航空大師馮•卡門教授與他的中國弟子們

馮·卡門是二十世紀最偉大的航天工程學家,是他開創了數學和基礎科學在航空航天領域的廣泛應用,可以說二十世紀所有一切與飛行和模擬飛行的成果都與他有著密切的關係,他也被譽為“航空航天時代的科學奇才”,而他所培養的學生也是遍及世界各地,被人稱之為“卡門科班”,這其中也包含著他的許多中國弟子。

航空大師馮•卡門教授與他的中國弟子們

馮·卡門教授

航空大師馮·卡門的中國弟子都有誰呢?我搜集了一些相關資料,可以確定的是,曾師從馮·卡門門下的中國學者有錢學森、錢偉長、郭永懷、林家翹、範緒箕和張捷遷,我們在此簡要盤點一下這些中國留學生當年師從馮·卡門教授的情況。

錢學森(1911—2009)浙江臨安人,1934年畢業於國立交通大學,同年考取清華大學“庚子賠款”留美生,1935年9月入麻省理工學院航空系學習,僅用一年時間就獲得航空工程碩士學位,後轉入加州理工學院航空系,師從馮·卡門攻讀博士學位,由此成為馮·卡門的最得意的中國弟子,並於1939年6月獲得加州理工學院航空、數學博士學位,成為中國最著名的科學家。

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錢學森

錢偉長(1912—2010)江蘇無錫人,1931年考入國立清華大學歷史系,“九.一八事變”之後轉入物理系,1935年考取清華大學研究院,師從導師吳有訓研究光譜分析,師從導師黃子卿研究溶液理論,1940年1月考取“庚子賠款”留英生,因二戰爆發而改派加拿大多倫多大學,其撰寫的《彈性板殼的內稟理論》論文就被收錄在馮·卡門60歲壽辰文集中,並於1942年獲得博士學位,同年赴加州理工學院師從馮·卡門從事博士後科學研究工作,曾擔任清華大學教務長、副校長,上海工業大學校長。

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錢偉長

郭永懷(1909—1968)山東榮成人,1931年7月考入私立南開大學物理系,受到中國第一個女物理學博士顧靜徽教授的賞識,並於1933年推薦郭永懷到北京大學師從饒毓泰教授,1940年8月以“庚子賠款”留英生資格入讀加拿大多倫多大學,一年以後轉入加州理工學院師從馮·卡門,並於1945年獲得博士學位,他是“兩彈一星”科學家群體中唯一的烈士。

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郭永懷

林家翹(1916—2013)福建福州人,1933年考入國立清華大學物理系,並於1937年以第一名成績畢業留校擔任助教,以“庚子賠款”留英生入讀加拿大多倫多大學,1941年取得碩士學位,同年轉入加州理工學院師從馮·卡門,並於1944年獲得博士學位,在布朗大學任職,後被麻省理工學院挖走,他將數學應用到航空和天文物理領域,是當代應用數學學派的領路人,在美國被譽為“應用數學之父”。

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林家翹

範緒箕(1914—2015)江蘇江寧人,1935年畢業於哈爾濱工業大學,1936年赴美入加州理工學院留學,並於1937年和1938年分別獲機械工程碩士和航空工程碩士學位,開始師從馮·卡門攻讀博士,並最終於1940年取得航空工程博士學位,上世紀八十年代曾出任上海交通大學校長。

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範緒箕

張捷遷(1908—2004)遼寧開原人,1928年考入東北大學紡織系學習,“九.一八事變”後被迫流亡到關內,借讀於國立北平工學院,1934年起在國立清華大學任教,參與創建了中國第一個風洞實驗室,經空氣動力學大師馮·卡門的推薦,校方聘請了美國航空專家華敦德博士來清華主講航空工程,由此開啟了中國有史以來的航空工程的教學和研究,張捷遷於1940年被公派赴美留學,師從馮·卡門攻讀博士學位,據說是馮·卡門教授的關門弟子。

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張捷遷

從上述可以看出,馮·卡門教授對來自中國的留學生情有獨鍾,他也是培養中國留學生最多的國際級大師,似乎還沒有哪個大師級科學家,培養了如此多的中國留學生,那麼,馮·卡門教授究竟是怎樣一個人呢?

西奧多·馮·卡門(1881—1963)是匈牙利猶太人,父親是大學教授,母親出生於書香世家,馮·卡門在兒童時期就表現出數學天賦,1902年就獲得布達佩斯皇家理工大學碩士學位,被留校任職並在一家發動機製造廠擔任顧問。

二十世紀之初,馮·卡門曾到德國哥廷根大學留學,當時哥廷根大學是世界數學的中心,馮·卡門師從現代流體力學開拓者路德維希·普朗特教授攻讀博士學位,並於1908年獲得哥廷根大學博士學位,1911年即提出了著名的“卡門渦街”理論。

路德維希·普朗特(1875—1953)是近代力學主要奠基人之一,他在邊界層理論、風洞實驗技術、機翼理論、紊流理論等方面都具有很高的造詣,被世界物理學界譽為“空氣動力學之父”和“現代流體力學之父”。

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普朗特

普朗特在上世紀四十年代前後曾培養了他一生中唯一的女博士,她就是來自中國的女留學生陸士嘉,陸士嘉在極其艱難的環境下進行科學研究,最終以《圓柱射流遇垂直氣流時的上卷》的博士論文,於1942年初獲得哥廷根大學博士學位,而且是含金量最高的一級博士,在普朗克教授的推薦之下,陸士嘉成為德國最具盛名的洪堡獎學金獲得者,她與馮·卡門師出同門,而這位女科學家陸士嘉就是音樂人高曉松的外婆。

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陸士嘉

馮·卡門於1930年初移居美國從事科學研究,在加州理工學院設計和建造了世界上第一個風洞實驗室,於1935年又提出了未來超聲速阻力原則,並在1938年進行了第一次超聲速風洞試驗,由此發明了噴氣助推起飛,這是一個劃時代的偉大發明,對人類實現超聲速飛行貢獻巨大,人類由此進入噴氣航空時代,替代了速度較慢的螺旋槳時代。

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風洞

馮·卡門教授之所以願意培養來自中國的留學生,是因為他認為世界上只有猶太人和中國人最聰明,而另外一個主要原因是他曾到訪過中國,古老的中國曾給他留下深刻的印象,據相關資料介紹,馮·卡門教授曾三次到訪中國。

第一次訪問中國是1928年,馮·卡門當時的身份是德國亞琛工業大學航空學教授,他當時是應加州理工學院院長密立根教授邀請訪美,之後又訪問了日本和中國,但這次訪問中國的情況,我沒有查到相關資料,但他的這次訪美之行,影響了麻省理工學院航空專業研究生弗蘭克·瓦登道夫,他追溯馮·卡門到了德國,併成為其一生最重要的助手。

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馮·卡門(居中者)

馮·卡門教授第二次訪問中國是1937年夏天,而邀請馮·卡門訪問清華大學的,是已經在清華工作兩年的弗蘭克·瓦登道夫,1935年梅貽琦校長曾力邀馮·卡門教授幫助清華大學建立航空系,他當年推薦的就是其得力助手弗蘭克·瓦登道夫(F·L·Wattendorf),也有的資料說是華敦德博士,實際指的都是同一個人,他幫助清華大學建立了航空專業,當時被稱為航空工程組,隸屬於清華機械工程系,而系主任就是莊前鼎教授。

馮·卡門是在結束對蘇聯的訪問之後,於1937年6月底從莫斯科乘火車經西伯利亞到中國訪問的,他這次訪華的真實目的是幫助中國建立一支現代化空軍,以抵禦日本侵略中國。

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馮·卡門教授

馮·卡門在訪問了清華大學之後,在工學院院長兼航空研究所所長顧毓琇等人的陪同下,於7月6日晚乘火車前往南京,次日即爆發了“七七事變”,而他所乘坐的火車也是最後一列由北平開往南京的火車,他在南京拜會了國民政府航空委員會主任委員。

馮·卡門很快離開南京前往廬山,拜會了蔣介石和宋美齡,當時蔣介石還兼任航空委員會委員長,雙方就中國發展航空事業進行了探討,馮·卡門介紹了風洞的重要性,建議研究和試驗要齊頭並進,並告訴在場作陪的梅貽琦校長,清華公派的錢學森正在跟隨他學習。

清華大學機械工程系很快就在南昌設計建造了一座15英尺口徑的航空風洞,這也是當時遠東地區最大的航空風洞,但尚未啟用就被日機炸燬,竟致功虧一簣,所有人員撤退至成都,開始籌建清華大學航空研究所,並最終在昆明正式成立。

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航空風洞

1939年,清華大學航空研究所在昆明白龍潭建造了5英尺口徑的鋼製迴流式航空風洞,長度達70餘英尺,並於1940年建成投入運行,這是當時中國唯一可以使用的航空風洞,配備了各種測量儀器和儀表,開展了航空動力學等方面的研究和試驗。

1945年初夏,馮·卡門根據美國陸軍航空隊司令阿諾德將軍的規劃和建議,以少將軍銜率領美國陸軍空軍顧問團一行36人,趕赴德國調查納粹德國秘密研製火箭技術的情況,並遴選美國所需要的科學家,錢學森也是這個顧問團的重要成員之一,而且是唯一的外國人,比較有意思的是,師徒二人曾共同“審問”了年邁的普朗特教授,並留下了三人的同框照片。

航空大師馮•卡門教授與他的中國弟子們

右起:馮·卡門、錢學森、普朗特

馮·卡門領銜的顧問團考察了全球戰區,這其中自然也包括中國,這也是他第三次訪問中國,時間大概在1945年9月至10月間,但缺乏詳盡的資料記載,也許馮·卡門本人缺席了再次到中國的機會,他被臨時召回美國。

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錢學森(右四)與顧問團在飛機旁合影

馮·卡門先後向美國軍方提交了《我們在何處》和《通向新地平線》的考察報告,報告中所提建議大多被美國軍方採用和貫徹,而根據馮·卡門構思而設計的X1火箭飛機首次突破了聲障,掀開了航天史上新的一頁,從此把人類帶入了超聲速飛行時代。

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馮·卡門獎章

值得一提的是,馮·卡門這位科學奇才終生未婚,他把全部精力都貢獻給了人類的科學事業,這位與魯迅先生同庚的科學家,其生命的終點定格在1963年5月6日。


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