举家搬迁至北京是钱学森童年最大的一件事。进城时，他还是蹒跚学步的幼童，待到15年后离开时，他已经是一个少年了。
无论过去还是现在，北京都是中国城市中政治色彩最浓厚的一个。在长达3000年的时间里，它是国家的政治中心，在过去的500年里，这里是首都。1908年，就在钱学森一家进京前不久，北京70万居民中，约有1/3是清王朝的军政人员。当钱学森到达这里时，他很可能会看到这样的景象：街道上身着蓝布长袍的官员穿梭往来，这身装扮在当年的京城是上等人的标志，就像今日华盛顿特区满眼的灰色条纹西装。
在北京生活的15年，让钱学森得以吸纳这里积淀千年的文化，同时也目睹了古老中国现代化的动荡转型。耳濡目染京城恢宏雄伟的宫殿高墙，绚烂夺目的奇珍异宝，不可避免地在他心中打下以北京为傲的烙印，这种骄傲与他的自信合二为一，成为影响他终生人格的一部分。
亲友们已经无法准确记起钱学森初到北京时的住处位于何方，只有记忆里一个模糊的影子，仿佛是宣武门外的某个宁静的宅子。如果它像当时京城大多数中上之家的典型住宅一样，那么就应该是个北方风格的四合院，正房的窗户朝南，以便采光取暖，而厚重的北墙则负责抵御风沙。大多数家庭中没有现代化的水电管线，只能以油灯照明，煤炉取暖。只有最富有的人家才用得上自来水，其余的则要购买井水。每三五条街就有一座水铺，通常有两三间房，一口水井，持照经营的老板下面是十几个挑水夫。这些挑水夫每天推着装满两大桶水的水车走街串巷，卖水为生。当时的家庭中还没有冲水马桶，挑粪工负责清理茅房，收集起来的粪便被晒干，装袋，由骆驼驮往城外，卖做肥料。
北京的一切，无论是住宅、街道还是文物古迹，都是为了强调等级之分而设计的。城墙拱卫下的京城，越是达官显贵，便越接近内城。从外向内，依次是旗兵驻扎的满城，达官显贵居住的小皇城，以及位于京城核心的紫禁城。在这座世界上最伟大的建筑中，居住着皇帝一家，全盛之时，数万名太监、宫女、厨师和园丁在宫室亭台间穿梭往来，为皇室提供服务。
然而，北京的大多数房屋却与这些皇室建筑形成鲜明对比。登高远眺，一片灰瓦仿如深沉的海洋，翘起的屋檐则是浪尖。钱学森很少有机会见到北京的阴暗面。一条污水沟穿过城中贫民和苦役聚居的地区，每当大雨倾盆而下，便会污水四溢，淹没民居。许多孩子淹死在这条臭水沟中，而它也成为散播污秽和疾病的渊薮。在典型的大杂院或黄包车库里，常常挤着二三十个苦役，只能以地为床，相拥取暖。有些家里穷到只能共穿一条裤子。
阶级意识和阶级压迫在街头表现得最为明显。富人高高地坐在轿子和马车上，平民百姓则只能步行。北京城里的男人，每6个人中就有一名黄包车夫，有些不过13周岁，另外一些则年逾古稀，因为一辈子的辛劳而弯腰驼背。这些车夫都穿着阔脚裤，足踝处打着布带或绑腿。黄包车上的铃铛不时响起，“好像一千部响起的电话”，提醒行人注意避让。有如此多的车夫充当脚力，京官们难得走一步路。乘坐黄包车一方面是为了显示自己高高在上的地位，另一方面，也是为了避免走在北京干旱季节尘土飞扬、一到雨季便泥泞不堪的土路上。“穿长袍的人不走路，”一位专栏作家这样写道，“这是京城里一条不成文的规矩。”像钱家这样的人家，往往雇有私人车夫，拉着他们在城里穿行。
对于钱学森这样的富家子弟来说，北京的街道和市场想必蕴藏着无穷的乐趣。耍杂技的把身体扭成各种不可思议的形状，吹糖人儿的把糖稀捏成各种动物，还有能用苇草编成各种玩具的小贩。老北京人也许宁愿躲在剧场里品茶听戏，消磨时光，但对于一个初来乍到的小男孩来说，熙熙攘攘的街道和街上的各色人等，显然要有意思得多了。
钱学森想必也观察到了北京人对学问的尊崇。北京是一个属于读书人的城市。尽管在那个时代，在中国的一些省份中，99%的人还都是文盲，但在北京，甚至连苦力、杂役和黄包车夫都能阅读报纸和书籍。这个城市的高文化普及率部分归功于每3年举行一次的殿试。每隔3年，就会有一批新的学子涌至京城，接受科举制度中最高一级的选拔考试。只有少数人可以鲤鱼跳龙门，剩下的许多人或是为北京所同化，或是无颜见江东父老，往往就地择一教席谋生。正因如此，在几个世纪的时间里，这些人直接或间接地丰富了这座城市的文化生活。
正是在这种环境中，钱学森被送进了幼儿园。这是北京开办的第一所幼儿园。随后，大约在7岁的时候，钱学森被专门接收天才儿童的北京第二实验小学录取。
北京第二实验小学的校址本是一所王府，一条长廊串起六进院落，两边种着珍贵的花梨木和竹子。花园里遍植海棠，白色花墙和月洞门掩映其间。这里的环境十分清幽，只有孩子们的笑声和跑步声偶尔打破寂静。
钱学森的父亲任职于国民政府教育部，这个机构的主要职责是考核各级学校、修订教科书、督促私塾改制、监督外国学校以及开展扫除文盲运动。成立于1909年9月19日的北京第二实验小学是中国第一批公立小学之一，最初隶属于京师女子师范学堂（注：北京女子师范大学的前身）。这所大学是中国教育改革的先行者之一，率先向女性敞开大门，而它的小学则同时招收男女学生。当钱家1918年来到北京之时，北京第二实验小学是北京师范大学下属的几所实验小学之一。
这所学校的毕业文凭通常被认为是未来在政府谋得职位的敲门砖，因此竞争非常激烈。入学考试那天，成百上千名幼童从北京的四九城汇集到校门前。家境富裕的乘坐黄包车，贫寒之家则只能安步当车。所有孩子都打扮得平头正脸，穿上自己最好的衣服，紧张地和父母一道排队等候进入考场。他们鱼贯而入，逐一接受考试小组的审核评判。
第一关是口试，问到的问题包括描述眼前的一幅画，解谜语，以及倒着数数或正确完成简单加减运算，从而表明自己的数学能力。此后会进行体检。近视的、羸弱的、色盲的孩子都不能入选。事实上，那些在考官看来太矮、太高、太胖、太瘦——甚至是太丑——的孩子，也会马上被筛掉。“那时候，被选中的孩子不仅要聪明，还得漂亮、健康，个头适中，这样当所有人都站在一起的时候，看起来才会赏心悦目，照出来的相片也会比较好看，”熟悉北京第二实验小学历史的霍懋征如此回忆道，“申请的学生太多了，学校尽可以挑肥拣瘦。”
筛选老师的严格程度绝不在学生之下。只有全中国最优秀的学生才能考进北京师范大学，而只有少数毕业生可以留校任教。这是一群严谨而又充满奉献精神的人，常常不惜花上一整晚的时间精心准备教案和教学大纲。这个职位深受尊重，很少有人会中途另谋高就。北京第二实验小学的许多教师，都是22岁大学毕业后就来到这里，直到40年后才退休离开。
作为一名北京第二实验小学的学生，钱学森幸运地躲过了当时刻板、严酷的中国传统教育。在这里很少体罚，教师们即使生气时也不会对学生大声呵斥。这里的教育哲学是身教胜于言传。当学生走进老师的办公室时，他不仅可以坐下来说话，还会被奉上一杯清茶，就像是一个尊敬的客人一样。
但是，在其他方面，这所学校和同时期的所有中国学校一样严格。每天清晨都要检查头发、指甲和总体卫生状况。学生和老师都有严格的着装规定。孩子们需要穿上白色棉布制服和布鞋，男性教师身着黑色外套和白色长袍，女性教师上身穿着领子浆得笔挺的长袖衬衫，下面则是一条白裤。上课时，钱学森和他的同学必须像士兵一样坐得笔直，挺胸抬头，双手背在身后，不许乱动。
每天上午，学生们都要练习书法。洗净双手，将宣纸小心地铺在案上，把墨研得又黑又亮，然后就要用毛笔饱蘸浓墨，在九宫格上逐行描写。入学第一年，学生的手太小，肌肉也不够有力，因此写出来的字通常大而僵硬。但到了第二年，字体便开始变得柔和流畅，颇具架势。到了三年级的时候，学生们停止描红，开始自行临帖。在6年的时间里，一名学生被要求至少学会3500个字，这样，他们就可以读书看报了。
下午的课程安排转向探索自然。北京第二实验小学一个延续多年的传统便是鼓励学生写“自然日记”，用玫瑰花瓣、叶子和图画代表他们还未能掌握的词句。课程内容包括地球科学、地理学、音乐和美术。此外，学校还经常组织学生到北京的名胜古迹——长城、十三陵、北海和中山公园——实地探访。
钱学森在北京第二实验小学度过了几年愉快的时光。他是模范学生，课业上永远超出同学一筹，而且是老师眼中的宠儿。他的老师发现他的过人天资之后，特意安排他跳了一级。在同班同学的记忆中，钱学森是个极为聪颖的小男孩，叠的纸飞机比谁飞得都快都高。“他叠得非常精细，非常小心，让机身严格对称，折痕又光又平。这样，当纸飞机掷出时，就可以很稳定地飞很远，”多年以后，钱学森的朋友张维这样回忆道，“从这个小游戏中就能看出，尽管年纪还小，要做什么事的时候，他就已经习惯于周密思索，用科学的办法达成目的。”
钱学森的学校生活十分规律。放学时，钱家的黄包车已经等在门口，钱学森爬上车，跪坐在座位上，脸朝后望着同学们远去。回到家中，他的教育仍要继续。在钱学森的少年时代，对他影响最大的是他的父亲而非母亲。钱家治从来不硬性向儿子头脑中灌输常识，与之相反，他喜欢激发儿子的好奇心，鼓励钱学森追求自己的兴趣爱好。
钱学森的兴趣在父亲的鼓励下全面发展。他是一个业余标本制作家，自己做的乌鸦和麻雀标本足以开个小型展览。夏日来临时，钱学森会捕捉蝴蝶，收集岩石和化石标本。他学钢琴、小提琴、水彩画。他的房间里堆满自然科学和数学书籍。钱家治在花钱给儿子买书上面毫不吝啬，“我的父亲是我第一个老师，”70年后，钱学森在《人民日报》上撰文写道，“他为我打开了一个艺术、音乐和文学的新世界。”
钱学森的父亲说过，捕捉昆虫是理解生物学的开始，寻找化石和岩石碎片则可小窥地理学的门径，学习绘画有助于理解美的概念。钱学森热爱绘画。多年后，他告诉自己的儿子钱永刚，如果没能成为一名科学家的话，他很可能会当一个画家。
时光流逝，钱学森在中西合璧的氛围中慢慢长大。这种氛围令他勇于提问，寻找答案，甚至敢于挑战权威。不过，尽管经常提出问题，钱学森却不是那种叛逆的人。天性平和的他大多数时间在家中度过，宁可读书学习，也不愿与邻近的小孩子一道玩耍。“再没有比他更乖的儿子了。”钱学森的一个亲戚特别强调说。
钱学森10岁时转到了几条街以外的另一所学校。北京第二实验小学从一年级到四年级是男女合校，但从五年级开始，便按照性别分班。女孩子们留在北京第二实验小学，有志继续就读的男孩子则要转入北京第一实验小学。
升入高年级并非自动。钱学森班上的学生需要接受另一轮比入学考试难得多的考试。此外，他们还要同校外的其他申请者竞争。全北京大约有1600名学生前来参加考试，争夺160个名额。然而，钱学森却是例外。他的学习成绩十分突出，以至于老师将他作为保送生之一，无需考试，直接进入高年级。钱学森的老师为他下了“学业上、身体上和精神上都出类拔萃”的评语。
1921年，与其他100多名男孩一道，钱学森步入新的学校。主教学楼是一栋三层高的青砖小楼，与北京师范大学正好隔街相望。
扶着红色的旋转楼梯栏杆拾级而上，一眼可见长长的一条走廊，一侧是教室，另一侧则是一排平开的玻璃窗。秋风拂过，举目望向窗外，街上的黄包车夫和行人尽收眼底，远处，是北京师范大学灰色的屋瓦和砖楼。
教室又大又宽敞，设备相当齐全：黑板闪闪发亮，课桌十分舒服，明亮的阳光打在一排排书架上。两年沉重的学业和激烈的竞争等在前面，在那之后，钱学森还将接受另外几轮考试——初中入学考试，高中入学考试，大学入学考试。
尽管从钱学森幼年起，中国就在试图改革教育体制，但钱学森受到的教育基本上仍墨守成规。与他父亲上学时差不多，学校里强调的还是死记硬背，相信权威，把考试和通过考试放在教学的第一位。历史久远的东西往往不会轻易屈从于变革的压力。
中国的考试制度一向广受争议。开启于汉代的这套人才选拔制度从明朝之后在中国文化中扮演决定性角色。从表面看来，这一体系给人一种唯才是举的假象，但实际上，它却排斥真正的思考和求索能力，受益者多为权贵。科举考试只面向特定的一群人：女性被完全排除在外，僧侣、行刑者、妓院老板、理发匠、服丧者、戏子及其后代也都无权参加考试。但更重要的是，艰涩的考试内容和对某些特定内容的强调将更多的人挡在大门之外。只有富人家里才请得起私塾先生，没那么富贵的人家只能寒窗苦读，皓首穷经。
热衷功名富贵的读书人必须经过三轮考试。第一轮被称为童生试，每年一次，在每个考区最大的城市中举行。应试者必须在12天里完成多篇诗文。通过童生试的人有资格参加当地官学主持的两年一度的考试，少至髫龄幼童，长至八旬老翁，全都要在逼仄的监号里考上一天一夜。为了防止作弊，这个过程还要重复一次。在大约2000多名考生中，只有20个文笔最优秀者能够脱颖而出。他们从此将被称为秀才，享有免交赋税、不被动刑的特权，而且可以进入当地官学攻读3年。
接下来就是每3年举行一次的乡试。秀才们将面临更加激烈的竞争：每12000名考生中，只有100余人可以通过这第二轮筛选。在长达3天的时间里，他们被关在仅容一人睡卧的号房里，完成规定格式的八股文和试帖诗。为了应付考试，一些人发明出了巧妙的作弊方式，但是一旦被发现，就可能被处死。科举考试的压力是如此之大，以至于有些人因此而神志失常，还有人在号房里突发疾病甚至死亡。那些最终胜出的考生，用一位历史学家的话来说，“简直就像奥运会金牌获得者一样”。他们自此可以夸耀乡里，在官僚体系中占据要职，而且获得了参加第三轮也是最后一轮考试的权利。
每3年在北京举行一次的殿试由皇帝亲自主持。最优秀的试卷被挑选出来，由皇帝加以御笔朱批，而这些八股文的作者也自此成为“士林典范”。能够在殿试中脱颖而出的考生几乎一定能够在帝都为官，许多人还会成为皇帝的内阁成员和宰辅。
根据政治风向和朝代变迁，考试的内容和方式也时常改变。帝王的个人喜好常会左右取士标准。比如，好大喜功的乾隆皇帝，就偏爱华丽的文风。“即使是字体也以丰圆肥润为上”，一位学者指出。而雍正皇帝当政时，宣扬止战非攻、与民生息的文章则大行于道。
有时候，科举考试甚至会带上一点刺探情报的间谍战味道。1644年，满族入主中原，征服了整个中国。一心想着如何完成统一大业、镇压汉人反叛，满族征服者将科举制度也当成了收集各地情报的一种途径。在考试中，考生们被要求用简短的文字回答诸如如何镇压叛乱、如何筹集军费、如何查处腐败、如何促进满汉融合等实际性的问题。
到了1740年的时候，科举考试已经开始遭到考生们的激烈抨击。当时人口激增，但入选名额却保持不变，而且即使是通过考试者，也很可能得不到官职。一直以来，官府对于这些问题和未能谋得官职的学子们的抱怨置若罔闻，但到了20世纪初，整个科举制度不得不作出改变，以应对西方遥遥领先的技术进步。
就在钱学森出生前几年，1901年庚子事变之后，清政府在《辛丑条约》中同意，凡有西方人遭义和团杀害的地区，科举考试停办5年。1901年，光绪皇帝下令废止八股取士，把考试重心从玄虚的八股文、书法和律诗转为更实际的施政问题。1905年，科举考试全面废止，此后在中国发生的众多大事更进一步动摇了传统教育体系的各个方面。
1915年，废除选举、称帝登基的袁世凯统治下的政府日益身陷外国债务的泥沼之中。对他窃取权力的声讨浪潮席卷全国，地方军阀纷纷宣布脱离袁世凯政府独立，袁世凯羞愤交加，健康状况急剧恶化，于1916年死于尿毒症。各地军阀之间的内战此起彼伏，自然灾害和饥荒也肆虐中原。尽管钱学森此时仍勤勉而愉快地专注于自己的学业之中，他却不可避免地将在一个混乱的国家中长大成人。
20世纪20年代初，一批深具影响力的访客先后来到北京，其中包括美国教育改革家杜威（Dewey），英国哲学家罗素，德国物理学家爱因斯坦，印度诗人泰戈尔……这些人中影响最大者首推杜威。在公开演讲中，杜威鼓吹在民主的环境下将教育与工业结合起来。通过强调让孩子在课堂中扮演主动角色，杜威给中国带来了“游戏实验室”的理念，用沙箱、测量仪器和积木打造出一个新式课堂。中国的教育家开始加倍关注美国的教育改革实践，比如男女合校、智商测试、心理测验以及课外活动等。钱学森不仅可以从学校中接触到这些理念，而且也可以在家里，从在教育部工作的父亲身上耳濡目染。
尽管为等级制度服务的旧有的教育制度已然灰飞烟灭，但它并没有一下子为现代的西方教育体系让开道路。一方面，在西方的实证主义传统下，钱学森被鼓励去探索、提问和挑战现有的知识体系，而在另一方面，他又不能够向教师的权威发起质疑。他仍然面临无休无止的默诵和考试。这样的结果就是，钱学森的童年几乎都是在20世纪20年代那个如流沙般时时变化的不完美的体系中力争完美地度过的。
两年的时间就这样过去了。1923年，钱学森考入了北京师范大学附中，当时京城里最好的男女合校的中学。这里所奉行的也是他自幼接触的实验教育体系。紧邻北京师范大学附小，建筑风格几乎如出一辙，这里的老师通常都是北京师范大学的毕业生或教授。在这里就读中学，不过是钱学森往日生活节奏的一种延续。
当然，北京师范大学附中要比第一实验小学大得多了。这儿有许多一层楼的教室、教师办公室和宿舍，一个椭圆形的大操场，几个网球场和排球场，一座新的图书馆，园丁精心打理的丁香圃，以及装备有刚刚从德国进口的崭新闪亮的科学仪器的实验室。每当整时三刻，一位老者会敲响树上悬挂的一口钟，通知大家下课的时间到了。
“这所学校里的学生在很多方面都与纽约著名的布朗克斯科学高中（Bronx High School of Science）并无分别。”一位校友回忆道。大多数学生希望日后在理、工、医这三个领域继续深造。在最初的3年时间里，学生们在英语、数学、中文、生物、化学、历史、物理和第二外语这几门科目上打下坚实的基础。此后，他们将在接下来的3年里，选择专攻科学或人文学科。一些学生在老师的指导下开展独立的研究计划，或者是进修高级的大学课程，例如微积分和社会学。
尽管有着大学的气氛，但北京师范大学附中却像一所军校一样管理严格。男孩子们身着灰色棉布制服，女生则是白衬衫配小黑裙。学校绝对不允许他们谈情说爱。一位毕业生回忆道：“曾经有一些学生陷入情网，但一旦被校方发现了他们的罗曼史，其中一方就必须离开学校。”
在考试之前开夜车也被加以禁绝。校方希望学生深入领会学到的东西并将它们变成每日生活的一部分。教师们会帮助学生掌握记笔记和记忆的技巧。钱学森从不开夜车。事实上，有着出众记忆力的他可能根本就不需要临时抱佛脚式的突击学习。他享受学习的过程，仿佛一直都在勤学不辍。即使是在放学后，钱学森也经常独自坐在空荡荡的教室里，埋头苦读。
在中学里，钱学森依然是个完美的学生。多年以后，当被要求描述钱学森给人留下的印象时，他的同学经常用到“安静”和“规矩”这两个形容词。钱学森的生活一丝不苟，井井有条。他偶尔也会和其他的男孩子一起打球，但每天下午总是会在同一时间准时回家。当朋友们登门拜访时，发现他的房间总是一尘不染。
一如既往，钱学森的功课还是遥遥领先。他的同学谭荫恒曾这样写道：“我听到同学们说，李士博（一位讲授生物学和植物学的资深教员，在北京师范大学附中享有很高的声誉）常常对钱学森对学业的专注和刻苦赞赏有加，并且要求我们都以他为榜样，用功学习。”
初中的3年时间让钱学森有机会可以探索不同的人生轨迹，未来逐渐在眼前展现。他擅长画动物、流水和花朵；他的生物学作业完成得非常生动，多年之后还被学校保留着；他对音乐有一种异乎寻常的敏锐感知，拉一手好小提琴；他与同学们讨论鲁迅和其他著名作家的作品，甚至被推选为班级代表参加辩论会。天赋出众的钱学森毕业时可以有十多种不同的人生道路选择，但当进入初中三年级时，他却下定了决心，要在科学领域一展所长。在接下来的3年里，钱学森全身心地投入到了高等化学、物理学、生物学和数学的学习中去。
如果北京的经济形势在20世纪20年代可以稍为稳定一些的话，钱学森或许会考虑一条完全不同的人生轨迹。比如，他曾经很认真地想过要成为一名艺术家。但是，他的中学时光却与年轻的中华民国最艰难的一段岁月恰好重合。
整个国家先是陷于无政府状态，然后便是此起彼伏的内战。直至1925年蒋介石率军北伐，中国一直处于军阀割据的战乱状态中。3年的艰苦奋战后，国民党取得胜利。1928年，国民政府迁都南京，而故都北京则逐渐陷入衰败之中。
北京城里百业萧条，只有少数经世致用之学尚有用武之地。整个20世纪20年代，北京是一座不断衰败下去的城市。紫禁城的红墙剥落失色，建筑工地半途而废，水泥路面破烂不堪，管线裸露，污泥遍布。失业率飙升，教授、政府官员甚至是以前雄踞一方的将军都沦落为与黄包车夫为伍的苦力。一些大学生为贫苦所迫，甚至过上了双重身份的生活：下课之后，躲在胡同里脱下长衫，便摇身一变成为黄包车夫。对教育体系感到幻灭的教师们开始信奉社会主义。所有这些都给年轻的钱学森留下了难以磨灭的印象。当忆及中学时代时，钱学森对当时的北京师范大学附中校长努力保全学校的勇气印象深刻：“你可以想象，在旧中国，在当时的北京，那是多么糟糕的一段时光。”在这种情况下保持学校的正常运转，简直是“不可能的任务”。但是附中的校长不仅做到了这一点，还将其变成20世纪全中国最好的学校之一，“这实在是个奇迹！”
1928年到1929年间，进入高中三年级的钱学森开始考虑上大学的问题。在一次班级组织的远足旅行中，他参观了两所北京城里最好的学校——清华大学和北京大学。他的同学回忆道，钱学森非常细心地考察了两所学校的实验室，并给出了敏锐精确的评价。
毫无疑问，钱学森将会上一所最好的大学。几乎没有例外，北京师范大学附中的毕业生都能考上大学，而其中半数以上将进入全国最好的大学就读。1929年，上海本地报纸《申报》刊登了一份上海交通大学的入学考试成绩单。钱学森以第三名的成绩被这所全中国最好的工学院的机械工程系所录取。
经过仔细考虑，钱学森决定主修铁路工程。在中国，这还是一个相当新的领域，增长速度惊人。直到1929年，中国绝大部分国土仍不通铁路。1881年，以西方零配件组装成的中国第一台蒸汽机车首次问世，而从开平煤矿到附近大运河的一段7英里长的铁轨是当时中国仅有的铁路。15年后的1896年，中国的铁路总长度只有可怜的370英里，而当时美国已经拥有惊人的182000英里长的铁路网。但是，在接下来的30年中，铁路逐渐成为一种强大的军事和政治武器，在中国的大地上留下永久的伤痕。
在清政府的抗议和阻挠下，中国的“铁路化”还是在世纪之交时开始了。在自己的势力范围内，俄国人建造了将黑龙江与口岸城市海参崴连接起来的铁路线，日本人的铁路从朝鲜半岛的釜山修到了奉天，德国人在山东大建铁路网，而在长江流域，举目是英国人修建的铁路。从1900年到1905年，外国人在中国建造了全长3222英里的铁路。每个国家所建铁路的标准均不一致，以免彼此连接。在事实上，这种现代化的交通体系开始将中国分裂成为一个个被外国人统治的区域，有效地将中国瓜分成为各自独立的殖民地。
形势很快变得明朗起来：控制住铁路，也就控制住了中国。在1900年的义和团运动中，清政府用北京的铁路线加快调兵遣将的速度，而后又将其拆毁，以减慢外国军队的推进。在1911年的辛亥革命中，清政府迅速从北京调集军队，借助铁路将其派往武汉，对革命军加以镇压。但从太原赶来的革命军成功切断了补给线，从而帮助革命军赢得最终的胜利。
国民党接管政权之后，开始致力于统一铁路。从1912年到1920年间，中国铺设了超过1000英里的新铁路，大多数由日本、欧洲和美国银行家提供投资。随着新铁路的不断建造，便需要雇用新的工程师，这一需求逐年看涨。这是一个胸怀大志的青年学生投身于脚踏实地的重要基础工业的绝佳机会。1929年秋天，钱学森脱下中学制服，换上一身学生长袍，怀着成为一名铁路工程师的理想，直奔上海交通大学。他与北京，就此作别。