冯·卡门的传奇人生

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冯·卡门的传奇人生

1936年10月,钱学森从美国东北角大西洋岸边的波士顿,前往西南角太平洋岸边的洛杉矶,斜穿整个美国。跟波士顿漫长而寒冷的冬日形成鲜明对比的是,洛杉矶一年到头阳光灿烂,气候温暖。从波士顿来到洛杉矶,那感觉如同从中国的哈尔滨来到深圳。

加州理工学院(CaliforniaInstituteofTechnology简称Caltech)创建于1891年,坐落在洛杉矶帕萨迪纳市。帕萨迪纳市是大洛杉矶地区的一座美丽小城,到处是绿树蓊郁,一幢幢一两层高的居民住宅融合在这一片浓绿之中。加州理工学院就处在这星罗棋布的木质居民小楼包围之中。

加州理工学院的方形校园,仅占一个街区,根本无法跟加利福尼亚州的另外两所名校、位于旧金山的斯坦福大学和加州大学伯克利分校相比,只及斯坦福大学校园的五十分之一!然而,小小的加州理工学院,居然能够与斯坦福大学、加州大学伯克利分校在美国西部形成三足鼎立之势。

加州理工学院办校理念就是“小而精,小而美”,是精英学府的典范。这所学院直至今日,也只有本科生约900人,研究生1100人,教师一千人,但是教师之中有教授280余人。该校有27名校友和教授获得了28次诺贝尔奖(其中鲍林一人得到两项诺贝尔奖);现任教授中有63名美国科学院院士,29名美国工程院院士,75名美国文理学院院士。

加州理工学院强调理工结合,培养的学生既是科学家,也是工程师。博大精深,是加州理工学院对于学生的要求。

钱学森离开麻省理工学院,转往加州理工学院,是冲着冯·卡门教授而来。冯·卡门是航空动力学专家。钱学森从航空机械工程转向航空动力学,便决意拜冯·卡门教授为师。

按照别人的习惯,从麻省理工学院转往加州理工学院,也许应该先给冯·卡门写封信或者打个电话,而钱学森却是带着行李直奔加州理工学院,到了那里才给冯·卡门写了一封求见信。

以下是冯·卡门一生的轮廓线,粗线条地勾画出他的传奇人生经历:

冯·卡门美国工程力学大师、航天技术理论的开拓者。1881年5月11日诞生于匈牙利的布达佩斯城。1902年毕业于约瑟夫皇家工业大学。1904年入德国哥廷根大学深造,1908年获博士学位。在“空气动力学之父”普朗特指导下完成空气动力实验,研究边界层分离现象,提出著名的“卡门涡街”(KamanVortexStreet,又称卡门涡列)理论。1926年阐明并建立“湍流”概念。1938年指导成立火箭研究小组,这个小组后来发展成为闻名于世的加州理工学院喷气推进实验室。1944年牵头组成科学顾问团,为研究火箭技术创造条件。第二次世界大战后被派往德国考察火箭,提出研制导弹的计划。特别是对振动空气动力学的发展作出了杰出贡献。

冯·卡门是科学奇才。他是出生在匈牙利的犹太人。他具有极高的数学天赋,在六岁的时候就能对五位数的乘法略加思索就报出答案来,屡屡使他的父亲震惊不已。

1908年3月,他在游历法国巴黎的时候,亲眼目睹了法国人亨利·法曼驾驶一架试验飞机进行飞行,从此对这诞生才五年的奇特的飞行器产生浓厚的兴趣,开始了研究飞行空气动力学的历程。

对于冯·卡门来说,进入德国西北部的哥廷根大学,在名师普朗特教授(LudwigPrandtl,1875~1953)的指导下获得博士学位,是人生的重要经历。普朗特是著名力学家,近代力学的奠基人之一。

1911年,也就是钱学森出生的那一年,冯·卡门发现当气流和物体之间附壁作用失效,并在物体后面乱成一股尾流时,就会产生型面阻力。这个发现被定名为“卡门涡街”,成为飞机、船舶和赛车设计的理论基础。

后来,冯·卡门担任德国亚琛工业大学航空系教授。亚琛工业大学是德国最负盛名的理工科大学。1930年,冯·卡门又发表关于“湍流理论”的重要论文,受到同行们的高度评价。

就在冯·卡门处于学术巅峰时期,法西斯纳粹势力在德国崛起。希特勒对犹太人大开杀戎,迫使冯·卡门离开德国,移民美国。法西斯拱手把一位天才科学家送给了美国。从此,冯·卡门执教于加州理工学院,并加入了美国籍。由于冯·卡门的加盟,由于他在应用力学、流体力学、湍流理论、超音速飞行和火箭方面的研究,使美国的航空事业和宇航事业取得了长足的进步,在全世界处于领先的地位。

冯·卡门终生未婚。在他的晚年,写下了回忆录,记述自己那传奇的一生。

1963年2月18日,美国总统肯尼迪授予冯·卡门美国第一枚科学勋章,以表彰他对美国的巨大贡献。81岁的冯·卡门双脚患关节炎,走起路来摇摇晃晃,肯尼迪总统赶紧上前扶他一把。冯·卡门推开了肯尼迪总统,幽默地说:“总统先生,走下坡路是不用扶的,只有向上爬的时候才需要拉一把。”

处于人生下坡路的冯·卡门在两个多月之后的5月6日与世长辞。

为了纪念冯·卡门,他的祖国匈牙利在1992年8月3日发行了一枚纪念他的邮票;1992年8月31日,美国也发行了一枚冯·卡门的纪念邮票。

冯·卡门对中国充满友好的感情,他曾两度访华,一次在1928年(当时他是德国亚琛工业大学教授),另一次在1937年(这时候他是美国加州理工学院教授)。 

在冯·卡门麾下

冯·卡门桃李满天下。然而,在他晚年所写的回忆录中,专门用一章的篇幅记述自己的一个学生,那就是《中国的钱学森博士》。

冯·卡门这样回忆同钱学森的第一次见面:

1936年的一天,钱学森来看我,征询关于进一步进行学术研究的意见。这是我们的第一次见面。我抬头看见一位个子不高、仪表严肃的年轻人,他异常准确地回答了我所有的问题。他思维的敏捷和富于智慧,顿时给我以深刻印象。我建议他转到加州理工学院来继续深造。

钱学森在回忆与冯·卡门的第一次见面时,记得冯·卡门对他说的话:

钱先生,希望你到加州来,到这里来。你在这里可以得到你所需要的知识。我相信我们会合作得很好。

就这样,不远千里,钱学森从麻省理工学院投奔到冯·卡门麾下。55岁的冯·卡门成为25岁的钱学森的导师。就这样,钱学森马上办理在加州理工学院的注册手续,住了下来。在冯·卡门的指导下,开始了在加州理工学院攻读博士学位的求学生涯。

加州理工学院给钱学森的印象是全新的。钱学森曾回忆说,“在这里,拔尖的人才很多,我得和他们竞赛,才能跑到前沿。这里的创新还不能局限于迈小步,那样很快就会被别人超过。你所想的、做的要比别人高出一大截才行。你必须想别人没有想到的东西,说别人没有说过的话。”也就是说,加州理工学院教育的核心就是创新。

冯·卡门就非常推崇创新精神。

冯·卡门曾经问学生:“你们的100分标准是什么?”

学生回答说:“全部题目都答得准确。”

“我的标准跟你们的不一样,”冯·卡门说,“因为任何一个工程技术问题根本就没有百分之百的准确答案。要说有,那只是解决问题和开拓问题的方法。如果有个学生的试卷对试题分析仔细,重点突出,方法对头,且有自己的创新,但却因个别运算疏忽最后答数错了;而另一个学生的试卷答数正确,但解题方法毫无创造性。那么,我给前者打的分数要比后者高得多。”

钱学森记得,在一次学术讨论会上,冯·卡门讲了一个非常好的学术思想,美国人叫“goodidea”(好点子)。有人问:“冯·卡门教授,你把这么好的思想都讲出来了,就不怕别人超过你?”冯·卡门说:“我不怕,等他赶上来,我又跑到前面很远去了。”

所谓“goodidea”,其实就是科学上创新的想法。钱学森后来说,来到加州理工学院,来到冯·卡门身边,使他“一下子脑子就开了窍”。在这里,钱学森的思想变得非常活跃。

加州理工学院的学术民主氛围,推动着科学讨论,推动着科学创新。

钱学森有一次在发表自己的学术见解时,一个老头提了些意见,被钱学森不客气地用一句话顶了回去。会后,冯·卡门对钱学森笑道:“你知道那老头是谁吗?”钱学森说不知道。冯·卡门说,那位是航空界鼎鼎有名的大教授冯·米赛斯。接着,冯·卡门又说,你那句话回答得好极了。

就连钱学森跟冯·卡门之间,也曾因为对一个科学问题的见解不同而引起争论。当时,冯·卡门发脾气了,甚至把东西摔到地上。钱学森不声不响地离开了。第二天下午,冯·卡门忽然来到钱学森的工作间,脸上露出歉意,说道:“昨天下午,你是正确的,我是错误的。”冯·卡门虚怀若谷的作风,使钱学森感动不已。

冯·卡门访华受到高规格接待

冯·卡门在结识钱学森之后的翌年,第二次访问了中国,受到很高的礼遇。

那是1937年6月下旬,冯·卡门在结束了对苏联的访问之后,从莫斯科乘坐火车,沿着漫长的西伯利亚大铁道前往中国。他乘坐了十天十夜,终于到达山海关。那时候,东北三省处于日本殖民统治之下,他目击了中国人受日军蹂躏的惨状。

当时,冯·卡门应邀到清华大学讲学。蒋介石政府得知之后,邀请他从北平前往南京,因为中国面对着日本军国主义的威胁,正准备自己制造军用飞机,知道这么一位美国的航空大师到来,连忙“有请”。

7月7日下午六时,在清华大学工学院院长兼航空研究所所长顾毓秀教授陪同下,冯·卡门乘火车刚离开北平,卢沟桥就爆发了“七七事变”。从此北平与南京之间的火车中断了12年,冯·卡门庆幸自己在无意之中赶上了最后一班列车。

冯·卡门在南京会晤了国民党政府的空军司令周至柔将军。正值夏日,在“夏宫”庐山避暑的蒋介石夫妇决定接见冯·卡门。当冯·卡门从南京乘专机到达九江机场时,钱学森的老师、清华大学王士倬教授也乘另一架专机到达那里迎接冯·卡门。

蒋介石向冯·卡门询问中国发展航空工业之策。然而,当时的中国工业技术是那么的落后,中国依靠自己的力量制造飞机谈何容易。不过,当时也在座的清华大学校长梅贻琦从冯·卡门那里得知,清华大学派出的公费生钱学森正在冯·卡门手下学习。

冯·卡门离开中国之后,到日本讲学,那里洋溢着穷兵黩武的军国主义气氛。冯·卡门不愿在日本久留,不久便从那里返回美国加州理工学院。

冯·卡门的中国之行,使他对于钱学森的祖国 中国有了深入的了解,他明白为什么中国人对发展自己的航空事业有着那么强烈的愿望。作为匈牙利人,作为深受德国纳粹欺凌的犹太人,冯·卡门对于中国受到日本军国主义的欺凌,感同身受。正因为这样,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。”这句话是在他结识钱学森之后发出的感叹语,也是他1937年中国之行的感悟。