文/石磊等
1936年,拿到了硕士学位的钱学森离开麻省理工学院,只身西行,直奔加州理工学院,在大名鼎鼎的冯·卡门的指导下,开始了他的博士学位的求学生涯。
作博士生的第一年,钱学森几乎从没停止工作,经常从早晨 8 时干到深夜 11 时。尽管灯红酒绿的好莱坞娱乐胜地、商厦云集的洛杉矶繁华之地都近在咫尺,但是钱学森从未光顾。同学对他的评价是:话不多、很低调,除了工作,什么都不放在心上,喜欢独处沉思不受打扰。在加州理工学院清静的环境里,钱学森过着刻苦攻读“苦行僧”般的生活。
那时,世界航空工业正处在从老式的螺旋桨飞机向超声速的喷气式飞机发展的时期,在理论和工程技术上,面临着两大难题:一是当飞机的飞行速度提高到亚声速时,气体的可压缩性对飞行器的性能到底有什么影响?它们之间的定量关系是怎样的? 二是如果想再将飞机的飞行速度进一步提高到超声速,应该采用什么样的最富有成效的理论指导和技术设计才能实现?
这是两个全新的课题,特别是对急于快速发展航空工业的美国显得更加重要。为发展空军的优势,赢得战争的胜利,尽快解决这两大难题迫在眉睫。冯·卡门抓住这两个对他自己来说也是全新的重大课题,满怀期待地选中天资聪慧的钱学森,鼓励他在这两个尖端科学技术方面,同时进行创造性的研究和探索,写出博士论文。
在冯·卡门的精心培育下,钱学森潜心研究了与之相关的现代数学、偏微分方程、原子物理、量子力学、相对论、统计力学等多种学科的基础理论 , 并从冯·卡门那里学到了如何从工程实践提取理论研究对象的原则 , 以及如何把理论应用到工程实践中去的方法。特别是冯·卡门每月都主持一次由诸多专家、学者参加的研讨会 , 他的这种民主教学和平等讨论的科研方法,给钱学森提供了锻炼创造性思维的极好机会。钱学森曾说 :“我的恩师冯·卡门 , 不但教给我知识,而且教我掌握现代科学技术的观点与方法,使我终身受用不尽。”
冯·卡门和钱学森,这师生两人简直可以说是绝配。物理洞察力敏于常人的冯·卡门善于发掘空气动力学问题的症结,解题细节则由具有数学演算特长、又具有孜孜不倦毅力的钱学森完成。两人分工非常明确。冯·卡门常常灵光一现,构思出理论的大架构,钱学森就不厌其烦地用一条又一条的数学方程式,证实理论逻辑推导的正确性,建构理论的数学表现形式和它的实际应用价值。原创力强、爱好社交的冯·卡门把数学当作一种工具或达到目标的手段,而沉迷于数学优雅形式的钱学森却认为,它本身就是值得追求的目标。
▲1939年,钱学森在美国加州理工学院获航空、数学博士学位
理论学习和数学计算从来就是件苦差事,钱学森以苦为乐,不知有多少个不眠之夜,他依靠纸、笔、计算尺等简陋的计算工具(当时还没有电脑),演算着冯·卡门交给的难题;有时忽然从半梦半醒中捕捉到一些灵感,便反复大胆地设想、计算与实验,在知识的宝库里苦苦寻觅答案。
历经三载,钱学森逐步攻破一个个难关,形成自己独到的见解,在高亚声速流场的精确计算以及超声速空气动力学以至火箭推进方面,都作出了原创性的贡献。