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1946年5月20日，钱学森向《航空科学杂志》提交了一篇题为《超空气动力学及稀薄气体力学》（Superaerodynamics, Mechanics of Rarefied Gases）的论文。这篇发表于当年12月的论文或许是钱学森在美国时发表的最著名的论文。它的空气动力学家重新回头审视机翼上方的气流在大气层内达到最高值时的表现。空气不再是理想气体，而是彼此经常发生碰撞的快速移动的粒子的集合。在较低的高度，空气分子密度较高，气体因此可以被看成是平滑和连续的。但在高空中，当空气十分稀薄、气体分子分布稀疏之时，它们之间的碰撞便不那么频繁了。钱学森所做的，便是设计出了一整套全新的空气动力学公式，将空气的分子结构和气体粒子之间的平均距离等因素均考虑在内。这样，他就革命性地改变了空气动力学家思考高空高速飞行的方式。
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“钱学森的文章最早向人们发出提醒——‘醒醒吧！醒醒吧！我们不能再将流体视为连续体了！’”航空工程师艾伯特·德·格拉芬莱德（Albert de Graffenried）回忆起这篇论文在当时的影响力时如是说，“它号召大家回归基本问题：空气不是一个连续体，它是由无数跳来跳去的‘小乒乓球’组成的。我们在这之后所取得的成果，如进入同温层和外太空等壮举，都以这篇论文为基础。”
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这篇论文获得极大关注并被频繁引用。它奠定了钱学森作为美国最伟大的理论空气动力学家的地位。然而，即使在这篇论文发表前，1946年，钱学森的母校麻省理工学院已经决定向他发出召唤。麻省理工学院的航空系给了钱学森一个副教授的职位，并许诺随后转为终身教职。看起来，钱学森刚刚接到邀请时很犹豫了一阵。“我认为加州理工学院给他施加了相当大的压力，让他重新考虑。”1946年6月14日，杰罗姆·亨塞克在给麻省理工学院校长詹姆斯·基利安（James Killian）的信中如是写道。但最终，钱学森还是接受了邀请。
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决定回到麻省理工学院是一个明智的选择。在美国的学术体系中，学院通常鼓励甚至要求学者在另一所学院获得某些经验后再取得全职教授的职位。“这是一个重要的转变，而钱学森接受了挑战，”加州理工学院的航空学教授霍默·乔·斯图尔特指出，“如果想要在自己的领域中有所成就，获取终身教职是极为重要的一步。”
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还有其他重要原因促使钱学森接受来自麻省理工学院的聘书。他的朋友林家翘认为，钱学森重返麻省理工学院，是为了让自己真正成为一名火箭科学家。“钱学森很有远见，他明白，要想在火箭领域有所建树，他必须掌握一些加州理工学院之外的东西。当时，加州理工学院与麻省理工学院是一种竞争关系。加州理工学院长于结构和空气动力学，但在麻省理工学院，钱学森却能学到更多的关于仪表设备和控制系统方面的知识。”林家翘指出。
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1946年夏天，钱学森忙着打点行装，准备奔赴新的岗位。1946年6月17日，他与冯·卡门以及另外20多名科学顾问出席了五角大楼的第一场科学顾问委员会会议。到了8月间，他正式辞去在加州理工学院的职位，并且终止了与喷气推进实验室的雇佣合同，将他所负责的研究分析部门的领导工作向同事霍默·乔·斯图尔特作了交接。这之后，他整装东去，重返那所10年前欢迎过他但又拒绝了他的大学。
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[1]位于德国西北部、毗邻波罗的海的德军秘密军事基地，V-1和V-2火箭便在这里诞生。
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蚕丝（钱学森传） 11 回到麻省理工学院（1946～1947）
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秋风乍起的9月，钱学森来到波士顿，首先便要寻找一个落脚之处。他在富人聚居的小镇纽顿租下了霍巴特路5号一栋带有殖民时期风格的红砖小楼里的一间公寓。这个街区十分安静，街道两旁种着枫树、橡树和银杏树，一片金黄深红的秋色。然而，在钱学森的眼中，绚烂的秋日风景却显得暗淡无光。刚到东海岸，他就开始怀念加利福尼亚。在一个天堂般的宜居之地居住了10年之后，他不得不再一次让自己适应四季分明的气候。
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“昨天下了一整夜雨，”1946年10月1日，钱学森在一封信中抱怨道，“今天一下子就凉下来了。我想在帕萨迪纳，天气一定还很暖和吧。”让人感觉冷冰冰的还不只是波士顿的气候。钱学森还写道：“我还没打破和房东太太之间的坚冰呢。”
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钱学森住的地方离麻省理工学院只有半小时的车程。当他从纽顿开车前往校园时，乡村住宅和修建得整整齐齐的草坪逐渐为布雷顿的大片公寓大楼所取代，接下来，他将看到波士顿大学线条简洁明快的现代主义教学楼群。在上下班途中，钱学森会开车经过后湾区的连栋别墅，在他的学生时代，因为经常光顾附近的歌剧院，这里的风景他早已司空见惯。最后，他的车越过横跨于查尔斯河上的哈佛大桥。几分钟之内，他就能到达熟悉的古根海姆大楼——麻省理工学院的33号楼。
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作为一名新近就职的教授，钱学森现在在古根海姆大楼的三层有了一间自己的办公室。办公室里面有三张写字台，一张会议桌，几张绘图桌，还有许多书架。从办公室的窗户望出去，可以见到位于楼下的风洞和最东边新建的斯隆汽车引擎实验室和蒸汽涡轮实验室。再往远处看，便是化学工程大楼的办公室和实验室，黄色的外墙砖和大块玻璃幕墙十分显眼。在他的右边，一个停车场和麻省理工学院的主楼挡住了视线，而在左边，则是水利实验室和高压发电机。
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目之所及，到处都是战争期间仓促完工的四四方方的混凝土现代建筑。瓦萨尔街两边的新建筑包括一个回旋磁力加速器、一个核研究机构和一个发电厂。再往东边去，是一些三层的木头房子，那里是新建成的辐射实验室。以往的运动场被改造成体育中心，一栋带有游泳池、小花园和网球场的玻璃幕墙黄色砖楼。还有许多为退役老兵建造的居屋。一位建筑历史学家这样写道：“蜂拥而来的研究合同催生了对房屋的空前需求，建筑者无暇作出长远规划和考虑技术细节，一切都是急就章。在主校园，建筑物像雨后春笋一样层出不穷。”
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战争期间，麻省理工学院看起来更像一个军事基地而非大学。注册入学的人数与20世纪30年代相比急剧下降，大讲堂和课堂全都空空荡荡。仍旧留在学校的学生们必须接受军训。新生和大二学生需要每日操练，然后穿着卡其布制服出现在课堂上。而海军V-12项目的学生则穿着一身水手服。与此同时，一群新的科学家来到校园中。大约有2000名陆军和海军军官来到麻省理工学院学习超高频电波技术。大学与军方签订了400多个国防合同，巅峰时期，校园中的人数将近万人。
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战争的结束让学生们重新又填满了麻省理工学院的走廊和教室。与以前不同，这些人中有许多都是年近而立之年的退伍军人，他们老成持重，在战争中经历过生与死的考验，急于展开一段新的职业生涯并成家立业。1946年，麻省理工学院的在校人数达到历史最高水平，拥有超过2000名本科生和800余名研究生。此外，来自政府的研究经费大量涌入，使得教授们不仅能够招收研究生和研究助理，还可以招募许多工程师来这里进行博士后研究。
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战后麻省理工学院的急速扩张又以航空工程系表现得最为显著。钱学森在这里就读时的许多讲师或教授仍未离开，其中包括杰罗姆·亨塞克、夏茨威尔·奥伯、约瑟夫·比克内尔、查尔斯·斯塔克·德雷珀（Charles Stark Draper）、奥托·卡尔·科彭（Otto Carl Koppen）、约瑟夫·纽厄尔（Joseph Newell）、约翰·马卡姆（John Markham）、曼弗雷德·劳舍尔（Manfred Rauscher）和爱德华·泰勒（Edward Tylor）。但也有一些新加入的成员，如研究空气动力学的钱学森、罗德尼·史密斯（Rodney Smith）、霍顿·盖福德·斯蒂弗，研究结构学的沃尔特·盖尔（Walter Gale）和雷蒙德·比斯普林霍夫（Raymond Bispling-hoff），研究航空工程设计的勒内·米勒（Rene Miller）和弗兰克·本特利（Frank Bentley），研究引擎的奥古斯塔斯·罗戈夫斯基（Augustus Rogowski）和顾培木（Pei-Moo Ku），仪表与控制领域的沃尔特·麦凯（Walter Mckay）、罗杰·西曼斯（Roger Seamans）、詹姆斯·福布斯（James Forbes）、威廉·威姆斯（William Weems）和罗伯特·米勒（Robert Mueller）。在战前，这个系每年的招生人数大约为150人，但到了1946～1947学年度，这个数字一下子跃升到了425人。航空是20世纪40年代的热门专业，正如1960年的航空航天一样。此外，钱学森的到来也使许多学生对航空工程系趋之若鹜。事实上，钱学森此时已经大名远扬。“当我们知道钱学森要来的时候，大家都相当兴奋，因为他可是一颗正在上升的学术明星。他被视为麻省理工学院的重要新生代生力军，是一个不容忽视的大人物。”麻省理工学院校友鲍勃·萨默斯回忆道。
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1946年10月，因为要参与两项机密的海军计划，钱学森向有关方面提交了保密许可证申请。这两项计划其一为“流星计划”，是海军军械部以合同形式委托麻省理工学院，为其建造一枚配备固体燃料火箭引擎的导弹。另一个项目则属于海军武器部，要在麻省理工学院建造一座超音速风洞。钱学森填写了无数表格，回答诸如父母是什么人、以前曾住在哪里、参加过哪些专业社团组织等问题，以便情报部门对其背景加以审查。钱学森还申请了最高级别的保密许可证，从而令其可以接触空军的各项计划以及原子弹研制的曼哈顿计划。
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钱学森在曼哈顿计划中到底进行了哪些研究工作，现在仍不为人所知。但很明显，在此期间，钱学森对核物理非常感兴趣，甚至设想了一个原子能可以得到和平利用，从而造福人类的未来社会。1946年，《航空科学杂志》发表了钱学森的一篇说明性论文《原子能》。在这篇论文中，钱学森用通俗易懂的语言详细解答了爱因斯坦的质能理论、原子结构、核裂变和结合能曲线等科学术语的定义。“这篇论文在美国和平利用核能的发展过程中并没有起到实质性的影响，但是我认为，文章中勾勒出的核能发展过程与实际上发生的基本相同，”钱学森在加州理工学院时的熟人冯元桢说道，“它的预见性是非常了不起的。”此外，钱学森还准备了一系列关于核能推进火箭的讲稿，在麻省理工学院和马里兰州的约翰霍普金斯实验室，他都曾就此作过演讲。这些演讲如此动人心弦，以至于数十年后人们还记得其中的内容。在这些演讲中，钱学森讨论了与建造核能推进火箭相关的各种问题。他表示：“建造核能推进火箭的困难之处在于，燃烧室中产生的极度高温会令燃烧室在一瞬间变形解体。”他还提出了这些问题的可能解决方案。
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种种迹象表明，钱学森在麻省理工学院的上升势头将会与他在加州理工学院时一样迅猛惊人。他刚到麻省理工学院没几个月，航空工程系就考虑立即提升他为终身教授，而不是等上几年再说。当航空工程系主任杰罗姆·亨塞克1947年2月要求冯·卡门为钱学森转为终身教授写一封推荐信时，冯·卡门写道：
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在应用数学和数学物理解决空气动力学和结构弹性方面的问题时，钱学森博士是这一领域当之无愧的佼佼者……我相信，他完全有资格担任终身教授。我相信，他是一个好老师，而且拥有天才的组织能力。无论对待科学还是所在的研究机构，他都能尽忠职守，全心奉献。这使他成为一个可以交付重任的人，我确信你也会同意这一点。
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1947年春季学期，钱学森在麻省理工学院开设了他的第一门课。这是一门面向30多名航空系研究生的关于可压缩流体的基础课程，讨论的话题包括可压缩流体在二维和三维空间中的流动，以及黏性流动问题。此外，这门课还对钱学森个人的一些工作及这一领域其他前辈大师——普朗特、格劳特（Glauert）、雷利（Rayleigh）和詹森（Janson）——所做的工作进行回顾与解释。
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当钱学森第一次大步流星地走进教室的时候，他的学生们都非常吃惊。这个小个子中国人看上去并不比他们年纪更大。吉姆·奥尼尔（Jim O’Neill）回忆道：“他显得非常年轻，因为身材瘦小，看起来比他当时的实际年龄还要年轻得多。”身高168厘米，体重125磅的钱学森也比他的许多学生都要矮得多。在学生们的记忆中，钱学森总是西装革履，系着领带，显得十分正式。身形瘦削、声音尖细、讲话慢条斯理的他甚至会给人一种弱不禁风的感觉。不过，不止一位学生回忆道，能够跟着冯·卡门的得意门生、大名鼎鼎的钱教授上课，当时绝对是一件令人兴奋的事情。
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然而，这种兴奋的感觉很快便让位给恐惧。尽管学生们来到麻省理工学院时，已经作好了面对激烈竞争的准备（写有“理工地狱”字样的小旗子在校园内很容易就能买到），但他们可没作好当钱学森学生的准备。这个小个子中国教授疾风骤雨式的授课风格让他的课堂变得恐怖无比，许多学生直到半个世纪后仍对其记忆犹新。他们都记得钱学森出过的那些难得要死的考试题，给他们打的那些惨不忍睹的分数，以及让人两腿发软的毫不留情面的评语。
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