制造筋斗云

趙言昌

何小凡

12歲

調皮好動，好奇心強，麻煩制造者，所以大家都叫他“何小煩”。

宋大力

12 歲

何小凡與馬飛飛的同學，平時總喜歡說自己是天才，其實是個萌萌的傻大個。

馬飛飛

12 歲

何小凡的同桌兼好友。喜歡美食，零食常常不離手?！皩W霸”，遇到不懂的問題喜歡請教他人。膽小，但在危急時刻敢于挺身而出。

郝 布

X學院的老師，是何小凡、馬飛飛和宋大力的班主任。關心學生，但很嚴肅，總在課堂上或考卷中出難題，大家都叫他“ 好恐怖”。

何小凡一向活潑好動，今天更是像一陣風一樣沖進教室，“這次科學課，我們要制造筋斗云！”

聽他一說，宋大力和馬飛飛糊涂了。筋斗云？孫悟空的飛行法術？神話里的東西，跟科學課有什么關系？

一連串的問題可把何小凡難倒了。他只是在休息時間瀏覽學校網站時，看到科學課計劃中的“制造筋斗云”，如同豬八戒拿到人參果，哪里顧得上細細琢磨，現在想詳細解釋，也不知道該說些什么。

幸好，上課鈴響了。

“神話”的背后

郝布還是以往的樣子，不疾不徐地走進教室，向兩眼放光的同學們介紹起這次名字看起來很特殊的課程。原來，市里準備打造一個虛擬“神話世界”，以中國的傳統神話為藍本，內容包括《山海經》里的山精、西王母的青鳥等，自然也少不了齊天大圣的筋斗云。教育系統和科研機構都加入了這個大項目，而他們班接到的是收集數據的任務。

“鬧了半天，只是收集數據??？”何小凡不禁有些失望。

馬飛飛認真想了一下，“收集數據可不簡單哦！打造這個虛擬世界需要準備合適的模型，要想辦法把人在‘筋斗云上的狀態轉化為數據，可能還要用到特殊的實驗室……”

“沒錯，”郝布贊許地點頭，“為了讓人們更好地了解傳統文化，‘神話世界將使用增強現實技術。簡單來說，就像錄音機，先錄下聲音，再適時重現。首先，我們戴上傳感器，收集乘坐筋斗云時的感覺轉化而來的數據；然后，將這些數據傳送給研究機構，以便他們研制特殊的服裝；等到人們參觀‘神話世界的時候，只要穿上特制的服裝，就能得到相應的感受，宛如真的在騰云駕霧?！?/p>

這下，何小凡又燃起興趣。倒是宋大力，皺著眉頭，非常困惑，“為什么要在實驗室里做，而不是直接用電腦模擬數據呢？”

“這個問題很好?？赡苓€有同學會想，要是直接在現實環境中乘坐筋斗云，那該多過癮?！焙虏颊f著看了何小凡一眼，后者被拆穿心思，忍不住臉上一紅，“你們聽說過C919嗎？”

“這個我知道！ C919是咱們國家第一款大型飛機，據說研制過程可艱辛了?！彼未罅Υ鸬?。

“沒錯。從2007年開始研究到2017年首次飛行，這架飛機花了工程師們十年光陰。不過，首飛成功之后，人們沒有立刻乘上它遨游四海，而是又花了五年的時間進行飛行試驗。這是為什么呢？”

三位同學面面相覷。

郝老師接著說：“空氣流動起來就成了流體，飛機是要和流體打交道的。流體的運動十分復雜，無法完全用計算機模擬。因此，飛行器是否安全，一般要經過三種方式檢驗：理論推演，比如用計算機進行仿真研究；實驗室試驗，人工模擬某種環境，看看飛行器的狀態如何；再就是實地試驗……”

“哦，我懂了?！瘪R飛飛說，“理論推演、實驗室里的試驗和實地試驗，都是科學研究必不可少的?！?/p>

“實際上，三者是互相補充的關系?！焙虏颊f著，打開投影儀，“二十世紀初，匈牙利科學家馮·卡門的同事準備研究流體現象，便在實驗室里打造模型。然而，模型中總是出現意料外的旋渦。同事認為，也許是模型不夠光滑，于是磨了又磨；馮·卡門卻想到，也許有旋渦才是正常的，進而推導出了相應的理論，又用這個理論去解釋生活中的現象，比如橋墩后方的旋渦。如果沒有他的理論創新，他的同事不知道要打磨模型到什么時候。反過來說，試驗中出現的現象，又為理論推導提供了依據?！?/p>

馬飛飛若有所思，宋大力則是一臉激動，仿佛看到自己坐在電腦前，輸入模型和數據，推演世間萬物的樣子。何小凡更是等不及了，忍不住催促他們：“我們快去實驗室吧，大家還等著我們的數據呢！”

看不見的力量

實驗室由兩個房間組成：一間平平無奇，另一間的正中則放著何小凡心心念念的筋斗云。細看起來，它的前端呈橢圓形，中間有著向上的弧度，尾巴處又急速收窄，仿佛是躍出水面的胖魚。

流體現象的漩渦和聲響

液體流動除了會產生旋渦，還可能發出聲響，這跟湍流現象有關。用老式血壓計測量血壓，必須用到聽診器，聽診器就是用來尋找血液湍流之聲的。

何小凡目不轉睛地盯著筋斗云模型，宋大力則注意到除了筋斗云之外，實驗室的墻壁也很特殊，上面布滿軟幕，軟幕之間不是完全貼合的，有著許多孔洞。

“這些小洞后面連著特制的風扇。在電腦控制下，它們可以產生各種各樣的風?！焙虏冀忉尩?。

“有風的小洞，難道是‘風洞？”宋大力記得自己在哪里看到過這個名字。

“風洞是流體試驗最重要的設備，只論大致構造，確實和這間實驗室有點兒像——都是通過某種設備產生氣流，利用管道將氣流引到模型上。但論精密程度和試驗目的，兩者卻是大不相同。小凡，我看你最著急，就你先來吧?！焙虏既〕鰝鞲衅?，幫何小凡穿戴好。

在何小凡心目中，此刻的郝布就像是菩提老祖，而自己是學藝的孫猴子。因此，他雖然有許多問題——比如，那些傳感器旁邊為什么都有個瓶蓋樣的東西——卻根本沒有問，而是搗蒜般拼命點頭，“放心吧，保證完成試飛任務！”

郝布帶著宋大力、馬飛飛去了控制室。何小凡就像得到了心愛的玩具，仔細打量著眼前的筋斗云。在燈光下，它泛著銀白色的光，那光芒似乎在緩緩流動。何小凡伸手摸了一下，感覺更是奇怪——筋斗云摸起來是軟的？！

“跟果凍差不多啊，這樣怎么坐上去……”他忍不住小聲嘀咕。

風洞的類型

風洞分為許多種，比如低速風洞、超音速風洞；如果按照試驗目的劃分，種類就更多了——有的可以測試飛機、導彈，有的負責檢查汽車、橋梁、建筑，還有的能夠模擬其他星球的大氣情況，幫助科學家們研制地外飛行器。

對講機里傳來郝布的聲音：“咱們的模型是用智能流體做的。簡單來說，就是一些特殊的小顆粒，會對特定磁場產生反應，柔軟一些或者結實一點。這樣的話……”

“就像一個可以隨時調整舒適度的馬鞍？”何小凡拍了拍筋斗云。

“小凡找的例子很形象。接下來，我給它施加磁場，你就可以坐上去了，然后根據我的指令配合做出動作?！?/p>

片刻之后，墻壁亮起來，出現了連綿的山、一望無盡的海，以及似乎要迎面撞上的白云。何小凡聽著指示，做出站立、坐下、抬腿等動作?；蚣被蛐斓奈L迎面吹來，一時間，他真的以為自己在筋斗云上。

“要是小飛俠在就好啦，可以拜托它將我的英姿拍攝下來?！焙涡》残睦锵胫?，忍不住模仿孫悟空的經典姿勢——手搭涼棚、金雞獨立。

忽然，他感覺被誰推了一把，腳下一晃，從筋斗云摔了下來。

“你沒事吧？！”片刻工夫，郝布沖進了實驗室。宋大力慢了一點兒，一臉焦急地跟在后面。至于馬飛飛，她已經開始呼叫校醫院的大白醫生了。

這下，何小凡倒有些不好意思起來?！拔覜]事，剛剛不知道哪里冒出來幾個氣球，把我給托住了。說起來，是我不好，沒有聽從郝老師的指示……”

郝布看著何小凡，不由得暗暗慶幸：傳感器配備的安全氣囊到底是發揮了作用。他放下心來，安慰何小凡道：“不全是你的錯，你看——”

電腦連著實驗室的數據中心，屏幕上展示出何小凡摔倒前的狀態。只見他的腳邊，有一團紅色的東西?！斑@表示你受到了來自外部的力量?！瘪R飛飛解釋道。

“外部的力量？可是，這間屋子里只有我一個人呀?！焙涡》泊蟪砸惑@。

“是卡門渦街的作用，就是馮·卡門發現的那種旋渦?？礃幼?，我們要為筋斗云預約正式的風洞試驗了?！焙虏颊f。

風從哪里來

風洞實驗室位于力學研究所，他們到得太早，預約時間還沒到，郝布帶著同學們在等候區觀看了一場真實的事故。

1940年的美國西北部塔科馬海峽，一座大橋的橋面劇烈抖動起來，像是有個隱形的巨人，正在發泄自己的不滿。不多時，橋面被掀翻，連接大橋的吊桿發出令人牙酸的聲音，宛如狂風之中的蘆葦。

“天哪！”宋大力看著墜毀的大橋，忍不住驚呼。馬飛飛更是嚇得捂住了眼睛。

“風吹過橋面產生卡門渦街，一連串的旋渦像是一雙大手，不斷拍打橋面。當拍打的頻率與橋梁固有頻率相同時，大橋便因為共振而塌陷?！焙虏冀忉尩?。

“原來風這么危險……”何小凡倒吸一口涼氣，“那該怎么檢測旋渦對橋梁的作用呢？也是靠風洞嗎？”

郝布點點頭。

這下子，大家對風洞試驗更期待了。預約時間一到，研究所負責接待的阿姨就熱情地帶他們去了風洞。何小凡想象過風洞的樣子，卻沒想到它看起來跟學校的禮堂有點兒像，都是“矮胖”型的，只是占地更廣——恐怕有半個足球場大。

走進建筑內部，最醒目的便是各種管道，它們有粗有細，首尾相接，像是一條條咬住自己尾巴的蛇。

郝布解釋道：“這是一個低速風洞，大致可以分為三個部分：負責產生風的動力部，負責引導風的管道，以及擺放和測試模型的試驗段?！?/p>

“里面的風是從哪來的呢？”宋大力感覺這里跟自己想象中的大不相同。

“是靠風扇吹出來的?！焙虏即鸬?。

“風扇？原來這么普通的嗎？我還以為是什么高科技……”何小凡忍不住撇嘴。

“如何讓風扇產生穩定的氣流，當年可難倒了不少科學家呢。幸運的是，馮·卡門有個非常聰明的學生，用一篇論文解決了難題。他的名字你們都聽過，只是對他的具體貢獻也許不太清楚——他就是錢學森。

“錢學森先生曾在馮·卡門的指導下研究流體。他發表的文章為風洞設計指明了道路。后來，他參與了‘兩彈一星工程。這些都離不開風洞。就拿導彈來說吧，不同的外形在飛行中受到的空氣阻力就不一樣。錢學森組建的中國科學院力學研究所，就設計和制造了一大批風洞。導彈、國產大飛機、各個城市的地標建筑，都要先經過風洞的檢測。國內最先進的風洞，以爆燃的氫氣作為動力來源，吹出來的風可以達到音速的三十倍——這股風從北京跑到廣州只需要五分鐘?！焙虏冀忉尩?。

捕捉風的翅膀

何小凡這下真的服氣了，他乖乖坐在觀察室內，越過觀察窗，看向風洞的試驗區域。只見支撐臂穩穩地托著筋斗云模型，而筋斗云上方多了一位“乘客”——一個用特殊材料制成的人體模型。更遠處的控制室內，穿著白大褂的叔叔阿姨們在忙碌著。

過了好半天，耳機里響起一個聲音：“測試結束，一切順利?！?/p>

“不對，不對，”何小凡皺著眉頭，“風呢？我怎么沒看到??？”

馬飛飛也說：“我們做試驗的時候，利用傳感器將筋斗云受到的力都轉化成數據，實時顯示在電腦上。這里是怎么做的呢？”

“也是某種傳感設備，只是你們沒有注意到，或者沒有辦法注意到?！焙虏颊f著，帶他們去了研究所的展覽室。

第一件展品跟大家剛才看到的筋斗云下方的支撐臂一模一樣。郝布走到展覽臺前，操作面板上的按鈕。幾條鋼絲在馬達的驅動下，將支撐臂一層一層展開。大家這才發現支撐臂內部大有乾坤——布滿了各種各樣的感應元件。

“這個叫作風洞天平。它除了支撐模型，當風吹來的時候，還可以測量模型受到的各種力量?！焙虏枷蛩麄兘忉?。

“哦，我明白了。當卡門渦街引起共振時，它可以準確測量模型的狀態?！瘪R飛飛說。

“可是，它不能直接測量旋渦吧？”何小凡仍不死心。

“負責將旋渦顯示出來的工具，在那邊?！?/p>

何小凡順著郝布的指引望去，右側的展臺上有一個透明的立方體，里面不知道放了什么東西，一閃一閃地發著光。立方體邊上則是一部照相機。隨著一連串“咔嗒”“咔嗒”的細微快門聲，展臺邊的電腦屏幕上出現了一張張照片。每一張都有不少發光的小點，但大家都有些摸不著頭腦：這是什么呢？

郝布說：“以前，科學家會在模型上粘細線，利用它們尋找氣流的蹤跡；或者給模型裝上電阻絲，再在電阻絲上抹些石蠟，用石蠟受熱蒸發產生的煙霧，顯示氣流的狀態。不過，這些辦法都有缺點。因此，科學家們想到了一種新的辦法——你們說，要是往風洞里丟一群螢火蟲，會發生什么呢？”

“螢火蟲？”宋大力咋舌道，“看起來會是光點被風吹散吧？”

“沒錯。螢火蟲在風洞里也會受到風的作用。如果我們用高速攝像機拍下它們在特定時間的位置，就能反向推導出風的狀態。同一只螢火蟲，上一秒在右邊，下一秒到了左邊，說明有一股從右往左吹的氣流?！焙虏嫉恼f法很形象，大家連連點頭。

“我看這里面的不像是螢火蟲啊?！焙涡》驳纱笱劬?，仔細觀察著。

“螢火蟲只是打比方。這個立方體里的，是一群會在特定情況下發光的微型顆粒?？茖W家們用攝像機將它們的位置拍下來，然后利用計算機推導它們的飛行狀態，就能把無形的風變成一幅直觀的畫，小凡你想看到的旋渦就能描繪出來了?！?/p>

盯著立方體里看似沒有規律的光點，大家漸漸沉默下來。郝布知道，這是每一個喜歡科學的少年都必然經歷的時刻。很多年前，他也在類似的場景下心潮澎湃。

尾 聲

風洞實驗室的研究員們效率很高，很快提出了對筋斗云模型的修改意見。郝老師也改進了試驗辦法，三個同學輪番上陣，盡量收集有用的數據。如白駒過隙一般，已經到了跟筋斗云告別的日子。

“我們和它合個影吧？”郝老師提議。

何小凡像是轉了性子，乖乖站到筋斗云旁。宋大力悄悄拉了下他的袖子，“你是不是舍不得？沒關系，過不了多久就能見到了……如果是真的筋斗云，該有多好??！”

“不，”何小凡認真地說，“對我來說，它就是真的。天宮空間站、墨子號衛星，這些都是真的?！?/p>

又過了半年，“神話世界”終于開放了。郝布帶著學生們去參觀。只見人來人往，滿臉好奇的人們穿梭于奇石、神獸之間，真是好不熱鬧。宋大力和馬飛飛急忙順著導游的指引，準備換上增強現實服裝，好好體驗一下這個如夢如幻的世界。

何小凡卻眼睛一轉，掏出一樣奇怪的東西——原來，他給小飛俠制作了一身外套——一個筋斗云模樣的外殼。在小飛俠的注視下，他走到留言板前，認認真真地寫道：“謝謝科研工作者，讓傳說變成現實！”

[責任編輯：楊競]