航空航天领域的“带头大哥”是怎样炼成的(四)

—— 航空航天科学家系列之冯•卡门
作者:朱磊来源:蝌蚪五线谱发布时间:2017-03-30

冯·卡门是航空和航天领域最杰出的一位元老;远见卓识、敏于创造、精于组织——使科学家之间打破门户之见、消除民族歧视和语言隔阂、共同协作的非凡能力,正是他独具的特色。

 文接《航空航天领域的“带头大哥”是怎样炼成的(三)》

8、航空大师的辉煌时代与中国情缘

  在密立根的邀请下,冯·卡门前往加州理工学院做了航空实验室主任。新官上任,他琢磨着是不是要把名字Kármán中的两个重音符号去掉,以便更好地融入新环境。

  有一次,冯·卡门在校园里听到一位教师问另一位教师:“你了解那个新来的教授吗?”另一位答道:“不了解,不过看他名字上有两撇小玩意儿,应该是个外国佬吧。”冯·卡门很反感这种歧视和偏见,便一直保留名字上的“两撇小玩意儿”,后来他在说英文时,也特地保留了浓重的匈牙利口音。

冯•卡门在普林斯顿讲学

卡门在普林斯顿讲学(NASA官网)

  冯·卡门为成立不久的航空实验室带来了不拘小节、热情活跃的气氛,实验室师生们的思路也更加开阔,更富创造性。冯·卡门所主张的理论与工程结合的思想也得到师生们支持,他们先后解决了大量工程技术问题。这一时期,冯·卡门完成了著名的湍流统计理论,发表了大作《工程中的数学方法》,他还为美国空军解决了飞艇的空气动力学特性、超音速飞行等一系列飞行技术问题,成为美国空军最信赖的伙伴。冯·卡门的名号在美国的科学界、工程界和军界可谓是无人不知。

冯•卡门(中)向美国空军讲解技术问题

卡门(中)向美国空军讲解技术问题(网络图)

冯•卡门(中)主持美国国防部科学会议

卡门(中)主持美国国防部科学会议(网络图)

右起:冯•卡门、恩利克•费米和爱德华•泰勒在好莱坞

右起:卡门、恩利克费米和爱德华泰勒在好莱坞(加州理工学院官网)

  无论是在亚琛工学院,还是在加州理工,冯·卡门一直秉持父亲的育人观念,并抱有“科学无国界”的思想。他先后培养了两代科学家与工程师,到过很多国家指导航空工业建设,为世界航空航天领域的蓬勃发展奠定了坚实基础。说到此,就不得不提冯·卡门的中国情缘了。

冯•卡门(中)访问兰利实验室

卡门(中)访问兰利实验室(NASA官网)

冯•卡门在讲学

卡门在讲学(网络图)

  冯·卡门曾说:“世界上最聪明的民族有两个,一个是犹太人,另一个就是中国人。”他十分喜爱中国文化,家中有不少中国家具和艺术品,他也一直有“将孔子的故土引向航空时代”的想法。早在1929年,冯·卡门就到访过清华大学,并建议清华大学创办航空专业,不过这个建议在几年后随着战局日益紧张才被采纳。1936年,在得知清华大学开设了航空系后,冯·卡门兴奋地让手下的一名航空专家到中国,帮助中国建设了第一座风洞。次年,随着“七七事变”的爆发,冯·卡门再次抵达中国,为中国建立一支新空军出谋划策。

  除了多次到中国指导航空建设,冯·卡门还在加州理工为中国培养了一批杰出的航空航天专家,包括钱学森、郭永怀、钱伟长和范绪箕等人,其中,冯·卡门最欣赏的便是钱学森。

冯•卡门的几位中国弟子,左起:钱学森、郭永怀、钱伟长、范绪箕

卡门的几位中国弟子,左起:钱学森、郭永怀、钱伟长、范绪箕(网络图)

钱学森(左下)与冯•卡门及其妹妹

钱学森(左下)与冯卡门及其妹妹(加州理工学院官网)

  1936年,刚从麻省理工航空系获得硕士学位的钱学森找到冯·卡门,希望能跟他读博。冯·卡门向钱学森提了几个问题,没想到钱学森全都对答如流,冯·卡门不禁在心中赞叹“小伙儿真是才思敏捷”,欣然收下了钱学森。钱学森数学能力出众,想象力也非常丰富,能准确地从自然现象中找到物理模型,冯·卡门认为他是个天才。在冯·卡门的指导下,钱学森很快获得了航空和数学的双博士学位,他们还一起提出了著名的“卡门-钱公式”(注)。

师徒三代,左起:普朗特、钱学森、冯•卡门

师徒三代,左起:普朗特、钱学森、冯卡门(网络图)

9、暮年也精彩

  冯·卡门身上从没有学究气,他总能很好地在事业和生活之间找到平衡。他平易近人,谈吐幽默,乐于应酬又很健谈,因而从政界领袖、商界显贵到路边的花匠,都喜欢和他交谈。

冯•卡门与好莱坞女星简•曼斯菲尔德

卡门与好莱坞女星简曼斯菲尔德(网络图)

  到了晚年,冯·卡门每天都过得有滋有味。他通常六点起床,随后与客人们边吃早餐边聊天,接下来是写信和阅读世界各地科研人员寄给他的论文。小酌几杯烈性威士忌,吃完午餐后,他便开始接待客人和学生,晚上则要出席各种宴会。不过,冯·卡门常常是“身在曹营心在汉”,别看他天天参加应酬,很多时候他虽然人在宴会上,但心思早飞到科研上去了,他有时还会为了推导一个方程,从宴会上悄悄溜走一个小时。

冯•卡门在家中

卡门在家中(加州理工学院官网)

  即使到了七十岁,冯·卡门的科学创新精神依然有增无减。此前他从未接触过燃烧学,到七十岁时才开始钻研这门略显生疏的学问。冯·卡门的头脑依旧灵活敏捷,他巧妙地将燃烧学和流体力学结合起来,从而为近代燃烧理论奠定了基础。

书桌旁的冯•卡门

书桌旁的冯卡门(加州理工学院官网)

  晚年的冯·卡门也有些“小毛病”:作为学界泰斗,他难免有些虚荣心。有一次,冯·卡门出席一个学术会议,由于大多参会者都很年轻,而且和冯·卡门的研究领域不同,认识他的人寥寥可数。得不到赞扬的冯·卡门显得很沮丧,几乎一言不发,没多久他便离开了会场。

冯•卡门获颁纽约大学荣誉学位

  冯卡门获颁纽约大学荣誉学位(网络图)

  1963年,在获得美国第一枚国家科学勋章后,冯·卡门便心满意足地前往他的成名之地——亚琛进行矿泉水治疗。不料他在泉水中突然激烈地咳嗽,随后溘然长逝。

尼迪向冯•卡门颁发美国第一枚国家科学勋章

肯尼迪向冯卡门颁发美国第一枚国家科学勋章(网络图)

  冯·卡门很乐观自信,他认为自己是一位名垂青史的大科学家。事实上也正是如此,冯·卡门对推动人类社会的发展做出了不可磨灭的巨大贡献,如今世界上每一个飞行器都在采用他的理论和技术,在航空航天领域,“带头大哥”的名号非他莫属。冯·卡门的传记作者认为他是二十世纪位列前十名的科学巨匠,而“现代航天之父”韦纳·冯·布劳恩则说:“冯·卡门是航空和航天领域最杰出的一位元老;远见卓识、敏于创造、精于组织——使科学家之间打破门户之见、消除民族歧视和语言隔阂、共同协作的非凡能力,正是他独具的特色。”

美国发行的冯•卡门纪念邮票

美国发行的冯卡门纪念邮票(网络图)

 

  注释:

  卡门-钱公式,由冯·卡门和钱学森于1939年提出,在亚声速范围内,该公式可精确估算翼型(例如飞机机翼的剖面)上的压力分布及临界马赫数(马赫数是表示声速倍数的数,1马赫即一倍声速,它表征了流体的可压缩程度)。

  参考资料:

  [1] 冯·卡门,·爱特生. ·卡门——航空与航天时代的科学奇才[M]. 曹开成,. 上海:上海科学技术出版社,1991.

  [2] 赵国英,朱保如. 乘风扶摇——冯·卡门传略[J]. 自然辩证法通讯,1980(3):61-70.

  [3] W.R. Sears. Some recollections of Theodore von Kármán [J]. Journal of the Society for Industrial and Applied Mathematics, 1965,13(1):175-183.

  [4] S. Goldstein. Theodore von Kármán 1881-1963 [J]. Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society, 1966(12):334-365.

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