西奧多·馮·卡門

西奧多·馮·卡門（Theodore von Kármán，Kármán Tódor，1881年5月11日－1963年5月6日），原名提華達·米哈里·卡爾曼（Tivadar Mihály Kármán），匈牙利裔美國工程師和物理學家，主要從事航空航天力學方面的工作，是工程力學和航空技術的權威，對於二十世紀流體力學、空氣動力學理論與應用的發展，尤其是在超聲速和高超聲速氣流表徵方面，以及亞聲速與超聲速航空、太空飛行器的設計，產生了重大影響。

他是噴射推進實驗室（JPL）的創建人、首位主任，也曾是錢學森、胡寧、郭永懷、林家翹在加州理工學院時的導師。

## 早期生活

馮·卡門出生在奧匈帝國布達佩斯一個猶太家庭，他曾在布達佩斯的時稱皇家技術大學，也就是現在的布達佩斯技術經濟大學學習工程。1902年畢業後，他師從哥廷根大學的路德維希·普朗特，並在1908年獲得博士學位。在哥廷根教了四年書後，1912年他在德國最頂尖大學之一亞琛工業大學的航空動力研究所獲得主任職位。1915-1918年，奧匈帝國軍隊的服役中止了他在亞琛工業大學設計早期直升機的生活，最終他於1930年離開亞琛工業大學。

## 移民美國和噴氣動力試驗室

對歐洲發展的擔心，馮·卡門在1930年接受了加州理工學院的古根海姆航空實驗室主任職位並移民到美國。1936年，和弗蘭克·馬利納及傑克·帕森斯和愛德華·S·福爾曼一起成立了一個名為航空噴氣（Aerojet）的公司來生產噴氣助推起飛火箭發動機。後來，他成為美國歸化公民。二戰中德國人的行動引起了美國軍方對於火箭研究的興趣。1943年初，美國空軍器材司令部試驗工程部將英國情報部門關於德國火箭射程達到100英里（160公里）的報告給馮·卡門。在1943年8月2日的一封信中，馮卡門向軍方提出他對於德國項目的分析以及評價。1944年，他和其他加州理工學院的古根海姆航空實驗室的人員一起組建噴氣推進實驗室，該實驗室現為聯邦資助，通過與美國國家航空航天局（NASA）的合同，由加州理工學院運轉的研究發展中心。1946年，他成了研究空氣動力學技術的美國空軍科學諮詢團首任主席。同時，也幫助組建了航太研究與發展諮詢團，北約航太研究督導諮詢團（1951年），國際航空科學委員會（1956年），國際宇航科學院（1960年）以及布魯塞爾馮·卡門流體力學學院。

## 晚年生活

1944年6月，馮·卡門在紐約市做了腸癌手術。手術引起兩處疝氣，使得馮·卡門恢復得緩慢，大約九月中旬返回加利福尼亞州帕薩迪納。此前的九月初他還在紐約的時候，他和美國空軍司令亨利·阿諾德將軍在拉瓜迪亞機場跑道上會面。阿諾德將軍建議他搬到華盛頓特區領導科學諮詢團，並成為軍方的長期計劃顧問。1944年9月23日，馮·卡門得到這一任命，並在該年12月離開加州理工。81歲時，馮·卡門成為首個美國國家科學獎章獲得者，在白宮由約翰·甘迺迪總統頒獎。獲獎理由為「他在航空動力學的科學與工程基礎的領導才能」、「在力學各方面的有影響力的教學和相關貢獻以及對於美國軍隊傑出的幫助」以及「對於國際科學工程合作的促進」。1963年，他去世在去亞琛的路上，並葬在帕薩迪娜。他終生未婚。馮·卡門的名望源於他用數學工具來研究流體流動，並通過解釋那些結果來指導實際設計。他在認識到現代噴氣飛機中普遍存在的後掠翼的重要性方面起到重要作用。

## 貢獻

特別的貢獻包括非彈性彎曲、環筒流的非定常尾跡、層流穩定性、紊流、定常和非定常流中的翼型、邊界層以及超音速空氣動力學。在其他領域的貢獻包括彈性、振動、傳熱和結晶學。他的名字至少出現在下面這些概念中：

- Föppl-von Kármán equations（殼板理論，最近PRL的熱門議題之一）
- Born-von Kármán lattice model（結晶學）
- Chaplygin-Kármán-Tsien approximation（位勢流）
- Falkowich-Kármán equation（跨音速流）
- von Kármán constant（壁面紊流）
- Kármán line（航空動力學/宇航科學）
- Kármán-Howarth equation（紊流）
- Kármán-Nikuradse correlation（粘性流；coauthored by Johann Nikuradse）
- Kármán-Pohlhausen parameter（邊界層）
- Kármán-Treffz transformation（機翼理論）
- Prandtl-von Kármán law（明槽流中的速度）
- von Kármán integral equation（邊界層）
- von Kármán ogive（超音速空氣動力學）
- von Kármán vortex street（卡門渦街）
- von Kármán-Tsien compressibility correction.
- Kármán line（卡門線）

## 著作

- Aerodynamics - Selected Topics in the Light of their Historical Development, (Cornell University Press, Ithaca, 1954).
- Collected Works, (4 Volumes), Von Karman Institute, Rhode St. Genese, 1975 (limited edition book); also Butterworth Scientific Publ, London 1956.（Many papers from vols. 1 and 2 are in German.）
- From Low Speed Aerodynamics to Astronautics, (Pergamon Press, London, 1961).
- (with L. Edson) The Wind and Beyond - Theodore von Kármán Pioneer in Aviation and Pathfinder in Space (Little Brown, 1967).

## 參考文獻

- S. Goldstein, "Theodore von Kármán, 1881-1963," Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society of London 12 (1966), 335-365.
- D. S. Halacy, Jr., Father of Supersonic Flight: Theodor von Kármán (1965).
- M. H. Gorn, The Universal Man: Theodore von Kármán's Life in Aeronautics (Smithsonian Institution Press, Washington, 1992).
- G. Gabrielli, "Theodore von Kármán", Atti Accad. Sci. Torino Cl. Sci. Fis. Mat. Natur. 98 (1963/1964), 471-485.
- J. L. Greenberg and J. R. Goodstein, "Theodore von Kármán and applied mathematics in America," Science 222 (4630) (1983), 1300-1304.
- J. L. Greenberg and J. R. Goodstein, "Theodore von Kármán and applied mathematics in America," A century of mathematics in America II (Providence, R.I., 1989), 467-477.
- R. C. Hall, "Shaping the course of aeronautics, rocketry, and astronautics: Theodore von Kármán, 1881-1963," J. Astronaut. Sci. 26 (4) (1978), 369-386.
- J. Polásek, "Theodore von Kármán and applied mathematics" (Czech), Pokroky Mat. Fyz. Astronom. 28 (6) (1983), 301-310.
- W. R. Sears, "Some recollections of Theodore von Kármán," J. Soc. Indust. Appl. Math. 13 (1965), 175-183.
- W. R. Sears, "Von Kármán: fluid dynamics and other things," Physics today 39 (1986), 34-39.
- F. L. Wattendorf, "Theodore von Kármán, international scientist," Z. Flugwiss. 4 (1956), 163-165.
- F. L. Wattendorf and F. J. Malina, "Theodore von Kármán, 1881-1963," Astronautica Acta 10 (1964), 81.

## 外部連結

- School of Mathematics and Statistics,西奧多·馮·卡曼
- 馮·卡門流體力學學院

## 基本資料

- 日語原文：西奧多·馮·卡門、Theodore von Kármán
- 出生日期：1881年5月11日
- 出生地：奧匈帝國匈牙利王國布達佩斯
- 逝世日期：1963年5月6日
- 逝世地：西德亞琛
- 居住地：匈牙利、德國、美國
- 國籍：匈牙利、美國
- 母校：布達佩斯科技經濟大學、哥廷根大學
- 知名於：超音速和高超音速氣流特性、卡門渦街、卡門線
- 獲獎：美國國家科學獎章
- 研究領域：航空航天工程
- 機構：哥廷根大學、亞琛工業大學、加州理工學院、馮·卡門流體力學學院
- 博士導師：路德維希·普朗特
- 博士生：朱塞佩·加布里埃利（1926年）、沃爾夫岡·克勒姆佩雷爾（1926年）、理察·G·福爾松（1932年）、毛里斯·安東尼·比奧（1936年)、弗蘭克·沃特多夫（1933年）、恩斯特·塞克勒、錢學森、胡寧、郭永懷、林家翹、莫里斯·安東尼·畢奧、歐內斯特·埃德溫·塞克勒