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哥廷根应用力学学派及其对我国近代力学发展的影响: sqdai 2010-11-14 06:00; 【按】为了使年青学子了解哥廷根应用力学学派及其对我国的影响，录入冯秀芳博士和我合写的一篇旧作，其中有对该学派特色的概略介绍，并通过简述我国近代力学事业四位奠基人周培源、钱学森、钱伟长、郭永怀的学术活动和治学理念，浅析该学派的影响。限于学识，没有全方位地描述和分析哥廷根学派，文中也难免有疏漏或不当之处，请博友们指正。哥廷根应用力学学派及其对我国近代力学发展的影响冯秀芳 1 2 戴世强 1 (1 上海大学上海市应用数学和力学研究所，上海 200072) (2 宁夏大学数学计算机学院，银川 750021) 摘要本文从哥廷根应用力学学派的起源入手，阐述它通过周培源、钱学森、郭永怀和钱伟长 ―― 我国近代力学事业的四位奠基人，间接地对我国近代力学的发展所产生的影响。关键词哥廷根应用力学学派，近代力学，理论与实际结合，科学与技术结合，数理科学与应用科学结合众所周知，周培源、钱学森、郭永怀和钱伟长四院士是我国近代力学事业的奠基人，他们为我国的力学发展贡献了毕生的精力。考察他们的生平事迹，我们不难发现：他们都与国际上著名的哥廷根应用力学学派有千丝万缕的关系，都受到该学派的潜移默化的影响，从而使得我国应用力学的发展有哥廷根的印记。一、哥廷根应用力学学派的起源和发展哥廷根应用力学学派于 20 世纪初发源于德国的哥廷根大学。从高斯时代起，哥廷根大学就有将数学应用于天文学和物理学的优良传统。 19 世纪末，哥廷根大学出了一位知名的数学家菲利克斯克莱因（ Felix Klein ），他除了在纯粹数学上卓有成就外，还大力提倡应用数学，成为哥廷根学派（包括哥廷根数学学派和哥廷根应用力学学派）的领袖。 1893 年，他到美国芝加哥参观博览会后，深感要以当时德国的自然资源与人力资源同美国竞争，惟有依靠将包括数学在内的自然科学知识全面系统地应用于发展工业生产。他在世纪之交，在哥廷根大学建立了应用力学系、应用数学系和技术物理系和相应的研究所，克莱因认为，工科大学生不仅要有坚实的理论基础，而且还要真正懂得科学研究的方法。另一方面，数学家也要具备一些工程技术基础知识。实际上，他就是推动哥廷根大学沿着这个方向前进的。 1898 年 2 月，克莱因创立了哥廷根应用数学及物理学促进会，取得了大企业（如著名的克虏伯集团等）的支持和资助；他仿照美国人的先例，努力在哥廷根大学内部建立更多的应用数学的机构，由工业界和大学以及私人的赞助人给予财政上的资助，有自己单独的研究团队；同年，克莱因提出了关于建立一个单独的数学研究所的规划，第二年，该研究所开始工作，以谢林为主任。由于数学系的扩张，使得数学系的职位增多； 1900 年，著名的荷兰物理学家 H.A. 洛伦兹被任命为技术物理学教授。 1904 年，路德维希普朗特（ Ludwig Prandtl ）发表了著名的边界层理论（当时年仅 29 岁）。这项工作引起了克莱因的注意，将普朗特从汉诺威高等理工学院聘请到哥廷根大学任工程力学教授。从此，在克莱因和普朗特在哥廷根大学创建了应用力学学派。同年，哥廷根大学应用数学副教授席位空缺，克莱因乘机向弗里德里克阿尔道夫（德国负责大学事务的行政管理人和克莱因家的好友）提议：为这一学科设立正教授的席位。在德国，专门为应用数学设立教授席位这还是第一次。克莱因心目中的候选人是卡尔龙格（ Carl Runge ，就是创立熟知的龙格 - 库塔法的那位龙格），龙格当时还在汉诺威，他不仅是一位杰出的实验物理学家，由于谱线测量方面的工作而闻名，同时也是第一流的数学家。他的名字同解析函数的多项式逼近理论相联系。这样，龙格从汉诺威来到了哥廷根。从此在哥廷根形成了一个纯粹数学、应用数学、应用力学协调发展的黄金时代，以理论科学基地著称的哥廷根大学又成了应用技术的摇篮。在克莱因和普朗特的领导下，哥廷根大学应用力学研究所人才辈出。许多国际知名的力学大师，如冯卡门、铁木辛柯、普拉格、邓哈托、纳戴等，都出自普朗特的门下。如果说 20 世纪初是克莱因和普朗特开创的德国哥廷根应用力学学派，那么到了 1930 年则是普朗特的优秀学生冯卡门把应用力学从德国带到了美国。冯卡门 1906 年争取到了匈牙利科学院奖学金前往当时科学圣地哥廷根，在哥廷根大学冯卡门跟随普朗特教授研究材料力学和流体力学；和后来获得诺贝尔奖的德国物理学家马克斯玻恩（ Max Born ）合作搞过晶体原子结构模型；参加由克莱因组织的学术研讨班（ seminar ）；聆听过诺贝尔奖金获得者能斯特、纯粹数学明星希尔伯特（世界上第一流的物理学家和数学家）、欧洲大陆上第一位应用数学教授龙格等人的精彩绝伦的讲课；作为普朗特的助手，冯卡门参加了哥廷根第一个风洞的筹建和齐柏林飞船的设计。由于在哥廷根没有教授位置空缺，克莱因推荐冯卡门去了亚琛工业大学。冯卡门在那里研究湍流时与哥廷根仍保持密切的联系，普朗特向他提供了长期积累的实验资料，包括尚未发表的最新数据，师生合作得非常愉快而有成效。 1928 年冯卡门移居美国，到加州理工学院任职，开始了为美国空军研制飞机、火箭、导弹的生涯。他提倡尊重教师，又注意发扬学生的创新精神，鼓励学生学习和运用数学思维，在古根海姆基金会的资助下，建立了古根海姆空气动力学实验室（ GALCIT ）。在 30 － 50 年代，他集聚了世界上最优秀的空气动力学家，在航空航天技术方面取得了突破性进展，为人类进入空间时代奠定了科学基础。我国的钱学森、郭永怀、钱伟长、林家翘就是曾在那里学习、工作过的杰出人才，周培源教授也曾在冯卡门处访问有年。二、哥廷根应用力学学派的特点 1、它的领袖具备科学知识权威性、科学导师号召力、科学组织凝聚力和科学气质吸引力。一个学派的领袖是该学派理论纲领或科研风格的缔造者、传播者和教导者，是学派顺利运行的组织者，他不仅要做出杰出的科学贡献，而且还应极力传播学派的理论纲领，培养科学事业的接班人。菲利克斯克莱因在年轻的时候就已经是数学界的一位传奇式的人物了，他 23 岁那年在埃尔兰根大学当上了正教授。在就职典礼上，他发表了数学史上称作埃尔兰根纲领的演讲，提出用变换群的观点统一几何学；他的突出贡献还有用几何学及群论的观点来研究五次及五次以上代数方程及线性常微分方程；用群与几何学的观点来研究函数论；发现自守函数等等。不仅如此，他高高的个子，长着浅黑的头发和胡子，一双眼睛炯炯有神。他讲的数学课远近闻名，受到普遍的称赞，好名声甚至传到了美国，他讲课时只指出证明方法的大概轮廓，而数学定理的证明本身，则留给学生自己完成。这样，学生在课下必须花很大的功夫，才能正真掌握他课堂上所讲的东西。为了便于学生学习，他在数学研究所里实行了开架阅览的制度，还充分利用了研讨班（ seminar ）这种教学形式。与作为数学家、数学教育家所作的贡献相比，克莱因更大的贡献也许是作为伯乐，把希尔伯特（ Hilbert ， David ， 1862 － 1943 ）、闵科夫斯基（ Hermann Minkowski ， 1864 － 1909 ）、龙格（ Carl David Tolme Runge ， 1856 － 1927 ）、朗道（ Edmund Landau ， 1877 － 1938 ）等许多有作为的数学家、物理学家聘请到哥廷根，从而使哥廷根在十九世纪末、二十世纪初成为数学的麦加。普朗特的魅力则来自他对科学技术问题的超凡的洞察力和对学生后辈的亲切的聚合力。 1903 年，莱特兄弟研制飞机成功，人类开始更自由地翱翔在蓝天，但那时的空气动力学还非常稚嫩，普朗特瞅准了这一新兴工程技术领域，苦心孤诣，发奋钻研，于 1904 － 05 年提出了边界层理论，位航空航天事业做出了划时代的巨大贡献（ 2001 年我国《力学进展》评选 20 世纪力学发展十大事件时，普朗特的提出边界层理论毫无争议地名列榜首）。据冯卡门后来的描述，普朗特的数学水平并不很高（哥廷根应用力学学派的前三代，数学水平一代超过一代），但他有廓清纷繁的科技问题、捕捉其中的物理特征的非凡能力。在实验和理论中发现贴近飞行物体的超薄的边界层（即附面层，那里流体粘性起主要作用，其它处的粘性可忽略），就是一个辉煌的范例。正是基于这种能力，在力学史上到处留有他的痕迹，例如，机翼绕流的普朗特升力线理论、湍流的普朗特混合长度理论、可压缩绕外钝角的普朗特 - 迈耶流动、亚音速流动的普朗特 - 格劳厄特法则等等；再如，柱体扭转问题的薄膜比拟法、柱体塑性区的屈曲理论等等。普朗特领导的应用力学研究所里的学术活动有声有色，他组织的 seminar 里群英荟萃。他总是心平气和地与同僚和学生讨论问题，从不以势压人，冯卡门说，在热烈的讨论中，人们总可以领略他的聪明睿智。因此他身边的英才越聚越多，包括后来的著名的中国籍女学生陆士嘉。 2、它具有不同于其他学派的学术风格理论与实际、科学与技术、数理科学与应用科学密切结合是哥廷根应用力学学派极具代表性的治学理念和学术风格，他们主张从复杂的扑朔迷离的问题中，寻找出最基本的物理过程，然后再运用简化了的数学方法加以分析，从而把理论与设计结合起来。克莱因认为，工科大学生不仅要有坚实的理论基础，而且还要真正懂得科学研究的方法。另一方面，数学家也要具备一些工程技术的基础知识。克莱因身体力行推动这一改革。比如：他亲自举办过三期应用数学和应用力学讲座；他劝冯卡门将力学、弹性理论、固体变形和流体运动结合起来研究。克莱因的指导和影响是冯卡门后来在亚琛工学院和加州理工学院继续搞科学和工程结合的动力源泉。所以冯卡门一向以填平理论科学和应用技术之间的鸿沟为己任，在美国的加州理工学院，冯卡门领导的研究集体使这种风格得到了充分的发展。 3 、良好的学术交流环境和民主作风哥廷根应用力学学派所以能吸引人，是因为哥廷根有一个良好的学术交流环境。克莱因善于讲课，除了讲课以外，还组织研讨班（学术讨论会），他认为研讨班可以激发学术研究，在研讨班上，他把自己那丰富多彩的思想以及处理问题的思路毫无保留的传授给学生们，克莱因组织的学术讨论会使我非常入迷，象爱因斯坦、希尔伯特、闵可夫斯基、洛仑兹和龙格那样的大学者经常到会，这是高水平的科学聚会；才华横溢，想象新奇，令人振奋。事实上，这种学术讨论会是德国最新的科学思想的传送带，它吸引了所有青年的注意力。冯卡门受益于这样的学术讨论会，在学术讨论会上，我不仅结识了许多物理学家和数学家，而且对各个科学分支 ――― 从初露头角的原子理论到沙漠的砂粒运动都怀有浓厚的兴趣，日后我不独钻一门，能从事空间技术多方面的研究工作，正是靠在哥廷根打下的基础，并把这个优良的传统带到了美国，发扬光大。他每周主持一次工作会议和一次学术研讨会，周周都开，神圣不可侵犯。在工作会议上，他希望每个人都报告自己的工作，不管是教授还是学生，讨论十分活跃，说错了也不要紧。开始时，有些同学感到，怕提的问题暴露出自己知识贫乏。不久，他们便发现这种集体会诊对解决问题大有好处。三、对我国近代力学发展的影响周培源、钱学森、郭永怀和钱伟长都曾在冯卡门教授身边学习或工作过，从而成为了哥廷根应用力学学派思想在我国的传播者和实践者，对我国近代力学的发展做出了不可磨灭的巨大贡献。首先，他们对科学的贡献为我国近代力学的发展奠定了基础。二十世纪初我国物理界的学子抱着科学救国的壮志开始了他们的赴海外求学的历史，钱学森、郭永怀和钱伟长都加入了这个浪潮中。钱学森先生于 1935 年赴美国麻省理工学院学习，在他第二年获航空工程硕士学位后，转入加州理工学院，在冯卡门教授指导下深造， 1939 年 6 月获航空与数学博士学位后，留校任教并从事应用力学和火箭导弹研究。在 1939 ～ 1953 年这十多年的时间里，钱学森先生在应用力学领域，紧密联系高速飞行，为突破声障和热障所面临的前沿难题，几乎全方位的进行探索，并做出了重大贡献。郭永怀先生和钱伟长先生一同进多伦多大学应用数学系，在数学系主任辛吉（ J.L.Synge ，爱尔兰人，哥廷根学派的一位传人）指导下从事科学研究。郭永怀仅以半年时间就完成了可压缩粘性流体在直管中的流动的论文，并获硕士学位。 1941 年 5 月，他又来到当时国际空气动力学的研究中心，美国西岸加州理工学院古根海姆航空实验室（ GALCIT ），在冯卡门教授指导下工作，他主动提出要进行当时空气动力学的前沿问题 ――― 跨声速流动不连续解的研究，并于 1945 年获得博士学位。 1946 年， W.R.Sears 教授在康奈尔大学创办航空研究生院。他特聘郭永怀先生前去工作，到 1956 年这十年间历任副教授、教授之职，也是康乃尔大学创办航空研究院的三个主持人（即 Sears ，郭永怀， Kantrowitz ，常被称为三剑客）之一。钱伟长先生于 1941 年中获得多伦多大学硕士学位后， 10 月即完成博士论文， 1942 年获得博士学位， 1943 至 1946 年，在美国加州理工学院航空系及喷气推进研究所，在冯卡门教授领导下研究火箭弹道、火箭的气动及传热设计、气象火箭、人造卫星轨道、降落伞运动规律、火箭的飞行稳定性、对称超音速锥型流及回转体流场计算、圆柱体的变扭率扭转等问题。在国外学习和工作的岁月里，他们一直十分关切祖国发生的变化，并一直在等待时机回国。终于有了机会，钱伟长、钱学森、郭永怀毅然放弃了国外优越的物质条件先后回国，积极投身于国家建设的洪流中。即使是在非常艰苦的条件下他们仍然为推进中国的力学事业辛勤地劳动，如钱伟长先生 1946 年至今先后研究圆薄板大挠度弯曲问题的渐近解，流动润滑理论、超音速回转体绕流、构件的压延加工、连续梁特性、扭转问题、扁壳跳跃问题和方板大挠度问题，这些问题大多属于非线性力学的前沿领域。 1958 到 1976 年间曾在飞机震颤、潜艇龙骨设计、化工管板设计、氧气顶吹转炉炉盖设计、大型电机零件设计、液压机设计和研制、高能锌空气电池研制、穿甲原理、三角级数求和、变分原理中的拉格朗日乘子法探索，研究环壳理论、广义变分原理、有限元理论、中文信息处理、薄板大挠度的合成展开法、波纹管和其它管板受力分析、穿甲力学和断裂力学、加筋壳分析、三角级数求和、板壳的非 Kirchhoff 理论等等。钱学森先生在空气动力学、壳体稳定性、火箭和喷气推进、航天技术、物理力学、工程控制论以及系统科学和系统工程方面的科学论著有广泛的影响。他在探索超声速飞机以及喷气推进飞行器的性能和原理的过程中，开创性地提出物理力学这门新的技术科学，如今这门宏观和微观相结合的学科正在更广泛的领域内蓬勃发展。这些研究成果有的以学术论文的形式，有的是在专著中。纵观他们的科学研究贡献，不难发现都有同样的指导思想哥廷根应用力学学派的三结合的思想，源于实践又指导实践。其次，为我国近代力学的发展培养人才提供有力的人力资源。 20 世纪 50 年代以前，我国现代工业基础薄弱，对于力学研究和力学人才培养的需求并不感到十分迫切。因此，当时的中国既没有专门的力学研究机构，更没有专门培养力学人才的专业和系科。 20 世纪 50 年代，正值中华人民共和国建国之初，经济建设与国防建设开始起步。新的大工厂、大建筑、现代化产品、火箭、卫星和原子弹的设计与研制，急需成批的力学人才并提出迫切的力学研究的理论与应用课题。适应这种需要， 1951 年，钱伟长在中国科学院数学研究所创立了力学研究室。 1956 年，钱学森与钱伟长、郭永怀合作，在数学所力学研究室的基础上成立了中国科学院力学研究所。从此，力学研究在我国有了专门机构。在该所的办所方针、研究方向、科研架构等方面，既体现的当时的时代特征，又体现了哥廷根应用力学学派的精神。力学所建立伊始，钱学森所长、郭永怀副所长就创办了定期的学术研讨会，尽管一开始的参加者就十来个人，却有一种生机盎然的氛围。在人才培养方面， 1952 年周培源在北京大学数学力学系创建了我国第一个力学专业。随后，一批新的力学研究单位和力学专业相继成立，很快形成了一支具有相当规模的力学专门人才的队伍。 1957 年 2 月，我国第一个力学专业学术期刊《力学学报》创刊。它的第一任主编是钱学森，第二任主编是郭永怀。中国力学学会也于当年应运而生。积数十年的努力，沿着周培源、钱学森、钱伟长、郭永怀四位中国近代力学奠基人所开创的道路不断前进，当今中国力学界已发展为学科门类繁多，力学研究单位星罗棋布，力学系科遍及全国，力学人才新秀辈出的局面，并且在不少领域内已取得令人瞩目的研究成果，力学界广大科技人员为我国社会主义现代化事业做出了自己应有的贡献。 1956 年，我国恢复建立研究生制度。郭永怀积极筹划力学所的研究生培养。在第一批招生中，他一人就带了 5 名研究生，以后又亲自带过几批。他主张：培养人才要言教、身教，以身教为主。在教学和科研中，他自己做表率，经常同年轻人一道解决一个个具体的技术问题。在培养研究生和助手时，他注重使他们在理论分析和实验研究两个方面都得到提高。他对年轻人的指导和帮助是启发式的、循序渐进的，重点强调掌握科研方法，提高科研本领，而不仅仅是解决某些具体问题。在他的培养下，研究生中有不少已成为院士或博士研究生的导师。 1957 年，钱学森、钱伟长和郭永怀组织并领导了清华大学工程力学研究班。他们除负责研究班的日常组织工作外，还亲自执教，分别讲授水波理论、弹性力学和流体力学概论。还亲自带领他们到有关高等院校的实验室参观，对一些关键问题给予一些启示，再让他们为课程安排一个实验计划，使这门课做到理论联系实际。临毕业前，郭永怀亲自指导安排学员们的毕业论文题目，并设法每周都同辅导教员和学员碰头，了解进展情况，帮助解决问题。清华大学工程力学研究班前后共办了三届，毕业生达 290 多名，被我国力学界人士誉为力学的黄埔军校。现在这些学员分布在全国各地的各个部门，特别是在国防科研单位和重点院校的力学系或力学专业教研室，他们起着顶梁柱的作用。 1958 年，郭永怀兼任中国科技大学化学物理系主任和北京大学数学力学系教授，讲授高速边界层。执教中，每堂课都凝结了他的心血。他评论和分析学者们成功与失败的经验，使初入门的研究人员都深受启发，甚至终生受用。在讲到求解各种形式的 N-S 方程时，他总是眉飞色舞，侃侃而谈，指出采用什么样的变换有希望获得成功，走哪一条路是徒劳的，会遇到什么问题，症结何在。凡听过他课的人都感到回味无穷。钱伟长还将哥廷根应用力学学派的学术民主作风和举办 seminar 的做法带回国内并发扬光大，尤其是在他主持上海大学（原上海工业大学）和上海市应用数学和力学研究所之后。在上海市应用数学和力学研究所每周四都举办 seminar ，无论是国内外的专家还是所内人员，都可以在 seminar 上报告自己的工作情况加强交流。上海市应用数学与力学研究所从一九八四年成立至今已经为我国培养了很多优秀的力学人才，他们正在祖国需要的地方发挥自己的专长，为祖国的建设贡献自己的力量。最后，高屋建瓴地为我国近代力学的发展指明了方向。钱学森先生是国际知名的力学大师，他的许多力学著作堪称经典文献，他对近代力学以至技术科学的内涵和发展方向发表过全面系统的论述，对于指导我国实现科学和技术的现代化具有重要的现实意义。他认为近代力学有三个任务，第一，为工程师，设计师服务，解决他们在工作中碰到的新问题，依据力学理论进行分析和研究，然后给他们提供建议书；第二，从工程技术和生产实践所发生的新问题中提炼出具有一般性的课题，进行研究并予以解决，这样就不只是解决个别的具体问题，而是解决一系列的实际问题；第三，在掌握了生产实践知识和精辟的力学理论的基础上，创立新的科学见解，从而改进工程技术、改造生产。我们不难看出钱学森先生在谈到以上三项任务时，始终体现着理论与实际 , 科学与技术，数学科学与应用科学密切结合的思想，亦即哥廷根应用力学学派的核心思想。钱伟长先生在为山东省力学学会成立大会上所做的报告中，也反复提到我们就是要在不断的使用现有理论解决生产实际问题的过程中来丰富理论，提高理论，在新的更高度的理论基础上，再来指导实践，不断前进。应用和理论二者是结合的。总结郭永怀先生一生的工作，他总是将当前有重大应用背景的科学问题作为自己的研究方向，尤其是同国家和民族利益紧密相关的问题；他善于通过观察和思考，提出既能反映问题本质，又能具体进行定量分析的简化数学模型来进行研究，他能运用一切现有的有效数学手段，或研究和发展新的数学方法，得到满足工程需要的解答；分析所获得的结果，深入研究其中的规律，进一步指导未来的工程实践，这是他取得重大科学成就的关键。我们深切地希望，力学战线的后来者能继承老一辈的优良传统，为祖国的力学事业的继续飞速发展尽自己的微薄之力！参考文献 1. 冯 . 卡门，李 . 爱特生 . 冯 . 卡门 ―― 航空与航天时代的科学奇才 . 曹开成译 . 上海：上海科学技术出版社， 1991. 2. 谈庆明 . 钱学森对近代力学的发展所做的贡献 . 力学进展， 2001 ， 31 （ 4 ）： 500 － 508. 3. 康斯坦丝 . 瑞德 . 希尔伯特 . 袁向东，李文林译 . 上海：上海科学技术出版社， 2001. 4. 戴问天 . 格廷根大学 . 长沙：湖南教育出版社， 1986. 5. 郑哲敏，李家春 . 科学和技术结合的典范 ―― 纪念郭永怀先生诞辰九十周年 . 见：郑哲敏主编：《郭永怀先生诞辰九十周年纪念文集》，北京：气象出版社， 1999 ， 23 － 26. 6. 钱伟长 . 怀念同窗益友郭永怀教授 . 见：郑哲敏主编：《郭永怀先生诞辰九十周年纪念文集》，北京：气象出版社， 1999 ， 7 － 9. 7. 戴世强 . 论钱伟长的治学理念和学术风格 . 力学进展， 2003 ， 33 （ 1 ）： 4 － 20. 原载于《现代数学和力学（ MMM － IX ）》（戴世强、周哲玮、程昌钧、郭兴明、卢东强主编），上海大学出版社， 2004: 637-642 （录入时略有改动）国家自然科学基金资助的课题 ( 批准号： 10342004); 个人分类: 科海随笔|10434 次阅读|5 个评论

科苑轶闻-5-冯卡门访华历险记: 热度 2 sqdai 2010-11-6 20:46; 冯卡门对中国人民一向怀有友好的情感，究其原因，可能是他出生于中欧小国匈牙利，还是一位犹太人，在他那个时代，与我国我民在世界上同处于劣势。他培养了一批我国的优秀人才，如钱学森、钱伟长、郭永怀、林家翘等人，据闻，他说过：世界上最聪明的是匈牙利人，第二聪明的是中国人。上个世纪他曾两度访华，一次在 1928 年（当时他还在德国亚琛工业大学工作）；另一次在 1937 年，对推动我国航空事业的发展起了很大的作用。可惜他来得不是时候，那年头神州大地兵荒马乱，这位航空大师很难有所作为。这里就记下他第二次访华期间的一些遗闻轶事。山海关车站惊魂 1937 年 6 月下旬冯卡门结束对苏联的访问，从莫斯科乘坐火车，横贯欧亚大陆到中国来，路上走了十天十夜。旅途乏味，他要么一个人发呆，思考问题，要么与人下棋来 killing time 。入境前，他在边境小镇上买了两瓶伏特加。 7 月 5 日，火车好不容易到了进中国后停靠的第一站山海关站。他摸摸口袋里装的邀请电报，安然无恙。那是他前两年选派的赴清华的访问学者弗兰克瓦登道夫发给他的。瓦登道夫是他的学生（在亚琛工业大学的美国留学生，后为他在加州理工学院的助手），事先说定到山海关火车站迎接他。车刚停稳，冯卡门正四处打量。突然间随着一阵马达的轰鸣声，不知从哪里钻出来一辆满载日本宪兵的卡车，朝海关猛冲过来。海关人员赶忙跑去打开栅门，让军车开了进来。日本宪兵跳下卡车，气势汹汹地持枪跑步占据了车站的各个重要部位。冯卡门定了定神，才想起离开苏联时朋友告诫过他，如今的中国东北已是日本人的天下，千万要留神。但是，冯卡门还是没想到，日本人在中国大地竟然如此耀武扬威！他惊魂甫定，跟随着旅客们在日本宪兵明晃晃的刺刀前经过，下意识地捏紧了口袋里的那封电报。出了车站，瓦登道夫迎了过来，这是二十天来冯卡门第一次见到熟悉的脸庞，不禁长长地嘘了一口气。原来小瓦已在北戴河呆了一周，因拿捏不准一直晚点的火车的到达时间，七天前他来到邻近的北戴河，天天到火车站迎候。接受秘密使命他俩当晚就坐上了赴北平的火车。车上小瓦透露，冯卡门此行名为到清华讲学，实则以中国名誉顾问的名义，帮助策划发展中国航空工业。原来蒋介石老受日本人欺负，气得要命，决定自己造飞机，建立空军。小瓦告诉他：你的主要行程将是会见中国航空委员会的高级官员，很可能要会见中国最高统帅蒋介石先生本人。冯卡门的精神为之一振，忘却了旅途的疲劳。原来，蒋介石政府的如意算盘是：想让中国一步跨进航空时代，建立空中优势。先采取姑息政策，让日军长驱直入，占领东三省；同时暗中在南昌秘密建立一支独立的空军，等待时机，反攻过去。以历史眼光看来，这显然是一厢情愿式的战略决策失误。小瓦到清华后，很快融入由庄前鼎、王士倬教授领导的、新建的航空系，提议设计直径约 5 米，长 60 ～ 90 米的风洞，大到足以用机翼、机尾或引擎原型来做实验，此议获得批准，决定在清华完成设计，并开始在南昌营建。小瓦说， 25 名清华学子参与其事，设计动员那天，一进教室，发现已弄来 25 块图板，学生肃立在各自的图板旁，一手拿着丁字尺，一手拿着削尖的铅笔，脸上洋溢着自豪感，急切地等待着投入挽救中国于危亡的宏图大业，不禁为之感动。经日夜奋战，风洞设计在两个月内告成。冯卡门的眼睛发亮，说道：好！这样的民族一定会腾飞！我能为此做些什么？小瓦说，主要使命是给中国航空和空军建设出点子，引上正路；访问的主要目的地不是北平，而是南京，要去游说蒋介石和主管空军的宋美龄批准中国航空工业发展的长远计划，拿出更多的经费进行航空研究，尽快赶上日本。这突如其来的戏剧性安排并没有让冯卡门紧张，反而令他兴奋不已。冯卡门是位教授学者，但也是个爱冒险和善于表现自己的人。他喜欢跟各种不同的人物打交道，向他们展示和推销自己的学识与才华，让人们知道它们多有用，多重要。机会难得，他已经跃跃欲试了。南下列车遇变 1937 年 7 月 6 日冯卡门和小瓦到达北平，旋即到北平饭店秘密会见了政府部门及清华大学的负责人。中方更为详尽地通报了行程计划，正式聘请冯卡门为清华大学名誉教授，告诉他中方正在为他安排与空军官员及蒋介石夫妇的会晤。随后就去清华大学参观。这是冯卡门第二次到访清华。他九年前的访问已结出硕果：清华已建立航空系，有了一个试验段直径为 1.5 米的自制小型风洞和其它设施，令他感到欣慰。 7 月 7 日下午六点，冯卡门由清华工学院院长兼航空研究所所长顾毓秀教授等人陪同，轻装简从地登上了平 - 沪特快列车，前往南京。当时他们谁也没有想到，这列车竟是中华民国统治下由北平发往上海的最后一趟直达列车。列车在黑沉沉的华北大地上行驶了一夜，第二天一早开进了济南站。冯卡门被一阵嘈杂的喧闹声吵醒了。他朝窗外望去，只见站台上的人们惊惶失措，争相奔向报亭，抢购报纸，挥舞拳头，激动地尖叫，大声地咒骂。他感到惶惶然，赶紧问乘务员出什么事了，乘务员说打仗了。日本人借口说他们一个士兵在芦沟桥失踪，向中国军队发起了攻击，宋哲元率部奋起还击，这就是芦沟桥事变！北平被包围了，与外界的交通运输中断了，平 - 沪直达列车停开了，而且一停就是十二年，直到 1949 年 7 月，上海解放两个月后才重新开通。幸而冯卡门早一天离京，不然，给困在北平，想离开还得费一番周折。轿子上晃悠悠冯卡门一行七月八日晚抵达浦口，然后换乘轮渡过江，进入南京城。第二天上午他们就会见了当时的空军司令周至柔将军及其属下，彼此交换了意见，谈的都是实事，废话不多。冯卡门觉得中方这回办事比九年前要务实利落多了。七月十日是周末，上午开会后冯卡门一行飞往南昌，清华王士倬教授乘一架专机到九江迎接，一路绿灯，环环相扣，直达南昌城外的基地中国空军的核心部分，那里有支撑蒋介石抗战的一线希望。在南京上空，冯卡门看了看机舱外的六朝古都，一片宁静。谁能想到五个月后这里会变成血流成河的人间地狱！在冯卡门看来，基地规划得还不错，尽管显得比较粗糙。他考察了意大利人建的飞机组装厂，证实了冯卡门听说的传言：这些意大利飞机的结构确实太复杂，不便于操作和维修。他最感兴趣的还是那座 5 米口径的风洞。风洞的整体结构已呈雏形，虽然施工设备有点简陋，但是风洞本身的结构却让冯卡门大吃一惊。所采用的三英寸薄壳混凝土结构刚问世不久，居然在这个偏僻之处由一群江西老表浇筑出来了。工人们昼夜轮班地干活，挥汗如雨，一天只赚三毛钱。冯卡门很敬佩中国人的坚韧精神，并为风洞的下一步建设提出了大量建议。七月十四日上午南昌之行结束，冯卡门一行被一架意大利造的三引擎轰炸机送到了九江，准备会见蒋介石夫妇。他们刚下飞机不久，就被请上了用竹竿抬着的轿子。刹时间好像时光倒流，从现实世界转换到了原始的交通状态。这是一段让冯卡门终生难忘的心惊肉跳的旅程。四个光着脚的轿夫抬着他沿着陡峭的山坡旁一条看不到头的石板小径盘旋而上。每当轿夫们转弯或换肩时，轿子随之颠簸摇晃；尤其是在峭壁的转弯处，前面的轿夫已经转过了凹底而后面的轿夫还没过，整个轿子就像平摆着的 A 字腰上的那一横，把坐轿的人悬挂在万丈深渊之上。尽管轿夫们技术娴熟，神色自信，冯卡门的心还是像轿子一样悬在空中。作为坐轿者，他对轿夫们运用竹竿弹性的技巧赞叹不已；而作为力学家，又对竹竿的强度十分担心，天晓得它们到底能承受多大的载荷，又没有经过科学的检测！ 23 年后冯卡门回忆道：路上实际上走了两小时，我彷佛觉得挨过了两个星期。最后，一行人抵达牯岭镇，来到了蒋介石的夏宫美庐。到了会见场所，清华的梅贻琦校长将冯卡门、瓦登道夫等人向蒋介石及宋美龄一一作了介绍。蒋介石穿着一身长袍马褂，显得身材有些单薄，面色苍白，言语不多，使得会晤气氛略感沉闷。冯卡门心想大概由于半年前西安事变的阴影还在作祟，他的身心没有完全恢复。幸好宋美龄性格开朗，口齿伶俐，气氛很快活跃了起来。因此，冯卡门的好感的天平向宋美龄倾斜。在用午餐的时候，他们谈到了芦沟桥事变，蒋介石摆摆手说这事不要紧。他觉得日本人不会发动全面战争，同时他也可以再让出一些地盘，让日本人步步深入，直到他在南方积蓄足够的力量进行反攻。他似乎把很大的希望寄托在他的空军上。最后话题很自然地转到了航空研究上。宋美龄转向冯卡门，以航空委员会秘书长的身份说，现在就请我们的大师解释一下风洞是怎么回事吧。冯卡门这回有了用武之地，尽最大的努力认真地作了解释，从飞机与空气的相对运动讲到用风洞如何在实验室里模拟飞机在空中的情况。为了弥补他浓重的匈牙利口音造成的表达力不足，冯卡门还加入了许多富有表现力的手势。宋美龄认真地听着。在他讲完之后，她笑着说，很好，我虽然不能完全理解你说的全部内容，但你在描述风洞时的热情与专注让我相信它们确实很重要。所以我同意中国必须建造风洞。冯卡门脸上露出了满足的笑容。他心想，宋美龄多会说话，让人听了就是舒服，这真是个秀外慧中的女人。冯卡门接着说了些测试与研究同样重要，应当同时进行的经验之谈。宋美龄一一作了翻译，并予以肯定。冯卡门偶尔也注意到蒋介石的沉默，但他没有多想。他不知道，蒋介石此时的心思不在这里。都快火烧眉毛了，哪里来得及什么测试与研究。他也不知道此时还有另一位美国人也在庐山，他是退役空军上校陈纳德。陈纳德应邀来华考察空军两个月，本来要走了，碰上芦沟桥事变。他见日本人欺人太甚，便决定留下来，跟小日本干一场，也好将他在美国没有机会发挥的武功施展一番。陈纳德是典型的军人出身，以斗勇格杀为职业，这才是蒋介石眼下最需要的。不管怎样，有宋美龄刚才一番话，冯卡门认为他就算完成了清华大学给他的任务，成功地说服了蒋氏夫妇，让他们知晓建立中国的空军需要继续加强航空研究。冯卡门的信念：中国会腾飞从庐山下来后，冯卡门又回到南京住了几天。北平是回不去了，他只能托人把他留在北平的行李偷运过来（其中的两瓶伏特加却在检查中作为不明液体给没收了），然后和瓦登道夫一起去日本按原计划完成东京帝国大学的讲学。在日本，冯卡门看到军国主义情绪像癌症一样蔓延，征服中国成了许多日本人狂热的梦想。想到他在中国的所见所闻，想到他的手提箱里那份正在起草的中国之行的报告，冯卡门心中便一阵不安。他多么希望时局会像蒋介石判断的那样发展，希望日本人不会发动全面战争。然而，事实无情地粉碎了他的希望。当冯卡门人还在日本之时，气焰嚣张的日本军队便打进了北平，在紫禁城里举行阅兵式。冯卡门刚刚离开日本返美不久，得寸进尺的日本人又在上海打响了全面战争。 1937 年 12 月野蛮的日本侵略军攻入南京，大肆屠杀。 1938 年 10 月日军攻陷武汉， 1939 年 3 月攻陷南昌。南昌风洞于 1938 年 4 月建成，随后便遭到日军飞机轰炸，为南昌风洞订购的马达也在香港被日军掳走。至此，刚刚起步的中国航空工业和航空研究夭折了，直到 1949 年再没有什么起色。然而这场航空梦却激励了一批有志中国青年投身航空救国的行列。一批航空科技人才在悄悄地成长。钱学森当时在冯卡门教授的门下已崭露头角。钱伟长，郭永怀，林家翘，庄逢甘，周明溪，罗时钧等人先后汇集到加州理工学院，从事航空动力学方面的学习和研究工作。他们中的大多数人后来成了中国航空航天事业的栋梁。冯卡门无疑最清楚这支生力军的潜力。他一直关注着中国的变化， 1949 年后他仍通过各种渠道了解中国航空工业界的现状。他了解到新中国发生了巨大的变化，注意到北京航空学院和哈尔滨军事工程学院的建立。他深知中国的崛起和腾飞是不可阻挡的。在他的回忆录中，他以确信的口吻写了下面的一段话，作为对他中国之行的结语：毫无疑问，中国已经冲破了许多阻碍科技进步的束缚，我相信一旦解决了目前面临的国内国际的问题，她在科技方面的巨大潜力就将完全释放出来。他把自己回忆录中的这一章取名为中国要腾飞。我们回忆这段往事，在感谢冯卡门的美意的同时，更应看到我们身上的历史责任。朋友们，让我们一起奋斗，为祖国的腾飞再腾飞，尽我们的绵薄之力！本文主要参考资料 1. 冯卡门，李.爱特生. 冯卡门――航空与航天时代的科学奇才. 曹开成译. 上海：上海科学技术出版社，1987 2. 易宣 . 钱学森的导师在中国：冯卡门 1937 年中国之行 http://web.wenxuecity.com /BBSView.php?SubID=MemoryMsgID=100580 写于 2009 年 4 月 25 日 http://blog.lehu.shu.edu.cn/sqdai/A71708.html 修改于 2010 年 11 月 5 日，庐山牯岭; 个人分类: 名人纪实|12663 次阅读|15 个评论

科苑轶闻-1-“自杀俱乐部”的故事: 热度 1 sqdai 2010-11-2 06:27; 如果我告诉你，钱学森先生在Caltech的时候，加入过一个自杀俱乐部，你信吗？你会说，谁信呢？你在瞎说！但是，这是载入冯卡门自传的铁板钉钉的史实。且听我慢慢道来。创建自杀俱乐部的三剑客 1936年的一天，三个可怜兮兮的年青人走进了冯卡门在加州理工学院（Caltech）的办公室，眼睛里流露着期待的目光。为首的是航空系的二年级博士生马林纳（F. Malina），紧跟的是自学成才的年青化学家帕森斯和火箭发动机迷福曼。他们向冯卡门提出请求：支持他们研制探空火箭。传说一千年前，中国人就发明了火箭燃烧弹，五百年前一个名叫万户的人为试乘土制的火箭飞行器而丧生，但对大多数人来说，火箭还是虚无缥缈的东西，因此，这三位年青人向Caltech的多位教授求助时碰了几鼻子灰。由于冯卡门在学校里素以标新立异闻名，加上他还是一位好好先生，于是慕名而来。冯卡门听后眼睛一亮，因为他对火箭研究的历史和现状了如指掌，知道已有俄、美、德的先驱者在进行相关研究。他向马林纳等询问了研究计划，得知他们希望研制能推进到30～80公里高空的液体燃料和固体燃料火箭。头脑灵活的冯卡门一想，倘若让火箭带上探测仪器，就可以获取外层空间边缘的宇宙射线等信息和高空气象信息，这可是先驱性的工作啊！因此，立即表态，认为值得一试，并痛快地答应三个小伙子在业余时间使用他主持的古根海姆空气动力学实验室的设施，还同意他们若有需要可给予指导。三剑客欣喜若狂，更令马林纳喜出望外的是，冯卡门还同意指导他做关于火箭的推进及飞行特性的博士论文。 1937年春天，又有两位年青人加入他们的队伍，一位叫A.M.O.史密斯，另一位就是冯卡门的博士生钱学森。按冯卡门的说法：仿佛命中注定这两个人要对火箭技术起关键作用。这个火箭小组的成员就增加到五人。那么，自杀俱乐部这个叫法从何而来？且听下文分解。从此，加州理工学院就成了美国第一所正式研究火箭的大学了。第一笔赞助：一千美元万事开头难。火箭研究缺乏经费，马林纳等人就成了捡破烂的了，专从实验室的废料堆里找宝，有的特殊器件就自己掏腰包去买。他们也向富商们拉过赞助，一直徒劳无功。 1937年，火箭小组获得第一项资助一千美元，来自一位名叫W.阿诺德的学生，他坚信火箭研究有发展前途，要求成为他们的摄影师。不知何故，他后来销声匿迹了，过了好多年冯卡门才知道他成了内华达大学的校董，1961年辞世。自杀俱乐部名称的由来火箭小组真刀真枪地干起来了。液体火箭、固体火箭都搞，先在实验室里小试，用氧和酒精、无烟火药做推进剂。半年下来的成果使冯卡门确信，试验计划有可能成功。可是，研制出来的推进剂的威力出乎他们的意料，爆炸、燃烧等事故频频发生，他们不得不搬到户外找个空旷的小场地。然而，事故继续发生：接连出现两次爆炸，第二次爆炸威力巨大，炸飞了一个零件，直飞马林纳经常站立的位置，幸好那时他给冯卡门叫去为他办事，正端坐在冯卡门的家里，要是站在那个凳子上，早就一命呜呼，成了为火箭研究献身的烈士了。那块空地离开航空系大楼不远，学生们给爆炸声吓坏了，就挖苦说，火箭小组是自杀俱乐部。十几年前，我到了Caltech，那时已读过冯卡门自传，知道这一逸事，就在大楼周围寻寻觅觅，终于发现那个著名的遗迹，上面竖立着一块小小的牌子，记载着马林纳等人在那个地方试验火箭的事迹。我还在那里凭吊了好一会儿。冯卡门一看这样下去大告而不妙，就建议他们把火箭试验场搬到远离校园之处，几经周折，在帕萨迪纳西郊鬼门大坝背后的名为阿诺约塞科的地方建立了火箭试验场，这也就是后来著名的喷气推进实验室（JPL）的所在地，我也到那里去探访过。理论实际结合终获成功冯卡门及时地指出，由于火箭研究缺乏现成的资料，必须把试凑法与分析法结合起来。钱学森先生就成了分析研究的主力军。他们加紧内查外调，走访了当年美国的火箭发明家戈达德（R.H.Goddard），但他只让年青人看了发射塔和试验台，没带他们看火箭发动机。于是，钱学森和马林纳等对火箭发动机的热力学性能、探空火箭的飞行力学等问题进行了细致研究，通过发射自制的小火箭验证了理论结果；并用新材料改进了发动机燃烧室的衬壁，预测并验证了火箭飞行轨道。（经过计算和调控，他们的火箭不再爆炸或乱窜了）。他们的学术论文在美国航空学会的会刊上发表。（在《钱学森手稿》中摘编了钱学森关于火箭喷气推进和飞行力学的手稿七种，共67页，第一种是他刚加入火箭俱乐部时写的调研报告，原稿114页，汇编了戈达德的早期工作和其它重要资料；在《钱学森文集》里收录了六篇关于火箭动力学方面的六篇论文，多半完成于他在自杀俱乐部里的那个时段）。在先进理论的指导下，他们的火箭研制大获成功。冯卡门又及时地争取到军方的支持，美国陆军航空兵司令阿诺德将军独具慧眼，资助了该项研究，首笔经费是一万美元，在当时是一个不小的数目。后来，经马林纳提议，冯卡门利用他们研制火箭喷气发动机的知识和经验，组办了航空喷气公司，实现了现在国内常说的那种产学研结合。 1940年代开始，在冯卡门的率领下和多方支持下，美国的火箭事业真正开始腾飞了，其中，五人火箭自杀俱乐部功不可没。本文参考资料： 1. 冯卡门，李.爱特生. 冯卡门――航空与航天时代的科学奇才. 曹开成译. 上海：上海科学技术出版社，1987 2. 钱学森. 钱学森手稿，山西教育出版社，2000 写于2009年2月19日晨 http://blog.lehu.shu.edu.cn/sqdai/A57523.html GALCIT自杀俱乐部的三剑客合影.pdf; 个人分类: 科海随笔|11114 次阅读|6 个评论

力学一门三代：普朗特，冯卡门，钱学森: cwhm 2009-10-31 18:51; Left to right: Ludwig Prandtl (German scientist), Tsien Hsue-sen , Theodore von Krmn . Prandtl served for Germany during the World War II ; von Krmn and Tsien served for US Army; after 1956, Tsien served for China. Notice that at that time Tsien had US Army rank. Interestingly, Prandtl was doctoral advisor for von Krmn; von Krmn was doctoral advisor for Tsien. 1945年45月间，第二次世界大战结束前夕，钱学森随冯-卡门率领的科学考察团赴德国考察航空与火箭研究的发展情况，这是钱学森（中）和他的老师冯- 卡门（右）在德国哥廷根会见空气动力学家L普朗特（L.Prandtl)。普朗特曾是冯-卡门的老师，这是师生三代在战后会见的一个有意义的时刻。普朗特普朗特（1875～1953），德国物理学家，近代力学奠基人之一。1875年2月4日生于弗赖辛，1953年8月15日卒于格丁根。他在大学时学机械工程，后在慕尼黑工业大学攻弹性力学，1900年获得博士学位。1901年在机械厂工作，发现了气流分离问题。后在汉诺威大学任教授时，用自制水槽观察绕曲面的流动，3年后提出边界层理论，建立绕物体流动的小粘性边界层方程，以解决计算摩擦阻力、求解分离区和热交换等问题。奠定了现代流体力学的基础。普朗特在流体力学方面的其他贡献有：①风洞实验技术。他认为研究空气动力学必须作模型实验。1906年建造了德国第一个风洞（见空气动力学实验），1917年又建成格丁根式风洞。②机翼理论。在实验基础上，他于1913～1918年提出了举力线理论和最小诱导阻力理论，后又提出举力面理论等。③湍流理论。提出层流稳定性和湍流混合长度理论。此外还有亚声速相似律和可压缩绕角膨胀流动，后被称为普朗特-迈耶尔流动。他在气象学方面也有创造性论著。　　普朗特在固体力学方面也有不少贡献。他的博士论文探讨了狭长矩形截面梁的侧向稳定性。1903 年提出了柱体扭转问题的薄膜比拟法。他继承并推广了A.J.C.B.de圣维南所开创的塑性流动的研究。T.von卡门在他指导下完成的博士论文是关于柱体塑性区的屈曲问题。普朗特还解决了半无限体受狭条均匀压力时的塑性流动分析。著有《普朗特全集》、《流体力学概论》，此外还与O.G.蒂琼合写《应用水动力学和空气动力学》（1931）等。西尔多冯卡门西奥多冯卡门（ 1881年 5月11日－ 1963年 5月6日），匈牙利裔美国空气动力学家，工程力学和航空技术的权威。对于二十世纪流体力学、空气动力学理论与应用的发展，以及亚声速与超声速航空、航天器的设计，产生了重大影响。他是喷气推进实验室 (JPL)的创建人、首位主任，也曾是钱学森、胡宁，郭永怀，林家翘在加州理工学院时的导师。钱学森钱学森（1911年12月11日2009年10月31日11时），中国著名物理学家，世界著名火箭专家。　　浙江杭州人，汉族，1959年8月加入中国共产党，博士学位，中将军衔，被誉为中国导弹之父，中国火箭之父，导弹之王， 2007年被评为感动中国年度人物。　　1934年毕业于交通大学机械工程系，1934年在美国麻省理工学院和加利福尼亚理工大学学习。1935年赴美国研究航空工程和空气动力学，1938年获加利福尼亚理工学院博士学位，后留在美国任讲师、副教授、教授以及超音速实验室主任和古根罕喷气推进研究中心主任，并从事火箭研究。　　1950年开始争取回归祖国，当时美国海军次长金布尔说：钱学森无论走到哪里，都抵得上5个师的兵力，我宁可把他击毙在美国也不能让他离开。因此钱学森受到美国政府迫害，失去自由，历经5年于1955年才回到祖国。　　1955年10月，经过周恩来总理外交上的不断努力，钱学森冲破种种阻力回国后，1959年加入中国共产党。曾任中国科学院力学研究所所长，第七机械工业部副部长，国防科工委副主任等职；现任中国科技协会名誉主席等职。钱学森为中国火箭和导弹技术的发展提出了极为重要的实施方案。1958年4月起，他长期担任火箭导弹和航天器研制的技术领导职务，对中国火箭导弹和航天事业的发展作出了重大贡献。钱学森曾是全国政协副主席、中国科学院数理化学部委员、中国宇航学会名誉理事长、中国科技协会主席。1991年10月，国务院、中央军委授予钱学森国家杰出贡献科学家荣誉称号和一级英雄模范奖章。　　2009年10月31日上午11时早上在北京去世，享年98岁; 个人分类: 人物专刊|10391 次阅读|1 个评论

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