1940年9月，钱伟长与郭永怀、林家翘一起，来到多伦多大学利用数学系，成为该系主任辛吉的门生。半年后，他们取得了硕士学位，成为多伦多大学办学历史上最优良的、最著名的中国留学生。郭、林二位转赴加州理工学院成为冯·卡门的博士生，而钱伟长当时的研究方向与辛吉完整一样，他们分辨从宏观和细观角度摸索弹性板壳的内禀统一理论，因此留下攻博。
辛吉认为，钱伟长的选题有前沿性，符合当时的急切需求：随着飞机、火箭、大型结构物等的出现，板壳构件变形成为广泛关注的热门，而当时的板壳理论五花八门，缺乏统一的情势与分类。于是师生间重复切磋。那时辛吉应邀将参与庆祝1941年的冯·卡门六十大寿，就让钱伟长以此为题，赶写一篇祝寿论文。钱伟长连开了一个月夜车，到1941年年初，论文定稿，编入冯·卡门祝寿文集。钱伟长与世界一流的学术大师爱因斯坦、冯·诺伊曼等28人一起成为该文集的作者。钱伟长一举成名，大大加强了跻身于一流科学家之林的自负心。
钱伟长在《八十自述》中写道：“在加拿大多伦多和美国加州理工大学时，和Synge，Infeld教授来往很多，在加州理工学院也多次和vonKarman教授接触，他们都是欧洲哥廷根学派的传人。哥廷根学派是利用数学的提倡者，他们都有很深的数学根底，有更好的对物理过程的懂得，都强调对物理过程的本质的认识是重要的，但在数学方法上从不吝惜应用，力求其用在刀口上，要用得美丽，用得朴素简洁。……数学本身很美，不要被它迷了路，利用数学的任务是解决实际问题……”
1942年，钱伟长完成博士学位论文《弹性板壳的内禀统一理论》，并在创刊不久的美国《利用数学季刊》上分三篇持续发表，成为后来一段时间的弹性力学工作者必读的经典之作。而后，钱伟长到冯·卡门处做博士后研究，更多地接收了哥廷根利用力学学派的熏陶。
1943年，他在冯·卡门的领导下研究了薄壁柱体的变扭问题，两人多次讨论后，用全新的思路，完成了变扭率扭转的论文。冯·卡门审阅后高兴地说，这是他署名的弹性力学论文中最富有经典味道的论文。钱伟长与冯·卡门有过一次彻夜长谈，钱伟长说：“在这一晚的谈话中，使我充分懂得了哥廷根学派的作风和寻求，对我以后的科研工作有深入的影响。”
这里对哥廷根学派做一简略介绍。哥廷根大学创办于1734年，长期以来是全世界的一个重要的数学中心。在学术研究和教学方面，素有‘德国大学王子’称号的哥廷根大学，以提倡自由、独创的学风驰名于世。这种治学精力终于使它成为培养20世纪科学大师的摇篮。正是哥廷根的一批学生，为原子弹和空间时代奠定了基础。哥廷根学派开创人克莱因认为，工科大学不仅要有坚实的理论基础，还应当真正懂得科学研究的方法。另一方面，数学家也需要具备一些工程技巧基础知识。实际上，科学与技巧密切联合是哥廷根大学的一大改革。此后几十年，它对全世界大学产生了极大的影响。
在多伦多大学和加州理工学院，钱伟长在学术理念上实现了东西方文化的完善联合，他尤其懂得了哥廷根学派的基础特点——理论与实际联合，科学与技巧联合，数学科学与利用科学联合，建立自由民主的学术气氛。他在这种气氛下逐渐成为大师，也把这种优良的科学传统带回了中国。
“三钱”之路如出一辙
受篇幅限制，本文不可能详细探寻“三钱”中的另外二位——钱学森和钱三强的成才之路。这里，只指出他们与钱伟长先生的类似之处：
——他们都出生于书香门第，青少年时代有良好的成长环境。钱学森的父亲是教导家钱均夫；钱三强之父是著名国学家钱玄同；他们都受过良好的家庭教导；自幼就懂得爱国当自强，学习非常刻苦认真；
——他们在上个世纪三十年代都接收了最好的高级教导。钱学森毕业于名校交通大学；而钱三强则是比钱伟长晚两届的清华物理系的高材生；他们的大学教导，使他们在青年时代就奠定了扎实的基础；
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