科學奇才的自畫像

王時芬

有一個廣為流傳的故事：某工廠設備不能正常工作，費了很大勁也找不到原因，只能請工程師來維修，老板講好出一萬美金作為獎勵。工程師經過檢查后診斷是電機的線圈有問題，于是在有問題的地方用粉筆畫了一條線，要求打開電機在這里去掉16匝即可。按他的要求做機器果然修好了，工程師得到了一萬美金的獎勵。有人不服，說您僅僅畫了一條線就收一萬元，未免要價太高。工程師聽后笑著回應說：畫一條線只值1美元，而知道在哪兒畫卻值9999美元。

這個故事真有所本。故事中的工程師就是大名鼎鼎的匈牙利裔美國科學家馮·卡門（1881—1963）。早年他在德國亞琛工學院執教時，有個小工具廠老板來向他求教。廠里有臺機床，一開動就激烈震動，大有震垮的危險，誰也查不出毛病何在。因此，老板想請他這位杰出的教授先生來“診治”一下。馮·卡門到那里只花了幾分鐘時間就找出癥結所在。他建議把一只齒輪轉過90度重新安裝。這么一來，震動就奇跡般地消失了。當時老板欣喜異常?？墒?，過了幾天他又來找馮·卡門了，抱怨道：“就把一只齒輪轉了90度，怎能要那么多錢？”“好吧，”馮·卡門回答說，“你把那只齒輪再轉回去，我就把賬單撕掉。”

現在知道馮·卡門的人不多了，但要說起他就是錢學森、郭永懷、林家翹等華人科學大師的博士生導師，也是錢偉長在加州理工學院做博士后的導師，許多中國人還是會有極大的興趣探究一下馮·卡門究竟是怎樣的人物。

復旦大學出版社出版的《西奧多·馮·卡門——航空航天時代的科學奇才》（馮·卡門、李·愛特生著，曹開成譯）是馮·卡門的自傳。愛特生是《華盛頓晚郵報》的科學新聞記者。1957年他因采訪馮·卡門而與這位科學巨匠相識、相知。后來，馮·卡門問他有無興趣幫助他寫一本自傳。此后，馮·卡門有空時就口述他那豐富多彩的生涯和波瀾壯闊的科學發展歷程，由愛特生記錄、整理、潤色，再經馮·卡門審讀修改?？上яT·卡門去世時全書只完成四分之三，后由愛特生根據馮·卡門遺留下的材料最后整理完成。

西奧多·馮·卡門是匈牙利猶太人，出生于布達佩斯的一個哲學家、教育家家庭。其父知識淵博，有著先進的教育理念，畢生致力于匈牙利的教育現代化改革。他剛正不阿，揭露、批判奧匈帝國的保守、虛偽的教育官僚，受到官僚們的壓制、打擊。

老卡門的教育理念對兒子有著相當大的影響。馮·卡門是個神童，6歲時就能做幾萬乘以幾十萬的心算，到他家做客的人一直要他表演。但老卡門對兒子的天賦并未沾沾自喜，他并不相信在某方面“贏在起跑線上”的超常兒童長大后更容易成才。在客人散去后，他要求孩子多學點其他知識，不要滿足于這種“小聰明”。他甚至不讓馮·卡門過早學習數學，而是讓他學習地理、歷史、詩歌和外語。馮·卡門十幾歲才開始學習數學，這并未妨礙他成為數學水平很高的流體力學家?；仡欁约旱某刹沤洑v，馮·卡門總對父親感激不已。“我一生崇尚人文主義的文明，這跟他讓我童年時代就擺脫數字游戲是分不開的。”

馮·卡門在匈牙利的皇家約瑟夫大學接受高等教育。那所大學是由技工學校升格的，教學注重實踐、輕視理論，與其父親推崇的以數學和邏輯為基礎的教學法完全不同。他父親說過，教師向學生傳授思想方法比具體講解機器造法更重要。他還說：“真正的思考比耍小聰明要高超得多。你必須不斷充實自己的頭腦；如果光運用而不充實，至多不過是個半瓶醋，到頭來將一事無成?！瘪T·卡門自己也意識到搞科學理論和邏輯思維才是他的真正事業。正是父親的教導為馮·卡門日后的非凡成就指明了正確的方向，于是，在大學畢業后服了兵役、做了幾年助教后，馮·卡門爭取到了前往當時世界科技最發達的德國深造的機會。

在哥廷根大學學習和亞琛工學院工作，是馮·卡門日后成為世界頂級科學家的關鍵一步。他在哥廷根大學受到普朗特爾、希爾伯特、克萊因、龍格、能斯脫等科學大師的熏陶，同學中也有后來的諾貝爾獎得主玻恩等天才，這樣的師生陣容，足以讓任何一個立志投身于科學研究的人羨慕。在哥廷根攻讀兩年后他又去巴黎大學學習。有一次，他陪友人觀看歐洲首次兩公里飛行表演，人類想憑借機械力量飛翔的理想引起了他的極大興趣。于是他開始研究空氣動力學。

回頭看，20世紀上半葉取得的任何一項流體力學的重大成就，都有馮·卡門辛苦工作的身影，但事實上這些成就的取得并非一帆風順。起初，人類還沒有進入航空時代，物理學研究的對象相對靜止。傳統上人們都認為技術遠比理論重要，工程師遠比科學家重要。只要憑經驗把機械做大做精，世界就能進步，而理論只是利用公式在玩智力游戲。馮·卡門則堅持理論與實踐相結合，沒有理論指導的技術注定走不遠?；A理論研究并非可有可無，而是對技術的引領，只有基礎理論研究取得突破，技術進步才有了保證。這種超前的觀點，開始時必然不受重視。20世紀初，隨著愛因斯坦相對論的提出和萊特兄弟飛機試飛的成功，才使科學界認識到靜態的牛頓物理學不夠用了，基礎研究要有新的突破。馮·卡門在空氣動力學上大顯身手的時機到了。

作為基礎理論科學家，馮·卡門揭示了有關大氣和作用在飛行器上難以想象的力、氣流、渦流的種種奧秘。這些理論研究，使得人類航空史上引人注目的里程碑，如齊柏林飛艇、風洞、滑翔機、超音速噴氣式飛機、導彈、人造衛星和探空火箭成為可能。美國空軍和馮·卡門的關系十分密切。一開始，空軍不重視科學家的作用，認為他們對作戰和訓練一竅不通。但馮·卡門的智慧和研究，使他贏得了空軍的尊重，美國空軍也成長為一支科研領先、技術先進的強大力量。

由于堅持理論與實踐相結合的方向，馮·卡門的理論在許多領域都得到了廣泛運用，比如加州的引水工程、汽輪機的效率、防風林的疏密、防止水壩開裂、巨型橋梁的抗風、沙漠的治理等。

理論與實踐相結合的理念，也使馮·卡門成為最值得人們懷念的教師。他在德國亞琛工學院和美國加州理工學院任教期間，大力推行工程教育改革，培養了兩代雄踞于科學技術的先驅領域的科學家和工程師，為航空和航天事業奠定了堅實的科學基礎。他的學生遍及五大洲，包括中國的“兩彈一星”功臣錢學森、郭永懷等肩負著全世界外層空間技術領導工作的杰出人才。

馮·卡門喜歡與富翁、名流和權貴們交往。由于家庭背景和自身的成就，他在匈牙利和亞琛時，是當地的顯貴和闊人社交圈的?？?，人們喜歡聽他的高談闊論。到美國后，企業家、軍界領袖、科學家都竭力想與他交朋友，以聽取他的見解。然而，馮·卡門絕不是個勢利小人，他也與那些名聲不那么顯赫或不那么有錢的人交往。

特別值得仰慕的是馮·卡門和與他同時代的科學巨匠都是好朋友。他的朋友圈是不折不扣的20世紀科學大師的名人圈。除了前面提到的他在德國的師友外，他還曾和玻爾深入交流過和平利用核能的設想；和費米探究過大批天才會同時在世界各地涌現的原因；還和愛因斯坦多次促膝長談，談得最多的是科學對人類社會的意義。

馮·卡門的師友學生中不世出的天才實在是太多了。盡管如此，他仍認為錢學森是他們中的佼佼者。因此，他的自傳中專門用了一章來寫錢學森。

錢學森在麻省理工學院獲得碩士學位后，慕名到加州理工學院來找馮·卡門，希望他能成為自己的博士生導師。馮·卡門對第一次見到錢學森的情景有生動的描述：

1936年，有一天他來找我，就自己進一步深造問題征詢我的意見。這是我們初次會面。我抬起頭來對面前這個身材不高、神情嚴肅的青年打量了一下，然后向他提了幾個問題。所有問題他回答得都異常正確。頃刻之間，我就為他的才思敏捷所打動，接著我建議他到加州理工學院來繼續攻讀。

書中馮·卡門還不惜篇幅贊揚了錢學森的才華和工作成績。這對向來信奉歌德的名言“只有庸人才是謙謙君子”的馮·卡門來說，幾乎是絕無僅有的：

開初，他（錢學森）跟我一起研究一些數學問題。我發覺他想象力非常豐富，既富有數學才華，又具備將自然現象化為物理模型的高超能力，并且能把兩者有效地結合起來。他還是個年青學生時，已經在不少艱深的命題上協助我廓清了一些概念。我感到這種天資是少見的，因此，我倆便成了親密的同事。

錢來校后不久，就引起了加州理工學院其他教授的重視。我記得杰出的理論物理學家保羅·愛潑斯坦教授有一次對我說：“您的學生錢學森在我任教的一個班級里。他才華出眾。”

……

到了1938年，我們在火箭方面已經取得一些可喜的成果。馬利納和錢學森對火箭發動機的熱力學特性作了理論分析，他們發射了一些自制的小火箭，對理論研究的一些結論進行驗證。

……

錢學森是1945年我向美國空軍科學顧問團推薦的專家之一，當時他已是美國頂尖的火箭專家之一了。

錢是加州理工學院的火箭小組元老，第二次世界大戰中為美國的火箭研制作出過重大貢獻。他36歲時已經是一位公認的天才，他的研究工作大大地推動了高速空氣動力學和噴氣推進技術的發展。我有鑒于此，才舉薦他為空軍科學顧問團成員。

1947年2月，我非常樂意地推薦他為麻省理工學院的終身教授。錢返回麻省理工學院后，在麻省理工學院執教了兩年左右，又返回加州理工學院，擔任噴氣推進戈達德講座教授，兼任古根海姆噴氣推進研究中心主任。

后來錢學森受麥卡錫主義迫害的故事已經廣為人知，但不太為人所知的是，在錢學森被聯邦調查局關押和限制行動時，馮·卡門曾利用自己在美國的聲望和在政府中的關系上下運動，想為錢學森所受的冤屈辯白。但美國移民局對受麥卡錫主義者懷疑的人態度非常專橫，使馮·卡門的努力無濟于事。馮·卡門在書中直言麥卡錫主義搞得過火了。他還贊賞錢學森面對迫害的高傲態度，不屑于去向麥卡錫主義者自證清白。他說：“如果是我，也會那么做的?！?/p>

馮·卡門一生活躍在頂級科學研究的前沿，取得了無數改變人類生活的劃時代成果。他對如何促進科學研究的發展有著真知灼見。他提倡學府要聚集一些古怪而獨立不羈的學者；要容忍一些看上去胡思亂想、荒誕不經的觀點，不能要求人人都循規蹈矩。現在廣泛運用的科學成就，在20世紀初被大多數科學家認為是不可能實現的幻想，比如人類不可能靠人造器械實現長途飛行、飛機速度不可能突破音障、無法控制火箭燃料的燃燒速度因此不可能把衛星送入太空，等等。

現代的科學研究項目龐大，必須采取集體合作才得以進行。但集體工作重要，個人單干也重要，不能抹殺個人單干的作用。馮·卡門還認為，劃時代的科學成果往往是科學家個人靈感的結果，不是集體研究的成果。他并非對集體合作一概排斥，只是反對科研部門過分衙門化。他認為有組織、按合同和定向研究，對開拓性科研工作收效不大。搞這類研究，最好還是多創造一些研究氣氛，多提供一些必要條件。

在馮·卡門提交給空軍的展望未來報告《走向新視野》中，他指出，研究工作最好不要由政府一手包攬，因為包攬的辦法使科研經費的分配有缺陷。這樣做把太多的權力放在一個人或一個機構的手中，對研發的進展不利。如果只有一個來源，而你和那個來源沒有良好的個人關系，那么你就什么事情也做不成。

馮·卡門對促進科學研究的這些經驗之談，對目前中國的科學界是否有借鑒呢？

自傳的最后部分，馮·卡門對身后航天科學如何改變世界、造福人類做了預測：

接下來的幾十年，航天科學將是一塊造福人類的沃土。天文學、氣象學和通訊通信技術會有很多驚人的發展。在天文學方面，從地球軌道實驗室進行觀測，能更加精確地測定恒星和行星之間的距離以及外層空間的狀態。

在氣象學上，由于星際氣體、太陽風和空間電磁場密度方面的知識逐漸增加，我們也許能夠精確洞察它們對地球氣候（如颶風的形成）的影響。運用氣象衛星確實有可能發現大氣現象的規律，從而使氣象學真正成為一門符合邏輯的科學。

從航天技術最早得到好處的將是遠距離通信。我認為，在今后數年內，遠距離通信會不斷取得巨大進展。運用現有技術就能發射一系列人造衛星，用于解決全世界通信問題；最佳方案是發射幾顆運轉周期為24小時的人造衛星，跟地球同步運轉。其優點是，任何時候都有一顆人造衛星停留在天空中一個固定位置上。

當然，所有這些發展都不會發生，除非有一個友好的世界來接受它們。

對比上述科學的現狀，讀者們是否會不得不為馮·卡門那深刻的洞察力所折服呢？

這本30萬字的《西奧多·馮·卡門——航空航天時代的科學奇才》是一個20世紀最偉大的科學奇才之一的自傳，但它并不是對艱深、專業的空氣動力學知識的解讀。相反，里面基本上不涉及專業知識。作者在寫作時就將這本書定位在“要讓公眾了解那些噴氣式飛機、其他飛行器和火箭的創造者們的人生經歷，要揭示出從事這方面探索研究的科學家的內心思想”，這個目標是很好地達到了。

書中有許多名人逸事，妙趣橫生；也涉及諸如“計算機之父”馮·諾依曼的早年趣事，著名智庫“蘭德公司”的來龍去脈等。加上譯者文筆流暢，即使是不具備相關領域知識的讀者，也可利用“碎片時間”輕松愉快地讀完本書，從而獲得極簡的20世紀航空發展史的知識。