物理小组的教室里,气氛凝重。
乔兮月下达了第一个任务。
“自由讨论,拿出你们认为可行的初步方案。”
她的话音刚落,一位须发皆白的老匠师便站了起来。
他叫孙思,是兵部火器司的首席大师傅,铸了一辈子的火炮。
大周军队现役的所有红夷大炮,都出自他的团队之手。
孙思的声音洪亮,带着常年被炉火熏烤的沙哑。
“公主殿下,各位先生。”
孙思 先是行了个礼,然后指着黑板上的“三倍射程”,直截了当地说。
“想要射得更远,道理很简单。”
“炮管加长,炮壁加厚,火药加量。”
他的构想,简单粗暴。
但却是在场绝大多数人,脑海中浮现的第一个念头。
孙思从身边抱起一摞厚厚的图纸。
那些图纸的纸张已经泛黄,边角都起了毛边,上面沾满了油污和汗渍。
“这是我们火器司,历代试炮的记录。”
孙思将图纸一张张铺在桌上,指着上面的数据。
“景元三年,我们试制过一门长一丈二的将军炮,用药八斤,炮子重十斤,射程三百二十步。”
“景元七年,我们将炮管加长到一丈五,用药十斤,射程就达到了三百八十步。”
“宣和二年,我们用上了从西洋传来的红夷大炮技术,炮身更厚,用药十二斤,射程就突破了四百步!”
他指着图纸上一条条清晰的记录,每一份数据,每一个结果,都指向了一个结论。
“火炮的威力,核心就在于装药量。”
孙思的声音斩钉截铁。
“只要炮身足够坚固,能承受住更多的火药,炮弹自然就能飞得更远。”
“想要达到三倍射程,依老夫看,就得造一门前所未有的巨炮!”
“炮管长度,至少要达到三丈!炮壁厚度,要在一尺以上!单次装药量,不能低于三十斤!”
他描绘的这门巨炮,让在场的年轻学子们,都忍不住倒吸一口凉气。
那将不是一门炮。
而是一座,可以移动的钢铁小山。
“只要格物院的百炼司,能提供足够坚固的新式钢材,老夫就有把握,将这门巨炮给造出来!”
孙思的话,掷地有声。
他的方案,基于他一辈子的实践经验,有理有据。
在场的许多人,都下意识地点了点头。
“经验派”的观点,简单,直接,也最容易被理解。
一力降十会。
只要力量足够大,一切问题,都将迎刃而解。
然而,就在这个方案即将得到多数人认可的时候,一个略显稚嫩,但却异常清晰的声音,响了起来。
“学生,有不同意见。”
众人循声望去。
说话的,是一个名叫徐光的少年。
他只有十六岁,是那场严苛的算学考试中,成绩最好的三人之一。
在乔兮月的第一堂物理课上,他也是提问最多,领悟最快的一个。
徐光站起身,对着孙思邈和乔兮月,深深鞠了一躬。
然后,他走上了黑板。
所有人的目光,都集中在了这个略显单薄的少年身上。
孙思看着他,眉头微皱,眼神中带着一丝不悦。
一个毛头小子,也敢质疑自己一辈子的经验?
徐光没有理会众人的目光。
他拿起粉笔,在黑板上,画出了一个炮管的剖面图。
然后,他在炮管的底部,画上了一团代表火药的阴影,和一颗代表炮弹的圆球。
“孙大师傅,各位先生。”
徐光的声音有些紧张,但条理却很清晰。
“根据公主殿下所教授的力学知识,炮弹之所以能被发射出去,是因为火药在密闭的炮管内瞬间燃烧,产生巨大的推力。”
他用粉笔,在炮弹后面,画了一个指向前方的箭头,代表推力。
“但是,火药的爆炸,并非只产生向前的推力。”
徐光又在火药周围,画出了无数个,指向四面八方的,更小的箭头。
“根据F=ma的公式,单纯地、无限制地增加火药量,会导致爆炸的威力,在瞬间就超过了炮弹所能承受的极限。”
“大部分的能量,并不会转化为推动炮弹前进的有效功。”
“它们会转化为巨大的冲击波,向四周逸散。一部分,会变成震耳欲聋的巨大噪音;而另一部分,则会成为一股毁灭性的力量,从内部,冲击和破坏我们的炮身。”
徐光的话,让在场的人都愣住了。
但徐光接下来的解释,却让他们无法反驳。
“我们试炮时,经常会遇到炸膛的事故。这正是因为装药量过多,爆炸的力量超出了炮身材料的承受极限。”
“而炮声越响,往往并不代表射程越远。那只是意味着,有更多的能量,被浪费在了制造噪音上。”
徐光的声音,变得越来越自信。
“所以,学生认为,想要提升射程的关键,不在于让火药‘炸’得更响,威力更大。”
“而在于,如何让我们有限的火药,所产生的能量,更‘持久’、更‘稳定’、更‘高效’地,作用在炮弹上。”
“我们追求的,不是瞬间的爆发力。”
“而是持续的,平稳的,将炮弹加速到最高速度的,加速度!”
一番话,如同晨钟暮鼓。
狠狠地敲在了每一个人的心上。
孙思的脸色,变得有些难看。
他无法反驳徐光的理论,因为炸膛和噪音,确实是他多年来都无法解决的顽疾。
但他一辈子的经验告诉他,不加火药,炮弹根本飞不远。
“纸上谈兵!”
孙思冷哼一声。
“说得头头是道,那你倒是说说,如何才能让火药的力量,变得‘持久稳定’?”
教室里的气氛,瞬间变得紧张起来。
理论与经验的第一次碰撞,火花四溅。
争论,进入了白热化的阶段。
所有人都看向乔兮月,等待着她的裁决。
然而,乔兮月并没有直接判定谁对谁错。
她只是缓缓地,走上了讲台。
她从徐光手中,接过了那支粉笔。
“徐光说对了一半。”
乔兮月的声音很平静。
“能量的有效利用率,确实是关键之一。”
“但,还有另一个关键,被你们所有人都忽略了。”
她说着,在黑板上,画出了两个截然不同的炮弹形状。
一个,是所有人都无比熟悉的,实心铁球。
另一个,却是一个他们从未见过的,怪异的形状。
它的头部,是尖锐的锥形。
中间是圆柱体,尾部则带着一丝平滑的弧线。
整体看上去,就像一个拉长了的,两头尖中间粗的纺锤。
“左边,是我们的过去。右边,是我们的未来。”
乔兮月指着那个纺锤形的炮弹。
“你们有没有想过,炮弹在飞出炮口之后,是什么东西在阻碍它继续前进?”
不等众人回答,她便自己公布了答案。
“是空气。”
“我们看不见,也摸不着的空气。”
乔兮月在黑板上,写下了“空气动力学”五个大字。
“空气并非虚无,它由无数微小的粒子组成。当炮弹在其中高速飞行时,会与这些粒子发生剧烈的碰撞,产生巨大的阻力。”
她指着那个球形的炮弹。
“球形的物体,在飞行中,迎风面巨大。它就像一堵墙,在硬生生地,撞开前方的空气。这会消耗掉巨量的动能,并且,空气的扰动,会让它的飞行轨迹变得极不稳定,忽上忽下,忽左忽右。”
“这就是为什么,我们的火炮,在远距离上,根本毫无精准度可言。”
紧接着,乔兮月的手指,移到了那个纺锤形的炮弹上。
“而这种纺锤形的炮弹,它尖锐的头部,就像一把锋利的刀。”
“它不再是‘撞’开空气,而是像利箭一样,‘切’开空气。”
“它能以最小的代价,穿过空气的阻碍,保持更长久的飞行速度。”
“同时,它流线型的身躯,能让空气平稳地从它表面划过,不会产生过多的扰流,从而让它的飞行轨迹,保持最大限度的稳定。”
这个全新的构想,再次颠覆了所有人的认知。
炮弹的形状,竟然还有如此大的学问?
孙思看着那个纺锤形的炮弹,陷入了沉思。
他想起了工匠们在打磨兵器时,总是力求将箭头和刀刃磨得无比锋利。
难道,这和公主殿下说的“切开空气”,是同一个道理?
然而,乔兮月投下的重磅炸弹,还远远没有结束。
她紧接着,在炮管的剖面图内部,画上了几道清晰的,螺旋状的凹槽。
那几道线条,从炮管的底部,一直延伸到炮口。
仿佛在坚硬的钢管内部,雕刻出了几条盘旋而上的巨龙。
“这是什么?”一个年轻学子忍不住问道。
“我称之为,‘膛线’。”
乔兮月的声音,带着一种不容置疑的魔力。
她解释道。
“当我们使用这种纺锤形炮弹时,炮弹的外壁,会与这些螺旋状的膛线,紧密地咬合在一起。”
“当火药爆炸,炮弹被向前推出时,这些螺旋膛线,就会迫使炮弹,在前进的同时,进行高速的,自发的旋转。”
乔兮月说着,拿起讲台上的一个陀螺,用力一抽。
陀螺在桌面上,飞速地旋转起来,稳稳地立着,纹丝不动。
“根据我教给你们的‘陀螺效应’,一个高速旋转的物体,会拥有极强的稳定性。”
“它会顽固地,抵抗任何试图改变它姿态的外力。”
乔兮月指着那个旋转的陀螺。
“被膛线赋予了高速旋转的炮弹,就像一个巨大的,在空中飞行的陀螺。”
“它能最大程度地,抵抗飞行途中,因为风,因为空气扰动,所产生的一切不稳定因素的干扰。”
“它的弹道,将不再是一条难以预测的弧线。”
“而是一条,精准的,笔直的直线!”
膛线。
旋转。
陀螺效应。
这一个个全新的概念,像一把把重锤,将众人脑海中,关于火炮的旧有认知,砸得粉碎!
他们感觉自己的大脑,已经完全不够用了。
公主殿下所描绘的这件武器,已经完全超出了他们的想象极限。
那不再是他们所熟悉的火炮。
那是一件,来自神明书房里的,末日兵器!
短暂的死寂之后,质疑声终于爆发了。
第一个站出来的,依然是老匠师孙思。
他的脸色涨得通红,情绪无比激动,他不是在质疑,而是在质问!
“公主殿下!”
孙思的声音都在颤抖。
“在炮管内部,刻画如此精密的纹路,这……这根本不可能做到!”
“就算做到了,这也会严重破坏炮管的密闭性!”
“火药的推力,会从这些凹槽的缝隙里,泄露出去!”
“炮弹的威力,只会更小!射程只会更近!”
孙思指着黑板上的膛线,几乎是在怒吼。
“这样的设计,违背了火炮制造,几百年来的所有祖宗之法!”
“老臣,绝不同意!”
他的话,说出了在场所有工匠的心声。
在他们看来,炮管内部,必须是绝对光滑的。
这是常识,是铁律!
在里面刻画凹槽,让火药漏气,这简直是疯了!
一时间,教室里,所有人的目光,都充满了怀疑和不解。
理论,终究只是理论。
它与现实之间,隔着一条无法逾越的鸿沟。
面对所有人的质疑,面对孙思那近乎冒犯的质问。
乔兮月的脸上,却没有任何情绪波动。
她没有再做任何解释。
也没有去争辩什么祖宗之法。
她只是平静地,走到了那块巨大的,几乎已经被写满了的黑板前。
她找到一处空白的地方。
拿起粉笔,重新画出了一张全新的,结构更加复杂的设计图。
图纸上,不再是传统的前装一体式炮管。
而是在炮管的尾部,增加了一个独立的,可以用插销和螺杆固定的,可以自由打开和闭合的金属结构。
那个结构,看起来像一个坚固的“门”。
画完之后。
乔兮月转过身。
目光扫过在场的每一个人。
她清冷的声音,在寂静的教室里,再次响起。
“在解决弹道问题之前,我们先解决另一个问题。”
“装填。”