发展工程控制论

维纳在20世纪40年代末期创立的控制论，早已拓展到工程技术和社会各个领域，取得了巨大的科技效益和社会效益。在此基础上，我国著名科学家钱学森创立的工程控制论，成为我国在工程控制理论的权威。钱学森用英文撰写的《工程控制论》一书，成为这一领域的奠基性著作，得到国际科学界的高度评价。在这个理论指导下，我国航空航天事业取得了惊人的成就。

科学总是不断创新和发展的。经过几十年实践，控制领域不断扩大，钱学森委托宋健主持《工程控制论》（第二版）的编写工作。钱学森为什么要委托和选择宋健来完成这项艰巨的任务呢？原因是他相信宋健具有完成这项工作的才能。

宋健于1931年出生在山东省荣成县一个农民家庭，8岁就扛起红缨枪，13岁就正式参加了八路军，15岁入党，是个老革命。他在家乡高小毕业后，只读了一年多就被保送到哈尔滨工业大学深造。一年以后，他以优异成绩通过了留苏选拔考试，跨进了苏联最有名和最古老的莫斯科包曼工学院，专攻自动控制专业。后来，他又考上了莫斯科大学夜大学，攻读数学力学。在包曼工学院，他的近50门功课全是满分，获得金质奖章。在莫斯科大学的百名同学中，他获得了前三名的好成绩，毕业后又在包曼工学院攻读研究生。他发表的毕业论文已处于国际领先水平，苏联一些著名的专家学者认为，这个已获得副博士的中国留学生的论文，实际上已经达到了博士水平。但由于当时中苏关系发生了不正常的变化，宋健未能获得博士学位。

1960年底，宋健回国后，一直从事我国导弹、卫星的尖端科学研究工作。他首先主持了地空导弹控制系统的总体设计工作，任主任设计师。1965年，他领导反弹道导弹武器的总体论证设计和研制工作；70年代后期，他任核潜艇发射的潜地导弹第一副总设计师；80年代初，宋健领导了我国第一颗通信卫星的发射、飞行控制试验工作，任总指挥。宋健在航天战线工作20多年，先后担任研究室主任、研究所副所长、研究院副院长、院长、航天部副部长、部长等职，为我国航天事业立下汗马功劳。1984年，宋健任国家科委主任；1991年，被选为中国科学院院士；1996年，任中国工程院院长。

作为一名研制和发射导弹卫星的科学家和领导人，他不但认真地抓好从方案论证到设计、制造、试验、安装生产的组织和指挥，而且深入现场，发现问题及时解决，重要环节亲自跟班作业，危险关头带头挺身向前。1980年，由核潜艇发射的固体导弹“遥一”进行飞行试验，火箭已经立在发射架上。发射的头天晚上突然飘起了雪花，宋健便打着手电爬上发射架，把16米长的导弹从头到尾详细检查了一遍，未发现任何问题他才放心。在宋健和广大科技人员的共同努力下，我国已挤身世界航天大国的行列。

宋健不仅把主要精力用于导弹、卫星航天事业，而且在控制论的研究和应用上取得了辉煌成就。这就是钱学森把编写《工程控制论》（第二版）的重要任务委托他来完成的原因。即使是在1971年，正在被审查的宋健仍在暗地里为查明10年前某型号导弹发射失败的原因而在悄悄地读书，以解决弹体振动问题，并一直在进行这方面的理论研究。他还有的放矢地研究控制论，为导弹、航天的实践解决了许多问题。他搞出了弹体结构弹性弯曲运动的数学模型，解决了导弹飞行试验中的弹体振动问题。回国后30多年，宋健在控制论的研究应用上取得了辉煌的成就。除了结合导弹、航天实践建立了一系列开创性理论之外，1962年他与韩京清合作的论文《线性最优系统的分析和综合》，得到了我国许多著名科学家的高度评价，被推荐参加了1963年在瑞士举行的国际自动控制联合会第三届代表大会。

20世纪50年代初期，钱学森在滞留美国时，把当时工程实践的经验概括成一般理论，写成《工程控制论》一书，开创了工程控制论这门新的技术科学。这本书先后出版了德、俄、中文版。为推动控制论科学的发展，60年代，科学出版社决定再版此书。钱学森认为该书的内容需要进一步扩充提高，于是在1964年正式委托宋健修订《工程控制论》。肩挑导弹卫星和航天工程两副重任的宋健，在于景元和唐志强等人协助下，结合自己在这一领域勤奋工作和研究的实践，进行了长达十余年的艰苦劳动，倾注了大量心血和精力，把30万字的《工程控制论》扩充到了120万字。新版巨著于1980年由科学出版社出版，并获得全国优秀科技图书奖。

为此，钱学森在新版《工程控制论》的序言中高度评价了宋健等人。他说：“《工程控制论》这一新版的作者们，正是这一时期锻炼起来的中国青年控制论科学家。他们，尤其是宋健同志，带头组织并亲自写作定稿，完成了工作量的绝大部分，是新版的创造者。”钱学森又在另一场合说：“有人说我是控制论权威，事实上，现在中国的控制论权威是宋健不是我。”

作为一个爱国科学家，宋健十分关注中国各方面的现代化建设工作。他深深地感受到中国的人口、资源和环境这三大问题直接影响着国家的经济建设和现代化进程。他利用业余时间又研究起这三个问题来。对于人口问题，宋健投入了更多的时间和精力。人们没有忘记中华人民共和国成立初期，著名经济学家马寅初提出了控制人口增长的《新人口论》，但遭到了错误的批判。结果是人口猛增，我国人口从1964年的6亿增加到1976年的9.4亿。宋健清楚，按工业总产值的绝对数，中国在世界上可以名列前茅，可是拿十几亿人口这个巨大数字一除，就变得非常可怜了，何况人口还在继续增长。宋健开始大量收集人口问题的资料数据，研究人口的发展历史、现状和趋势，力图用自己所熟悉的控制论这一理论武器来解决人口控制问题。在多年与自己精诚合作研究控制论的老朋友于景元和具有丰富计算机工作经验的李广元的通力协助合作下，他创造性地运用控制论的理论方法，于1979年底，建立起中国人口发展模型和控制模型。根据这个模型，只要填入相应的人口参数，就可以对人口发展做出百年预测。他向中央提出了控制人口增长的建议，为中央制定人口政策和发展战略提供了定量的科学依据。后来我国人口发展的实际情况，完全证明了他的建议的正确性和科学性。他创立的“人口控制论”为中国人口增长过快敲响了警钟。

按照宋健提供的方法推算，中国以六七亿人口为最理想，而当时人口近10亿，如果不控制，到2000年中国人口将近14亿，而到2050年将达到40亿。宋健建立的人口控制论，提出了人口控制中的一个关键性定理：每一个国家和民族，都有一个双向极限总和生育率（即平均每个妇女的生育数），超过这个极限，人口将无限地增长；反之则逐步下降。这个确定极限生育参数的公式，得到了世界人口学界的公认，并被称为“宋-于定律”。

1980年秋天，宋健应美国哈佛大学等几所著名高等院校之邀赴美讲学。他的“人口控制论”的演讲受到热烈欢迎和高度赞扬。凭借在人口学方面杰出的创造性的贡献，1987年，他荣获国际建模学会最高奖——爱因斯坦奖。他在人口控制论方面已出版了6本中英文专著和大量论文，同时他还把控制论广泛地应用到我国的经济和社会生活等各个领域中，开创了“社会控制论”这个新学科。

宋健的成功，首先在于他有非常扎实的理论功底。他留苏十几年，学到了先进的科学技术知识。苏联作为当时与美国抗衡的另一个超级大国，首先是在空间竞赛方面有许多领先世界的尖端科技。虽然与中国关系不好，但这反倒激起了宋健强烈的求知欲望，所以他在留学时的论文就已经达到了领先世界的水平。直到20世纪80年代，宋健担任了国家科委主任，苏联有关方面鉴于他在控制论方面和航天技术方面做出的巨大贡献，又破例把在50年代就应该授予他的博士学位正式授予给宋健，弥补了历史性的缺憾。

其次在于宋健的勤奋。在留苏期间，宋健白天上包曼工学院的课，晚上上莫斯科大学的课，五十几门功课几乎全是满分，这个纪录恐怕是非常罕见的。“文革”中，他白天接受审查批判，晚上还在看书研究。在西北戈壁滩上的一个火箭发射基地，该基地图书馆的书籍被他“吞”掉了大半，他房间的小台灯夜夜亮到凌晨两三点钟。空气动力学、量子力学、原子物理、天体物理、解剖学、历史、考古、外语到《圣经》等，他都认真攻读一遍，等于又上了一个大学。广博系统的知识，在他的头脑里经过加工后融会贯通，变成了超乎常人的智慧和本领，使他在导弹、航天和控制论上创造了非凡的业绩。

第三是宋健具有强烈的爱国情怀。作为一个有建树的完全由国家培养起来的科学家，宋健始终把国家利益放在第一位。面对“文革”动乱他忧心如焚，但又无力回天，只有拼命学习和工作。1975年，宋健对一位朋友说：“中国经济上不去，一个重要原因就是吃大锅饭。”1978年，他又说：“中国经济要发展得快，必须实行开放政策，农村搞责任田，干部取消终身制。”几年后，他的预言都证实了。宋健倾心研究人口控制论，也是充分考虑到国家的未来和发展，为子孙后代着想。他所创立的人口控制论，受到美国人口学家的高度赞扬。