钱先生来到了大名鼎鼎的麻省理工学院（MIT）航空系学习一年后获得了硕士学位。因为他是外国人，去美国的航空公司工厂实习有限制。另一方面，他对当时的科学知识并不满足。因为当时的麻省理工工学院，在一二年级讲物理、化学、数学基础课，到了三四年级，基本上把这些东西都忘掉了，解决工程问题很多时候就是靠手册、靠查表、靠经验，科学的内涵并不多。即使到了研究生阶段，那里仍然着重于传统的工科教育方式。他对此感到不满，于是决定转到另外一个更为强调数学和科学基础的学校进一步学习，那就是加州理工学院。
加州理工学院坐落在美国西海岸，在靠近太平洋一个叫做帕萨迪纳的小城里，是大都市洛杉矶的一个卫星城。这个城市只有七八万人，但却十分富有。因为那里的天气很好，四季如春，居民中有许多富有的老人。这个学校没有很长的历史，
1912年正式改名叫做加州理工学院，后来发展为一所很有特色的著名学府。
帕市旁边的山顶上有个威尔逊天文台，改名后的学院是由这个天文台的台长黑尔、物理学家密里根和物理化学家诺伊斯合作创办的。他们共同的目标就是要办一个理工结合的大学，除了文化方面的教育之外，特别强调把数学和物理作为各系的基础。因此学校中所有学科，无论是学化学、生物、地学或者工科，都要打好数学和物理基础。这所学校早期培养的一位化学家是鲍林（图5），他是研究结构化学的，研究物质结构与性质的关系，用的工具是量子力学，后来获得诺贝尔化学奖。
这所学校办学强调培养人才要少而精。少到什么程度？美国学校动辄就是上万人，我到加州理工学院学习是在1948年，当时学校里的大学生有500人，研究生有500人；到了1979年中美建交，我又随国家派遣的代表团到那里访问，它还是保持很小的规模；前几年我又一次去，学校的规模才涨了一点，几十年下来，大学生从500人扩大到900人，研究生从500人增加到1100人，自始至终，这所学校始终保持着少而精的状态。加州理工学院成立时间并不长，但是这所学校的科研人员和毕业生中，获得诺贝尔奖的有37位。
该校毕业的一位教授说他是这样带研究生的：我先给学生出个题目，这个题目我这里需要研究，但是我并没现成答案。我将这个题目解释给学生听，让他自己去查文献，去承担这个题目。遇到困难时可以来找我，我让他把遇到的问题讲述一遍，等他讲完之后，我就问学生有什么办法解决。好学生会说，我想试试方法A，如果不行，我试试方法B，如果再不行，也许还有方法C。我的任务就是帮着学生考虑，选择用哪种方法或者先做什么，比如我会建议他先按方案B试试看。这里的师生之间就是这样一种平等的、教学相长的关系。另一位曾在加州理工学院工作过的知名教授则这样总结自己带研究生的办法：我和研究生两个人所做的事情就是把一个大家都不懂的事讨论成大家都懂的事。
所以在这样一个强调学术交流的学习环境中，学校所选择的学生都颇有个性，都是显示创造性和主动精神的人。而且学校也不只依考分定取舍，学校总能够选出一些能够标新立异、有特长的学生。给大家举个例子，我知道该学校选的一个学生，再长的英文字都能倒着背出来。
日常活动中，学校也鼓励学生搞点意想不到的“恶作剧”，目的就是鼓励学生要创造，要想新办法。所以，有些学生就能把大块头的汽车从狭小的宿舍门中折腾到宿舍房间里。有的学生一夜之间就将校园里陈设的第一次世界大战时期的大炮卸掉，装到自己的寝室中了。同时学校还鼓励学生参加各种讨论班，不仅参加本系自己老师办的讨论班，还鼓励学生去参加其他老师的讨论班，不同系办的讨论班都可以自由来往，学生只要有想法，都可以平等的和老师交谈，学术交流非常频繁和活跃。
最近我看到钱先生的秘书回忆2005年先生在医院中的一次讲话，主要谈的就是加州理工学院是怎样培养人才的。钱先生拒绝美方访问美国的邀请，但是他接受了加州理工学院给他的杰出校友奖，所以说钱先生对加州理工学院的怀念一直很深，念念不忘。
钱先生是从麻省理工学院转到加州理工学院航空系的，这所学校航空系刚成立的时候，就强调自己的航空系与其他学校的航空系办的不一样。在美国，私立大学办学主要依靠私人捐助和私人设立的基金会。20世纪20年代一个叫做古根海姆的基金会提出要资助7个大学设立航空系，其中有麻省理工学院、斯坦福大学、密执安大学等，而加州理工学院并不在列。于是，密里根找到基金会，把自己要开办区别于其他学校的以数学和物理理论为基础的航空系的想法告诉基金会，这样加州理工学院才获得了基金会的支持。
为了办好这个系，学院聘请了当时年仅40来岁的匈牙利人冯·卡门担任系主任，虽然很年轻，但是当时的卡门国际上已经享有盛名。卡门从德国哥廷根大学取得博士学位，导师是L.普朗特。
普朗特在飞机的飞行原理和空气动力学方面，做了非常重要和基础性的工作。他不仅对飞机为什么会飞，翅膀上为什么会有升力和阻力这类基本问题在理论上提供了正确的解释，而且还给人们提供新的理论和计算方法，用以指导飞机的设计。卡门在湍流边界层理论、流动的稳定性、壳体大变形方程等方面有突出的开创性贡献，他也在使飞机由桁架结构专为薄壳结构方面发挥过重要作用，因而被请到加州理工学院主持那里的航空系。钱学森正是慕他的名转学来到航空系的。卡门后来写过一本回忆录，专门有一章讲钱学森，标题就叫《钱学森博士》，这里面赞扬了钱学森的分析能力和数学功底，回顾他们之间的合作等。可以说，钱先生是在一个很好的教育环境里做研究生，并于1939年获得了博士学位（图7）。
当时学校一个老师在城里的航空年会上作报告，介绍了德国人做的关于火箭方面的研究，这个报告引起了两个社会青年的兴趣，其中一个擅长火药，另一个擅长机械，动手能力都很强。这两个青年怀着制造火箭的梦想找到这所学校，要找做报告的老师请教。于是这名老师就派了名叫马利纳的研究生，这名研究生也是卡门的学生，来接待这两位青年。马利纳告诉他们，现在探月不现实，可以从探空开始。三人谈得很投机，于是他们就一起去找系主任冯·卡门，说想做这个项目。卡门表示支持并允许他们可以利用实验室空闲时间做实验，但是经费要由他们自己筹集。这三个人形成了一个小组，在学校里做火箭研究。过一段时间之后，觉得人手不够，便邀请了两个研究生参加，其中之一便是钱先生。钱先生加入后，比较侧重于理论分析方面特别是发动机方面的工作。
一天，小组在实验室里做实验时出事了，火焰所释放出的大量气体，将一些实验设备污染了，有的精密仪器还因此生了锈。由于这件事，卡门把他们赶了出去，赶到了山墙外。因为他们没什么钱，主要靠捡破烂把实验搞起来。后来有位学生答应提供几百块钱支持，条件是他们做实验的时候允许他拍照，这个人后来也成为他们小组中的一员。
之后的一天，小组在山墙下做实验时又一次发生爆炸，一块金属片飞了出来，正好穿过马利纳做记录的地方。幸运的是，那天他向卡门汇报去了，没出人命。但是这件事情惊动学校，学生们给这个小组起了个绰号——“自杀小组”，他们被赶到山脚下一片荒地上，这个地方现在就是美国航空航天局属下著名的喷气推进实验室的所在地。“自杀小组”的五个成员被公认为这个实验室的创始人。
1939年，火箭小组开始有了点影响。一个美国空军的高级将领到学校来参观，火箭小组给将军介绍了关于火箭方面的一些研究，将军对此颇感兴趣，把他们推荐到美国基金委，从那里帮他们争取到了一年1000美金的资金支持。不过第一年，美国基金委希望他们能缩短一点飞机起飞的跑道，发明一种助飞装置，让飞机在短跑道上也能起飞，20世纪40年代初期这件事情成功了，不仅引起了政府和军界的注意，还成立了公司，
但是因为钱先生是外国人，没有资格直接参加。尽管如此，钱先生的老师卡门非常欣赏他。1942年，卡门极力推荐钱先生成为美国陆军航空兵科学委员会的成员，该委员的职责就是帮忙做一些技术方面的参谋，后来这件事情得到批准。那时卡门还承担了很多国防的项目，所以经常要在外面考察，在考察过程中，卡门发现了一些问题，就打电话回来找钱先生，让他帮忙出主意想办法来解决。钱先生为了做好这些事，投入了很多的精力，渐渐地钱先生的作用被军界所认识。所以以后又出现了新的情况，军界就直接来找他了，于是他直接介入了一些美国国防方面的问题。钱先生的另一项任务是帮助分析美国空军从欧洲战场得到的有关德国航空和火箭技术发展的情报，从技术上分辨情报的可靠性和可行性。
1943～1944年，美国陆军航空兵科学委员会在五角大楼设了个办公室，所以有一段时期，钱先生在五角大楼也有办公室。到了1944年的时候，那位空军将军已经是四星上将了，他告诉卡门可以不必考虑第二次世界大战中的问题了，现在的关键是美国空军战后应该怎么发展的问题了。这位将军决定派遣一个代表科学小组到欧洲特别是德国去考察那里航空和火箭科学技术的现况。
卡门是组长，当时军队给他一个临时的少将的称号，成员有作为同盟国的中国公民钱学森和德莱登，军队给了钱学森上校的军衔。1945年，他们在德国即将战败时，跟着美军前进，考察了德国当时的航空以及火箭研究基地，并约见了一批重要的科技人员，其中包括普朗特和后来被称为美国航天之父的冯·布朗。
因为当时德国的航空和火箭研究水平领先于美国。所以考察完之后，他们将成堆的资料运回美国，钱先生参加了这些资料分析归纳整理的全过程。根据阿诺德将军的要求，由卡门主持，汇集许多专家，撰写并出版了一套名叫《迈夏向新世纪》的报告，名字是卡门起的，一共有12卷，里面注明了钱学森是该书的主要作者和编辑，这份报告被认为对战后美国战略空军的发展起了非常重要的指导作用。20世纪50年代后美国空军还专门开会纪念这份报告的出版。所以，钱先生不仅有学术研究的经历，还有一段直接参与火箭的研究和火箭的考察的经历，有参与和美国的航空航天方面的战略部署讨论的经历。钱先生最大特点之一是善于统领全局和具有很强的预见性，我想这不是凭空而来的，这段经历无疑也是形成这种能力的一个因素。
到德国去考察是1945年的事情了，其实钱先生自1939年毕业以后，还做了两项非常重要的工作，解决了当时困扰航空业的两个急需解决的理论问题。
大家知道飞机越飞越快了，空气的可压缩性开始影响机翼所受的升力，但计算升力的传统方法是基于不可压缩空气动力学的理论的，因此飞机设计师急需一种新的理论。这是钱先生博士论文中所研究的一个问题，它也是困扰空气动力学界的一个突出问题，根据导师卡门的建议，钱先生把它圆满地解决了，经过风洞实验检验其适用范围比原先设想的还要大。这立即受到飞机制造厂的欢迎并迅速被推广应用。
当时困扰飞机制造的另一个很重要问题就是薄壳的失稳问题，薄壳是飞机上普遍使用的结构件，它的优点是轻但却能承受较大的载荷。但是如果载荷过大，薄壳就会失稳并严重丧失承载能力。所以飞机设计师非常关心所谓的临界载荷，就是说如果载荷不超过临界值，这个部件就是安全的，否则是不安全的。问题是当时没有可靠的计算薄壳失稳的理论公式。沿用传统处理薄板失稳的微扰理论，所得出的结果比真实的临界载荷要大许多倍，因而不能作为飞机设计的依据。毕业出师以后，作为第一项独立的工作，钱先生就把薄壳的稳定性设定为要攻克的下一个目标。这是一项很艰难的工作，在力学上、在数学上都是很大的一个难题，因为它涉及现在叫做非线性分叉的问题。钱先生结合实验观察和理论分析，借助于能量法，终于攻克了这个很久以来没有答案的难题，所得结果与实验结果很接近，又一次为航空工程师提供了一个可靠而实用的手段。
以上两项工作以及同期发表的论文，使他崭露头角，在航空界和力学界得到了普遍的认可，当钱先生在火箭方面的工作逐渐为人所知之后，他迅速成为航空和火箭领域一颗冉冉上升的明星，这为他成为这个领域的领军人物，奠定了很坚实的基础。
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——顾秉林
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