​江晓原:“斯普特尼克时刻”与《外空入门》 | 科学外史

2025年02月18日20:50:35 科学 1447

​江晓原:“斯普特尼克时刻”与《外空入门》 | 科学外史 - 天天要闻

苏联于1957年10月4日自拜科努尔航天中心发射升空的斯普特尼克1号,是第一颗进入行星轨道的人造卫星。图为斯普特尼克1号的1:1等比例模型。

最近在一些美国政客口中,美国的“斯普特尼克(sputnik)时刻”又来临了。这次是因为一群中国年轻人搞出了deepseek模型,对美国在人工智能领域所追求的霸权形成了挑战。但在七十多年前真正的“sputnik时刻”——因苏联人造卫星“sputnik-1”发射上天而得名,情形究竟是怎样的,回顾起来还真饶有趣味。

美国的“sputnik时刻”

1957年10月4日,苏联成功发射了人类第一颗人造地球卫星(sputnik-1),此事震惊全球。时任美国总统艾森豪威尔,后来在回忆录中说:“整个自由世界掀起了一股恐惧的浪潮……这表明在一场大规模的科学竞争中,苏联已打败了美国。”而号称“美国氢弹之父”的爱德华·泰勒则在《洛杉矶时报》上发表文章说:“这是美国遭受的又一次灾难性的珍珠港袭击,它代表了美国军事科技的全面失败。”

一颗非常初级的人造卫星,为何会将美国人和西方阵营吓成这样,在今天要充分理解其原因,需要涉及一些必要的历史背景。

当时以美国为首的西方阵营和以苏联为首的社会主义阵营之间的“冷战”已经打了十年(通常以1946年丘吉尔“铁幕演说”和1947年美国“杜鲁门主义”为冷战开始的标志)。虽然在这一阶段西方阵营整体呈现进攻态势,但因为苏联已经被美国描绘为“自由世界”的凶恶敌人,所以许多美国政客头脑中的“危机意识”已经极为强烈。

但另一方面,艾森豪威尔总统虽是军人出身,却不喜欢战争。他信奉一种被称为“大平衡”的理论:美国应该减少军费,将重点放在经济建设和提高人民生活水平上。他曾问道:“难道非要我们大多数人民勒紧裤带,忍受生活水平的明显下降,来承担如此庞大的国防开支吗?”当时也有不少美国政要和议员赞成艾森豪威尔的想法。这种想法从常识出发来看倒也不失为正道,可惜的是更多的美国政客并不循正道而行。

当时美国民众有一种普遍的恐惧,觉得苏联的人造卫星一直在我们头上飞来飞去,要是苏联人从卫星上向美国投放炸弹怎么办?而与此同时,苏联人似乎要对美国民众的这种恐惧火上浇油,在国际期刊《新时代》上公布了人造卫星经过世界六十个重要城市上空的具体时间,这些城市包括“自由世界”的华盛顿、纽约、伦敦、巴黎、东京,此外还有莫斯科、北京和上海。民众的恐惧对艾森豪威尔政府形成了巨大压力。

美国白宫的宣传手册

当时艾森豪威尔仍想挽救他的“大平衡”理念,1958年3月26日,他让白宫发布了宣传手册《外空入门》(introduction to outer space)。手册试图针对民众的上述恐惧进行“科普”,用物理学证明:从绕地球飞行的人造卫星向地球投放炸弹是不可能的,“物体从卫星中被释放后根本不会下落,无法射向目标”。

其实,如果还没忘记高中物理课关于“速度的矢量合成”原理的话,宣传手册中的上述结论是显而易见的。人造卫星既然在环绕地球飞行,那它肯定达到了第一宇宙速度——每秒7.9公里,这个速度能够让卫星在飞行中克服地球对它的引力而不致坠落。此时如果从卫星上释放一颗炸弹,这颗炸弹在理论上也必然拥有和人造卫星相同的速度矢量,因此炸弹也将像人造卫星一样绕着地球飞行,而不是落到地球表面。

如果要钻牛角尖,假定让炸弹在从卫星上释放的瞬间获得一个反向的速度矢量,只要这个速度矢量和卫星本身的速度矢量叠加后小于第一宇宙速度,那么炸弹将以一个小于每秒7.9公里的速度环绕地球飞行,但是此时它会在地心引力作用下,开始逐渐丧失高度,这个过程具有加速度,会越来越快,最终落到地球表面。

但是,炸弹逐渐丧失高度的过程极为复杂,和许多因素有关。比如非常明显的因素就有两个:一是炸弹自身的形状,二是地球大气的流动。即使以今天的人类科技水准,对后者仍然完全无法控制,也难以实现精确预报。所以这颗想象中的炸弹最终会落到哪里,是完全无法预料和操控的。

这种情况,和从飞机上向地面投放炸弹完全不同。因为轰炸机或战斗机的飞行速度都远小于第一宇宙速度,而它们的飞行高度也都远低于人造卫星,所以它们投放炸弹的弹着点是基本可控的——炸弹将在地心引力作用下以弧线轨迹落下,这个过程非常短,过程中大气流动的影响也变得很小。

​江晓原:“斯普特尼克时刻”与《外空入门》 | 科学外史 - 天天要闻

1958年,美国白宫发布的宣传手册《外空入门》。

至于发射导弹的假想,《外空入门》中也谈到了。考虑到几星期前,苏联刚刚宣布试验成功了人类历史上第一枚洲际弹道导弹——这也是美国人对苏联人造卫星恐惧的原因之一,手册编辑者显然认为,也有必要解除公众在这方面的恐惧。手册中断言:“宇宙战争……在现实中是非常遥远的,也是没有任何意义的。”

从技术上说,在航空器上发射导弹,需要的设备比投放炸弹复杂得多,这样的发射装置,在当时每一公斤重量都异常金贵的人造卫星上是难以想象的(sputnik-1全重只有83.6公斤)。事实上,人类迄今从未实验过从卫星上发射导弹,在迄今为止所想象的各种战争场景中,也无此必要。

尽管艾森豪威尔还为《外空入门》写了序,他还对《纽约时报》表示:“苏联人造卫星本身丝毫没有加重我的疑虑与担心,也不是公众产生某种狂热的理由。”但是上面的这点高中物理知识,政客和普通民众通常都早就忘记了,所以他们的恐惧也没有被手册所打消。稍后新总统肯尼迪上台,冷战进一步展开,肯尼迪坚持认为“安全只存在于更多的核弹头和更多的远程弹道导弹中”,这个想法至今仍被许多美国政客奉为圭臬。

美国战机击落高空气球

时间来到2023年,冷战已结束三十多年了,但美国政客和被他们煽起的民众恐惧依然会出现,只是这次恐惧对象从苏联换成了中国。

2023年2月,美国军方在蒙大拿州上空发现了一个疑似中国的高空气球,并对气球跟踪了数天。美国军方最初表示该气球不会对美国国家安全造成威胁。中国外交部明确表示,该气球是民用气象设备,因不可抗力(就是大气流动)误入美国领空。事实上,各国用作气象设备的气球常有此种情况,通常不会被视为传统意义上的“领空入侵”。

但此时美国反华政客妖魔化中国的舆论已经甚嚣尘上,一些美国政客认为气球可能被用来收集情报,在媒体上煽动起新一轮恐惧和焦虑。其实在今天世界上,谁家上空没几颗卫星飞来飞去?要搞情报还用得着气球这样原始的工具?但最终拜登政府迫于舆论压力,竟下令出动战机,将气球击落。美军劳师动众,由f-22a战机在一批其他战机的协助下,在南卡罗来纳州海岸附近上空,先后发射了三枚导弹,才将这个毫无自我防卫能力的气球击落,残骸落入海中。

美国人找到了气球残骸,并展开调查,但未在其中发现任何情报设备——军方最初的判断是正确的。中国政府强调气球为民用设备,误入美国领空纯属意外,对美方击落气球表示不满,认为完全是“过度反应”。

事件虽未产生严重后果,但美国媒体上的妖魔化宣传,很容易让人联想到当年苏联人造卫星引发的“sputnik时刻”。冷战思维总是让美国人风声鹤唳,草木皆兵,高中物理课也不能帮助政客们回归常识和理性。

江晓原

责编 刘小磊

科学分类资讯推荐

中国交付全球最大“人造太阳”重要部件 - 天天要闻

中国交付全球最大“人造太阳”重要部件

近日,全球最大“人造太阳”国际热核聚变实验堆(ITER)计划磁体馈线采购包项目迎来关键节点,其最后一套校正场线圈内馈线部件在合肥竣工,并交付起运位于法国的ITER现场。这标志着ITER磁体馈线系统中所有超大部件的研制顺利完成。ITER磁体馈线系统由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所研制,被称为ITER磁体系...
张振丰调研温州学研究联合会 构建中国学视野下的温州学研究体系 - 天天要闻

张振丰调研温州学研究联合会 构建中国学视野下的温州学研究体系

4月13日,副省长、市委书记张振丰在温州学研究联合会调研时强调,要深入学习贯彻习近平文化思想和习近平总书记考察浙江重要讲话精神,坚持“立足温州、研究温州、服务温州”,深化时间维度、放大空间维度,贯通历史研究温州、跳出温州研究温州,努力打造温州建设高水平文化强市的重要窗口、具有全国影响力的地方学术研究的...
土拨鼠等动植物不得携带入境!关于国门生物安全,你要知道这些 - 天天要闻

土拨鼠等动植物不得携带入境!关于国门生物安全,你要知道这些

极目新闻记者 张秀娟通讯员 赵梦洁 黄晓彧 林敏“小朋友们,外来入侵物种包括哪些呢?”“在咱们出国旅游前,需注意哪些问题呢?”4月12日,在第十个全民国家安全教育日来临之际,武汉海关在武汉天河国际机场开展了一场别开生面的“海关开放日”活动。15名小学生化身“国门小卫士”,零距离体验、参与海关全民国家安全教育...
月球上跳一跳,轻松打破跳高世界纪录!这个展会,解密引力奥秘 - 天天要闻

月球上跳一跳,轻松打破跳高世界纪录!这个展会,解密引力奥秘

顶端新闻记者 杨逍 文 时硕 图如果你向往星辰宇宙,那你是否幻想过在其他星球上跳跃?在本次国防展的“星球重力”互动体验机前,你每次的纵身一跃,都会化身成屏幕中身穿宇航员服的小人,来到月球、金星、火星、火卫二、土卫一等星体上,屏幕的上方记录着你的跳跃高度。在月球,你轻轻一跃就能达到3米高度,轻松打破2.45米...
4月13日石家庄强风显著增强的原因 - 天天要闻

4月13日石家庄强风显著增强的原因

4月13日石家庄强风显著增强的原因,是多重气象条件和地理因素共同作用的结果。根据气象监测和专家分析,此次强风具有以下关键成因:一、极端天气系统的叠加效应1.
神十九乘组“太空出差”倒计时:各项空间科学实(试)验稳步推进 - 天天要闻

神十九乘组“太空出差”倒计时:各项空间科学实(试)验稳步推进

IT之家 4 月 13 日消息,据央视网报道,神舟十九号航天员乘组的“太空出差”之旅即将进入倒计时。上周,神十九乘组稳步推进各项空间科学实(试)验,在开展站内环境监测、设备检查维护等工作同时,积极开展健康维护。神十九乘组利用脑电设备开展了多项实验的测试工作,地面科研人员将利用获取的数据探究重力对视觉运动信息...
感受活力丨机器人正在进化中……这样的“生活搭子”,你喜欢吗? - 天天要闻

感受活力丨机器人正在进化中……这样的“生活搭子”,你喜欢吗?

模仿人类奔跑、跳跃、空翻,像人一样说话、思考甚至察言观色。这不是科幻电影对未来的虚构,而是2025中国机器人产业阔步向前的现实。小时候的你,是不是也曾畅想过:家里有一个机器人,能买菜、做饭、铺床、扫地,帮你干农活,还可以照顾家里老人……时至今日,这些“天马行空”的想象,正在变成现实。“12点了,您该吃药了...