『世界超音速时代之父』——冯·卡门的点滴人生

文/林 革

『世界超音速时代之父』
——冯·卡门的点滴人生

文/林 革

冯·卡门虽然已经离开了我们，但在广袤的天空中，人们仍能看到他那传奇的身影，因此人们将永远怀念这位航空航天时代的科学奇才。

西尔多·冯·卡门（1881-1963），匈牙利犹太人，后加入美国籍，是世界航空和航天领域最杰出的一位元老，20世纪最伟大的科学家之一，其漫长的科学生涯颇具传奇色彩。他精力充沛，性格开朗，既擅长辞令，又富有幽默感；他阅历极广，研究颇丰，对航空航天技术的发展有过很多重要的预见，例如超音速飞行、远程导弹、全天候飞行、卫星……被誉为“全世界闻名的工程力学和航空技术权威”。

拒绝表演的神童

卡门6岁的时候，他的数学天赋曾经在家庭内部引发过一次影响了卡门人生的争论。

那是一个安静的晚上，卡门的哥哥正在做数学题，卡门凑上去看热闹。哥哥可不愿被人打扰，于是他想让弟弟知难而退：“看什么看，有什么好看的？难道你知道15×l5等于多少吗？”“225。”卡门随口就报了答案。

“啊!看到我写的答案了吧？”哥哥有点惊讶，挡着自己的作业本，又问：“小不点，有本事再来猜猜924×826＝？”没想到卡门又很快地心算出来：“763224！”

卡门的哥哥简直不敢相信自己的耳朵，就连坐在一旁的妈妈也目瞪口呆，他们连忙叫来卡门的爸爸。这位大学教授为了测试卡门，便亲自出了一道更复杂的数学题“18876×18876”，叫卡门心算。卡门略加思索便回答说：“356303376。”爸爸和哥哥反复验算了结果，答案完全正确。这不由得让卡门的爸爸也刮目相看，同时他对卡门超乎常人的运算能力感到担忧，因为从事教育研究的他，担心小小的卡门由于特别的天赋演变成一个畸形发展的人。

卡门的机敏和数学天赋，使全家惊奇不已。激动的哥哥提议，让卡门去登台表演，由观众出题，神童答题，这样可以名利双收，妈妈认为应该听听身为教育学教授的爸爸的意见。而卡门爸爸的态度斩钉截铁：“决不能这样，这只会毁了卡门。”他拉过卡门，认真而和蔼地说：“好孩子，你确实才智过人。但是，天才只有和严格的训练结合在一起才能真正开花结果，所以你需要的是全面而系统的学习，而不是表演，因为这种庸俗的表演对你来说，只是浪费时间和荒废人生。”

小卡门似懂非懂，但他相信爸爸的话，并且服从了爸爸的安排，和各种数学科目断绝来往，直到十几岁才重新开始学习数学。

一场家庭争论就这样结束了。从此，卡门扎扎实实地学习各科知识，终于凭借包括数学在内的综合素质，在航天技术等方面为人类作出了杰出的贡献，真正走上了天才之路。

与风结缘

20世纪头十年，后来成为普通交通工具的飞机才刚刚面世，尽管这项给人们生活带来极大便利的重大发明在技术和功能上尚处于起步阶段。但莱特兄弟试飞成功的消息传到欧洲后，立刻在欧洲，特别是在“时尚之都”的法国掀起了一股“飞行热”，在不断涌现的对飞机和航空痴迷者的队伍中，亨利·法尔芒毫无疑问是其中勇于接受挑战的一位先驱飞行家和飞机设计师。他是第一个驾驶可操纵的实用飞机进行飞行的欧洲人，于1907年10月26日创造了711米的飞行距离纪录。1909年，他在兰斯航空表演中首创续航时间纪录。1920年，他又创飞行高度世界纪录。之后，他又创办了飞行学校和飞机制造公司，共设计和制造了约30个型号的军用飞机和民用机。

1908年的一天，冯·卡门亲眼目睹了法尔芒又一次打破纪录的飞行。飞行结束后，冯·卡门从人群中挤过去，与这位著名的飞行家之间进行了一段精彩且意味深长的对话。冯·卡门对法尔芒说：“我是研究科学的，我对您产生好奇的原因，除了您的勇气和声望外，更多的是困惑。因为有一位伟大的科学家用他的定律证明了比空气重的东西是绝对飞不起来的，可您的精彩表演却似乎打破了这个定论，难道……”法尔芒幽默地回答：“是那个研究苹果落地的人吗？幸好我没有读过他的书，不然，今天我就不会得到这次飞行的1万美元奖金了。我以前只是个卡车司机，现在又成了飞行员。至于飞机为什么会飞起来，不关我的事，您作为教授，应该研究它。祝您成功，再见！”

在回家的路上，冯·卡门坐在疾驶的车里久久地沉思。他对随行的一位记者说：“看来伟人的话也不一定都对。现在我终于决定我今后的一生该研究什么了!”冯·卡门拉住记者的手伸出车窗外，立刻有一股风吹过手面，他郑重地宣布：“我要不惜一切努力去研究风以及在风中飞行的全部奥秘，总有一天我会向法尔芒解释清楚他的飞机为什么能上天的道理。”事实证明，正是这次参观和对话，把冯·卡门引上了毕生从事航空航天气动力学研究的道路。

车厢外的推导

这是发生在1926年某一个深夜的真实故事。冯·卡门和他的学生弗兰克正在研究室里进行紧张的运算，这项从曲线推导出数学方程的工作容不得丝毫懈怠。可当他们的思维终于以推导失败而中断时，师生俩这才想起开往亚琛的电车只有最后一班了，若赶不上，学生弗兰克就回不了家了，于是他们像从梦幻中惊醒一般，急匆匆地向伐尔斯车站赶去。

在川流不息、人声嘈杂的车站里，他们终于在电车发车前及时赶到，弗兰克这才松了一口气，自己的归程总算有了着落。令他没有想到的是，老师此时的大脑正像发动机一样再一次启动，而这仍源自于在他们的头脑和手指间若隐若现的那组数学方程。或许是车站里流动与活跃的气氛有别于研究室里的安静和凝固的缘故，在全神贯注之下，冯·卡门的思维通道突然被一股力量打开，灵感之弦被重重弹响。一种所谓紊流结构数学公式便在他脑海中奇迹般出现。兴奋得难以自控的卡门，立刻把自己的发现在电车外车厢上书写下来。就这样，一行行数学方程像潮水般涌现出来，显然沉浸其中的卡门早就忘却了周围的一切：即将开行的电车、满车厢的人群，包括他来送行的对象——学生弗兰克。

售票员看着这个旁若无人的“疯子”完全傻了眼，如果不是弗兰克的再三恳求和说明，她早就把这个怪人赶到一边去了。不过忠于职守的售票员，在忍耐了很长一段时间后再也忍不住了，她不断地看着手表和大厅里的钟，大声催促弗兰克上车。然而，沉浸在快速演算中的冯·卡门无法停下来，一面发疯似地继续推导方程，一面心不在焉地应付着：“请再等一会儿！”令人紧张甚至是窒息的时间一分一秒在延续。

售票员终于失去了耐心，她十分生气地喊：“就这样，结束吧，教授先生！”说完，她拉着弗兰克跳上了车，紧接着，电车启动了。所幸冯·卡门的推演公式基本成形，师生只能遥遥告别。接下来的事情让弗兰克叫苦不迭，因为电车每到一站停靠，他便迅速跳下车，去抄录老师写在外车厢上的数学公式。就这样，一站站跳下来，一站站抄录，一直抄到此行的目的地——亚琛。

事实表明，弗兰克的辛苦是值得的。因为冯·卡门写在车厢上的公式，成为他题为“紊流的力学相似原理”的论文核心。如今，他当年发现的这一紊流对数定律，已经成为各种飞行器阻力的计算工具，在喷气式飞机、火箭设计上得到广泛应用。

幽默的专业态度

1963年2月的一天，美国白宫举行了盛大的授奖仪式。为表彰著名的美国航空学家冯·卡门在火箭、航天等技术上所作出的巨大贡献，美国政府决定授予他国家科学奖章。对科学家而言，这显然是莫大的荣誉，所以年过80的卡门亲临颁奖现场领奖。

此时的冯·卡门身体状况不佳，患有严重的关节炎，因此当这位老人颇费周折气喘吁吁地登上领奖台的最后一级台阶时，他不由自主地踉跄了一下，差一点摔倒在地上，好在给他颁奖的肯尼迪总统反应敏捷，迅速跑了过去一把扶住了他。冯·卡门并不对自己不太灵便的身体感到沮丧和尴尬，他大声对肯尼迪总统说：“谢谢总统先生，物体下跌时并不需要助推力，只有上升时才需要……”全场来宾都情不自禁地为冯·卡门机智巧妙又不失专业的反应而钦佩不已，顿时响起了一片掌声。

与此风趣幽默形成对比的是冯·卡门的认真态度。据说他在亚琛当教授之余，还去企业部门当技术顾问。而冯·卡门在与企业家打交道时，他一点也没有学究气，该向企业收多少钱，他毫不客气甚至显得有些斤斤计较。

有一次，一位小厂老板找到他，希望帮忙解决一道难题。原来，该厂一台价格昂贵的机器处在将被震坏的危险之中，技术人员对此感到束手无策，所以特地请卡门施以援手。精通技术深谙此道的冯·卡门一看，便知道毛病出在什么地方，他只让老板将齿轮转过90°，顷刻，机器奇迹般地消除了振动。老板见此情景，高兴得手舞足蹈，不断称赞冯·卡门手段高明，瞬间化腐朽为神奇。不过，当他接到冯·卡门开出的账单时，却怎么也高兴不起来，而且心头发颤，最后禁不住向卡门诉苦：“尊敬的教授先生，您做的事情只不过是让齿轮转动了90°，简直是举手之劳，怎么会要这么多钱呢？”冯·卡门十分幽默地说道：“如果您心疼钱的话，那好，我把账单撕掉分文不取，但请你将齿轮转回去，恐怕那时您就得心疼机器喽。比起心疼，您会选择哪一个呢？”工厂老板被反驳得无言以对，只得老老实实地付钱。

冯·卡门虽然已经离开了我们，但在广袤的天空中，人们仍能看到他那传奇的身影，因此人们将永远怀念这位航空航天时代的科学奇才。