航空航天领域的“带头大哥”是怎样炼成的（三）

本文遵循“航空航天领域的“老大”是如何变成的(2)”

6.“有幸附上我的名字的理论”

20世纪初，飞行理论的研究方兴未艾。由普朗特领导的研究小组主要致力于飞行理论中的涡流问题。冯·卡门对这个问题也很好奇。

波音777的尾涡

有一次，普朗特让一个学生在稳定的气流中测量圆柱体表面每一点的压力，但是无论如何，气流总是会波动，测量的压力很难稳定。这个学生犯了一个错误，向普朗特求助。普朗特简单明了地回答:“你用的圆杆太粗糙了！”

普朗特及其流体实验设备(网络图)

学生们回到实验室后，他们充分发展了德国人的严谨性，每天研磨和测试棒。但是当他小心地把圆形的测试杆放进水槽时，他发现水流仍然在波动。一个吃甜瓜的人说，“水槽不够对称吗？”因此，学生们开始每天打磨水槽。冯·卡门看到自己一整天都在流汗，就问发生了什么事。学生们摇摇头:“和以前一样，水一直在波动！”

冯·卡门再也控制不住自己了:奇怪，水流的波动是不可避免的吗？回到办公室，他立即试图用数学方法解释这一现象。水流过圆柱体后，会分裂成两部分，形成两个漩涡。这两个旋涡有可能完全对称吗？冯·卡门根据水流运动的数学方程很快否定了这种可能性。然后他假设这两个漩涡交替排列。经过一番计算，它成功了！也就是说，当水流过圆柱体后，必然会产生两排相互平行、方向相反的漩涡，它们交替排列，就像街道两边的路灯一样。

卫星拍摄的卡门涡街示意图(上)和小岛后的卡门涡街(下)(网络图)

冯·卡门在一个周末解决了困扰学生很长时间的难题，甚至他都有点惊讶。他兴奋地告诉普朗特他的新发现。毕竟，普朗特是见过大浪的长者。他对冯·卡门的重要发现非常冷静。他平静地说:“好吧，那就把它们整理出来，然后出版。”

1911年，冯·卡门的杰作出版了，文章中的涡流理论后来被称为“卡门涡流街”，这使他成为国际著名的空气动力学家。

“卡门涡街”有什么用？简而言之，它是飞机、轮船和赛车设计的重要理论基础，并且可以帮助人们知道如何使用流线来最小化轮廓的阻力。在1940年塔科马马海峡大桥的倒塌中，“卡门涡街”也发挥了重要作用。

匈牙利1992年冯卡门纪念邮票的背景是卡门涡街(网络图)。

冯·卡门非常尊敬法国科学家庞加莱，当他后来谈到“卡门涡街”时，他总是引用庞加莱在课堂上常说的一句话:“理论上，我很荣幸附上我的名字……”

7、编外讲师终于成为著名教授

冯·卡门只用了一个周末就收获了大鱼“卡门涡街”。快乐是不可避免的。当时，他的兴趣相当广泛。除了研究流体运动，他还探索了原子的奥秘。然而，尽管冯·卡门对固体结构和原子结构都提出了正确的假设，但他总是慢条斯理。他刚刚写了自己的文章，但其他人已经发表了。因此，他从来没有钓到过被称为“主动”的大鱼。冯·卡门有点无奈:嗯，我最好集中精力研究流体力学。

但是到了1912年，已经做了四年编外讲师的冯·卡门仍然不能等待正式任命的通知。他还会对流体力学感兴趣吗？慈爱的母亲说:“让孩子们回家吧。他们的家乡有工作。”严厉的父亲说:“不，不，不，西奥多，你还是要留在哥廷根，那里有未来。”当冯·卡门陷入困境时，一个朋友告诉他，匈牙利的一个采矿研究所需要一位应用力学教授。冯·卡门一听到“教授”这个词，就收拾好行李，返回办公室。

冯·卡门的父母(加州理工学院，官方网站)

然而，采矿与技术研究所实验设备的匮乏根本无法满足冯·卡门的研究需求。不久，冯·卡门失望地回到了哥廷根。克莱因非常钦佩冯卡门，并同情发生在他身上的事情。后来，在克莱因的帮助下，31岁的冯·卡门终于成为了德国的一名教授。它只是亚琛工业大学，而不是哥廷根大学。

亚琛工业大学(现亚琛工业大学)一角(网络图)

冯·卡门如愿成为了一名航空学教授，他仍然在亚琛工业大学这样的名校上学。他准备做大事。但当第一次世界大战爆发时，他被匈牙利召回，并在炮兵部队呆了四年。幸运的是，因为冯·卡门熟悉航空学，他参军后不久就被允许从事军用物资和技术工作。四年来，冯·卡门从未停止学习。他每天都忙于研究弹道、设计火炮、建造风洞和开发直升机。战争和政治混乱让冯·卡门更加深刻地认识到，只有科学才是永恒的真爱。战后不久，他回到了他一直渴望的亚琛。

穿着匈牙利军装的冯·卡门(加州理工学院，官方网站)

亚琛工业学院经常组织精彩的学术活动，冯·卡门几乎都参加了。现在他发起了最著名的世界力学会议——国际理论和应用力学会议(早期称为国际力学会议)。在此期间，他还担任亚琛空气动力学研究所所长，并首次解释了“湍流”的概念和理论基础。然而，要说冯·卡门最喜欢的学术活动是教学生。

亚琛的冯·卡门(右三)

当时，大多数德国教授都很有尊严，与学生疏远，但与冯·卡门不同，他的父亲是一位非常喜欢与学生接触的教育家。他也深受影响，经常与学生交往。冯·卡门已经被公认为伟大的科学家，但他从不摆架子。他总是穿着沾满粉笔灰的背心和褶皱的裤子在学生之间穿梭。学生们也喜欢他风趣的语言和透彻的解释，并愿意与这位平易近人的年轻教授交谈。除了上课和茶话会，冯·卡门更喜欢在酒吧和学生聊天。他们一边喝酒，一边谈论科学、家庭、爱情和个人未来。气氛是平等和活跃的。

亚琛工业大学冯卡门(亚琛工业大学官方网站)

除了科学研究和教学，冯·卡门也是一个赚钱的大师，帮助企业成为顾问使他收入颇丰。一天，一个工厂主的机器刚一启动就剧烈震动。看到机器可能损坏，他向冯·卡门求助。冯·卡门去工厂检查了几分钟，然后对工厂老板说:“这是一件小事。你只需要将齿轮旋转90度。”在工厂主做了之后，机器真的停止了振动。他很高兴看到冯·卡门的账单，但他目瞪口呆，愤怒地说:“你只说了一个字，你为什么需要这么多钱！”冯·卡门还简单地说，“把齿轮转回来，我会撕掉账单。”工厂老板顿时哑口无言。

冯·卡门飞行(网络图)

1929年冬天，德国的犹太人非常寒冷。纳粹日益猖獗的反犹太主义活动也影响了冯·卡门，一个在亚琛工业学院学习了16年航空学的犹太人。冯·卡门决定带他的家人去美国。他最辉煌的时代即将开始！

冯·卡门是如何帮助中国发展航空工业的？他晚年有什么有趣的事情？请密切关注“航空航天领域的“领头大哥”是如何炼成的(4)”。