第2章 《航空》：人类飞行的梦想时代

原始的飞行梦

古代的占卜与鸟类崇拜

公元前42年10月23日，在东马其顿腓立比城外，数万名罗马军团士兵正在屏息观看两只鹰在空中激烈打斗。对阵的两军：一侧是由卡西乌斯和布鲁图斯指挥的东方军团，不仅背靠腓立比城，还控制了水源和海洋，占尽战略优势；另一侧是由马克·安东尼和屋大维所指挥的军队，他们在巴尔干半岛上已经粮草见底，再也消耗不起，但成功引诱了卡西乌斯和布鲁图斯阵营来到腓立比城外进行决战。在两军交战前，打斗的两只鹰中的一只战败陨落，而它所代表的卡西乌斯、布鲁图斯阵营的士气骤然低落。虽然马克·安东尼的人品和作风不如这些罗马人，但他的军事指挥才能远胜于对手，以劣势兵力成功执行了“钳形攻势”，将对手的大部分兵力围于高地之下。一场屠杀就此开始，罗马军团作为共和国无情的战争机器，令地中海乃至整个欧洲的对手闻风丧胆。内战是所有罗马人的梦魇，此时它再度发生了。仿佛噩梦中的场景，一把把锋利的罗马短剑，高效地夺走一个个罗马人的生命。过后清点战场，双方阵亡士兵合计超过2万人。就像那两只鹰所预言的结局，代表共和派的卡西乌斯和布鲁图斯战败，随后自杀。这场腓立比战役的结果，确定了屋大维作为恺撒的政治继承人的地位，衰老的罗马共和国，不可逆转地重生为罗马帝国。

如果说是这两只鹰决定了罗马的命运，那就太荒唐了。不过古罗马人对鸟类有一种天然的崇拜，认为鸟的行为可以体现出神的意志，甚至专门为此设立一个重要行政岗位——观鸟占卜师。这些人在天空中划定一个区域，观察鸟的种类、飞行路线和叫声，通过这种种征兆来占卜、预测未来。包括恺撒在内，很多著名罗马政治家都曾担任此职。罗马贵族的子弟们，出生时并不一定就有资格成为其家族成员，还需要被家族之长——父亲所接受并举行仪式。在被接受的男婴出生的第9日，罗马贵族会举行重要仪式，由一名观鸟占卜师来做占卜，预测孩子以后的命运。而恺撒和屋大维出生之时，他们的预测结果都是“大吉”。

对鸟类的崇拜，却又并非罗马人所独有。如果大家对古埃及文化有所了解，一定不会对一个“猫头鹰头人”的形象感到陌生，他就是古埃及神话的主神之一——太阳神“拉”。传说中，就是拉神顶着太阳每天在海上自东向西航行，人间才有了日夜之别。古埃及神话中的九柱神中的一个婚育与生命女神——伊西斯，同样长着一副“人鸟混合”的外貌。张开翅膀的伊西斯的形象，经常出现在古埃及墓葬壁画中，象征子孙繁衍与权力。

从维京人的“血鹰”祭祀到印第安人的羽冠，古典世界中对飞行的崇拜表现最多和最富细节的，我认为还是希腊神话。胜利女神尼姬凭借一双翅膀拥有惊人的速度；而小爱神厄洛斯挥动翅膀射着箭，带给人们爱情与憎恶；奥林匹斯神之一的赫尔墨斯本身没有长出翅膀，却穿了一双带翅膀的凉鞋，走街串巷“送快递”，国外有家快递公司就是以他命名的。20世纪90年代中期，欧洲在“阿丽亚娜5号”运载火箭项目中，本打算做一艘载人飞船，命名为“赫尔墨斯号”，但后来项目取消，阿丽亚娜5号也就成了一枚纯运货火箭。

此外，美国一枚用洲际弹道导弹改造而成的运载火箭，也是以希腊神话人物来命名的——“弥诺陶”（Minotaur）系列运载火箭。没错，就是出自克里特岛上的那头半牛人怪物，虽然原型是牛，却不爱吃草，整日以犯人和希腊人进贡的童男童女为食。它住在一座复杂的地下迷宫中，这座迷宫出自著名的雅典工匠代达罗斯之手。据说，建造完迷宫以后，克里特岛国王弥诺斯不放他走，思乡心切的代达罗斯想用科技逃脱禁锢，于是他用蜜蜡和羽毛为自己和儿子伊卡洛斯制作了一双蜡翅膀，想从开放的天空逃离克里特岛。作为材料，蜡翅膀肯定不如今天的铝合金和碳纤维靠谱，在起飞前，代达罗斯特意嘱咐儿子“别飞得太低，翅膀会沾水、沉重，也别飞得太高，翅膀会被太阳烤化”。伊卡洛斯第一次体验飞行的美妙，毫无意外地忘我地上下翻飞，好一通折腾，结果飞得太高，太阳烤化了他的翅膀，他坠海而死。代达罗斯目睹儿子死于飞行，悲伤地回到家后，立刻将自己的蜡翅膀挂在奥林匹斯山的阿波罗神殿中，从此不再飞行。

中世纪的勇敢先驱

然而，人类对飞行的渴望怎会止步于神话传说？和神话中的代达罗斯不一样，现实中的人类从未停止尝试飞行，但是就像伊卡洛斯那样，历史上有无数的航空前辈倒在了这条道路上。在莱特兄弟出生之前，我们对空气动力学的理解和技术水平，也就和克里特岛的代达罗斯差不了多少。古代的前辈们做出的蜡翅膀，以今日的眼光看来，自然是幼稚和异想天开的，但他们依旧十分值得尊敬，他们的工作也是至关重要的。如果没有他们可能失败的尝试，也不可能有我们如今的航空工业，不是吗？

或许，对古时候的绝大多数人来说，飞行大概就是一种魔法或巫术吧？

我们的祖先对飞行的尝试始于大约1000年前，而且与神话故事里的神还有点儿类似——我们的后背长不出翅膀，那就索性把两条胳膊改造成翅膀吧！

在没有任何前人经验的情况下，人们单纯按照鸟的模样制作翅膀。鸟类自恐龙开始，可是经过了数千万年演化的，整个翅膀上有初级飞羽、次级飞羽、三级飞羽，而这些飞羽又可以被肌肉组织控制，全身和翅膀上都被覆羽所覆盖从而减少空气阻力，鸟类可以通过尾羽和飞羽的动作控制飞行姿态。但那时的人类，很难对鸟类解剖学和飞行控制产生理性的认识，仅仅是把粗制滥造的翅膀模型装在胳膊上，然后就去跳悬崖了，怎么会有好下场呢？

究其原因，凭我们人类的那点儿胸肌，就算练得再强壮，跟鸟类也无法相提并论，在鸟类由锁骨合并演化成的叉骨上，附着超强的胸肌，一只鸡的体重有20%都是鸡胸肉，可想而知，以人类的体重，如果想要像鸟一样飞起来，我们的胸肌可能得有一两米厚。所以，把胳膊改装成翅膀扑翼飞行的这条路，基本是行不通了。不知道大家是否注意过鸟类降落之前的姿势——身体会从水平转到接近站立的角度，张开尾翼。尝试学鸟飞行的前辈们，普遍没有意识到鸟类的飞行姿态控制这件事到底有多么重要。

在9世纪末，有一个来自安达卢西亚的摩尔人发明家——阿巴斯·伊本·菲尔纳斯。据17世纪摩洛哥历史学家艾哈迈德·艾马卡里的记述，菲尔纳斯在一次飞行试验中“用羽毛覆盖了自己的身体，扑向空中，并且成功地飞行了一段距离”，但是不幸在降落时摔伤了后背。那时的人不具备任何理论基础以理解如何控制飞行姿态，就算是运气好飞起来了，结果也只能是失控坠毁，非死即伤。

然而，摩尔人发明家菲尔纳斯试飞摔伤脊背，依然无法阻挡后人“作死”的步伐。后来，人们终于意识到，鸟能飞，不仅因为有羽毛，而且因为飞羽上长的羽小钩可以将一根根羽毛连成一大片，形成一个完整的空气动力学面。这样，既然我们不能用鸟类羽毛重建一双能用的翅膀，那直接把布撑起来不就行了？于是，载人风筝就登场了。

11世纪，英国有个叫艾尔默的本笃会修道士，天生大胆，他受希腊神话中代达罗斯故事的启发，研读了很多伊斯兰黄金时代的文献，包括菲尔纳斯的飞行实验记录。艾尔默吸取教训，不仅用木头和布制作了飞翼，还做了一个大大的尾翼。据文献记载，艾尔默成功飞出了201米，并在人类航空史上留下了自己的大名。但后来的人们也意识到，如果不能像鸟类那样灵活地控制身体和尾翼，就不可能真正自由地飞翔。

近代各国的升空实验

在东方，我们中国人当然也进行过飞行的实验。早在公元前5世纪的战国时代，中国就已经有了风筝，后来又有了竹蜻蜓和孔明灯。风筝需要一根和地面相连的线，即使是载人，控制风筝飞行也主要是靠地面人员操作，而天上的那位不仅不能完全控制飞行，而且还飞不远，顶多就是上天看看风景再活着下来。

竹蜻蜓的飞行原理和直升机其实一样，但是作为一个玩具，不具备飞行控制，本体旋转也无所谓。假如这些问题和动力来源都解决了，那就做出直升机了。当然，以那个年代的科技水平是不大可能的。孔明灯其实更加接近“把人带到天上”的概念，灯罩并不是密封的，所以内部气压和环境气压一样。但因为有蜡烛对灯罩内部空气进行加热，就让灯罩内部空气的密度降低，低于环境空气密度。密度差产生了浮力，孔明灯就能飘浮在空中了，原理和今天旅游景点的观光热气球完全一样。

孔明灯的升空，给当时的人们打开了新的思路——如果不能学鹰击长空，那么我们能否在空中飘浮，如鱼翔浅底？沿着这一思路，当时的人们进行了如今看来匪夷所思的大量尝试。

火药的发明，给我们渴望上天的勇敢祖先又带来了一个“作死”的新方式——把自己“炸”上天。我们身体比空气重，也没有像鸟一样长翅膀，火药既然能把炮弹或烟花打上天，那为什么不能把自己打上天呢？

据传，明代有一个叫陶成道的人爱好炼丹，炼着炼着从道士改行造火器了。因为他造的火器在战事中有着优秀表现，后被朱元璋封赏万户采邑，因此他又被称为“万户”。不甘于安稳的万户先生在功成名就后自制了47支火箭，固定在一把椅子上，用来将自己发射上天，然后手持两个风筝，在火药燃尽后，还可以靠风筝滑翔降落。但遗憾的是，点燃的火箭爆炸了，直接夺走了万户的生命。那时候的火药烈度能产生的推力很有限，将一个人的重量推离地面可能性不太大。

那么，我们从小就知道的万户实验，到底为什么不能实现？

要说把一支火箭做成燃烧、可控，不算太难，但47支火箭全都按照预期成功燃烧、工作，这种可能性就太低了。别的不说，单单让47支火箭同时点火产生推力，对我们的现代工程学来说也是一项巨大的挑战。火箭的燃烧，需要以一定速率持续燃烧以制造持续和稳定的推力，假如瞬间烧完了，那就等于爆炸；而且，这种推进方式都是填好火药就完事了，发射后几乎没有可操作的余地。想到500年前尚且幼稚的火箭制造工艺，万户大人一定是极度渴望上天才有如此大的勇气（根据学者考证，“万户”这个人极有可能是20世纪初的西方学者根据古代文献杜撰的，但在中国古代，的确有一些勇敢尝试火箭实验的无名前辈）。其实到今天，设计一枚重型火箭的前提，就是拥有大推力的火箭发动机，如果单台推力太小，就需要装很多台。虽然理论上确实可行，但是还有个问题——发动机数量越多，所有发动机都不出毛病的可能性就越低。因此火箭工程师会尽量避免给一级火箭装太多发动机，承载苏联登月梦想的N-1运载火箭“四射四炸”就是由于这个。几十年后，SpaceX登陆火星的起飞重量过万吨、史上最强运载火箭“星舰”却也选择了啃这块“硬骨头”。

在万户失败几百年后，17世纪30年代，在横亘欧亚的奥斯曼帝国，有个名叫拉加里·哈桑·切莱比的发明家做了类似的实验。据说，为了庆祝苏丹穆拉德四世的女儿出生，他使用60千克炮用黑火药，制作了一个大火箭，并借此成功让自己升空然后落到了海里，最后游回到岸上。人们就算用原始火箭成功上天，火箭本身烧完就得回到地面，依旧不是长距离飞行的“正确姿势”。所以，当时人们还是普遍认为：向鸟学习飞行更有可能成功。

继续说滑翔问题。自14世纪文艺复兴初期开始，就出现了大量的滑翔机设计草图。著名的跨学科大师达·芬奇，不仅设计出滑翔机，还更进一步给滑翔机加上了可扇动的机械结构：不仅可以滑翔，还可以像鸟类一样扇动翅膀，形成前进驱动力。我们从达·芬奇手稿中可以发现，他一定是对鸟类的解剖学结构和飞行奥秘进行了大量的研究，事实也确实如此。而且，他对鸟类解剖学的造诣，也体现在收藏于文艺复兴中心佛罗伦萨的乌菲齐美术馆的那幅《圣母领报》上，在天使背后的翅膀上，初级飞羽、次级飞羽和覆羽清晰可见。

在达·芬奇死后300多年，有一个名叫奥托·李林塔尔的德国人也同样对鸟类和飞行产生了浓厚的兴趣。他不仅对鸟类进行解剖学的研究，而且花费大量时间观察和研究鸟类飞行姿态。文艺复兴和工业革命赐予人们一双用科学观察与记录世界的眼睛。因科技突飞猛进，李林塔尔才能以科学的方式，用图表描述了鸟类翅膀的空气动力学。李林塔尔不仅仅是鸟类学家和空想家，他本身也是发明家和工程师，曾经成功改进过发动机，其性能超过市面上绝大部分竞品。勇敢的李林塔尔把自己的知识凝结成先进的滑翔机，他不仅成功滑翔一段距离，而且成为第一个能重复使用同一个滑翔机完成飞行的人。而以前的飞行先驱们，要么滑翔机一次性报销，要么更惨一点，人也是有去无回。李林塔尔一生进行了超过2000次的试飞，他将这些经验刊登在各种专业和大众期刊上与人分享。他的工作，大大加速了人类上天的步伐，受他影响的就有莱特兄弟。在他们的飞行之前，人类的另一条飞天技术路线率先成功了——飞机的“兄弟”——飞艇。