空技术发展中的总体设计部和我国行政组织管理的实际结合起来，这也就是今天称为航天系统工程的组织管理。现在，中国的航天系统工程已发展到成熟阶段，它包括：
（１）由总体设计部对航天工程进行科学的技术管理（又称技术协调）。总体设计部由熟悉大系统各方面专业的技术人员组成，在总设计师的领导下，根据任务的要求，用系统分析的方法进行大系统指标论证、总体方案（包括技术途径、经济性和可行性）论证、流程设计和系统环境分析，选择总体参数和构形，以确定系统体系结构的组成、功能；从整个大系统的要求出发，提出各组成系统的设计参数和技术要求，将各组成系统结合成一个有机的整体，进行系统试验和系统使用方法的总体设计，提出各种试验和使用设施的技术要求，或对现有试验和使用设施提出采用或改造的建议。
（２）在整个航天系统工程过程中，采用建模与仿真技术。包括数字仿真和半实物仿真，以实现系统方案的整体优化、系统功能和结构的协调一致。
（３）计划管理机关用管理信息系统对航天工程实行科学的计划管理。这种有电子计算机的信息系统能够形成一高效的数据库，不断将各项工作的历史情况和最新进度显示出来，对经常变动的计划进展情况进行快速处理，使计划管理人员及时掌握整体计划的全面动态，发现薄弱环节，对拟采取的计划协调措施用网络模型和电子计算机进行模拟，预测措施的效果，为决策提供依据，选择人力、物力和财力的最佳调度方案。航天工程系统的总体设计机构和计划管理机关，形成航天工程计划领导人的参谋机构的整体，前者是航天工程系统总体概念、总体方案、总体设计技术协调措施科学性的体现者；后者是航天工程系统计划协调措施中科学性和人、财、物调度权力的体现者。
钱学森不仅将我国航天系统工程的实践提炼成航天系统工程理论，并且在８０年代初期提出国民经济建设总体设计部的概念，还坚持致力于将航天系统工程概念推广应用到整个国家和国民经济建设中，并从社会形态和开放复杂巨系统的高度，论述了社会系统。任何一个社会的社会形态都有三个侧面：经济的社会形态、政治的社会形态和意识的社会形态。钱学森从而提出把社会系统划分为社会经济系统、社会政治系统和社会意识系统三个组成部分。相应于三种社会形态应有三种文明建设，即物质文明建设（经济形态）、政治文明建设（政治形态）和精神文明建设（意识形态）。社会主义文明建设应是这三种文明建设的协调发展。从实践角度来看，保证这三种建设协调发展的就是社会系统工程。从改革和开放的现实来看，不仅需要经济系统工程，更需要社会系统工程。
系统科学
钱学森对系统科学的工作可以追溯到１９５５年。这一年秋天，钱学森和许国志一同把运筹学的“种子”从它的发源地美国带回了祖国。１９５６年，钱学森创建了我国第一个运筹学研究组，并把这个研究组作为他负责组建的中国科学院力学研究所的组成部分。钱学森和许国志通过这个研究组开辟了运筹学面向我国社会主义经济建设的发展方向。作为一个有远见的科学家，他在当时已预见到运筹学不单要研究现有武器装备的运用，而且更要研究未来武器装备的规划与运用。因此，他在国防部第五研究院创建了我国第一个军事运筹学研究机构——“作战研究处”，开辟了运筹学面向我国武器装备规划、论证的一个发展方向。这可以说是我国国防系统分析研究工作的起源。
从１９７８年春天开始，钱学森为促进运筹学、系统工程、系统分析在我国的发展，作出了重要的贡献。他先后在北京、成都、昆明、长沙发表了一系列学术讲演。这些讲演的主要见解，后来集中表达在１９７８年９月２７日公开发表的论文《组织管理的技术——系统工程》中。这篇论文对运筹学、系统工程和系统分析科学活动在中国的繁荣，产生了十分积极的影响。１９７９年７月２４日，钱学森应邀在中国人民解放军总部机关领导同志学习会上向数千名听众发表了与王寿云、柴本良合写的题为《军事系统工程》的长篇讲演，把计算机作战模拟技术推荐给中国人民解放军。他指出：“战术模拟技术，实质上提供了一个‘作战实验室’，在这个实验室里，利用模拟的作战环境，可以进行策略和计划的实验，可以检验策略和计划的缺陷，可以预测策略和计划的效果，可以评估武器系统的效能，可以启发新的作战思想。”“在模拟的可控制的作战条件下进行作战实验，能够对有关兵力与武器装备使用之间的复杂关系获得数量上的深刻了解。作战实验，是军事科学研究方法划时代的革新。”钱学森的这篇讲演，对国防系统分析在我国的发展产生了很大的推动作用。１９７９年１０月，钱学森在北京主持召开了“北京系统工程学术讨论会”。这次会议促成了中国系统工程学会及其所属专门从事国防系统分析研究的群众性学术团体——军事系统工程专业委员会于１９８０年正式成立。钱学森等著的《论系统工程》在１９８２年１１月出版，增订版在１９８８年１０月出版。
钱学森（八）
有了系统分析、系统工程、控制论、运筹学和作战模拟，从现代科学技术体系的认识考虑，系统科学的概念就形成了。
钱学森对系统科学最重要的贡献，是他发展了系统学和开放的复杂巨系统的方法论。钱学森对这一问题的兴趣起源于８０年代初对军事对阵模拟的研究。１９８１年５月２５日，他在与方福康的通信中说：“４０年前，Ｊ．冯？诺伊曼（ｖｏｎ Ｎｅｕ－ｍａｎｎ）同Ｏ．莫根施特恩（Ｍｏｒｇｅｎｓｔｅｒｎ）建立了博弈论，后来因为计算理论太繁，实际应用时，往往用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ数值法上电子计算机，求得结果。近来，在计算机下棋和简单的军事战斗集体（如排对排）的行动已经实现了。但如何把理论用于结构复杂、成员众多的对阵集团，问题太复杂，就连电子计算机也不行了。这是军事系统工程中的一个大问题，也是微观经济过渡到宏观经济的根本问题。能不能把博弈论和系统学结合起来，以解决此难题？”从１９８１年夏天到１９８２年１０月，在为指导王寿云编著《现代作战模拟》一书而进行的几次讨论中，钱学森从Ｆ．Ｗ．兰彻斯特（Ｌａｎｃｈｅｓｔｅｒ）的工作提炼出半经验半理论的处理复杂对阵问题的方法论（见《现代作战模拟》第三章）。在后来的研究工作中，钱学森赋予这一方法论更广泛的含义（参见《论系统工程》增订版说明）：处理复杂行为系统的定量方法学，是科学理论、经验和专家判断力的结合。这种定量方法学，是半经验半理论的。提出经验性假设（猜想和判断），是建立复杂行为系统数学模型的出发点。这些经验性假设（猜想或判断）不能用严谨的科学方式证明，但需用经验性数据对其确实性进行检测。从经验性假设（猜想或判断）出发，通过定量方法途径获得的结论，仍然具有半经验、半理论的属性。当人们寻求用定量方法学处理复杂行为系统时，容易注重于数学模型的逻辑处理，而忽视数学模型微妙的经验含义或解释。要知道，这样的数学模型看来“理论性”很强，其实不免牵强附会，从而脱离真实。与其如此，反不如从建模一开始就老老实实承认理论的不足，而求援于经验判断，让定性的方法与定量的方法结合起来，最后定量。这样的系统建模方法是建模者判断力的增强与扩充，是很重要的。钱学森并没有把研究工作停止在这一水平上，他同于景元、戴汝为合作，深入到一个科学新领域——开放的复杂巨系统及其方法论（参见《自然杂志》１３卷１期）。开放的复杂巨系统目标还没有形成从微观到宏观的理论，没有从子系统相互作用出发，构筑出来的统计力学理论。那么有没有研究方法呢？有些人想得比较简单，硬要把处理简单系统或简单巨系统的方法用来处理开放的复杂巨系统。他们没有看到这些理论方法的局限性和应用范围，生搬硬套，结果适得其反。例如，运筹学中的对策论，就其理论框架而言，是研究社会系统的很好工具，但对策论今天所达到的水平和取得的成就，远不能处理社会系统的复杂问题，原因在于对策论中已把人的社会性、复杂性、人的心理和行为的不确定性过于简化了，以致于把复杂巨系统问题变成了简单巨系统或简单系统的问题了。同样，把系统动力学、自组织理论用到开放的复杂巨系统研究之中，之所以不能成功，其原因也在于此。系统动力学创始人Ｊ．福雷斯特（Ｆｏｒｒｅｓｔｅｒ）就提出，对他的方法要慎重，要研究模型的可信度。钱学森在１９８９年指出，实践已经证明，现在能用的、唯一能有效处理开放的复杂巨系统（包括社会系统）的方法，就是从定性到定量的综合集成方法，这个方法是在复杂巨系统研究实践的基础上，提炼、概括和抽象出来的。除去复杂军事对阵系统外，各类复杂巨系统的研究实践还包括：
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