學(xué)會(huì)了大學(xué)普通物理，很容易從新聞的只言片語(yǔ)里推測(cè)并回答一些大家關(guān)心的問(wèn)題。比如，這個(gè)氣球是什么結(jié)構(gòu)？為什么能上能下？怎么控制又為什么會(huì)失控？它有多重？值多少錢(qián)？為了打它下來(lái)，美軍F22、加油機(jī)和導(dǎo)彈一起上，這是單純的炫技嗎？有沒(méi)有什么簡(jiǎn)單的方法把氣球打下來(lái)呢？

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撰文 | 姬揚(yáng)（中科院半導(dǎo)體所研究員）

這幾天有兩個(gè)熱門(mén)話題：一個(gè)是美國(guó)公司OpenAI開(kāi)發(fā)了聊天機(jī)器人ChatGPT，另一個(gè)是美國(guó)用飛機(jī)和導(dǎo)彈打下了中國(guó)失控的民用氣球。

因?yàn)樯婕爸忻离p方，這兩個(gè)話題都很熱，但是還沒(méi)有見(jiàn)到用ChatGPT認(rèn)真談?wù)摿骼藲馇虻?。根?jù)路邊社的分析，原因是這樣的：用ChatGPT寫(xiě)文章不道德，跳墻也不符合公序良俗；另外，ChatGPT是討好型人格（編注：參見(jiàn)《科學(xué)期刊禁止將ChatGPT列為論文作者，ChatGPT自己怎么看？》），也不知道2022年以后的事情。所以，你跟他談流浪氣球，只能是瞎扯。

在人工智能的時(shí)代，必須發(fā)揮創(chuàng)新精神，才能保證自己的飯碗不被AI敲掉。所以我們現(xiàn)在就用ChatGPT聊一聊流浪氣球。

基本思路是這樣的。美國(guó)有句話說(shuō)得好，Chat is cheap, show me the balloon. 這是洋文，你們不懂的，我來(lái)解釋一下：ChatGPT就是CheapGPT，還是談氣球吧。

ChatGPT的全稱(chēng)是Chat Generative Pre-trained Transformer （聊天生成性預(yù)訓(xùn)練轉(zhuǎn)換模型），而CheapGPT的全稱(chēng)是Cheap Gerneral Physics Teacher（便宜的大學(xué)普通物理學(xué)教師）。

閑話少提，我們還是說(shuō)正題吧。作為一個(gè)CheapGPT（便宜的大物老師），很容易從新聞里的只言片語(yǔ)里推測(cè)并回答一些大家關(guān)心的問(wèn)題。比如說(shuō)，這個(gè)氣球是什么結(jié)構(gòu)？為什么能上能下？怎么控制又為什么會(huì)失控？它有多重？值多少錢(qián)？為了打它下來(lái)，美軍F22、加油機(jī)和導(dǎo)彈一起上，這是單純的炫技嗎？有沒(méi)有什么簡(jiǎn)單的方法把氣球打下來(lái)呢？

我們能夠看到的信息只有“美方宣稱(chēng)這個(gè)氣球高約60米（200英尺），下面裝有一個(gè)很長(zhǎng)的傳感器”，以及這個(gè)氣球可以飄到3~4萬(wàn)米的高空（所以美軍起初只能是干瞪眼，等到氣球下降到2萬(wàn)米的高度才開(kāi)始耍橫），下面就根據(jù)信息來(lái)分析。

這個(gè)氣球能夠飄到高空，里面充的氣體一定比空氣輕。加熱不太現(xiàn)實(shí)（因?yàn)橐L(zhǎng)期漂?。?，甲烷的密度跟空氣的差別太小，氫氣有容易爆炸，那就只能是氦氣了。這個(gè)氣球的

要的氦氣量應(yīng)當(dāng)除以一個(gè)大約50的因子。所以，這么大的氣球，充氦氣大概需要大概三四十萬(wàn)元的樣子，并不是那么離譜。當(dāng)然，40萬(wàn)也不能算小錢(qián)，這個(gè)氣球絕對(duì)不是某寶上幾百幾千塊就賣(mài)的那種便宜貨——同時(shí)我們也證明了“Chat is cheap, show me the balloon”這句話完全等價(jià)于更常見(jiàn)的“Chat is cheap, show me the money”。

這個(gè)氣球能上能下，能屈能伸，這是因?yàn)樗捏w積能隨意變化，否則阿基米德同志可不是那么好說(shuō)話的。具體的控制方法應(yīng)該是：大氣球里套個(gè)小氣球，兩個(gè)氣球里的壓力不一樣。把大氣球里的氣抽一些到小氣球里，大氣球里的壓強(qiáng)就會(huì)低于外面的氣壓，大氣球就被壓扁了一些，浮力就不夠了，所以氣球就會(huì)下降到新的平衡高度。抽氣很容易，但是要保證抽氣管道和兩個(gè)氣球的連接部分和閥門(mén)的良好密封（因?yàn)楹夂苜F的，是不可再生的資源。），以及抽氣機(jī)的自動(dòng)控制，應(yīng)該是很體現(xiàn)技術(shù)能力的。有消息說(shuō)氣球是三層的，我猜是為了控制起來(lái)更方便（也可能有材料方面的考慮），或者是把大氣球外面的保護(hù)網(wǎng)也算作了一層（保護(hù)網(wǎng)是為了分擔(dān)氣球的載荷，只用一條繩子的話，會(huì)把我們的氣球勒死的）。

我們還可以估計(jì)一下小氣球的尺寸。氣球的總重量是不變的（剛才算過(guò)了，大約1萬(wàn)立方米空氣的重量，也就是差不多10噸的樣子。），既然這個(gè)氣球曾經(jīng)?？吭诘孛嫔希敲葱馇蜃约旱母×Υ笾乱彩沁@個(gè)水平，所以，小氣球的尺寸大概大氣球的四或五分之一的樣子，也就是直徑大約15米。

再估計(jì)一下氣球皮的厚度。大氣球的表面積大約是1萬(wàn)平方米，重量是10噸，那么每平方米大概1公斤。氣球皮的密度跟水不會(huì)有太大差別，所以，不可能超過(guò)1厘米厚。再考慮到我們有三層皮，還有氦氣，還有載荷，可以安全地猜測(cè)這個(gè)球皮厚度可能也就1毫米，應(yīng)該在0.3毫米到3毫米之間。

氣球下面那個(gè)幾十米長(zhǎng)的東西，主要是太陽(yáng)能電池板，這個(gè)東西應(yīng)該不是很貴，觀測(cè)儀器應(yīng)該也不是特別值錢(qián)，因?yàn)闅馇螂x地面很近，運(yùn)動(dòng)得又很慢，所以不需要衛(wèi)星上那種高大上的光學(xué)鏡頭，數(shù)據(jù)應(yīng)該可以直接傳到通訊衛(wèi)星或者地面基站，這些東西也不值錢(qián)。網(wǎng)上有人貼出了某科院的公告，白紙黑字地寫(xiě)著中標(biāo)金額是316萬(wàn)，雖然沒(méi)有任何細(xì)節(jié)，但是應(yīng)該還算靠譜的：因?yàn)檫@是研制，不是批量生產(chǎn)。根據(jù)我們這里的分析，單算成本應(yīng)該也有一兩百萬(wàn)的。

氣球下面掛的那些零碎里，應(yīng)該還有一些大風(fēng)扇，用來(lái)幫助氣球跑路的。只要往后面吹吹風(fēng)，就可以朝前跑了：為什么說(shuō)“東面而征而西夷怨，南面而征而北狄怨”，就是因?yàn)檫@個(gè)枕頭風(fēng)太可怕了。當(dāng)然，因?yàn)闅馇蛱?，跑起路?lái)太拉風(fēng)，它的運(yùn)動(dòng)能力很一般，我們對(duì)它的控制也是很有限的，如果運(yùn)氣不好，在高空中碰上大風(fēng)，就會(huì)成為流浪氣球，要是又倒霉被人打下來(lái)了，我們的氣球只能“黃鶴一去不復(fù)返”了。

好了，氣球的性質(zhì)就說(shuō)這些了。下面講講它是怎么被發(fā)現(xiàn)的？又是怎么被打下來(lái)的？以及單純從科技角度看，打氣球?yàn)槭裁捶浅ｋy？

首先，氣球這玩意兒雖然大，但是除了一肚子氣以外，并沒(méi)什么料。所以，雷達(dá)啦衛(wèi)星啦都不容易看到它，因?yàn)樗鼘?duì)無(wú)線電波的反射很弱，衛(wèi)星離地面又太遠(yuǎn)。但是啊但是，人眼是能夠看到它的。頭上三十公里飄著個(gè)直徑60米的大氣球，這個(gè)視張角大概是2個(gè)毫弧度，只比太陽(yáng)和月亮小一點(diǎn)（它們的視張角大概是10個(gè)毫弧度），可以說(shuō)是天上的第三大物體了，尤其是在早晨，巨大的氣球反射著朝陽(yáng)，真仿佛閃閃的紅星，想看不到都挺難的。難怪前兩年好萊塢放電影號(hào)召大家Don"t look up呢，因?yàn)槟阋惶ь^就看到它了呀。

為什么氣球不好打，非要用上F22、加油機(jī)和導(dǎo)彈呢？因?yàn)閮扇f(wàn)米以上的空氣就很稀薄了，飛機(jī)它飛不動(dòng)啊，而且平時(shí)這飛機(jī)都是朝前和朝下發(fā)射導(dǎo)彈的，你這個(gè)氣球現(xiàn)在身居九天之上，我飛機(jī)只能大頭朝上，不好用力啊。正所謂“鴻鵠高飛，一舉萬(wàn)里。雖有矰繳，尚安所施？”洋鬼子們要是不懂這句話，就讓他們自己?jiǎn)朇hatGPT吧。

你可能會(huì)問(wèn)，讓無(wú)人機(jī)拿著白朗寧沖過(guò)去給他幾槍?zhuān)痪托辛藛幔慷啻髠€(gè)事兒啊。首先，無(wú)人機(jī)也飛不了那么高。另外，就算子彈打幾個(gè)眼，那個(gè)漏氣漏起來(lái)也太慢了：如果是1厘米的洞，氣球里的氣一兩天是漏不完的——很簡(jiǎn)單的算術(shù)題，留給ChatGPT做吧。另外，如果你飛機(jī)飛得太近，氣球打不爆也還罷了，要是真的打爆了，碎片很容易卷進(jìn)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的，那時(shí)候就不知道是飛機(jī)打氣球還是氣球打飛機(jī)了。

近日有消息說(shuō)，山東日照附近海域發(fā)現(xiàn)不明飛行物，有關(guān)部門(mén)正準(zhǔn)備擊落。好了，果真如此的話，我們有什么辦法可以把氣球打下來(lái)呢？我們當(dāng)然可以用導(dǎo)彈把它打下來(lái)，但是這個(gè)方法挺費(fèi)錢(qián)的；我們也可以用竹竿子把它捅下來(lái)，但這是獨(dú)門(mén)絕技，不到關(guān)鍵時(shí)刻是不會(huì)輕易拿出來(lái)用的。

我覺(jué)得最好的方法是用激光炮，最好是機(jī)載的那種。隨便派個(gè)飛機(jī)飛過(guò)去，不需要飛得多高，只要跑到云層之上就行了，一萬(wàn)米肯定夠了。我們剛才算過(guò)，60米的氣球，30公里的距離，視張角是2個(gè)毫弧度，也就是一枚硬幣放在5米遠(yuǎn)的距離上，都不用許海峰，我上我也行的。20厘米口徑的望遠(yuǎn)鏡，功率1千瓦的激光器（脈沖式的更好），就可以讓光束在氣球上聚焦到40厘米的大?。ㄟ@里涉及到衍射極限和光學(xué)儀器口徑的關(guān)系，都是大學(xué)物里中光學(xué)的基本內(nèi)容），絕對(duì)是一打一個(gè)大窟窿！正所謂，“談笑間，檣櫓灰飛煙滅！”

各位觀眾，各位聽(tīng)眾，大家早上好中午好下午好晚上好，我的故事講完了。請(qǐng)大家說(shuō)說(shuō)這個(gè)故事講得怎么樣？會(huì)跳墻的也麻煩去跳墻比一下，看看他ChatGPT，會(huì)不會(huì)這么玩呢？

切，什么ChatGPT， 真的比得上我們CheapGPT嗎？

出品：科普中國(guó)

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