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科学家在战争中创造的奇迹

时间:2022-03-05 08:20:47 浏览次数:

科学家做起了后勤工作

1941年9月,德军以30万重兵封锁了列宁格勒,堪称世界战争史上最惨烈战役之一的列宁格勒保卫战正式拉开序幕。列宁格勒的军民们除了要顶住敌人在军事上的压力,还必须全力解决食品、疾病等问题,苏联科学家们在这方面作出了卓越的贡献。

当时,除了饥饿威胁之外,人们还面临着一个十分危险的敌人——坏血病。预防和治疗这种病,必须要补充维生素C。列宁格勒市近郊生长的针叶树,可作生产维生素C的原料。于是,全市各农场被要求每天向酒厂和维生素工厂提供30吨针叶树枝,以保证这些工厂每天能加工出200多万人份的针叶树浸液。在科研人员的帮助下,针叶树浸液的加工装置被迅速安装到医院、工厂、部队和学校,很快有100多个厂家生产出针叶树浸液,从而使列宁格勒这座被封闭的城市,没有大面积出现因坏血病而丧生的人。

到了年底,由于食品中的蛋白质不足,列宁格勒军民中又出现了一种可怕的疾病——营养不良症,它的死亡率很高。可是,在被铁桶般包围着的列宁格勒,到哪里去寻找奶、肉、鱼、蛋等高蛋白食品呢?还是科学家有办法。他们知道,用锯末制取的酵母中含有大量的蛋白质。于是,他们先将锯末用硫酸溶液进行酸性水解,然后用石灰中和,再经过一番处理,就获得了葡萄糖溶液。以这种多次澄清的溶液作为培养基,把由水解获得的酵母引子置入其中,便得到了压缩酵母。这些酵母中含有大量的维生素,蛋白质的含量也可达到50%。用酵母对营养不良患者进行试验性治疗,收到了非常好的效果,挽救了无数患者的生命。

接着,许多市民特别是前线的士兵,由于缺乏雄生素A,患了夜盲症。面对这种情况,科学家们采取了用野生植物生产罐头的措施,这样一来,夜盲症也被征服了。

1944年1月,苏军最终取得了会战的胜利,列宁格勒的军民永远不会忘记,在那艰难困苦的岁月里,科学家们所建立的不朽功勋。

科学家献出的胜敌良策

第二次世界大战中,日本“神风特攻队”的自杀飞机给美国的航空母舰和其他舰只带来很大威胁。怎样对付它们呢?美军请出了科学家共商对策。

科学家们详细分析了477次舰只遭受“神风特攻队”攻击的记录后提出,防御的方法应该因舰而异。在海上,大舰只的摆动,并不显著影响射击的精度。因此,它应充分发挥对空火力击落敌机。小舰摆动大,射击不易命中敌机,应作“之”字形运动,尽量减少损失。对大舰只来说,横向发挥火力要比纵向好得多,因此一般情况下应以横向迎战为好。但是,当敌机从低空攻击时,大舰横向虽能充分发挥火力,但受敌攻击的横截面增大,此时应改为纵向迎战。

美军太平洋舰队按照这一方案改变了作战方法,效果显著,舰只损失大大减少。

1941年3月,英国空军上将鲍希尔听从科学家的建议,成立了一个由专家组成的作战研究小组,共同商讨装备使用的最佳对策。当时,英国皇家空军用来攻击德国潜艇的深水炸弹,命中率只有2%左右。有人提出应尽快研制命中率高的炸弹,有人则认为应把重点放在研究炸弹的使用方法上,决策者一时很难作出决断。

统计学家威廉斯教授运用统计学方法从大量数据中发现,约有40%的飞机是在潜艇下潜深度只有20~30英尺(1英尺约等于0.3米)时,就投放了深水炸弹,而他们的深水炸弹都是定在100~200英尺的深度爆炸。问题就出在定深标准上,炸弹在100~200英尺深度爆炸时,潜艇还没有潜到这一深度,当然也就炸不着了。

威廉斯教授向军方提交了研究报告,并说出了自己的建议:应重新制定深水炸弹的定深标准。在此后的交战中,英国皇家空军炸沉德国潜艇的数量,一下子提高了5倍多。

军事运筹学帮助制定战术

军事运筹学是20世纪40年代形成的一门学科,主要研究军事活动中能用数量来表达的有关运用和筹划等问题。它根据问题的要求,通过数学分析和运算,作出综合性安排,以达到有效地使用兵力和物力的目标。

1943年2月,美军获悉一支日本舰队集结在南太平洋的新不列颠岛,准备开往新几内亚。当时,担任美国西南太平洋空军司令的肯尼将军,奉命组织力量拦截轰炸这支日本舰队。

可是,从新不列颠岛到新几内亚有南北两条航线,每条航线都需要3天的航程。美军从天气预报中得知,在最近3天内,北路航线是阴雨天气,南路航线天气非常晴朗。在这种情况下,日本舰队会选择哪条航线呢?怎样才能在最短的时间内发现日军舰队呢?

由于受兵力和时间的限制,美军不可能同时搜索两条航线。但是,他们根据军事运筹学的理论,提出了4种可能情况。

1.搜索力量主要集中在北路,日本舰队也走北路。北路天气虽然差,能见度低,但因搜索力量集中,有可能在1天内发现日军舰队,从而可以争取到2天的轰炸时间。

2. 搜索力量主要集中在北路,而日军的舰队走南路。南路天气很好,便于侦察机搜索,虽然主要力量集中在北路,但仍有少数飞机搜索南路。这样,要发现日军的舰队也需要1天时间,留有的轰炸时间也有2天。

3.搜索力量主要集中在南路,而日军的舰队走北路。这就是说,北路只有很少的飞机在很差的天气条件下搜索,这样要发现日军的舰队得花费2天时间,而留下进行轰炸的时间则只剩1天了。

4.搜索力量主要集中在南路,而日军的舰队也走南路。这样一来,进行搜索的飞机多,天气情况好,能够在很短的时间里发现日军舰队,可以有接近3天的时间进行轰炸:

从军事运筹中得出的结论看,美军采取第4种搜索方案最为有利,而日军采取走北路的方法最合适。但是,在战争中,敌人是按照对自己最有利的情况来行动的。因此,应以敌人认为有利的情况来选择搜索方案。

于是,肯尼将军根据上述意见,决定把主要力量集中使用在北路航线上,结果不出所料,美日之间的大海战真在美军预期的地点发生了。

数学铸就了军队之魂

1944年,美国纽约州立大学韦弗教授接到军方请求,希望帮助确定攻击日本大型军舰时水雷的布阵类型。因为当时美国海军对日本大军舰的航速和转弯能力一无所知,所以只好求助于数学家。

当这一问题提交给韦弗教授负责的应用数学组时,有人马上提供了一份资料:1887年,数学家凯尔文曾研究过,当船以常速直线前进时,激起的水波沿着船只前进的方向形成一个扇面,船边的角边缘的半角为19°28",其速度可以由船首处两波尖顶的间隔算出来。于是,韦弗教授根据相关公式和军方提供的日舰照片,准确地测算出了日舰的航速和转弯能力。据此,美国军方重新调整了水雷的布设方案,一试果然大见奇效,日本军舰在美军的水雷阵中一艘接一艘地葬身海底。

战争初期,希特勒的空军给同盟国造成很大威胁。面对德国的空袭,英国要求美国帮助增强地面防空力量。最终,美国数学家维纳给英军提供了一套准确的数学模型用于指挥火炮,使火炮的命中率大大提高。这一数学理论组成了随机过程和控制论的基础。

第二次世界大战中,军备消耗惊人,如何做好军火质量控制和抽样验收变得十分迫切。隶属于应用数学小组的瓦尔德,研究出一种新的统计抽样方法,这便是现在通称的“序贯分析法”。这一方案的发明,为美国军方节省了大量军火物资。

有人评价,在硝烟弥漫的战争中,数学铸就了军队之魂。在第二次世界大战期间,仅德国和奥地利就有近200名科学家移居美国,其中包括世界上最杰出的数学家。美国军方从那时起,就十分热衷于资助数学研究,甚至对应用前景还不十分明显的项目,他们也乐于资助。有人认为,第一流的数学家移居美国,是美国在第二次世界大战中最大的胜利之一。

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