风中起舞的科学奇才——纪念冯·卡门去世六十周年

时间:2023-08-13 13:18:24       来源:个人图书馆-返朴

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冯·卡门于1928年首次来到北京,建议刚由清华学校升格为国立的清华大学发展航空科学。到了1937年7月初,他第二次来华,欣喜地看到清华的航空系已初具规模,制作了小型风洞,工学院院长、麻省理工学院电机博士顾毓秀(1902-2002)兼任航空研究所所长。抵达北京第二天,卢沟桥事件爆发,幸亏冯·卡门乘了7月6日夜车南下,躲过一场困境。8日他到达南京,与空军司令周至柔(1899-1986)交流,10日上午会后,他又飞往新建的南昌空军基地指导建造风洞。14日他先飞到九江,然后坐了两个小时令他心惊肉跳,“如同过了两周长”的竹竿轿子,穿行于陡峭山路上庐山会见蒋介石夫妇,商讨建立中国的航空工业和空军,打击日寇,并应宋美龄所求当场为她科普风洞。可惜,一切努力付诸东流,第二年日军攻陷南昌,已建好的风洞也毁于战火。中国人大都知道冯·卡门培养了几位华人力学翘楚,但我们也应该记住,在中国全面抗战之始,他就尽力地帮助了我们。

冯·卡门被当代中国人铭记在心,一大原因是他培养出了“中国导弹之父”钱学森。绝大多数完成博士学位的人,与博士论文导师的学术交往一般日趋减少,甚至会按指数级规律衰减至零,然而钱学森却是例外。

天赋异禀的钱学森自交通大学毕业后考取清华大学公费留美,于1935年9月去了麻省理工学院航空系,一年后因为对那里不满而转学加州理工学院,冯·卡门的大门向他敞开。冯·卡门为何马上将他“网罗门下”?答案可在冯·卡门自传中找到:


(资料图片)

“1936 年的一天,他来找我寻求进一步研究生学习的建议。这是我们第一次见面。我抬起头,看到一个身材略为矮小的年轻人,神情严肃,异常精准地回答了我的问题。他思维的敏锐与灵活给我留下了深刻印象,我建议他进入加州理工学院深造。”

在接下来的一段,冯·卡门概括了这个学生的资质:

“钱学森同意了。他和我一起解决了许多数学问题。我发现他相当富有想象力,具有数学天赋,并且能够准确地形象化自然现象的物理图像。即使还是个年轻学生的时候,他就帮助我理清了一些关于几个难题的想法。这些是我不常遇到的才智,我和钱成为亲密的同事。”

在自传的同一页,冯·卡门还讲了一个故事。物理系的爱泼斯坦(Paul S. Epstein,1883-1966)教授告诉他:

“你的学生钱学森在我班上,他才华横溢。”

“是的,他很好,”冯·卡门答道。

“告诉我,”爱泼斯坦眼中闪烁着光芒说道,“你认为他有犹太血统吗?”

上面的内容均来自书中专写钱学森的第38章《红色中国的钱博士》(Dr. Tsien of Red China)。全书共44章,除了第23章《玻恩、费米、爱因斯坦》讲了他和这三个朋友和伟大物理学家的故事外,没有其他一章像第38章那样标题集中于一人。这既是钱学森的自豪,也是冯·卡门的骄傲。自然,不仅钱学森是冯·卡门“most brilliant student(最优秀的学生)”,而且前者从1950年到1955年与美国政府之间长期苦斗的独特经历,以及老师参与其中的营救过程,让这一章在书中非写不可,记录了一个中国航空动力学家的传奇。

钱学森在美国共待了20年,除了第一年,其余的19年间与冯·卡门师生紧密相连。1939年6月9日以二等荣誉(magna cum laude)获得航空和数学博士学位后,他留在系里担任助理教授,1945年被提升为副教授,第二年被麻省理工学院航空系聘为副教授,1947年升为正教授。1949年,在冯·卡门的推荐下,他回到母校以罗伯特·H·戈达德喷气推进教授(Robert H. Goddard Professor of Jet Propulsion)的身份担任新建立的喷气推进中心主任。美国工程师和物理学家戈达德(1882-1945)建造了世界上第一个液体燃料火箭。1926 年 3 月 16 日,他成功发射火箭,开启了太空飞行的新时代。

1955年,钱学森归国前和冯·卡门告别时送给恩师自己的新著《工程控制论》。按照钱学森生前所说,老师翻看书时对他说:“你在学术上已经超过了我。”出于民族自尊心,读到这句话的中国人一定很自豪。但是在张纯如精心写作的英文钱传《蚕丝》序言里,作者这样写道:

“毫无疑问,钱学森是一位才华横溢、一流的学者,但他的同事一再向我强调,他与艾萨克·牛顿或阿尔伯特·爱因斯坦,甚至与他在加州理工学院的导师西奥多·冯·卡门不是一个层次。钱可能研究了对美国空气动力学家有用的理论问题,但他从未彻底改变或创建自己的领域。如果钱于1955年去世并且从未去过中国,他的一生就不会值得一部一流的传记。”

张纯如引用了她采访的一些行家的评述,比如:

“钱学森的朋友、普林斯顿大学前航空学教授马丁·萨默菲尔德(Martin Summerfield)表示:"他的视野远不如冯·卡门、爱因斯坦、特勒或任何其他伟人那样远。他的视野与他们不同。他会执行他们的计算,成为他们的左膀右臂,但不是策划者。我认为他带走的是这种复制能力,复制了他们已做的。’”

虽然在这些西方专家眼里,钱学森在学术上尚未达到冯·卡门等科学巨人的高度,但他回到祖国后为导弹和航天事业作出了无人能比的巨大贡献。作为战略科学家,他们师徒二人为各自的国家奉献了功勋卓著的一生。冯·卡门被赋予美国首届国家科学奖的殊荣,而钱学森当之无愧地获得中国迄今唯一的“国家杰出贡献科学家”荣誉称号。

此外,至少有三个中国人在冯·卡门手中拿到博士学位,他们是胡宁(1916-1997;1943年)、林家翘(1916-2013;1944年)和郭永怀(1909-1968;1945年)。与后两位同在多伦多大学跟随辛格(John Synge,1897-1995)读了硕士学位的钱伟长(1912-2010),赶在导师一年后转到美国任教前继续跟他读到博士学位,然后去了加州理工学院喷气推进实验室工作,所以他并非冯·卡门严格意义上的弟子,而是手下的工程师。他和林家翘在刊登冯·卡门著名创刊词的《应用数学季刊》第一期上各自发表了一篇论文。

后来,胡宁成为中国著名的理论物理学家;林家翘长期任教麻省理工学院数学系,成为最高级别的“学院教授”并被遴选为美国国家科学院院士,晚年回到清华大学担任“周培源应用数学研究中心”名誉主任;郭永怀1956年在康奈尔大学航空系正教授的岗位上返国,近60周岁时因飞机失事殉职,1999年被国家追授“两弹一星”功勋奖章。

冯·卡门为中华民族一代力学英豪的成长功不可没!写于2023年7月13日星期三美国哈蒂斯堡夏日山庄

出品:科普中国

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