『世界超音速時代之父』——馮·卡門的點滴人生

文/林 革

『世界超音速時代之父』
——馮·卡門的點滴人生

文/林 革

馮·卡門雖然已經(jīng)離開了我們，但在廣袤的天空中，人們?nèi)阅芸吹剿莻髌娴纳碛?，因此人們將永遠懷念這位航空航天時代的科學奇才。

西爾多·馮·卡門（1881-1963），匈牙利猶太人，后加入美國籍，是世界航空和航天領域最杰出的一位元老，20世紀最偉大的科學家之一，其漫長的科學生涯頗具傳奇色彩。他精力充沛，性格開朗，既擅長辭令，又富有幽默感；他閱歷極廣，研究頗豐，對航空航天技術的發(fā)展有過很多重要的預見，例如超音速飛行、遠程導彈、全天候飛行、衛(wèi)星……被譽為“全世界聞名的工程力學和航空技術權威”。

拒絕表演的神童

卡門6歲的時候，他的數(shù)學天賦曾經(jīng)在家庭內(nèi)部引發(fā)過一次影響了卡門人生的爭論。

那是一個安靜的晚上，卡門的哥哥正在做數(shù)學題，卡門湊上去看熱鬧。哥哥可不愿被人打擾，于是他想讓弟弟知難而退：“看什么看，有什么好看的？難道你知道15×l5等于多少嗎？”“225。”卡門隨口就報了答案。

“啊!看到我寫的答案了吧？”哥哥有點驚訝，擋著自己的作業(yè)本，又問：“小不點，有本事再來猜猜924×826＝？”沒想到卡門又很快地心算出來：“763224！”

卡門的哥哥簡直不敢相信自己的耳朵，就連坐在一旁的媽媽也目瞪口呆，他們連忙叫來卡門的爸爸。這位大學教授為了測試卡門，便親自出了一道更復雜的數(shù)學題“18876×18876”，叫卡門心算?？ㄩT略加思索便回答說：“356303376?！卑职趾透绺绶磸万炈懔私Y果，答案完全正確。這不由得讓卡門的爸爸也刮目相看，同時他對卡門超乎常人的運算能力感到擔憂，因為從事教育研究的他，擔心小小的卡門由于特別的天賦演變成一個畸形發(fā)展的人。

卡門的機敏和數(shù)學天賦，使全家驚奇不已。激動的哥哥提議，讓卡門去登臺表演，由觀眾出題，神童答題，這樣可以名利雙收，媽媽認為應該聽聽身為教育學教授的爸爸的意見。而卡門爸爸的態(tài)度斬釘截鐵：“決不能這樣，這只會毀了卡門?！彼^卡門，認真而和藹地說：“好孩子，你確實才智過人。但是，天才只有和嚴格的訓練結合在一起才能真正開花結果，所以你需要的是全面而系統(tǒng)的學習，而不是表演，因為這種庸俗的表演對你來說，只是浪費時間和荒廢人生?！?/p>

小卡門似懂非懂，但他相信爸爸的話，并且服從了爸爸的安排，和各種數(shù)學科目斷絕來往，直到十幾歲才重新開始學習數(shù)學。

一場家庭爭論就這樣結束了。從此，卡門扎扎實實地學習各科知識，終于憑借包括數(shù)學在內(nèi)的綜合素質，在航天技術等方面為人類作出了杰出的貢獻，真正走上了天才之路。

與風結緣

20世紀頭十年，后來成為普通交通工具的飛機才剛剛面世，盡管這項給人們生活帶來極大便利的重大發(fā)明在技術和功能上尚處于起步階段。但萊特兄弟試飛成功的消息傳到歐洲后，立刻在歐洲，特別是在“時尚之都”的法國掀起了一股“飛行熱”，在不斷涌現(xiàn)的對飛機和航空癡迷者的隊伍中，亨利·法爾芒毫無疑問是其中勇于接受挑戰(zhàn)的一位先驅飛行家和飛機設計師。他是第一個駕駛可操縱的實用飛機進行飛行的歐洲人，于1907年10月26日創(chuàng)造了711米的飛行距離紀錄。1909年，他在蘭斯航空表演中首創(chuàng)續(xù)航時間紀錄。1920年，他又創(chuàng)飛行高度世界紀錄。之后，他又創(chuàng)辦了飛行學校和飛機制造公司，共設計和制造了約30個型號的軍用飛機和民用機。

1908年的一天，馮·卡門親眼目睹了法爾芒又一次打破紀錄的飛行。飛行結束后，馮·卡門從人群中擠過去，與這位著名的飛行家之間進行了一段精彩且意味深長的對話。馮·卡門對法爾芒說：“我是研究科學的，我對您產(chǎn)生好奇的原因，除了您的勇氣和聲望外，更多的是困惑。因為有一位偉大的科學家用他的定律證明了比空氣重的東西是絕對飛不起來的，可您的精彩表演卻似乎打破了這個定論，難道……”法爾芒幽默地回答：“是那個研究蘋果落地的人嗎？幸好我沒有讀過他的書，不然，今天我就不會得到這次飛行的1萬美元獎金了。我以前只是個卡車司機，現(xiàn)在又成了飛行員。至于飛機為什么會飛起來，不關我的事，您作為教授，應該研究它。祝您成功，再見！”

在回家的路上，馮·卡門坐在疾駛的車里久久地沉思。他對隨行的一位記者說：“看來偉人的話也不一定都對?，F(xiàn)在我終于決定我今后的一生該研究什么了!”馮·卡門拉住記者的手伸出車窗外，立刻有一股風吹過手面，他鄭重地宣布：“我要不惜一切努力去研究風以及在風中飛行的全部奧秘，總有一天我會向法爾芒解釋清楚他的飛機為什么能上天的道理?！笔聦嵶C明，正是這次參觀和對話，把馮·卡門引上了畢生從事航空航天氣動力學研究的道路。

車廂外的推導

這是發(fā)生在1926年某一個深夜的真實故事。馮·卡門和他的學生弗蘭克正在研究室里進行緊張的運算，這項從曲線推導出數(shù)學方程的工作容不得絲毫懈怠。可當他們的思維終于以推導失敗而中斷時，師生倆這才想起開往亞琛的電車只有最后一班了，若趕不上，學生弗蘭克就回不了家了，于是他們像從夢幻中驚醒一般，急匆匆地向伐爾斯車站趕去。

在川流不息、人聲嘈雜的車站里，他們終于在電車發(fā)車前及時趕到，弗蘭克這才松了一口氣，自己的歸程總算有了著落。令他沒有想到的是，老師此時的大腦正像發(fā)動機一樣再一次啟動，而這仍源自于在他們的頭腦和手指間若隱若現(xiàn)的那組數(shù)學方程?；蛟S是車站里流動與活躍的氣氛有別于研究室里的安靜和凝固的緣故，在全神貫注之下，馮·卡門的思維通道突然被一股力量打開，靈感之弦被重重彈響。一種所謂紊流結構數(shù)學公式便在他腦海中奇跡般出現(xiàn)。興奮得難以自控的卡門，立刻把自己的發(fā)現(xiàn)在電車外車廂上書寫下來。就這樣，一行行數(shù)學方程像潮水般涌現(xiàn)出來，顯然沉浸其中的卡門早就忘卻了周圍的一切：即將開行的電車、滿車廂的人群，包括他來送行的對象——學生弗蘭克。

售票員看著這個旁若無人的“瘋子”完全傻了眼，如果不是弗蘭克的再三懇求和說明，她早就把這個怪人趕到一邊去了。不過忠于職守的售票員，在忍耐了很長一段時間后再也忍不住了，她不斷地看著手表和大廳里的鐘，大聲催促弗蘭克上車。然而，沉浸在快速演算中的馮·卡門無法停下來，一面發(fā)瘋似地繼續(xù)推導方程，一面心不在焉地應付著：“請再等一會兒！”令人緊張甚至是窒息的時間一分一秒在延續(xù)。

售票員終于失去了耐心，她十分生氣地喊：“就這樣，結束吧，教授先生！”說完，她拉著弗蘭克跳上了車，緊接著，電車啟動了。所幸馮·卡門的推演公式基本成形，師生只能遙遙告別。接下來的事情讓弗蘭克叫苦不迭，因為電車每到一站?？?，他便迅速跳下車，去抄錄老師寫在外車廂上的數(shù)學公式。就這樣，一站站跳下來，一站站抄錄，一直抄到此行的目的地——亞琛。

事實表明，弗蘭克的辛苦是值得的。因為馮·卡門寫在車廂上的公式，成為他題為“紊流的力學相似原理”的論文核心。如今，他當年發(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算工具，在噴氣式飛機、火箭設計上得到廣泛應用。

幽默的專業(yè)態(tài)度

1963年2月的一天，美國白宮舉行了盛大的授獎儀式。為表彰著名的美國航空學家馮·卡門在火箭、航天等技術上所作出的巨大貢獻，美國政府決定授予他國家科學獎章。對科學家而言，這顯然是莫大的榮譽，所以年過80的卡門親臨頒獎現(xiàn)場領獎。

此時的馮·卡門身體狀況不佳，患有嚴重的關節(jié)炎，因此當這位老人頗費周折氣喘吁吁地登上領獎臺的最后一級臺階時，他不由自主地踉蹌了一下，差一點摔倒在地上，好在給他頒獎的肯尼迪總統(tǒng)反應敏捷，迅速跑了過去一把扶住了他。馮·卡門并不對自己不太靈便的身體感到沮喪和尷尬，他大聲對肯尼迪總統(tǒng)說：“謝謝總統(tǒng)先生，物體下跌時并不需要助推力，只有上升時才需要……”全場來賓都情不自禁地為馮·卡門機智巧妙又不失專業(yè)的反應而欽佩不已，頓時響起了一片掌聲。

與此風趣幽默形成對比的是馮·卡門的認真態(tài)度。據(jù)說他在亞琛當教授之余，還去企業(yè)部門當技術顧問。而馮·卡門在與企業(yè)家打交道時，他一點也沒有學究氣，該向企業(yè)收多少錢，他毫不客氣甚至顯得有些斤斤計較。

有一次，一位小廠老板找到他，希望幫忙解決一道難題。原來，該廠一臺價格昂貴的機器處在將被震壞的危險之中，技術人員對此感到束手無策，所以特地請卡門施以援手。精通技術深諳此道的馮·卡門一看，便知道毛病出在什么地方，他只讓老板將齒輪轉過90°，頃刻，機器奇跡般地消除了振動。老板見此情景，高興得手舞足蹈，不斷稱贊馮·卡門手段高明，瞬間化腐朽為神奇。不過，當他接到馮·卡門開出的賬單時，卻怎么也高興不起來，而且心頭發(fā)顫，最后禁不住向卡門訴苦：“尊敬的教授先生，您做的事情只不過是讓齒輪轉動了90°，簡直是舉手之勞，怎么會要這么多錢呢？”馮·卡門十分幽默地說道：“如果您心疼錢的話，那好，我把賬單撕掉分文不取，但請你將齒輪轉回去，恐怕那時您就得心疼機器嘍。比起心疼，您會選擇哪一個呢？”工廠老板被反駁得無言以對，只得老老實實地付錢。

馮·卡門雖然已經(jīng)離開了我們，但在廣袤的天空中，人們?nèi)阅芸吹剿莻髌娴纳碛埃虼巳藗儗⒂肋h懷念這位航空航天時代的科學奇才。