科學(xué)奇才的自畫像

王時(shí)芬

有一個(gè)廣為流傳的故事：某工廠設(shè)備不能正常工作，費(fèi)了很大勁也找不到原因，只能請(qǐng)工程師來維修，老板講好出一萬(wàn)美金作為獎(jiǎng)勵(lì)。工程師經(jīng)過檢查后診斷是電機(jī)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(jī)在這里去掉16匝即可。按他的要求做機(jī)器果然修好了，工程師得到了一萬(wàn)美金的獎(jiǎng)勵(lì)。有人不服，說您僅僅畫了一條線就收一萬(wàn)元，未免要價(jià)太高。工程師聽后笑著回應(yīng)說：畫一條線只值1美元，而知道在哪兒畫卻值9999美元。

這個(gè)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(guó)科學(xué)家馮·卡門（1881—1963）。早年他在德國(guó)亞琛工學(xué)院執(zhí)教時(shí)，有個(gè)小工具廠老板來向他求教。廠里有臺(tái)機(jī)床，一開動(dòng)就激烈震動(dòng)，大有震垮的危險(xiǎn)，誰(shuí)也查不出毛病何在。因此，老板想請(qǐng)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(shí)間就找出癥結(jié)所在。他建議把一只齒輪轉(zhuǎn)過90度重新安裝。這么一來，震動(dòng)就奇跡般地消失了。當(dāng)時(shí)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(zhuǎn)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(zhuǎn)回去，我就把賬單撕掉?！?p>

現(xiàn)在知道馮·卡門的人不多了，但要說起他就是錢學(xué)森、郭永懷、林家翹等華人科學(xué)大師的博士生導(dǎo)師，也是錢偉長(zhǎng)在加州理工學(xué)院做博士后的導(dǎo)師，許多中國(guó)人還是會(huì)有極大的興趣探究一下馮·卡門究竟是怎樣的人物。

復(fù)旦大學(xué)出版社出版的《西奧多·馮·卡門——航空航天時(shí)代的科學(xué)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(bào)》的科學(xué)新聞?dòng)浾摺?957年他因采訪馮·卡門而與這位科學(xué)巨匠相識(shí)、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(shí)就口述他那豐富多彩的生涯和波瀾壯闊的科學(xué)發(fā)展歷程，由愛特生記錄、整理、潤(rùn)色，再經(jīng)馮·卡門審讀修改?？上яT·卡門去世時(shí)全書只完成四分之三，后由愛特生根據(jù)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(dá)佩斯的一個(gè)哲學(xué)家、教育家家庭。其父知識(shí)淵博，有著先進(jìn)的教育理念，畢生致力于匈牙利的教育現(xiàn)代化改革。他剛正不阿，揭露、批判奧匈帝國(guó)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(duì)兒子有著相當(dāng)大的影響。馮·卡門是個(gè)神童，6歲時(shí)就能做幾萬(wàn)乘以幾十萬(wàn)的心算，到他家做客的人一直要他表演。但老卡門對(duì)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(zhǎng)大后更容易成才。在客人散去后，他要求孩子多學(xué)點(diǎn)其他知識(shí)，不要滿足于這種“小聰明”。他甚至不讓馮·卡門過早學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，而是讓他學(xué)習(xí)地理、歷史、詩(shī)歌和外語(yǔ)。馮·卡門十幾歲才開始學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，這并未妨礙他成為數(shù)學(xué)水平很高的流體力學(xué)家。回顧自己的成才經(jīng)歷，馮·卡門總對(duì)父親感激不已?！拔乙簧缟腥宋闹髁x的文明，這跟他讓我童年時(shí)代就擺脫數(shù)字游戲是分不開的?！?/p>

馮·卡門在匈牙利的皇家約瑟夫大學(xué)接受高等教育。那所大學(xué)是由技工學(xué)校升格的，教學(xué)注重實(shí)踐、輕視理論，與其父親推崇的以數(shù)學(xué)和邏輯為基礎(chǔ)的教學(xué)法完全不同。他父親說過，教師向?qū)W生傳授思想方法比具體講解機(jī)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(shí)自己的頭腦；如果光運(yùn)用而不充實(shí)，至多不過是個(gè)半瓶醋，到頭來將一事無成。”馮·卡門自己也意識(shí)到搞科學(xué)理論和邏輯思維才是他的真正事業(yè)。正是父親的教導(dǎo)為馮·卡門日后的非凡成就指明了正確的方向，于是，在大學(xué)畢業(yè)后服了兵役、做了幾年助教后，馮·卡門爭(zhēng)取到了前往當(dāng)時(shí)世界科技最發(fā)達(dá)的德國(guó)深造的機(jī)會(huì)。

在哥廷根大學(xué)學(xué)習(xí)和亞琛工學(xué)院工作，是馮·卡門日后成為世界頂級(jí)科學(xué)家的關(guān)鍵一步。他在哥廷根大學(xué)受到普朗特爾、希爾伯特、克萊因、龍格、能斯脫等科學(xué)大師的熏陶，同學(xué)中也有后來的諾貝爾獎(jiǎng)得主玻恩等天才，這樣的師生陣容，足以讓任何一個(gè)立志投身于科學(xué)研究的人羨慕。在哥廷根攻讀兩年后他又去巴黎大學(xué)學(xué)習(xí)。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(jī)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(dòng)力學(xué)。

回頭看，20世紀(jì)上半葉取得的任何一項(xiàng)流體力學(xué)的重大成就，都有馮·卡門辛苦工作的身影，但事實(shí)上這些成就的取得并非一帆風(fēng)順。起初，人類還沒有進(jìn)入航空時(shí)代，物理學(xué)研究的對(duì)象相對(duì)靜止。傳統(tǒng)上人們都認(rèn)為技術(shù)遠(yuǎn)比理論重要，工程師遠(yuǎn)比科學(xué)家重要。只要憑經(jīng)驗(yàn)把機(jī)械做大做精，世界就能進(jìn)步，而理論只是利用公式在玩智力游戲。馮·卡門則堅(jiān)持理論與實(shí)踐相結(jié)合，沒有理論指導(dǎo)的技術(shù)注定走不遠(yuǎn)?；A(chǔ)理論研究并非可有可無，而是對(duì)技術(shù)的引領(lǐng)，只有基礎(chǔ)理論研究取得突破，技術(shù)進(jìn)步才有了保證。這種超前的觀點(diǎn)，開始時(shí)必然不受重視。20世紀(jì)初，隨著愛因斯坦相對(duì)論的提出和萊特兄弟飛機(jī)試飛的成功，才使科學(xué)界認(rèn)識(shí)到靜態(tài)的牛頓物理學(xué)不夠用了，基礎(chǔ)研究要有新的突破。馮·卡門在空氣動(dòng)力學(xué)上大顯身手的時(shí)機(jī)到了。

作為基礎(chǔ)理論科學(xué)家，馮·卡門揭示了有關(guān)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(fēng)洞、滑翔機(jī)、超音速噴氣式飛機(jī)、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星和探空火箭成為可能。美國(guó)空軍和馮·卡門的關(guān)系十分密切。一開始，空軍不重視科學(xué)家的作用，認(rèn)為他們對(duì)作戰(zhàn)和訓(xùn)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(guó)空軍也成長(zhǎng)為一支科研領(lǐng)先、技術(shù)先進(jìn)的強(qiáng)大力量。

由于堅(jiān)持理論與實(shí)踐相結(jié)合的方向，馮·卡門的理論在許多領(lǐng)域都得到了廣泛運(yùn)用，比如加州的引水工程、汽輪機(jī)的效率、防風(fēng)林的疏密、防止水壩開裂、巨型橋梁的抗風(fēng)、沙漠的治理等。

理論與實(shí)踐相結(jié)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(guó)亞琛工學(xué)院和美國(guó)加州理工學(xué)院任教期間，大力推行工程教育改革，培養(yǎng)了兩代雄踞于科學(xué)技術(shù)的先驅(qū)領(lǐng)域的科學(xué)家和工程師，為航空和航天事業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。他的學(xué)生遍及五大洲，包括中國(guó)的“兩彈一星”功臣錢學(xué)森、郭永懷等肩負(fù)著全世界外層空間技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)工作的杰出人才。

馮·卡門喜歡與富翁、名流和權(quán)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(shí)，是當(dāng)?shù)氐娘@貴和闊人社交圈的?？停藗兿矚g聽他的高談闊論。到美國(guó)后，企業(yè)家、軍界領(lǐng)袖、科學(xué)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(gè)勢(shì)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(shí)代的科學(xué)巨匠都是好朋友。他的朋友圈是不折不扣的20世紀(jì)科學(xué)大師的名人圈。除了前面提到的他在德國(guó)的師友外，他還曾和玻爾深入交流過和平利用核能的設(shè)想；和費(fèi)米探究過大批天才會(huì)同時(shí)在世界各地涌現(xiàn)的原因；還和愛因斯坦多次促膝長(zhǎng)談，談得最多的是科學(xué)對(duì)人類社會(huì)的意義。

馮·卡門的師友學(xué)生中不世出的天才實(shí)在是太多了。盡管如此，他仍認(rèn)為錢學(xué)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(xué)森。

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

1936年，有一天他來找我，就自己進(jìn)一步深造問題征詢我的意見。這是我們初次會(huì)面。我抬起頭來對(duì)面前這個(gè)身材不高、神情嚴(yán)肅的青年打量了一下，然后向他提了幾個(gè)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(dòng)，接著我建議他到加州理工學(xué)院來繼續(xù)攻讀。

書中馮·卡門還不惜篇幅贊揚(yáng)了錢學(xué)森的才華和工作成績(jī)。這對(duì)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(xué)森）跟我一起研究一些數(shù)學(xué)問題。我發(fā)覺他想象力非常豐富，既富有數(shù)學(xué)才華，又具備將自然現(xiàn)象化為物理模型的高超能力，并且能把兩者有效地結(jié)合起來。他還是個(gè)年青學(xué)生時(shí)，已經(jīng)在不少艱深的命題上協(xié)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(xué)院其他教授的重視。我記得杰出的理論物理學(xué)家保羅·愛潑斯坦教授有一次對(duì)我說：“您的學(xué)生錢學(xué)森在我任教的一個(gè)班級(jí)里。他才華出眾?！?/p>

……

到了1938年，我們?cè)诨鸺矫嬉呀?jīng)取得一些可喜的成果。馬利納和錢學(xué)森對(duì)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力學(xué)特性作了理論分析，他們發(fā)射了一些自制的小火箭，對(duì)理論研究的一些結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證。

……

錢學(xué)森是1945年我向美國(guó)空軍科學(xué)顧問團(tuán)推薦的專家之一，當(dāng)時(shí)他已是美國(guó)頂尖的火箭專家之一了。

錢是加州理工學(xué)院的火箭小組元老，第二次世界大戰(zhàn)中為美國(guó)的火箭研制作出過重大貢獻(xiàn)。他36歲時(shí)已經(jīng)是一位公認(rèn)的天才，他的研究工作大大地推動(dòng)了高速空氣動(dòng)力學(xué)和噴氣推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展。我有鑒于此，才舉薦他為空軍科學(xué)顧問團(tuán)成員。

1947年2月，我非常樂意地推薦他為麻省理工學(xué)院的終身教授。錢返回麻省理工學(xué)院后，在麻省理工學(xué)院執(zhí)教了兩年左右，又返回加州理工學(xué)院，擔(dān)任噴氣推進(jìn)戈達(dá)德講座教授，兼任古根海姆噴氣推進(jìn)研究中心主任。

后來錢學(xué)森受麥卡錫主義迫害的故事已經(jīng)廣為人知，但不太為人所知的是，在錢學(xué)森被聯(lián)邦調(diào)查局關(guān)押和限制行動(dòng)時(shí)，馮·卡門曾利用自己在美國(guó)的聲望和在政府中的關(guān)系上下運(yùn)動(dòng)，想為錢學(xué)森所受的冤屈辯白。但美國(guó)移民局對(duì)受麥卡錫主義者懷疑的人態(tài)度非常專橫，使馮·卡門的努力無濟(jì)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(xué)森面對(duì)迫害的高傲態(tài)度，不屑于去向麥卡錫主義者自證清白。他說：“如果是我，也會(huì)那么做的。”

馮·卡門一生活躍在頂級(jí)科學(xué)研究的前沿，取得了無數(shù)改變?nèi)祟惿畹膭潟r(shí)代成果。他對(duì)如何促進(jìn)科學(xué)研究的發(fā)展有著真知灼見。他提倡學(xué)府要聚集一些古怪而獨(dú)立不羈的學(xué)者；要容忍一些看上去胡思亂想、荒誕不經(jīng)的觀點(diǎn)，不能要求人人都循規(guī)蹈矩?，F(xiàn)在廣泛運(yùn)用的科學(xué)成就，在20世紀(jì)初被大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為是不可能實(shí)現(xiàn)的幻想，比如人類不可能靠人造器械實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)途飛行、飛機(jī)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(wèi)星送入太空，等等。

現(xiàn)代的科學(xué)研究項(xiàng)目龐大，必須采取集體合作才得以進(jìn)行。但集體工作重要，個(gè)人單干也重要，不能抹殺個(gè)人單干的作用。馮·卡門還認(rèn)為，劃時(shí)代的科學(xué)成果往往是科學(xué)家個(gè)人靈感的結(jié)果，不是集體研究的成果。他并非對(duì)集體合作一概排斥，只是反對(duì)科研部門過分衙門化。他認(rèn)為有組織、按合同和定向研究，對(duì)開拓性科研工作收效不大。搞這類研究，最好還是多創(chuàng)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(bào)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?yàn)榘鼣埖霓k法使科研經(jīng)費(fèi)的分配有缺陷。這樣做把太多的權(quán)力放在一個(gè)人或一個(gè)機(jī)構(gòu)的手中，對(duì)研發(fā)的進(jìn)展不利。如果只有一個(gè)來源，而你和那個(gè)來源沒有良好的個(gè)人關(guān)系，那么你就什么事情也做不成。

馮·卡門對(duì)促進(jìn)科學(xué)研究的這些經(jīng)驗(yàn)之談，對(duì)目前中國(guó)的科學(xué)界是否有借鑒呢？

自傳的最后部分，馮·卡門對(duì)身后航天科學(xué)如何改變世界、造福人類做了預(yù)測(cè)：

接下來的幾十年，航天科學(xué)將是一塊造福人類的沃土。天文學(xué)、氣象學(xué)和通訊通信技術(shù)會(huì)有很多驚人的發(fā)展。在天文學(xué)方面，從地球軌道實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行觀測(cè)，能更加精確地測(cè)定恒星和行星之間的距離以及外層空間的狀態(tài)。

在氣象學(xué)上，由于星際氣體、太陽(yáng)風(fēng)和空間電磁場(chǎng)密度方面的知識(shí)逐漸增加，我們也許能夠精確洞察它們對(duì)地球氣候（如颶風(fēng)的形成）的影響。運(yùn)用氣象衛(wèi)星確實(shí)有可能發(fā)現(xiàn)大氣現(xiàn)象的規(guī)律，從而使氣象學(xué)真正成為一門符合邏輯的科學(xué)。

從航天技術(shù)最早得到好處的將是遠(yuǎn)距離通信。我認(rèn)為，在今后數(shù)年內(nèi)，遠(yuǎn)距離通信會(huì)不斷取得巨大進(jìn)展。運(yùn)用現(xiàn)有技術(shù)就能發(fā)射一系列人造衛(wèi)星，用于解決全世界通信問題；最佳方案是發(fā)射幾顆運(yùn)轉(zhuǎn)周期為24小時(shí)的人造衛(wèi)星，跟地球同步運(yùn)轉(zhuǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是，任何時(shí)候都有一顆人造衛(wèi)星停留在天空中一個(gè)固定位置上。

當(dāng)然，所有這些發(fā)展都不會(huì)發(fā)生，除非有一個(gè)友好的世界來接受它們。

對(duì)比上述科學(xué)的現(xiàn)狀，讀者們是否會(huì)不得不為馮·卡門那深刻的洞察力所折服呢？

這本30萬(wàn)字的《西奧多·馮·卡門——航空航天時(shí)代的科學(xué)奇才》是一個(gè)20世紀(jì)最偉大的科學(xué)奇才之一的自傳，但它并不是對(duì)艱深、專業(yè)的空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)的解讀。相反，里面基本上不涉及專業(yè)知識(shí)。作者在寫作時(shí)就將這本書定位在“要讓公眾了解那些噴氣式飛機(jī)、其他飛行器和火箭的創(chuàng)造者們的人生經(jīng)歷，要揭示出從事這方面探索研究的科學(xué)家的內(nèi)心思想”，這個(gè)目標(biāo)是很好地達(dá)到了。

書中有許多名人逸事，妙趣橫生；也涉及諸如“計(jì)算機(jī)之父”馮·諾依曼的早年趣事，著名智庫(kù)“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(guān)領(lǐng)域知識(shí)的讀者，也可利用“碎片時(shí)間”輕松愉快地讀完本書，從而獲得極簡(jiǎn)的20世紀(jì)航空發(fā)展史的知識(shí)。