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),美籍匈牙利力學家,近代力學奠基人之一。
西奧多·馮·卡門于1902年從布達佩斯皇家約瑟夫技術大學畢業,之后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;1908年獲得德國哥廷根大學博士學位后留校任教4年。1912年,在匈牙利礦業工程學院短暫停留后,馮·卡門在31歲時成為亞琛航空研究所的主任,1930年移居美國,領導古根海姆航空實驗室。1938年當選為美國國家科學院院士;1944年,馮·卡門主持了陸軍航空隊科學顧問小組,研究了當時的火箭、制導導彈和噴氣推進技術。馮·卡門于1951年獲得批準成立了航空研究與發展咨詢小組(AGARD),擔任該小組的主席。1960年至1963年期間,馮·卡門領導了由北大西洋公約組織贊助的關于科學與技術相互作用的研究。1963年5月6日在歐洲之旅中逝世,享年82歲。
西奧多·馮·卡門的研究領域包括微觀的物理和力學研究、宏觀的流體力學和空氣動力學等。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應用,樹立了現代力學中數學理論和工程實際緊密結合的學風,奠定了現代力學的基本方向。
人物生平
早年生活
馮·卡門在很小的時候就表現出了一種天生的數學能力,馮·卡門的父親擔心他會成為一個數學怪胎,引導他走向工程學。1902年,馮·卡門在布達佩斯皇家理工大學完成本科學業,決定在學術界從事工程事業。
多校任職
1903年至1906年間,馮·卡門在理工大學任教,并擔任匈牙利主要發動機制造商的顧問。1908年,馮·卡門在德國G?ttingen大學獲得工程學博士學位。1911年,馮·卡門分析了鈍體后面交替的雙排渦旋(其中一排渦旋具有寬而平的渦旋)。1912年,在匈牙利礦業工程學院短暫停留后,馮·卡門在31歲時成為亞琛航空研究所的主任,一直留任到1930年。
移居美國
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,馮·卡門與母親和妹妹一起搬到了美國南加州洛杉磯,領導古根海姆氣動力實驗室,指導該實驗室及加州理工大學第一個風洞的設計和建設。1936年,馮·卡門入美國籍,同年領導實驗室開始研究導彈。1938年,馮·卡門當選為美國國家科學院院士。同年,他在美國國家科學院委員會任職,就使用火箭動力協助飛機起飛向美國陸軍航空兵提供建議。1940年,馮·卡門與弗蘭克·j·馬里納(Frank J. Malina)一起,在大約10世紀中國發明黑火藥火箭之后,首次表明有可能設計出穩定的、長時間的固體火箭發動機。1943年11月,噴氣推進實驗室依據與美國陸軍的合作合同在加州理工學院正式掛牌,馮·卡門早在該實驗室五年前的初創階段就已開始兼任主任。1944年,馮·卡門離開研究所,在華盛頓哥倫比亞特區為第二次世界大戰期間美國陸軍航空兵司令亨利·阿諾德將軍成立了空軍科學咨詢小組。同年,馮·卡門擔任陸軍航空隊科學顧問組組長。1945年初夏,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。
1946年誕生了國際理論與應用力學聯合會,馮·卡門擔任名譽主席。馮·卡門對國際科學合作的奉獻使他于1947年向聯合國提議在中東建立一個國際流體和土壤力學研究中心,雖然沒有實現,但為聯合國教科文組織1950年發展干旱地區研究項目作出了貢獻。馮·卡門構想了北大西洋公約組織(NATO)成員國航空工程師之間進行合作的想法,并于1951年獲得批準成立了航空研究與發展咨詢小組(AGARD),他一直擔任該小組的主席,直到去世。1956年,馮·卡門的努力促成了國際航空科學理事會(ICAS)的成立,并于1960年成立了國際宇航科學院。在馮·卡門的主持下,科學院的一項杰出活動是1962年在巴黎主辦了第一次關于人在空間的基本環境問題的國際專題討論會,美國和蘇聯以及其他國家的科學家第一次在會上交換了這一領域的資料。1960年至1963年期間,馮·卡門領導了由北大西洋公約組織贊助的關于科學與技術相互作用的研究。
逝世
1963年5月6日,馮·卡門在前往亞琛的路上去世,后下葬于帕薩迪娜。
主要成就
科研成就
西奧多·馮·卡門用力學方法解決了水壩裂縫、風車發 電、天文臺大型反射望遠鏡的轉動等工程問題。他主持籌建美國噴氣工程公司(后發展為噴氣總公 司),指導一批青年科學家從事火箭技術研究,最后建立了美國火箭技術中心——噴氣推進實驗室。除上述關于渦街和湍流的研究外,卡門在學術上的主要貢獻還有舉力面理論和機翼非定常流理論、 超聲流中細長體近似、亞聲速流近似處理方法、跨聲速相似律(見跨聲速流動)和非線性小擾動方法、 薄板和淺殼的屈曲問題等。 卡門和路德維希·普朗特一樣,善于透過現象抓住事物的物理本質,提煉出數學模型,樹立了現代力學中數學理論和工程實際緊密結合的學風,奠定了現代力學的基本方向。
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。在宏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。
第二年第一次世界大戰爆發,從1915年到1918年,他同其他兩位匈牙利和捷克工程師為奧匈軍隊設計了早期的直升飛機,以三人名字命名:Petróczy-Kármán-?urovec。Petróczy與Oberleutnant Dr. Theodor von Kármán和Ingenieurleutnant Wilhelm ?urovec一起,構想了schraubenfessselflieger (s.f.f.) mit Elektromotor(帶電動機的俘虜直升機)。
西奧多·馮·卡門在理論和工程應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:
學術論著
參考資料
社會職務
人才培養
卡門長時期從事工程科學和力學的教育工作,他的學生遍布全世界。他在加州理工學院的研 究生中有中國學者錢學森、郭永懷、錢偉長以及美籍華人學者林家翹等,因此,卡門的學術思想對中國 力學事業的發展起了積極的作用。
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、先后指導38名學生。
榮譽獎項
個人生活
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)出身于書香門第,他是兄弟3人中最小的,還有一個妹妹約瑟芬·卡門(Josephine de Karman)。
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。
西奧多·馮·卡門終生未婚。從1923年起,他的母親和妹妹約瑟芬(Josephine)與他一起住在荷蘭亞琛附近,后來又住在加利福尼亞州的帕薩迪納。
人物評價
西奧多·馮·卡門博士在空氣動力學理論方面,特別是在超音速飛機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應用方面做出了重大貢獻。(美國飛行百年紀念日委員會評)。
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。(美國機械工程師協會評)
后世紀念
西奧多·馮·卡門獎
1968年,美國工業與應用數學學會設立并頒發西奧多·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應用。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。
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杰出研究貢獻。
紀念郵票
1992年8月31日,美國發行了一枚西奧多·馮·卡門紀念郵票。
飛機命名
2002年,Lisunov Li-2飛機(注冊號HA-LIX)被命名為Kármán Tódor。
街道命名
在加利福尼亞州爾灣,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)位于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巖石,并可能含有水。1970年被國際天文學聯合會批準接受。
參考資料 >
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物理串燒 | 舞動的大橋:卡門渦街.微信公眾平臺.2025-10-09
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風中起舞的科學奇才——紀念馮·卡門去世六十周年.新浪看點.2023-09-08
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