冯·卡门——航空与航天时代的科学奇才

这本旧书大概是比较难找了，几年前在淘宝上以高价买了纸质版，读后受益良多。卡门一生阅历相当丰富，不少还颇具传奇色彩。他定居帕萨迪纳前，在欧洲长期生活的几座城市，布达佩斯、哥廷根、亚琛，如今我也有直接印象了，于是就想把这本书重读一遍，但纸质书在国内没带来，怎么办？当然是放狗一搜，没有。过段时间不甘心，又搜，还是没有。后来不知想啥又try了try，竟然在一个十分诡异风马牛不相及的网站上找到了！！对于这个功德无量的网站，我已经忘了它的名字，不过感谢好心人分享。于是很珍惜地，仔细地，又读了一遍，还是饶有兴致，以下这些摘录笔记，可是一个字一个字手动敲出来的啊。
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我感到自己卷入政治动乱过多了,离开匈牙利会轻松得多.这时候重返大学校园,从事稳定的科研工作,当别有一番清新滋味.科学是父亲留给我的真正遗产.想到这里,我蓦然体会到,唯有科学才是永恒的.

我一方面劝学校适当给学生一些学分,另一方面我劝学生说,拿一小块面包总比被打得鼻青脸肿好,还是拿几分算了.

第一次察看实验室后,我对得胜的协约国大兵们的印象坏透了. .. 不管怎么说,我决定首先和比利时人搞好关系.我开出几门航空和力学方面的课程后,邀请比利时驻校督察出席指导,但建议他穿便装来,以免触怒德国学生.他高高兴兴接收了邀请,还按时到场.有些比利时军人不光帮我们清理实验室,还帮我们重新搞实验设备.但出于军人职责,他们经常提醒我们注意,不要去制造有可能被认为用于德国军事目的的试验设备.

英军主管听了我申述后对放行有些犹豫不决.”滑翔比赛可是纯体育活动,”我争辩说,”您不允许我们和其他大学进行比赛,这无异于禁止牛津大学和剑桥大学举行划船竞赛.我想,要是您做出这样一个决定的话,那么,整个英国准保要闹得天翻地覆.” 这番话好像对他有些触动,他笑笑说,”好吧!…” 他命令在每辆卡车车身上涂写了”英国陆军用品”标记,并为每辆卡车派了一名荷枪的士兵.我们装着违法的滑翔机,就这样顺利地通过了法占区.

每逢周末,家里敞门迎客,欢迎学生,助手和其他客人光临.母亲和妹妹照例为来客准备好现成的咖啡,蛋糕和果子酒.不久,我家就成了愉快的社交场所.

容克认为专利局的看法是荒唐的.我虽然和容克的观点相同,但一时却被专利局驳回的理由难倒了.后来,我提出从容克机翼结构的另一角度着眼考虑.我们不强调机翼的内桁梁无支柱结构,而是着重指出它是一根连续梁,而不是左右分开的两段.

哈雷古根海姆: 到了我这一辈就专管花钱了.他们对我唯一的期望,就是钱要花得高尚而有意义.

我在课堂里总是尽力进行思想交流,而不仅仅是讲课.我讲课有一条简明原则:任何一个问题的提出和解决,首先自己要了如指掌,其次再按中等水平学生能够理解的要求进行讲解.解释问题力求简明扼要,让不熟悉这个问题的人也完全能听懂.这种让别人清晰地理解自然规律的愿望,正是我教学的动力.

对表面上十分复杂的问题,我总力求用简单的数学式子表达出来,然后设法消去数学式中那些无关宏旨的细节,把问题转化成理想情况再进行探讨,以便将问题的实质突出地概况出来.

我始终没有学会运用现代数学的新方法,到了晚年,我依然运用这种追溯基本原理的老套路去解决现代的复杂问题.我一旦明白了某一自然现象包含的基本原理,便不再自找麻烦去推导全部数学运算的细节,而是寻找一种能代替它的近似解法,以供需要作出明确判断的场合使用.

普朗特的工作方法具有地地道道的德国科学传统:以大量艰苦的实验为基础来创立理论.他在哥廷根不断积累实验资料.在创立理论的过程中,他先将理论和实验数据逐一核对,察看二者是否吻合一致,如果有矛盾,再回过头来对理论进行修正.他治学态度十分严谨,干劲十足,而哥廷根一套完整的试验计划又不断为他提供大量崭新的试验数据.

在实验方面他比我有利得多.按照我当时在亚琛的具体条件,完全照搬普朗特那一套方法根本不行.因此我得首先找出一种简化的紊流物理模型,然后通过它寻求一条捷径,推导出符合现有一切试验结果的紊流运动方程式来.

普朗特始终是个正派的对手,他甚至把还未公开发表的数据都让弗朗克带给我.

那天晚上,我和弗朗克一直干到法尔斯开往亚琛的最后一班电车快开的时候才歇手;因为还没有搞完,我陪弗朗克走到车站,又在停着的那辆电车车厢上继续写开了方程式.这时,紊流理论的数学结构渐渐开始成型了.这种时刻真使人难以抑制.

后来他对我说,他只好沿途一站一站跳下车抄车厢上的方程式.直到亚琛,才把车厢上的公式抄完.

普朗特显得垂头丧气.后来,他表示过这样的意思:”对卡门的才干我内心是矛盾的.一方面,我为他感到骄傲,我从前的这个学生和助手没有辜负我的期望;我始终认为他前途远大.另一方面我又感到委屈,眼看到他工作干得比我少,却又一次运用他那众所周知的去粗存精的才能取得了成功.”

普朗特说过:”学懂一门课的唯一方法就是去教这门课.”我的办法就是向他学的.

从一开始我就想在加州理工学院创造一种与亚琛工大类似的国际气氛.因为他们能为学校带来新思想,同时也有助于推动世界科学的发展.我鼓励外国学生到加州理工学院来攻读.当一个外国学生写信告诉我想进加州理工学院读书时,我总尽力予以帮助.

麻省理工的一位大教授开门见山地问我,为什么那样重视外国学生.我一听这话不禁乐了.于是我反问道:”难道我应该只任用土著印第安人吗?”听力这话他就缄默不语了.

目前,这种倾向看来已走到另一个极端,工科和理科简直毫无差别.我非常遗憾地说,我对这种倾向很不满意.工程师不是科学家.工程师不仅要掌握基本科学知识,还必须具备设计新的硬件的独创能力.不一定非要会做某种科学工作,但必须具备搞实际工程设计的能力.促使工程技术人员既懂基础理论,又能运用理论不断创造新设备才是问题的关键.我认为,这样搞不仅为工程师增光,更能为科学技术的阔步前进做出实质性的贡献.

由于对核科学和核学派的大力宣扬.. 人们普遍忽视十分重要的工程技术问题,一心一意追求新发现去了.

从此以后,工程技术人员开始学习各种电子知识,但却不去触及原子核,他们把原子的核心问题让物理学家去解决,甚至连核反应堆设计这种工程问题也得由物理学家去搞.

我说,对水坝我是一窍不通,不过,它也是按科学原理设计的一种结构件,而科学原理就是我的业务了.

在我看来,大坝并非是坚固厚实的土石方,只不过是一块薄板而已.这样说似乎有些离奇,不过,要是用长度除以厚度的话,就看出它确实是一块薄板了.它跟我研究过的很多飞机薄板结构并无多大区别.然后我建议像处理机身的方法一样,为大坝外加支撑筋,提高抗弯强度,使它足以承受引起裂缝的弯曲应力.

安装弹道,空气动力学和发动机研究设备的建筑物有56幢之多.飞机场上巧妙地撒了一层灰,从空中看不出这是一块平地.一切都布置得难以置信.虽然有1000多人在那里工作,却没有一丁点儿风声传到盟国的耳朵里.

他们掌握了英国喷气推进发展的精确时间表,也知道安诺德将军1941年飞到英国参观惠特尔喷气涡轮发动机的确切日期.安诺德就在那次参观中用电报把研究合同拍回来,从而使美国开始研究喷气涡轮发动机.另一方面,德国人对雷达发展情况却知道得很少,他们自己的雷达设备十分简陋.

布伦瑞克的稽查和柯切尔送来的资料使我确信,如果德国人具有更高的组织才能,当时又能把已经掌握了的东西再向前发展一步,那么他们就能够坚持打下去,说不定还可能取胜.我了解到德国军方根本不重视发挥科学家的作用时真大感意外.

不过,我断定德国还来不及把全部东西都销毁或转移.这里很可能按照政府机构处理文件的方式办:销毁的文件都留复本.但能隐藏复制文件的地方简直不计其数…果然,第二天所长就打电话叫齐契林去,把他领到一口枯井旁.齐契林向井下一看,里面是满满一井文件资料…夏伊勒看了这些资料,马上写信告诉西雅图波音飞机公司的同事,并要他们立刻把正在设计的1马赫直翼跨音速飞机停下来.他把这些资料都拍成缩微胶卷,后来,他返回西雅图,运用这些资料设计了美国第一架后掠翼B-47轰炸机.

总共有约3000000份文件,重达1500吨,在欧洲进行分类后拍成显微照片.由于陆军和海军都要挖掘这个技术资源,后来就成立了美国国防技术情报局.

哈兹山区的诺德豪森在布伦瑞克南面80公里,V-2火箭就是在那里地下盐矿的巷道里搞的.诺德豪森之行是我一生中最恐怖的经历之一,我因受查尔斯`塞德隆教授的妻子委托才到那里去的.塞德隆是我在加州理工学院的学生.他妻子对我说,他是法国抵抗运动战士,被捕后,纳粹就将他关进诺德豪森集中营,至今已有一年毫无音信,死活不知.她请求我们到那里去找他…诺德豪森集中营是一座名副其实的魔窟.纳粹在那里推行一种叫做饥饿杀人计划…我和弗朗克到处打听,最后终于找到了一个认识塞德隆的人.他说塞德隆那个小组在战争的最后几天被转移到贝尔森集中营去了…由于从诺德豪森转移出来的被关押者没有一个能活着到贝尔森集中营,线索就此中断.后来,就在我们毫无希望,正要放弃寻找的当口,有个陌生人步履艰难地走进集中营来,此人双颊深陷,胸部瘪塌,两条腿细得像竹竿.原来他就是塞德隆.这个从前身强力壮,爱说爱笑,体重90公斤的人,现在已变成比小孩还轻的一具活骷髅了…塞德隆讲了他令人难以置信的经历…在一个大雨滂沱的黑夜…纳粹大兵要生火取暖…就允许他到树林里去找木柴.一进树林,他就不停地向前走下去,踉踉跄跄一直走到俄国部队那里.后来,俄国人又把他转交给美军.塞德隆现在是斯特拉斯堡大学高分子研究所所长.

设计的指导思想是,采用射程320公里的V-2火箭做运载工具,在V-2顶上装一枚小型带翼导弹.V-2射入高空后,再发动带翼导弹,最后靠惯性滑翔射向4800公里外的目标.柯切尔已经画好了发射到纽约的火箭弹道轨迹.这种洲际火箭是第一枚供实战用的洲际弹道导弹雏形,它对美国的设计指导思想影响很大.

飞机在柏林稍事停留,从空中俯瞰,柏林活像古罗马的庞贝城.

苏联对待科学家的做法和德国人完全不同.他们让科学家参与最高决策,有些大学教授还穿上将军制服担任军事顾问.

席间,同桌一个人来问我:”这打败德国的功劳,几分该归苏联,几分该归美国呢?”我出于礼貌,就回答说:”三分之二归你们,三分之一归我们.”听了这话,他不以为然地说:”朋友,您这样讲可错了.应该说90%的功劳归苏联才对.”我对他说,这余下的10%让英美两国分摊起来可就犯难了,是四六开呢?还是三七开呢?我认为他肯定懂我这话的意思,不过,也只好干笑笑而已.

我发现那里气候很奇特,先来一阵微风夹细雨,接着又云开日出.这个现象反复了好几次.我在加州理工学院讲授过动态气象学,知道这是一种涡列现象,其交变过程具有周期性.我测算出变化周期为8分钟,决定跟苏联向导开个小小的玩笑…我这小插曲冲淡了我访问伟人墓地的沉闷情绪.

看来,在苏联人和德国人进行的一场殊死搏斗中,一切都在劫难逃.这一仗把布达佩斯打成了废墟,使30万人丧生.

他接到格朗兹伯格将军从意大利打来的电话,安诺德将军和华盛顿参谋部对我非常担心.后来跟我一起到德国来的麦克斯上校,经过一番努力终于摸清了我的行踪.几天后,格朗兹伯格将军,麦克斯上校和时代周刊记者帕特`福斯特小姐乘一架B-25飞机到了布达佩斯.他们把我从哥哥家里拉出来,驱车直奔机场…当他听到机场上搭吉普车那件事,讲拒绝带我进城的那个中尉臭骂了一阵.

然而,集中如此众多的科技人员,有计划,有步骤地把科学创见转用到军事上,确实是史无前例的.结果十分明显:盟国造出了雷达和原子弹,德国搞成了火箭和喷气式飞机.

那个项目搞到年底并没有按期完成任务,但取得的一些成果对解决飞机设计某些问题极有价值.由于误期,主管官员要求撤回研究经费.我对他说,按照他的逻辑,哥伦布的事业也是失败的.哥伦布跟西班牙王后伊莎贝拉签订的合同是寻找去印度的航路,而他发现的却是新大陆.我对他说,”阁下和我争论的是个科研哲理问题.”我想,他必定是受了这个比喻的影响,后来才同意经费照付不误.我感到幸运,因为这个官员并不知道,哥伦布由于违反合同规定,实际上是被王后判刑的.

记得有一次我在苏联,有位女科学家问我,计算动载荷作用下的冰块强度有无理论专著.我回答说:”噢,您想必对坦克在冬季跨越贝加尔湖这个问题感兴趣吧.”那位女士顿时脸色苍白,显得有些紧张起来.我微笑说:”别急,关于这个论题有一本名著,那是赫尔姆霍兹在1870年写的.”

日本投降后,一夜之间国防工业全部垮下来.到1946年9月,助推器降到每月300套,只好解雇75%的工人.很多人预言政府对火箭不再感兴趣,这好像是说对了.但在1950年6月,朝鲜战争爆发,军火又成热门货,公司的前景又好转.

上述想法促使我阅读了一部论述火焰理论的专著.那本书之所以引得我全神贯注,倒不在于内容丰富,而是有许多惊人的错误.作者运用数学解决流体力学问题时颇有些随心所欲的骑士风度,而且理论上毫无逻辑性,因此漏洞百出.

“你是怎么要求来着?” “我要求默想时能允许抽烟.” “呀!朋友,毛病就出在这儿.你应该这么问,抽烟的时候能不能做冥想.这样就不会有人禁止了.” 一个人在生活里能得到什么,不仅取决于要求,而且还取决于提出要求的方式.

从整体来说,我认为科学家无需促使或劝说政府按照自己的意图行事,只要把运用某种科学方法可能导致的实际情况提供给政府就行了.照我看来,一个科学家对待公共事务,既不要像泰勒那样不闻不问,也不要像爱因斯坦那样管得太宽.

作为科学家,我感到军事部门是很好共事的团体.眼下我还发觉,在这个有缺陷的世界上,军事部门是有资金,有干劲的机构,能迅速而有效得推动科学向前发展.

在整个人类历史上,科学都包含着这样的矛盾:自古以来,科学和科学家一直是在为战争搞创造发明与解开宇宙之谜和揭示物质微观结构之间进行抉择和艰难前进的.

此外,科学与军事合作还有一层理由.我始终认为,处于软弱地位去奢谈国际合作与裁减军备是无济于事的.圣经的旧约全书告诫说,要达到目的,最好有一根大棒;你不一定非用它不可,有它你就能随意商谈,不受干扰.

我非常尊敬波恩和玻尔,但始终不理解他们的理想主义立场.毫无疑问,我当然愿意与他们看法一致,不过,那只有当战争从地球上消失以后才成.在我看来,一个理想主义者对他无法控制的局面谈得再起劲,充其量不过是画饼充饥而已.

简而言之,我是个乐观主义者,坚信未来是美好的.要是我做的一点微不足道的工作对此有所促进,那我就心满意足了.