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冯·卡门麾下的中国弟子

2016-02-29关小舒

科学家 2015年1期
关键词:钱伟长卡门钱学森

关小舒

或许大部分中国人熟知冯·卡门,是因为他是钱学森的导师这一身份,就连他自传的中译本,封面上冠以的名号也是“钱学森的导师”。但其实,除了钱学森以外,中国很多成就非凡的科学大家都曾在他的门下学习过,而冯·卡门本人也与中国有着深厚的不解之缘。

访问中国

1937年6月,在结束对苏联的访问后,冯·卡门从莫斯科乘坐火车,经历了十天十夜的路程,来到了正在经历战火硝烟的中国。访问清华,查看航空工程系不过是冯·卡门此行的一个幌子,真实的情况是国民政府希望他能够帮助中国建立一支现代化空军,以抵挡日军的侵略。

蒋介石从20世纪30年代中期就着手筹建空军,在禁止外国人入内的南昌建立了一支独立的空军,以图等待时机,靠空军反攻日本。而政府官员们希望冯·卡门做的,就是对中国航空研究发展长远规划发表意见,并安排了他与蒋介石和宋美龄的会面。

在清华大学工学院院长兼航空研究所所长顾毓秀教授的陪同下,冯·卡门乘火车离开北平前往南京。就在他踏上火车的当晚,“七七事变”爆发,冯·卡门乘坐的火车是北平通往南京的最后一班列车,此后,北平与南京之间的火车中断了12年。

冯·卡门在南京会晤了国民党政府的空军司令周至柔将军,后来又到庐山与正在避暑的蒋介石夫妇会面,并就中国发展航空事业等问题进行了探讨。冯·卡门详细介绍了风洞的重要性,还指出试验与研究应该齐头并进。席间,当时也在场的清华大学校长梅贻琦得知,清华派出的公费生钱学森正在冯·卡门手下学习。

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,也是他这次中国之行的感悟。在自传中,冯·卡门回忆到这段经历时说:“我坚信,一旦解决了内政和外交问题,中国的巨大科学潜力将会充分发挥出来。”

亦师亦友钱学森

在冯·卡门的众多中国学生中,钱学森和他的感情最深。钱学森总是恭敬地称他为“尊敬的老师”,而在冯·卡门的眼里,钱学森则是他的“中国朋友”。在冯·卡门的自传中,他还专门用一章内容来回忆他与钱学森之间的故事和友谊。

在美国麻省理工学院获得航空硕士学位后,钱学森来到了加州理工大学,第一次见到了冯·卡门。这位后来对他影响深厚的导师为他提供了两个可选择的研究课题,涉及了高速飞行方面当时最为前沿的内容,为钱学森航空理论的研究指明了方向。

在加州理工大学,钱学森获得了航空和数学的双博士学位,并与导师共同提出了“卡门—钱公式”。后来,在冯·卡门的推荐下,钱学森通过安全考核,被批准参加美国的军事机密工作,而他是顾问团里唯一的外国人。

1950年,麦卡锡反共浪潮席卷美国,钱学森受到了牵连。在回忆这件事的时候,冯·卡门依然难掩激动之情,认为“美国50年代安全问题搞得太过火了”,甚至直言政府在这方面制定的某些法律是“愚蠢而有害的”。

1950年7月,钱学森被吊销安全许可证,随后被逮捕拘留于特米那岛监狱。虽然后来钱学森被重金保释出狱,但他却被限制自由长达五年之久。在此期间冯·卡门一方面多次安慰钱学森要泰然处之,让他照旧埋头攻读或著书立说,另一方面为恢复钱学森的自由而积极奔走。1955 年,钱学森终于获准离开美国。临行前,钱学森带着妻子蒋英以及儿女一同向冯·卡门道别,同时将自己在被困这几年中完成的两本书赠予导师。冯·卡门翻阅后异常激动地说:“你现在学术上已经超过我了!”随后便与这位自己最心爱的学生告别。此后,尽管钱学森多次邀请冯·卡门来中国,但由于各种原因,冯·卡门与钱学森终究没能再见一面。

出色学生钱伟长

1939年,钱伟长考取了庚子赔款留英公费生,但因二战爆发导致旅途中断,最后不得不改派到加拿大多伦多大学深造。钱伟长于次年赴加拿大多伦多大学研究弹性力学,师从辛祺(J. I. Synge)教授。在辛祺教授的指导下,钱伟长开始研究弹性板壳的统一内禀理论,而他与导师二人共同的研究成果被汇总成一篇文章,投给了冯·卡门教授60 岁的祝寿论文集中。正是这篇论文,引起了冯·卡门对钱伟长的注意。

1942 年,钱伟长在获得了应用数学的博士学位后,于年底转到加州理工大学学习。冯·卡门愉快地收下了这个令他印象深刻的学生,而当他得知钱伟长来自清华大学时,更是对他关怀备至。

冯·卡门把钱伟长安排在喷气推进中心工作,用钱伟长自己的话说,这是他一生在科研工作方面比较多产的时期。1943 年到1946 年间,钱伟长主要从事火箭的空气动力学计算设计,火箭弹道计算研究,人造地球卫星的轨道计算研究等课题,同时参与了火箭现场发射试验工作。在冯·卡门的指导下,钱伟长完成了变扭的扭转和水轮机斜翼片的流动计算,以及超音速的锥流计算等重要的研究课题。这些工作以及冯·卡门的教诲,让钱伟长在科技领域获得了极大的进步与成长,创造力、热情和思路也被极大地激发。

对于学生钱伟长,冯·卡门也给予了很高的评价,在谈到他们联合署名发表的《变扭的扭转》这篇著名文章时,冯·卡门感慨地说:“这是一篇经典式的科学论文。自从喷气推进中心成立以来,我已经顾不上基础理论方面的工作了。这篇论文,也许是我一生最后一篇固体力学的文章。”

1946 年5 月,钱伟长回国。十年后,他和同门师兄钱学森合作创办了中国科学院力学研究所和自动化研究所,培养了一大批优秀的力学工作者,为我国机械工业、航空航天和兵工事业做出了巨大的贡献。

应用数学之父林家翘

林家翘与钱伟长是同期考取的庚子赔款留英公费生,后来也同样改派到了加拿大多伦多大学。一年后,林家翘获得了硕士学位,在周培源的推荐下,进入加州理工大学学习,在冯·卡门教授的门下攻读博士,研究流体动力学稳定性和湍流问题。

冯·卡门对林家翘也是关爱有加,除了给予学术上的一般性指导,还特意让他完成海森堡论文《关于流体流动的稳定性和湍流》中的存疑部分。也正是这项工作,让年仅29岁的林家翘在学术界声名大噪。

在林家翘获得博士学位后,冯·卡门特意请他到一家中国餐馆吃饭,更重要的是,他把日后成为世界计算机之父的冯·诺依曼介绍给了林家翘。当时冯·诺依曼正在做推进电子计算机用法的研究,冯·卡门把林家翘所做题目拿给冯·诺依曼做,结果相同。此事后来被海森堡评价为:“一个中国人运用深刻的数学方法,得到了更好的结果。”

导师冯·卡门的重视和培养,加上林家翘自身的努力,使得他在学术领域的路程越走越顺。博士毕业后,林家翘去了布朗大学,仅一年半后就被麻省理工学院挖走。1953年,林家翘被评为教授,1966年又从教授升为学院教授。能从教授升为学院教授,这在大师云集的麻省理工,是一件异常困难的事。

在应用数学领域,林家翘发展了解析特征线法和WKBJ方法,是当代应用数学学派的领路人。他将数学应用到航空和天文物理方面的研究,曾大大推动这两个领域基础科学的进程。在美国,有人将林家翘誉为“应用数学之父”,也有人说:“他使应用数学从不受重视的学科成为令人尊敬的学科。”

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