V2火箭

第一章 弹药极简进化史

人类制度、人工制品和习惯的改变，都是渐进的、必然的、不可抵挡的。

1 弹药进化方向

  弹药是通过能量/信息的转移至目标的装置，造成目标死亡/消亡或无法正常工作。传统的如火箭弹、炮弹、导弹直至定向能武器、网络攻击我想都应该包含在上面这个定义里。首先我们来讨论下弹药进化的方向。

  达尔文说 ^[1]，眼睛的演变是因为，在过去，能提供一点视力的简单眼睛为拥有者带来了生存的优势，帮助他们进行繁殖，而不是因为某人故意要获得视力。我们所有用来描述功能的说法，都采用自上而下的视角。眼睛是“为了看”，有了眼睛的存在，我们“才能”看，看之于眼睛，就如同打字之于键盘。

  以达尔文的观点来解释弹药的发展：我们不是为了获得某种特性的弹药而进行发展，而是因为拥有某种特性会帮助它在战争的竞争过程中取得优势，所以才得以发展。而以竞争为基础的，其必然是一个渐进演化的过程,下面我们可以来看看它发展的这一过程，而对于保证这一演化的竞争优势，从传统上看主要的涵盖在这样的几个方面:射程、精度、威力/火力,这些也是弹药总体设计中大家考虑的核心因素。

1. 上百万年前，从人类诞生的开始，原始人类通过投掷石头、木棍等进行狩猎、战争，这是区别于动物采用身体肉搏的一项重要技能具有一定的划时代意义,而投掷的石头和木棍等可以作为最原始的弹药一种；

   
   
   ‘原始人狩猎’

2. 经过百万年漫长的石头与棍棒对战，到2.8万年前，为提升在战争（或者说是斗殴）竞争优势，采用外力对弹药进行投掷，发展最为成功的即弓箭，增加了射程、提高了精度。为进一步提升在竞争中的优势地位，在漫长的进化过程中逐步从把石头、木头演变成各种形状各异的金属箭头，提升威力；同时不断的对弓箭进行改良，进一步的提成射程、精度和射击速率。

   
   
   投石机

3. 时间一直持续到900年前，为进一步取得在战场上的竞争优势，炼丹发明的火药技术引入至弹药领域，发明了火箭筒（宋代），但精度极差。为提升火力，形成了多管火箭筒（朝鲜的多管火箭筒），这与现代火箭弹的发展又何其的相似；为提高精度，形成了火炮、带膛线的炮，至此热兵器的厮杀不再靠人品。

   
   
   明朝时期神机箭

现代的多管火箭

4. 再推至六七十年前，随着对射程及精度更高的需求，发动机技术、制导控制技术引入弹药，使得射程及精度的进一步的提升，战斗部技术从炸药至核弹，使得杀伤威力的到了极大的提升。

印度的弹道导弹

  从上面可以看出，每一次弹药性能的提升，虽然都是技术上进行更新的结果，但却是由于竞争需求的牵引，让技术不断进行横向至纵向的迭代更新。从人类战争史上，我们可以得出这样简单粗暴的结论，弹药/武器的代差（当然还有人的因素）意味着屠杀，这一点上无论是哥伦布时代的印第安人、还是近代的中国人应该最有体会。所以世界上那些超级大国所制定的战略目标是谋求领先敌对/假想敌一代，使得在竞争中始终占有先机。所以我们不光是紧紧盯着技术的发展，而更应该考虑到现实领先的竞争需求，战场生存竞争的需求，而不是在办公室、实验室虚拟、想像弹药方案、想象我们如何先进。很多时候我们连五年计划一般都不容易做好，想象几十年后的事或规划几十年后的事基本没有什么现实敦促作用，十年前我们能想到如日中天的诺基亚轰然塌下、能规划出共享经济如今天这般火爆、能想像比特币（当然也有可能是场骗局，但人生何尝不是场骗局）能发展这么迅速？当技术发展到一定程度，产品自然水到渠成，而以产品去牵引技术的进步就如逆水行舟，不是顺势而为。弹药技术应活在当下，而当下的任务是要压制对手，所以从某种意义上来说，在战场上压制对手即弹药的进化方向，这与生物的进化是一致的，哪怕是微弱的领先优势，足以在漫长的进化过程中压缩竞争对手的生存空间。

  弹药进化方向应该是为赢得战争服务，如果光从技术层面去研发弹药，那么可能会形成非常庞杂的一个弹药体系，研讨、规划与方案竞争解决不了技术上百花齐放的发展态势，战场才是检验弹药的唯一地方，而不是靶场。再落后的武器如果适应战场，那它也是方向。细心的人会发现，真正打过战的国家一定不会出现各种各样的复杂体系的弹药，它必然会成体系的以一个简明的架构呈现出来，这是因为弹药在战场环境竞争中完成了梳理、淘汰与进化。在这个行业我们忙碌、奔波，我希望大家的目的是能够为这个国家将来在战场上提供比别人领先的弹药，而不是为了技术而技术的去赶超美国，不是为了先进而先进的去获取各种奖项，弹药、武器的发展应该应用在战场，适应战场、在战场上压制对手才是方向。

2 独立进化

  技术的发展有其必经的路径，当单一技术条件成熟时，并不能保证其真正的应用，事实上，也很少有来得太早的技术，他们总是出现的最合情合理的那个历史瞬间。从石器时代到如今，地球上的每一个角落，技术的故事都是这样：不管你考察什么地方，技术都庄严的从一种工具进入下一种，很少蹦蹦哒哒，也很少偏离主线，对这种路径的依赖非常明显。

  弹药/武器的发展对路径的依赖非常明显，除非你发明了钢铁、水泥、电力和运算，理解核物理，否则研发原子弹遥遥无期，这一点就如物理学定律一样，不达到7.9km/s就别想逃离地球。如果从纵向上分析弹药发射推进方式、毁伤、制导控制等几个方面，其发展具有明显的先后关系，发射推进方式沿着生物能、机械能、化学能再至电能的方向发展；毁伤方式从动能、化学能、核能的方向发展；制导控制由无控、惯性制导向导引演进。

• 发射推进方式的发展进化
  1 人工投掷
    最古老、直接的方式。按照国际田联的标准，男子标枪800克，投掷的世界记录，104米。石头投掷的距离与标枪基本差不多。而在实际的战场，不管是投掷石头、标枪、手榴弹，最大的有效射程不会超过50m，这个射程已经属于人类投掷的极限，就算再怎么永无止境的运动精神鼓舞想达到200m或更远这是绝无可能。其中这主要受到人投掷时所能赋予被投掷物体的动能限制，同时在地球引力、空气阻力这些运行环境所制约。

2 机械投掷
  借助机械装置储能，对弹药进投掷。应用主要有抛石机、弩等，最为成功与广泛的是弓箭，从中国宋代以来的弓种情况看，弓的最大射程一般在200米左右，有效射程在120米以内。也就是说，双方真正展开战斗队形后进行弓箭的有效交火，是在相距100米这个距离上。然后说单兵弩，单兵弩的各种数据记载虽然很大，但是实战当中一般都是平射使用，以目前的器物遗存以及图画材料看，很难证实实际当中能达到什么三百步，五百步的最大射程，最多在一百步一百五六十米的距离上实现精度射击就很不错了。同样，采用弓箭射击受到的限制与人工投掷一样，投掷物体的动能受限制，而其取决于弓的拉力、行程还有弓的效率等。

3 火药发射
  火药发射始于9世纪的中国火箭，到12世纪火箭射程达到300多米；十五世纪，朝鲜和明朝对付倭寇的“神机箭”，200支火药推动的箭阵，射程400多米，名副其实的古代版“喀秋莎”；1942年德国人制造了世界上最重的火炮“多拉”铁道炮，重1329吨，口径800mm，发射的混凝土穿甲弹重达7.1吨。从目前的火炮发展来看，可以说，经过几百年的发展，其火药发射的能力虽仍在不断的提升，但其可提升的空间已然捉襟见肘。

多拉大炮

4 火箭发动机推进
  从第二次世界大战中开发出的V1、V2火箭开始，经过70年的发展，形成了大大小小固体、液体各类火箭发动机，弹药的射程从几公里扩展至上万公里。从某种意义上来说，通过投掷与推进方式从用人力至机械能再到采用化学能推进，已经使得弹药在地球上已经没有了射程死角，或者说在地球上已经没有了严格意义上安全的地方。

  推进方式仍然在不断的进化，目前电能推进已进入了历史舞台，或许下一步就在弹药。

• 毁伤方式的发展与进化
  1 采用动能毁伤
    根据人工投掷的最大动能，估算动能毁伤小于500焦；弓箭最大的最大动能毁伤动能约1000焦；采用火炮发射弹药的最大动能十至几十兆焦。

2 采用化学能毁伤
  在唐代，我国发明火药（黑色炸药），这是世界上最早的炸药；宋代，黑色炸药已被用于战争，它需要明火点燃，爆炸效力也不大；威力较大的黄色炸药源于瑞典，由诺贝尔发明。各国的科学家们对更高级的炸药的研制从未间断，但其性能的提升已可见底。

3 核能毁伤
  核能的利用始于1945年，用它制成武器，教育一个着了魔的民族，而且不止一次。我想原子弹、氢弹的威力毋需赘言，看看那个着魔的民族在70多年后的今天仍耿耿于怀就知道，它的伤害不是几吨炸药能比的。

  从最为原始的动能毁伤至核能毁伤，目前所发展的弹药足以毁灭地球千百遍，可以说毁伤技术的发展，已经使得地球为之颤抖。

• 制导与控制的发展与进化
  1 无控射击

  射击精度受到的约束较多，气动外形、射击速度、出炮口的扰动等，这很大程度上取决于使用者的基本素质、射击工具材料、加工精度、工艺水平等等；在没有任何惯性测量器件的漫长年代，所有的弹药射击只能通过训练、材料改变、加工工艺提升、设计复杂的装置（如膛线），提升精度。

2 采用惯性器件，提升制导精度；

  通过采用加速度计/陀螺仪或卫星导航系统等惯性测量装置，在飞行的过程中通过导航算法实时获得姿态、位置等信息，进行反馈控制。这种方法始于二战的德国，随着惯性技术的发展，器件水平的不断提高，惯性测量的精度不断的提高，惯性制导精度从几公里至几百米逐步提升至10米量级。

3 采用导引器件，进一步提升制导精度。

  这是实现对目标精确打击的一种手段、是对付移动点目标的方法，精度可达米级，按照导引器件的原理有光学的、雷达等导引。

  我们粗略分析和梳理弹药的发射/推进、毁伤、制导等多个部分，从其纵向的发展演变规律来看符合“S型曲线”，新旧技术的更替让技术各部分独立而渐进的发展。从某种意义上来说是各个部分的自下而上的发展塑造了导弹，而不是导弹的发展引领了各部分的发展。

image

所谓“S型曲线”理论是指，每一种技术的增长都是一条条独立的“S型曲线”，从图中可以看出，一个技术在导入期技术进步比较缓慢，一旦进入成长期就会呈现指数型增长，但是技术进入成熟期就走向曲线顶端，会出现增长率放缓、动力缺乏的问题。而这个时候，会有新的技术在下方蓬勃发展，形成新的“S型曲线”，最终超越传统技术。因此，新旧技术的转换更迭，共同推动形成技术不断进步的高峰。

  解释S型曲线理论比较好的例子是火车与马车对比的故事，火车刚出现时比马车跑得慢，但那时马车的发展已经进入了技术成熟期，而新的技术火车很快就进入快速发展远远的把马车甩在了后面。如果我们沿用马车的技术路线发展，我们肯定达不到现在高铁350km/h的速度，我们不会照旧的技术一直走下去，面对明天的问题时，我们用的是明天的工具，而不是今天的，这就是所谓的进步，这也是科技能一直保持持续增长的原因。

马车与火车的最初较量

  技术的发展也是一个不可逆的过程，一旦新的技术占据上风之后，落后的技术只能是辅助。所以你很难想像，现代战争再次重现1000多年前那种双方大批人骑马射箭、冲杀肉搏、血肉模糊的场景，当然这也可能会在某些局部的地方出现，但绝对不会是主流。一旦新的技术展现出超越旧技术的优势，那么旧技术要与新技术的竞争将必然付出更多的努力，但是这所有的努力终究是白搭，这一点上看马车与火车发展依然相当显而易见，再改进的马车它依然是马车，哪怕马车界的兰博基尼。 （很遗憾的是，很多时候我们做技术的不得不在马车界拼命的努力，延续它的生命，然后被历史的车轮所无情的碾压。） 把“S型曲线”从技术的角度推广至社会学角度分析，那么哈耶克在《通往奴役之路》这句话也无比正确，“如果我们要建成一个更好的世界，我们必须有从头做起的勇气——即使这意味着欲进先退”，把哈耶克的在句话再推广至技术领域，我认为也同样正确。

  S型曲线理论我认为能解释很多弹药行业发展的现象。比如说火炮的口径，“口径即正义”这句名言大家都知道，但为什么目前火炮的口径没有超过155mm的。或许很多人会说，“多拉”大炮这种重1329吨、口径800mm，操作复杂、发射速率低、保障设备和人员多，不适应于战场，但别忘了它发射的混凝土穿甲弹可重达7.1吨，一发置敌于死地。主要淘汰这些巨炮的原因在于，新的技术已经出现（大型火箭、导弹），要达到那样的性能远远不需要付出这么大的代价，并且新的技术在后续的发展上必定远远超出旧的技术。

  技术的进步不断的推动这弹药这个科技体的发展与进化，但我们发现，不论发展到什么时候，其最古老形式和最新形式依然并存，我们投掷手榴弹，就如千百万年我们的祖先投掷石头一样；我们发射炮弹，其原理依然和宋元时的火铳相同；我们载人航天的火箭，其原型竟是一飞冲天的“窜天猴”......从这些来看，自然进化与人工进化之间最大的差异就是科技物种不像生物的物种，它们几乎永远都不会灭绝。

  通过千百万年的发展，如果从典型的总体指标看，我们会发现弹药在射程、威力、精度上目前都已经达到了我们所能想象到的地步，这也是最近30年左右的时间没有特别震撼弹药/武器出现的原因。或许将来的发展方向，压制对手的将不再是这一类指标，这或许意味弹药的重生，将以一种新的型态存在。

3 弹药的发展有摩尔定律吗？

  弹药的发展有摩尔定律吗？这个问题一直在心里问着自己，但如果弹药跟计算机芯片一样的进步，现在的一枚弹道导弹估计就1块钱，但可能只有一个只蚂蚁这么大，这显然不符合实际情况，目前也不可能进化到那样的程度。“计算机芯片这个微观宇宙与我们的宏观世界不一样，能量在其中并不重要。” 这正是我们在放大规模时看不到类似摩尔定律的进展原因：能量的需求也同样快速地放大规模，而能量也是主要的限制条件，不像信息可以自由的复制。 ^[2]此时此刻，计算机芯片的摩尔定律依然有效，我们似乎还看不到这曲线的尽头，但是在未来的某个时刻，每一条曲线都会进入平稳期，摩尔定律不会永久持续，但是当旧的摩尔定律放慢脚步的时候，我们会寻找新的技术来实现增长，就如新旧技术的“S型曲线”所表现的那样。

摩尔定律

  从弹药的典型的总体指标看，我们可以分析弹药在射程、威力、精度的S曲线，虽然性能指标依然在提升，但从其增长速度上看弹药技术已然进入成熟期 （最近几十年内，火药推进的性能、炸药威力的提升微乎其微，几乎可以忽略） ，新的弹药技术或已悄然崛起，也许会在不久的将来会迎来爆发式的发展，正如S形曲线中新技术对旧技术的超越一样。

  2005年，纪念摩尔定律40年的时候，摩尔写道：“摩尔定律其实是经济学的定律。”，摩尔定律其实就是人类的信念系统，并非物理学定律，和人类信念相关。事实上重点在于人类的活动、人类的愿景，以及你能够相信的东西。美国总统肯尼迪1960年5月宣布，10年内美国人将登上月球，这个任务的伟大意义在于能够调动人们的积极性，肯尼迪对此了然于心。不是因为登月是件很简单的事情，恰恰是因为那很难，虽然当时没有实现目的的明确方案与计划，美国人还是在不到10年里实现了一代人的登月梦想，我想这就是人类的愿景与积极性在里面起到了很大作用。但是直到1971年登月结束后的近半个世纪，仍没有过再一次登月，而为登月而造的“土星5号”火箭也已尘封，就像上古神器一样世间无法超越，从某种意义上来说，这也和人的信念、愿景相关。

土星5号火箭

  再引申下摩尔2005年说的那些些话，任何国家、组织都需要一些虚拟出来的愿景，动人的故事，调动大家的积极性，推动、科技、经济的发展，比方说我们耳熟能详的“美国梦”、“登月计划”、“一带一路”等等。如果说我们军工的几大集团要调动大家的积极性，航天科技可以提“登月计划、火星计划”，他们30年内都不用再打鸡血；船舶重工/工业提“航母计划”造大船，至少30年不用愁；航空集团提“大飞机、发动机”一系列的计划，怎么样20年干不完。所以这也是为什么搞导弹的航天科工集团提出“高速飞行列车”计划的原因（中国航天科工是全球首个提出超声速地面运输系统的集团公司，对外宣布开展大于1000公里/小时运输系统研究。），因为经过这么多年的发展已经没有一个宏大的愿景与动听的故事调动大家为之而奋斗了，兵器/兵装集团更甚，基本没故事（但它可以作为其它集团的追赶者，它或许能逐步挤进其它几个集团目前所占有的领域，后面章节将会有分析）。

  摩尔定律其实代表着愿景，从摩尔的话分析，科技的增长是被“忽悠”起来的，最主要的问题是，能“忽悠”大家相信你的故事与愿景，创新与激情被“忽悠”而带动。从尤瓦尔.赫拉利这个犹太老司机的《人类简史》中我们可以看到，其实整个人类社会，宗教、法律、货币、金融....这些又有哪一样不是人类自己虚构出来的呢？所以这个社会需要虚构出大家都能相信的愿景，点燃大家的激情，弹药这个行业更甚，搞导弹的人要搞飞车去了，这个故事该怎么讲下去！

  埃隆马斯科在TED演讲中说的一段话：“People are mistaken when they think that technology just automatically improves. It does not automatically improve. It only improves if a lot of people work very hard to make it better, and actually it will, I think, by itself degrade, actually.” （很多人认为科技会自然而然的发展。其实科技并不会自动进步，它进步是因为有一群人在非常努力的去提升它。事实上我认为如果我们不去提升它，技术会逐步退化。）这段话揭示的是，科技的进步是因为有人努力的工作才能提升，强调的是人在里面的作用。但是现实世界最为重要的是如何激励人们努力工作，只有把目标想得更大、远景足够大，才能吸引到最优秀的人才以及最优秀的资源，才能实现发展的目标。

1. 《自下而上——万物进化简史》，宇宙的演变 ↩

2. 《科技要什么》，聆听科技的声音 ↩