學會了大學普通物理，很容易從新聞的只言片語里推測并回答一些大家關心的問題。比如，這個氣球是什么結構？為什么能上能下？怎么控制又為什么會失控？它有多重？值多少錢？為了打它下來，美軍F22、加油機和導彈一起上，這是單純的炫技嗎？有沒有什么簡單的方法把氣球打下來呢？

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撰文 | 姬揚（中科院半導體所研究員）

這幾天有兩個熱門話題：一個是美國公司OpenAI開發(fā)了聊天機器人ChatGPT，另一個是美國用飛機和導彈打下了中國失控的民用氣球。

因為涉及中美雙方，這兩個話題都很熱，但是還沒有見到用ChatGPT認真談論流浪氣球的。根據(jù)路邊社的分析，原因是這樣的：用ChatGPT寫文章不道德，跳墻也不符合公序良俗；另外，ChatGPT是討好型人格（編注：參見《科學期刊禁止將ChatGPT列為論文作者，ChatGPT自己怎么看？》），也不知道2022年以后的事情。所以，你跟他談流浪氣球，只能是瞎扯。

在人工智能的時代，必須發(fā)揮創(chuàng)新精神，才能保證自己的飯碗不被AI敲掉。所以我們現(xiàn)在就用ChatGPT聊一聊流浪氣球。

基本思路是這樣的。美國有句話說得好，Chat is cheap, show me the balloon. 這是洋文，你們不懂的，我來解釋一下：ChatGPT就是CheapGPT，還是談氣球吧。

ChatGPT的全稱是Chat Generative Pre-trained Transformer （聊天生成性預訓練轉換模型），而CheapGPT的全稱是Cheap Gerneral Physics Teacher（便宜的大學普通物理學教師）。

閑話少提，我們還是說正題吧。作為一個CheapGPT（便宜的大物老師），很容易從新聞里的只言片語里推測并回答一些大家關心的問題。比如說，這個氣球是什么結構？為什么能上能下？怎么控制又為什么會失控？它有多重？值多少錢？為了打它下來，美軍F22、加油機和導彈一起上，這是單純的炫技嗎？有沒有什么簡單的方法把氣球打下來呢？

我們能夠看到的信息只有“美方宣稱這個氣球高約60米（200英尺），下面裝有一個很長的傳感器”，以及這個氣球可以飄到3~4萬米的高空（所以美軍起初只能是干瞪眼，等到氣球下降到2萬米的高度才開始耍橫），下面就根據(jù)信息來分析。

這個氣球能夠飄到高空，里面充的氣體一定比空氣輕。加熱不太現(xiàn)實（因為要長期漂?。?，甲烷的密度跟空氣的差別太小，氫氣有容易爆炸，那就只能是氦氣了。這個氣球的

要的氦氣量應當除以一個大約50的因子。所以，這么大的氣球，充氦氣大概需要大概三四十萬元的樣子，并不是那么離譜。當然，40萬也不能算小錢，這個氣球絕對不是某寶上幾百幾千塊就賣的那種便宜貨——同時我們也證明了“Chat is cheap, show me the balloon”這句話完全等價于更常見的“Chat is cheap, show me the money”。

這個氣球能上能下，能屈能伸，這是因為它的體積能隨意變化，否則阿基米德同志可不是那么好說話的。具體的控制方法應該是：大氣球里套個小氣球，兩個氣球里的壓力不一樣。把大氣球里的氣抽一些到小氣球里，大氣球里的壓強就會低于外面的氣壓，大氣球就被壓扁了一些，浮力就不夠了，所以氣球就會下降到新的平衡高度。抽氣很容易，但是要保證抽氣管道和兩個氣球的連接部分和閥門的良好密封（因為氦氣很貴的，是不可再生的資源。），以及抽氣機的自動控制，應該是很體現(xiàn)技術能力的。有消息說氣球是三層的，我猜是為了控制起來更方便（也可能有材料方面的考慮），或者是把大氣球外面的保護網(wǎng)也算作了一層（保護網(wǎng)是為了分擔氣球的載荷，只用一條繩子的話，會把我們的氣球勒死的）。

我們還可以估計一下小氣球的尺寸。氣球的總重量是不變的（剛才算過了，大約1萬立方米空氣的重量，也就是差不多10噸的樣子。），既然這個氣球曾經(jīng)?？吭诘孛嫔希敲葱馇蜃约旱母×Υ笾乱彩沁@個水平，所以，小氣球的尺寸大概大氣球的四或五分之一的樣子，也就是直徑大約15米。

再估計一下氣球皮的厚度。大氣球的表面積大約是1萬平方米，重量是10噸，那么每平方米大概1公斤。氣球皮的密度跟水不會有太大差別，所以，不可能超過1厘米厚。再考慮到我們有三層皮，還有氦氣，還有載荷，可以安全地猜測這個球皮厚度可能也就1毫米，應該在0.3毫米到3毫米之間。

氣球下面那個幾十米長的東西，主要是太陽能電池板，這個東西應該不是很貴，觀測儀器應該也不是特別值錢，因為氣球離地面很近，運動得又很慢，所以不需要衛(wèi)星上那種高大上的光學鏡頭，數(shù)據(jù)應該可以直接傳到通訊衛(wèi)星或者地面基站，這些東西也不值錢。網(wǎng)上有人貼出了某科院的公告，白紙黑字地寫著中標金額是316萬，雖然沒有任何細節(jié)，但是應該還算靠譜的：因為這是研制，不是批量生產。根據(jù)我們這里的分析，單算成本應該也有一兩百萬的。

氣球下面掛的那些零碎里，應該還有一些大風扇，用來幫助氣球跑路的。只要往后面吹吹風，就可以朝前跑了：為什么說“東面而征而西夷怨，南面而征而北狄怨”，就是因為這個枕頭風太可怕了。當然，因為氣球太大，跑起路來太拉風，它的運動能力很一般，我們對它的控制也是很有限的，如果運氣不好，在高空中碰上大風，就會成為流浪氣球，要是又倒霉被人打下來了，我們的氣球只能“黃鶴一去不復返”了。

好了，氣球的性質就說這些了。下面講講它是怎么被發(fā)現(xiàn)的？又是怎么被打下來的？以及單純從科技角度看，打氣球為什么非常難？

首先，氣球這玩意兒雖然大，但是除了一肚子氣以外，并沒什么料。所以，雷達啦衛(wèi)星啦都不容易看到它，因為它對無線電波的反射很弱，衛(wèi)星離地面又太遠。但是啊但是，人眼是能夠看到它的。頭上三十公里飄著個直徑60米的大氣球，這個視張角大概是2個毫弧度，只比太陽和月亮小一點（它們的視張角大概是10個毫弧度），可以說是天上的第三大物體了，尤其是在早晨，巨大的氣球反射著朝陽，真仿佛閃閃的紅星，想看不到都挺難的。難怪前兩年好萊塢放電影號召大家Don"t look up呢，因為你一抬頭就看到它了呀。

為什么氣球不好打，非要用上F22、加油機和導彈呢？因為兩萬米以上的空氣就很稀薄了，飛機它飛不動啊，而且平時這飛機都是朝前和朝下發(fā)射導彈的，你這個氣球現(xiàn)在身居九天之上，我飛機只能大頭朝上，不好用力啊。正所謂“鴻鵠高飛，一舉萬里。雖有矰繳，尚安所施？”洋鬼子們要是不懂這句話，就讓他們自己問ChatGPT吧。

你可能會問，讓無人機拿著白朗寧沖過去給他幾槍，不就行了嗎？多大個事兒啊。首先，無人機也飛不了那么高。另外，就算子彈打幾個眼，那個漏氣漏起來也太慢了：如果是1厘米的洞，氣球里的氣一兩天是漏不完的——很簡單的算術題，留給ChatGPT做吧。另外，如果你飛機飛得太近，氣球打不爆也還罷了，要是真的打爆了，碎片很容易卷進飛機發(fā)動機的，那時候就不知道是飛機打氣球還是氣球打飛機了。

近日有消息說，山東日照附近海域發(fā)現(xiàn)不明飛行物，有關部門正準備擊落。好了，果真如此的話，我們有什么辦法可以把氣球打下來呢？我們當然可以用導彈把它打下來，但是這個方法挺費錢的；我們也可以用竹竿子把它捅下來，但這是獨門絕技，不到關鍵時刻是不會輕易拿出來用的。

我覺得最好的方法是用激光炮，最好是機載的那種。隨便派個飛機飛過去，不需要飛得多高，只要跑到云層之上就行了，一萬米肯定夠了。我們剛才算過，60米的氣球，30公里的距離，視張角是2個毫弧度，也就是一枚硬幣放在5米遠的距離上，都不用許海峰，我上我也行的。20厘米口徑的望遠鏡，功率1千瓦的激光器（脈沖式的更好），就可以讓光束在氣球上聚焦到40厘米的大?。ㄟ@里涉及到衍射極限和光學儀器口徑的關系，都是大學物里中光學的基本內容），絕對是一打一個大窟窿！正所謂，“談笑間，檣櫓灰飛煙滅！”

各位觀眾，各位聽眾，大家早上好中午好下午好晚上好，我的故事講完了。請大家說說這個故事講得怎么樣？會跳墻的也麻煩去跳墻比一下，看看他ChatGPT，會不會這么玩呢？

切，什么ChatGPT， 真的比得上我們CheapGPT嗎？

出品：科普中國

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