航空航天领域的“带头大哥”是怎样炼成的(二)
本文遵循“航空航天领域的“老大”是如何变成的(1)”
3.阅读博客的不愉快经历
冯·卡门来到哥廷根大学。虽然哥廷根大学经历了许多变迁,它的建筑外观已经褪色,相当沉闷和俗气,但它不可低估。它是欧洲哲学、法律和语言学的起源,也是世界上主要的数学中心之一。
哥廷根大学的一角(*)
冯卡门的博士生导师是普朗特,他后来被称为“空气动力学之父”。普朗特只比比冯·卡门大八岁,但他已经是应用物理系主任,在流体力学基础理论方面有突出的成就。
普朗特(1871953,网络图)
因为普兰特名下的学生太多,他在卡片上写了十几个论文题目供学生选择,以免因为论文题目而打扰他。但是当他第一次见到冯·卡门的时候,他并没有成功。冯·卡门看了看名片,然后对普朗特说,“非常抱歉,先生,我对你列出的任何话题都不感兴趣。我仍然想继续我在匈牙利研究的非弹性偏转理论。”普朗特有点惊讶。在他看来,非弹性偏转理论有些低,但他仍然同意冯卡门的要求。
杆件弯曲示意图(网络图)
然而,当冯·卡门准备做实验时,他发现发生了可怕的事情。当时,哥廷根的顶尖科学家研究基础数学、相对论、原子物理学和其他“上层阶级”的学科,而冯·卡门的结构力学和偏转理论是“下层阶级”,学校里没有人关心它们。因此,当冯·卡门申请建造一个实验设施时,他几个月都没有得到答复。由于无法做实验,冯·卡门有些沮丧,觉得毕业无望。
普朗特及其实验设备(网络图)
把我留在这里,把我留在这里!冯·卡门在哥廷根大学呆了一年后逃跑了。他要去一个叫夏洛特堡理工学院的地方。这所大学鲜为人知。冯·卡门进学校时后悔了。研究条件甚至比哥廷根更差。在呆了几个月之后,冯·卡门无法忍受,不得不忍辱负重回到普朗特。
冯·卡门:我对这位医生的解读也非常失望。(网络图)
普朗特不仅再次接受了冯·卡门,还告诉他一个好消息:一个名叫克虏伯的军火商希望冯·卡门能帮助他解决结构故障问题,并愿意提供实验设备。最初,克虏伯的许多军事产品经常由于当时不合理的结构设计而意外损坏。结果他损失了很多钱。他非常烦恼。他觉得那些只依赖经验公式的工程师根本不能被依赖。他找到了普朗特和冯·卡门,希望他们能提供更科学的结构设计方法。实验设备的梦想很容易实现。冯·卡门仅用一年时间就成功完成了他的博士论文,这确实符合一句老话“如果你想做好事,首先必须磨砺自己的优势。”
冯·卡门在两年多一点的时间里获得了博士学位,但这两年他并没有过上舒适的生活,所以他一毕业就溜到巴黎放松一下。
冯·卡门(右)和朋友(网络图)
4、航空事故
1908年,冯·卡门在巴黎呆了几个月,白天听居里夫人的讲座,晚上体验巴黎浪漫的夜生活。非常愉快。
一天,一位在报社工作的朋友兴奋地对冯·卡门说:“西奥多,明天早上将有欧洲第一场两公里的飞行表演。这肯定会是一个非常历史性的事件。请开车送我去面试。”
1908年由亨利·法蒙驾驶的飞机(网络图)
尽管冯·卡门研究过发动机,但当时他还没有接触过流体力学,错误地认为只有非常轻的发动机才能把飞机送上天堂。鉴于当时的技术水平,他对飞行表演不太感兴趣,所以拒绝了朋友的要求。但是朋友们一再劝说,冯·卡门勉强同意了。
第二天早上,冯·卡门和他的朋友来到了空无一人的飞行表演场。引起冯·卡门注意的是一架双翼飞机。与其说它是一架飞机,不如说它是一个由木头和金属丝制成的大风筝,而只是一个额外的引擎。当冯·卡门看到飞机时,他兴高采烈,不停地想:这样一个愚蠢的木质框架,一个沉重的引擎,能飞吗?
亨利·法门曾经驾驶过的飞机(网络图)
那天的飞行员是亨利·法尔芒,一位著名的法国飞行员和飞机设计师,他创造了许多飞行记录。我看到*熟练地启动引擎,然后飞机奇迹般地飞了起来。在他熟练的控制下,飞机成功地完成了2公里的飞行任务。
在欢呼声中,冯·卡门抑制不住自己的激动。他觉得飞行员的动作非常漂亮,航空业也非常辉煌。他的航空命运就这样开始了。
亨利·福尔蒙特(1871958,网络图)
5.回到哥廷根
尽管冯·卡门对航空有浓厚的兴趣,但当时他仍在巴黎,不知道自己能在飞行安全领域做些什么具体工作。毕竟,他从博士毕业后甚至没有工作。
这时,普朗特又向冯·卡门伸出了橄榄枝。他热情地邀请了冯·卡门:“我们正在帮助军方开发一种飞艇。人少钱多。快来!”结果,冯·卡门回到了哥廷根大学。这一次,他不再是学生,而是讲师,尽管他是个编外人员。
1945年在德国(右图):钱学森、冯·卡门和普朗特(网络图)
冯·卡门协助普朗特建造了哥廷根的第一个风洞(注2)。飞艇的设计和实验也进展顺利。冯·卡门对能够从事航空飞行的研究感到非常满足,但日复一日,他变得越来越苦恼。困扰他的是他作为编外讲师的地位。
所谓的编外讲师是指未被学校正式聘用的教师。这意味着冯·卡门除了作为实验室助理的微薄工资外,他的主要收入来自于参加讲座的学生。学生越多,他的收入越高。尽管冯·卡门用他从父亲那里学到的教学方法吸引了大量的学生,而且他的收入也相当不错,但他还是不可避免地被学校的正式任命耽搁了。
冯·卡门和爱因斯坦(加州理工学院,官方网站)
当时,哥廷根聚集了一群科学大师。在数学家克莱因的组织下,爱因斯坦、希尔伯特、明科夫斯基、能斯特等人经常聚在一起进行学术讨论。编外讲师也是讲师,所以冯·卡门有机会参加这样高层次的学术讨论。冯·卡门被杰出的数学家和物理学家的新奇想象和理论所激动。这一时期与大师们的交流为他未来的航空航天研究奠定了基础,其中克莱因和希尔伯特对他影响最大。
克莱因(1841925,网络图)
克莱因是著名的数学家和优秀的组织者。在他的领导下,哥廷根通过招募人才成为了世界数学研究的中心。克莱因还为哥廷根大学应用力学系的建立做出了贡献,该系致力于数学、物理和其他工程学科的应用。克莱因敦促年轻的讲师冯卡门也这样做。冯·卡门表示同意:“领袖是对的!”从那以后,冯·卡门也一直从事科技结合的工作。
克莱恩发明的克莱恩瓶(网络图)
希尔伯特是数学史上最杰出的大师之一。与克莱因相比,他更注重基础理论而不是科学的应用。事实上,希尔伯特瞧不起克莱恩的东西,克莱恩也认为像希尔伯特这样的纯数学家做不到。
希尔伯特(1861943,网络图)
希尔伯特·比冯·卡门大20岁。尽管冯·卡门身材矮小,看上去并不出众,但他被自己惊人的才华迷住了。希尔伯特也很欣赏灵活的冯·卡门,两人成了朋友。希尔伯特巧妙地解决了数学和物理中的一系列重要问题,这使冯·卡门相信自然具有数学的本质,而且他以后总是可以从混沌问题中得到数学解。
来自哥廷根大学数学研究所的冯·卡门是由克莱因和希尔伯特(*)培养的
有事业心的冯·卡门会永远愿意做一名编外讲师吗?他为什么会出名?请密切关注“航空航天领域的“领头大哥”是如何炼成的(3)”。
注意:
注1:挠度是指构件的弯曲变形。例如,当构件受到外力时,将发生弯曲变形,构件的轴将在垂直于轴的方向上产生线性位移(参见文本草图)。
注2:风洞,一种用于产生气流的空气动力装置。在试验过程中,模型或物体被放置在风洞中,人工气流被用来测量和研究物体周围空气流动的效果。