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テオドール・フォン・カルマン（ハンガリー語: ( szőllőskislaki ) Kármán Tódor [ (søːløːʃkiʃlɒki) ˈkaːrmaːn ˈtoːdor ]、1881年5月11日- 1963年5月6日）は、ハンガリー系アメリカ人の数学者、航空宇宙工学者、物理学者で、航空学と宇宙航行学の分野で活躍した。彼は、超音速および極超音速気流を特徴づける空気力学の重要な進歩に貢献した。宇宙空間の境界は、彼の功績を称えて「カルマン線」と名付けられている。 [ 3 ]カルマンは、20世紀の傑出した空気力学理論家とみなされている。[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
テオドール・フォン・カルマンは、当時オーストリア＝ハンガリー帝国の一部であったブダペストのユダヤ人家庭に、ヘレン（Konn または Kohn、ハンガリー語: Kohn Ilka）とモール・カルマンの息子として、カルマン・トドルとして生まれた。[ 1 ]彼の祖先の中には、プラハのゴーレムの創造者とされるラビ・ユダ・レーヴ・ベン・ベザレルや、ゾハールについて書いたラビ・モーゼス・クニッツがいた。[ 1 ]彼の父モールは、ハンガリーの学校制度を改革し、ブダペストにミンタ・ギムナジウムを設立した著名な教育者であった。彼は影響力のある人物となり、教育省の委員となり、[ 7 ]「皇帝のいとこである若い大公の教育計画」を担当した。 1907 年にモール・カルマンは貴族に叙せられ、セオドアは後にそれについて次のように述べている[ 8 ]
貴族の称号を受けるには、父は土地を所有していなければなりませんでした。幸運なことに、父はブダペスト近郊に小さなブドウ園を所有していたので、皇帝は父に「von Szőllőskislaki」（小さなブドウ）という称号を与えました。ハンガリー人の私でさえ、完全な称号はほとんど発音できないので、私はそれを「von」と短縮しました。[ 8 ]
テオドールには3人の兄弟（エレメール・カルマンを含む）と1人の妹、ジョセフィーヌがいた。6歳で「大きな暗算」ができた[ 9 ]。例えば6桁の数の掛け算などである[ 8 ] 。父親は息子が神童で変わり者になることを恐れ、テオドールの数学教育を思いとどまらせた[ 9 ] 。彼は父親と父親の元教え子から指導を受け、後にブダペストのミンタ・ギムナジウムに入学した。ミンタでの最後の年に「ハンガリー全土で最も数学と科学に優れた学生」としてエトヴェシュ賞を受賞した[ 9 ] [ a ]。
彼は市内の王立ヨーゼフ工科大学（ブダペスト工科経済大学）で工学を学んだ。1902年に機械工学の学位を取得して卒業し、卒業論文のテーマは「丸い端を水平面によって支えられた重い棒の運動」であった。その後、オーストリア＝ハンガリー軍で砲兵士官候補生として1年間勤務した。[ 9 ] 1903年から1906年まで王立ヨーゼフ工科大学で助手として働いた。1906年にドイツ帝国に移り、ルートヴィヒ・プラントルとともにゲッティンゲン大学に入学し、1908年に「大型構造物の座屈の数学的モデル」に関する研究で博士号を取得した。[ 9 ]彼はゲッティンゲンで4年間教鞭を執った。1913年、ドイツ有数の大学であるアーヘン工科大学の航空研究所の所長に就任した。アーヘン工科大学での彼の研究は、第一次世界大戦中の1915年から1918年にかけてオーストリア＝ハンガリー軍での勤務によって中断され、その間に彼は初期のヘリコプターであるペトロツィ＝カルマン＝ジュロヴェツを設計した。[ 9 ]
戦争後、1919年に彼は母と妹のジョゼフィーヌと共にアーヘンに戻った。彼の生徒の中にはグライダーに興味を持ち、レーン＝ロッシッテン協会の競技会を航空学の進歩の機会と捉える者もいた。カルマンはヴォルフガング・クレンペラーに競技用グライダーの設計を依頼した。[ 11 ]
ジョセフィンは兄のテオドールに、科学を国境を越えて広げるよう勧めた。彼らは1922年9月にインスブルックで開催された最初の国際力学会議を組織した。その後の会議は国際理論応用力学連合として組織された。[ 12 ]
1926年、フォン・カルマンは風洞を建設するためにカリフォルニア工科大学から初めて米国に招かれた。[ 13 ] [ 9 ] 1930年には、カリフォルニア工科大学のグッゲンハイム航空研究所（ GALCIT ）の常勤所長に招かれ、彼の母と妹のジョセフィンもカリフォルニアに移住した。[ 9 ]
ナチズムに関するヨーロッパの動向を懸念したカルマンは、1930年にカリフォルニア工科大学のグッゲンハイム航空研究所（GALCIT）の所長職を引き受けた。[ 13 ]所長職には研究助手を置くことが認められており、彼はアーヘンで3年間研究していたアメリカ人のフランク・ワッテンドルフを選んだ。 [ 14 ]
別の学生であるアーネスト・エドウィン・ゼヒラーは、航空機の信頼性の高い機体を作るという問題に取り組み、フォン・カルマンの支援を受けて、空力弾性に関する理解を深めた。
アメリカ陸軍航空隊はカリフォルニア工科大学（Caltech）にJATOロケットの製造を依頼したが、Caltechは産業界での事業展開には関心を示さなかった。1936年、フォン・カルマンはアンドリュー・G・ヘイリーの法律事務所に依頼し、大学院生のフランク・マリナ、実験ロケット研究の協力者であるジャック・パーソンズとエドワード・フォーマンと共にエアロジェット社を設立し、JATOロケットモーターの製造を開始した。フォン・カルマンは後にアメリカ合衆国の市民権を取得した。
1940年、フォン・カルマンは、連邦公共事業庁長官ジョン・M・カーモディによって、ワシントン州タコマ郊外で1940年11月7日に発生したタコマ・ナローズ橋の崩落事故を調査する技術者委員会のメンバーに選ばれた。彼の専門知識は、橋に作用する空気力の影響を発見し、橋の異常な「ギャロッピング」挙動と最終的な崩落の原因を突き止める上で重要な役割を果たした。彼は土木技師のオトマー・アマンとグレン・B・ウッドラフとともに、1941年3月28日に報告書「タコマ・ナローズ橋の崩壊」[ 15 ]を発表した。
第二次世界大戦中のドイツの活動により、アメリカ軍のロケット研究への関心が高まった。1943年初頭、アメリカ陸軍航空軍資材司令部の実験工学部は、イギリスの情報筋から得た、ドイツのロケットが100マイル（160km）以上飛ぶことができるという報告をフォン・カルマンに送った 。1943年8月2日付の手紙で、フォン・カルマンはドイツの計画に関する分析とコメントを陸軍に提供した。[ 16 ]
1944年、彼はGALCITに所属する他のメンバーと共にジェット推進研究所（JPL）を設立した。JPLは現在、NASAとの契約に基づきカリフォルニア工科大学（Caltech）が管理・運営する連邦政府資金による研究開発センターとなっている。1946年には、米国陸軍航空隊の航空技術を研究する科学諮問グループの初代議長に就任した。また、NATOの空力研究監督グループであるAGARD （1951年）、国際航空科学会議（1956年）、国際宇宙航行アカデミー（1960年）、ブリュッセル南部のシント＝ヘネシウス＝ローデにあるフォン・カルマン流体力学研究所（1956年）の設立にも貢献した。
彼は最終的に超音速運動の分野で重要な人物となり、画期的な論文の中で航空技術者たちが「超音速運動の分野に通じる閉ざされた扉を懸命に叩いている」と指摘した。[ 17 ]
1944年6月、フォン・カルマンはニューヨーク市で腸癌の手術を受けた。手術により2つのヘルニアが発生し、フォン・カルマンの回復は遅かった。9月初旬、まだニューヨークに滞在していたフォン・カルマンは、ラガーディア空港の滑走路で米陸軍航空隊司令官のヘンリー・H・アーノルド将軍と会い、アーノルド将軍はフォン・カルマンにワシントンDCに移り、科学諮問グループを率いて軍の長期計画コンサルタントになるよう提案した。フォン・カルマンは9月中旬頃にパサデナに戻り、1944年10月23日にSAGの職に任命され、1944年12月にカリフォルニア工科大学を去った。[ 18 ]
フォン・カルマンは81歳で、ジョン・F・ケネディ大統領によりホワイトハウスの式典で授与された最初の国家科学勲章を受章した。彼は「航空学の基礎となる科学と工学におけるリーダーシップ、力学の多くの分野における効果的な教育と関連する貢献、軍に対する卓越した助言、そして科学と工学における国際協力の促進」により表彰された。[ 19 ]
フォン・カルマンは生涯独身だった。1963年、82歳の誕生日の5日前に西ドイツのアーヘンへの旅行中に亡くなった[ 20 ]。遺体は米国に送還され、現在のハリウッド・フォーエバー墓地にあるベス・オラム霊廟に埋葬された[ 21 ]。彼は時折、火星人の一人として描写されることがある[ 22 ]。
フォン・カルマンの名声は、流体の流れを研究するための数学的手法の使用と、それらの結果を実用的な設計に導くための解釈によるものでした。 [ 23 ]彼は、現代のジェット機に広く見られる後退翼の重要性を認識する上で重要な役割を果たしました。
具体的な貢献としては、非弾性座屈理論、円柱周流における非定常後流、層流の安定性、乱流、定常流および非定常流における翼型、境界層、超音速空力学などが挙げられる。彼は弾性、振動、熱伝達、結晶学など、他の分野にも貢献した。また、彼の名前は、例えば以下のような多くの概念にも見られる。
フォン・カルマンの死後4年、彼の自伝『風と彼方』がリー・エドソンとリトル・ブラウン・アンド・カンパニーによって出版された。その後、 7つの主要な学術誌が著名な著者による書評を掲載した。この本は専門的ではなく一般読者向けに書かれていたため、トーマス・P・ヒューズ[ 24 ]は、フォン・カルマンの研究の技術的な文脈を考えると問題があると指摘した。ヒューズは、フォン・カルマンが「数学的分析を可能にする単純化の仮定を見つける天才ぶりを発揮した」ことを認めた。スタンリー・コーシンは、フォン・カルマンの応用数学者および教師としての才能を認めつつも、この自伝は「男と彼のエゴの結婚」であると指摘した。晩年、フォン・カルマンは「世界的なシンポジウムや学会の企画者」であり、「国防総省の上層部の顧問」であった。[ 25 ]
創造性について、フォン・カルマンは「最も優れた創造的思考は、組織化されたチームからではなく、自分自身の世界の静寂から生まれる」と書いた。[ 11 ]： 307 IB ホリーはレビュー[ 26 ]で、「創造的プロセス、その要素、育成、活用に関する鋭い洞察」と評した。ホリーによれば、フォン・カルマンは「陽気な飲酒と美しい女性との交際」を好んだという。
J. ケスティン[ 27 ]による熱烈な書評では、読者に本書を購入して研究し、参考書として大切にするよう勧めている。一方、チャールズ・ズスキント[ 28 ]は、フォン・カルマンが慣習（ガミナリー）を軽蔑していることを批判している。ズスキントは、本書がヴェルナー・フォン・ブラウンのアメリカ訪問に対する何らかの反応や、謝雪事件の解明を示すことを期待していたが、「一般論に陥っている」と指摘している。ズスキントはまた、フォン・カルマンを軍国主義者と評し、「当時住んでいた国で軍当局と生涯にわたって関係を持っていたことを全く恥じない率直な技術者」と述べている。
フォン・カルマンの王立協会回顧録も執筆したシドニー・ゴールドスタインは、自伝[ 29 ]をレビューし、「著名なエンジニアであり科学者であり、温厚で機知に富み、多くの旅をし、多くの人に知られ、国際協力に尽力し、科学者として軍隊を『最も付き合いやすいグループ』だと感じていた」と回想している。
