风云之声引发虎门大桥振动的“卡门涡街”的启示( 二 ) 关注风云之声提升思维层次导读“科学问

编辑
?
普朗特认为实验可能做错了，圆柱体可能不够圆，左右不够对称。他重新精确修正了这个圆柱体，但再做实验，结果还是如此。
普朗特又认为，是水槽做得不对称，于是他又去做了一个水槽并进行实验，结果还是这样。
这件事被冯·卡门关注到了。他想：尾流的摇摆不定肯定有一些物理原因，并不是实验误差造成的。于是他就对这个问题进行了深入研究，最后找到了答案。因为水流绕过圆柱体后形成的两股扰流，产生了圆柱体后的一系列涡街，这些涡街造成了尾流的摇摆不定。
他把研究结果报告给了普朗特，随后发表了相关的论文，把这种涡旋称为“卡门涡街” 。他发现“卡门涡街”在律动的时候，与同行列内相邻两涡旋的间隔有一定的比值时才会稳定。
回头去看塔科马大桥的坍塌事故，这个事故之所以会发生，是因为当风吹动桥梁时，就会在桥梁后面形成“卡门涡街” ， “卡门涡街”形成一定的拍动力量，以一定的频率拍动桥梁，当拍动的频率与桥梁本身固有频率相吻合的时候就会发生著名的共振现象，就是这个共振让桥塌了。

文章图片
编辑
?
从那以后这个工程问题被弄清楚了。现在高大建筑物在建设的时候必须对风，以及风对它的影响进行计算和设计，这在建筑领域已经形成了一套标准。

文章图片
编辑
?
从科学产生到技术进步，再到行业标准需要多长的时间？我们需要注意三个年代：1911年， 1940年， 1960年。
1911年， “卡门涡街”现象被发现，科学解释产生。 1940年大桥坍塌后到1960年才弄清楚事故的原因。直到近代， “卡门涡街”的原理才逐渐发展为一个建筑的行业标准。
无数的人参与了这个过程，无数的人做出了贡献。
它给我们的启示是一个伟大的发现必须源于对科学的兴趣。在科学兴趣产生的时候，它并不一定受利益驱动，或者说当时也许没有看到它的应用。从研究意义的角度来说就是问题的产生是有科学意义的，但不一定有技术意义。

文章图片
编辑
?
第二个启示，技术革命性的进步必须源于对科学问题的新认识，否则就不会有技术革命性的突破。
第三，科学与技术的关系是相辅相成的，过程是复杂的，周期是很长的，不是一个人就能完成的。
还有一个关键的问题，在后世评价“卡门涡街”这个发现时，那个博士生很少被提及。实际上没有他的实验，这个事情是不会被发现并且被解密的。
所以，我们不但要重视那些伟大的发现者，还要重视那些勤勤恳恳工作的普通科研人员。
从科学发展史中可以看到，无论是经典力学、相对论、量子力学，都是源于1900年左右。比如相对论，到现在它都在发挥作用。要发现引力波，要制造量子计算机，它们的基础也都源于很早以前。

文章图片
编辑
?
在历史长河中，无数人通过复杂的合作关系才产生了这么大的技术进步，可以说个人是很渺小的，但人类是伟大的，虽然进步是很慢的。
研究分享
下面我再结合我个人的研究经验回溯一下这个问题本身。
我个人的研究方向是超材料，尤其注重声学材料方面。

文章图片