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1949年10月6日，新中国成立后的第一个中秋节。音乐袅袅，茶香飘飘，一轮明月把碎银般的柔光洒向大地。
钱学森夫妇与同在加州理工学院学习的罗沛霖、庄逢甘等十几位中国留学生一起，在校外的街心花园里聚会。举头望明月，低头思故乡，难抑的思乡之情随着夜色潜入大家的心底。罗沛霖借机向大家介绍了新中国的情况，钱学森和同学们都有些激动，盘算着是该到了回国效劳的时机了。不久，他看到了数学家华罗庚从美国抵达新中国时发表的一篇《告留美同学的公开信》，不禁为之动容：
1949年的胜利，比一年前人们所预料的要大得多、快得多……朋友们，梁园虽好，非久留之乡。为了抉择真理，我们应当回去；为了国家民族，我们应当回去；为了为人民服务，我们也应当回去。建立我们的工作基础，为了我们伟大祖国的建设和发展而奋斗！
几天后，钱学森与罗沛霖相约，在1950年暑假时一起回国。当时，钱学森对新中国并不十分了解，手头也还有许多未完成的研究课题。但是，没等他动身，美国政府便找上门来，阻止了他回国的脚步。是美国政府的卑劣行径大大挫伤了钱学森的自尊，彻底破灭了钱学森留居美国的幻想，也让钱学森实实在在地选择了新中国。
1950年6月6日，四周一片阴霾，空气潮湿得很，仿佛用手能攥出水来。雷声把街上的忙人和闲人都提前赶回了家，路边高大的小叶杨拼命撑开枝叶迎接沐浴，把无光的天幕遮掩得更加昏暗。两个身穿深色风衣的联邦调查局探员像幽灵一般进入了加州理工学院。
他们闯进了钱学森的办公室——当年冯·卡门位于古根海姆大楼二楼的办公室。他们巡视了那间大房间，办公桌上摆着好几本中文期刊，桌后的黑板上写满了他们看不懂的数学方程式。透过大玻璃窗，外面花园里的小路清晰可见。联邦调查局想知道钱学森究竟是不是共产党员？
就在联邦调查局盘问钱学森的当天，加州理工学院收到了来自美国第六军团本部的秘密信函：自即日起不准许钱学森参与任何军方的机密计划。同时，钱学森参加机密研究的安全许可证被吊销了。要知道，钱学森作为古根海姆喷气推进中心主任和航空喷气公司顾问，他所从事的工作有90%与国家机密和军方有关，这等于无端剥夺了他的工作权力。而自1942年12月1日他拿到安全许可证以来，已经为美国军方工作长达7年多，被公认为功勋卓著。但是，仅仅一个“莫须有”，美国政府就怀疑他，否认他的贡献，钱学森感觉他的人格遭受了不可忍受的侮辱，心灵受到了不可名状的打击。
钱学森高傲的秉性使他愤然决定离开美国回国。两周后，钱学森写了一份声明递给联邦当局，他表示，自己十余年来一直在为美国工作，特别是在第二次世界大战期间，自己对提升美国的科学研究水平有过不小的贡献。“而今，我成为一位受欢迎的客人的情境已不再了，一片怀疑的乌云扫过我的头上，因此，我所能做的事就是离开。”这份声明，钱学森也同时给了加州理工学院工学院院长林得菲和教务长华森。他决定从加州理工学院辞职，回到中国去。
加州理工学院当然不希望失去一位年轻的大师级人物，院长杜布里奇多方奔走，为他在华盛顿安排听证会，要政府当局对“钱学森案”做一清楚的说明，并安排钱学森去见海军副部长金贝尔，向他说明情况，以便解除美国政府对他的怀疑。
1950年8月21日，钱学森飞到华盛顿拜会金贝尔。金贝尔曾任航空喷气公司的执行副总裁及总经理，由于曾协助杜鲁门竞选总统有功，成为海军副部长。第二次世界大战期间，他曾深入了解钱学森的专业，认为他是美国最优秀的火箭专家之一。在金贝尔的办公室，钱学森将一切告诉了金贝尔，说到激动之处，眼泪夺眶而出。但是金贝尔似乎在忙别的事情，并没有认真听钱学森所说的话，还心不在焉地说：“加州理工学院会请你担任数学教授，那并不需要安全许可证。”敷衍了几句后，他就把钱学森打发走了。23日，钱学森再次和金贝尔见面，他直截了当地告诉金贝尔，自己打算离开美国。这回金贝尔听明白了，他睁大眼睛很快地反应道：“你不能走，你太有价值了！”一直支持国民党的金贝尔，警告钱学森要三思而后行。
20世纪50年代初的美国，以共和党参议员麦卡锡为首的政客，以“有共产党在左右国务院的政策”为借口，向执政的民主党发难。在麦卡锡的鼓噪下，美国掀起了全面“清共”的运动，在美国的军事、高科技等机密领域尤为甚之，很多人进了“黑名单”，其中出现了不少冤假错案。钱学森因同事中有人是共产党，就被沾上了嫌疑。面对飞来横祸，钱学森拒绝承认，也拒绝揭发同事。
钱学森被扣留的文件有超过100本的书和科学领域、工业部门及政府发布的报告，有他收集的中文、德文及俄文的各种文章，有9本约400多页整理得井井有条的报纸、杂志文章剪贴簿，还有很多他自己写作或发表了的学术研究笔记和科技论文。移民局召集许多有关专家协助审查这些文件。1950年9月5日，三位空军基地专家花了三天时间将钱学森的文件拍成微缩胶片，大约有12 000多张，仅文件的目录就长达26页。然而，经过长时间的反复检查之后，检查人员一无所获。前来协助调查的原子能委员会的专家公开说：“那些文件是世界顶尖的航空及火箭设计学者，在十年的钻研中必然会累积出的成果。”更可笑的是，一个被调查局认为是密码本的小册子，经过专家们的“甄别”，不过是中学生常用的《数学对数表》。
当天下午，钱学森便搭机返回洛杉矶。他一刻也没有犹豫，一边准备听证会，一边催促打包公司把已经装进大木箱的行李尽快装船托运回国。打包公司的老板塞克·史密斯回忆说：“钱家在准备运走的东西，就像是要永远搬离某地的人会做的事，其中包括一架大钢琴、家具、锅碗瓢盆、床、书、书桌、收音机组合、洗碗机等。从把所有家当都带走的情形来看，钱似乎不可能再回来。”
与钱学森一样，金贝尔也没有一刻犹豫。钱学森一离开他的办公室，他便立刻打电话给司法部，警告说，从美国的最高利益出发，像钱学森这样具备高学识的人，绝对不可以让他离开美国。金贝尔凭着狗一样灵敏的嗅觉确信，新中国极想得到钱学森这位优秀的专家。
金贝尔的动作极快。钱学森乘坐的飞机刚在洛杉矶落地，一位美国司法部移民归化局（以下简称移民局）的调查员就已在那儿等他。钱学森一走出机舱，那位调查员就迎上去送给了他一份文件，上面写着：政府禁止他离开美国。
本来，钱学森已经向加拿大太平洋航空公司预定了从温哥华飞往香港的机票，他的行李也准备装上8月29日从洛杉矶开往香港的美国“威尔逊总统号”邮船运送回国。
没有办法，钱学森只好取消了原定的机票，并召回让打包公司托运的行李。令他愤怒的是，美国海关竟然非法扣留了他的全部行李，理由耸人听闻：托运的800公斤行李中有涉及美国安全的机密文件！
一向文静儒雅的钱学森忍无可忍、怒不可遏——这简直是欲加之罪，何患无辞，欺人太甚！他清楚地记得，他的所有文字资料在打包之前，全部交给加州理工学院的领导米立肯检查过，而后又请帕萨迪纳地方检察官复验过，根本就没有什么机密！
1950年9月7日，移民局的两位官员以“涉嫌携带机密文件出国罪”来到钱学森家带走了他，把他拘禁在距洛杉矶几十公里外的一座小岛上。小岛叫特米那岛，岛上有一个移民局的拘留所，拘留的全是一些非法移民，其中大多数是刚偷渡入境就被捕了的墨西哥籍来美打工赚钱的人。他们被集中关押在有着一排排窄小床铺的大房间里。
钱学森被关进单人间，看守人员把他当作囚犯，不许他和任何人谈话，对外的一切联系全部被掐断，他无法和朋友、同事联络，就连冯·卡门从欧洲给钱学森打的电话也未获准接通。他们对他进行了毫无人道的折磨和迫害，每天晚上每隔15分钟便跑来开一次电灯，看看他在做什么，是否企图自杀，使他根本无法休息。透过加了铁栏杆的窗户，钱学森只能凭借洛杉矶夜晚隐隐约约的灯光证明自己还活在人间。
钱学森做梦也没有想到美国政府会给他这样的特殊“待遇”！他曾是那么多美国成就的创造者，曾是最受尊敬的“戈达德讲座”教授，曾有过15年辛勤奋斗所得来的荣誉地位，但现在，他变成了一个毫无尊严的囚犯，过着与非法移民为伍的监禁生活！钱学森的脸色苍白、面目憔悴、身体虚弱，他的自尊心受到了重创，在短短的16天内体重减轻了13.5公斤，可以肯定，他的精神受到的创伤比身体的损伤更加严重。在他被关押的第12天，他的妻子蒋英去探望他，他竟失语了——连话都说不出来，蒋英十分着急：“可恨啊，美国人怎么在十几天里就把他折磨成了这个样子？！”
经过冯·卡门和加州理工学院的多方斡旋和设法，9月21日，移民局终于同意让钱学森以购买15 000元美国债券的方式获得保释。15 000美元在当时可不是一笔小数目，据美国最高法院的信息，全美同期300件驱逐案件中，凡获保释者，保释金额一般在1 000至2 000美元之间，超过5 000美元的仅有钱学森，而且高达15 000美元！正在蒋英到处凑钱的时候，9月22日，钱学森的一名学生的未婚妻波林·里德贝格·米勒斯伸出了援助之手。她表示，自己家境富裕，愿意拿出这些钱保释老师出狱。9月23日，钱学森终于走出拘留所。事后钱学森嘲讽道：“一般绑票的人开口勒索赎金也就是1 000美元或1 500美元，我还真为自己的不菲身价感到骄傲！”1950年9月26日，中华自然科学专门学会发表宣言，严正抗议美国非法拘捕钱学森。
1951年4月，美国历史上最离奇、荒唐的一件事情在钱学森身上发生了，美国政府竟然把两项互为矛盾的法案强加在钱学森的身上：美国移民局根据1950年所修订的美国《国家安全条例》，以钱学森“曾经是美国共产党员”“是可能颠覆美国政治体系的外国人”的罪名，于1951年4月26日作出决定，驱逐钱学森出境。
而与此同时，美国国务院发布政策，“必须防止具有某些科技背景的外国人离境，以免为敌国利用来暗中破坏美方的军事防御能力”。鉴于钱学森在喷气推进研究等方面的专长，他毫无疑问地被列入不准离境的人员名单之中。
1950年美国海关和联邦调查局扣押了钱学森的行李
关押钱学森的特米那岛拘留所
在自我矛盾的政策下，政府当局践踏人权，对钱学森做了很多无理的限制，规定他的行动范围不得超越洛杉矶市的市界，这让他无法参加许多科学研讨会，甚至连到城郊的海滩走走也不可能。他被要求必须每个月到洛杉矶地区的移民局报到，并向官员报告行踪。钱学森家门外常有联邦调查局监视他的轿车，一停就是好几个小时。有人在街上跟踪他，还有人擅自拆开他的邮件、闯入他的办公室甚至家中。钱学森家的电话也经常受到监听和骚扰，打电话到钱家的朋友总会遭到联邦探员的盘问和威胁；有时钱家的电话响个不停，但是一拿起听筒，电话却又断了，这都是联邦调查局搞的鬼，想看看他是否真的在家。为了逃脱监视静心工作，钱学森不得不把一张沙发搬进浴室。妻子蒋英也受到了同样“礼遇”，只要她一出门，就会有联邦调查局探员跟踪。她坐朋友的汽车去帕萨迪纳时，常平躺在后座座椅上，以躲过联邦调查局的眼线。她也不敢雇女佣，生怕雇用的人是派来的“卧底”。从1952年到1954年，钱学森为排除移民局和联邦调查局的骚扰，两年内搬了四次家，蒋英准备好了三个手提箱，准备一有机会就随时动身。她数年后回忆说：“在那个时候，我们真是活得十分紧张。”
在一次听证会上，有两个退休警官被传唤作证，一个是海恩斯，曾任洛杉矶警局调查局主管；另一个是金普，曾是洛杉矶警局调查员，并在共产党内充当卧底。他们提供了一份“证据”，声称是钱学森在1938年加入共产党的材料。
金普说，自己在共产党内负责党员入党及退党事宜，自己从伦斯尼克夫妇那儿取得了党员名册，将之带到海恩斯家中，他和海恩斯重抄了一份名单留底。他俩指称，在1938年12月的某一天，他们看到了钱学森填写的入党资料，于是他们手抄了一份资料卡，卡片上写着：“1938名册编号‘NM’‘NB’。”“NM”的意思是新会员（New Membership），“NB”的意思是尚未领党证（No Book）。警方提出的指控听起来言之凿凿，但他们拿不出钱学森填写的入党资料，出示的资料卡上也没有钱学森的笔迹。更滑稽的是，当伦斯尼克夫妇被传唤到庭时，他们根本不认识这两位警官，这两位警官竟也认不出伦斯尼克夫妇！
经历了一次又一次的调查、一次又一次的听证会、一次又一次地去移民局报到后，钱学森明白了，美国政府越相信他是间谍，就越不肯放他走。他们这种毫无意义、毫无休止的拖延，就是在故意消耗他的生命，扼杀他的才华。
想到这里，钱学森平静下来。他重新将重心放到科研和教学工作上，以超人的毅力在两个广阔而艰深的领域里继续前行。他曾经创下连续四个月，每个月都完成一篇论文的纪录，这在他所研究的领域里是一项十分罕见的成就。
他研究的第一个领域是物理力学。早在1946年，钱学森在探索超声速飞机以及喷气推进飞行器的性能和原理的过程中，就感到需要知道介质和材料在高速和高温状态下的成分和性能，然而，从现场实验中很难得到这些数据。如何解决呢？钱学森提出把应用统计力学、光谱学和化学动力学的理论和方法综合起来，去研究气体和液体的平衡性质，以及气体的热辐射性质等问题。第二次世界大战中原子弹的爆炸引发的核反应工程问题使钱学森敏锐地意识到，在火箭技术、核技术等重要领域，也迫切需要解决处在高温、高压以至超高温、超高压和放射性作用等条件下的介质和材料性质问题，可是这些数据也很难从现场实验中得到。由此，他认为，近代物理和化学的发展，对物质在原子核以外的微观结构已有相当的了解，完全可以建立起一门新的技术科学，即物理力学。1953年，钱学森发表《物理力学——一个工程科学新领域》一文，说明物理力学的目的在于通过对物质的微观分析，把有关物质的宏观性质与实验数据加以总结和整理，从而找出规律，得到所需要的数据。而且可以预见到新型材料的宏观性质，为发展新材料、新工艺服务。此后，钱学森在加州理工学院的教学与研究中，不断丰富、充实与深化其内容。物理力学倡导的研究复杂性难题需多学科综合利用和宏观与微观相结合的科学思想和方法，得到广泛共识和运用，也由此开辟了一条通过技术科学解决工程技术问题的新途径。
他研究的第二个领域是工程控制论。1948年，麻省理工学院数学教授维纳在《控制论：关于在动物或机器中控制和通讯的科学》一书中，提出建立一门控制论科学，给钱学森以重要启发。钱学森运用控制学原理来解决火箭喷气技术中遇到的各种问题。从1951年到1952年，他陆续研究了火箭喷管的传递函数、远程火箭飞行器的自动制导，以及火箭发动机燃烧稳定性的伺服系统等，极大地丰富和创造性地发展了控制理论。钱学森凭借从弹道火箭到可控和制导火箭研制的丰富经验，很快用控制论的原理，解决了一批喷气技术中稳定和制导系统的问题。1952年5月2日，他在写给老师冯·卡门的信中说道：他预见当火箭载人旅行的那一天来到时，最大的问题是火箭的控制问题。在高速飞行中，人工控制是不可能的，但计算机可使火箭瞬间改变方向，不仅在火箭技术方面，而且在整个工程技术领域，处处都需要控制系统。他坚信计算机将很快导致工程和工业效率的革命。
在美国，一个人一参加工作，总要把一部分收入存入保险公司，以备退休之后用。在美国期间，钱学森的朋友听说他连一块美元的保险金也没有存，感到很奇怪。钱学森说，其实没什么奇怪的，因为我是中国人，根本不打算在美国住一辈子。
钱学森既没买保险，也没进行任何投资。1942年马林纳和冯·卡门成立航空喷气公司时，曾极力劝说钱学森投资200美元当股东，加州理工学院火箭小组的好几位成员都投了资，可是钱学森毫不感兴趣，一股也没投。数年后，公司股票大涨，股东们均获得了极其丰厚的回报，马林纳甚至靠此安度晚年。
1953年，他在加州理工学院开设了“工程控制学”这门课程，把力学、电磁学、电子学和信息科学等多种学科紧密地结合在一起。1954年，钱学森的《工程控制论》在美国出版。《工程控制论》探讨的是在更为复杂的工程中实现自动控制与自动调节的理论，以及自动控制与自动调节系统的结构原理。
《工程控制论》被译为德、俄、中等多种文字，引起世界各国科学技术界以至哲学界的广泛关注，形成一股“控制论热”。《工程控制论》是工程控制理论的重要奠基石，也为自动化科学技术的发展指明了方向。
就这样，一年过去了，两年过去了，五年就要过去了。真的回不去了吗？铁定了心要回祖国的钱学森仍然不改初衷地努力着，没有一点放弃之意。
1955年6月，有一位卖菜的华人给钱学森家送了一篮子蔬菜，垫在筐底的是一份《人民画报》，上面有中国庆祝五一劳动节的报道。钱学森看到，在毛泽东等领导人在天安门城楼上检阅游行队伍的照片中，竟然有一位他父亲的好友陈叔通先生。他并不知道陈先生已经是新中国全国人大常委会副委员长，但他知道，这张照片一定会给他返回故土带来希望。
钱学森看到的1955年5月英文版的《人民画报》
6月15日，钱学森全家人摆脱联邦探员的盯梢，溜进一家黑人开的超市。在那儿，蒋英一边以逗孩子玩作掩护，一边把钱学森写好给陈叔通、希望新中国政府帮助他回国的信件，夹在给比利时的妹妹的家书中，投进了邮筒……
我要竭尽努力，同中国人民一道建设自己的国家，使我的同胞能够过上有尊严的幸福生活。
——钱学森