老和山下的小学僧

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谁是王牌:歼16完胜歼20?

曾几何时,类似《歼16单价不比歼20便宜多少,性能远不及歼20,为什么还大量服役》的新闻充斥网络,惹得吃瓜群众纷纷义愤填膺。先消消气,说一个陈年旧事。在2006年美国阿拉斯加“Northern
2023年6月24日
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流浪气球:防空防空,十防九空

很多人习惯从游戏思维去理解武器参数,比如防空导弹射程100公里,那就一定可以击落100公里内的目标。实际上,打空中目标(防空)是一个很随缘的工作,以至于很多事情都能让人大跌眼镜。防空领域有句俗话,“防空防空,十防九空”,至少在前些年,这句半真半假的玩笑话是绝大多数国家防空水平的真实写照。飞得高是王道高度永远是空中对抗最核心的主题之一。100公里以上的高度,属于中段反导的地盘,基本原理就是先计算出对方弹头的飞行轨迹,然后发射己方导弹去预定地点拦截,本质上就是两门大炮在太空对轰。这话题已经说了好几回。20~100公里的高度,属于临空飞行器或高速飞行器的地盘,一方面空气稀薄方便飙速,另一方面还能利用稀薄空气实现拐弯或冲浪,让对方无法计算飞行轨迹,是当前对抗比较激烈的领域。这话题也已经说了好几回。20公里以下的高度,就是传统防空的势力范围,雷达锁定,导弹追上,没啥取巧的,全凭硬功夫。这话题说得比较少。5公里以下的高度,终于轮到单兵防空导弹了,因为射程实在太短,通常只有目标飞过头顶时才能出手,所以埋伏的时候需要点运气。这话题说得也比较少。防空这桩事内容实在有点多,接下来,咱们就聊一聊50公里左右的事情。平流层飞行器不管是导弹火箭,还是飞机气球,能把东西送到50公里高度的国家,掰着指头就能数得过来。如果想更进一步,在50公里打下点东西来,那就只剩大流氓能办了。可即便是大流氓出手,在高空办事也是个很费劲的活。我们经常在电影里看到导弹追着飞机满山跑,这场景倒也不算完全不对,但只限低空区域和粗壮的地空导弹。导弹一旦垂直往天上飞,消耗燃料是惊人的,往往是瞄哪就只能打哪,不会有充裕的燃料供导弹在高空漫天飞舞,本质上,这种防空导弹就是一枚大号的子弹。举个例子,1.5吨的战斧巡航导弹,带着几百公斤的战斗部,可以平着飞2500公里,而同样1.5吨的标准3防空导弹,飞到150公里高空就只剩一枚小小的拦截弹了,无法做大范围的机动,前后射程不过才500公里。顺便说一下,美国标准3防空导弹虽然可以接100公里以上的反导业务,但是却不能在50公里高度干活。因为标准3的拦截部分完全没考虑气动外形,最前端的红外探测器就是个实打实的圆柱体(下图黄色部分),没法在有空气的地方高速飞行。100公里以上的一般叫“反导”,剩下的通常叫“防空”。防空家族里不得不提的爱国者3防空导弹,大名如雷贯耳,其实射高只有30公里。别笑话人家,这个高度已经是顶级防空导弹的普遍水平了。防空导弹的工作过程大致如下:先是由地面雷达跟踪目标,引导导弹飞到目标附近,然后导弹开启自身的搜索装置锁定目标。不过高空空气稀薄,防空导弹的舵面控制力大幅下降,再加上导弹飞这么高,燃料也不会很多,所以发射前必须要瞄得准准的,最好是把导弹拉到气球正下方发射,这绝对不是一件轻松的事。也就是说,30公里到100公里之间的高空,在很长一段时间内是防空的空白地带,直到萨德的出现。萨德导弹的红外探测器(下图蓝色部分)明显比标准3帅气多了,完全可以在稀薄空气里高速飞行,拦截高度覆盖了传统防空和反导之间的空白区域,也就是大约40公里到150公里之间。不过,萨德不是谁都能造的,估计就那么两三家吧,而且也不会廉价到可以到处部署。换句话说,即便在大流氓家里,50公里的高度依然存在着大量防空漏洞。所以,在很早之前,就有人想在几十公里高的平流层搞点事情,于是,“平流层飞行器”应运而生。流浪气球2023年2月,中国民用高空气球因不可抗力进入美国上空,引得美国媒体反复炒作,一度上升到外交层面。其实高空气球失控到处飘是很常见的,有些是绳索断了,有些是动力系统故障,当然也有外国气球飘到我国领空的。比如,2019年一个具备功力的某国高空侦察气球进入云南上空,歼-10C战机果断升空,用一枚PL-10空空导弹顺利完成任务,一桩小事,都没怎么上新闻。这次美国空军高调击落气球,反而让军迷对高空气球的突防能力产生了兴趣,一大波讨论蜂拥而至。这事说起来还有点心塞,人类科技发展至此,最便捷、最低成本的长时间滞空方式仍然是气球,30公里往上的高度甚至只能是气球。空气越稀薄,浮力就越小,为了产生足够的升力就要足够的体积,而体积意味着重量,体积带来的升力最终会和自身重量平衡,这时,气球就算做得再大也不会上升了。主流高空气球可以飞到20公里~30公里,再往上就得看真功夫了。以日本JAXA为例,这哥们儿早在2002年就把气球放到了53公里的高度,但只能携带10kg载荷。2013年JAXA把高度记录刷到了53.7公里,气球直径达到了60米,体积8万立方,而如此庞大的气球,薄膜材料仅仅0.0028毫米。美国NASA也没闲着,用0.01毫米的薄膜做了一个叫“big
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知乎新书|改变你的世界观!这本科学书竟然这么有趣

希望《世界的形状》能点燃更多人对科学的兴趣、对前沿技术的热情,因为,对科学的了解就是对世界的了解,对科学的信心就是对人类的信心。《世界的形状》点击下图即可购买
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新书上架啦!《世界的形状》

各位老朋友、新朋友,我的新书《世界的形状》终于上架啦!因为是头一回干这买卖,过程颇有曲折,原定去年6月份的活,直到今天才算干完。本书选取了公众号里的部分文章,重新整理编撰,修改幅度大约有20%吧,形成了一个知识体系,大致捋了一遍人类科技树,具体介绍大家可以看链接。相比早期的文章,修改了不少语法错误,而且内容更加严谨,有时为了考证一个知识点,被编辑老师追了好几条街。比如,为了广义相对论里水星进动的计算公式,我硬是花了一周时间重新学习了广义相对论,最终……还是没搞懂,于是只能把不知真假的公式删了。还有一次,为了考证伽利略到底有没有爬上比萨斜塔丢铁球,查了整整一个下午的资料,反映到书上也就一句话的事情。凡此种种,不一而举。这是本书难产的原因之一,但也正因为此,最终的成书效果还是挺满意的,有兴趣的朋友可以直接从这儿进去(恰逢促销活动五折,前面800本是签章版):作为一个业余爱好,在给大家分享知识的过程中,对我自己也产生了很大的影响,真的感慨良多!所以这个事儿不会停的,以后还会继续免费码字,只不过更新周期你们懂的……最后真心感谢大家的支持,能让我有机会向这么多人表达自己的想法,有了一种难得的人生体验!
2023年3月29日
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室温超导,来了吗?

Dias)团队在美国物理学会三月会议上宣布发现“近常压室温超导材料”,在1万个大气压下(1GPa)实现294
2023年3月26日
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二氧化碳变淀粉:算多大事儿?

给大伙转几则新闻标题,回顾一下当时的热闹景象。我国首次实现二氧化碳到淀粉的从头合成。我国发明二氧化碳还原合成葡萄糖新方法。我国实现二氧化碳到油脂的人工合成。中国农科院实现从一氧化碳到蛋白质的合成。技术细节且不提,先聊聊这算多大一事儿。墒增定律与碳在物理学众多定律中,“墒增定律”经常被人赋予极高的地位,因为它的另类表述非常符合普罗大众对未来的幻想:宇宙演化是一个从有序到无序的过程。既然宇宙是从有序到无序,那么我想问问:最早的“有序”是从哪里来的?其实,按照现有的宇宙大爆炸模型,宇宙在诞生之初只是一锅粒子汤,非常的“无序”,后来粒子汤演化出恒星,恒星爆炸又产生了重元素,重元素形成了行星,行星上出现了生命,然后才有了你和我……貌似是一个从无序变有序的过程。如果我们从能量转化角度来看这一切就舒服多了。首先,宇宙炸开之后的粒子汤具备很高的能量,接着这群高能量的粒子慢慢变成了低能量状态,多余的能量用来把所谓的无序变有序。整个过程当然会有些反复,有序变无序时就释放能量,无序变有序时就消耗能量。对地球生物来说,在有序无序转化过程中,碳元素是一个非常重要的角色。地球上的动物植物几乎可以算是太阳能驱动的,植物通过光合作用,把无机物的碳变成有机物的碳,把太阳能存了进去;然后动物把植物吃了,获取能量的同时,把一部分有机物碳变回无机物碳,另一部分碳则继续各种转化,变成蛋白质、油脂等,最终通过呼吸作用、死亡腐败等不同途径变回二氧化碳。从整个过程来看,碳就是一种能量载体,积累能量变成碳链,释放能量变回二氧化碳,生命就在这种循环中诞生、逝去。不过,这一套流程的效率不太高。首先植物利用太阳光的效率不到1%,接着,动物每吃一轮,能量损失80%~90%,比如一头牛吃的青草含有100的能量,其中只有10~20积累到牛身上,然后我们再把这头牛吃了,最终只能获得1~4的能量。那么问题来了,地球上接受太阳能的面积是恒定的,这些能量扣掉大气环流、水汽蒸发、地球热辐射等等基本开支,剩下的能量再经过动植物层层盘剥,最终能养活的人类数量也就有了上限。所以,从长远来看,人类想要更高的发展,迟早得跳出食物链那种你吃我、我吃你的模式。至于怎么跳嘛,这里有两条思路:其一,通过基因工程把人改造成能量利用率更高的生物,这路子太野,先放放;其二,采用效率更高的方式合成食物,这路子看着就靠谱多了,就它了。之前我提过一个说法:纯天然的东西虽然不差,但往往不是最好的,只要人类搞清楚了微观机理,几乎没有一种纯天然的东西能好过人工合成的。淀粉这事儿,咱就有眉目了。淀粉的代价全球每年生产30亿吨粮食,从成分上讲,其中20亿吨是淀粉。从二氧化碳到淀粉,天然合成的路径有60多个反应,所以效率就有点勉强,对太阳光的利用率只有0.7%,因此,植物必须长时间、大面积接收太阳能,才能积累足够的能量。换句话说,这30亿吨粮食消耗了大量土地、淡水资源以及100~150天左右的生长时间,这有多麻烦呢?当前全球耕地总面积占陆地面积的10%,剩下的90%里,刨去南极、沙漠、高原、热带雨林等等,可耕种土地就剩20%了,也就是说,地球上可耕种的土地里已经有三分之一在耕种了。听着似乎潜力还有不少,但实际上,人类发展本身也会不可避免占掉一些好土地,所以耕地面积并没有那么乐观。退一步说,即便耕种土地面积还能再挤出一倍,可淡水是真不充裕了,目前的粮食生产消耗了70%的淡水资源(注意,是淡水资源,不是淡水总量)。即便未来育种技术、肥料技术再上几个台阶,自然合成淀粉的理论效率只有2%,这就算到顶了。显然,就算一年365天都在种地,也不可能指望这2%来彻底解决土地和淡水的问题,所以接下来的局面就很明朗了,提高淀粉合成的能量利用率,势在必行。生物反应说到底就是一堆化学反应的组合,植物把二氧化碳合成淀粉有60多步反应,虽然能利用大气中稀薄的二氧化碳和能量密度并不高的太阳能,成本不高,但效率也不高,综合下来不算是最佳方案。于是,中国科学家设计了一条全新的合成路径,整个过程只要11步反应。简单来说,就是利用氢气还原二氧化碳合成甲醇(只有1个碳原子),再用甲醇继续拼接出更多的碳链,直到最后的淀粉,从核磁分析和吸收光谱看,合成的淀粉与自然淀粉完全一致。不过这里有个问题,氢气可不是白来的,也得花成本,假设我们用太阳能制氢来驱动整个反应的话,太阳能的利用率可以超过10%,而且碳转化速率是自然界玉米淀粉合成的8.5倍。什么概念呢?一吨的反应罐年产淀粉相当于5亩玉米的产量。更可喜的是,研究人员表示,目前只是起步,未来能量转化效率和淀粉合成速率还能继续提高。其实从经济层面讲,甲醇也是一个不错的工业原料,如果二氧化碳制甲醇利索的话,后面要不要合成淀粉并不着急。实际上,现在很多人都在想办法把二氧化碳变成各种工业原料,比如咱山上恰好有一僧,从事二氧化碳合成聚氨酯的工作,而且已经有产业化的趋势了。不过从技术层面讲,找到一条比自然界更高效的淀粉合成路径,当然是更值得庆贺的事情。但是对生命来说,搞定一个淀粉是远远不够的,最好能把果蔬禽畜的所有成分都像工业品一样生产出来。眼下虽然做不到,这话却也不是天方夜谭。这次人工合成淀粉的最大亮点是模块化,合成淀粉的过程很像是搭积木。淀粉分子有N个碳原子,但甲醇只有1个碳原子,科学家把1个碳拼接成N个碳的过程分成了几个模块,这就为将来拼接蛋白、油脂等其他物质提供了想象空间。虽然现在我们也能用二氧化碳合成脂肪酸,但过程中要用微生物,不算纯粹意义上的人工合成,更像是一种发酵工艺,而合成淀粉则是单纯的化学法,每一步反应都清清楚楚。不过,无论是发酵还是化学合成,都已经具备了工业化的曙光(只是曙光而已)。说得极端一点,农业可以升级为工业,农产品不再是地里长出来的,而是流水线上生产出来的。这是不是意味着我们可以使劲糟蹋耕地了呢?为时尚早往远了看,别说是淀粉这点事,宇宙间所有规律都可以被认识并加以利用。从这个角度说,只要有了能量和元素,
2022年11月13日
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一窥天机:太空望远镜

2021年12月,原定于2007年发射的韦伯空间望远镜终于顺利升空,这是人类航天事业的大事情,无论谁干的,都值得祝贺。不过,这年头天天都有大事发生,韦伯望远镜究竟算多大一事儿?窥见宇宙人类对宇宙的了解处于什么水平?这是个让人懵逼的问题,一方面,连太阳系九大行星都找不齐,向天王星、海王星发射轨道探测器都是没影儿的事,另一方面,对几十光年外的类地行星(类似地球的行星)却头头是道,超级地球、孪生地球、宜居行星的新闻不时见诸报端,到底哪个才是人类科技的真正水平?要说清这个话题,得从人类探索宇宙的手段说起。如果咱们能把探测器扔到别的星球上,那探测手段还是比较丰富的,次表层探测雷达、X射线谱仪、磁场探测仪,等等。可惜目前为止,人类探测器远没有飞出太阳系,出了土星轨道就算真正意义上的“人迹罕至”了。所以,大前提就摆在这了:人类只能在太阳系里研究宇宙,更准确点说,人类主要在地球附近研究宇宙。怎么研究呢?只能被动接收来自宇宙的信息。哪些信息呢?电磁波、宇宙射线、引力波,其中大头是电磁波(包括可见光)。可以说,人类对宇宙的大部分认知,都是通过在地球上收集的各种各样电磁波,推算出来的。没错,宇宙是算出来的。比如,观察一个恒星的颜色,或者说,在地球上收集这颗恒星发出的可见光,就可以算出它的表面温度,再加上恒星亮度,就可以算出它的年龄,再添一些参数,就可以算出它的距离。还有更离奇的,开普勒空间望远镜,这哥们儿专门用来寻找类地行星。原理很简单,盯着一颗恒星看,如果这颗恒星的亮度会周期性变弱,那就说明有一颗行星定期从恒星前面飞过,阻挡了少量光线,就像苍蝇飞过探照灯,此曰:凌日现象。据此可算出行星的公转周期、轨道、大小,甚至还可以通过光谱变化的特征,分析出行星大气的成分,比如苍蝇是火红色的,那么探测灯被遮挡时,多少能探测到一点红光。如果这些算出来的参数和地球类似,就称为类地行星。所谓的类地行星,充其量就是见了个影子,至于上面是啥样,有没有生命,科学家知道的不会比算命先生好多少。这么干靠谱吗?当然不算很靠谱,但也没有更好的办法了,人类感知宇宙的手段就这么多。不过,也不算很不靠谱,把这些手段做到极致,也能干出不少活。宇宙博物馆到了宇宙尺度,时间和空间其实是一回事。如果你想了解4.2年前的宇宙,那就研究4.2光年外的比邻星,因为我们现在接收到的所有关于比邻星的信息,都是4.2年前发出的。同理,想了解1亿年前的宇宙,那就观察1亿光年外的恒星,对地球人来说,宇宙活脱脱就是一个博物馆,不同距离上的恒星,代表了不同时期的宇宙演化过程。望远镜看得越远,就意味着看得越古老,远到极致,就能看到宇宙初期的样子。这里所谓的“看”,就是收集这些恒星发出的各种电磁波信号。长波信号可以穿透大气层,因此只需把天线放在地表即可,学名“射电望远镜”。短波信号容易被大气层干扰吸收,如红外线、可见光、X射线等,所以得把家伙什儿放到太空,学名“空间望远镜”。其中可见光部分最为直观,也最为吃瓜群众津津乐道,毕竟这是咱们肉眼能看到的。这活干得最出色的,当属大名鼎鼎的哈勃空间望远镜。哈勃与智利特产因为大气层对光线的扰动,地面望远镜看太空就像个近视眼,一度导致人类的观测范围只有几十亿光年。1990年哈勃望远镜升空,就像人类伸出水面的一个潜望镜,终于可以一窥宇宙全貌。现在很多耳熟能详的知识:宇宙年龄、宇宙大爆炸、宇宙大小,都有哈勃的功劳。这只以收集可见光为主的望远镜,极大拓展了人类视野,堪称天文学的里程碑。哈勃不但有巨大的科研价值,其社会价值也不容小觑,拍摄的大量美轮美奂的深空照片,激发了无数普通人对宇宙的向往和思考,可谓功在千秋。2019年哈勃望远镜公布了迄今为止最详细的宇宙照片,这张照片包含了26.5万个星系,每个亮点放大都可以看到星系全貌(原图可至官网下载,贼大)。不过,因为继任者迟迟不到位,哈勃不断超期服役,已经在天上待了30多年,难免力不从心。尤其最近几年,面临和国际空间站一样的窘境,扔了吧,可惜,不扔吧,修修补补,维护费早赶上造价了。要知道,在天上干活,费用也是上了天的,一次维修的费用都足够在地面建一个大型望远镜了。继续烧钱给老态龙钟的哈勃续命是不现实的,哈勃退役几乎板上钉钉,这也意味着人类即将失去唯一的可见光空间望远镜。那以后的日子是不是又得回到近视眼时代呐?不用,因为自适应光学技术的出现。简单来说,这技术可以修正大气湍流等因素对光线的扰动,思路异常简单粗暴,你在哈哈镜里看到了扭曲的图像,那就再拿一个反向哈哈镜把图像还原。大气层就是一面哈哈镜,如何得到一个反向哈哈镜呢?举个例子,首先打一束激光到天上,使大气里的钠元素发光,这个光线穿过大气层回到地面时,也会被扰动,把这个扰动量算出来,相当于测量出了哈哈镜的凹凸规则,以此调整望远镜的镜面形状,得到一个反向哈哈镜。因为扰动是不规则的,所以反向哈哈镜是一面凹凸不平的柔性镜面,又因为空气温度、湿度和气流实时变化,导致哈哈镜实时变化,所以柔性镜面也要跟着实时变化,甚至每秒得调整上千次的镜面形状。不知道本僧有没有把事儿说明白,反正,这个过程令人叹为观止,你跟着叹就是了。欧洲南方天文台位于智利的望远镜安装自适应光学系统后,拍摄的照片清晰度已经超过了哈勃。既然如此,那就没必要非得把可见光望远镜放太空了。在地面干活,不但价格实惠,而且完全不用考虑重量和体积,镜头可以使劲造,日子美滋滋的。早些年,口径8.1米的双子星天文台也算得上一号人物,两台望远镜分别位于夏威夷和智利,一南一北,加上地球自转,观察范围可以覆盖整个天区。但是很快,8米的门槛就被踏滥了,欧洲南方天文台在智利建造的甚大望远镜,由4台口径8.2米的望远镜组成,聚光能力相当于16米口径。日本国家天文台的昴星团望远镜把单面反射镜口径干到了8.3米。这还没完,即将投入运行的位于智利的美国大麦哲伦望远镜,由7块直径8.4米的子镜组成,等效口径大约有25米,成像清晰度达到哈勃的10倍。单个镜子的口径到了8.4米已经差不多了,接下来就是更凶残的玩法:用一堆小镜子拼成大镜子。由加拿大美国主导,包括中国在内多个国家参与的,位于夏威夷的,不断被环保组织阻挠建设的30米望远镜,主镜口径30米,清晰度吊打哈勃一个数量级。预计2024年建成的位于智利的欧洲极大望远镜,主镜口径39米,清晰度比哈勃高16倍……对望远镜来说,口径就是王道。对口径大小没概念的话,可以对比一下哈勃望远镜,2.4米。等会儿,好像智利的出镜率有点高啊,这哥们儿天文学很强吗?说到智利特产,大伙可能想到的是樱桃,而本僧想到的却是……天文望远镜。智利北部地区的气候和大气环境非常适合夜观天象,这里集中了全球一多半的顶级天文望远镜。值得一提的是,中国也在这儿建造自己的天文台,如果不算南极科考站的口径0.68米的巡天望远镜,这应该是咱们头一回在别的国家建造望远镜。多嘴一句,前面提到的所有望远镜,加一起,还没哈勃贵。所以这事儿没啥可说的了,相比如火如荼建设的地面望远镜,可见光空间望远镜几乎无人问津……除了中国。中国空间站有个配套装置叫“巡天光学舱”,是一台口径2米的可见光望远镜,计划2024年发射,届时可能是人类硕果仅存的可见光空间望远镜。那么问题来了,人家都在地上搞了,咱为啥还要上天搞呢?首先当然是因为太空望远镜仍然具有地面望远镜不具备的优势,比如,自由地指向任意方向观测,长时间对一个方向连续曝光,不会被人造卫星干扰,等等。其次,哈勃说到底就是太贵,而巡天望远镜和空间站共轨飞行,紧挨着,从空间站出去干活,成本就低太多了。最有意思的是,巡天可以对地观测,是不是有点意外?这台天文望远镜,居然可以调转方向观察地面,至于这么干的意义嘛……你猜!作为人类唯二的可见光空间望远镜,巡天免不了被拿来和哈勃做一番比较,其实吧,这话题和空间站一样,上天时间差了35年,有啥好比的呢?两者差异除了技术水平,很大程度是设计取舍导致的。另外,吃瓜群众们也别指望在这领域一举超越美帝,差距仍有肉眼可见那么大。说了这么多,那么,韦伯上天究竟算多大一事儿?通过对大气扰动的修正,可见光的事好歹算摆平了,但红外线、紫外线、X光就没那么容易打发了,因为这些家伙不是被大气层扰动,而且被大气层吸收了。任凭你在地面如何折腾,也不可能还原已经消失的信号。所以,这活还得上太空。韦伯:寻找宇宙的黎明按照现有理论,宇宙一直在膨胀,且膨胀速度超过光速,这导致遥远天体的光谱红移非常明显,那儿发出的可见光,到了这儿可能就成了红外线。这么一来,你想看得远,就得指望红外线。哈勃在红外波段只能凑合用,看到134亿光年就顶天了,也就是宇宙大爆炸后4亿年的情形。但是根据最新的研究表明,宇宙的第一批恒星是在大爆炸后2亿~3亿年之间诞生的,这就是所谓的“宇宙的第一缕光”。寻找这第一缕光,非红外望远镜莫属。于是,韦伯来了。咱们给的官方名字是“韦布空间望远镜”,但大伙已经习惯叫韦伯了。这家伙之所以拖了14年才发射,是因为确实花了海量心血,充分体现了美帝在精密工业领域的深厚功底,几乎达到了人类工程学的极限。比如,口径6.5米的主镜,表面粗糙度低于10纳米,另外,为了不浪费这种加工精度,与之配套的支架和控制系统精度可想而知。这么复杂且庞大的架子,在太空展开后,误差不超过几十纳米。温度越高,红外线就越强,所以作为一台红外线望远镜,制冷就成了头等大事,不然你自身发出的红外线就足够折腾了。举个风马牛不相及的例子。最近俄乌战争中名噪一时的美国标枪导弹,在使用热成像前,需要对红外成像器件进行持续制冷,美军标枪导弹使用手册显示,开机后必须要等2分半到3分半。而导弹配备的小型电池和制冷机只能坚持4分钟,也就是说,射击窗口最多只有1分30秒,如果在1分半内没有完成锁定和发射,射手就必须更换制冷机和电池。因此,只要侦察得当,步坦协同到位,标枪要对付坦克并不容易。扯远了。无论天上地下,想和红外线打交道,首先自己得够冷。很多人以为太空这么冷,制冷还不简单!其实刚好相反,因为太空没有空气可以散热,太阳一晒就滚烫,所以首先得隔绝阳光。韦伯带了5层又大又薄的遮阳帆,为了尽可能反射热量,这5层仅几十微米厚的薄帆也是费尽心机,可以保证背面温度在50K以内。但这还不够冷,为此科学家专门开发了一种脉冲管低温冷却器,这玩意儿不但可以把红外传感器冷却到7K,还几乎没有振动。你想想,如果冷却器造成了几十纳米的晃动,那前期的精确加工就全白忙活了。如果仅仅是这些,韦伯不至于拖14年,最麻烦的事还在后面。地球本身就是一个很大的红外发射源,为了避免地球干扰,韦伯要离地球远远的。多远呢?在拉格朗日点,简单来说,在这个地方,太阳引力和地球引力相当,飞行器可以悬停在此,有点像地球同步轨道的意思。这种地方有5个,韦伯停在离地球150万公里的L2点。相比来说,哈勃离地球只有590公里,其实哈勃上天后立马就出问题了,主镜偏差了千分之二毫米,拍的照片惨不忍睹,于是就把航天员送上去进行了第一次维修。而150万公里外的韦伯,是绝对不可能派人维修的。韦伯有多达344个故障点,没有多余备份,只要其中一个出问题,100亿美元就打水漂了。悲剧的是,地面测试时,这些故障点经常出问题,比如2018年薄薄的遮阳帆展开时就被撕裂了。在这种压力下,拖14年也就显得没那么离奇了。总之,韦伯有大量令人发指的工程细节,科技含量无可挑剔,堪称人类精密工业的巅峰之作,担得起“史上最强望远镜”的称号。组装完成后的韦伯如此吊炸天,那它能看到宇宙的诞生吗?不能,红外线不是万能的,甚至电磁波也不够说明宇宙起源,这活至少要集合引力波、暗物质、中微子等一众骨干才能窥见一二。韦伯空间望远镜工作在近红外和中红外波段,用于观测宇宙大爆炸初期第一批恒星和星系的形成。按照目前理论,宇宙年龄138亿年,哈勃已经看到了134亿年,而韦伯可以再多2亿年。2022年3月11日,韦伯望远镜完成了最后一轮镜片微调,传回了第一张校准时拍摄的清晰照片,已经逐渐进入工作状态,预计夏天正式开启科学观测,为人类视野再添2亿光年。还有一个题外话,韦伯不但是科技典范,也是坑钱典范,不但充分体现了美帝的科技实力,也充分体现了美帝的钓鱼手段。韦伯最早的预算是5亿美元,不过很快就发现不够烧,第二年就加了5亿,不加不行啊,不然前面的5亿就打水漂了。过了两年,发现钱还是不够烧,再加8亿,不加不行啊,不然前面的10亿就打水漂了。又两年,再加7亿,不加不行啊。三年后,加5亿。过一年,再5亿。两年后,6亿……就这样一口一口,一直啃到了97亿,比哈勃还败家。慧眼前面说可见光时,还能看到咱们国家的身影,但在红外波段,似乎有点寒碜?这其实不奇怪,我国是发展中国家,发射的卫星大多是有具体用途的,比如用来监测耕地是否被侵占的农业卫星,比如用来监测森林是否起火的红外卫星,等等,很少用于纯基础科学研究。本僧掐着指头数了数,好像只有2个半:一个是寻找暗物质的悟空号,一个是研究X射线的慧眼号,还有半个是用于验证量子通信技术的墨子号(不算严格意义上的纯基础科学)。其中,慧眼号就是一台空间望远镜,全称:硬X射线调制空间望远镜。如果说红外线是研究恒星起源必不可少的,那么X射线就是研究恒星死亡必不可少的。X射线属于能量比较高的电磁波,通常来自比较剧烈的天体活动,比如恒星爆炸之类的,研究高能天体肯定少不了X射线,所以也算一个研究热点。相比无人问津的可见光空间望远镜,X射线望远镜算得上络绎不绝。没办法,X射线经过大气层就没剩啥了,大家只能上天去干活,欧洲的XMM-牛顿卫星、美国的罗西X射线时变探测器、钱德拉X射线天文台、日本的朱雀卫星、德国的eROSITA
2022年3月20日
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和平使者:核威慑再平衡

高速飞行器的玩家大约只有中美,美帝的X-43、X-51都是创下世界记录的狠角色,不过也都是在天上飙一段距离就下来的不成熟货色。美帝保密程度比较高,成熟度也比较高,而且承认军事用途的是X-37B。
2021年11月21日
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太空豪宅:空间站

不过支持者肯定更多,不然这事儿就成不了了,他们认为国际空间站产生的价值远远超过了它的成本。咱们这种外行就不多嘴评论了,反正大部分钱都是美国出的。
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天问一号:连本带利奔火星

但这照片确实很有水准,把一台冷冰冰的机器变成了一个可爱调皮的机灵鬼。这张合影,让我们看到了中国航天的人文变化,别的先不说,估计以后枯燥的工作会变得越来越有趣了。
2021年6月19日
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六代机候选:智能无人机

咱们当年是属于被吓傻的一方,在航母下水前的很长一段时间里,武器装备发展的出发点其实不高,仅仅只是为了解放台湾,维护领土完整。准确点说,是把美帝挡在家门口外,再把屋里收拾干净,的反介入能力。
2021年2月28日
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从基础科学看科技创新

这种论调其实低估了需求对技术的重要性,就好像一个聪明孩子考了60分,非说自己只是不想学习,不然肯定考第一。这种状态只要持续几年,工人技能和上下游产业链都会慢慢退化,等高考来临就知道光靠聪明是不够的。
2020年10月28日
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矛与盾:隐身飞机VS反隐身雷达

常年看新闻的小盆友肯定会被一个事情整懵:凡是隐身飞机的新闻,都是杀敌于无形,如何厉害厉害;凡是反隐身雷达的新闻,都是破敌之踪迹,如何厉害厉害。那么问题来了,隐身飞机遇到反隐身雷达,这新闻该怎么写?F117退役、F22停产、F35暴兵和歼20诞生追根溯源,先从隐身飞机的出身说起。首先得承认,在军事装备的发展路线上,美帝为大伙趟了不少路。比如隐身飞机,美帝至少趟了三条路,给那谁提供了不少参考。作为人类第一架隐身飞机,F117走的是隐身碾压路线,凭借极致的隐身性能,在敌人头顶随意丢炸弹而丝毫不用担心反击。所以,F117的所有设计都围绕隐身展开,牺牲了机动、速度、航程、载弹量、飞行员视野,甚至连雷达都没装……奇葩的F117虽然叫“战斗机”,却没有空战能力,于是就有人叫它“轰炸机”,可这货一般只带2枚炸弹……这奇葩路数一开始在海湾战争所向披靡,没想到,后来在科索沃战争中被老式雷达凑巧破了身。F117的隐身性能一旦有了破绽,其他短板瞬间成了致命伤,破身之后逐渐打入冷宫,2008年全面退役。显然,“为隐身牺牲一切”这条路,美帝算是趟到头了。好在,美帝的第二条路“豪华套餐路线”趟得不错。1997年,F22横空出世!走的是“文能隐身、武能对抽”的全面路线,隐身、机动、火力、航电样样第一,妥妥的全面发展N好学生,班里其他小伙伴只有仰望的份。可人类科技毕竟也就那点能耐,至少在机动性和载弹量上,总得做个取舍吧?得了,这活还是分俩人去干吧,F22专心搞空战,至于扔炸弹这种粗活,交给B2吧。B2走的是F117的“极致隐身”路线,区别是加大了航程和载弹量。B2在设计之初是不打算要护航的,即便遇到一些难缠的防空阵地,也可以远远在防区外轻松扔炸弹,很难被雷达锁定。谁知道,雷达技术突飞猛进,B2很难保证在预警雷达面前不漏一点踪迹。哪怕在雷达屏上闪了几个点,对手就可以派战机到可疑区域巡逻,万一被逮到,三代机就能让慢悠悠的B2扒下一层皮。所以,2009年美帝搞了一个“极地闪电”演练,F-22和B-2多次在关岛训练联合远程奔袭,一个负责拿空优,一个负责扔炸弹。美军官方说法,此战法主要针对“拥有强大地空导弹和先进战机,在亚洲已有区域性影响力的对手”,本僧猜测,这对手应该不是指日本。从技术上说,F22和B2这组豪华套餐组合,绝对够全世界喝一壶的。但尴尬的事情出现了,豪华套餐出道时,大毛已经挂了,兔子还是弱鸡,欧萌全是小弟……苦练十年闯江湖,下山一看,江湖没了。B2首次实战炸了我国南联盟大使馆,也把我们的军工经费炸上了天。后面几年又蹂躏了阿富汗和伊拉克,差不多都是壮汉“拳打南山敬老院,脚踢北海幼儿园”。F22混得就更惨了,唯一的一次实战是2014年跑到叙利亚炸了个恐怖分子,这活干的,不知道让人咋说了……至于吗?有这么恐怖的恐怖分子?很快,更尴尬的事情出现了。B2这厮干一趟活,回来就得小保养躺几十个小时,干活多了又得大保养换配件,几次出场费就可以买一架普通战机了,平时还得配专用机库保护隐身油漆,比大爷还难伺候。从经费上算,B2飞几趟就相当于摔了一架三代机。F22也不是省钱的主,因为出道早,还没干什么正经活,航电系统就过时了。空战非常依赖航电,如果还要继续供着F22,那拖不了几年就得出新款。至于价格嘛,新款哪有比旧款便宜的道理?这帐越算越不对劲,美帝凭借四代机就已经打遍天下无敌手了,这么高的性价比,何苦还要点一份豪华套餐!一架B2带上两架F22,造价就快赶上一艘航母了!B2原计划采购132架,但买了21架实在买不动了,只能停产。F22买了187架,也吃不消了,2011年关闭了生产线。哥俩加起来能换几十艘航母了,美帝就算全世界薅羊毛,也供不起这样两尊大佛。B2和F22的停产,标志着豪华套餐路线也趟不动了。继续趟第三条路:无所不能的F35。豪华套餐说到底就是太贵,这回咱得吸取教训。说到钱,不妨学习下房地产公司,搞预售:想买F35吗,先交钱吧!美帝从盟友那里集资搞研发,保证事成之后,一律会员价。美帝这把算盘打得就精明多了,一则省钱,二则赚钱,三则把盟友绑得更紧。只是玩得稍微有点大,不但把盟友的预算搭进去了,还砍了自己的四代机预算,全部押宝F35。这一下,四代机都成了后娘养的,想推新款基本不可能了,只能换个雷达、刷个新漆,然后改个字母加价卖人。大约只有F18幸免于难,舰载机毕竟是美帝全球威慑力的主要载体,即便押宝F35也不能把F18搭进去。“大黄蜂”变“超级大黄蜂”后,又变成“先进超级大黄蜂”,实打实的新款,绝不是换个配件改个字母,而是连机体结构都改了,看起来是不打算把舰载机的宝座让贤了。钱都给了F35,活自然是少不了的。F35不但要一口气取代美帝自己的F-14、F-15、F-16、F/A-18C/D、AV-8,还要一口气取代英国、日本等盟友的三四代机,步子迈得不可谓不大。这就决定了F35只能走多功能路线。歼击机、截击机、攻击机自不在话下,没放过舰载机也认了,想取代电子战飞机也在意料之中,但把注意打到预警机身上就有点过分了,意图通过数据链将多架F35组合成一个空中预警平台,号称小型预警机。这真的是怼天怼地怼空气,何止是多功能战机,简直是全能战机,老少皆宜,大小通吃。说明一下,多用途战机是各国主流,但和F35这种全能路线是两码事。举个例子,空优战机拿下制空权后,已经闲的没事干了,当然可以挂对地武器执行轰炸任务。反之亦然,如果能把敌机压制成靶机,那么攻击机也可以挂载空空导弹去凑凑热闹。这种兼职不需要对战机做太多改动,所以现在的战机基本都是多用途,挂个电子吊舱还能充当电子战飞机。但实际上,不同任务的侧重点还是不一样的,尤其遇到旗鼓相当的对手时,丝毫马虎不得。另外,关于飞机代差划分标准,美俄已经统一了,美帝原先的叫法总是比毛子低一代,觉得吃亏,就改成和毛子一样了。F35要集成那么多功能,想必定是科技精品无疑,实际上,但凡美帝亲自出手的东西,科技含量都不低。妥了,既是科技精品,必然天下无敌!别急,两码事。无论美帝科技有多强,走全能路线的F35,为了照顾不同的使用场景,各项性能必然有所相互妥协。比如,垂直起降版F35B,就科技水平而言,天下人无有不服!但你说说,为了耍这个帅,牺牲了多少其他性能,肚子里埋那么大一台电风扇,碍事不?有人不服了,难道美帝还没你聪明?这倒不至于,不过评论往事总是比规划未来容易很多,可以肯定的是,当年美帝打算盘时,忽略了一个异数。如果科技有代差,别说F35性能有点折扣,就是折掉一个翅膀照样吊打全球。F35首飞是2006年,立项还要早些,F22决定停产是2009年,那年月对中国来说是个什么时代?本僧带大伙回忆回忆,歼10还没搞利索,不老战神强5仍是绝对主力,飞豹时不时还能成为新闻主角……我说差两代不算过分吧?美帝再怎么看得起那谁,躺二十年妥妥没问题吧?不但没必要搞六代机,连F22都是累赘,走性价比更高的全能路线不失为一种上策。当然了,现在的F35也不见得不是上策,全能路线刚刚开始趟,最后能不能走通,还是个未知数。注意,这不是嘲讽,是真不知道!二战时期那么多实战中出来的军事家,在选择走战列舰路线还是航母路线时,照样会懵逼,何况咱们这些纸上谈兵的键盘侠呢!你若非要问我个人观点的话,本僧还是觉得路子有点走偏了,但绝对是成功的商业案例。不过,至少F35的成本是控住了,这几年产量惊人,眼看着就奔上千架去了,充分体现了老牌工业帝国的底蕴。要知道,数量也是一种优势,而且是很重要的优势,光这一点,咱就不应该铺天盖地嘲笑他。美帝把路趟成这样,一般人是跟不上了!兔子琢磨良久,觉得还是第二条路靠谱,不过得修正一下:隐身飞机只负责拿下空优,后面为所欲为的事情,让四代机上。就在F22工厂打烊的那年,歼20首飞!这里还有一段缘分,关停F22出了大力的美国防部长盖茨,在歼20首飞的当天,是当天,正好在访华,这哥们听到消息后直接懵了,问胡总咋回事,胡总宽慰道:只是普通的科学试验,不要多想……若干年后,盖茨在回忆录中写到,那天是我这辈子最耻辱的时刻。歼20首飞之后,四代机也一路狂奔,歼10C,歼11BG,歼15,歼16,定位清晰,层次分明,走的是混搭风格,完全不打算考虑一下美帝的全能路线。中国主力战机合照显然,中美的隐身飞机路线已经出现了较大差异,即便未来要出所谓的轰20,估计也不会走慢悠悠的B2路线(隐身轰炸机的需求并不强烈,这事不用着急)。这种差异,直接体现在了飞机设计上。美帝推F22的时候,反隐身技术几乎是零,隐身技术又独此一家,所以人家追求的是绝对碾压,更加注重隐身,以至于隐身性能好过了头。后来推F35,为了增加通用性,砍了不少隐身设计。轮到兔子推歼20时,明显是冲着美帝去的,自己玩反隐身多年,不至于单纯到想凭借隐身吊打美帝,能打个势均力敌就心满意足了,所以更加注重机动性和航电的后发优势。很多人以为隐身飞机比的就是隐身,所以一直对歼20鸭翼布局(就是前面两片小翅膀)对隐身的影响耿耿于怀。拜托,歼20又不去参加隐身比拼大擂台,看看RCS公式,在旗鼓相当时,两片小翅膀带来的机动性明显比牺牲的隐身性更划算。关于这对冤家的隐身性能,普遍看法是F22要优于歼20,除了技术水平之外,我相信更多是设计上的取舍。在全是三代机的年代,五代机再怎么强调隐身性都不过分,但在隐身飞机对抽时,机动性可能会带来更大的优势。假设,我是说假设,兔子趟出的路更合理,那美帝会走回头路吗?就目前来看,概率不大。像F35这种项目,一旦开始趟路,涉及的利益就太多了,往往是一条路走到黑。美帝现有的F22、B2和四代机再飞十几年肯定没问题,不过,等这一大批战机寿终正寝,接下来的空战画风,理论上就是这样了:美帝带众小弟出门干活:乌泱泱清一色F35。兔子比划:20狙击踹门,10、11辅助拿下空优,16跟上对地对海,15给海军出远门办事。“害怕”是第一生产力美帝那些黑科技的立项源头都要追溯到美苏对抗时期,美帝虽谈不上害怕毛子,但忌惮是少不了的,所以生产力嗖嗖的。毛子挂了之后,经济总量混到和广东省一个水平,就剩军工啃老本,从长远看,很难成为一个合格对手。从毛子解体到2010年,美帝舒舒服服做了20年世界霸主。直到2011年,奥巴马在APEC峰会上高调提出重返亚洲,2012年正式提出“亚太再平衡”战略,算是美帝注意到中国这个异数的明确信号。美帝这一转身,大家猜猜,谁是这个星球上最害怕的?当然是那谁了,其害怕的具体表现形式为:怕航母、怕隐身飞机。至于氢弹,大家都有能力掀桌子,还不知道谁怕谁呢,其实吧,维护世界和平,氢弹至少占了一半功劳。对大流氓来说,技术无非就是砸钱砸时间,哪里害怕砸哪里。兔子在砸航母、砸隐身的同时,也在砸反航母、反隐身。不出意外,砸了这么些年终于砸出了名堂。啥叫隐身飞机?本着发扬科学精神的态度,咱用数学来描述事情。依惯例,看公式:雷达有效探测距离与目标雷达反射截面(RCS)的四次方根呈正比。看不懂公式就看例子:一架普通战斗机对短波雷达的反射截面大约是5平米,所以新闻上说某某雷达探测距离多少多少,一般都是指对RCS=5的目标的探测距离。若反射截面减少到1/16,则根据公式,雷达探测距离减少1/2。顺便打个岔,有观点认为给四代机刷隐身涂料就是耍流氓,理由如下:飞机的隐身性能主要来自结构,单纯刷漆的话,RCS大约只能下降20%,代入公式算一算,探测距离也就减少了5%,性价比贼低。比如,美帝这次卖给弯弯的F16V就是刷过漆的,价格自然就很感人了。从公式上看,只要距离够近,就没有发现不了的飞机,因此不能用“能否被发现”来定义隐身飞机,显然,反射截面是一个更适合的定义指标。现有的隐身飞机其实就那么几款,美帝的F117、F22、F35、B2,中国的歼20、歼31,其他暂且不认。隐身飞机的反射截面属于保密内容,不过外界通过仿真计算有不少说法,大概是这样:F22小于0.01平米,歼20小于0.05平米,B2好于F22好于F35。代入公式,与F16这类四代机的被探测距离相比,F22不大于21%,歼20不大于32%。不放心的话,再搞个电子战飞机压制一下对方雷达,还能榨出点折扣。这就是人类顶尖隐身飞机的隐身水平,估计和吃瓜群众的印象大相径庭,看起来隐身飞机也没什么了不起的嘛!其实,只要你的攻击距离大于对方探测距离,就可以在被发现前完成攻击并返航,这效果和完全隐身是一样的。战机不至于真飞到对方头顶扔炸弹,不然的话,肚子对着雷达,啥隐身都白扯,咱刚刚说的RCS都是飞机正面对着雷达,而且对的是短波火控雷达。雷达反射截面RCS和雷达波长的关系大致如下:从图上看,无论大小目标,对3厘米的雷达波隐身效果最好,小目标对1米多的雷达波隐身效果最差,至少能差出2个数量级。对米波来说,F22的雷达反射截面会从0.01平米增加到了1平米,于是折扣也就剩三分之二了。也就是说,米波雷达若在300公里处能发现F16,那么200公里处就能发现F22。这岂不是说,隐身飞机要完犊子了?不是所有米波雷达都叫反隐身雷达米波雷达不是新鲜玩意儿,早期的老古董都是米波雷达,因为定位精度不高,一度是落后的象征,处在淘汰边缘。美帝既然敢率先玩隐身飞机,自然是对米波反隐身的可行性心里有数。雷达这家伙是一件很随缘的武器,探测范围之外的目标,不见得一定发现不了,探测范围之内的目标,两眼一抹黑也是常有的。米波雷达更是缘分中的缘分,如果目标处在探测距离边缘且地形复杂,那这缘分怕是八辈子才能修来。这么科学的装备,为啥会这么不科学?很多人以为,只要目标能反射雷达波,并且这个反射信号被天线收到,事情就妥了,整个过程科学得很。而实际上,这个反射信号夹杂着大量噪音和干扰,从噪音里挑信号是一件充满主观性的工作,早期雷达兵甚至是用肉眼从一堆雪花里找信号,后来把这方法教给了计算机,成了雷达算法。举个例子,雷达为了降低虚警率,会把小鸟那么大的信号都屏蔽掉,如果隐身飞机的反射信号只有小鸟这么大,自然就被过滤掉了。不过这事好解决,把速度超过200码的小鸟单独找出来就行。但对米波雷达来说,因为波束太宽,导致角分辨率太差,定位都不准,别说测速了。波束可以简单理解为一个扇形雷达波(实际上并不准确),假设米波雷达发射的扇形是20度,那就只能20度20度扫描空域,即便接收到反射信号也只能说明前方20度范围内有目标,在100公里外的分辨率只有35公里,无法满足引导要求。同理假设,火控雷达发射的扇形是1度,那就能1度1度扫描天空,定位精度自然就高了,可以分清100公里外相隔1.7公里的目标。这时就轮到算法大显神威了。比如,可以试试找出每次扫描周期里的相似信号,因为噪音是随机的,但反射信号应该每次都差不多。可惜,米波的识别能力更是稀松,每次反射信号都长得不太一样,压根分不清是不是同一个目标。不过,办法总比困难多,雷达算法会把越来越多的细节考虑进来,不断延伸这个枯燥的数学问题。运气好的话,雷达屏上还是能偶尔出现几个亮点,但远远达不到跟踪目标引导作战的要求。如果米波雷达只有这点毛病,那勉强还能凑合,波束宽的麻烦远不止此。米波波束类似一个巨大的扇形,有一部分很容易打到地上,这些雷达波被地面反射后照到目标上,然后再反射回来,这种现象叫做多径反射。多径反射信号和真实反射信号混到一起很难区分,尤其遇到复杂地形,部分信号直接就从地面反射回来了,这种情况,无论啥算法都得懵圈。结果就是:第一,低空肯定乱套了,全是盲区;第二,高空覆盖区域不连续,隔一段距离就有盲区;第三,无法测量目标高度。这么挫的雷达为啥还没淘汰?其实对付普通飞机,米波预警雷达发现点风吹草动,任务也就完成了,接下来火控雷达开机搜索,然后跟踪锁定,不会耽误事。对付隐身飞机就不一样了,火控雷达跟不上,就只能派战斗机去找。战斗机要搜索那么大的空域,肯定也得开雷达,找起来也费劲。但你开了雷达,别人找你就不费劲了,在隐身飞机周边开雷达暴露自己,基本就是找抽。总的来说,普通雷达对付隐身飞机肯定没戏,你想想,如果只要改改雷达波长就能反隐身,这俩大流氓还会削尖脑袋搞隐身飞机?不是所有米波雷达都只能做预警雷达正因为米波雷达的诸多缺陷,很多人对反隐身技术都持怀疑态度。但是,反隐身雷达的真实性和可靠性,恐怕比反航母弹道导弹还要高。作为“最害怕美帝”称号获得者,自然不是浪得虚名,砸钱那是毫不手软。只要不违反物理规律,哪项技术能经得起这种金钱攻势?2016年《解放军报》报道,2月10号上午10点在东海发现不明目标,我军立即出动海军航空兵对其实施查证,这说明雷达精度已经能引导战机拦截。当时,正好美军派了4架F-22A战斗机部署韩国,逮到的就是这批货。注意这张PPT的重点是“唯一……雷达”,说明F22并没有挂龙伯透镜,也说明了普通米波雷达不具备反隐身能力,目前的初步说法是350-450公里妥妥的。而且,呵呵,肯定收集了不少F22的反射特征,如果小盆友们还记得《电子战》那篇文章,就应该知道这事儿有多严重!反射特征一直是雷达算法的作弊器,估计美帝不会再让F22出来裸奔了,不然F22各种姿态、各种波段的反射特征都要被看光了。这牛吹的,眼看要吊打美帝了,那么,以色列在实战中炸了叙利亚从中国引进的JY-27米波雷达,这事咋说呢?还是那句话,不是所有米波雷达都反隐身。JY-27是十几年前卖过去的传统米波雷达,没说反隐身,只是因为型号上和JY-27A反隐身雷达差了一个字母,被很多人混为一谈。看仔细了,叙利亚这台雷达只是远程警戒雷达,而且是十几年前的出口型号。更重要的是,防空很讲究体系,单凭一台雷达就想对抗中东小霸王实在难了点。即便雷达发现了以色列的F35,叙利亚也没能力拦截啊,这又不是火控雷达。看看正宗的反隐身JY-27A,块头明显大了很多,关键是名字变了,从“远程警戒雷达”变成了“新型三坐标引导雷达”。三坐标就是距离、方向和高度,知道了这仨,就可以引导战机前去拦截,这和传统的米波警戒雷达已经有了本质区别。不能光吹牛,说说咋做到的?首先,提高分辨率最简单的方法就是增加天线尺寸,你看这些反隐身雷达都是大块头。其次,相控阵是必不可少的,这能充分发挥计算机优势。这俩硬杠是跑不掉的,至于背后的东西本僧肯定不懂,只能按照反隐身雷达总设计师吴剑旗的公开PPT描个大概。第一,雷达在扫描天空时,朝不同方向发射不同频率、不同波形的雷达波,这就确保从地面反射的信号和其他方向的信号区分开,降低多径信号的干扰。第二,对雷达阵地周边环境进行建模,详细测量雷达波对地面的反射信息,用于最后探测结果的修正。第三,使用主动对消波束和干扰波束实施对消。就说这么多,不懂也别问了。既然路趟开了,针对不同场景,就得多出几个产品,比如低空补盲、中远程跟踪之类,所以除了JY-27A米波雷达,还有JY-26、YLC-8B分米波雷达等等。米波虽然反隐身效果最好,但分米波也不算太差,所以有些“先进米波雷达”其实用的是分米波,精度想必应该更高一些。还有一种奇特的米波稀布阵雷达,把一根根竹竿插地上,发射单元和接受单元以特定间距组成阵列,加上一堆枯燥的数学问题就搞定了,原理上有点像昆虫复眼。这玩法最早是法国人想出来的,只是玩得不利索,后来反而被兔子先悟出来了。每次出新款就拿到东海守着F22,天天盼着美帝能给一份体验报告。能吊打美帝吗?不可否认,中国肯定有一些核心技术已经超越美帝,但我一直不喜欢用“吊打美帝”这种说法。说到底,大家都是受过高等教育的智人,谁也别小瞧谁,时间长了都会缓过劲来。眼下,美帝反隐身雷达确实落了下风,毕竟人家从来没怕过谁,一直都没有反隐身的需求。如今兔子把反隐身的路趟开了,加上歼20服役成军,只要美帝钱袋子扛得住,就没理由不跟上,反隐身技术想必也会紧追而来。美帝终于也能占一回咱便宜了,真不容易!美帝洛马的TPY-X雷达和中国的JY-26雷达。别急着嘲讽美帝山寨,只是外貌相似而已,核心技术都是他们自己的。同理,咱们很多山寨产品,也是有核心技术的。都是拿钱砸出来的,凭啥说山寨?除了中美,工业底子厚实的国家只要舍得砸钱,也不会一无是处。法国米波综合脉冲孔径雷达(RIAS)、德国米波圆阵列雷达(MELISSA)、俄罗斯“东方”-E和“天空”-Y雷达,都是性能不俗的米波三坐标雷达。看风格就知道是毛子货,具体性能不详,本僧猜测发现目标应该可以,跟踪目标就得打问号了。毛子和美帝都玩过用天波雷达反隐身,据说撞大运时可以发现几千公里外的B2,但是,这么远,发现了能干嘛呢?诅咒吗?矛盾较量下面该较量较量了。第一场:地面反隐身雷达隐身飞机若是像以前那样从高空悠哉悠哉飞过来,怕是已经没多少悬念了,肯定栽。所以现在隐身飞机都有超低空突防、利用山谷躲避雷达等训练,过上了三代机的苦日子。不足百米高的低空飞行歼20和峡谷飞行的F35。第二场:舰载反隐身雷达现在有舰载的反隐身雷达吗?应该是有了,刚换没多久,从外形看,很像。原先052D这个位置的雷达长这样:放大看:复习一下那个天线增益公式:从尺寸上看,052D的新雷达明显小于地面的反隐身雷达,探测距离估计得打不少折扣。不过,隐身飞机要对军舰下手也不容易,拿空空导弹打军舰,怕是连旗杆都折不断。而反舰导弹的块头不是闹着玩的,外挂会破坏隐身,必须得塞到弹仓内,这就太难为F22和歼20了。不过,全能王F35是个例外,这哥们演示过从弹仓内发射反舰导弹。不过,F35的隐身性比F22差不少,对上军舰的话,两边都打点折扣,生死犹未可知。不过,F35有一款量身定制的JSM导弹,号称射程500公里,打个对折,就算250公里发起攻击,军舰要抓到F35也只能靠鸿运当头了。不过,军舰打反舰导弹是日常工作,哪怕挨上一发,也不见得会失去战斗力。不过……算了,别打打杀杀了,不如欣赏一下F35弹仓内的JSM导弹。第三场:机载反隐身雷达反隐身雷达如果能上飞机的话,也只能是预警机。从战法上说,小流氓之间斗殴,买几架F35压箱底还是很惬意的,但中美这种大国,很难出现隐身飞机单挑军舰的情况,最可能出现的还是军舰和预警机合作对抗隐身飞机。这话题前文《预警机》已经说过,不再赘述。稍微补充一下,空警600终于从“疑似”变成“首飞”了,可以预见弹射航母也不远了。总结一下,本僧个人观点:反隐身雷达在沿海守家可以,但出海进攻性明显不足。天下武功唯快不破隐身和反隐身的较量,使得两方面技术趋于平衡,在隐身这个维度上很难碾压对手。这会促进六代机的诞生,双方开始寻找新的维度。不同的是,下一轮较量要格外小心。回头看,美帝是在独霸武林时摸索五代机,输了,从头再来,依然还是霸主;咱们是跟着走,风险也不大。但是这六代机,万一趟错了路,美帝就不一定还是那个美帝了。举个例子,大约20年前,美帝驱逐舰走过一条类似F117的路线:朱姆沃尔特级。科技含量那是没得说,但是很快就发现趟错了路,海量的研发经费耽误了原先伯克级的发展,使得“伯克2”二十余年原地踏步,最终被中国055赶超。梦幻般的朱姆沃尔特造了三艘就停了,最近几年美帝重拾伯克级,一口气开建十艘“伯克3”,显然是有点急眼了。这让人不得不担心美帝如今抛弃四代机,全部押宝F35的策略是否会重蹈驱逐舰覆辙。算了,这也不是本僧该操心的事。注意,这不是科幻电影剧照,而是美帝趟错路的现役装备:朱姆沃尔特级驱逐舰。相比来说,美帝的伯克级更像是地球人的装备。把人类现有武器摊开数一数,只有洲际导弹基本还是无解,原因无他,就是太快了。在大气层内,你把速度飙到5马赫,就算王者了;飙到10马赫,那就封神了;再快,就要成仙了。若哪天反隐身技术大行其道,不妨回头考虑一下那个古老的秘诀:天下武功,唯快不破。
2020年9月14日
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主角光环:预警机

选择题:空战时,如果隐身飞机和预警机只能二选一,该怎么选?这是一道送命题,得从长计议,长到从麦克斯韦开始议。当年他老人家写下的4个方程,不仅让他坐稳了物理学史上第三把交椅,也为电磁波划下了一条不可逾越的边界。电子对抗的核心是折腾电磁波,正经点说,就是以无线电为基础的雷达技术和通信技术。尽管这哥俩发展神速,但剥开一看,150年前的麦克斯韦牢笼至今依然没有丝毫松动的迹象。电磁波的天花板姑且把电子对抗分为电磁波部分和数学竞赛部分,有点类似于硬件和软件,前者指电磁波的收发,后者指信号的处理。那么,本僧有两个观点:其一,现阶段的电子对抗主要集中在数学竞赛部分,或者可以理解为加密和破解;其二,信号处理需要海量的计算,这活靠算盘是不行的,因此雷达和通信的发展,很大程度上是计算机带动的。抛开计算机的因素,今天的雷达和半个世纪前并没有本质区别,原先的天花板一样没少,而其中一块天花板就导致了预警机的诞生。虽然美国YouGov机构的调查显示美国仍有2%的人不相信地球是圆的,但本僧倾向于认为地球是圆的,于是,我们就有了一个尴尬的公式:看到数学不要慌,这也就初中水平,式中H是雷达高度,h是目标高度。假设雷达高度30米,目标高度30米,按照公式,雷达探测距离只有45千米。这个“45千米”是物理定律,和科技水平无关。多解释一下,雷达探测距离计算其实蛮复杂的,参数众多,咱这公式只是针对地球曲率影响的简化版。如果说谁家军舰能锁定几百公里外的目标,不用说,一定是天上飞得老高的目标。但实际上,除了阿三这种标题党,大部分巡航导弹宁可牺牲射程也不会飞那么高。所以有段时间,飞机导弹是越飞越低,雷达是越架越高。对比一下咱们的052D与美帝的伯克级:一句话,站得高看得远!那为什么咱不把雷达架高一点?雷达太重,架高了影响舰体稳定性和抗风浪能力。那为什么咱不把雷达做小一点?雷达太小了,功率就跟不上。有时候吧,综合实力就藏在这些细节里。得了,传统雷达还是别和美帝较量了,赶紧想别的辙吧!如果只是远程预警的话(只发现不锁定),办法倒是有几个。这种波长超过几十米的雷达波,能利用电离层的反射,搜索几千公里外的目标,也能利用海水导电的特性,沿着海平面向前爬行,搜索几百公里外的目标,前者称天波雷达,后者称地波雷达。除了天地波,还有一种利用大气层不均匀导致微波折射的原理,实现上百公里探测的大气波导雷达。个中代表就是我国的366雷达,已经大量装备054护卫舰和052驱逐舰。这哥仨统称超视距雷达。很可惜,根据物理定律,波长要是长了,雷达天线的尺寸就小不了,这块天花板给预警机带来了无尽烦恼。苏联的超视距雷达DUGA-3先不管天线尺寸的事,这种长波一旦在大气层里拐了几个弯再反射回来,不但精度感人,干扰因素还特多,太阳活动剧烈一点,风浪大一点,天气差一点,都会受影响。总的来说,超视距雷达不但讲究天时地利,而且只能预警,至少很难锁定飞行小目标。这万一人家挑个太阳黑子爆发的时候进攻,你就只能请求暂停了。以空制海与超低空突防帐算到这儿,咱心里有数了。单靠军舰上的雷达,很难攻击40公里外的超低空目标,就这点能耐还出去嘚瑟,遇到硬茬基本就是找抽。所以,现代海战的原则就是“以空制海”,即用飞机打军舰,常规套路都是超低空突防。举个例子:飞机先以30米高度飞到军舰几十公里处,然后迅速拉高,开雷达搜索目标,锁定后发射反舰导弹,反舰导弹的飞行高度甚至能低到5米。虽然飞机爬高开雷达后肯定会被军舰发现,反舰导弹飞向军舰的同时,军舰的防空导弹没多久也就上路了,但这种对赌还是很划算的,因为飞机还能躲,军舰只能靠防,而且,飞机才多少钱,军舰得多少钱?当年阿根廷用这招把英国最先进的驱逐舰送入海底,被奉为海战经典,从中我们也能看到某大国的无奈。早几年南海岛礁被占,很多愤青叫嚣去南海抽猴子,咱好歹也是五大流氓,抽不过美帝,还能抽不过猴子?你还别说,那地方咱战斗机够不着,而猴版苏30也不是吃素的。阿根廷能把带着帝国余辉的大阴帝国抽得脸上无光,咱们那会的052也不见得扛得住。F35训练利用山谷躲避雷达这事儿在陆地上更加没谱!像丘陵山地这种复杂地形,到处是雷达盲区,杂波又多,光靠地面雷达指挥的话,空战基本上就得靠肉眼打了。根据公式,要看400公里外的超低空飞行目标,至少得把雷达搬到8500米高。啥也别说了,上飞机吧!于是,就有了预警机。航母的主角光环很多吃瓜群众对航母有一种迷之自信,其实吧,如果没有预警机罩着,航母出海跟瞎子差不多,迟早得喂鱼。判断一个航母的战斗力,就不得不看她的预警机。除了美帝之外,所有人用的都是预警直升机,这货在滞空时间、飞行高度、雷达性能方面无法和美帝同日而语。看着这么丑的造型,本僧已经不想多费口舌了。英国EH-101型预警直升机俄罗斯卡-31预警直升机三哥比较奔放,早期航母一直都是裸奔,反正不影响“航母大国”的称号。后来去毛子那才知道需要预警机,然后就很豪放的买了一堆卡-31。兔子最近主动曝光了一款用于辽宁舰的直-18J预警直升机,别的不说,就这造型至少甩英国人三条街,战力号称超过法国戴高乐号。反潜型直-18:说实在的,大家都是直升机,就别五十步笑百步了,这货也就临时应个急,没必要分个谁高谁低的,数据都懒得罗列了。地球上真正靠谱的舰载预警机,就美帝一根独苗:E-2鹰眼预警机。毫不夸张的说,E-2预警机才是美帝航母全球溜达的根本保障,而别人家的航母都只能在门口溜达。没得说,美帝世界霸主的又一例证。最新款的E-2D,相比之前的ABC三款,可谓是脱胎换骨,顶配中的顶配,这厮有多牛呢?很多人关注的是550公里的对空搜索距离,这其实不算重要,包括滞空时间、巡航速度等等,都是细枝末节。千万别忘了,预警机不仅仅是一架飞翔的雷达站,空中指挥所才是它的本职工作,通过数据链将指挥系统、情报系统和武器系统融为一体,是整个空战最重要的结点!举个例子,E-2D能同时让40架战斗机变身导弹发射架,战机再也不用冒险爬升开雷达,而是全程无线电静默,只需超低空蒙头赶路,把导弹送到射程内,发射完掉头就跑。无论是军舰还是战机,都不用你们开雷达,只管发射导弹就是了,E-2D可以在大后方引导导弹锁定目标。这种“A射B导”的武林绝学,就问你怕不怕?我兔的舰载预警机传言好些年了,因为是摸着美帝过来的,所以这长相嘛,简直就是一个模子刻出来的。这是最近网传的未经证实的疑似空警-600:同样角度拍的美帝E-2:不过这也不奇怪,E-2出来都60年了,结构和气动布局都没怎么大改,可见这设计是非常完善的,空警600难免会走上同一条路。至于性能咋样,咱肯定不知道,从这几年雷达和数据链技术的进展看,相信应该是够用的。一旦空警600服役,第二家有能力满世界溜达的航母就诞生了。孤独的美帝终于有伴了,没得说,他老人家自然是欢迎的。话说回来,舰载预警机很难造吗?要说难,也不算难。起飞的时候弹射一下,降落的时候别散架,剩下的和普通预警机差不多。E-2降落瞬间,机身被拉出褶皱既然不难,为啥没人造呢?其实,欧萌合力整一架预警机的能力还是有的,但,整出来干嘛呢?要知道,欧萌连战略轰炸机都扔了,现在全世界保留了轰炸机的国家只有中美俄。再说个题外话,很多军事装备的十大排名都是扯淡,因为玩家一只手就数得过来,洲际导弹、反导、核潜艇这种大件就不说了,即便像重型鱼雷、远程反舰导弹、远程空空导弹这些小件,玩家也是屈指可数。哎,这打仗的门槛是越来越高了。所以,本僧拍大腿保证,只要空警600能上天,全球数一数二绝对没问题(反正只有两个玩家)。丑八怪大集合相比稀罕的舰载预警机,陆地起降的预警机就多了不少,估摸有二十几家在使用。俄罗斯A-50预警机:英国
2020年7月30日
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降维打击:电子战

作为兔子神功小成的标志之一是低空补盲雷达,据说中东某国买了之后和美帝搞对抗训练,美帝上了电子对抗机,居然一点没影响。所以这雷达卖得贼好,关键是价格还不便宜,少有的不是依靠低价策略打市场的武器装备。
2020年6月14日
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如何摧毁太阳,然后带着地球流浪

上地幔是成分复杂的混合物,因此可以将密度大、熔点高的改性硅酸盐,熔化后灌入上地幔,挤出原先熔点较低的杂质。但是就我们地面上这点高原山川,全灌到软流圈里,也不够塞缝隙的,这事儿在地球上怕是办不成了。
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带着太阳流浪:戴森球

今天的飞行器已经有能力靠近到太阳1000万公里以内了,考虑到温度、太阳风等因素,咱们将戴森球位置设定在距太阳1000万公里处。
2020年3月26日
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打破太阳系枷锁:霍尔推进器

2018年欧洲宇航局发射的BepiColombo水星探测器,4台离子推进器,合计推力290毫牛,计划飞行7年90亿公里。
2020年2月29日
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课本外的爱迪生:为赚钱而发明

顺着特斯拉的话茬,妄议几句爱迪生。这对冤家,很好地阐释了什么叫技术研发,什么叫科技产业化。爱迪生在我国小学课本里是个名人,大概形象就是“伟大的科学家”,但实际上,他和科学家基本挨不上边。爱迪生最早显露的不是科学天赋,而是商业天赋,这其实也是很励志的故事,只是可能不太符合咱们教科书的口味。课本外的爱迪生爱迪生8岁辍学,12岁就开始在火车上卖报纸,妥妥的穷苦人家。但接下来的故事就没按剧本走了,他先是攒钱买了个二手印刷机,直接在火车上办起了自己的报纸,因为文章好,销量还不错。接着,他又雇了十几个小孩为他推销,很快就成功脱贫,成了货真价实的老板。此时的爱迪生只是一个14岁的小孩,就问你服不服!更服的是,爱迪生一边创业,一边看书自学,赚了钱还在火车上建实验室。各位大盆友,把课本上爱迪生救妈妈的假故事扔了,拿火车上的爱迪生鞭策自家小盆友吧!不过,他后来瞎捣腾实验差点把火车烧了,成功惹毛了列车长,被赶下火车。所幸,17岁的爱迪生找到了一份正式工作:铁路报务员。说明一下,这时的电报是有线电报,和上文提到的马可尼无线电报是两回事,美国的有线电报在清朝道光年间就出现了。爱迪生的报务员工作并不顺利,不是辞职就是被免职。好在21岁时他终于迎来了人生的第一个伯乐,因为在电报机上的惊人天赋,很快被提拔成公司的总电报技师。爱迪生的事业起步和特斯拉如出一辙,都是凭借过硬的技术功底,获得老板赏识,在很短时间内成为总工程师,然后……辞职下海创业。爱迪生凭着在火车上印报纸的经验,改良了印刷机,然后把专利一股脑卖了4万美元,相当于现在百万美元。他用这笔钱建了一个电气机械厂,成功跻身创业圈名人。这时的爱迪生才23岁。折腾完印刷机,下一个自然是熟悉的电报机了。早期的电报机一次只能传递一个信号,效率可想而知。爱迪生只花了一年多,就发明了同步发报机,能同步发送多个信号。不过这事让他现金流弄得很紧张,好在最后专利卖了3万美元,算是回了本。历史留名第一步目前的爱迪生,只能算一个名声大噪的创业小伙,发家致富自不在话下,但想名留青史还有不少距离。30岁的爱迪生盯上了贝尔的电话机,改良技术、申请专利、创办公司,一路驾轻就熟,然后……被贝尔电话公司打得找不着北。贝尔,就是那个发明电话的人,不过因为那段时间捣腾电话的人太多,也说不好谁是第一个。但这不重要,重要的是,贝尔电话公司后来成了美国电话电报公司,现在仍是世界500强前几十位的佼佼者,从中独立出来的贝尔实验室,更是科技界的一段传奇,算得上是人类历史上最伟大的实验室。遇到这么个硬茬,爱迪生就算自带主角光环也扛不住。但这不重要,重要的是,爱迪生在改良电话的过程中,发现了一种记录声波振动的方法。于是,留声机诞生。这是人类第一次捕获声音,也是爱迪生第一个真正原创性的发明,他的名字终于有资格写入历史。把声音录下来,再播放,吃瓜群众被这个能保存声音的装置震撼了!这场景,可以参考十几年前乔布斯第一次演示手机滑屏解锁时,现场观众发出的惊呼。作为理工男的爱迪生,讲故事水平丝毫不输乔布斯或马云,把留声机的未来描绘得美轮美奂,在各种场合公开演示,就连美国总统也被当场唬住!31岁的爱迪生因为留声机逐渐成了一位公众人物。但其实留声机技术并不成熟,其原理是用锡箔包裹金属圆筒,用手转动曲柄,从而记录和播放声音(如上图所示),这种锡纸非常脆弱,根本无法商业化。所以爱迪生的主要精力在另一个史诗级的项目上。然而,一旦在科技领域打开了一扇门,想关上可就难了!爱迪生虽然亲手开创了留声机时代,但这个时代并不属于他。9年后(1886年),贝尔改进了爱迪生的留声机,成功商业化,并创办了美国留声机公司,这可真是来而不往非礼也。第二年,40岁的爱迪生改用蜡筒记录声音,也实现了商业化,成立了爱迪生留声机公司。哥俩又把专利官司打得昏天暗地!不过,这两家都被第三年成立的北美留声机公司剿灭。这家技术更为先进,采用了圆盘唱片,把留声机改造成了今天我们见到的样子。北美留声机公司是现在世界三大唱片公司“哥伦比亚唱片公司”的前身。除了贝尔留声机公司的追赶,爱迪生创办留声机公司还有个重要原因,他的史诗级项目遭遇了前所未有的挑战。这就叫研发时间回到留声机诞生那一年。1878年,31岁的爱迪生集万千宠爱于一身,号称留声机马上投产,改变世界指日可待!各路投资人奔着抢着去送钱,但是爱迪生成功说服投资人把钱烧在了另一个更伟大的项目:电灯。19世纪中期,电学已经比较成熟,电灯的原理和结构并不是什么秘密,至少有几十人在这个领域淘金,但主要症结都在灯丝寿命上。格罗夫白炽灯(1840年),早于爱迪生注意,爱迪生要开始搞研发了!这家伙一口气尝试了1600多种耐热材料,估计是把能找到的都试了个遍!于是,钱很快烧完了,唯一的结论是:这1600多种材料不适合做灯丝。投资人一看这玩法,肯定慌啊,纷纷表示不跟了!但爱迪生鬼使神差让投资人追加了一大笔钱,继续烧灯丝。终于在第二年的年底,找到了一种碳化棉线,可以点亮45小时。这还有啥可说的,马上注册专利!顺带提一下,爱迪生在美国有1500多项专利,可不代表有1500个发明,一个留声机的改良就有80多项专利,后来的电流三线制大约有140项专利。当然,爱迪生再如何努力也不可能一个人完成这么多专利,他建立的门罗公园是世界上第一个以技术革新为目的的研究机构,有上百名工程师在干活,其中不乏大神级人物,这里产生的所有专利均归属爱迪生。注册专利和打专利官司,是爱迪生的生活日常。言归正传。和留声机的玩法一样,虽然45小时寿命不足以商业化,但爱迪生在门罗公园召开了盛大的产品发布会,邀请了各路社会名流和记者。这在当时是非常创新的营销方法,今天的企业大佬们也没跳出这个路数。爱迪生用棉丝电灯把整个公园点亮得如同白昼,三千多名参观者如痴如醉,记者们称赞爱迪生是阿基米德之后最伟大的科学家。一时间,爱迪生被奉为神明,哪家报纸的头版头条没有爱迪生,基本就不用卖了。参观者在门罗公园于是,投资人信心爆棚,于是,爱迪生又拿钱继续烧稻草、纱纸、麻绳、藤条、马鬃毛、胡须、头发……最后发现,碳化的竹丝更好用。随后爱迪生派人在全世界找竹子,尝试了6000多种植物纤维后,终于在第三年用日本竹做出了1200小时寿命的灯丝。竹丝灯一直到20世纪初才被另一个美国人发明的钨丝灯所取代。整个灯丝研发过程最大的难点就是忽悠投资人不断烧钱,这一点爱迪生比特斯拉不知强了多少倍。特斯拉的无线电传输项目一遇挫折就直接黄了,人生轨迹由此急转直下。不过特斯拉的技术天赋绝对碾压爱迪生,作为同事的特斯拉对爱迪生的评价着实不高:“他用的方法效率非常低,经常事倍功半。整体而言,我是一个很不幸的见证人,他如果知道一些起码的理论和计算方法,就能省掉90%的力气。他无视初等教育和数学知识,完全信任直觉和美国人那种建立在经验上的感觉。”不得不说,特斯拉做生意不行,看人还是挺准的。戎马一生爱迪生为了给电灯做配套,改进了直流电系统,这也是一个很了不起的工作。1882年在纽约的第一座电站开始给曼哈顿的59名顾客供电,从此一发不可收拾。划时代的产品、独特的营销手段,让爱迪生和投资人摩根赚得盆满钵满,爱迪生一举迈入土豪行列,名利双收!1884年,正值公司开疆拓土的关键时期,28岁的天才特斯拉来到了37岁的爱迪生身边。特斯拉毕竟是科班出身,数学功底和理论知识秒杀爱迪生,所以很快就完善了交流电技术。于是,爆发了著名的电流战争(详见上篇)。40岁的爱迪生,面对交流电的强大竞争,同时也因为贝尔留声机的出现,开始把精力转向留声机公司。可惜,这个领域已经强者如林,再也没有爱迪生的立足之地。第二年,爱迪生开始转向全新的领域:电影机。这灵感来自于迈布里奇发明的一种可以连续播放图像的装置。迈布里奇展示《运动的马》4年后(1891年),爱迪生成功开发了不能播放声音的电影放映机。可惜,时间已经不够了,电影机没能挽救爱迪生公司。因为交流电带来的巨大冲击,爱迪生电灯公司的财务状况急剧恶化,1892年投资人摩根把爱迪生通用电气公司与汤姆逊·休斯顿电力公司合并,改名“通用电气公司”,也就是今天大名鼎鼎的通用电气。45岁的爱迪生黯然出局,中年失业!哥们这把年纪就不玩高科技了,还是家里有矿比较稳,于是爱迪生开始挖矿。很不幸,挖了6年,赔了200万美元(相当于现在4000万美元),外加一身债。51岁的爱迪生几乎破产,跌入人生谷底!没啥可说的,收拾收拾,从头再来!爱迪生投身水泥业,并充分发挥了发明天赋,水泥厂采用大量新型机械装置,因为技术优势过于明显,利润相当可观。7年后,爱迪生不但还清负债,还成了全美五大水泥厂之一。期间,为了提高设备便捷性,爱迪生花3年时间开发了“镍铁碱性蓄电池”。看这名字就知道爱迪生有多不容易,因为他用的还是老办法,据说尝试了4万次,才试出镍、铁、碱溶液这样的组合。爱迪生一直对化学实验情有独钟,但别以为爱迪生是化学家,其实那个年代的化学实验也就比咱们古代炼丹术稍微好点,化学理论还不够殷实,只是拿各种物质一顿混。说白了,爱迪生的化学实验和灯丝实验,都是一个路数:凭感觉烧钱试错。1909年,62岁的爱迪生完善了蓄电池技术,并作为单独产品销售。此时的美国,电话、电报、电灯、唱片机……各种电气设备已经开始普及,蓄电池的市场前景自然一片欣欣向荣。1910年,爱迪生把留声机和电影机合二为一,发明了有声电影。1915年,爱迪生被提名诺贝尔物理学奖,但终究因为理论贡献的匮乏,未能获奖。虽然物理学上有一个“爱迪生效应”,不过他只是发现了现象,并没有对机理做出解释。1917-1918年,一战期间,参与美国军事装备研发计划,颇有建树。1921-1922年,积极呼吁货币改革,但未获支持。1931年10月18日3点24分,爱迪生在睡梦中安详离世,享年84岁。为了纪念爱迪生,美国政府下令全国停电1分钟。1%的科学+99%的资本爱迪生有句名言:“天才是1%的灵感加99%的汗水”,估计特斯拉不一定认可,但这绝对是对爱迪生自己最好的概括,他从火车卖报开始就极为勤奋,硬是用笨办法突破了一个又一个技术瓶颈。但其实,汗水背后代表的是资本。爱迪生的主要发明有留声机、电灯、直流电系统、蓄电池、有声电影,次要发明不计其数。这些发明当然重要,但更重要的是,爱迪生是人类历史上第一个成功把大量生产原则和实验研究相结合的人,也就是我们常说的:科技产业化。这是官方评价,也是爱迪生在众多工程师里最出名的根本原因。从创意到技术,从技术到产品,从产品到商品,从商品到产业,用资本一路推动。这条路径咱们摸索了很多年,依然不算顺畅。忽悠资本去押宝不成熟的技术,今天能与爱迪生相媲美的,要数美国马斯克的SpaceX火箭了,对这个话题有兴趣的盆友可以翻看前文。何时再有爱迪生们19世纪美国集中出现了一批像爱迪生、贝尔、特斯拉这种横扫电气领域的企业家兼技术狂人,科技创新风起云涌,是很多科研人员心中向往的圣地。这为20世纪美国成为世界霸主奠定了基础,有人称其为美国的工程师红利时代。有意思的是,美国电气技术大爆发是以电磁学理论为前提的,而麦克斯韦、法拉第、安培、赫兹、库仑、洛伦兹……这帮把理论夯扎实的人,全是欧洲人。从这个角度看,现在中国的工程技术大爆发,而基础理论依然薄弱,和那时的美国何其相似。那么问题来了,中国也会出现一批爱迪生吗?横扫一个领域的技术狂人只会出现在时代风口上,19世纪电磁学理论的成熟引发了以电气技术为代表的第二次工业革命,催生了一大批爱迪生们。20世纪的量子力学,使材料学一飞冲天,出现了以计算机、核能为代表的第三次工业革命,但是却没有诞生耀眼的技术狂人。这当然不是当代人智商下降了,而是因为现代技术已经积累了太多知识,再次创新所需要的知识量远远大于从前。就目前来看,基础物理短期内怕是很难有什么好消息了,连原子之间的多体作用都稀里糊涂,电子态的计算还跟猜谜差不多,大时代的风口可望不可即。基础物理的突破需要大量聪明的读书人做铺垫,读书不一定能让你成为伟大的科学家,但至少能让你爬到人类知识的峰顶,看一眼另一边的未知世界。
2020年1月24日
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别样的传奇:大神特斯拉

他被称为最接近神的人……他被誉为史上最伟大的科学家……他的每一次预言,都让世界快进100年……科学界有个普遍共识,人类历史上存在过两个公认的旷世天才:达·芬奇和尼古拉·特斯拉!他的成就几乎是爱因斯坦、爱迪生的总和!不卖关子,先给结论:这些言论不但虚假,更是荒唐!关于特斯拉的网上传言几乎全是假的。咱们可爱的百度百科,特斯拉词条里一半是谣言。咱们更可爱的央视科教频道,2009年的一部纪录片《科学超人:尼古拉·特斯拉》,以严肃的口吻和引证为特斯拉的各种谣言背书,宣扬毫无依据、完全不符基本定律的个人英雄主义,称之为科普圈的一次耻辱也不为过!谣言已经多到没法辟谣了,咱们只管罗列真实的部分,先拨乱反正,再聊一聊我们外行该如何评价一位大神的历史定位。特斯拉与爱迪生特斯拉和爱迪生这俩名字经常一起出现,这哥俩的缘分可不浅,只是并非我们所期待的那种“英雄惜英雄”的佳话。爱迪生的故事不展开讲了,总之就是生意做的很大。1882年,26岁的特斯拉找到了第一份正经工作:爱迪生欧洲分公司的一名工程师,类似于今天的电工。公司主营业务是电灯,可那个时代家家户户都没通电,因此买电灯还得配发电机,所以特斯拉还得负责安装维修发电机。这娃从小是学霸,当然天赋了得,很快就成了分公司最重要的工程师。第二年,爱迪生公司给德国火车站提供的电气设备捅出了大篓子,特斯拉三下五除二就给修好了。这还有啥好说的,直接一份推荐信去了美国总部。看看人家这推荐信咋写的:“我知道有两个伟大的人,一个是您,另一个就是这个年轻人。”这还有啥好说的,爱迪生热情亲切地会见了特斯拉,并委以重任。特斯拉不负所望,很快就搞定了诸多棘手问题。至此,特斯拉展露出了在电气工程方面的惊艳才华!这儿强调两点:一,其才华主要体现在电气领域,如发电机;二,其才华主要体现在工程应用技术,而不是理论研究。对企业来说,这样的人才比牛顿爱因斯坦有价值多了。一时间,爱迪生和特斯拉腻歪得不得了。然后……就没有然后了,两人闹翻了……爱迪生的电灯用直流电,但特斯拉认为交流电才是未来。其实懂点中学知识就明白:交流电容易变压,传输损耗少,但危险;直流电损耗大,传输距离短,但安全。于是两人在技术路线上就出现了分歧。注意,这是路线之争,不是技术高低之争。另外,两人分道扬镳还有个重要又俗套的原因:钱。据特斯拉单方面说,他按照约定改进了发电机,但爱迪生赤裸裸抵赖了已承诺的巨额奖金,然后特斯拉要求涨工资,爱迪生也不同意。这还有啥好说的,30岁的特斯拉带着交流电技术辞职了。大公司的技术大牛下海创业,拉个天使投资还不是分分钟的事情。于是,特斯拉就找了个土豪,成立了自己的公司,也卖电灯和发电机,正式与老东家对着干。爱迪生马上展示出了商人本色,全方位打击特斯拉,媒体、政策、法律、低价竞争等等。其中,爱迪生为了宣传交流电的危险,干了两件很没节操的事。第一,用交流电弄死了一头大象,还用自己发明的摄像机拍成影片到处播放。这段视频到今天依然能在网上找到。第二,专门发明了用交流电驱动的电椅,说服政府用电椅作为执行死刑的工具,这玩意儿杀人过程极其残酷,所以宣传效果非常不错。这场著名的“电流战争”结局自然不难预测,无论爱迪生如何挣扎,都不可能阻挡特斯拉引领的交流电时代大潮。那为啥爱迪生自己不做交流电呢?是因为交流电技术太难?还是爱迪生看不上交流电?爱迪生毕竟是技术出身,不可能对交流电一点敏感性都没有。要知道,爱迪生公司所有的产品和配套都是围绕直流电设计的,现在你让他换交流电,这尼玛是想换就能换的吗?这种例子到了现在也比比皆是,诺基亚是最早开发智能手机的公司之一,但最后死于智能手机,柯达胶卷是最早开发数码相机的公司之一,但最后死于数码相机。直流电的爱迪生面对交流电的特斯拉,想必心情也不会好到哪里去吧!爱迪生可能是人类史上第一个技术性和商业性兼容的复合人才,自己搞技术,自己商业化赚钱。虽然爱迪生在交流电上栽倒了,但技术产品实在多,马上又靠蓄电池翻了身,接着又栽倒了,然后再靠有声电影翻身……真正是戎马一生了。如果科学家和企业家里面只能选一个的话,那么爱迪生毫无疑问是一个企业家,而特斯拉更像是一个科学家或工程师。可惜,特斯拉的商业头脑不及爱迪生的零头,大部分专利技术被各大公司连哄带骗弄走了,包括交流电技术,晚年过得比较凄凉,最后病逝于一家旅馆。特斯拉的核心技术本僧来捋一捋特斯拉众多眼花缭乱的技术,看能否理出一条逻辑路径,供各位参考。特斯拉在奥地利上的大学,电机工程专业。就在特斯拉上大学前夕,远在英国剑桥大学的麦克斯韦发表了《论电与磁》,后来成了电磁学理论的基石。所以,可以推测,特斯拉学习的是法拉第时代的电学理论,而不是系统的电磁学理论。注意这里“电学”和“电磁学”的差别。特斯拉30岁时从爱迪生公司辞职,技术成果主要就是交流电,交流电可以认为是特斯拉技术的起点,也是核心。30岁-40岁期间,特斯拉完善了与交流电有关的各种技术,比如异步电动机、高频电流、特斯拉线圈等。谣言里总是把特斯拉线圈说成能量放大器,能让纽约上空雷暴肆虐,能让通古斯凭空大爆炸,完全不打算尊重一下能量守恒定律。神乎其神的特斯拉线圈,其实原理并没有革新,基本结构就是线圈和电容:到了今天,特斯拉线圈是很常见的东西,这玩意儿最吸引外行的是,可以产生闪电一样的电火花,看着极为科幻。可以想象,那个时代的人看到人工闪电,相当于原始人看到火,震撼力不言而喻!40岁-45岁期间,因为交流电容易变压,就弄出了高压,把高压加到电极上就会产生射线,所以特斯拉开始研究各种射线、粒子辐射等等,提出过粒子束武器等概念,还做过X射线的早期研究。产生X射线的装置是高压电枪,这是特斯拉的强项,但X射线本身是电磁波。这时特斯拉电磁学理论匮乏的缺点暴露无遗,面对神秘的射线,不但没有任何理论成果,反而提出了错误的认识。最终实验室毁于大火,特斯拉也没兴趣继续研究X射线。后来真正把X射线做扎实的,是我们熟知的第一位诺贝尔物理学奖获得者:伦琴。谣言里把伦琴的贡献都算到特斯拉头上显然是不对的。此外,常年和线圈、电容打交道,很容易搞出振荡电路。把一个线圈和一个电容连到一起,就是一个最简单的振荡电路,电流可以在里面反复振荡。振荡电路插上天线,就成了无线电发射装置,再努力一把,就能做出遥控器、对讲机之类的法宝。当然,这个过程不可能像我说的那么轻松,中间的技术细节不知凡几。特斯拉在无线电应用技术方面建树颇丰,发明了第一台无线电发射机,成功演示了无线通信。但与欧洲的马可尼比起来,就没那么耀眼了。两人在各自财团的支持下,为了争夺无线电发明权,官司打得昏天暗地。不过,马可尼首先将无线电技术商业化,确是毫无争议,他还因此获得了诺贝尔奖。马可尼成立的无线电报公司,至今仍是世界通信巨头。现在看来,比较合理的说法是,特斯拉首先发明了无线电发射机,马可尼紧随其后,并进一步改进了技术使其商业化。因此,说特斯拉是无线电的奠基人,之一,那肯定没问题!但和同时代的无线电同行比起来,特斯拉也没有绝对的领先优势,更非谣言里说的上天入地无所不能。如果再往根上刨,无线电原理,是史上第三号人物麦克斯韦拿下的,更没有特斯拉什么事情了。特斯拉在1917年的《Electrical
2019年12月31日
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24小时:台海剧变(中)

写在被删后:本号作为侧重军事领域的科普公众号,从不鼓吹暴力,多次呼吁大家以审慎之态度看待战争。军迷欣赏武器的暴力美学,不代表我们喜欢残酷的战争,但战争不会因为我们讨厌它就永不发生。政治要尽量避免战争,但军人要时刻准备战争。作为初级军迷,很多人都好奇古代战争和现代战争分别是什么形态,所以,本人凭着浅薄的军事知识,尝试写了最复杂的两栖登陆,很粗糙,免不了有错误,但绝没有鼓吹战争、漠视生命的意思。在台海,坚决拥护中央“坚持和平统一,但不承诺放弃武力”的大原则,本文纯粹只是从两岸军力考虑,平静地探讨一下冲突可能呈现的样子。只是可惜,很多读者评论非常精彩,也一并没了,只能劳驾各位再写一遍。登陆点两栖登陆通常是集中运力单点突破。考虑到短时间内结束战事,无需在澎湖建立前进基地。第一登陆点:桃园理由:地势平坦利于大部队展开;可直击TaiBei;弯方重点部署,可毕其功于一役;民用机场征用后可起降大型运输机;三面环山,不利于弯方支援,陆方只需封锁交通咽喉,就可有效延缓其他部队增援。抢滩登陆难点两栖登陆重点是重装武器的投送,这和二战登陆大量投送士兵有本质区别。虽然中小型登陆舰吃水浅,能直接趴在沙滩上,但大型登陆舰无法直接靠岸,通常在岸基火力之外,再用小艇、气垫船、直升机转运重装备,顶着炮火抢滩。普通坦克和汽车一样,发动机进水就成废铁了,因此必须送上岸,至少能让坦克加通气筒涉水通过。坦克潜水:再来个示范:对此,当年弯军某上校研究的陆方登陆示意图:弯方反登陆作战设想的决胜距离是离岸10公里,当抢滩部队到达换乘区时,开始火力压制,攻击防御力较弱的运输舰船,将重装备击沉在海里。当冲锋舟或两栖步战车向滩头冲击时,依托工事内的交叉火力和十几公里外的大口径火炮,杀伤先头部队。最后,利用坦克、直升机组织反冲锋,阻止抢滩登陆。前进基地对于进攻方来说,抢滩成功的标志是在滩头建立登陆场,掩护后续部队安全登陆。按照以前的理论,以两栖机械化步兵第一师计算,需要建立正面宽10公里纵深8公里,面积80平方公里的登陆场。本僧掐指算了算,两栖机械化师的重量大约在3万-5万吨,美帝一个机械化师的运力按5万吨算,咱们应该不至于比美帝还重,且按3万吨算吧。登陆舰看运力,079型登陆舰,运载量200吨,30余艘;074型登陆舰,运载量150吨,约20艘;072大型登陆舰,运载量500吨,约15艘;其余小艇若干。合计不到2万吨。这大约是十年前大陆所具备的投送能力,一次顶多半个师,而且大多是上了年纪的登陆舰。要真打起来,弯弯不见得多害怕,要在美帝眼里,更是不在话下。韬晦之计,可不是嘴巴讲讲的。那么,最近十年发生了什么呢?071型船坞登陆舰,排水量2.5万吨,一次性投送几千吨毫不费力。几百吨运力是蚂蚁搬家,几千吨就能成建制投送兵力,071不是简单的运输船,它具备海陆空三位一体的登陆打击能力,官方评价:该舰使中国两栖舰船实力有了质的提升。最豪的是,071型连续下了8艘……这还不算啥,2019年4万吨级的075两栖攻击舰下水了,体会体会其中的意义……海运差不多就这些,空运能帮多少忙呢?一架运20载重约65吨,一辆99坦克重约60吨,自己算算吧,得几百架才能形成威慑力。先拿美帝照片解解馋吧:以上是抢滩登陆的基本知识。对登陆点的第一轮打击早晨
2019年10月7日
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24小时:台海剧变(下)

先总个结,自觉文版比武版更真实些,虽然两版都是瞎扯淡。预测现代战争形态是非常专业的工作,咱们外行图个乐子就行了。再次强调,尽管岛上统派早已被边缘化,但未来还是和平统一的可能性最大。匪夷所思的弯军单纯对比武器装备太片面了,咱换个角度试试。汉光演习是弯军层级最高的军演,从中能看出一些有趣的问题。这是弯弯军演一大奇景:一排排坦克对着大海开火。当年金门海战,国军坦克欺负共军没有反坦克武器,在滩头射击造成共军惨重损失,国军得意洋洋,就留下了这个战术。弯主战坦克的有效射程顶多3公里,坦克炮打军舰只能挠痒痒,而陆方反坦克手段早已今非昔比,就怕找不到坦克。无论怎么看,弯军把坦克排在滩头,除了当活靶子,实在找不到其他意义。还是金门海战,国军坦克把共军压制在滩头,就让人喊话劝降。喊话员后来成了专门的“心战部队”,至于装备,怎么说呢,也算提升了吧……请看:这种装着高音喇叭的车叫“心战车”,还能堂而皇之参加国防战力展示!你绝对想不到,下面这段喊话内容,在2018年11月之前还在训练……我觉着,他们训练喊话时能憋着不笑,也是不容易的。但是很快,本僧发现担心是多余的,2019年4月心战部队推出了贴心的投诚食品……很贴心的用了简体字弯军最近几十年战术思维的僵化可谓匪夷所思。不过,弯军也不是一点变化都没有,比如:气温35℃湿度90%以上,可以不用室外操练;32℃以上,新兵训练在树荫下操课或室内课,下雨一律室内课;14℃以下,就算严寒训练。特种部队也轻松多了,只需在游泳池向菜菜子展示战力。弯军方对日常训练已经敷衍到懒得做表面功夫了。仔细看弯军训练大纲,草莓兵真不是浪得虚名的。所以咱们就以草莓兵为基础,再来一场文版台海剧变。三十六计陆方宣布一级战备,召回飞行员、舰船驾驶员等特殊兵种的退伍士兵。东部战区大规模调动至浙江福建一带,火箭军连续试射DF26、DF41导弹,官方宣布096战略核潜艇正式服役。气氛有些紧张。某日早晨
2019年10月6日
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24小时:台海剧变(上)

打仗,就是让一群人去杀死另一群素昧平生的陌生人。每次说起打仗都得强调,我们爱好和平,绝不鼓吹战争!无论你多么痛恨台独分子,对台湾实施轰轰烈烈武力打击的可能性微乎其微。从道义上说,战争是残酷的,从利益上说,台湾繁荣符合国家利益,战后重建的经济代价和政治代价都无比沉重。所以,最可能的结局还是:武力威慑,和平统一。以上是政治工作。本文只是浅浅地探讨一下,仅从两岸军力考虑,陆方24小时歼灭弯方的可能性。导弹洗地与两栖登陆很多人对打仗的理解就是:导弹在手,天下我有!用导弹把所有地方都犁一遍,还有啥问题解决不了呢?第一,弹道导弹通常只能打固定目标,远程巡航导弹对付陆地移动目标也很费劲,所以导弹洗地无法把移动目标洗干净。第二,常规导弹战斗部按1吨算,打击军事掩体的话,杀伤半径能有100米就不错了,按最傻的算法:要把10平方公里的土地洗一遍,少说也要1000枚,毛估估50亿人民币,全岛3.6万平方公里,都洗一遍的话,18万亿没了……对方有没有洗干净不知道,自己的经济一定先崩溃了。打仗,学习一下美帝的路数肯定错不了太多,谁让人家实战经验多呢。海湾战争,美帝组建了人类史上最豪华的战争机器,但也舍不得扔弹道导弹,只扔了300多枚巡航导弹,然后在38天里用飞机扔了9万吨炸弹,最后出动地面部队,花100小时解决战斗。多嘴一句:美帝一枚战斧可以换好几辆劳斯莱斯,如果全换成奥迪车扔过去,这还用打仗吗,伊拉克人民喜迎王师进城啊!同理,要歼灭弯军,光靠海空军是不够的,必须出动地面部队,所以两栖登陆不可避免。在中等军事力量防守下实施两栖登陆,对谁都是一件头疼事。客观的说,弯弯军事实力在二流里还是数得着的,若在前些年,大陆要跨过那道海峡,代价绝对不低。美帝曾经嘲笑大陆的两栖登陆就是“二十万人大游泳”,不无道理。好在最近几年,大陆逐步呈现出对弯军的碾压格局,咱们才有机会来一场纸上谈兵。下面该动手了,本僧只管虚构,不管真伪。武器库打仗不能不算帐,在不增加风险的前提下,武器必须是越便宜越好,种类越少越好。武器种类越多,后勤压力越大,出错概率就增加。本着这个原则,挑几件趁手的兵器。第一,与核有关的,全扔。原子弹氢弹就不用说了,中子弹也不方便,核电磁脉冲弹倒是很热门的选项,据说在台岛上空依次爆3颗,弯弯的防空系统就只能当废铁卖了,而且这玩意儿既不杀伤人员,也没有核污染,很人道的,双方都不会有大伤亡。但是,毕竟与核沾了边,又没时间挨个给民众科普,舆论压力太大,还是算了吧。第二,航母,扔。总有砖家说要三个航母才能解放台湾,我就纳了闷了,这是打算拿航母撞沉台湾岛吗?台湾离大陆最远也不过400公里,福建的飞机倒着飞都够了,干嘛非得从航母起飞?也有人说,可以放到外海去扛美帝航母,这不是作死么,拿自己短处怼美帝长处,干这活的是DF26,再者,若美帝舰载机够着台海,那福建的飞机也能捅到美帝航母了。只有飞机够不着的地方,才需要航母,比如南海。第三,东风2字头以上,全扔。这些是威慑美日反介入用的,你舍得用在对岸?一枚DF21耗资1亿,背后代表的是技术工人、时间、设备、资源,多了一枚DF21就对应少了几十枚巡航导弹。500万能解决的事情,你用了1亿,这不叫浪费,这叫作死,这种打法会迅速耗尽资源。第四,大型激光武器电磁炮等,扔。不成熟的武器都收了吧,武器装备不求最好,但求最稳。传闻中的各种武器即便是真的,也可以肯定,尚未形成战斗力。别把打仗想象得太科幻,以为是电脑游戏里一点,所有武器都瞬间自动升级了。一件新武器要磨很长时间才能真正上战场逐步替换旧武器。除此之外,海军、空军的精锐基本都得上场,陆军第1集团军下属两栖机械化步兵第一师和两栖装甲旅担任抢滩任务,并为后续部队开辟登陆场。(这两年军队改革,部队编制变动有些大,这两支部队已被拆分,咱且按原编制推演。)外部势力姑且认为美日不出兵,大流氓对决的话题不多说了。但情报一定是共享的,部队大规模调动,军事物资储备蹭蹭涨,军工厂加班加点,这些对美帝情报机构都不是秘密,所以进攻不存在突然性。当然,弯弯社会这么先进,听到要打仗的消息,必然是稳如泰山,社会秩序井井有条,该吃吃该睡睡,不然这戏就演不下去了。再送弯军一个加成光环:军心士气提升至最佳!否则光是一个情报战,赶来投诚的弯军就得排过台湾海峡了。战前部署陆方宣布一级战备,召回飞行员、舰船驾驶员等特殊兵种的退伍士兵。弯弯宣布一级战备,召回退伍士兵,宣布全岛进入战争状态。陆方启动《反分裂国家法》,通告全球,要种梧桐树,相关地区民用飞行器和船只一律禁入,军事目标一旦进入,将不经警告直接攻击。陆方东海舰队:驱逐舰第六支队与潜艇第二十二支队,进入浙江外海,封锁台湾北部海域,随时出击切断对方与冲绳基地航线。驱逐舰第三支队、护卫舰第三大队、舟山水警护卫舰22大队、厦门水警护卫舰23大队与潜艇第四十二支队,转移至福建外海,协防登陆部队。北海、南海、东海三大舰队下辖所有登陆舰艇、新型扫雷舰、反潜机全部调至前线。弯方海军:约40艘美帝退役二手驱逐舰、护卫舰,2艘30岁高龄潜艇,还有2艘60岁美帝退役二手潜艇(已无法出海),导弹艇、巡逻艇、两栖登陆舰等数十艘,其他各类小艇数百艘。弯海军无论躲哪里都在陆方反舰导弹射程内,只能靠防空导弹硬抗。解读:不得不说,美帝真是废物利用的典范,一大批退役封存的古董舰以天价卖到了台湾。然后,你们知道弯军对古董做了怎样的改造吗?这感觉就好像ATM机里藏了个人在帮你数钱……这薄铁皮,除了防晒还有第二个用处吗?陆方空军及海军航空兵:用于空战的歼-11系列战机200架,歼-10系列战机200架,歼-20战机12架。用于对地攻击的歼轰-7飞豹战机300架,轰6系列50架。预警机、电子侦察机、电子干扰机、无人机全部调至前线机场。弯弯空军:用于空战的F16战机约150架,用于拦截登陆的幻影2000战机和经国号IDF战机约180架,轻型战机F-5E型100架,配备空空导弹共7000余枚。目前台湾最强的战机是F16A/B升级后的F16V,其他飞机快进博物馆了。解读:大陆常规武器发展战略一直以防守为主,无论空军还是海军,只强调对空对海打击,都缺乏对地攻击能力。在055大驱之前,中国军舰对地攻击武器只有舰炮,基本可以忽略不计。制空战机一代代刷新,但对地战机只是歼轰7和强5,直到最近几年才传出五爷批量退役的消息。像歼11这类多用途战机的制空任务很重,所以前期对地打击任务还得要七爷出马。陆方陆军:先头部队为第1集团军(编制已改):两栖机械化步兵第一师(绰号台海铁拳)、两栖装甲旅。任务:抢滩后建立前进基地,掩护后续部队登陆。弯弯陆军:各类轻重坦克超过1500辆,主力大约1000辆,都是几十年的老古董;各类装甲车数千辆,数量堪比英法,靠谱的大约1500辆;大口径火炮1500门,直升机200架。解读:放在二十年前,弯弯绝对是一股恐怖的钢铁洪流,但这些家当几乎原封不动保留到了现在,相当于往后穿越了二十年,战力可想而知。2016年台军演时,某主战坦克“疑似”因故障无法转向,翻入河里,淹死4人……地形中央山脉把弯弯分成东西两边,东侧有利于躲避弹道武器打击和雷达搜索。开战深夜
2019年10月1日
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自然科学:为何起源西方

在这之前,欧洲的信息载体有2种:羊皮纸和莎草纸。羊皮纸用羊皮加工制成,做成书的话,就算到了今天,也只有土豪才读得起。莎草纸必须用尼罗河三角洲的纸莎草制做,产量有限,还得从埃及进口,质量还不怎么样。
2019年7月27日
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点沙成金:半导体芯片(删减版)

芯片,以储量最丰富成本最廉价的二氧化硅为原料,成就了这个星球的科技之巅,颁一枚最佳逆袭奖,实至名归!芯片原理和量子力学很多文盲觉得量子力学只是物理学家的数学游戏,没有应用价值,呵呵,下面咱给计算机芯片寻个祖宗,请看示范:导体,咱能理解,绝缘体,咱也能理解,小盆友们第一次被物理整懵的,怕是半导体了,所以先替各位的物理老师把这债还上。原子组成固体时,会有很多电子混到一起,但量子力学认为,2个相同电子没法待在一个轨道上,于是,为了让这些电子不在一个轨道上打架,很多轨道就分裂成了好几个轨道,这么多轨道挤在一起,不小心挨得近了,就变成了宽宽的大轨道。在量子力学里,这种细轨道叫能级,挤在一起变成的宽轨道就叫能带。有些宽轨道挤满了电子,电子就没法移动,有些宽轨道空旷的很,电子就可自由移动。电子能移动,宏观上表现为导电,反过来,电子动不了就不能导电。好了,我们把事情说得简单一点,不提“价带、满带、禁带、导带”的概念,准备圈重点!有些满轨道和空轨道挨的太近,电子可以毫不费力从满轨道跑到空轨道上,于是就能自由移动,这就是导体。不过一价金属的导电原理稍有不同,它的满轨道原本就不太满,所以电子不用跑到空轨道也能移动。但很多时候两条宽轨道之间是有空隙的,电子单靠自己是跨不过去的,表现为不导电。但如果空隙的宽度在5ev之内,给电子加个额外能量,也能跨到空轨道上,跨过去就能自由移动,表现为导电。这种空隙宽度不超过5ev的固体,有时导电、有时不导电,所以叫半导体。如果空隙超过5ev,那基本就得歇菜,正常情况下电子是跨不过去的,这就是绝缘体。当然,如果是能量足够大的话,别说5ev的空隙,50ev都照样跑过去,比如高压电击穿空气。到这,由量子力学发展出的能带理论就差不多成型了,能带理论系统地解释了导体、绝缘体和半导体的本质区别,即,取决于满轨道和空轨道之间的间隙。学术点说,取决于价带和导带之间的禁带宽度。这里有个问题,一旦细轨道变少了,能不能挤成宽轨道就不好说了,所以能带理论本质上是一个近似理论,不适用于少量原子组成的固体。半导体离芯片原理还很遥远,别急。很明显,像导体这种直男没啥可折腾的,所以导线到了今天仍然是铜线,绝缘体的命运也差不多。半导体这种暧暧昧昧的性格最容易搞事情,所以与电子设备相关的产业基本都属于半导体产业,如芯片、雷达。下面有点烧脑细胞。经过计算筛选,科学家用硅作为半导体的基础材料。硅的外层有4个电子,假设某个固体由100个硅原子组成,那么它的满轨道就挤满了400个电子。这时,用10个硼原子取代其中10个硅原子,硼这类三价元素外层只有3个电子,所以这块固体的满轨道就有了10个空位。这就相当于在挤满人的公交车上腾出了几个空位子,为电子的移动提供了条件。这叫P型半导体。同理,如果用10个磷原子取代10个硅原子,磷这类五价元素外层有5个电子,因此满轨道上反而又多出了10个电子。相当于挤满人的公交车外面又挂了10个人,这些人非常容易脱离公交车,这叫N型半导体。现在把PN这两种半导体面对面放一起会咋样?不用想也知道,N型那些额外的电子必然是跑到P型那些空位上去了,一直到电场平衡为止,这就是大名鼎鼎的“PN结”。(动图来自《科学网》张云的博文)这时候再加个正向的电压,N型半导体那些额外的电子就会源源不断跑到P型半导体的空位上,电子的移动就是电流,这时的PN结就是导电的。如果加个反向的电压呢?从P型半导体那里再抽电子到N型半导体,而N型早已挂满了额外的电子,多出来的电子不断增强电场,直至抵消外加的电压,电子就不再继续移动,此时PN结就是不导电的。当然,实际上还是会有微弱的电子移动,但和正向电流相比可忽略不计。如果你已经被整晕了,没关系,用大白话总结一下:PN结具有单向导电性,即,电流只能从这一头流向另一头,无法从另一头流向这一头。好了,我们现在已经有了单向导电的PN结,然后呢?把PN结两端接上导线,就是二极管:有了二极管,随手搭个电路:三角形代表二极管,箭头方向表示电流可通过的方向,AB是输入端,F是输出端。如果A不加电压,电流就会顺着A那条线流出,F端就没了电压;如果AB同时加电压,电流就会被堵在二极管的另一头,F端也就有了电压。假设把有电压看作1,没电压看作0,那么只有从AB端同时输入1,F端才会输出1,这就是“与门电路”。同理,把电路改成这样,那么只要AB有一个输入1,F端就会输出1,这叫“或门电路”:现在有了这些基本的逻辑门电路,离芯片就不远了。你可以设计出一种电路,它的功能是,把一串1和0,变成另一串1和0。一不小心,我们就得到了芯片运算的本质:把一串1,0,变成另一串1,0。简单举个例子,在左边输入1010,在右边输出0101,这就算完成了一次运算。我们来玩个稍微复杂一点的局:左边有8个输入端,右边有7个输出端,每个输出端对应一个发光管,7个发光管组成一个数字显示器。从左边输入一串信号:00000101,经过中间一堆的电路,使得右边输出另一串信号:1011011。1代表有电压,有电压就可以点亮对应的发光管,于是,就得到了一个数字“5”,如上图所示。终于,我们已经搞定了数字是如何显示的!如果你想进行1+1的加法运算,其电路的复杂程度就已经超过了99%的人的智商了,即便本僧亲自出手,设计的电路运算能力也抵不过一副算盘。直到有一天,有人用18000只电子管,6000个开关,7000只电阻,10000只电容,50万条线组成了一个超级复杂的电路,诞生了人类第一台计算机,重达30吨,运算能力5000次/秒,还不及现在手持计算器的十分之一。不知道当时的工程师为了安装这堆电路,脑子抽筋了多少回。接下来的思路就简单了,如何把这30吨东西,集成到指甲那么大的地方上呢?这就是芯片。芯片制造与中国技术为了把30吨的运算电路缩小,工程师们把能扔东西全扔了,直接在硅片上制作PN结和电路。下面从硅片出发,说说芯片的逆袭之路。第一:硅把这玩意儿氯化了再蒸馏,可以得到纯度很高的硅,不过这种硅原子排列混乱,会影响电子运动,就叫多晶硅吧。把多晶硅熔化了,按特定方法旋转提拉,就可以拉制成原子排列整齐的单晶硅。所以成品就长这样:硅的主要评判指标是纯度,你想想,如果硅原子之间有一堆杂质,那电子就别想在满轨道和空轨道之间跑顺畅。无论啥东西,纯度越高制造难度越大。用于太阳能发电的高纯硅要求99.9999%,这玩意儿全世界超过一半是中国产的,早被玩成了白菜价。芯片用的电子级高纯硅要求99.999999999%(别数了,11个9),几乎全赖进口,直到2018年江苏的鑫华公司才实现量产,只是目前产量少的可怜,还不及进口的一个零头。难得的是,鑫华的高纯硅出口到了半导体强国韩国,品质应该不错。不过,30%的制造设备还得进口……电子级高纯硅的传统霸主依然是德国Wacker和美国Hemlock(美日合资),中国任重而道远。第二:晶圆把单晶硅圆柱切片,就得到了圆形的硅片,因此就叫“晶圆”。这词是不是已经有点耳熟了?切好之后,就要在晶圆上把成千上万的电路装起来的,干这活的就叫“晶圆厂”。各位拍脑袋想想,以目前人类的技术,怎样才能完成这种操作?用原子操纵术?想多了,朋友!等你练成御剑飞行的时候,人类还不见得能操纵一个一个原子组成各种器件。晶圆加工的过程相当繁琐,咱说个大概轮廓,谢绝专业人士挑刺。首先在晶圆上涂一层感光材料,这材料见光就融化,那光从哪里来?光刻机,可以用非常精细的光线,在感光材料上刻出图案,让底下的晶圆裸露出来。然后,用等离子体这类东西冲刷,裸露的晶圆就会被刻出很多沟槽,这套设备就叫刻蚀机。再用离子注入机在沟槽里掺入磷元素,加热退火处理,就得到了一堆N型半导体。完成之后,清洗干净,重新涂上感光材料,用光刻机刻图,用刻蚀机刻沟槽,用离子注入机撒上硼,就有了P型半导体。整个过程有点像3D打印,把器件一点点一层层装进去。这块晶圆上的小方块就是芯片,一块晶圆可以做多个芯片。芯片放大了看就是成堆成堆的电路,这些电路并不比那台30吨计算机的电路高明,最底层都是简单的门电路。只是采用了更多的器件,组成了更庞大的电路,运算性能自然就提高了。据说这就是一个与非门电路:提个问题:为啥不把芯片做的更大一点呢?这样不就可以安装更多电路了吗?性能不就赶上外国了嘛?这个问题很有意思。一块300mm直径的晶圆,16nm工艺可以做出100块芯片,10nm工艺可以做出210块芯片,于是价格就便宜了一半,在市场上就能死死摁住竞争对手,赚了钱又可以做更多研发,差距就这么拉开了。说个题外话,中国军用芯片基本实现了自给自足,而且性能杠杠的,因为军用不计较钱嘛!可以把芯片做的大大的。另外,越大的硅片遇到杂质的概率越大,所以芯片越大良品率越低。总的来说,大芯片的成本远远高于小芯片,不过对军方来说,这都不叫事儿。除了成本之外,大芯片的布线比小芯片更长,所以延时也更明显,驱动电流也大很多,由此导致整体设计更臃肿,性能上还是会吃亏。反正,小芯片就是比大芯片好用。别把“龙芯”和“汉芯”混为一谈第三:架构用70亿个晶体管在指甲盖大小的地方组成电路,想想就头皮发麻!一个路口红绿灯设置不合理,就可能导致大片堵车。电子在芯片上跑来跑去,稍微有个PN结出问题,电子同样会堵车。所以芯片的设计异常重要,重要到了和材料技术相提并论的地步。这么复杂的设计,必须得先有个章法。七十年代,英特尔率先想出了一个好办法:X86架构。详细内容不提了,简单来说,这架构虽然能耗高点、体积大点,但性能那是嗖嗖的,几乎垄断了电脑芯片市场,成就了如日中天的英特尔。这相当于,英特尔提出造汽车用4个轮子,以后其他人想造4个轮子的汽车,就得先付授权费。这尼玛怎么忍,随后英国ARM公司提出了2个轮子的汽车方案:ARM架构。毫无疑问,2个轮子肯定跑不过4个轮子,ARM架构虽然省电小巧,但性能实在有点寒碜,于是一直被英特尔摁着打。ARM熬到了九十年代,终于熬不住了,决定不再生产芯片,而是将ARM架构授权给其他公司生产,赚点授权费,这才保住了一条命。人算不如天算,进入21世纪,智能手机横空出世,芯片的能耗和体积一下成了关注点,于是ARM架构一飞中天,几乎垄断了手机芯片。小结一下:X86架构,能耗高、体积大、性能强。ARM架构,能耗低、体积小、性能弱。于是,一个占了电脑,一个占了手机,直到今天,仍是主流设计方案。至于其他3个轮子或5个轮子的汽车,多多少少还是有些劣势,没有形成主流。最近有新闻说,中国和ARM要成立中方控股的合资公司,ARM欲借此重回芯片制造商的角色。决定汽车用几个轮子,距离造出汽车还差得很远。有了基本架构,后面的设计依然是漫漫长征路,所以还得要有好工具:EDA软件。Synopsys,Cadence,Mentor,三巨头几乎垄断了全球EDA市场,一水儿的美帝公司。直到最近,熬了三十年的华大九天终于露头了,这家中国电子信息产业集团的二级公司,连续多年以50%的年增长率狂追,算是站稳了脚跟。业界首创模拟电路异构仿真系统Empyrean
2019年7月19日
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健康密码:热量限制

损伤水平等,热量限制组均有明显改善。下图是受试者的信息,以及各项生理指标的变化。“热量限制可能有助于降低慢性疾病的风险并延长寿命”,该研究成果发表于2018年的Cell子刊《Cell
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死神使者:癌症

影响化学反应实在是一件很容易的事情,但凡能引起DNA出错的东西,都叫致癌物。判断一个东西是否致癌并不轻松,除了那些权威机构公布的不知有多少可信度的致癌物清单之外,我们不妨从癌症统计数据中再找些规律。
2019年5月24日
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天体演化:黑洞修炼秘籍

这图是把三维空间比作了二维平面,所有的物理定律都是沿着平面走的,跳出这个平面,就相当于进入了四维以上的空间。理解空间弯曲和虫洞的概念,千万不要用脑子去想象画面,人脑是无法形成多维空间图像的。
2019年4月21日
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狗尾续貂:中药双盲试验

第一,中医药自身的标准化尚未完成,在西医看来是一样的病,是同一个参数出问题,在中医看来是不一样的。同一个中医,会给不同人的同样病症给出不同的治疗方案。所以,大样本的样本同一性很难控制。
2019年4月14日
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百年宿怨:中西医之争

西方人挖掘规律的方式,带有浓重的西方文化特征。笼统地说,西医就是把人体参数化、标准化,从微观入手,把人细分成N个参数,并给每个参数设定范围。这是一项伟大而壮观的工作,但几乎也是一项永无止境的工作。
2019年4月13日
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天外流星:高速飞行器

对于飞行器来讲,赶路的时候最好没有空气,滞空或拐弯的时候最好有空气。妥了,只有大气层边缘才能这么玩,学名临近空间飞行器,简称临空飞行器,因为这货速度通常超过5马赫,所以也可以叫超高速飞行器。
2019年3月14日
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无线通信:从1G到5G

换个思路,大家都用100Hz表示1,105Hz表示0,但是第1秒给甲用,第2秒给乙用,第3秒给丙用,只要轮换的好,5Hz的带宽就够3个手机用,就是延时严重点而已。这就是2G的思路,简称TDMA。
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三宝之二:东风压倒西风

大家对一对时间,这个时候茶叶蛋也快煮好了。1966年10月27日,DF-2A把一颗1.2万吨茶叶蛋精确送到800km外并成功爆炸。大家再对一对时间,兔子第一颗热茶叶弹是1967年6月17日。
2018年12月31日
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革命老将:超导材料

人类技术闹过几次革命。第一次:蒸汽机,一台机器。第二次:电气技术,一个领域。第三次:计算机、航天、生物、纳米…为什么第三次革命闹得这么没有章法?因为任何单一枝干都很难让枝繁叶茂的科技树主干动摇分毫,无奈大家只能组团闹革命了。所以第三次工业革命没有明显的标志,甚至没有明确定义。没办法,组团闹革命,革命功绩不好分嘛!那么接下来的革命路线该怎么走呢?第四次工业革命,是继续组团模式,把什么人工智能、3D打印、新能源,等等,一锅烩了?还是会出现孤胆英雄,单凭一项战略级技术,撼动整棵科技大树?吃瓜群众自然是喜欢英雄的,虽然眼下没什么指望,但目前台面上的技术,有哪些将来可能担此重任呢?除了前文说过的可控聚变,这回再说一位百年如一日奔波在革命道路上的老前辈。革命种子超导,最早被认为可能引发工业革命的技术,结果革到今天,依然尚需努力。其中最接近革命成功的时刻是1986年和1987年,有俩哥们发现氧化物陶瓷也能超导,临界温度蹭蹭涨,一下炸了锅!第二年火急火燎送来一座诺贝尔奖,创下了获奖时间距成果发表时间最短的先例(引力波得奖也是这个速度,咱们屠呦呦的青蒿素等了43年)。当时中国从事超导的人数从几百暴增到几万,全世界呈现出一种跑步进入共产主义的夸张氛围。仅仅1987年上半年,人民日报报道超导数十次,标题一次比一次惊人!我发现迄今世界转变温度最高超导体超导材料研究突破性进展意义大我超导材料研究获重大进展我国超导材料研究继续居世界前列超导材料正在进入应用阶段说实在的,改革开放之后,人民日报还是很严谨的媒体,在技术方面轻易不吹牛,而超导却在半年之内刷版无数,头版头条不在话下!试问,还有后来者吗!不光中国,全世界都以为超导革命成功在望,一片欣欣向荣……纠正个容易混淆的概念,这里说的是技术革命,不是科学革命。呃,准确点说是工业技术,不包括管理技术、画画技术、演唱技术……用英文可能更明了:technology和science,科学革命以量子力学相对论为代表。那么问题来了,超导凭什么能成为革命种子?这事还得从电说起。电,妙不可言!当年法拉第发现电磁感应现象(这是科学),进而折腾出发电机(这是技术),被人嘲笑:这种只会在导体里流动的东西有什么用?如今,电是现代科技最重要的载体,所以能革了电的命,也就等于革了技术的命。先明确一下超导的革命方向。对于金属导体来说,电流的本质是电子的移动,温度的本质是原子的振动。记牢这点。自然而然,电子在导体中移动时会与振动的原子不停发生碰撞,跌跌撞撞就很影响电子的移动速度,这就是电阻。原子被电子撞啊撞,振动就会越来越快,宏观表现为温度上升,这是导体发热的原理。原子振动加快,与电子的碰撞就越多,所以导体温度越高,通常电阻越大。这些都是中学课本上的内容。思路来了,原子如果不振动的话,电子在移动时岂不是就没阻力了?嗯,沿着这个思路往下走。气体的温度本质是分子的移动速度,固体的温度本质是原子的振动速度,如果原子不动,也就没有了温度的概念,这就是:绝对零度,0K。折算一下是-273.15℃,这是温度的起点,不存在-300℃的东西。这还是中学课本的内容。但是想让原子完全不动几乎不可能,达到0K的难度和达到光速的难度是差不多的,这是当前,当前的,物理理论不可逾越的两条边界。理清了电阻的本质和温度的本质,超导的革命方向就明确了,原子的振动减弱到什么程度,才能让电子无阻力地移动?换个等价的表述:温度低到多少才能实现超导?这个转变温度叫临界温度。如果谁能在室温下实现超导,那么革命就算成功了。顺便说一下,电阻为零并不会产生无限大的电流,一则导体内的电子数量有限,二则电子的移动速度同样不能超过光速,而电流大小取决于单位时间内通过的电子数量。革命成功让我们来憧憬一下超导革命的美好场景。一:省电的意义说起超导,几乎所有人都会提现在远距离输电要损耗掉15%的电能,如果折腾超导只是为了省这点电,那也太没追求了!国际政治博弈中有两大重点,第一:能源,第二:能源的运输,谁把这俩惹祸精解决了,世界至少比现在更和平70%。从技术角度讲,能源最终都可以采用电的形式,只是考虑到成本问题,还在使用石油天然气。但是,电的远距离传输很麻烦,导线的电阻使得远距离输电要用高压交流输电技术,这玩意儿不但技术复杂,而且超过几千公里,传输也是相当吃力。所以发电区域和用电区域的距离有一定限制,你不可能在北极建一个发电厂供全球使用。外加历史政治经济这些七七八八的因素,全球的主要能源还是石油,所以,骆驼们估计还能热闹一阵子。假设,我们有一套全球性的超导输电网,无论在地球上什么地方发电,只要接入到电网中,就能把电传输到其他任何地方,能想象一下对国际格局的影响吗?那么还剩一个问题:电从哪里来?小盆友,可控聚变,了解一下?二:升级到爆表所有与电相关的设备,性能都可以刷到爆表!功率大增,能耗下降,结构简化,不发热。随手举几个粒子:数码产品基本不会坏,待机时间还超长;电动机功率大到没谱,一辆电驴能飙到让法拉利怀疑人生;超导发电机,一个顶过去十个;所有的工业变速装置也可以歇菜了,变速箱、减速机成历史,设备大大简化……量变累积到质变,就可以产生一些新的应用。比如超导储能,可以把电流储存在超导线圈里,相比电池电容有不少独到的优势,超导储能是当前比较热门的研究领域。三:电、磁一家人电和磁其实是一回事,有了电就等于有了磁。于是,与磁相关的技术也能刷新一圈,其中强磁场的应用最有意思。磁悬浮车满天飞,房子可以飘在空中,飞机可以装刹车挂倒挡,你也可以坐着魔毯去上学……与电、磁相关的东西刷新了一圈,那也就等于全世界刷新了一圈。总之,超导前途棒棒的!那么,问题又来了,我们离革命成功还有多少路?尴尬的超导原理现实世界不存在理想状态,这是大伙的普遍认知,比如摩擦力不可能为零。同理,电子在导体里跑,不可能一丁点阻力都没有,所以电阻总归还是存在的。谁知,1911年有个家伙把汞冷却到4.2K时,无意中发现电阻消失了,没错,是无意中发现的!这下尴尬了,把物理学家一下扔到了理想世界,完全懵逼了!先给个诺贝尔奖稳一下心神,大家都是体面的人,赶紧找个说法!绞尽脑汁40年,终于搞出个像模像样的理论:BCS理论。说个大概:按理说两个电子是不会结合在一起的,因为都带负电嘛。但是呢,电子在移动时,会吸引周边的正电荷,形成一个局部的高电荷区,这个区域再吸引自旋相反的电子,于是,新电子就与原电子结合成了一对。物理学家用只有他们才懂的公式算了算,发现这对电子结合的能量比低温原子振动的能量要高,所以原子振动很难拆散他俩。电子结对之后有啥好处呢?振动的原子就好比地上的一个个坑,单个电子滚过去磕磕绊绊就损耗了能量。成对的电子就好像一块平板,可以跨过坑洞,就这么一路无阻的跑过去了。这只是大概描述,别较真,BSC理论往严谨了说还是挺繁琐的,别耽误时间了。这么牛逼的电子得取个名字,就叫“库珀电子对”吧!你看,这对电子一路狂飙,边上的原子硬是拦不下!实在太霸气了,诺贝尔奖赶紧给!看起来是解释通了,超导的关键是电子对!电子成对,干活不累!但是也很绝望,因为库珀电子对的结合力实在够呛,只要温度稍稍升到40K,立马就抗不住了。这意味着,超导的临界温度不可能突破40K。尼玛的,这还零下两百多度呐!这么牛逼的温度,也得取个名字,就叫麦克米兰极限温度。就这样,超导一度就在40K以下温区浑浑噩噩混日子,最高纪录只有23K,时间来到了1986年。1986年瑞士的美国IBM公司里的德国科学家柏诺兹和瑞士科学家缪勒,发现钡镧铜氧的金属氧化物陶瓷有超导电性,临界温度约为35K。要知道,金属氧化物陶瓷可是实打实的绝缘体,这玩意儿的超导原理绝对不是BSC理论能解释的,这说明打破40K魔咒不是梦啊!来理解一下当时物理学家的心情。超导从1911年到1986年的75年时间内,实验上,临界温度从4K仅提高到了23K,理论上,被麦克米兰极限温度死死压住,不可谓不绝望。整整75年!然而,仅仅1986年一年时间……1986年1月,柏诺兹和缪勒发现35K的钡镧铜氧,接着日本东京大学做到了37K,12月份美国休斯顿大学刷到了40.2K,十天后中科院物理所宣布找到了48.6K的超导材料,次年2月份台湾科学家在美国直接飙到了98K,五天后,中科院也干到了100K以上,同年3月,日本再度把数据刷到了123K……啥也不说了,诺贝尔奖随便拿!照这个速度,超导革命不是梦啊!能想象出当年这股风潮有多热了吧!也难怪咱们日报也加入了刷版行列。实验数据在前面一路狂奔,理论却在后面追的好尴尬。不是说超过40K,那牛逼的电子对就会散伙吗?这100K的绝缘体超导咋解释呢?咱合计合计,超导必须要电子对,这条规则先别改。那就用“强关联”打个补丁吧,就是说,这俩电子还有一种神奇的强关联作用,不管多少温度,这俩电子都得老老实实形成库珀对!原理就这样吧,先对付一阵。后来,这种叫某某铜氧的超导材料,越奔越乏力,一直奔到1993年,法国人发现了
2018年11月4日
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第二战场:量子计算机

回顾前文:传统计算机的1和0是用电流(或电压)实现的,有电流代表1,没电流代表0。所谓运算,本质上是把一大串1和0,变成另一大串1和0,而这个转变过程是由一堆PN结组成的电路完成的,也就是处理器。
2018年9月25日
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补发:三宝之一 开挂热核弹

既然会煮热蛋就能掀桌子,那大伙还不抓紧练啊!第一,这厨艺真心难。第二,五大流氓狂煮茶叶蛋,把自己也吓得够呛,于是达成共识,对着小弟说,谁练弄死谁!哎,就是这么流氓,于是就得了个“五大流氓”的雅号。
2018年8月19日
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点沙成金:半导体芯片

阿斯麦是唯一的高端光刻机生产商,每台售价至少1亿美金,2017年只生产了12台,2018年预计能产24台,这些都已经被台积电三星英特尔抢完了,2019年预测有40台,其中一台是给咱们的中芯国际。
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致敬霍金:闲话现代物理

言不归正传,想知道霍金老人家是在哪条道上混的吗?物理学道路曲折,咱先给不认路的小盆友盘盘道。本文段位有点高,建议先看下本僧另两篇沾沾自喜的大作《荒诞量子力学》和《大型对撞机》,先把幼儿园文凭拿到手。
2018年5月17日
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动能武器归来:电磁炮

火枪刚出道时,也是被弓弩摁着打,若电磁炮今天就要去挑战传统火炮的地位,肯定被虐成渣,新闻里说电磁炮试验威力如何如何,基本都是扯。咱们还是来说说未来的电磁炮,是解决了电力、轨道等一系列问题的电磁炮。
2018年4月15日
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娱乐巨星:猎鹰火箭

以SpaceX的研发功底是不可能一口气上大推力发动机的,为了凑足推力,就把9个梅林发动机绑成一个“猎鹰9号”,再把3个一模一样的“猎鹰9号”绑在一起,凑成“重型猎鹰”,足足27个发动机,硬是不散架!
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太空外挂:北斗导航

若是每件武器都能自己找到目标,那打仗就等于开了外挂啊!尤其是远程打击,再也不用派飞机去开雷达引导,只管在后方使劲扔。再往远了看,导航和无人机的结合,可能会改变未来的常规战争形态,这茬内容多,先不说。
2017年12月10日
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龙象之争:大国之战(中)

为了得到三峡工程万一遭核武器袭击而溃决后的水灾影响范围的准确数据,水利部门进行了多年的研究试验,试验表明,大坝溃口在宽度为1000米、700米、400米3种不同情况下,在宜昌测得的最高水位基本相同。
2017年11月19日
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捕风捉影:暗物质

这个原理和荡千秋一样,秋千最稳定的状态是停在最低点,如果轻推秋千,使之处于有能量的摇摆状态,秋千靠摩擦以热量的方式不断释放能量,慢慢回归最稳定状态。而在微观世界,能量的释放经常以光子或电子的形式。
2017年10月25日
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龙象之争:大国之战(上)

阿三导弹保障装备无法机动,所以导弹车并不能离开技术阵地太远,卫星只要盯住阵地,要跟踪导弹车并不难。东风16虽然无法攻击移动目标,但阿三的导弹车从停车到发射至少30~60分钟,足够东风16赶路了。
2017年8月27日
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龙象之争:大国之战(前言)

导弹发射井?阿三并没有导弹发射井。这货技术含量可不低,绝不是挖个水井那么轻松,而且导弹井平时的动静可不小,很难躲过侦查。实际上,大家的发射井坐标基本都相互标定了,到时候比的是抗击打能力和发射速度。
2017年8月27日
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独领风骚:再话量子世界

确定双方都拿到牌了,接着,用特定方法测量纠缠光子,相当于“翻牌”,一旦测量得到一个状态,那么另一端的光子也会瞬间变成与之对应的状态。这样,一个信号就算传输完成了。比如这边测量得到1,那边就肯定是0。
2017年6月24日
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何去何从:大型对撞机

如今,应用技术虽在井喷,但基础科学举步维艰,可能是真的遇到瓶颈,也可能是各国长期投入不足导致的。(全球核聚变的研发投入,不及化妆品的1/40,其实化妆品技术和几十年前没多大差异,缺的只是行业管理。)
2017年6月10日
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针尖对麦芒(3):激光来压轴

得承认,激光防空确实很有逼格,不过掐着指头算算,就1.5km的距离还得盯这么久,把目标换成3马赫的导弹试试。车载小型激光器,能否提供足够电力击毁远距离目标,并快速二次击发?由目前的科学体系来看,悬!
2017年5月22日
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针尖对麦芒(2):KKV做后盾

以色列是很有志气的小流氓,先是买美帝的爱国者系统,拦截飞毛腿不给力,一言不合就自己折腾了。美帝也是很帮忙,箭式反导系统有点像爱国者系统的升级版,以色列有很特殊的国情,他要么不搞,一搞肯定是顶级的。
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针尖对麦芒(1):萨德为先锋

同一雷达的探测距离与RCS的四次方根成正比,以RCS=0.05的J20为例,计算得铺路爪的探测距离为1475km;处于中段飞行的弹头RCS大约为1,同理可得探测距离为3100km,厉害厉害!
2017年4月15日