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听CheapGPT聊流浪气球

学会了大学普通物理,很容易从新闻的只言片语里推测并回答一些大家关心的问题。比如,这个气球是什么结构?为什么能上能下?怎么控制又为什么会失控?它有多重?值多少钱?为了打它下来,美军F22、加油机和导弹一起上,这是单纯的炫技吗?有没有什么简单的方法把气球打下来呢?

撰文 | 姬扬(中科院半导体所研究员)


(资料图片)

这几天有两个热门话题:一个是美国公司OpenAI开发了聊天机器人ChatGPT,另一个是美国用飞机和导弹打下了中国失控的民用气球。

因为涉及中美双方,这两个话题都很热,但是还没有见到用ChatGPT认真谈论流浪气球的。根据路边社的分析,原因是这样的:用ChatGPT写文章不道德,跳墙也不符合公序良俗;另外,ChatGPT是讨好型人格(编注:参见《科学期刊禁止将ChatGPT列为论文作者,ChatGPT自己怎么看?》),也不知道2022年以后的事情。所以,你跟他谈流浪气球,只能是瞎扯。

在人工智能的时代,必须发挥创新精神,才能保证自己的饭碗不被AI敲掉。所以我们现在就用ChatGPT聊一聊流浪气球。

基本思路是这样的。美国有句话说得好,Chat is cheap, show me the balloon. 这是洋文,你们不懂的,我来解释一下:ChatGPT就是CheapGPT,还是谈气球吧。

ChatGPT的全称是Chat Generative Pre-trained Transformer (聊天生成性预训练转换模型),而CheapGPT的全称是Cheap Gerneral Physics Teacher(便宜的大学普通物理学教师)。

闲话少提,我们还是说正题吧。作为一个CheapGPT(便宜的大物老师),很容易从新闻里的只言片语里推测并回答一些大家关心的问题。比如说,这个气球是什么结构?为什么能上能下?怎么控制又为什么会失控?它有多重?值多少钱?为了打它下来,美军F22、加油机和导弹一起上,这是单纯的炫技吗?有没有什么简单的方法把气球打下来呢?

我们能够看到的信息只有“美方宣称这个气球高约60米(200英尺),下面装有一个很长的传感器”,以及这个气球可以飘到3~4万米的高空(所以美军起初只能是干瞪眼,等到气球下降到2万米的高度才开始耍横),下面就根据信息来分析。

这个气球能够飘到高空,里面充的气体一定比空气轻。加热不太现实(因为要长期漂浮),甲烷的密度跟空气的差别太小,氢气有容易爆炸,那就只能是氦气了。这个气球的

要的氦气量应当除以一个大约50的因子。所以,这么大的气球,充氦气大概需要大概三四十万元的样子,并不是那么离谱。当然,40万也不能算小钱,这个气球绝对不是某宝上几百几千块就卖的那种便宜货——同时我们也证明了“Chat is cheap, show me the balloon”这句话完全等价于更常见的“Chat is cheap, show me the money”。

这个气球能上能下,能屈能伸,这是因为它的体积能随意变化,否则阿基米德同志可不是那么好说话的。具体的控制方法应该是:大气球里套个小气球,两个气球里的压力不一样。把大气球里的气抽一些到小气球里,大气球里的压强就会低于外面的气压,大气球就被压扁了一些,浮力就不够了,所以气球就会下降到新的平衡高度。抽气很容易,但是要保证抽气管道和两个气球的连接部分和阀门的良好密封(因为氦气很贵的,是不可再生的资源。),以及抽气机的自动控制,应该是很体现技术能力的。有消息说气球是三层的,我猜是为了控制起来更方便(也可能有材料方面的考虑),或者是把大气球外面的保护网也算作了一层(保护网是为了分担气球的载荷,只用一条绳子的话,会把我们的气球勒死的)。

我们还可以估计一下小气球的尺寸。气球的总重量是不变的(刚才算过了,大约1万立方米空气的重量,也就是差不多10吨的样子。),既然这个气球曾经停靠在地面上,那么小气球自己的浮力大致也是这个水平,所以,小气球的尺寸大概大气球的四或五分之一的样子,也就是直径大约15米。

再估计一下气球皮的厚度。大气球的表面积大约是1万平方米,重量是2吨,那么每平方米大概半斤重。气球皮的密度跟水不会有太大差别,所以,不可能超过1厘米厚。再考虑到我们有三层皮,还有氮气,还有载荷,可以安全地猜测这个球皮厚度应该不到1毫米,应该在0.2毫米到2毫米之间。

气球下面那个几十米长的东西,主要是太阳能电池板,这个东西应该不是很贵,观测仪器应该也不是特别值钱,因为气球离地面很近,运动得又很慢,所以不需要卫星上那种高大上的光学镜头,数据应该可以直接传到通讯卫星或者地面基站,这些东西也不值钱。网上有人贴出了某科院的公告,白纸黑字地写着中标金额是316万,虽然没有任何细节,但是应该还算靠谱的:因为这是研制,不是批量生产。根据我们这里的分析,单算成本应该也有一两百万的。

气球下面挂的那些零碎里,应该还有一些大风扇,用来帮助气球跑路的。只要往后面吹吹风,就可以朝前跑了:为什么说“东面而征而西夷怨,南面而征而北狄怨”,就是因为这个枕头风太可怕了。当然,因为气球太大,跑起路来太拉风,它的运动能力很一般,我们对它的控制也是很有限的,如果运气不好,在高空中碰上大风,就会成为流浪气球,要是又倒霉被人打下来了,我们的气球只能“黄鹤一去不复返”了。

好了,气球的性质就说这些了。下面讲讲它是怎么被发现的?又是怎么被打下来的?以及单纯从科技角度看,打气球为什么非常难?

首先,气球这玩意儿虽然大,但是除了一肚子气以外,并没什么料。所以,雷达啦卫星啦都不容易看到它,因为它对无线电波的反射很弱,卫星离地面又太远。但是啊但是,人眼是能够看到它的。头上三十公里飘着个直径60米的大气球,这个视张角大概是2个毫弧度,只比太阳和月亮小一点(它们的视张角大概是10个毫弧度),可以说是天上的第三大物体了,尤其是在早晨,巨大的气球反射着朝阳,真仿佛闪闪的红星,想看不到都挺难的。难怪前两年好莱坞放电影号召大家Don"t look up呢,因为你一抬头就看到它了呀。

为什么气球不好打,非要用上F22、加油机和导弹呢?因为两万米以上的空气就很稀薄了,飞机它飞不动啊,而且平时这飞机都是朝前和朝下发射导弹的,你这个气球现在身居九天之上,我飞机只能大头朝上,不好用力啊。正所谓“鸿鹄高飞,一举万里。虽有矰缴,尚安所施?”洋鬼子们要是不懂这句话,就让他们自己问ChatGPT吧。

你可能会问,让无人机拿着白朗宁冲过去给他几枪,不就行了吗?多大个事儿啊。首先,无人机也飞不了那么高。另外,就算子弹打几个眼,那个漏气漏起来也太慢了:如果是1厘米的洞,气球里的气一两天是漏不完的——很简单的算术题,留给ChatGPT做吧。另外,如果你飞机飞得太近,气球打不爆也还罢了,要是真的打爆了,碎片很容易卷进飞机发动机的,那时候就不知道是飞机打气球还是气球打飞机了。

近日有消息说,山东日照附近海域发现不明飞行物,有关部门正准备击落。好了,果真如此的话,我们有什么办法可以把气球打下来呢?我们当然可以用导弹把它打下来,但是这个方法挺费钱的;我们也可以用竹竿子把它捅下来,但这是独门绝技,不到关键时刻是不会轻易拿出来用的。

我觉得最好的方法是用激光炮,最好是机载的那种。随便派个飞机飞过去,不需要飞得多高,只要跑到云层之上就行了,一万米肯定够了。我们刚才算过,60米的气球,30公里的距离,视张角是2个毫弧度,也就是一枚硬币放在5米远的距离上,都不用许海峰,我上我也行的。20厘米口径的望远镜,功率1千瓦的激光器(脉冲式的更好),就可以让光束在气球上聚焦到40厘米的大小(这里涉及到衍射极限和光学仪器口径的关系,都是大学物里中光学的基本内容),绝对是一打一个大窟窿!正所谓,“谈笑间,樯橹灰飞烟灭!”

各位观众,各位听众,大家早上好中午好下午好晚上好,我的故事讲完了。请大家说说这个故事讲得怎么样?会跳墙的也麻烦去跳墙比一下,看看他ChatGPT,会不会这么玩呢?

切,什么ChatGPT, 真的比得上我们CheapGPT吗?

出品:科普中国

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关键词: 能上能下 只言片语

责任编辑:Rex_17

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