1939年,纳粹德国在波兰首次使用了“闪电战”。这种致命的军事攻势包括发起一连串火力强大的袭击,以造成混乱并 неожиданно 突破敌人的防线。近80年后,俄罗斯物理学家发现,他们可以用一项科学定律来模拟这种突袭战术:气体分子运动论。
只要稍加思考,两者之间的相似之处就显而易见了。军队和气体都有密度——每平方公里有多少士兵,或每立方米有多少原子。基本单位也有可测量的横截面,用于定义领土覆盖范围——对于军队来说是平均武器射程,对于气体原子来说是电子轨道范围。对于两者而言,当横截面重叠时,就会发生对抗。此外,在闪电战的情况下,可以将防御者的分散状态视为类似于气体中广泛分离的原子。
因此,俄罗斯科学院的物理学家弗拉基米尔·阿里斯托夫和奥列格·伊林采用了二战期间德国和波兰军队的历史军事数据——士兵、坦克、飞机和火炮的数量,以及机动车辆的初始入侵速度——并在一个基于气体分子运动论的数学模型中,用气体分子取代了每个单位。符合该理论的气体原子或分子随机快速移动,并频繁地相互碰撞,但可以通过例如迫使气体流过管道或喷嘴来施加秩序。在阿里斯托夫和伊林的模型中,德国军队是一股快速移动、高度集中的气体原子流,迅速穿透了代表波兰军队的稀疏气体原子。
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根据模型的计算,考虑到碰撞造成的速度减慢,德国人每天应该移动 50 公里——这与他们在七天内行进 350 公里到达华沙的实际速度完全一致。研究人员还对 1940 年的法国闪电战和 1941 年的苏联闪电战进行了计算,发现模型的预测也与这些案例中的历史战线移动相符。* 然而,当最初的突袭结束,原子防御部队开始更有效地“战斗”时,这种类比就失效了。该研究于 4 月发表在《物理评论 E》杂志上。
试图用物理学解释社会历史现象的尝试层出不穷。几十年来,科学家们一直使用缓慢扩散模型来模拟 14 世纪黑死病蔓延等事件,这些模型描述了墨水滴在玻璃杯中随机漂移等过程。气体分子运动论最适用于更快速、更直接的过程——例如迅速的入侵。伊林表示,他们的模型可以用于预测未来战争前线推进的速度,但前提是交战双方都遵守传统的战术——考虑到如今核武器和无人机的普及,这种情况不太可能发生。
*编者注(2015 年 9 月 3 日):印刷版文章中的这句话在网上发布后经过编辑,以纠正一个错误。原文错误地声称德国于 1941 年袭击了斯大林格勒;该城市的战役发生在 1942 年。