西奧多·馮·卡門（Theodore von Kármán，原名Szol-loskislaki Kármán Tódor，1881年5月11日—1963年5月6日），出生於匈牙利布達佩斯，航天工程學家，美國國家科學院院士，美國藝術與科學院院士，生前是加州理工學院教授。
西奧多·馮·卡門於1902年從布達佩斯皇家約瑟夫技術大學畢業，之後在奧匈帝國軍隊擔任了一年炮兵學員；1903年至1906年在皇家約瑟夫技術大學擔任助理；1906年進入德國哥廷根大學攻讀博士學位；1908年獲得哥廷根大學博士學位後留校任教4年；1913年受邀擔任亞琛工業大學航空學院院長；1930年移居美國，擔任加州理工學院古根海姆航空實驗室主任；1936年加入美國籍；1938年當選為美國國家科學院院士；1943年兼任加州理工學院噴氣推進實驗室主任；1944年擔任陸軍航空隊科學顧問組組長；1945年初夏受命以少將軍銜率領美國空軍顧問團趕赴德國考察納粹德國秘密研究火箭技術的情況；1948年當選為美國藝術與科學院院士；1963年5月6日在前往亞琛的路上逝世，享年82歲。
西奧多·馮·卡門開創了數學和基礎科學在航空航天和其他技術領域的套用。
基本介紹
人物生平,主要成就,科研成就,人才培養,榮譽表彰,社會任職,個人生活,人物評價,後世紀念,
人物生平
1881年5月11日，西奧多·馮·卡門出生於匈牙利布達佩斯的一個猶太家庭。後來他進入了父親創辦的明塔中學（Minta Gymnasium），在校的最後一年獲得了Eötvös獎。
錢學森與普朗特（左一）、馮·卡門（左三）在德國哥廷根大學
1899年，進入位於布達佩斯皇家約瑟夫技術大學（Royal Joseph Technical University）學習工程學。
1902年，從皇家約瑟夫技術大學畢業，獲得機械工程學位，畢業論文為《圓端由水平面支撐的重桿運動（The motion of a heavy rod supported on its rounded end by a horizontal plane）》；同年，進入奧匈帝國軍隊，擔任了一年炮兵學員。
1903年—1906年，在皇家約瑟夫技術大學擔任助理。
1906年，移居德意志帝國，進入德國哥廷根大學攻讀博士學位，師從現代流體力學開拓者之一的路德維希·普朗特（Ludwig Prandtl）教授，但未及獲得學位便去了巴黎大學。在法國期間與飛行家亨利·法爾芒的對話將他引上了畢生從事航空航天氣動力學研究的道路。之後路德維希·普朗特邀請他到哥廷根大學去擔任助手，從事教學和研究飛艇的工作，並繼續攻讀博士學位。
馮·卡門與錢偉長
1908年，獲得哥廷根大學博士學位，研究論題為《大型結構屈曲的數學模型（mathematical models for the buckling of large structures）》，之後留校任教4年。
1913年，接受邀請擔任亞琛工業大學航空學院院長。
西奧多·馮·卡門
1919年，第一次世界大戰結束後，攜帶母親和妹妹約瑟芬回到亞琛。
1926年，受到時任加州理工學院校長羅伯特·安德魯·密立根（Robert Millikan）的邀請，幫助該校建立航空實驗室，建造風洞。
1930年，加州理工學院正式向他提供了古根海姆航空實驗室主任的全職位置，同時擔心德國納粹主義的迫害，西奧多·馮·卡門與母親和妹妹一起搬到了美國南加州洛杉磯，指導古根海姆氣動力實驗室和加州理工大學第一個風洞的設計和建設。
1936年，加入美國籍；同年，領導實驗室開始研究飛彈。
1938年，當選為美國國家科學院院士。
1943年11月，噴氣推進實驗室根據與美國陸軍的契約在加州理工學院正式掛牌，西奧多·馮·卡門從其五年前的初創階段起就兼任實驗室主任。
1944年12月1日，陸軍航空隊正式成立了科學顧問組，西奧多·馮·卡門擔任組長。
1945年初夏，西奧多·馮·卡門受命以少將軍銜率領美國空軍顧問團一行36人，趕赴德國考察納粹德國秘密研究火箭技術的情況。返回美國後，先寫出一份《我們在何處》的考察報告，對比了美國、德國在戰爭期間的科技發展，並指出美國已有可能研製射程達9600千米的飛彈。接著，又拿出了名為《通向新地平線》的第二份報告。
1948年，當選為美國藝術與科學院院士。
1963年5月6日，在前往亞琛的路上逝世，享年82歲，之後下葬在帕薩迪娜。
主要成就
科研成就
- 科研綜述
西奧多·馮·卡門在哥廷根大學從事過微觀的物理和力學研究。在巨觀的流體力學和空氣動力學，他的研究包括非彈性屈曲、環圓柱流中的非定常尾流、層流穩定性、湍流、穩定和非定常流中的翼型、邊界層和超音速空氣動力學理論。也涉及到其他領域，包括彈性、振動、傳熱和晶體學等。
1915年— 1918年，第一次世界大戰期間，西奧多·馮·卡門在奧匈帝國軍隊服役時設計了早期的直升機Petróczy-Kármán-Žurovec。
西奧多·馮·卡門在理論和工程套用中做了開創性的工作，他的名字也出現在許多概念中，例如：
概念或方程 | 概念或方程（英文） | 領域 | 說明 |
|---|---|---|---|
馮·卡門渦街 | von Kármán vortex street | 流過圓柱體 | 1911年歸納出鈍體阻力理論，即“卡門渦街”理論，它解釋了1940年華盛頓州塔科馬海峽大橋在大風中倒塌原因 |
福普爾-馮卡門方程 | Föppl–von Kármán equations | 彈性板的大撓度 | —— |
玻恩-馮·卡曼邊界條件 | Born–von Karman boundary condition | 固態物理學 | —— |
玻恩–馮·卡門晶格模型 | Born–von Kármán lattice model | 晶體晶格動力學模型 | —— |
查普利金-卡門-錢近似 | Chaplygin–Kármán–Tsien approximation | 勢流 | —— |
法爾科維奇-卡門方程 | Falkowich–Kármán equation | 跨音速流 | —— |
馮·卡門常量 | von Kármán constant | 壁湍流 | —— |
卡門線 | Kármán line | 空氣動力學/航天 | 大氣層和空間之間的邊界 |
馮·卡門-加布里埃利圖 | von Kármán–Gabrielli diagram | 交通 | —— |
卡門-豪沃思方程 | Kármán–Howarth equation | 湍流 | —— |
卡門-彭納通量分數 | Kármán–Penner flux fraction | 燃燒 | —— |
卡門-尼古拉茲校正 | Kármán–Nikuradse correlation | 粘性流動 | —— |
卡門-波爾豪森參數 | Kármán–Pohlhausen parameter | 邊界層 | —— |
Kármán–Treffz 變換 | Kármán–Treffz transform | —— | —— |
普朗特-馮卡門定律 | Prandtl–von Kármán law | 明渠流中的速度 | —— |
馮·卡門動量積分 | Von Kármán momentum integral | —— | —— |
馮·卡門·奧戈 | von Kármán ogive | 超音速空氣動力學 | —— |
馮·卡門應變 | von Kármán strain | —— | —— |
馮·卡門風湍流模型 | von Kármán wind turbulence model | —— | —— |
von Kármán–Tsien compressibility correction | —— | —— | |
渦流脫落 | Vortex shedding | —— | —— |
馮·卡門渦流 | Von Kármán swirling flow | —— | —— |
- 學術交流
1922年，西奧多·馮·卡門組織了第一屆世界力學家大會，主題是流體動力學和空氣動力學。
人才培養
- 教育思想
西奧多·馮·卡門認為，師生之間沒有貴賤之分，只是貢獻和學歷上的差別，而且教與學是相長的。在教學方法上，他主張採用簡單直觀的方式，略去次要細節，抓住本質，採用形象的比擬和直觀的圖解，並要根據學生的平均水平進行講解。他還倡導自由討論的民主學風，鼓勵自由創造。人們圍坐在一起，下棋，聊天，更重要的是交流學術思想。
- 指導學生
西奧多·馮·卡門一生培養了包括錢學森、郭永懷等中國科學家在內的諸多學術人才。根據2023年9月數學譜系項目網站數據，西奧多·馮·卡門在亞琛工業大學、加州理工學院、先後指導38名學生，具體信息如下：
畢業時間 | 姓名 | 學校 |
|---|---|---|
1926年 | Klemperer, Wolfgang | 亞琛工業大學（Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen） |
1926年 | Gabrielli, Giuseppe | 亞琛工業大學 |
1927年 | Scheubel, Franz | 亞琛工業大學 |
1932年 | Oswald, W. | 加州理工學院 |
1932年 | Folsom, Richard | 加州理工學院 |
1932年 | Brahtz, John | 加州理工學院 |
1932年 | Biot, Maurice | 加州理工學院 |
1933年 | Kuethe, Arnold | 加州理工學院 |
1933年 | Wattendorf, Frank | 加州理工學院 |
1934年 | Moore, Norton | 加州理工學院 |
1934年 | Sechler, Ernest | 加州理工學院 |
1935年 | Alcock, Edward | 加州理工學院 |
1935年 | Lipp, James | 加州理工學院 |
1935年 | Mills, Roscoe | 加州理工學院 |
1936年 | Ippen, Arthur | 加州理工學院 |
1936年 | Bollay, William | 加州理工學院 |
1937年 | Clauser, Francis | 加州理工學院 |
1937年 | Clauser, Milton | 加州理工學院 |
1938年 | Charters, Alexander | 加州理工學院 |
1938年 | Sears, William | 加州理工學院 |
1938年 | Tsien, Hsue-Shen（錢學森） | 加州理工學院 |
1939年 | Knoblock, F. | 加州理工學院 |
1939年 | Lombard, Albert | 加州理工學院 |
1939年 | Pai, Shih-I | 加州理工學院 |
1939年 | Schairer, Robert | 加州理工學院 |
1940年 | Stewart, Homer | 加州理工學院 |
1940年 | Malina, Frank | 加州理工學院 |
1940年 | Dunn, Louis | 加州理工學院 |
1940年 | Vanoni, Vito | 加州理工學院 |
1942年 | Yuan, S | 加州理工學院 |
1943年 | Boehnlein, Charles | 加州理工學院 |
1944年 | Kuo, Yung-Huai（郭永懷） | 加州理工學院 |
1944年 | Lin Chia-Chia（林家翹） | 加州理工學院 |
1945年 | Fejer, Andrew | 加州理工學院 |
1947年 | Hayes, Wallace | 加州理工學院 |
1947年 | Marble, Frank | 加州理工學院 |
1949年 | Puckett, Allen | 加州理工學院 |
1950年 | Chang, Chieh-Chien（張捷遷） | 加州理工學院 |
榮譽表彰
時間 | 榮譽表彰 | 授予單位 |
|---|---|---|
1899年 | 明塔中學（Minta Gymnasium）Eötvös獎 | |
1938年 | 美國國家科學院院士 | |
1941年 | 美國哲學學會會士 | |
1948年 | ||
1948年 | 美國藝術與科學院院士 | |
1957年 | 路德維希-普朗特環（第一位獲得者） | 德國航空航天學會 （Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt） |
1963年2月 | 美國國家科學勳章（第一枚） | |
1968年 | 入選國際航空航天名人堂 | |
1983年 | 入選俄亥俄州代頓的國家航空名人堂 | |
2005年 | 阿諾德工程發展中心名譽院士 | 阿諾德工程發展中心（AEDC） |
社會任職
時間 | 擔任職務 |
|---|---|
1939年 | 美國數學學會約西亞·威拉德·吉布斯（Josiah Willard Gibbs）講師 |
個人生活
- 家世背景
西奧多·馮·卡門的原名為卡門·托多爾（Kármán Tódor），他父親莫爾·卡門（Mór Kármán）是布達佩斯彼得·派斯馬克大學教育學教授，他的母親（Helene）出身於書香門第，他是兄弟3人中最小的，還有一個妹妹約瑟芬·卡門（Josephine de Karman）。
- 學習歷程
西奧多·馮·卡門6歲時就能對5位數的乘法略一思索報出答案，他的父親卻對他的運算的超常能力感到擔憂，怕他將來變成一個畸形發展的人。不久，在父親的干預下，他便和各種數學科目斷絕來往，直到十幾歲才重新開始學習數學。父親讓他讀地理、歷史、詩歌來代替做數學習題。父親對馮·卡門的幫助和培養是啟發他對知識的好奇心。
- 婚姻家庭
西奧多·馮·卡門終生未婚。
人物評價
西奧多·馮·卡門博士在空氣動力學理論方面，特別是在超音速飛行領域作出了重要貢獻，他被譽為“超音速飛行之父”，同時也在航空航天技術、理論空氣動力學理論和提高飛機性能的套用方面做出了重大貢獻（Dr. Theodor von Kármán holds an important position among the contributors to aerodynamic theory, particularly in the area of supersonic flight. Known as “the father of supersonic flight,” he made major contributions to aviation and space technology, theoretical aerodynamics, and the application of theory to improve aircraft performance）。（美國飛行百年紀念日委員會（U.S. Centennial of Flight Commision）評）
西奧多·馮·卡門在輝煌的職業生涯中為航空航天技術、空氣動力學和提高飛機性能做出了重大貢獻（Theodore von Kármán made major contributions to aviation and space technology, aerodynamics, and improved aircraft performance during an illustrious career）。（美國機械工程師協會評）
後世紀念
- 西奧多·馮·卡門獎
1968年，美國工業與套用數學學會設立並頒發西奧多·馮·卡門獎（Theodore von Kármán Prize），旨在表彰在獲獎前五到十年內數學在力學和/或工程科學中的顯著套用。該獎項可以頒發給一個人的重大成就或可能由多個貢獻者完成的重要工作。
馮·卡門紀念幣
1983年，國際宇航科學院設立並頒發西奧多·馮·卡門獎（Theodore von Karman Award），以表彰在任何科學分支（基礎科學、工程科學、生命科學或社會科學）中取得的傑出終身成就，不分國籍，每年頒發一次。
- 卡門禮堂
1977年，亞琛工業大學將新建的演講廳命名為“卡門禮堂（Kármán-Auditorium）”，以紀念西奧多·馮·卡門在亞琛工業大學航空學院的傑出研究貢獻。
- 紀念郵票
1992年8月3日，西奧多·馮·卡門的祖國匈牙利發行了一枚紀念他的郵票。
匈牙利馮·卡門紀念郵票，背景是卡門渦街
1992年8月31日，美國也發行了一枚西奧多·馮·卡門紀念郵票。
- 飛機命名
2002年，Lisunov Li-2飛機（註冊號HA-LIX）被命名為Kármán Tódor。
- 街道命名
在加利福尼亞州爾灣市，在歐文商業中心的中心有一條五英里長的街道，以西奧多·馮·卡門的名字命名。
- 馮·卡門撞擊坑
馮·卡門撞擊坑（Von Kármán crater）位於月球背面南極艾特肯盆地中部，是整個太陽系中最古老的撞擊坑，年齡大約為36億年，其保存了原始月殼的岩石，並可能含有水。1970年被國際天文學聯合會批准接受。
