郭永怀与林家翘从遥远的加拿大东南部扑向美国的西海岸，原因很简单，那里有赫赫有名的空气动力学家冯·卡门坐镇加州理工学院。1939年，比林家翘年长不到5岁的钱学森已经在冯·卡门的门下获得博士学位，1943年当上了加州理工的助理教授，两年后提升为副教授，36岁时由于导师的推荐而成为麻省理工学院当时最年轻的正教授，过了两年又回到母校加州理工学院担任喷气推进中心的主任。他大概是冯·卡门的最优秀弟子，虽然一生的学术成就难说已经“青出于蓝而胜于蓝”，但他对祖国国防科技的贡献可以和他的老师对居住国的贡献并驾齐驱，甚至有过之而无不及。冯·卡门从肯尼迪总统手中接受首届国家科学奖奖章前，当45岁的总统想搀扶81岁的科学家时，身体羸弱不到三个月就去世、一生幽默的他微笑着轻轻挣脱，不忘吐出一句调侃之语：“总统先生，一个人向下时不需要扶助，只有向上时需要。”钱学森是迄今为止唯一的中国“国家杰出贡献科学家”称号获得者，他获奖感言喷发出的爱国烈火感动了许多中国人。我二十年前读过冯·卡门的自传The Wind and Beyond，其中专列一章只谈他的学生：Dr. Tsien of Red China（红色中国的钱博士）。作者认为钱学森是他的最杰出弟子 (“my most brilliant student”)。加上“最”字就说明了一切，因为西方人一般慎用形容词的最高级，一旦用了，往往只说“之一”。（二十多年前美国大学助理教授位置难拿时，我听说一位数学大教授给他每个弟子的推荐信中都说此人是他“最好的学生之一”，于是他那些位居下游的博士们也可以到处耀武扬威一番了。）虽然冯·卡门在他的自传中没有提到他的其他中国学生（原因之一大概是他们没有钱学森与美国移民局苦斗五年的生动故事），但就一生的学术贡献而言，或许林家翘可以和他的最优秀师兄相提并论。

1947年2月3日，以美国航空事业奠基人冯·卡门(一排左七)为核心的美国国家航空顾问委员会委员合影。其中共有3位中国学者：钱学森（一排左三），林家翘（二排左一），郭永怀（三排左二）。（图片来源：光明日报）

　　冯·卡门慧眼识能人，看出了林家翘不是只会考试的平庸之辈，因此他给这位中国小伙子出的博士题目不是一个小问题。那是一个关于平行剪切流的稳定性问题，是在德国著名理论物理学家索末菲(Arnold Sommerfeld, 1868-1951)指导下，1923年于慕尼黑大学拿到博士学位的海森堡 (Werner Heisenberg,1901-1976)的博士论文主题。索末菲本人虽然获奖无数，就是缺了一枚诺贝尔奖牌。后来由他的几个杰出学生为之弥补了，其中最有名的是海森堡，1932年因其创立量子力学以及他最有名的“不确定性原理”而得奖。无论怎样给全世界历史上最伟大的物理学家排名前十，他的名字都会在内。

地球的表面大部分是海洋，地球的上空到处是气流。自然界每时每刻发生的从层流到湍流的变化，就是不稳定性作祟的结果，其变幻无常对于物理学家来说，直播，简直就是扑朔迷离，至今都有重重迷雾。索末菲对湍流一直怀有敬畏之情。据说早在量子力学刚刚显山露水的20年代，他只指望“在我去世前，有人告诉我量子力学的秘密。”而当别人问他“那湍流的问题呢？”他回答道：“那只有等待圣·彼得在我上天堂时告诉我了。”他相信年轻的海森堡足够聪明、足够独特，就让他去“抽刀断湍流”。

海森堡的博士论文研究湍流的本质及层流的稳定性。这要求利用关于层流小扰动的一个线性四阶微分方程，称为奥尔-索末菲方程(Orr-Sommerfeld equation)。它的求解极具挑战性，因为方程有某种物理意义上的边界奇异性。海森堡非凡的直觉使得他找到了总共四个可能解。他并且推测到当稳定流边界条件被打破时所产生的湍流性质。但是他没有给出令人信服的物理解释，不太精密的求解过程说服不了比较谨慎的理论家。这常常是物理学家和数学家之间处理问题的相异之处。海森堡的著名论文《关于流体流动的稳定性和湍流》就是他博士论文研究的结晶。