□ 黎成龍

爻辭——九五（續(xù)）

牛頓識(shí)破天機(jī)

在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，人們弄不明白，葉落為什么總是歸根；蘋(píng)果熟了只能往地面掉；被大風(fēng)和上升氣流卷入空中的沙塵和鵝毛，在氣流平靜以后也要落回地面；人不能離開(kāi)地面半步，你用力往上跳，在須臾之間就會(huì)跌回原地；你生氣地往天上甩石頭，石頭也總是被拉回到地面；你學(xué)鳥(niǎo)兒飛離地面，則總是飛得越高，摔得越狠！

這到底是怎么回事？直到17世紀(jì)中葉，一個(gè)叫伊薩克·牛頓的人才識(shí)破天機(jī)，弄清其中緣由。

1665年，剛剛獲得學(xué)士學(xué)位的牛頓，因流行瘟疫，劍橋大學(xué)停課，他回到家鄉(xiāng)，在對(duì)蘋(píng)果落地等現(xiàn)象的仔細(xì)觀察和深入思考中，提出了“萬(wàn)有引力定律”。

萬(wàn)有引力定律指出，任何物體都有引力，它們之間總是相互吸引的。兩個(gè)物體之間的引力大小，與它們的質(zhì)量成正比，與它們之間距離的平方成反比。這就是說(shuō)，物體的質(zhì)量越大，它的引力越大，兩個(gè)物體之間的距離越大，它們之間的引力作用越小。這也就是說(shuō)，地球、人、石頭、沙塵和鵝毛等等都有引力，它們之間總是相互吸引。但是，人、石頭、沙塵和鵝毛的質(zhì)量與地球的質(zhì)量相差太懸殊，它們的引力無(wú)法與地球相比，因而總是地球吸引人、石頭、沙塵和鵝毛。

牛頓

地球引力像是一條條無(wú)形的橡皮筋，它們將人、石頭、沙塵和鵝毛等一切物體都拴在地球上。無(wú)形的地球引力橡皮筋具有極好的彈性，人向上跳、將石頭甩向空中、沙塵和鵝毛被風(fēng)卷入高空，只是將拴著他們的無(wú)形橡皮筋抻長(zhǎng)一些，最終還是要被拉回地面。

地球引力都是指向地心的，如果沒(méi)有地面的阻擋，所有物體都有被拉向地心的趨勢(shì)。

牛頓識(shí)破天機(jī)，不僅是指他的萬(wàn)有引力定律告訴人們?nèi)f物逃不脫地球的原因，還在于他指出了掙脫地球引力、逃離地球的前景方向。牛頓在伽利略等人的基礎(chǔ)上，提出三大運(yùn)動(dòng)定律（牛頓三定律），為了計(jì)算變化的瞬時(shí)速度和距離，他還發(fā)明了微積分。牛頓運(yùn)動(dòng)定律告訴我們，提高物體的運(yùn)動(dòng)速度，可以?huà)昝摰厍蛞Φ氖`而逃離地球。這叫“速度戰(zhàn)勝引力”。運(yùn)用運(yùn)動(dòng)定律的數(shù)學(xué)公式和微積分運(yùn)算，可以算出逃離地球的速度（即“逃逸速度”）是每秒11.2千米。月球的逃逸速度為每秒2.4千米，太陽(yáng)為每秒628千米。如果在火衛(wèi)一上，可用力將一塊石頭甩到火星上去，因?yàn)榛鹦l(wèi)一的逃逸速度只有每秒5米。

齊奧爾科夫斯基

宇宙速度

火箭飛行速度示意圖

顧名思義，所謂“宇宙速度”，就是克服地球引力的束縛，進(jìn)行宇宙航行所需要的速度。目前我們涉及到的有第一、第二、第三3個(gè)宇宙速度。上面我們說(shuō)的逃逸速度為第二宇宙速度，也叫“脫離速度”。地面上的物體，只要達(dá)到每秒11.2千米的速度，就可擺脫地球引力的束縛，以?huà)佄锞€軌跡逃離地球，但仍無(wú)法擺脫太陽(yáng)引力的束縛，而是在太陽(yáng)的引力作用下繞太陽(yáng)作圓周運(yùn)動(dòng)。

地面上的物體，如要進(jìn)一步擺脫太陽(yáng)引力的束縛飛出太陽(yáng)系，則需要達(dá)到每秒16.7千米的運(yùn)動(dòng)速度，這就是第三宇宙速度。地面上的物體達(dá)到第三宇宙速度時(shí)，就會(huì)以雙曲線軌跡飛離地球，相對(duì)太陽(yáng)來(lái)說(shuō)其軌跡為拋物線，但它仍在銀河系中心的引力作用下繞銀河系中心作圓周運(yùn)動(dòng)。

那么，第一宇宙速度呢？

第一宇宙速度就是地面上的物體繞地球作圓周運(yùn)動(dòng)所需要達(dá)到的速度，又叫“環(huán)繞速度”。我們知道，物體作圓周運(yùn)動(dòng)的條件是，第一、它本身需要具有一個(gè)速度；第二、它同時(shí)要受到另一個(gè)力的作用，使它改變運(yùn)動(dòng)方向而作曲線運(yùn)動(dòng)；第三、它作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的離心力，與它改變運(yùn)動(dòng)方向的那個(gè)力（即向心力）大小相等、方向相反，這樣，它就會(huì)始終繞曲率中心作圓周運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律公式，以及地球質(zhì)量和萬(wàn)有引力系數(shù)，可以算出在地面上第一宇宙速度為每秒7.912千米。

這里需要說(shuō)明兩點(diǎn)：第一、物體在地面上是無(wú)法繞地球作慣性圓周運(yùn)動(dòng)的。這除了地球表面不是光滑的圓球表面外，地球大氣阻力會(huì)降低物體的運(yùn)動(dòng)速度，而一旦運(yùn)動(dòng)速度降到每秒7.912千米以下，物體就再也不能繞地球作圓周運(yùn)動(dòng)了。而如果用動(dòng)力來(lái)補(bǔ)償大氣阻力損失，以保持每秒7.912千米的速度值，那又不是慣性圓周運(yùn)動(dòng)了。第二、由于引力的大小與距離的平方成反比，因此，在離地面不同高度上的環(huán)繞速度數(shù)值不同。

齊奧爾科夫斯基指點(diǎn)迷津

什么物體的運(yùn)動(dòng)速度能達(dá)到環(huán)繞速度？氣球、飛艇、滑翔機(jī)和飛機(jī)都望塵莫及，而且它們的升空飛行全都依賴(lài)地球大氣。

1857年，在俄羅斯梁贊的伊熱夫斯基村，一位了不起的科學(xué)家誕生了。他叫康斯坦丁·愛(ài)多阿爾多維奇·齊奧爾科夫斯基。10歲那年，一場(chǎng)嚴(yán)重的猩紅熱病使他雙耳完全失聰，無(wú)法繼續(xù)上學(xué)，只得由母親教他讀書(shū)寫(xiě)字，而母親在第二年又去世了。

齊奧爾科夫斯基沒(méi)有被這些打擊所壓倒，他將全部精力用在學(xué)習(xí)上，自學(xué)了小學(xué)和中學(xué)課程。16歲那年，他想上大學(xué)，但家境貧寒，交不起學(xué)費(fèi)。同時(shí)，也沒(méi)有哪所學(xué)校肯收一名沒(méi)有中學(xué)文憑的聾子入學(xué)。于是他只身來(lái)到莫斯科，在圖書(shū)館里刻苦自學(xué)大學(xué)課程，常常因饑餓而昏厥。被父親接回家鄉(xiāng)后，由于他有深厚的學(xué)識(shí)，被一所中學(xué)錄用為數(shù)學(xué)教師。

1897年齊奧爾科夫斯基推導(dǎo)的火箭運(yùn)動(dòng)速度的基本公式

但齊奧爾科夫斯基的興趣在物理學(xué)上，尤其熱衷于研究宇宙航行理論。他從牛頓第三定律（即作用與反作用定律）想到，地球繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)，地球運(yùn)行的離心慣性（即離心加速度力，俗稱(chēng)離心力）與太陽(yáng)對(duì)地球的引力大小相等，方向相反，所以地球始終在一條軌跡上繞太陽(yáng)運(yùn)行。然后他又進(jìn)一步大膽設(shè)想，如果地球被炸成了碎片，碎片將如何運(yùn)動(dòng)呢？經(jīng)過(guò)思考，他認(rèn)定絕大部分碎片仍然會(huì)在不同的軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)行，而它們的引力中心則會(huì)繼續(xù)保持在地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的原有軌道上。這就是“引力中心不變定律”。

齊奧爾科夫斯基設(shè)想了種種登天的辦法。他對(duì)宇宙航行的濃厚興趣，使他將全部業(yè)余時(shí)間都投入這方面的研究，并擠出微薄的工資來(lái)購(gòu)買(mǎi)有關(guān)書(shū)籍和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，不屈不撓地進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)和試驗(yàn)。當(dāng)時(shí)也有人提出用火箭作為宇宙航行的動(dòng)力工具，但與我國(guó)古代“萬(wàn)戶(hù)飛天”一樣，沒(méi)有闡明它的本質(zhì)。一次，齊奧爾科夫斯基在看完一本叫做《作為星際航行工具的火箭原理》的書(shū)后，發(fā)現(xiàn)其中有許多概念錯(cuò)誤，于是他就對(duì)火箭原理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。

中國(guó)古代火箭——神火飛鴉

中國(guó)古代火箭——震天飛炮

戈達(dá)德和第一枚液體火箭

1883年，26歲的齊奧爾科夫斯基寫(xiě)了一本叫做《外層空間》的書(shū)，書(shū)中指出，地球大氣不可能延伸得很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)，行星際空間肯定是絕對(duì)真空狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，他第一個(gè)從理論上證明火箭能在太空真空環(huán)境中工作，以反作用原理為基礎(chǔ)的火箭推進(jìn)系統(tǒng)，在真空中的工作仍然是有效的。這樣，齊奧爾科夫斯基就像指點(diǎn)迷津的神仙一樣，為人類(lèi)實(shí)現(xiàn)宇宙航行的理想指明了努力的方向。

宇宙航行第一公式

齊奧爾科夫斯基對(duì)宇宙航行的理論研究鍥而不舍，在19世紀(jì)90年代他根據(jù)自己的研究成果寫(xiě)了一本新書(shū)，叫《用火箭推進(jìn)器探索宇宙》。但這本書(shū)到1903年才得以出版。書(shū)中指出，火箭的飛行速度v，等于它的發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣速度ω和它的質(zhì)量比Mk/Mo的乘積，即v=ωIn（Mk/Mo）。式中Mo是包括推進(jìn)劑在內(nèi)的火箭初始質(zhì)量，Mk是推進(jìn)劑已經(jīng)用完，即不包括推進(jìn)劑的火箭凈質(zhì)量。

這個(gè)火箭公式告訴我們，要提高火箭的飛行速度，一個(gè)辦法是提高火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣速度。要做到這一點(diǎn)，一是選用高性能的推進(jìn)劑，二是科學(xué)地設(shè)計(jì)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，使它具有最好的性能。另一個(gè)辦法是降低火箭的結(jié)構(gòu)系數(shù)，也就是火箭自身的結(jié)構(gòu)質(zhì)量越小，推進(jìn)劑裝得越多，在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)火箭能得到最大的速度。

這個(gè)火箭公式后來(lái)被人們稱(chēng)為“齊奧爾科夫斯基公式”，為人們研制航天運(yùn)載火箭指出了明確的努力方向。

齊奧爾科夫斯基還指出，當(dāng)時(shí)的固體火箭燃料能量太低，要讓火箭創(chuàng)造宇宙速度，應(yīng)該使用液體燃料。最好的液體燃料是液氫/液氧。但當(dāng)時(shí)的工業(yè)技術(shù)還無(wú)法生產(chǎn)液氫，他就設(shè)想用煤油和液氧作火箭燃料。

齊奧爾科夫斯基還指出，單級(jí)火箭無(wú)法達(dá)到宇宙速度，必須采用多級(jí)火箭。在下面一級(jí)火箭完成推進(jìn)任務(wù)后，上面一級(jí)火箭接著工作，逐級(jí)提高飛行速度。

這里我們清楚地看到，正是齊奧爾科夫斯基火箭公式奠定了宇宙航行的理論基礎(chǔ)，是宇宙航行從幻想、理想到現(xiàn)實(shí)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。因此，人們稱(chēng)其為“宇宙航行第一公式”。

爻辭——上九

上九，亢龍有悔。

孔子《象辭》中的說(shuō)明：亢龍有悔，盈不可久也。

亢龍有悔，何謂也？貴而無(wú)位，高而無(wú)名，賢人在下而無(wú)輔是以動(dòng)而悔也。

亢龍有悔，窮之災(zāi)也。

亢龍有悔，與時(shí)偕極。

亢之為言也，知進(jìn)而不知退，知存而不知亡，知得而不知喪。其惟圣人乎？知進(jìn)退存亡，而不失其正者，其為圣人乎？

這些話(huà)的大意是，上九居六陽(yáng)之巔，但陽(yáng)極生陰，物極必反，陽(yáng)居陰位，勢(shì)必遭受艱難險(xiǎn)阻，因此應(yīng)掌握進(jìn)退、存亡和得失規(guī)律。

對(duì)人類(lèi)航天的啟示是，火箭的誕生，使人類(lèi)能夠沖出地球大氣層，進(jìn)入太空。那里的環(huán)境條件與地面和大氣層空間完全相反，可大有作為，但也有致命危險(xiǎn)，必須解決進(jìn)出太空、太空生存和工作的生命保障問(wèn)題。請(qǐng)看航天動(dòng)力——火箭誕生、發(fā)展和航天時(shí)代到來(lái)的故事。

據(jù)《宋史》等史書(shū)記載，宋太祖“開(kāi)寶三年（公元970），兵部令史馮繼升等進(jìn)火箭法。命試驗(yàn)，且賜衣物束帛。”這里的“火箭”，應(yīng)是應(yīng)是具有反作用力因素的我國(guó)古代火箭。

中國(guó)古代火箭作為軍事武器得到迅速發(fā)展。宋神宗元豐六年（公元1083），抵抗西夏入侵的宋軍，一次就領(lǐng)用火箭25萬(wàn)支。在南宋與金、元長(zhǎng)期對(duì)峙的戰(zhàn)爭(zhēng)中，雙方都使用了火箭。到元朝和明朝，中國(guó)古代火箭發(fā)展到鼎盛時(shí)期。

明朝人焦玉寫(xiě)于洪武十年（公元1377）的《火龍神器陣法》中，記載有火龍柜、百虎齊奔、神火飛鴉等火箭的制作和使用方法。焦玉的另一本書(shū)《火龍經(jīng)》中除記載了火龍出水等火箭的制作方法外，還記載了控制火箭飛行方向的方法，火箭應(yīng)放置在穿龍形架上或有支架的桶中發(fā)射。

明朝人施永圖寫(xiě)的《武備心略》，對(duì)神火飛鴉、震天飛炮等火箭的制作和使用方法，以及使用效果等有詳細(xì)的描述。茅元儀于明熹宗天啟元年（公元1621）完成的《武備志》，記載有幾十種火箭，其中包括一窩蜂、飛空砂筒、震天飛炮、神火飛鴉和火龍出水等。

奧伯特

布勞恩

《襄陽(yáng)守城錄》中記載，宋寧宗開(kāi)禧三年（公元1207）宋兵用火箭抵抗金兵。《辛巳泣蘄錄》記載，宋寧宗嘉定十四年（公元1221）金兵圍蘄州時(shí)，“日出弩火藥箭七千只、弓火藥箭一萬(wàn)只……我軍又以火箭射之”?！睹鲗?shí)錄》記載，洪武四年（公元1371），“廖永忠進(jìn)兵瞿塘關(guān)……其將鄭興中火箭死”；建文二年（公元1400）“李景隆等合軍六十萬(wàn)……敵藏火箭于地，其所謂一窩蜂者，著人馬皆穿”。《明史稿》記載，天順八年（公元1464），“延綏參將房能言麓川破敵，用火器曰九龍筒，一線燃則九箭齊發(fā)”。《武備志》記載，抗倭名將戚繼光（1528～1587）的車(chē)營(yíng)圖，24輛車(chē)共裝載火箭12972支。

中國(guó)古代火箭除用于軍事外，據(jù)美國(guó)人基姆在《火箭與噴射》一書(shū)中記載，明朝人萬(wàn)戶(hù)還企圖用火箭作動(dòng)力飛行。

美國(guó)火箭先驅(qū)羅伯特·戈達(dá)德，從1921年7月開(kāi)始，全力投入液體火箭的研制。1926年3月16日，發(fā)射成功了世界上第一枚液體燃料火箭?；鸺w行2.5秒，上升12.5米，飛行距離56米。

1928年秋，德國(guó)烏發(fā)電影制片公司計(jì)劃拍一部叫做《月球上的女人》的科幻影片，聘請(qǐng)赫爾曼·奧伯特為技術(shù)顧問(wèn)，并請(qǐng)他制造一枚真火箭。結(jié)果，不但電影得到好評(píng)，火箭也于1930年7月23日發(fā)射成功，飛行高度達(dá)20千米。

1930年，奧伯特的少年助手馮·布勞恩到柏林理工學(xué)院上學(xué)，利用業(yè)余時(shí)間協(xié)助奧伯特進(jìn)行液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)。1932年，德國(guó)軍隊(duì)中負(fù)責(zé)固體燃料火箭研究的沃爾特·多恩伯格陸軍少將，發(fā)現(xiàn)布勞恩具有非凡的創(chuàng)造才能，同時(shí)又認(rèn)識(shí)到液體燃料火箭具有不可忽視的軍事潛力，于是便把布勞恩攏在自己名下從事液體燃料火箭研究。

1933年初，布勞恩開(kāi)始實(shí)施“A系列火箭計(jì)劃”。1934年12月，兩次發(fā)射A-2火箭成功，射高2.4千米。1937年秋，試驗(yàn)A-3火箭，1938年夏發(fā)射成功，后命名為A-5。1939年秋，加上控制系統(tǒng)的A-5火箭發(fā)射成功。1942年10月，改進(jìn)的受控火箭A-4試射成功。希特勒德國(guó)將它作為一種新式秘密武器嚴(yán)加保密。在二次世界大戰(zhàn)形勢(shì)發(fā)生逆轉(zhuǎn)時(shí)，A-4更名為“V-2”，“V”是德文“復(fù)仇”一詞的第一個(gè)字母，希特勒德國(guó)妄圖用這種新式秘密武器挽救其失敗的命運(yùn)。

V-2雖然以戰(zhàn)爭(zhēng)武器的面目出現(xiàn)在世人面前，但它的誕生，是人類(lèi)實(shí)現(xiàn)宇宙航行理想道路上的一件大事，它將齊奧爾科夫斯基設(shè)想的用作宇宙航行動(dòng)力工具的火箭變成了現(xiàn)實(shí)。V-2為航天時(shí)代的到來(lái)拉開(kāi)了序幕。

在法西斯德國(guó)崩潰前夕，布勞恩和其他主要火箭專(zhuān)家攜帶V-2的圖紙數(shù)據(jù)向美軍投誠(chéng)，加上被美軍俘獲的多恩伯格等人，共約300名一流德國(guó)火箭專(zhuān)家被帶到美國(guó)。美軍還繳獲100多枚完整的V-2導(dǎo)彈實(shí)物，也悉數(shù)運(yùn)回美國(guó)。

二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，蘇聯(lián)也從德國(guó)招募了一批火箭專(zhuān)家，雖然絕大部分是二流專(zhuān)家，但科羅廖夫很尊重他們，與他們一起工作，先利用繳獲的部分V-2圖紙數(shù)據(jù)和零部件進(jìn)行仿制，1947年10月18日，仿制的近程導(dǎo)彈試飛成功。然后轉(zhuǎn)而自行設(shè)計(jì)。從1948年10月到1953年4月，近程導(dǎo)彈、中程導(dǎo)彈、遠(yuǎn)程導(dǎo)彈、地球物理火箭等相繼試飛成功，并兩次用地球物理火箭將小狗送入高空，導(dǎo)彈也逐漸裝備部隊(duì)。

1957年8月3日，科羅廖夫發(fā)射成功世界上第一枚洲際導(dǎo)彈。此時(shí)他又不失時(shí)機(jī)地大膽采用捆綁技術(shù)，用洲際導(dǎo)彈改成的并聯(lián)火箭，于1957年10月4日發(fā)射成功世界上第一顆人造地球衛(wèi)星。

1961年4月12日，蘇聯(lián)將人類(lèi)第一名太空使者尤里·加加林送進(jìn)太空。

1964年5月，我國(guó)自行設(shè)計(jì)的中近程液體地地導(dǎo)彈發(fā)射成功。1967年5月26日，中程液體地地導(dǎo)彈發(fā)射成功。1970年1月30日，中遠(yuǎn)程液體地地導(dǎo)彈長(zhǎng)射程飛行試驗(yàn)成功。1970年4月24日，用長(zhǎng)征一號(hào)三級(jí)運(yùn)載火箭成功發(fā)射我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號(hào)。2003年10月15日，長(zhǎng)征二號(hào)F火箭發(fā)射神舟五號(hào)飛船，航天員楊利偉乘船繞地球飛行一天。

1969年7月21日，美國(guó)用“土星”5號(hào)火箭發(fā)射的“阿波羅”11號(hào)飛船，將阿姆斯特朗和奧爾德林送上月球。

至于太空環(huán)境和航天飛行的兇險(xiǎn)，以及解決辦法，我們?cè)谝婚_(kāi)頭就介紹過(guò)了，這里不再重復(fù)。

乾卦還有一個(gè)斷語(yǔ)——用九，見(jiàn)群龍無(wú)首，吉。

孔子《象辭》中的說(shuō)明：用九，天德不可為首也。

乾元用九，天下治也。

乾元用九，乃見(jiàn)天則。

這些話(huà)的大意是，出現(xiàn)一群巨龍，大家都有“天德”，都守“天則”，不以首領(lǐng)自居，天下大治，吉祥。

對(duì)人類(lèi)航天的啟示是，太空是全人類(lèi)的共同財(cái)富，人類(lèi)要和平利用太空，不稱(chēng)霸太空，讓航天事業(yè)為全人類(lèi)造福。

科羅廖夫