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1931年9月，病愈的钱学森惜别西子湖，回到上海继续他的学业。
就在他返校不久，中国发生了震惊中外的九一八事变。对中国土地和财富觊觎已久的日本军国主义，制造事端，将魔爪伸向了东北三省。蒋介石政府面对日寇侵略，采取了不抵抗政策，在短短六个月内，东北三省全部沦陷！
祖国的大好河山破碎了，全国人民发出了收复失地的怒吼。学生们站起来了，纷纷走向街头游行示威，大批学生赶到南京政府请愿。蒋介石却又在南京制造了上海学生“自行落水”的惨剧，这些进一步激怒了学生。于是，更多的上海学生行动起来，高呼“抵制日货”、“将日寇赶出东北三省”、“反对投降，反对不抵抗主义”的口号，走向闹市、码头，宣传群众，发动群众。
学期末，又发生了震惊国民的日寇侵略上海的“一·二八”事件。
当时驻守上海的蔡廷锴、蒋光鼐率领的十九路军，在全国人民抗日高潮的推动下，奋起抵抗，打响了淞沪抗战。上海的工人、学生和市民，也齐心协力，全力支持军队的抗击行动，战争伊始，沉重地打击了日寇的嚣张气焰。加上张治中率领的第5军两个师参战，淞沪抗战坚持一个多月，日寇死伤万余人。但南京国民政府却始终坚持不抵抗政策，拒绝援助抗日将士，并扣押各地捐献的物资。日寇有机可乘，于3月初，在太仓、浏河登陆，十九路军腹背受敌，被迫撤出上海。后来，在英、法等国的“调停”下，国民党政府与日本侵略者签订了停战协定，中日停战。中国为此付出的代价是：宣布上海为非军事区，然而日本军队却留在了上海。
刚回校不久的钱学森也加入到学生运动中。虽然不是骨干分子，却也很活跃。参加运动之后，钱学森对社会、对民族、对国家的认识更深刻、具体了。
在杭州的父母听说了儿子参加学生运动的事。父亲并没有劝阻，相反还写信提醒钱学森要讲究策略，注意安全。
但捧着儿子的信，章兰娟不免担心儿子的安危。她整日提心吊胆，生怕儿子参加运动时，一个不小心就有什么闪失。钱均夫劝慰妻子：“孩子已经长大成人了，应该大胆地让他到社会风浪中去闯荡，让他晓得当今社会上的一切弊端，便于从多方面认识社会，激励自己，努力读书。”
学生的抗日救亡运动暂趋平缓。此时的钱学森，对马克思列宁主义、科学社会主义理论的学习热情愈来愈高。他跑到学校图书馆，重读了普列汉诺夫、布哈林的有关著作，而且还读了一些西洋哲学史，看了胡适的《中国哲学史大纲》。一个奇妙的哲学世界向他敞开了大门。
就在这时，钱学森接触到交大校内中国共产党的外围组织，时常去参加小组讨论会。小组讨论会召集人是数学系的乔魁贤，参加小组活动的还有他的同学许邦和、袁轶群和褚应璜。后来，因为这个小组讨论会，乔魁贤被学校当局开除学籍，小组活动随之停止，钱学森与这个小组的联系也中断了。
钱学森感到一丝茫然。习惯了小组讨论会，习惯了读完书之后和大伙分享心得，现在和谁讲呢？好在他的周围还有许多好朋友，大家都在担忧着祖国，都在关心着国家的未来。他们经常一起读书，讨论问题。与钱学森很要好的朋友有林津、熊大纪、郑世芬、罗沛霖、茅于恭等。这些朋友品位极其相近，其中一个推崇备至的书，另外几个必定喜欢。比如，凡是钱学森喜欢的书，他们也都喜欢阅读。于是，钱学森读到的一些早期的介绍马列主义的著作，在他的朋友们手中辗转传阅。除了阅读马列主义哲学著作外，他们还读了美国哲学家詹姆斯的实用主义哲学，从中吸取丰富的想象力；他们也读罗素，陶醉于罗素准确的表现才能。