科学浅说

出处：按学科分类—社会科学总论 中国建材工业出版社《中国文书大典中卷》第951页（3646字）

【简介】：

科学浅说是知识性科普作品中最常采用的一种形式。这种形式的规模有大有小，规模较大的多用于中高级科普作品，一般都保持了原有的学科体系，但回避了繁复的数学公式和深奥的专用名词及定理，用简明、流畅、生动的语言通俗地介绍某一个自然科学领域，必要时还要配以插图、照片、数据和表格等。如法国天文学家弗拉马里翁的《大众天文学》是很有影响的代表作。该书全面地介绍了天文学的各个领域，附有大量精美的天体照片和科学插图，使读者爱不释手。该书于1880年初版，作者在生前就已修订再版20余次，现在已被译成几十种国家的文字。又如爱因斯坦和英费尔德的《物理学的进化》，通俗地介绍了狭义相对论和广义相对论的知识，把相对论这一深奥难懂的理论讲得浅显明白。规模较小的一般登载在报刊杂志上，往往是一事一物的浅说、漫谈，短小精悍读者喜闻乐见。

【范例】：

飞得比声音还快 (科学漫谈)

史超礼

谁的速度快

快，是飞机的一个主要特点。

海上的巨轮，每小时行驶不过30多公里；陆上的快速小汽车，每小时也不过行驶140公里；都比不上空中的飞机。喷气运输机每小时能飞800到1000公里；超音速旅客机每小时能飞2100多公里，约为声音速度的两倍；有的喷气式战斗机，能以3倍的音速飞行。

从慢到快

1903年，飞机刚诞生，速度是很慢的，经过70多年的不断改进，才越飞越快。

飞机的速度是怎样提高的呢?

我们先来看看大车。想使一辆大车跑得快，车身要尽量做得轻，同时应该驾上力气大、跑得快的马。同样的，要想使飞机飞得快，就应该装上重量轻而马力大的发动机。

一直到30年代，飞机都是靠烧汽油的活塞发动机，带动螺旋桨产生拉力来飞行的。这种发动机，同汽车发动机的工作原理和构造差不多。1903年第一次飞行成功的飞机，用的是一台活塞发动机，只有12马力，后来，活塞发动机的马力逐步增大到2000～3000马力。

要提高飞机的飞行速度，除了增大发动机的马力，还得降低飞行时的空气阻力。顶着六级大风骑自行车，感到很吃力，还蹬不快，就是空气阻力太大的缘故。

早期的飞机是双翼的，两翼之间还有支柱和张线，整个飞机是方方楞楞的，驾驶员的坐舱是敞开的。飞行的时候，腿和轮子都露在外面。这些都造成了很大的空气阻力。

到四十年代前后，飞机已经由双翼变成了单翼，所有的支柱和张线都取消了。飞机的外形也高度流线化，坐舱加上坐舱盖，成了封闭的。飞行时腿和轮子都缩到飞机中。这就大大降低了空气的阻力。

一方面增大发动机的马力，一方面降低空气的阻力，到了三十年代后期，活塞发动机螺旋桨式飞机的速度，达到了每小时700多公里的高峰。

再要提高习行的速度，依靠活塞发动机加螺旋桨就不能胜任了。因为要加大马力，活塞发动机的重量就会变得太重，个头也变得太大，以至使飞机又大又重，无法进一步提高速度了。

30年代在德国和英国都进行了涡轮喷气发动机的设计、试制和实验。这种发动机的推力大，重量轻，而且不要螺旋桨。1939年8月27日德国首先试飞了第一架用这种发动机推进的喷气飞机。从40年代起，世界上就出现了第一批喷气飞机，把飞机的速度提高到每小时约900公里，接近音速。

碰壁——音障

然而，也就在这相同的时期，飞机速度的提高碰了壁。

当时飞机平飞时的速度最快大约可达每小时700多公里。如果飞机从高处向低处猛冲，速度还要快，接近声音的速度。

新的问题就在这种情况下发生了，驾驶员常常发现，飞机的翅膀和尾巴都会抖动得很厉害，飞得也很不稳，甚至会失去控制。抖动太厉害的时候，翅膀或尾巴甚至会破裂、断掉，使整个飞机摔得粉身碎骨，造成机毁人亡的严重事故。

人们把这种现象叫做“音障”，并且错误地认为飞机的速度达到音速这么快，就算到了“极限”。

情况果真是这样的吗?当然不是的。这只是人们对发生这种现象的规律和原因还没有认识，还在必然的王国里感到迷惘，还没有获得走出这必然王国的自由。随着生产实践和科学技术的不断发展，人对事物的认识逐步加深，认识到“音障”不过是飞机在跨越音速时，飞机上出现了一种特殊的阻力。

这种阻力叫做“波阻”。它同飞机低速飞行时的阻力不同。所以产生波阻，是由于飞机上出现了“激波”(又叫“冲波”)。

激波和波阻

激波是怎么一回事呢?它又是在什么条件下形成的呢?

这得从声音怎样产生谈起。人拉小提琴的时候，琴弦振动，压缩附近的空气，便产生了一疏一密的音波。音波在空气中向四面八方扩散传播，它传播的速度就是音速。在地面一般情况下，音速大约等于每小时1200公里。音速的大小是有变化的，与空气的稠密程度和温度有关系。空气越稀薄或者温度越低，音速就越小。由于高空的空气稀薄，又冷，所以高空的音速比地面的音速小。

飞机飞行时和琴弦的振动一样，也压缩前面的空气，形成一种波。这种波和音波的本质是一样的，所不同的是人听不到声音。因为人耳的鼓膜所能感受到的振动有一定的范围。如果空气振动每秒在20到20000次之间，人就能听到声音；高于或低于这个范围，对人耳来说都是无声的。人虽然听不到，可是振动仍然存在，而且以音速同样的速度传播。

如果飞机的速度比音速小，它前面的空气受到压缩，虽然也产生象音波那样的波，但是总跑在飞机的前面，好象“通讯员”似的，沿途“通知”前面即将被飞机碰上的空气，叫它们“让路”。因而飞机前面的空气能够比较柔和地绕过飞机向后流去。

飞机飞得比声音还要快的时候，情况就不同了。因为飞机造成的波总是落在飞机的后面，起不到前面所说的“通讯员”的作用。飞机前面的空气来不及让路，受到突然的冲击而被紧密地压缩在一起，堆积起来形成一个很薄的波面，老是“钉”在飞机的前面。这个波面就被人们叫做激波。随着激波的形成而产生的阻力，就叫做波阻。这种阻力一般都是很大的。

超过音速

要使飞机比声音跑得快，突破“音障”大关，必须克服波阻。

喷气发动机的出现，在动力方面为突破音障打下了基础。

因为活塞式发动机螺旋桨式的飞机，当飞行速度加快的时候，螺旋桨旋转时桨叶尖处的速度也加快，如果桨叶尖端的速度超过音速，也会产生激波和波阻。而喷气发动机不但能提供加快速度的动力，还可以避免螺旋桨叶尖端产生激波和波阻的问题。第一次超过音速飞行的飞机就是用液体火箭喷气发动机推进的，时间是在1947年10月4日。这架飞机当时在12800米高空飞行，速度达到每小时1078公里，相当于音速的1．015倍。

最初的喷气式飞机在外形上并没有多大的改变，它们的翅膀都是平直梯形的，这对突破音障也是有防碍的。经过研究，把飞机翅膀改成后掠式的，好象剪水飞行的燕子那样。空气碰上在前进中的飞机翅膀，便斜向沿着翅膀流动开去。这样就推迟了激波的产生，也降低了波阻。

1947年。出现了后掠式翅膀的喷气式战斗机，飞机的速度提高到每小时约1050公里，几乎等于音速的百分之九十几。又经过几年的改进，到1953年，实战用的喷气战斗机终于突破了音障，超过了音速。

今天，三角翼喷气战斗机的速度已达到音速的2～3倍。还出现了能飞几千公里的超音速喷气轰炸机。甚至超音速旅客机也在地球上作跨越海洋、横贯大陆的飞行了。