航空大师冯•卡门教授与他的中国弟子们

冯·卡门是二十世纪最伟大的航天工程学家,是他开创了数学和基础科学在航空航天领域的广泛应用,可以说二十世纪所有一切与飞行和模拟飞行的成果都与他有着密切的关系,他也被誉为“航空航天时代的科学奇才”,而他所培养的学生也是遍及世界各地,被人称之为“卡门科班”,这其中也包含着他的许多中国弟子。

航空大师冯•卡门教授与他的中国弟子们

冯·卡门教授

航空大师冯·卡门的中国弟子都有谁呢?我搜集了一些相关资料,可以确定的是,曾师从冯·卡门门下的中国学者有钱学森、钱伟长、郭永怀、林家翘、范绪箕和张捷迁,我们在此简要盘点一下这些中国留学生当年师从冯·卡门教授的情况。

钱学森(1911—2009)浙江临安人,1934年毕业于国立交通大学,同年考取清华大学“庚子赔款”留美生,1935年9月入麻省理工学院航空系学习,仅用一年时间就获得航空工程硕士学位,后转入加州理工学院航空系,师从冯·卡门攻读博士学位,由此成为冯·卡门的最得意的中国弟子,并于1939年6月获得加州理工学院航空、数学博士学位,成为中国最著名的科学家。

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钱学森

钱伟长(1912—2010)江苏无锡人,1931年考入国立清华大学历史系,“九.一八事变”之后转入物理系,1935年考取清华大学研究院,师从导师吴有训研究光谱分析,师从导师黄子卿研究溶液理论,1940年1月考取“庚子赔款”留英生,因二战爆发而改派加拿大多伦多大学,其撰写的《弹性板壳的内禀理论》论文就被收录在冯·卡门60岁寿辰文集中,并于1942年获得博士学位,同年赴加州理工学院师从冯·卡门从事博士后科学研究工作,曾担任清华大学教务长、副校长,上海工业大学校长。

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钱伟长

郭永怀(1909—1968)山东荣成人,1931年7月考入私立南开大学物理系,受到中国第一个女物理学博士顾静徽教授的赏识,并于1933年推荐郭永怀到北京大学师从饶毓泰教授,1940年8月以“庚子赔款”留英生资格入读加拿大多伦多大学,一年以后转入加州理工学院师从冯·卡门,并于1945年获得博士学位,他是“两弹一星”科学家群体中唯一的烈士。

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郭永怀

林家翘(1916—2013)福建福州人,1933年考入国立清华大学物理系,并于1937年以第一名成绩毕业留校担任助教,以“庚子赔款”留英生入读加拿大多伦多大学,1941年取得硕士学位,同年转入加州理工学院师从冯·卡门,并于1944年获得博士学位,在布朗大学任职,后被麻省理工学院挖走,他将数学应用到航空和天文物理领域,是当代应用数学学派的领路人,在美国被誉为“应用数学之父”。

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林家翘

范绪箕(1914—2015)江苏江宁人,1935年毕业于哈尔滨工业大学,1936年赴美入加州理工学院留学,并于1937年和1938年分别获机械工程硕士和航空工程硕士学位,开始师从冯·卡门攻读博士,并最终于1940年取得航空工程博士学位,上世纪八十年代曾出任上海交通大学校长。

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范绪箕

张捷迁(1908—2004)辽宁开原人,1928年考入东北大学纺织系学习,“九.一八事变”后被迫流亡到关内,借读于国立北平工学院,1934年起在国立清华大学任教,参与创建了中国第一个风洞实验室,经空气动力学大师冯·卡门的推荐,校方聘请了美国航空专家华敦德博士来清华主讲航空工程,由此开启了中国有史以来的航空工程的教学和研究,张捷迁于1940年被公派赴美留学,师从冯·卡门攻读博士学位,据说是冯·卡门教授的关门弟子。

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张捷迁

从上述可以看出,冯·卡门教授对来自中国的留学生情有独钟,他也是培养中国留学生最多的国际级大师,似乎还没有哪个大师级科学家,培养了如此多的中国留学生,那么,冯·卡门教授究竟是怎样一个人呢?

西奥多·冯·卡门(1881—1963)是匈牙利犹太人,父亲是大学教授,母亲出生于书香世家,冯·卡门在儿童时期就表现出数学天赋,1902年就获得布达佩斯皇家理工大学硕士学位,被留校任职并在一家发动机制造厂担任顾问。

二十世纪之初,冯·卡门曾到德国哥廷根大学留学,当时哥廷根大学是世界数学的中心,冯·卡门师从现代流体力学开拓者路德维希·普朗特教授攻读博士学位,并于1908年获得哥廷根大学博士学位,1911年即提出了著名的“卡门涡街”理论。

路德维希·普朗特(1875—1953)是近代力学主要奠基人之一,他在边界层理论、风洞实验技术、机翼理论、紊流理论等方面都具有很高的造诣,被世界物理学界誉为“空气动力学之父”和“现代流体力学之父”。

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普朗特

普朗特在上世纪四十年代前后曾培养了他一生中唯一的女博士,她就是来自中国的女留学生陆士嘉,陆士嘉在极其艰难的环境下进行科学研究,最终以《圆柱射流遇垂直气流时的上卷》的博士论文,于1942年初获得哥廷根大学博士学位,而且是含金量最高的一级博士,在普朗克教授的推荐之下,陆士嘉成为德国最具盛名的洪堡奖学金获得者,她与冯·卡门师出同门,而这位女科学家陆士嘉就是音乐人高晓松的外婆。

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陆士嘉

冯·卡门于1930年初移居美国从事科学研究,在加州理工学院设计和建造了世界上第一个风洞实验室,于1935年又提出了未来超声速阻力原则,并在1938年进行了第一次超声速风洞试验,由此发明了喷气助推起飞,这是一个划时代的伟大发明,对人类实现超声速飞行贡献巨大,人类由此进入喷气航空时代,替代了速度较慢的螺旋桨时代。

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风洞

冯·卡门教授之所以愿意培养来自中国的留学生,是因为他认为世界上只有犹太人和中国人最聪明,而另外一个主要原因是他曾到访过中国,古老的中国曾给他留下深刻的印象,据相关资料介绍,冯·卡门教授曾三次到访中国。

第一次访问中国是1928年,冯·卡门当时的身份是德国亚琛工业大学航空学教授,他当时是应加州理工学院院长密立根教授邀请访美,之后又访问了日本和中国,但这次访问中国的情况,我没有查到相关资料,但他的这次访美之行,影响了麻省理工学院航空专业研究生弗兰克·瓦登道夫,他追溯冯·卡门到了德国,并成为其一生最重要的助手。

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冯·卡门(居中者)

冯·卡门教授第二次访问中国是1937年夏天,而邀请冯·卡门访问清华大学的,是已经在清华工作两年的弗兰克·瓦登道夫,1935年梅贻琦校长曾力邀冯·卡门教授帮助清华大学建立航空系,他当年推荐的就是其得力助手弗兰克·瓦登道夫(F·L·Wattendorf),也有的资料说是华敦德博士,实际指的都是同一个人,他帮助清华大学建立了航空专业,当时被称为航空工程组,隶属于清华机械工程系,而系主任就是庄前鼎教授。

冯·卡门是在结束对苏联的访问之后,于1937年6月底从莫斯科乘火车经西伯利亚到中国访问的,他这次访华的真实目的是帮助中国建立一支现代化空军,以抵御日本侵略中国。

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冯·卡门教授

冯·卡门在访问了清华大学之后,在工学院院长兼航空研究所所长顾毓琇等人的陪同下,于7月6日晚乘火车前往南京,次日即爆发了“七七事变”,而他所乘坐的火车也是最后一列由北平开往南京的火车,他在南京拜会了国民政府航空委员会主任委员。

冯·卡门很快离开南京前往庐山,拜会了蒋介石和宋美龄,当时蒋介石还兼任航空委员会委员长,双方就中国发展航空事业进行了探讨,冯·卡门介绍了风洞的重要性,建议研究和试验要齐头并进,并告诉在场作陪的梅贻琦校长,清华公派的钱学森正在跟随他学习。

清华大学机械工程系很快就在南昌设计建造了一座15英尺口径的航空风洞,这也是当时远东地区最大的航空风洞,但尚未启用就被日机炸毁,竟致功亏一篑,所有人员撤退至成都,开始筹建清华大学航空研究所,并最终在昆明正式成立。

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航空风洞

1939年,清华大学航空研究所在昆明白龙潭建造了5英尺口径的钢制回流式航空风洞,长度达70余英尺,并于1940年建成投入运行,这是当时中国唯一可以使用的航空风洞,配备了各种测量仪器和仪表,开展了航空动力学等方面的研究和试验。

1945年初夏,冯·卡门根据美国陆军航空队司令阿诺德将军的规划和建议,以少将军衔率领美国陆军空军顾问团一行36人,赶赴德国调查纳粹德国秘密研制火箭技术的情况,并遴选美国所需要的科学家,钱学森也是这个顾问团的重要成员之一,而且是唯一的外国人,比较有意思的是,师徒二人曾共同“审问”了年迈的普朗特教授,并留下了三人的同框照片。

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右起:冯·卡门、钱学森、普朗特

冯·卡门领衔的顾问团考察了全球战区,这其中自然也包括中国,这也是他第三次访问中国,时间大概在1945年9月至10月间,但缺乏详尽的资料记载,也许冯·卡门本人缺席了再次到中国的机会,他被临时召回美国。

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钱学森(右四)与顾问团在飞机旁合影

冯·卡门先后向美国军方提交了《我们在何处》和《通向新地平线》的考察报告,报告中所提建议大多被美国军方采用和贯彻,而根据冯·卡门构思而设计的X1火箭飞机首次突破了声障,掀开了航天史上新的一页,从此把人类带入了超声速飞行时代。

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冯·卡门奖章

值得一提的是,冯·卡门这位科学奇才终生未婚,他把全部精力都贡献给了人类的科学事业,这位与鲁迅先生同庚的科学家,其生命的终点定格在1963年5月6日。


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