1963年2月18日上午，白宮名人聚集，今天是美國國會授予馮·卡門“國家科學(xué)勛章”的日子。年邁的馮·卡門走下臺階時(shí)，因患有嚴(yán)重的關(guān)節(jié)炎而步履不穩(wěn)，險(xiǎn)些摔倒。年輕的總統(tǒng)肯尼迪趕緊走上前，一把將他扶住。老人抬頭報(bào)以感激的微笑，繼而輕輕推開總統(tǒng)伸出的手，淡淡地說：“總統(tǒng)先生，下坡而行者無須攙扶，惟獨(dú)舉足高攀者才求一臂之力?！?/p>

一枚最高榮譽(yù)的勛章，一句含義雙關(guān)的俏皮話，便是他那具有傳奇色彩的人生寫照。勛章標(biāo)志著他在科技事業(yè)中的偉大功勛，而俏皮話則刻畫了他那豐富多彩的個(gè)性品質(zhì)及對科學(xué)事業(yè)的殷殷關(guān)切之心。

綜合發(fā)展

1881年5月11日，馮·卡門出生于匈牙利布達(dá)佩斯。其父是著名的教育學(xué)教授，曾擔(dān)任全國教育委員會秘書長，是位多才多藝的學(xué)者。幼小的卡門很崇拜和愛戴自己的父親，并希望長大后成為父親那樣的人。

童年時(shí)代，馮·卡門便顯示了卓越的數(shù)學(xué)天賦，6歲時(shí)能在不到1分鐘的時(shí)間里，心算出6位與5位數(shù)學(xué)的乘法，他還掌握了百分比的運(yùn)算。但是，馮·卡門這種數(shù)學(xué)天賦讓父親擔(dān)憂，怕他日后會畸形發(fā)展。于是，父親采取措施，一方面抑制他在數(shù)學(xué)方面的智力發(fā)展，一方面督促他學(xué)習(xí)地理、歷史、詩歌等人文科學(xué)?？ㄩT一生崇尚人文主義，這跟父親的引導(dǎo)是分不開的。

1890年，馮·卡門進(jìn)入明達(dá)中學(xué)。明達(dá)中學(xué)是一所追求民主教育的學(xué)校，教師不是用“填鴨式”，而是采用形象生動(dòng)、循循善誘的方式傳授知識。這種教學(xué)方式不僅啟發(fā)了卡門在教育方面的改革創(chuàng)新，也誘發(fā)了他探索自然奧秘的好奇心。他不僅細(xì)心地觀察周圍世界，還養(yǎng)成了深思的良好習(xí)慣。

1898年，馮·卡門以優(yōu)異的成績進(jìn)入約瑟夫皇家工藝大學(xué)就讀。在這里，他一直保持著深思的良好習(xí)慣，經(jīng)常沉湎千復(fù)雜的科學(xué)思索中。正是在這所大學(xué)，一次偶然的機(jī)會徹底影響了馮·卡門的人生。他發(fā)現(xiàn)有一種引擎在運(yùn)轉(zhuǎn)到某一速度時(shí)便會顫動(dòng)起來，且發(fā)出很大的噪音。他頗覺奇怪，于是進(jìn)行深入細(xì)致的觀察，最終發(fā)現(xiàn)，閥門的開關(guān)與引擎的轉(zhuǎn)速之間產(chǎn)生了共振。憑著深厚的數(shù)學(xué)功底，卡門很快便把這一現(xiàn)象提煉成一個(gè)數(shù)學(xué)問題，并提出了圓滿的解決方法。從此，卡門發(fā)現(xiàn)自己在理論分析方面的才能，決心成為一個(gè)科學(xué)家，探尋自然規(guī)律。

大學(xué)畢業(yè)后，卡門進(jìn)入奧匈帝國軍隊(duì)，一年后復(fù)員，到布達(dá)佩斯工業(yè)大學(xué)跟彭基當(dāng)助教。

征服“風(fēng)神”

1906年，馮·卡門赴哥廷根大學(xué)深造。哥廷根大學(xué)是18世紀(jì)創(chuàng)建的第一所古老的普魯士大學(xué)，是當(dāng)時(shí)世界理論科學(xué)的中心。這里研究氛圍濃厚，孕育出許多杰出偉大的科學(xué)家，比如數(shù)學(xué)大師高斯、希爾伯特及量子理論的奠基人普朗克等。哥廷根還是近代流體力學(xué)的發(fā)祥地，被譽(yù)為“空氣動(dòng)力學(xué)之父”的路德維希·普朗特當(dāng)時(shí)也在這里主持工作。在哥廷根大學(xué)，馮·卡門大大地?cái)U(kuò)展了眼界，他被那些偉大科學(xué)家敏捷的思維、豐富的想象力和創(chuàng)造激情所吸引。日后的他之所以能在航天技術(shù)的廣闊領(lǐng)域中作出巨大貢獻(xiàn)，與這段時(shí)期打下的深厚基礎(chǔ)是密切相關(guān)的。

1912年，馮·卡門成為阿亨大學(xué)氣動(dòng)力研究所所長。他在那里工作了14年，在氣動(dòng)力學(xué)方面有許多重要突破，還為一些企業(yè)研制飛艇、全金屬運(yùn)輸機(jī)、火箭擔(dān)任顧問。

1926年，馮·卡門移居美國，指導(dǎo)古根海姆氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室和加州理工大學(xué)第一個(gè)風(fēng)洞的設(shè)計(jì)和建設(shè)。在任實(shí)驗(yàn)室主任期間，他歸納出鈍體阻力理論，即著名的“卡門渦列”理論。風(fēng)吹高壓輸電線發(fā)出的“嗡嗡”聲響、潛望鏡產(chǎn)生的激烈振動(dòng)等，都與“卡門渦列”有關(guān)。這個(gè)發(fā)現(xiàn)的意義是巨大的。馮·卡門從理論角度闡明了這一現(xiàn)象，并為在一定條件下運(yùn)動(dòng)的物體提供了一幅尾流結(jié)構(gòu)的科學(xué)圖形。在了解了尾流結(jié)構(gòu)之后，人們才能對球體、圓柱體之類曲面物體的型面阻力進(jìn)行精確計(jì)算借助這些數(shù)據(jù)，科技人員就能利用流線型來最大限度減少型面阻力。因此，它成了飛機(jī)、船舶和汽車、橋梁設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。

馮·卡門對人類實(shí)現(xiàn)超聲速飛行的貢獻(xiàn)是十分巨大的。1932年以后，他發(fā)表了多篇有關(guān)超聲速飛行的論文和研究成果，首次用小擾動(dòng)線化理論計(jì)算一個(gè)三元流場中細(xì)長體的超聲速阻力，提出超聲速流中的激波阻力概念和減小相對厚度可減少激波阻力的重要觀點(diǎn)。1935年，馮·卡門提出了未來的超聲速阻力的原則。1939年，卡門指導(dǎo)美國進(jìn)行第一次超聲速風(fēng)洞試驗(yàn)，發(fā)明了噴氣助推起飛，使美國成為第一個(gè)在飛機(jī)上使用火箭助推器的國家。在他的指導(dǎo)下，加州理工大學(xué)一批航空工程師，包括他心愛的中國弟子錢學(xué)森開始搞噴氣推進(jìn)和液體燃料火箭，導(dǎo)致后來成立了噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室是美國政府第一個(gè)從事遠(yuǎn)程導(dǎo)彈、空間探索的研究單位，有很多重要的研究成果。

1941年，馮·卡門發(fā)表了著名的高速飛行中機(jī)翼壓力分布的計(jì)算公式——“卡門錢學(xué)森公式”。1943年初，美國空軍準(zhǔn)將弗蘭克林·凱羅爾，向馮·卡門教授提出一個(gè)問題，即能否設(shè)計(jì)出一種速度達(dá)到1.5馬赫(時(shí)速1 600千米)的飛機(jī)。馮·卡門請了幾個(gè)工程師，從周六到星期日，連續(xù)工作兩天。到了星期一，教授找到凱羅爾準(zhǔn)將。把一堆初步的設(shè)計(jì)文件和圖紙資料放到準(zhǔn)將面前，他說制造時(shí)速1 600千米的飛機(jī)完全可能。此后，凱羅爾將軍據(jù)此做出一項(xiàng)重大決策，這就是航空史上著名的X-1型飛機(jī)的問世。它是世界上第一架水平速度突破音障的飛機(jī)，人類進(jìn)入超聲速飛行時(shí)代。

第二次世界大戰(zhàn)中，馮·卡門組織并領(lǐng)導(dǎo)了一個(gè)由36位專家組成的科學(xué)顧問團(tuán)，這個(gè)智囊團(tuán)在調(diào)查研究德、日軍事科技的基礎(chǔ)上，向美國當(dāng)局遞交了題為《朝著新水平前進(jìn))的報(bào)告。報(bào)告在論證科學(xué)組織重要性的同時(shí)，具體探討了超聲速飛機(jī)和火箭的技術(shù)問題，還指出科學(xué)是空中霸權(quán)的關(guān)鍵。這份報(bào)告促成了美國眾多軍事研究機(jī)構(gòu)的建立，如蘭德公司等。到1957年，美空軍力量大大增強(qiáng)，火箭導(dǎo)彈大量生產(chǎn)，超音速飛機(jī)可橫越大洋，人造衛(wèi)星也即將上天……馮·卡門因此被稱為美國空軍的“守護(hù)神”。

1963年5月7日，白宮授勛之后僅僅兩個(gè)多月，這位老人因心臟衰竭而辭別人世。

個(gè)性鮮明

科學(xué)成就的大小往往與科學(xué)家本人的個(gè)性品質(zhì)相聯(lián)系，馮·卡門的成功也得益于他那開朗幽默、獨(dú)立民主的性情。

作為一名偉人，顯貴、闊佬、軍政領(lǐng)袖都竭力想與他交朋友，馮·卡門也樂意與他們交往，他是屬于上流社會的。然而，馮·卡門并不是個(gè)勢利小人，他會毫不遲疑地把一個(gè)花匠介紹給達(dá)官顯貴們，并且一視同仁。他曾說過，愛因斯坦誠懇而善良的靈魂正是他畢生所追求的。

馮·卡門幽默風(fēng)趣，爽朗健談，詼諧的語言常逗得人們捧腹大笑。他還有一種特殊能力，表面上從事某種活動(dòng)，腦海里卻進(jìn)行著自己的科學(xué)思考。他常會在聚會中溜走一兩個(gè)小時(shí)，去推導(dǎo)一個(gè)方程或擬寫一篇論文，然后再若無其事地回來，重拾他的話題。

馮·卡門曾在《自傳》里記錄過一件有趣的軼事。1 926年的一天深夜，他和學(xué)生弗蘭克正在緊張地推導(dǎo)數(shù)學(xué)方程。忽然，他們想起開往亞琛的電車只有最后一班了，急忙朝伐爾斯車站趕去。在車站里，馮·卡門還在思索他的數(shù)學(xué)方程，突然靈感乍現(xiàn)，一種所謂紊流結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)公式在他腦海中奇跡般出現(xiàn)。他興奮極了，馬上在停留的電車車廂上寫起來。

售票員站在旁邊，無奈地望著他們。她不時(shí)看看表，實(shí)在不能再等下去，便大聲催促弗蘭克上車。但是，馮·卡門無法停下來，他發(fā)瘋似地繼續(xù)推導(dǎo)方程，一面打招呼：“請?jiān)俚纫粫?”售票員實(shí)在等不及，十分生氣地喊：“走吧，教授先生!”說完，她就跳上車。緊接著，電車啟動(dòng)了。弗蘭克這才跳上車，與馮·卡門匆匆告別。不過，弗蘭克每到一站，便迅速跳下車，將寫在車廂上的公式抄下來。就這樣，一站站跳下來，一站站抄錄，一直抄到亞琛。

馮·卡門寫在車廂上的公式，成為他題為“紊流的力學(xué)相似原理”的論文。如今，他當(dāng)年發(fā)現(xiàn)的這一紊流對數(shù)定律，已經(jīng)成為各種飛行器阻力的計(jì)算工具，在噴氣式飛機(jī)、火箭設(shè)計(jì)上得到應(yīng)用。

卡門這種開朗奔放、無拘無束的性格也反映在他的教書育人上。在教學(xué)方法上，他主張采用簡單直觀的方式，略去次要細(xì)節(jié)，抓住本質(zhì)，采用形象的比擬和直觀的圖解，并要根據(jù)學(xué)生的平均水平進(jìn)行講解。

卡門在推導(dǎo)公式時(shí)，常會先陷進(jìn)自己故意設(shè)置的死胡同，然后再以高度技巧從困境中擺脫出來。學(xué)生們時(shí)而屏息無聲，時(shí)而驚呼叫絕。卡門就是在這種活潑緊張的氣氛中把知識傳授給了學(xué)生。此外，卡門還倡導(dǎo)自由討論的民主學(xué)風(fēng)，鼓勵(lì)自由創(chuàng)造。人們圍坐在一起，下棋，聊天，更重要的是交流學(xué)術(shù)思想，潔白的桌布上往往寫滿了數(shù)學(xué)方程式，而許多創(chuàng)造性的思想也就在這種無拘無束的氛圍中孕育而成?？ㄩT倡導(dǎo)的這種學(xué)術(shù)討論，不僅開闊了學(xué)生的思路，也激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造熱情。

有人曾把他和文藝復(fù)興時(shí)期的達(dá)·芬奇相提并論，認(rèn)為達(dá)·芬奇創(chuàng)造了新奇的機(jī)件，而卡門則培育出大批杰出的人才。他的學(xué)生遍及五大洲，人稱之為“卡門科班”，其中包括他為中國培養(yǎng)的錢學(xué)森、郭永懷等。