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科学史评话最新专辑

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平哥首个医学专栏上线啦，在喜马拉雅搜索“吴京平：通俗医学史”，抢先收听！

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我的新专辑《通俗数学史》上架了，欢迎你来捧场 Jun 15, 2022

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气象学史：27.计算机的威力 Jun 11, 2022

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因为恩尼雅克计算机是军方的东西，计算机在陆军的阿伯丁试验场，主要工作是计算弹道。朱尔·查尼他们所有工作必须严格保密。在三年的时间里，朱尔查尼和同事们一直在办公室里吃住，说实话，条件还是挺艰苦的。

所实话，阿伯丁试验场的这台恩尼亚克计算机实在是太慢了，朱尔·查尼不得不一次又一次的简化计算，要不然这个家伙真是算不动。

当时团队最尴尬的一件事，就是要要足足计算24小时才能算出24小时以后的天气。所以根本没有任何实用性，到了1952年春天，一个更新更快的计算机在普林斯顿的高等研究院落成运行。这一下，朱尔·查尼他们就开始鸟枪换炮了，因为计算速度大大提高，而且计算的准确度也大大提高了。

然后呢，到了1952年的11月份，华盛顿就遭遇了那场突如其来的暴风雪，把所有的天气预报员弄得很没面子，因为他们没能预报到这场暴风雪的发生。难题摆在了朱尔查尼他们的面前，他们的团队不断修改模型，修改计算机程序，朱尔·查尼他们终于有能力作出正确的天气预报，而且速度还很快。所以朱尔·查尼才会兴奋得大半夜把气象局局长从被窝里叫醒……

6 月 15 日上午 10 点直播预告：我们的中高考记忆 Jun 09, 2022

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气象学史：26.最长一日 Jun 04, 2022

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最后的决心当然是统帅艾森豪威尔下的。在5号的凌晨的4:15，他做出决策：我们走吧（OK, We’ll go）也就是说原计划不变，6月6号，登陆法国的行动将会正式开始。这时候艾森豪威尔只能赌一把，他也没有决定性的把握。但是现在所有的部队都已经做好了准备，该上船的上船，该上车的上车，该上飞机的上了飞机。如果这个时候决定推迟到6月19号，那么所有人必须撤回来。这么一折腾，德国人能不发现吗？肯定会引起德国人的警觉。突然袭击的效果就要大打折扣。大家早就按捺不住了，一起跳起来欢呼。

到了6月5号的下午4点，这个时候天空仍然多云，风仍然在刮。大家难免还是有点不放心。斯塔格给艾森豪威尔看了最新的天气图，看样子不会有问题。到了晚上9:00，斯塔格看到头顶上的云层破裂了，他终于长出了一口气。好天气终于如约而至。后来皮特森回忆这段经历，他觉得这个时刻是气象学最风光的时刻。

一切都要按部就班的开始执行了，15分钟以后，BBC通过广播电台向法国的抵抗组织发出了暗语，前前后后发了270条。法国有很多的抵抗组织马上要立刻行动起来了，他们没有办法像咱们的游击队那样去打击鬼子，但是他们搞搞破坏搞搞宣传还是没问题的。

后来的事大家也都知道了，德国人被打了一个措手不及。风暴是从4号开始的，5号德国空军的侦察机就趴了窝，风太大起不来啊。纳粹的巡逻舰也没法出港，所以他们也就失去了获取直接情报的手段。而且他们的指挥官也都不在指挥位置上。防守诺曼底的德军司令隆美尔根本不在德军司令部，回德国休假去了。驻诺曼底的德军第七集团司令部也已下令军队解除戒备状态，召集所属指挥官到远离海滩的地方进行“图上作业”去了。为什么德国指挥官敢于放心大胆的离开他们的指挥位置呢？

气象学史：25.罗斯贝波 May 28, 2022

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我们知道，不管是海洋还是大气都是流体，流体之中就存在很多波动现象。比如说海面上的海浪是最明显不过的波动现象。大气内部也有很多波动现象。比如说，空气在水平流动的时候，因为遇到一座山，那么就只能爬上去，空气在爬山的过程中会变冷。过了山头以后，冷空气会沿着山坡往下冲，冲到近地面附近受热，密度再次变小再往上爬，爬到高空又变冷，再次往下。所以风吹过去的时候，其实不是老老实实平移的，地面上肯定会有起伏不平的地方，稍稍受点扰动。气流就会像走搓板路一样，一路磕头磕过去。

不仅仅垂直方向有这种磕头的现象，水平方向也会有。地球中纬度地区上空有一道西风带。这道气流环绕了地球一圈。气流可不会老老实实沿着纬度圈走。主要还是受到地转偏向力的影响。一边走一边就要拐弯儿，拐过头了又要拐回来。所以西风带也呈现出波动动态。而且波长尺度可以达到行星级。这就叫做“罗斯贝波”也叫“行星波”。

这种现象不仅仅是大气层之中有，海水实际上也有。只不过海水里的波长就比大气层的过程要小很多，只有几百公里的样子。这种现象不仅地球上有，在其他星球上也有。包括木星土星这种巨型流体星球，甚至太阳上都有。木星的花纹非常明显，也非常典型，你可以看到木星上有一条一条的环带，但是每一条环带都是扭得像麻花辫一样。环带之间会有巨大的气旋，木星上最出名的气旋就是大红斑。

土星靠近北极附近有一个巨大的六边形结构，实际上也是环绕土星极地旋转的云带，但是这个云带居然就不是一个漂亮的圆圈，而是一个六边形。为什么这个六边形的结构能如此稳定，科学家们估计可能跟驻波现象有关系。但这也只是一种假设，还没有具体的证据……

气象学史：24.云为什么下雨？ May 21, 2022

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贝吉龙是瑞典人，当时他还是要为瑞典气象局工作，所以他又在斯德哥尔摩干了两年。后来呢，就搬家搬到挪威去了，他在挪威工作生活了13年。1922年2月，他在回卑尔根的路上，中途到奥斯陆北部山区的一个度假胜地停留了几个星期。他打算好好放松放松，休息休息。但是他没想到，就在这儿，他有了一个非常重要的新发现。这个发现就涉及到天上为什么会下雨？没错，到那个时候为止，科学家们对雨的具体形成过程，还不是特别清楚。

我们知道云层中含有大量的水分。可是为什么有些云彩就能够在天上飘啊飘，可有些云彩就会下雨。这个看似简单的问题，其实困扰了气象学家们很多年。你千万别觉得这件事儿简单了，这件事一直到20世纪才被解决。

贝吉龙度假的地方海拔大概是430米左右，山头上到处都是冷杉树，冷杉是一种松科植物，长得有点像松树，叶子很细。树林里有一条弯弯曲曲的小路，贝吉龙经常沿着这条小路溜达。这个山头经常会被一层很冷的雾包围。他发现当气温低于零下5度的时候就不会有雾了。但是当气温高于0度的时候，就会有雾。这是为什么呢？

这是因为冷空气在穿过这片小树林的时候，如果温度很低，低于零下5度这个时候，冷空气中的水份碰到冷杉的树叶就会结冰。所以冷风吹过以后，冷杉树上到处都挂着冰碴子。也就是说当含有水汽的冷空气从这片树林穿过的时候，水都变成冰碴子，冻在了树枝上。空气中自然也就没什么水汽了，当然也就不会有雾了。

气象学史：23.一代宗师 May 14, 2022

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在1919年到1924年之间，皮耶克尼斯父子、哈尔沃·索伯格等人组成的团队建立了一套全新的天气科学理念的基础。一个瑞典的年轻学者托尔·贝吉龙提出了“锢囚锋”的概念。后来这些成果被写在了《气旋的生命周期和大气环流的极锋理论》这篇论文里，在1923年发表了。

这篇论文提出了一个极锋理论。说白了，地球的极地上空有个冷空气的帽子，赤道地区有个暖空气的腰带。冷空气时不时伸出个舌头往南伸，暖空气也时不时伸出个舌头往北伸。中间这个冷暖空气交锋的过渡地带就以会出现弯弯曲曲的接触线。这个在中纬度地区绕着地球一圈的接触线就是所谓的“极锋”。地球是对称的，所以极锋也是有两个，北边有一个，南边也有一个。

因为地球上有复杂的地形，有的地方是陆地，有的地方是海洋，到底是冷空气打败热空气，还是热空气打败冷空气，那就不一定了。接触线上高空部分，往往就是高空急流的路线。

雅克比因为这一系列出色的研究，在1924年拿到了博士学位。你瞧人家这个博士学位含金量真是高啊……

气象学史：22.数值预报 May 07, 2022

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到了1916年，第1次世界大战已经打了两年了。按理说像理查森这样的观象台负责人是不需要应征入伍的。况且他岁数也大了，他都35岁了。而且他自己还反战，还不想服兵役。所以理查森内心挣扎了好久，最后决定还是上战场去看看，看看战争到底有多残酷。所以在1916年的5月，理查森就辞职了。有人说他实在是太冲动了，你这铁饭碗你就不要了，这么优厚的工资你也不要了。没办法，拦不住。所以理查森就去了法国战场。

到法国以后。理查森一边负责救护伤员，还得抽空改进他的算法，还得抽时间修改他的书稿。所有这些事都是在1916~1918年。他在法国战场上运送伤员的间隙完成的。

当时的条件真的是很辛苦，有一次他的计算结果差点就化为乌有了。在1917年的香槟战役之中，他把写满计算结果的草稿纸塞到自己屁股兜里，结果在行军的途中全弄丢了，辛辛苦苦计算的结果全没了。但是他真是个幸运儿，几个月以后，他在战场上的一堆碎石头底下重新找到了这一沓草稿纸。这运气真是好的出奇了。

理查森在自己的书里面添加了一个实际的案例。他使用的数据是威廉皮耶克尼斯提供的一套1910年5月20号的观测数据。这套数据包括整个欧洲的气象台在“国际气球日”对高层大气所做的观测。理查森就用这套数据来验证自己的计算方法。他外推计算了6个小时的变化，然后和实际的数值做比对。

在战争条件下要完成这样的计算是非常不容易的，理查森花了很大的力气，但是最后算出来的结果和实际结果相比对发现完全是错的。他算出来的数字是实际数字的100倍。所以这次数值天气预报以失败而告终。

不过，理查森还是把他的这次计算过程原原本本的写进了书里。他也承认自己的第1次数值天气预报是失败的。他认为是气球带回的测量数据不太准。但是后人去检查他的计算过程，发现他的模型初始条件不对，难怪会算错呢……

气象学史：21.卑尔根学派 Apr 30, 2022

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威廉受父亲影响很深，他仍然在研究电磁场和流体力学之间的类比关系。这带给他很多启发，使得他能够流体力学和热力学融合在一起，提出了自己的一套理论。而且他把自己的这套理论应用在了世界上最庞大的流体系统，也就是海洋和大气之中。

在海洋里温度和盐度会影响海水的流动。在大气中温度和湿度也会影响大气的流动。1904年，他在斯德哥尔摩的物理学会进行了一次演讲。演讲的题目就是一种天气预报的理性方法。他把数学方程式应用到了原始大气数据信息之中，提出了一个开展数值天气预报的计划。他把热力学知识和流体力学原理结合起来，将使得天气预报变得更加准确。这样就脱离了依靠经验判断的时代。

到了1905年他去美国做学术交流。他去了纽约的哥伦比亚大学和华盛顿的卡内基学院作特邀报告。他介绍了他自己的理论，他希望把热力学和流体力学都带入到天气预报工作中。他认为，气象学将作为一门科学彻底站立起来。一个学科是不是科学就看它能不能准确的预报下一时刻的变化。物理学为什么受人信任，就是因为物理学推算得很准……

气象学史：20.从中断到恢复 Apr 24, 2022

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菲茨罗伊开创的天气预报事业也遇到了重大的挫折。因为英国议会里面早就有人对他不满，这个部门花的钱都花到哪儿去了，有没有花到议会规定的方向上呢？社会上对菲茨罗伊的抨击也一直都没有停过。现在菲茨罗伊人已经去世了，那么对他生前主持的这份工作，就要进行一次彻底的评估。议会弄了一个调查委员会来搞清楚这件事，可是那些议会议员们又不懂气象学，他们必须选一个人来主持这个工作，那么找谁来做这次评估呢？大家选来选去，选中了高尔顿。

高尔顿跟菲茨罗伊可是结下过梁子的。无论是在学术上还是私人关系上，这两个人都不怎么对付。当时有人评价过高尔顿，说他的头脑是数字和统计化的，没有任何想象力。本质上就是一个教条主义者。但是人家议会就认定了这个人了，那能怎么办呢？只能让高尔顿带了两个助手，开始对菲茨罗伊留下的全套数据资料展开核查。这可是高尔顿当年找菲茨罗伊要也要不来的宝贵数据，现在一股脑的全堆在了高尔顿面前……

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