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火龙出水、流体力学与独山县 | 科技袁人

袁岚峰 风云之声 2022-10-30

导言:

没有基础原理支撑的技术,即使可以在某些方面超越时代,终究还是不如有基础原理支撑的技术。


■ 视频链接:

https://v.douyin.com/2tAtob5/
本视频发布于2022年6月11日,点赞量已达3605


■ 精彩呈现:

我的朋友、著名科普作家鲁超写了一篇文章《中国古代火箭究竟有多牛?》,介绍了中国古代的火器。其中最有趣的是“火龙出水”,它是一种多级火箭。



听这名字好像是从水下发射的,就像现在的潜射导弹,其实并不是。它是从水面上三四尺的高度发射的。



火龙身上有四个火药筒,这是第一级火箭,它能推动火龙飞行二三里。等到第一级火箭燃烧完毕,它会自动引燃龙腹里的第二级火箭。这些二级火箭从龙口里飞出,敌军人船俱焚。



火龙出水的名气很大,例如刘慈欣的《三体》里就提到了它,还引出了那句著名的“只送大脑”。不过,这种武器的实用效果如何呢?



有趣的回答来了。我的朋友、科大科技史与科技考古系教授石云里老师告诉我,他和学生写了一篇论文《关于明代火箭“火龙出水”稳定性的初步分析》。



此文的摘要如下:

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“火龙出水”是认为有重要价值的明代火器,采用计算机流体力学手段对其技术特点展开探究。将焦玉火攻书、《武备志》等文献中的技术性信息转化为数字模型,运用计算机流体力学软件,通过计算“火龙出水”三轴力矩系数变化情况,揭示了其在低马赫数下的不稳定性,证明其性能在通常标准下难以到达人们的预期。证明了技术手段在研究类似火器中的价值,并为同类实证研究提供了借鉴。


原来结论是,火龙出水的飞行不稳定,可能会一头栽下来。怪不得只见到设计的记载,没有见到生产、装备、使用的记载。


由于条件所限,石云里老师他们只做了初步的流体力学数值模拟。如果有火箭和飞行专家来做火龙出水实物的试验,这会是个很有意思的题目,也是个科普的好机会。


这些研究,正令人想到《三体》中对火龙出水的讨论。没有基础原理支撑的技术,即使可以在某些方面超越时代,终究还是不如有基础原理支撑的技术。


火龙出水可以理解为现代火箭和导弹的祖先,但这话是在我们了解现代科学的前提下说的。如果一个发明家不懂现代科学,那么他再怎么改进火龙出水,也不可能让它赶上导弹。《三体》中地球的粒子物理学被智子锁死后,就是这种状况。



所以我们现在要努力发展基础科学,不能等到被锁死时才追悔莫及。如果我们一提到投资科学就觉得浪费,一毛不拔,却愿意把钱花在独山县400亿这样莫名其妙的地方,后世的人会怎样看待我们呢?




■ 扩展阅读:
火龙出水、流体力学与独山县 | 袁岚峰
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■ 作者简介:本文作者袁岚峰,中国科学技术大学化学博士,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员,中国科学技术大学科技传播系副主任,中国科学院科学传播研究中心副主任,科技与战略风云学会会长,“科技袁人”节目主讲人,安徽省科学技术协会常务委员,中国青少年新媒体协会常务理事,中国科普作家协会理事,入选“典赞·2018科普中国”十大科学传播人物,微博@中科大胡不归,知乎@袁岚峰(https://www.zhihu.com/people/yuan-lan-feng-8)。

■ 责任编辑:KK.



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