“两院院士”沈志云谈“科学精神”

4月3日，劢坦咨询总经理倪冰前往峨眉山看望沈院士(中国科学院，中国工程院两院院士)，老人家精神矍铄，侃侃而谈，92岁的高龄，仍每天坚持学习，时刻心系中国高铁的发展。老人家对待“科学精神”总结了十六字箴言—“志存高远，脚踏实地，刻苦耐劳，团队为先”，值得吾辈深思学习！

沈志云 

在工程领域做科学研究必须具备特殊的观点、理念和工作态度。检讨我一生许多事情没有做好，问题都出在这种科学精神不够强。总结一些勉强可算成功的经验，可以归納成下面这四句话：

志存高远，脚踏实地，刻苦耐劳，团队为先。

1949年8月6日长沙和平解放，当时我刚高中毕业，住在长沙东乡家里，准备高考。长兄沈立芸在长沙大麓中学教书，他告我长沙市没有考区，安排我马上去武汉应考。我8日在湘江坐船，走了两天才到武昌，当即到实验中学唐山工学院招生点报名，赶上了第二天的考试。三天考完后，又到武汉大学住了一个月，报考了清华和武大。后来三校都通知录取了。我当时面临选择去哪所大学的问题。还是长兄高瞻远嘱地替我分析：你志在学工，当今中国称得上工业的只有纺织和铁路，要进铁路就必须选唐山工学院。他比我年长15岁，长兄如父，我当然听他的，毫不犹豫地选择来唐山。

自从1949年10月份一脚踏进本校校门，就一辈子没有离开学校，没有离开铁路！七十二年的经历告诉我，当年的选择完全是正确的，是长兄当时的高瞻远瞩，铺垫了我整个人生的道路！

长兄还醇醇盯嘱：一定要志存高远，不仅要大学毕业，还要出国留洋，站在世界之巅去做学问，做出震惊世界的成绩，才是对国家的最大贡献。检讨我的一生，离长兄的希望，真是差得太远，一想起他，就感到十分惭愧。但是，这种“难于交账”的心情，却帮助我在自己人生道路上的几个关键时刻，做出了一些比较超前的决定。

1988年，国家从世界银行拿到一笔美元贷款，准备增设50个国家重点实验室。铁道部拿到两个申请指标，我校和北京交大各分一个，我校交机械、电气两系合报。当时我属基础课部，在欧洲讲学，回来时，两系申报接近尾声，一共提了16个课题。我从孙翔、严隽耄教授那里知道这个情况后说，为什么不站高一点，从全球视野出发，为在我国开始建设高速铁路服务，集中建设一个机车车辆高速试验台，充分发挥国家重点实验室的作用呢？孙翔教授把我的意见告诉当时任副校长负责主持本次申报的曹建猷教授。不承想曹教授完全同意我的看法，说服两系，放弃已提出的16个课题，集中申报这个高速试验台。结果，在280多份申报中，总分排名25，处于前50名之列，获得通过，成为以后17年中铁路系统唯一的国家重点实验室。

1989年开始建设牵引动力国家重点实验室（以下简称TPL国重），从22个专职人员起步，到现在发展到100多人，两次评估优秀，获得金牛奖，评语都是：在我国高速铁路发展中，发挥了不可替代的作用。32年的历史证明，高瞻远瞩、顺应历史发展的必然，符合全球视野的科学精神是非常重要的。

2004年，中国科协在成都举办院士论坛，邀我做报告。当时正值中国高铁在酝酿、探索之后，如火如荼地进入引进消化吸收再创新的成熟期，不需要再讲什么促进的话。需要提醒的是要提前考虑后高铁时代的准备。于是我选择了讲管道磁浮的问题。高速环保超标，要加真空管道；磁浮必需采用我国原创的高温超导技术。当时反映不大，甚至还有反对的，说太超前了，脱离实际，是一种空想。

又是一个不承想。后来我向铁道部汇报这一想法时，却得到铁道部领导的鼎力支持，直接向TPL国重拨款3亿元，并要求学校配套1.5亿元,开建新的试验平台，包括管道磁浮的基础性研究。2014年建成50米小型管道磁浮试验线，2019年完成4米直径长140米的大型管道磁浮试验台，2020年四川省成都市决定投资5.8亿元，在室外开建1.5公里的管道磁浮试验线。同时工程化研究也在进行，云南省拟投资1000亿元修建昆明丽江超高速磁浮线，采用高温超导技术。2021年1月13日，高温超导试验样车在TPL国重修建的试验线路上正式启动，震撼了国内外！四十年前王家素、王素玉两教授原创的高温超导技术，经过20年的工程化研究，终于得到认可了。我17年前的所谓“空想”，经过四十年磨一剑，二十年一辆车，证明的确包含了超前的科学精神。

2018年8月27日成都市委办公厅发给学校感谢信：贵校信息“沈志云院士建言：着眼未来引领世界轨道交通发展潮流”被中央办公厅信息综合室单篇采用，供中央领导参阅。上述管道磁浮的建议占了主要地位。

还是一个不承想。在今年2月24日，中共中央、国务院最新印发的《国家综合立体交通网规划纲要》中，居然明确写上：“研究推进超大城市间高速磁悬浮通道布局和试验线建设”！尤其京津冀、长三角、粤港澳大湾区和成渝地区双城经济圈4个地区作为极，4极之间联系要加快构建6条主轴，建设综合性、多通道、立体化、大容量、快速化的交通主轴。在所附插图上用加重红色标注成一个钻石图形。  

真是巧合，张卫华在2017年的香山会议上建议布局超高速管道磁浮通道时，画的正是这个钻石图形！联系大城市之间必须3小时到达的要求，除航空外，地面就只能是800公里时速的管道磁浮了。这使2004年就提过建议的我们团队充满期待和喜悦。

上述“院士建言”中的另一点就是建议研制智慧复兴号CR500和CR600，实现运营速度450km/h及以上，探素轮轨列车的世界最高速度。在国务院公布的发展刚要中，也提推进智慧发展，提升智慧发展水平。

我的一贯观点是，200km/h到600km/h之间是轮轨天下，任何磁浮都不足以与轮轨相比。例如智慧复兴号CR500如研制成功，单就智慧驾驶一项而言，450km/h商业运营的CR500，比一般自动驾驶不同，能够自动识别线路状况，根据安全、舒适、环保等要求，自动计算决定最高运行速度，所以能与既有高铁网兼容。例如上京沪高速线，在曾经试验到486.5km/h的先导段上，就能以高达450km/h的速度运行。

本来以最小曲线半径限制全线最高运行速度是不尽合理的。日本高铁标准那么低，现在最高运营速度也提高到320km/h。我国已启动CR450复兴号的研发，要在原有350km/h的线路上提速到400km/h。所以，我们的CR500到现有高铁上跑到450km/h及以上是完全可能的。这一与现有高铁网兼容的特点，是任何磁浮列车都不具备的。

我相信这个支持智慧复兴号的第四个“不承想”，随着数字时代的到来，在2049年以前，总会出现的。有诗为证：

轮轨天下

八十年代酝酿，

九十年代探索，

零十年代成熟，

一十年代发展，

二十年代辉煌，

三十年代智能，

四十年代智慧，

稳稳领跑全世界！

在工程领域做科学研究的第一要点就是要实践第一，为生产服务。只有深入实际，踏实工作，才能做出有用的成果。这是我最深刻的一点体会。

我是学机车车辆工程的，1952年大学毕业填报工作志愿时，三个志愿都是下工厂，结果却是留校当理论力学助教。三年后学校请了一位车辆修理的苏联专家康斯坦丁.尼可拉耶夫来校讲学，这才把我调回机械系车辆教研室，当车辆修理裴毓达教授的助教。1956年被派留苏，当然就是去学车辆修理。当时车辆修理被认为是最没有学问的一门课，交钱伟长先生最后审批时，钱老不忍反对，只加批语“以后再不要派这种专业的人出国留学”！到达列宁格勒铁道学院后，因尼可拉耶夫不是正教授，指导教师只能定为动力学专家伊万.契尔诺可夫。他怕我不安心做学问，特别对我说，先在此搞修理，回国后仍可从事动力学研究。

尼可拉耶夫在工厂工作20多年，担任过总工、厂长，又从事教学十几年，是最有实际经验的老师，我很尊重他。他一次拿出一张有200多个论文题目的清单让我挑选，我只要求他安排我下工厂考察。主要是在列宁格勒的十月革命工厂，几乎每周都去。其他如莫斯科、基辅、敖德萨、新西伯利亚及远在第比利斯附近的罐车厂，都是利用寒暑假，拿着导师给厂长的信，前去考察的。工厂都很热情，派工程师专门陪我，考察生产各个环节，讨论存在的问题，使我收获很大。

写论文前的半年，差不多每天都去十月革命工厂，和工艺科及落车组的工人们一起，调查解决一次落车问题。即车体转向架分开修理以后，把车体吊装在两台转向架上面，两端车钩高度必须符合要求，否则就得吊下来找原因采取加垫、换件等措施，重新再落车。这样反复多次，不仅工人负担很重，修理质量也受到影响。

这是一个由100多个尺寸误差组成的目标误差控制问题，每个尺寸误差都是随机的，对于目标误差都有不同的影响率，要从历史记录的最大几个影响率大的尺寸随机误差之和中，找到符合目标的途径。我配合工艺科的同志，一同统计、计算，按结果修改各个相关工序的工艺规程，下到各工组执行，最后达到了一次落车，解决了这个长期困扰工厂的难题。

有了这个深入生产过程，运用随机分析技术，找到处理方法，再返回生产，取得实效的实践，再去写论文就不难了，这与专业有没有学问无关！

这段实践虽然在业务上小有收获，获得副博士学位，2018年还补发了荣誉博士学位证书，回国后成了最红的车辆修理教师，京院、哈院、连院、长院等都请去集中讲授这门课，还重写了车辆修理统编教材；但是最主要的收获不在于此，是形成了从实践中来，研究后再回到实践中去，深入生产，为生产服务的科学研究思路和作风，使我受用一辈子！

例如研制大型设备机车车辆整车滚动振动试验台，我特别聘请机械系具有设计制造大型工艺装备经验的马世骏教授主持设计，到四方工厂聘请工艺科曹仁高级工程师来峨眉指导，后来干脆把设计队伍拉到四方工厂3个月，在曹仁高工直接指导下，随时可下车间向老工人请教。设计完成后，由广州重型机器厂中标承制，我们组织团队人员下厂，从锻铸直到组装调试跟踪监督。正如郑朝阳技师所说：试验台就是我们自己的孩子，不看到它诞生成长，怎么可以维护使用得好。果然，1993年一次组装成功，供上了国际学术会议参观。30年来承担我国所有型号动车组的出厂试验调试，多次改装升级，从未出过事故。这就是脚踏实地搞大型装备建设的好处。

脚踏实地，精心为生产服务的典型实例，应当是TPL国重在中国高铁崛起中的表现和贡献。我国任何一种新型号的高速列车的研制成功，都有TPL国重的参与，发挥了不可替代的作用。

上图表示高速列车新产品研制的全过程。新产品的研发主要是创新主体——制造企业大量技术突破的积累。但是，技术突破的成功，需要有理论突破和试验突破的支持。获得和推广应用后面这两个突破，确保我国高速列车安全平稳高速的运行，是TPL国重为生产服务最具体的表现。

首先新产品在系统设计、制造和以后的优化、再优化，都要运用数字化仿真平台，使用作为核心技术的工业软件。我们从上世纪八十年代起就走出校门，深入工厂，和他们一道，酝酿和探索高速列车全局仿真、全局优化和全局控制的计算方法，结合实际逐步形成高速列车耦合大系统动力学新理论，在实际运用中，逐步完善工业软件。虽然还没有达到商业软件的程度，但已成为与各个主机厂共同享有的核心技术了。

与此同时，还要为工厂和路局提供必不可少的试验平台。整车滚动振动试验台已如前述。还有46个随机输入通道的结构强度和疲劳试验台，也是尽可能再现现场实际动态环境的试验装备。最突出的是不相信“修理没有学问”，独创高速列车运行中的跟踪试验，就是为了了解列车长期运行中的动力状况，以便找出规律，作为再优化的根据。近20年来TPL国重完成了70余项跟踪合同，一共跟踪了8500万公里的高速列车商业运行，在协助企业进行高速列车运用维修改进和设计再优化以外，还获得了蕴含高速列车运行规律的特大数据库，为机器识别、数据挖掘和人工智能等打下基础，真是一个价值连城的大金矿！

作为工程领域的研究机构，唯一正确的工作作风，应当是脚踏实地，深入实际，竭诚为生产服务。

力学拔尖班的同学要我题词，我就写了这个吃得苦中苦，方为拔尖人。想做学问，还想冒尖，就必须特别能吃苦，长兄就是这样反复教导我的。他对我的其他期待我完成得不好，但是，能吃苦这个要求却成了我的一个特点。

1943年我家逃难到扬市山区，我考入国师附中，长沙三次会战失手后，日军进逼湘西，学校搬到溆浦，我家已沦陷。学校为了帮助沦陷区的优秀学生，辞退两名工人，设6个工读生代替。我有幸入选，负责我所住大院的卫生和服务。这个大院住了100多个学生和两位老师，楼下大厅改装成教室，可容50多人上课。每天清早、中午和晚上要去很远的开水房挑开水和两位老师的洗脸洗脚水，大院、教室和各房间要打扫和为上课做准备。我完成所有这些任务外，还要记得学习上长兄的嘱咐：门门爭第一！初中这两年当工读生，是我最忙的两年，确实锻炼了一次刻苦耐劳的习惯。

真正忙碌是文革过后重回理论力学的那几年。1977年11月30日，宣布恢复教研室。我要求回理论力学，党委书记闫涛同意，但有条件：必须兼任基础课部副主任。政治部主任景岩要求我，要做好基础课部教师们的政治思想工作。要命的是过去我只在理力组当三年助教，必须要全力准备主讲一次大班理论力学课，才算教学过关。更糟糕的是，十年文革下来，学术上完全落后了。我感兴趣的车辆动力学原来最多能解几个自由度，现在都用计算机，变成系统动力学，几十几百个自由度都不在话下，我得从一张白纸开始，补修计算机课程。这么多头绪把一天的时间都占满了，我只好开辟第四单元。晚上9点多钟来家谈话的老师离开后，我开始坐下来做功课，一直到一两点，缺的觉中午睡半小时补过来。

四个单元的日子几年下来，不仅讲了200人的理论力学大班课，全面完成教学过关，计算机入门，还完成一项与铁科合作的科研课题，写成的论文入选国际学术会议，于1981年8月到英国剑桥大学去开会，从此走进本学科的最高国际学术舞台。以后连续14年一届不落地参加两年一届的国际学术会议，发表论文和结交本学科的国际顶级专家，交流经验，为以后的发展开辟道路。没有这四年的苦干，是很难做到这一点的。

吃苦耐劳的例子还可以举在美国麻省理工（MIT）当访问学者的一年零三个月。负责教授是卡尔.赫追克，见面当天就开始研究工作，就是1981年我们在剑桥开会时，会下讨论过的轮轨蠕滑力的简化计算问题。最准确的算法是卡尔克的查表法，但运算时间太长，简化法又不准确，我们各自研究了一年多，不承想一碰面看法基本一致。决定找普耶勃罗试验基地总工约翰. 叶尔金斯来组成三人小组，每周开一次电话碰头会，力求尽早完成，好提交下次国际会议。研究工作主要由我完成，要进行大量实际计算，经过对计算结果的比较做出结论。当时PC计算机面世不久，即使MIT都不能做到人手一机，全机械系只有20多台，集中放在计算室，凭卡上机。100美元一张的卡用了几张，还是来不及。

正好年末休假，圣诞节晚上我去计算室只有我一个人。于是把所有PC机都打开，分别运转不同程序，整天24小时不停机。连续5天5夜，都没有离开实验室。饿了到走廊售货机随便买点吃的，困了闭上眼睛休息一会儿。这五天完成的计算量比一个月的还多。

节后，在每周一次的碰头会上汇报了工作进展，使赫追克教授大为吃惊，立即召开全体研究生会议，由我做课题进展的学术报告。以后我向他推荐严隽耄教授来MIT当访问学者时，他问我情况，我说他比我还用功。他听后哈哈大笑说，那他一定是每天工作25小时的人了。

1983年8月在MIT召开的第8次IAVSD学术大会上，由我代表三人做了轮轨蠕滑力简化计算的报告。轮轨蠕滑理论大师尤斯特.卡尔克也在场，他当场发言评价很高，说是轮轨蠕滑理论在1983年发展的标志，并在以后出版的专著中，全书21处分析论述，结论定位为“沈赫叶氏理论”，是轮轨蠕滑第四理论，是最适合轨道列车动力学应用的理论。

1984年我回国后，从不提什么“理论”，只如实说是“沃尔梅伦-约翰孙方法的改进”，直到1991年申报院士时才把卡尔克的专著附上。不管怎么说，毕竟是我含辛茹苦得来的一项重要成果。由于基本上符合工程上要求的精度，又是显式表达，节约计算时间，故至今成为轨道车辆系统动力学中大家都喜欢用的算法。

除此以外，还顺手进行了第二项科研课题：轨道打磨的最佳轨头型面，同ASU大学Cooperrider教授共同完成。他们提出型面，我通过动力学计算，判别优劣。为完成此课题，还把访问时间延长了三个月。

其他还听了有关的8门课程，都是“脚动一动，世界都要抖一抖”的知名教授。查阅了有关的博士、硕士和学士论文。MIT本科生不要求写论文，但鼓励有研究成果的学生写，不少还很有水平。生活上也很吃紧，要多花不少时间。这一年多，的确够得上“刻苦耐劳”这四个字。

在二战即将结束的时候，Vannevar Bush 工程师在给罗斯福的报告《科学：无止境的前沿 Sience: The Endless Frontier》中提出，政府应该承担对科学技术支持的责任，支持的重点应放在研究型大学上。罗斯福同意并很好地贯彻执行，美国才有战后75年来的科技崛起。其中最突出的建议是：要迅速建立起强大的现代科技体系：

（1）大学：教学与研究相结合，以基础研究为主。

（2）企业：工业应用研究和新产品开发。

（3）国家实验室：大团队、大项目、大设施。

改革开放四十多年以来，我国执行小平同志“科技是第一生产力”和“大学要办成教学与科研两个中心”的指示，在发展科技方面走的基本上也是这条路线，兴建国家重点实验室就是很重要的一条。我们有幸在铁道领域率先成立TPL国重，走上大团队、大项目、大设施的道路，不搞小型分散，在促进和保证我国高铁迅速崛起中，发挥了不可替代的作用。

大团队。由起初的22人发展到100多人，研究生达到600多人。党组织原来只是一个党支部发展到分党委。原来的一栋大楼扩充到三栋，还增加了一条室外磁浮试验线。可算全校最大的实验室了。

大项目。包括高速重载城轨磁浮，重点是高铁。我国所有型号的高速列车动力学参数设计及优化都有实验室参加，所有出厂试验都来实验室，所有商业运行跟踪都是实验室完成的。现在超高速高温超导磁浮列车的研究试验也都在实验室，5.8亿元的项目是全校最大的科研课题。

大设施。最高试验速度达到600km/h的整车滚动振动试验台，还在提速到700km/h。大型真空管道磁浮列车试验台等。

TPL国重是我后半生科研的主要依靠，是一辈子最关心的团队。团队为先，是我学术活动的原则。1989年找22个有硕士学位的青年教师开成立第一次会议时，我就说，咱们实验室是研究型的，我要求你们结合研究工作当在职博士生，每人都要拿到博士学位。1999年陈建政答辩通过后，这个承诺总算实现了。尽管我因此背上“近亲繁殖”的恶名，我心里还是十分高兴的。

上世纪90年代初，铁道出版社邀我写5本专著，我本来已经答应了，后来一本都没有写。我都写了，青年人再写专著就困难了。一切为青年人让路，是我的原则。1996年，我已67岁，无论如何不能再当主任了，但实际主事的张卫华还没有拿到博士学位，还是副教授，只好请钱清泉院士出来当了五年TPL国重主任，我至今还对钱院士的出马相助深深感激。

谁都知道，要搞好科研，必须有一个很好的团队。但是要建设好团队，最主要的是要有一个坚强的精神支柱，我把它叫做灵魂。去年五月我过生日，TPL国重的人差不多都来了，要我讲话，我的题目就是：我们牵引动力的灵魂是什么？大家很奇怪，没有人回答。我大声说，就是我们多年发展起来的高速列车耦合大系统动力学新学科，也是我们促成的交通运输工程一级学科中的一个理论，即：高速铁路技术的核心理论！可以说形成了一个关于轨道交通技术的新学派，据此才有大团队、大项目和大设施，才能在我国高铁崛起中发挥不可替代的作用。我们可以做高铁、重载、城轨和磁浮，但都是这个新学科的应用和延伸。我们要精诚团结，总结经验，在今后更快发展中，发挥更大的作用！

最后，我衷心祝福大家志存高远，脚踏实地，刻苦耐劳，团队为先，在科研中取得更大成绩！