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钱学森轶事
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1935-1955年
“卡门——钱”公式的诞生

发布时间:2005-10-11 15:53:13   点击: 1628次

钱学森在加州理工学院结束了3年的研究生学习取得博士学位后,留在该学院任教。他由冯.卡门的得意学生,进而成为冯.卡门的亲密助手和同事。

钱学森的研究工作往往是独创性的,但是,他也善于吸取他人的成果,善于博采众家之长,溶化于自己的研究课题之中,并能抓住关键所在,很快形成突破,取得较好的研究成果。

在1940年的美国航空学会年会上,钱学森宣读了一篇关于薄壳体稳定性的研究论文。这是一个难度极大而实用价值同样很大的科研课题。这篇论文对这个领域中的一系列艰深的问题作出了开拓性的解释和回答,受到与会者的高度评价。

这项独立研究的成果,成为了钱学森的成名之作。他后来的许多重要论述,一再引起国际动力学界越来越大的兴趣和重视。

从三十年代末到四十年代期间,钱学森与冯.卡门合作研究的诸多成果,由他们共同署名,发表了许多论文。在他们师生之间,充满了深厚的情谊和合作的精神。这在美国的科技界也成为佳话。尤其是,他们共同创造的著名的“卡门——钱学森公式”,更是航空科学史上闪光的一页。

所谓“卡门——钱公式”,又称“卡门——钱学森法”,就是由冯.卡门提出命题,然后由钱学森做出结果。“卡门——钱公式”,第一次发现了在可压缩的气流中,机翼在亚音速飞行时的压强和速度之间的定量关系。通俗地说来,就是当飞机的飞行速度接近每秒为340米的音速时,空气的可压缩性对机翼和机身的升力的影响究竟有多大?“卡门——钱公式”回答了这个问题,准确的表达了这种量的关系,并且为实验所证明。

没过多久,全世界的空气动力学家都认识到“卡门——钱公式”是空气动力学中的一项重大科研成果。如今,几乎每个从事空气动力学研究的人都熟知“卡门——钱公式”。德国著名的空气动力学家科柯.奥斯瓦梯许,在1952年出版的《气体动力学》一书中,用了一节的篇幅专门介绍了“卡门——钱公式”。

日本科学家河村龙马在《可压缩流动理论》一书中,曾多次阐述了“卡门——钱公式”的科学意义。

冯.卡门在他1954年出版的《空气动力学发展》一书中,曾多次阐述了“卡门——钱公式”的由来和意义。

钱学森尽管在空气动力学方面取得了十分突出的研究成果,但他依然把冯.卡门当做自己的导师。只有冯.卡门十分清楚钱学森在他们的合作中所占的地位。冯.卡门在他的一篇回忆文章中写道:

我和钱在那一段密切合作时期,他给我留下的印象很深。他有饱满的热情,充沛的精力和智慧的大脑,同时有很高探索未来科学的激情。当说,我们之间的合作是饶有成果的。

让我们看一看比利时的冯.卡门流体力学研究院加布里埃教授等开列的冯.卡门与钱学森合作发表的著述目录吧:

1938年,冯.卡门与钱学森首次合作,发表了重要论文《可压缩流体边界层》,刊载于《航空科学杂志》第五卷。

1939年,他们合作的著述《外压引起的地壳的翘曲》,1940年,他们合作的另一篇著述《曲泵对结构翘曲特性的影响》,都发表在《航空科学杂志》第七卷上.

1941年,他们共同撰写了《薄柱壳在轴压下的翘曲》,发表在《航空科学杂志》第八卷上。

1943年,他们根据合作研究的新成果,撰写了《关于远程火箭抛射体可能性的综述》,在《喷气推进实验室报告》上发表。

1943年,冯.卡门、钱学森与康荣等合作,撰写的《利用喷气的引射作用作为驱动推进剂泵的动力源可能性的研究》,也于同年发表在《喷气推进实验室报告》上。

1944年,冯.卡门、钱学森与马林纳共同撰写的《关于喷气推进系统应用于导弹和跨声速飞机的比较研究的综述》,发表在《喷气推进实验室报告》上。

1945年,冯.卡门与钱学森合作,完成了一篇新的著述《非均匀流体机翼的升力线理论》,发给《应用力学》季刊第三卷上。

上述一系列论文在1938年至1945年期间连续发表,从一个侧面生动的表明,冯.卡门和钱学森在这个时期的合作确实卓有成效的。他们付出了艰辛的劳动,因而也取得了丰厚的科研成果,为人类的飞行事业做出了具有深远历史意义的贡献。

一篇科学论文,可能只有几十页文字,比起洋洋洒洒的长篇小说,简直不可比拟。可是,他究竟有多大的劳动含量,这是许多人所不了解的。对此,钱学森曾经做过说明。那是在1962年北京电力学会举办的学术报告会上,他讲过这样的一番话,他说:

“发表一篇科学论文,大家所能看到的内容,这是作者在科研工作中‘校对了’的那一部分,而错的部分以及从错到对的那个过程,都不能写到论文里去的。往往以论文形式发表出来的这一部分正确的东西,只是作者对这个问题全部科学研究工作量的十分之一的,甚至是百分之一,其它十分之九,或百分之九十九的曲折和错误,都只记在他自己的笔记本里,锁在抽屉里。

"因此,每一项科学研究成果,写出来清清楚楚的,看起来头头是道,都是经过自己大量劳动的结晶,来之不易。

“我过去发表过一些重要论文,关于薄壳方面的论文,只有几十页。可是,我反复推敲演算,仅报废的演草纸就有700多页。要是拿出一个可以看得见的成果,它仅仅像一座宝塔上的塔尖。”

人们说,成就是苦根上结出的甜瓜。由此可知,胜利者头上的桂冠,都是用荆棘编成的。

钱学森之所以能够从一个胜利走向另一个胜利,毫不停顿,还因为他把有意义的科学研究,看作是一个没有穷尽的过程,并以不间断地探索为乐趣。

恩格斯在一篇文章中写道:

科学永远不会达到这样一点,即他在发现了某种绝对真理之后,就再也不能前进一步。人们除了惊愕地望着这个已经获得的绝对真理之外,再也无事可做了。

钱学森将恩格斯这个论断,作为自己从事科学研究的座右铭。

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