航空學領域的學術巨擘馮·卡門是加州理工學院裡的傳奇人物，一個充滿神秘色彩和矛盾的老頭。他的思維是如此敏銳，可以在餐巾紙上片刻之間解開其他教授為之糾結幾個星期的複雜數學難題，但他又是如此的漫不經心，以至於系裡的教授不得不共同出資為他雇一名司機，每日接送他進出校園，以免馮·卡門自己在停車場倒車入位時把別人的車子撞得坑坑窪窪。不同的人對馮·卡門的看法各不相同：他是母親眼裡溫馴聽話的好兒子，年輕女性眼中大肆調情的老不正經，研究生眼中一個父親般的師長，公眾眼中一位可敬的科學顧問。在加州理工學院，馮·卡門是一個麻煩不斷、難以約束、天不怕地不怕的老頑童，他儘管身材不高，卻自有威嚴。他有著一雙鐵灰色的眼睛，濃重的掃帚眉，一頭亂糟糟的黑髮。多數人喜愛他，所有人都敬重他，但卻只有極少的人能夠理解他。
終其一生，馮·卡門都對故鄉布達佩斯念念不忘。1881年，他出生在那裡。「身穿真絲晚禮服的貴婦坐在馬車裡，一身紅色制服、頭戴毛皮帽子的輕騎兵拱衛在側，穿行過布達佩斯經受過戰火洗禮的滿目瘡痍的古老山丘，」馮·卡門在自傳中寫道，「但在這樣的一幕下，也藏著社會動盪的暗潮洶湧。」
布達佩斯被多瑙河一分為二。西岸是美麗的哥特式古城布達，蜿蜒狹窄的鵝卵石街道穿過城市，中世紀古堡的遺址點綴其間。奧地利皇帝約瑟夫一世莊嚴雄偉的宮殿矗立於小山之上。佩斯城位於多瑙河東岸，與布達相比，地勢較為平坦，是個繁忙的商埠。佩斯城的環城大道兩側，分佈著鱗次櫛比的銀行和交易穀物、牛肉、水果和葡萄酒的貿易行，而在城市的外圍，則是新建的鋼鐵廠、紡織廠和皮革廠。
在馮·卡門的年輕時代，布達佩斯的發展速度超過了歐洲大陸上的任何其他城市。這裡彙集了近百萬人口，第一條地鐵也在此時建成。經濟繁榮伴隨著文藝復甦，城裡的歌劇院、藝術博物館、園林、雕塑廣場和多瑙河邊星羅棋布的小咖啡館為市民和旅居在這裡的作家、藝術家和演員提供了多樣化的文化生活空間。
推動這場文藝復甦的主力是地位直線上升的猶太人。19世紀後期，社會改革削弱了束縛在猶太人和其他少數民族身上的封建枷鎖，使他們得以擺脫形同鄉下奴隸的生活。1848年，匈牙利廢除了農奴制度，1868年頒布的《國籍法案》則賦予包括猶太人在內的所有非馬扎爾人以公民權利。這項立法許可了猶太農民遷入城市，一個有著遠大抱負的人可以旅行到附近的城鎮去做點小生意，從而讓他的孩子有機會接受教育，以後能到布達佩斯去闖蕩一番事業。到了19世紀末，猶太人已經成為布達佩斯城中一個富裕而博學的新興人群。[1]
馮·卡門就生在這樣的環境中。他的父親是匈牙利最有名的學者，長期擔任奧匈帝國教育部長。在任時，他創立了一所專為天才兒童設立的示範高中。馮·卡門的母親是一位出身書香門第的優雅的知識女性，曾經發明了「布拉格傀儡」機械人的16世紀著名數學家貝扎雷爾（Yehuda Loew Ben Bezalel）就是她的先祖之一。年輕的馮·卡門在他父母坐落於布達城齊奧賽法羅斯（Jozsefvaros）的豪宅中長大，享受著專屬於上流階級的種種特權。
年僅9歲的馮·卡門便被父親送進了他一手創辦的示範高中，在那裡，他向研究生學習高等數學。後來，他還拿到了一年一度、專門頒發給全匈牙利數學最好的學生的歐斯特福斯獎（Eostvos prize）。這所學校有「精英苗圃」之稱，許多日後國際知名的大科學家，如愛德華·特勒（Edward Teller）、約翰·馮·諾依曼（John von Neumann）和利奧·齊拉特（Leo Szilard）都是這裡的畢業生。在此期間，馮·卡門也學會了布達佩斯的青年紳士們所擅長的那些迷人花樣：跳舞，對女人獻慇勤，說俏皮話兒，還有擊劍。到他16歲時，幾乎有十多條不同的人生道路擺在他面前，但他的夢想卻是進入一所歷史悠久的外國大學，在那裡把畢生精力奉獻給科學。
不過，這些方案卻因為他的父親而備受阻撓。西奧多·馮·卡門的父親莫裡斯·馮·卡門（Maurice von Karman）是個拘謹古板的人，總是企圖控制子女成長過程中的方方面面。出於對本地小學的不信任，他為家裡的孩子聘請了私人教師。出於對既有教材的不信任，他甚至自己親手編寫識字課本、教科書和童話故事。當6歲的馮·卡門表現出非同尋常的心算能力時，老馮·卡門嚇壞了，生怕自己的兒子變成那種「學究型白癡」。他極力消除兒子所擁有的「人肉計算器」天賦，拿走數學書，命令馮·卡門改為閱讀與地理、文學和歷史有關的書籍。他大獲成功，馮·卡門的數學計算天分果然消失得無影無蹤，而且從此以後，他連個簡單的乘法都要算上半天。馮·卡門從高中畢業時，他的父親因為多年來與同事充滿敵意、嚴重不合而導致精神崩潰，被迫住進療養院。為了節約家裡的開支，馮·卡門考入離家較近的皇家約瑟夫理工學院，而為了讓父親高興，他選擇主修工程學——在老馮·卡門看來，這比數學實用多了。
接下去的幾年時間對於年輕的西奧多·馮·卡門來說相當舒服。遠離凡事吹毛求疵的父親，他學著運用自己驚人的數學技巧解決實際的工程學難題。儘管還只不過是一介本科生，馮·卡門卻成功地用數學方法消除了發動機閥門的噪聲問題，並就此寫出一篇充滿洞見的工程學論文。畢業之後，馮·卡門在奧匈帝國炮兵部隊裡服了一年兵役。此後，他回到皇家約瑟夫理工學院。那裡的教授對他的天賦印象深刻，因此聘請他出任水動力學助理教授。在此期間，馮·卡門完成了一篇關於結構屈曲的論文。他的深刻見解為工程師們提供了一個非常有價值的參考依據，在建築橋樑、飛行器和建築物上都有重要用途。
1906年，這篇論文正式發表，馮·卡門第一次嘗到了國際認可的滋味。歡呼聲重新激起了他在理論科學領域大展宏圖的野心。馮·卡門面對兩難決定：是應該留在布達佩斯，過一種安全、體面的工程學教授的生活？還是在國際知名的大學裡當一名研究生，繼續研究他的屈曲問題？
馮·卡門的父親再一次替他作出了決定。為自身疾病所苦、深感未能受到祖國足夠重視的父親勸馮·卡門外出冒險，揚名立萬。馮·卡門向匈牙利科學院申請了一筆獎學金，用於繼續研究屈曲問題，此後又向哥廷根大學力學系提交了在世界著名教授路德維希·普朗特門下攻讀研究生學位的申請。哥廷根大學接納了馮·卡門，並答應給他兩年的獎學金。1906年，馮·卡門離開布達佩斯舒適的家，前往德國闖蕩。
馮·卡門到達哥廷根時正值10月。藏身於萊茵河谷之中的哥廷根是一座優雅的古城，窄窄的石板小路連接起城中哥特式教堂高聳的塔樓和中世紀風格的民居。城牆之內，居住著大約兩萬居民。舉世聞名的哥廷根大學於1737年創立於這座城市。哥廷根大學文人輩出，詩人亨利·朗費羅（Henry Longfellow），歷史學家喬治·班克羅夫特（George Bancroft）和格林兄弟都曾是這裡的學生。著名的《格林童話》就是在哥廷根大學的圖書館裡完成的。這裡也湧現過眾多數學天才，如提出複數概念和代數基本原理的卡爾·高斯（Carl Gauss），以及提出函數理論並以其與空間幾何相關的工作為愛因斯坦的相對論奠定理論基礎的伯恩哈特·黎曼（Bernhard Riemann）。
馮·卡門來到哥廷根時，這所古老的大學正在邁進一個新的黃金時代。不過幾十年間，哥廷根就貢獻出了20世紀最重要的多項科學進展。戴維·希爾伯特（David Hilbert）和費利克斯·克萊因（Felix Klein）在這裡作出了具有突破性的幾何學研究，並培養了後來以發明變分學聞名於世的理查德·柯朗（Richard Courant）。在20世紀10～30年代曾在哥廷根大學待過的科學家中，後來有4人獲得了諾貝爾獎：以X光晶體衍射方面的研究工作開創了固態物理學這一新領域的馬克斯·馮·勞厄（Max von Laue），用矩陣闡述量子理論的沃納·海森伯格（Werner Heisenberg），研究電子可激發性的詹姆斯·弗蘭克（James Franck），以及研究量子力學的保羅·狄拉克（Paul Dirac）。在此期間，一個名叫羅伯特·奧本海默（Robert Oppenheimer）的年輕美國人也在哥廷根師從馬克斯·玻恩（Max Born）研究亞原子粒子。多年後，他將回到美國，擔負起建造原子彈的重任。
哥廷根大學奉行嚴格的等級制度，只有最優秀的人才能享受尊榮，獲得保障。這一制度從19世紀開始自德國興起，此後作為一種現代研究型大學的典範輸出到世界各國。在陡峭的學術金字塔底部，研究生要花大約6年時間完成一篇原創性的博士論文。畢業之後，那些想要成為教授的人繼續留在大學作博士後研究，這至少又得再花上6～10年的時間。在這一階段，年輕學者需要幫助教授進行研究，給本科生講課，完成第二篇關鍵性的論文。如果他的工作令人滿意，那麼，他可以升到第三級，獲得一個類似於助理教授的職位。此後，他有機會被提升為副教授。但除非正教授的職位空出來，否則他將在這個副教授的職位上一直幹下去。
通常而言，一所院系會有幾個20多歲的博士後、30多歲的助理教授，一到兩個40多歲的副教授，以及一個50～60歲的正教授。正教授在德國的學術體系裡極其受人尊敬。在那些著名大學裡，通常要在教學和科研上投入畢生精力，方能到達這個尊榮的頂點。競爭激烈殘酷。《德國大學》（The German University）一書的作者丹尼爾·法倫（Daniel Fallon）寫道：「長達20多年的等待期司空見慣，在這期間，許多經濟狀況不佳的學者心灰意冷，放棄了學術生涯，有些人甚至在等待中去世。」
馮·卡門在哥廷根大學的最初幾年大約是他一生中最悲慘的時光。對於嚴苛乏味的校園政治，這個從匈牙利來的年輕人在心理上並沒有作好準備。與路德維希·普朗特第一次見面，這位留著大鬍子、戴著眼鏡的教授就遞給馮·卡門一張清單，上面是15個論文題目，馮·卡門必須從中挑選一個。當馮·卡門告訴普朗特，他想要在本科階段專注於無彈性樑柱的屈曲問題時，普朗特看起來根本無意於為馮·卡門提供任何方向性的建議。幾個月過去了，馮·卡門感到孤獨而沮喪。他厭惡地發現，學校的等級制度甚至蔓延到了大學本科階段。新成立的擊劍和品酒小團體將猶太人和天主教徒排除在外，像小說《蠅王》（Lord of the flies）中描述的那樣，即使在學生之間，也分成小派系，彼此傾軋，惡毒攻擊。馮·卡門回憶道：「學校裡根本沒有真誠的社會交往，只有軍隊裡那種老兵對新兵式的欺凌侮辱。」
馮·卡門兩度險些從哥廷根大學退學。1907年，他跑到柏林附近的夏洛滕堡工學院（Charlottenberg Technical College，今柏林工業大學）註冊入學。但是那裡的設備太差，他和教授也一樣合不來。對馮·卡門來說十分幸運的是，回到哥廷根大學之後，德國軍火商克虜伯（Krupp）恰在此時為普朗特提供了一台大型液壓機。這就使得馮·卡門得以繼續關於屈曲問題的研究，並完成自己的博士論文。這之後在1908年，馮·卡門的獎學金到期了。他沒有想方設法繼續留在哥廷根，反而跑到了巴黎，在那裡像個波希米亞藝術家一樣快樂地遊蕩了兩個星期。在巴黎，馮·卡門聽了居里夫人的講座，白天在咖啡館裡消磨時光，晚上則四處參加舞會。
這時候，一個改變馮·卡門人生軌跡的機遇出現了。在即將告別哥廷根的那段迷茫而漫無目的的時間裡，馮·卡門清楚地記得其中一個他永遠不會忘卻的日子。1908年3月21日清晨，剛參加完一個通宵舞會的馮·卡門步行回家。筋疲力盡的他決定在聖米歇爾大道上的一家咖啡館裡小坐片刻。就在那裡，他遇見了一個朋友的女兒瑪格麗特·維琦（Margrit Veszi）。身為報社記者的維琦請馮·卡門開車帶她去萊茵河左岸的閱兵場，參觀英國飛行員亨利·法曼（Henry Farman）進行的歐洲首次兩公里飛行試驗。馮·卡門開始時對此加以拒絕，號稱自己對看一個「木頭和紙做的箱形風箏滿天飛」不感興趣。但最後，他還是屈服了，乖乖開車送維琦到了飛機場。
天將破曉時，馮·卡門看到了從機場南端推過來的「瓦贊」（Voisin）飛機。亨利·法曼鑽進藏在固定機身的金屬網後面的駕駛艙，螺旋槳開始轉動，引擎轟鳴，飛機升入空中，在飛機場上空繞圈飛行。觀眾們都驚呆了。在此之前，他們只從報紙上看到過關於萊特兄弟發明飛機的報道，但卻從來沒有親眼目睹過。他們甚至懷疑這件事是否是真的。對於許多歐洲人來說，這次試飛是讓他們相信空中飛行確屬可能的第一個確切證據。
馮·卡門為這次飛行所深深震撼，他決定在這一領域深入研究。在巴黎，他拜會了許多飛機製造商，討論如何設計更輕巧但馬力更強勁的發動機。這些討論並沒能得出任何實質性的結果，但馮·卡門卻希望能夠就此深入地研究航空學問題。接下來，當普朗特寫信給馮·卡門，邀請他在哥廷根大學新建的風洞實驗室擔任助理時，馮·卡門興奮不已，一口答應。他於這年秋天再度回到德國，很快就完成了一篇預言飛行對未來經濟的重大意義的論文。
在接下來的4年中，馮·卡門一直擔任普朗特的無薪講師。在此期間，這個年輕的匈牙利人完成了多項最重要的空氣動力學研究。1911年，他通過數學分析的方法發現，當飛機穿過氣流時，機身兩側會形成兩股平行的渦流，而這會產生空氣動力學上的阻力。這種現象此後被命名為「卡門渦街」（Karman Vortex Street）。未來的幾十年中，它被廣泛用於解釋潛水艇、無線電發射塔、電線的振蕩問題，甚至幫助人們找出了華盛頓州一座大橋倒塌的原因。
儘管聲名鵲起，馮·卡門在哥廷根大學卻看不到任何被提升的希望。他開始看到，作為一個存在本質缺陷的教育體系的一部分，學校中裙帶之風盛行，爭權奪利的例子比比皆是。正教授和其他人在待遇和地位上的差距過於懸殊。當時，上私人課程的學生常常會被收取強制性的聽課費，這些錢最後都落入了授課教授的口袋。因為私人課程和公開課常常無從區分，這便成了一些教授廣開財路的不二法門。與此同時，無薪講師要長時間地工作，卻得不到任何工作上的保障，收入也全憑學生們的意願。馮·卡門有一次尖刻地諷刺道，哥廷根大學的一個歷史悠久的傳統便是，娶一個教授的女兒是成為學術明星的最佳捷徑。
對自身處境充滿怨氣的馮·卡門作出了一個幾乎自毀前程的決定。他魯莽地接受了匈牙利一所偏遠的大學的全職教授職位。這所學校由財政部而非教育部撥款，而它的主要教育目標是培養采金專家。馮·卡門對采金絲毫不感興趣，但他非常在意全職教授的待遇。於是，1912年，馮·卡門搬到了小城塞姆茨班亞，開始擔任這所大學的應用力學系主任。這裡的研究基礎設施極不完備，而學生們則因為馮·卡門取代了上一位年復一年使用同一份試卷的教授而怨聲載道。為此，馮·卡門請了一年假，重返哥廷根完成自己的研究項目。事實上，他再也不打算回到塞姆茨班亞了。
回到哥廷根之後，受人愛戴的費利克斯·克萊因將馮·卡門叫到辦公室，狠狠訓了他一通。他痛斥馮·卡門不該接受一個採礦學院的職位，並向馮·卡門許諾，一旦有好大學的教授職位空出來，他一定為馮·卡門爭取。然而，當不久以後慕尼黑大學的一個教授職位真的空出來的時候，卻被一位退休教授的女婿所接替。馮·卡門只得退而求其次，接受了亞琛理工學院航空學和力學系的教授職位，並出任亞琛空氣動力學研究所主任。
在亞琛，馮·卡門著手重新設計風洞，招募新的人手，致力於機翼設計的創新理論，並與身兼教授與實業家雙重角色的雨果·容克（Hugo Junkers）合作，開創了大學與德國飛機製造企業協作研發生產的先例。這時候，馮·卡門才不過31歲，但卻已經找到了自己真正熱愛的工作方向並投身於其中。
1914年7月28日，馮·卡門搬到亞琛剛過一年，奧地利就向塞爾維亞宣戰。馮·卡門被奧匈帝國軍隊徵召入伍，擔任上尉。馮·卡門的研究工作在接下來的4年中為戰爭所打斷，但是在這些年中，他卻也獲得了管理龐大預算和監督軍事工程的寶貴經驗，此外，他還與手握大權的匈牙利、奧地利和德國軍官們建立了良好的個人關係。
4年戰爭中，馮·卡門一次都沒回過家。在此期間，他的父親不幸逝世。1918年，馮·卡門終於得以返回匈牙利，撫慰他年邁的母親。這一年晚些時候，奧地利皇帝查理一世在11月間宣佈退位，匈牙利議會宣佈獨立，建立匈牙利共和國。新政府在邁克爾·卡洛伊（Michael Karolyi）伯爵的率領下逐漸向社會主義靠攏，政權最終落入共產黨人貝拉·庫恩（Bela Kun）的掌控下。共產黨人請馮·卡門留在匈牙利，擔任教育部副部長。馮·卡門答應了，並將原子物理學和現代生物學等新興科目引入了匈牙利大學課程設置中去。
然而，馮·卡門的政治生涯只持續了兩個月。1919年8月，羅馬尼亞軍隊入侵匈牙利，貝拉·庫恩政府倒台，布達佩斯淪陷。馮·卡門藏身於朋友家中，直到外面形勢平靜下來，他可以安全離開匈牙利。馮·卡門回到亞琛理工學院，而他的職位居然仍奇跡般地保存著。不過，大學本身已經關閉了長達5年，幾乎處於無人問津的狀態。馮·卡門巧妙地說服了比利時軍隊重建亞琛大學航空學實驗室，而代價是免費為軍官講授航空學課程。
1921年前後，馮·卡門的生活逐漸回復正常。他的母親和妹妹約瑟芬離開匈牙利，住進了馮·卡門在荷蘭法爾斯的新家。在這所離亞琛大學不遠的房子裡，馮·卡門一家經常舉行派對。母親和妹妹替馮·卡門管起了家務和社交活動，讓他可以放手進行研究。
接下來的幾年對於馮·卡門來說簡直幸福無比。在發表了多篇關於空氣動力學阻力、湍流邊界層、流體表面摩擦和混沌運動的重要論文之後，他的名氣更大了。他與容克和齊柏林（Zeppelin）這樣的飛機製造公司簽訂了相當有利可圖的合約。在校園裡，因為可以形象生動地描述科學概念——用澡盆裡打著轉兒流入下水道的洗澡水來解釋渦流的概念，或是將慣性比做兩隻倒吊在滑輪組繩子兩端的猴子，因此他講的課大受歡迎。他可以與來自歐洲各地的學生合作，因為他不僅可以講一口流利的匈牙利語，還能說意大利語、法語、德語和英語，以及「一點點意第緒語（猶太人的通用語言）——剛夠講笑話的水平」。他很快便成為這些學生科學上的導師和生活上的知交密友。
然而，到了20世紀20年代中期，超出馮·卡門掌控範圍內的事情開始擾亂他的生活。通貨膨脹搾乾了大學的研究基金，剩下的那點兒錢猶如涓滴之水辦不了任何事情。1922年的時候，德國馬克與美元的匯率還是400:1，到了1923年底，就跌到了4.2萬億馬克兌1美元。銀行請簿記員的時候特意強調要能數清楚到底有多少個零，提款的時候則乾脆上秤稱重。依賴私人捐助和國家支持的亞琛工業大學入學率驟降。1921至1922學年，數學和物理系只招收到94名學生。到1924至1925學年度，這個數字進一步降到29。
接下來，1922年，馮·卡門在哥廷根大學的導師路德維希·普朗特受聘前往慕尼黑理工大學擔任應用力學系主任。正如大家所預料的，他指定馮·卡門作為自己的接任者，擔任哥廷根大學的應用力學研究所主任。鑒於普朗特被公認為歐洲航空學領域最舉足輕重的角色，他的推薦無疑是一種殊榮。然而，由於當時「自然科學界瀰漫著一股反猶太人的風氣」，馮·卡門的任命卻遭到了哥廷根大學另外一些教授的反對。斯時，哥廷根大學已經有了4名猶太裔自然科學教授——馬克斯·玻恩，詹姆斯·弗蘭克，埃德蒙·蘭道（Edmund Landau），以及理查德·柯朗，其他教員再也容忍不了更多的猶太教授了。十分明顯，普朗特並沒有奮起為他的學生辯護，而是採取了中立的態度。馮·卡門最終未能得到任命。
在接下來的4年裡，馮·卡門繼續在亞琛執教。直到1926年，他突然收到加州理工學院校董事長羅伯特·密利根（Robert Millikan）發來的電報：「您最早能搭哪一班郵輪前往帕薩迪納？」這張沒頭沒腦的紙條真的是一封來自美國第二大理工學院的教授聘書嗎？不管怎麼說，馮·卡門的好奇心被激發起來了。
1921年，當羅伯特·密利根作為第一位在美國出生的科學家獲得諾貝爾獎時，他接受了成為加州理工學院校董事會主席的任命。上任伊始，密利根致力於加強加州理工學院的物理系。到1925年時，他已經作好準備，向第二個目標進軍——打造一個世界一流的航空系。密利根向丹尼爾·古根海姆基金會申請了一筆50萬美元的撥款，但在這筆錢就位之前，他就已經開始四處搜羅世界頂尖的科學家來擔任這個系的系主任。密利根和校董事會成員曾考慮過英國空氣動力學家傑弗裡·泰勒（Geoffrey Taylor），甚至還有普朗特本人，但是他們最終決定向馮·卡門拋出繡球。1924年，在荷蘭召開的第一屆國際應用力學大會上，密利根與馮·卡門見了面。
加州理工學院的保羅·愛潑斯坦（Paul Epstein）教授寫信給馮·卡門，邀請他在1926年秋天前往加州理工學院擔任顧問。因為沒有收到回信，密利根認定，馮·卡門可能已經接受了這個邀請。但事實上，馮·卡門根本就沒有收到愛潑斯坦的信，因為他當時正在比利時度假。詢問馮·卡門何時揚帆遠行，前往美國的電報反而先到了他的手上。
馮·卡門回電報說，他很願意到加州理工學院去看看，但需要對方說明一下真正的意圖。回復如期而至，於是，這一年晚些時候，他和他的妹妹前往紐約，拜訪了住在長島別墅裡的哈里·古根海姆（Harry Guggenheim）。這之後，他坐汽車前往加利福尼亞，來到當時還是一座小鎮的帕薩迪納。馮·卡門參觀了加州理工學院，並仔細查看了那裡的航空實驗設備。當時，航空系只有5名全職教授，因教學理念不同，卻分成了兩派。強調理論教學的一派以數學家哈里·貝特曼（Harry Bateman）為首，而強調實驗方法論一派的代表則是發明家艾伯特·梅裡爾。當時，航空系已經開始授予航空學的學士和碩士學位，並與總部設在聖莫尼卡的道格拉斯飛機公司開展合作，由該公司的專業工程師為學生講授飛行器結構的基本知識。這是個新項目，大家都對其充滿期待。
這個找上門來的邀請讓馮·卡門心煩意亂。他的妹妹和母親強烈反對他更換工作。除了要背井離鄉，他母親對漂洋過海也充滿畏懼。然而，在德國發生的幾件灰色事件卻促使馮·卡門必須盡快作出行動。他的生活已經被這個國家中日益猖獗的反猶太浪潮所波及，學術圈也未能倖免。馮·卡門親眼見到，他最優秀的一名學生在扣眼裡佩著納粹標誌大搖大擺地走進課堂。這之後不久，一名匈牙利研究生受到當地幫會的騷擾。
種種跡象表明，德國政府正在暗中重整軍備。馮·卡門的一個朋友在一場神秘的墜機事件中喪生，看起來軍方與之脫不了關係。當交通部警告馮·卡門不要就德國飛機公司使用亞琛大學的風洞進行高速測試一事提出任何質疑時，馮·卡門真正感覺到了另一場戰爭迫在眉睫。「傳聞中的德國非法武裝確實存在。」馮·卡門多年以後寫道。突然之間，他對未來油然而生一種恐怖的不祥預感。
馮·卡門依然記得，在哥廷根大學，普朗特曾經如何對他出爾反爾。當他意識到，身為匈牙利猶太人，他將永遠無法進入德國學術階梯的最高層時，他便知道自己已經別無選擇。他或許不得不漂洋過海，在一個航空學研究遠遠落後於德國的國家重新安家立業，但這畢竟給了他一個機會。
「那些日子充滿焦慮，」馮·卡門回憶道，「離開德國的念頭仍然讓我痛苦，但納粹在德國奪取政權的速度實在是太快了。」馮·卡門最終決定，辭別故土，向迅猛發展的美國科學界進軍。這個決定對於德國來說，意味著一種永遠無法彌補的恥辱與損失，但對美國來說，卻是一種驕傲和收穫。
1929年12月，馮·卡門和家人離開歐洲大陸，登上一艘開往紐約的郵輪。在這之後的15年中，他再也沒有回到過這裡。
一到美國，馮·卡門一家就開始著手尋找合適的住處。他們在帕薩迪納城南、距離加州理工學院僅有兩公里的地方，找到了一座房子。這是一棟西班牙別墅風格的二層小樓，緊鄰一條兩側種滿了胡椒樹的街道，花園和草坪佈局略顯凌亂，但屋頂和院子裡都鋪有地磚。沒過多久，屋子裡就被裝飾得像一座博物館。馮·卡門在會客廳裡鋪上波斯地毯，陳設著來自中國和日本的屏風，東方情調的坐椅上鋪著緞子坐墊，到處擺滿來自世界各地的人偶、掛軸、花瓶和奇形怪狀的裝飾品。樓下的房間被改造成馮·卡門的書房，旁邊的一座小木屋則成了堆放他的期刊雜誌和書籍的圖書館。在這座房子裡，後來舉辦了無數次派對和聚會，直到幾十年之後，加州理工學院的人還對此記憶猶新。
在這所大學裡，馮·卡門從未遇到過他此前親歷的那種德國大學中特有的冷漠和形式主義。加州理工學院沒有陳規陋習，令人耳目一新。洛杉磯地區如雨後春筍一般冒出來的新興飛機製造企業令這裡生機勃勃。道格拉斯飛機公司誕生於聖莫尼卡的一座理髮店中，海濱小鎮聖巴巴拉的兩兄弟攜手創辦了洛克希德（Lockheed）公司。包括聯合—伏爾梯（ConsolidatedVultee）、北美（North American）、波音（Boeing）、休斯（Hughes）和寇蒂斯—萊特（Curtiss-Wright）在內的其他一些大公司也被帕薩迪納宜人的氣候吸引過來，這裡的天氣一年到頭都適合飛機試飛。任職於這些公司的本地工程師使用古根海姆實驗室的10英尺風洞測試他們用硬木製成的飛機模型，考察飛機在不同風速和高度下的性能表現，然後與教授們討論改進設計的方法。作為回報，飛機製造公司僱用古根海姆實驗室的畢業生，將他們安置在重要的工程師崗位上。不過在幾年之內，馮·卡門就將加州理工學院變成了南加州航空活動的神經中樞。
馮·卡門還對航空學作出了一系列重大的新貢獻。他為著名的道格拉斯DC-3號飛機設計了一個簡單但有效的風阻整流片，消除了嚴重的風阻問題。通過計算出如何在機身表面安裝加固條以防止金屬受壓變形，他幫助飛機製造公司完成了飛機材質從木頭加帆布到鐵皮的轉變。他推導出了渦流和表面摩擦的基本定律，完勝自己的老師普朗特。後者在這個問題上花了好幾年的時間但卻一無所獲。
馮·卡門的貢獻並不局限於研究領域。他迅速成為加州理工學院最受歡迎的教授。儘管英文很爛，馮·卡門卻是個天生的演講高手，講到興奮時他常常雙手揮動，聽課的學生們則深深為他的智慧所折服。一位法國科學家對以他的名字命名的術語「卡門渦街」提出質疑，馮·卡門立刻反唇相譏：「那麼你比較喜歡『Rue de la Karman』這種叫法了？」（這個短語是「卡門渦街」在法語中的表達方式。）很多時候，他極其巧妙地引導一個班的學生完成對一個複雜等式的證明，證明結束時，聽眾們甚至會像觀看一場體育比賽一樣興奮地鼓掌喝彩。馮·卡門的學生把他當成偶像一樣加以崇拜。他是如此富有個人魅力，以至於許多研究生以獲得他的讚許為精神支柱，甭管馮·卡門在哪裡一現身，學生們都爭先恐後地圍到他的身邊。
55歲的馮·卡門過著一種略帶矛盾的生活。他是一個令人敬畏的學校領導，一位世界知名的科學家，但在許多方面，他都像一個小孩子。他在戶外派對上大打鞦韆，在聖誕節的時候把自己打扮成聖誕老人的模樣。外出旅行時，他的朋友和助手要跟在屁股後面收拾他到處亂丟的帽子和文件。天性衝動好奇的他，完全無法拒絕手邊任何一種工具或玩意兒的誘惑，總要擺弄一番方才甘心。一直同母親和妹妹住在一起或許是他能夠保持這種童真的重要原因，她們替他打點一日三餐、衣服鞋襪，甚至對他的社交生活施加巨大的影響，但這也讓他得以擺脫成年世界的平淡和瑣碎。
馮·卡門終身未婚。同樣終身未嫁的妹妹是他最信任的朋友，擔負起了許多本應由妻子承擔的責任。他們的關係與劍橋大學數學家哈代（G. H. Hardy）及其妹妹的關係非常相似，都是彼此不婚，維持著深厚而純潔的智力交往紐帶。沒人知道為什麼馮·卡門選擇不結婚：有人猜測，他的母親和妹妹對他的社交生活幹涉過多，以至於他從來沒有找到合適的機會。然而，他的單身漢身份可能也是通向成功的一個關鍵因素。不用養家餬口，照顧妻子兒女，馮·卡門擁有更多的閒暇時間，投入到科學和管理工作中去。
作為一名單身漢，馮·卡門在校園裡以「好色之徒」著稱。「我們從來不讓馮·卡門和我們的太太跳舞，」一位學生多年之後回憶道，「他有本事讓一個被他凝視著的女人相信，她就是他的唯一。」馮·卡門喜歡和漂亮的年輕姑娘合影，在演講中插入大量黃段子和葷笑話，這些笑話在很久以後還會在加州理工學院廣為流傳。一次，當女飛行員埃米·約翰遜（Amy Johnson）向他問起飛行器自旋的問題時，馮·卡門回答道：「小姑娘，自旋這東西就像緋聞一樣。你不知道它怎麼會纏上身來，要擺脫它更是困難萬分。」另外一次，當被問起為什麼不結婚時，馮·卡門色迷迷地笑道：「沒那個必要呀。」
儘管如此，馮·卡門卻有一種深深的父愛情結。他對自己的研究生就像對親生兒子一樣，經常邀請他們到家中做客，聆聽他們的個人問題，甚至幫他們主持婚禮，還為此埋單。「我們都像是他的孩子，在他的大房子裡嬉戲打鬧。」一名馮·卡門的學生深情地回憶道。那些為艱深的理論問題愁眉苦臉的學生第二天早上會在書桌裡找到馮·卡門親手寫下的一串優美的方程式，上面還附有留言：「我猜這就是你想要的吧！」馮·卡門對學生的小孩們也視若己出，寵溺非凡，這或許折射出他對於膝下無子的遺憾。他堅持要這些孩子叫他「爺爺」，經常給他們寫信，送他們禮物和玩具，有時甚至會送上整架鋼琴。
種種慈愛的表現使得馮·卡門迅速成為加州理工學院有史以來最受歡迎的教授。到1936年時，他終於認定，帕薩迪納就是他真正的家園。在這一年的7月24日，馮·卡門在洛杉磯地方法院宣誓入籍，自此成為美國公民。
日復一日，馮·卡門的生活遵循著相同的時間表。每天早晨6點準時醒來，他的母親和妹妹已經為他準備好了美味的匈牙利式早餐。他通常會與客人一道分享這頓美食。隨後，他便開始埋頭處理案頭厚厚的一摞信件，口述回信，打電話解答問題。這之後，他要麼前往加州理工學院，在那裡完成一整日的教學和研究工作，要麼留在家裡，自己鑽研。在學校裡，馮·卡門教授理論空氣動力學和飛機結構彈性兩門課程。此外，他還與學生們一同深入研究理論空氣動力學問題，並主持發佈研究結果的研討會。
每天晚上，馮·卡門會點燃一根雪茄，為自己倒上一杯酒——有時是傑克·丹尼（Jack Daniels）牌威士忌，有時是他所鍾愛的匈牙利梅子白蘭地——美美地享用一頓豐盛的匈牙利晚餐。他的家中總是訪客如雲，作家、電影明星、牧師、軍官、商人，來來往往，川流不息。馮·卡門的母親膝上蓋著條毯子，坐在起居室裡歡迎來客，而他的妹妹則進進出出地忙著端上各種飲料。
馮·卡門經常邀請他的學生到家裡舉行非正式的研討會，連續幾個小時討論有爭議的數學問題。有時候，在研討會進行中，馮·卡門會在人群中消失，轉移到書房裡與一兩個學生討論他們的研究進展。偶爾，他也會一個人躲進書房，獨自靜思冥想。
馮·卡門的生活豐富多彩。他如願以償地成為了一所世界一流大學的全職教授。他住在四季溫暖如春，猶如天堂的南加州，身邊儘是天資聰穎、討人喜歡的學生。一片大海將他與歐洲的騷動與戰亂隔絕開來。他的家人為他料理一應生活瑣事。他幾乎別無所求。
然後突然有一天，一個名叫錢學森的年輕中國人叩響了他的門，請求在加州理工學院攻讀研究生課程。
[1] 到1910年時，猶太人僅佔匈牙利人口的5%，但80%的銀行家、59.9%的醫生、53%的商人和50.6%的律師都是猶太人。