卡門1881年5月11日生於匈牙利,父親是教育學教授,他受到了良好的早期教育。兒童時代的卡門,很早就顯露出數學天賦。卡門的數學天賦著實使父親感到驚奇,但是卡門的父親從全麵教育出發,不得不采取措施,抑製他在數學方麵的智力發展,讓他多學些人文科學知識。

    9歲那年,卡門進入了被人們譽為“明星搖籃”的匈牙利明達中學。17歲的卡門,作為一名中學優等生,進入了當時匈牙利惟一的工科大學約瑟夫皇家工藝大學。25歲的卡門爭取到了匈牙利科學院的獎學金後,便前往當時世界的科學聖地——哥廷根。

    20世紀初,哥廷根的人口不足3萬,然而,這是一座智力之城、學院之城,哥廷根在近代科學文明中頗有名望。古老的建築,迷人的花園,幽靜的街巷,一派靜悄悄地莊嚴氣氛,世紀的牆垣環抱著鬱鬱蔥蔥的林陰,哥廷根大學哥特式建築的尖形塔,更使這裏具有中世紀修道院的風格。

    哥廷根大學是1734年創建的一所古老的普魯士大學,當時是世界理論科學的中心。哥廷根也是近代流體力學的發祥地,被譽為“空氣動力學之父”的路德維希·普朗特此時正在這裏主持工作。

    普朗特十分注意研究從複雜的工程問題中抽出基本的物理過程,再用簡化的數學方法加以分析,這與卡門的想法十分吻合。

    在普朗特的指導下,卡門利用哥廷根良好的實驗條件,對一係列機械工程問題進行了研究。

    這為他日後的飛機結構設計,提供了重要的技術保障。

    1903年,卡門通過了博士學位答辯,而後赴巴黎學習考察。不久,普朗特從哥廷根寄邀請信,要卡門回去擔任實驗室的助手,參加哥廷根第一個風洞的籌建及“齊柏林號”飛艇的設計。卡門愉快地接受了這一邀請,從此他開始了作為航空科學家的生涯。

    哥廷根風洞是為“齊柏林號”飛艇設計服務的;卡門協助普朗特完成了德國第一批空氣動力學實驗。同時,他還擔任力學課的教員。哥廷根的學習、研究和生活對於卡門說來是十分珍貴的。

    當時,一批科學明星薈萃於哥廷根。卡門置身於這些科學大師之中,眼界大開。尤其是希爾伯特與克萊因這兩位各有所長的數學大師,對卡門產生了深遠影響,使卡門橫跨兩個基本學科——純粹數學和應用數學。

    卡門投入科學研究初期,正是物理學的革命時期。放射性的發現正在揭開原子奧秘的帷幕。

    1911年到1921年間,普朗特正在研究邊界層分離現象。他設計了一個水槽,用以觀察流體經過圓柱體後麵的分離現象。水槽裏的水流不斷發生擺動,普朗特對此並不注意。卡門思想敏捷,善於洞察事物本質,當他插手這一實驗之後,立即加以深入研究。

    實驗顯示,流水在圓柱後形成兩排交叉的渦旋。卡門對此進行了數學分析,從理論上證明隻有交叉排列的渦旋才是穩定的。他在三個星期內完成了兩篇出色的論文,這兩篇論文成為流體力學中一次重大發現的標誌。

    流體經過一個障礙物,會在它後麵留下兩排交叉的渦旋,這一現象早已為人們所知,但是,卡門第一次從理論角度闡明了這一現象的實質。由於這兩排交叉的渦旋好像是大街兩旁的兩排街燈,於是人們把這一現象叫做“卡門過街”。

    在人類的建築史上,因忽視“卡門過街”的作用,曾發生過一起驚心動魄的事件。事情是這樣的:在美國西雅圖附近有一座橫跨塔科馬海峽的大橋,它是一位著名建築師設計的“藝術傑作”。1940年11月7日,8級狂風大作,在強烈的“卡門過街”的作用下,大橋發生了急劇的扭曲、振動,結果在不到一個小時崩塌殆盡。人們最終意識到建築設計必須考慮“卡門過街”的效應,因為一切建築物都處於空氣這一流體之中,風速過快時都會產生“卡門過街”

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