物理

氣體動力閃電戰

氣體定律與軍事作戰行動有異曲同工之處。

撰文/帕魯卡(Tim Palucka)
翻譯/洪艾彊 

物理

氣體動力閃電戰

氣體定律與軍事作戰行動有異曲同工之處。

撰文/帕魯卡(Tim Palucka)
翻譯/洪艾彊 

納粹德國於1939年首度發動「閃電戰」(blitzkrieg)來攻打波蘭,這種致命的軍事戰術利用迅捷的火力來製造混亂,出其不意突破對方防線。將近80年後,俄羅斯物理學家宣稱,透過氣體動力論,他們能夠模擬這種攻其不備的戰術。

這個類比雖然顯而易見,卻仍然包含一些創意。軍隊或氣體各自具有密度,例如每平方公里有幾名士兵或每立方公尺有幾個原子。我們透過可測量的截面積,來定義基本單位的勢力範圍:對於軍隊而言,是武器的平均殺傷距離;對於氣體原子而言,則是最外層電子的軌域。當不同的截面重疊時,勢必發生衝突。另外,閃電戰中防禦方的軍力部署就如稀薄氣體般,各個原子都相距很遠。

俄羅斯科學院的物理學家亞里斯托夫(Vladimir Aristov)和伊利英(Oleg Ilyin)借調出二次大戰德國和波蘭的軍事資料,例如士兵、坦克、飛機和大砲的數目,還有機動車輛的原始進攻速度。他們把這些資料逐一轉換成氣體分子的各種參數,接著輸入依據氣體動力論所寫的數學模型。氣體原子或分子本來會隨意四處飛竄,並頻繁碰撞,一旦強迫它們通過導管或噴嘴,行進的方向就變得有秩序。在亞里斯托夫和伊利英的模型中,德軍是一束高速密集的氣流,迅速穿透代表波蘭軍的分散氣體。

根據模型計算,氣體碰撞造成的速度減慢,會限制德軍每天只進攻50公里,這和史料記載的前七天進程相符,德軍推進了350公里到達波蘭首都華沙。研究人員同時也模擬了其他兩次著名的閃電戰,分別是1940年入侵法國和1941年襲擊蘇聯史達林格勒,結果再度發現模型預測與史料記載的攻打進程吻合。可是當第一波的閃電攻勢結束,這個類比就不再成立,因為防禦方的原子開始能有效「戰鬥」。相關研究的成果發表在今年4月的《物理評論E》。

用物理理論來解釋複雜現象的嘗試屢見不鮮,幾十年來,科學家試圖用模型來模擬事件。例如,利用緩慢的擴散模型來模擬14世紀的黑死病,以墨水滴在一杯水中所發生的隨意布朗運動來描述這個過程。氣體動力論比較適合描述像突襲一樣快速、有方向性的過程。

伊利英表示,可以利用他們的模型來預測日後戰爭的推進進程,不過前提是交戰雙方必須遵守傳統的戰略,不能發射核子武器或使用無人飛機。


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