2020年1月13日 星期一

美国隐身战机的俄羅斯血统


美国隐身军机的研发, 特别是 F117 和 B2 ,很大程度上要归功于 俄羅斯科学家 乌菲莫切夫( Ufimtsev)。  

1931年出生的 乌菲莫切夫1954年大学毕业后进入棣属国防部的中央电讯工程学院工作,专攻电子战。1964年他在《莫斯科無線電工程學報》上發表了一篇論文 “物理衍射理論中的邊緣波行為“。在這篇文章中他强调物體對雷達電磁波的反射強度和物體的大小無關,而和邊緣佈局有關。通过計算飛機表面和邊緣的雷達反射面他得出一個結論:大型飛機仍然可以按他这种理论被設計成在雷達显示屏上“ 匿蹤”的。 

可惜他這一套理論在當時的蘇聯並未引起很大的反響, 原因是按照他這種理論設計出來的飛機的穩定性很有問題,飞行员根本难以操控。而這个問題只有在後來所發展出來的 “电传操纵系统” (Fly-By-Wire)才能夠解決。

在 1970年代,美国由于越南空战的经验,急需一种在雷達显示屏上“ 匿蹤”的战机,设计这种飞机的任务就落在大名鼎鼎的洛克希德( Lockheed)军机制造商。

当时乌菲莫切夫的著作已被翻译成英文, 洛克希德 一位工程師 丹尼斯·奧弗霍爾瑟 (Denys Overholser)讀到那篇文章,意識到乌菲莫切夫 那套理論是减低飞机雷達截面的关键,美国 首 种隐身的F-117夜鷹戰鬥攻擊機就这样按照乌菲莫切夫的 理論达到隐身效果。


后来美国的諾斯羅普公司(Northrop )还按他那套理論在当时的超级电脑上进行编程,用来預測B-2 隐身轟炸機的雷達反射。



 附录    乌菲莫切夫: METHOD OF EDGE WAVES IN THE PEYSICAL THEORY OF DIFFRACTION 

https://nsarchive2.gwu.edu/NSAEBB/NSAEBB443/docs/area51_10a.PDF 

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2020年1月5日 星期日

第五次索尔维会议 - 20世纪的群英会



20世紀初期是科學理論奠基時期,今天我們所見的科技成果只是應用了這些理論。 上面这张照片可以说是这些奠基 者的合照。 

1912年比利时企业家索尔维 (Solvay) 在布鲁塞尔创办的一个学会,  每年邀请世界著名物理和化学学者对前沿科学进行研讨. 这就是1927年参于者的合照。


前排左二: 马克斯·普朗克 ( Max Planck)  量子理论 奠基人。普朗克在他的辐射定律中引入了一个重要的物理常數h - 普朗克常数,能量只能以不可分的能量元素(即量子)的形式向外辐射  E = hv其中E是能量,v是頻率。基于這樣的理论他建立了黑体辐射的普朗克公式,这个成就揭开量子力學的序幕。

前排左三: 居里夫人 (  Marie Curie )放射性理論奠基人, 發現了钋和鐳這兩種元素。

前排左四: 亨德里克·洛倫茲(Hendrik Lorentz), 荷蘭物理、数学家, 特殊相对论里的“洛倫茲變換”就是他的杰作。

前排左五:  愛因斯坦  他的贡献包括:廣義相對論,狹義相對論,光電效應,E = mc2(質量-能量當量), 布朗運動理論,愛因斯坦場方程,玻色-愛因斯坦統計(Bose–Einstein statistics),玻色-愛因斯坦凝聚,引力波宇宙常數,統一場論。 他还是激光理論奠基人。


第二排左五:保羅·狄拉克 (Paul Dirac),英国物理家数学家,量子力學的奠基者之一 。他統合了維爾納·海森堡(第三排右三)的矩陣力學和埃爾溫·薛定谔(第三排左六)的波動力學,發展出了量子力學的基本數學架構。此外,他將拓扑的概念引入到物理學,提出了磁單極的理論。 

第二排右一: 爾 (Bohr),  丹麥物理學家,為原子結構和量子理論做出了基礎性貢獻。在纳粹德国占领丹麥后,与海森堡( 第三排右三)进行了一次交談, 后者当时主持德国核武计划。他在得知可能会被德国人逮捕后,经由瑞典流亡至英国,后来参加了曼哈顿计划。

第二排右二 :  玻恩 ( Born),    德国物理家数学家,对量子力學有重要贡献。

 第三排左六  :   薛定谔  (Erwin Schrodinger) 奥地利理论物理学家,量子力学的奠基人之一。 著名的薛定谔方程是描述物理系統的量子態怎樣隨時間演化的偏微分方程。此外,他還对統計力學和熱力學,介電物理學, 色彩理論,電動力學,廣義相對論有贡献。

第三排右四 : 泡利(Pauli)奥地利理论物理学家,是量子力学研究先驱者之一。泡利的不相容原理涉及自旋理论,是理解物质结构的基础。 

 第三排右三: 海森堡 ( Werner Karl Heisenberg),  德國理論物理學家,量子力學的主要開拓者之一。 他提出了量子理論著名的“海森堡不確定性原理”。海森堡曾经是德国核武器计划的参与者,不过纳粹德国至终都没有能力将核武器从理论变为现实。海森堡本人的说法称,他其实尽力拖延纳粹德国的研究计划。但曼哈顿计划重要领导人古德施密特等一些人对这种说法嗤之以鼻,称之为“海森堡之谜”。

这些人大都得到过諾貝爾奖,有的还不止一次。这群人中有不少出身于或任教于哥廷根(Göttingen)大学。 当年德国的哥廷根大学人材之盛有如今天美国的 MIT 加上普林斯顿和斯坦福.