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2018

走近古印度飞行器维曼拿系列(二)(科普-原创)

一份3000年前的古印度圣贤手稿,揭开了古印度飞行器的神秘面纱。《走近古印度飞行器维曼拿系列》,带你一起走近鲜为人知的古印度飞行器维曼拿。

——古印度圣贤玛赫西的飞行器手稿(中)

沈海军

1875年,印度南部的一座古庙宇中出土了一份破旧不堪的古梵语手稿《Vaimānika Shāstra》a)。经考证被认为是3000年前古印度圣贤玛赫西的航空航天技术手稿。岁月流逝,饱经坎坷,这份珍贵的古印度飞行器手稿(为方便,简称其为“玛赫西的手稿”或“手稿”)终于在1974年被翻译成英文。

2015年,印度举办全国科学大会,会议专设了古印度科技分会场。其中,有印度航空专家会议上提出了“数千年前印度就发明了飞机(维曼拿)”的观点,并列举了包括玛赫西的手稿在内的若干证据。尽管言论遭遇了冷嘲热讽,但这些年来,古印度维曼拿飞行器仍受到了来自包括美、德、英等国家学者的关注,一些科学家甚至还就此开展了研究。

目前,古印度维曼拿飞行器仍属于冷门的非主流研究,国内外仅有少量文章报道。即便是航空业内的人士,也只有为数不多的人对维曼拿飞行器有所耳闻。最近,笔者团队将玛赫西的手稿翻译成了中文版,并对手稿进行了重新注解和点评。

在《古印度圣贤玛赫西的飞行器手稿(上)》【1】一文中,笔者重点介绍了玛赫西手稿的来历、手稿的内容、维曼拿的演化历程,以及译后感。基于玛赫西的手稿的内容,本文将着重介绍维曼拿飞行员素质、衣食,以及维曼拿飞行环境、能源动力等若干技术细节。

  

一、飞行员的能力、饮食与服装

玛赫西手稿详细地描写了飞行员应该具备的能力。原文中这样写道,“飞行员必须有能力控制飞机。他必须知道飞机的结构,知道它的起飞和上升的天空的手段,知道如何驾驶它,如何在必要时停止它,如何操纵它,使它在天空中完成漂亮的机动动作而不会崩溃……飞行员需接受各方面接受培训,掌握32条秘密…这32个秘密,飞行员可从资深前辈那里学到。只有当一个人熟悉了这些之后,他才能作为一名飞行员肩负驾驶维曼拿的重任。”这些要求,许多跟现代飞行员的要求相类似。手稿随后的描述中,还对飞行员应该熟悉的具体知识一一列出,即非常详尽地描述了“32个秘密”的具体内容,让人甚至以为这是一本现代的飞行员操作手册。

不仅仅是飞行员的操作有严格要求,手稿中还记载了飞行员的很多饮食规定。譬如,“因季节的不同,规定飞行员的食物也应该有所变化,以免身体不适。”“在春季和夏季,飞行员的食物应该包括液体类的水和牛奶,谷物以及猪肉或羊肉。在雨季和秋季,应包括液体中的牛奶,谷物中的小麦和黑面包,以及鸡肉。在冬季和下雪时,应该有谷物和山羊奶,雅瓦和黑面包,以及麻雀的肉。”这些描写,像是一个真正飞行员应该遵守的饮食规范。

有趣的是,玛赫西手稿中还对飞行员的食谱、进食时间与次数做了详细的描述。手稿中写到:“16种球茎蔬菜、32种水果以及由它们制成的食物也是人间美味。根茎制作的食物能促进大脑发育,滋养身体,增强骨骼,赋予生殖力。鳞茎制作的食物能提高才华、身体活力,增强生活运势。水果制成的食物可以滋养心灵、大脑、血液、肉体和体液。如果某些食物在飞行过程中无法食用,用香料和调味品混合,通过适当的烹饪制成可食用的精华素或食物球,便可以满足飞行员在航班上体力消耗……用机器将种子外壳和其它非食用部分清除,再将种子制成面粉,并在合适的容器中烹饪,当加热到八成熟的时候,加入精华素,糖,调味品和酥油,可制备出美味又滋养身体的食物球。”“像根,鳞茎和水果,草,灌木及草药等,均可为人们提供很好的食物……了解植物的人们采集出它们的花朵,枝条和叶子,通过适当的清洁和烹饪,可以制作固体或液体食物,这将作为维曼拿斯飞行员的满意的替代食品。”

以下是进食时间与次数的描述:“对于居家男性,在白天,应在六点前完成用餐,晚上的话要在3点前结束进食……对于维曼拿的飞行员来说,白天三餐,晚上再加两餐。”

吃什么、何时用餐、“一日五餐”。可以看出,古印度飞行员的吃喝很是讲究,享有崇高的生活待遇。这和现代飞行员待遇普遍较高如出一辙。

此外,手稿中对飞行员的服装也进行了描述:

“根据不同的季节条件,要提供给飞行员不同的衣服。太阳的光线对旋转地球的影响导致季节性的气候变化。视情而定,它们对人类生命的影响有健康的,也有不健康的。后者包括痉挛、流血、消耗身体脂肪、肉和其它成分。季节的负面影响有二十五种,包括影响飞行员的皮肤,骨骼,肌肉,脂肪,神经,关节等部位。提供给他们服装是防止这种影响,并保持飞行员行动效率。”

“为了在空中或者太空中保护飞行员免受辐射,’宇航服’使用云母等矿物来的制造……用上述线、布料制成飞行员的服装和衣服,交给他们穿,给他们身体提供保护。这将有助于飞行员抵御邪恶,促进身心健康,增强体力、精力和竞争力。”

二、飞行环境

1)地球大气飞行环境

众所周知,地球大气层由对流层、平流层、中间层、电离层和散逸层等五层组成,构成了航空器的飞行环境。无独有偶,玛赫西手稿中也将空域分为五个大气层。手稿中描述道:“5个大气层中,共有七类通用维曼拿和5,19,800个航线。航线上气流漩涡无数,漩涡可分为五类……这些漩涡对维曼拿是破坏性的,必须防备。飞行员需知道这五个危险源,学会避让它们。”

手稿中“航线”的概念和今天民航飞机航线或卫星轨道的概念倒是有些相近;而气流旋涡会对飞行器构成危害,这种情况在今天的飞机飞行中依然普遍存在。书稿中曾多处介绍了气流、阵风、飓风等对维曼拿的危害。以下是手稿中的三段文字,它们分别介绍了气流、阵风、飓风对维曼拿的影响。

“…有122种不同的风力运动。在夏季,主要发生79号气流。当维曼拿进入第四空域旅行时,由于风力流动,往往会晃动,对飞行员和乘客造成困扰……”

“行星和卫星的八大力量,在十一月到十二月满月时,会产生巨大的冷空气气流。主要分布于137号空域中,常会导致强烈的露水和暴雪,产生三股潮湿的气流……当维曼拿接近该空域时,第一股气流将使动力系统瘫痪;第二股气流将麻痹飞行员和操作员;第三股气流将包围维曼拿,并导致其报废。”

“维曼拿在天空各处的行进过程中,会遭遇15种统称为kowbera的猛烈飓风,这些飓风在行星力、太阳辐射以及糟糕的季节性条件下孕育而生。它们会对飞机的乘客造成皮外损伤。”

除了气流、阵风、飓风对维曼拿影响,手稿中还谈到了一些维曼拿气流的防护及抗飓风装置,譬如一处写到:“在空中有风吹过,冷热空气交锋,维曼拿如果没有防范,无意中很可能被气流破坏。但有了危险前预警,飞机可小心翼翼地停下来。”再譬如,有一处介绍了一种被称作padma-patra-mukha的防飓风装置。具体描述为:“由于季节性变化,外层空间的力量结合海洋力量达到空气中,会以激烈的形式产生气穴,形成刮向维曼拿的台风。这些台风产生充满了灰尘等赘生物,不仅会引起飞行员和其他乘客皮肤过敏,甚至还会摧毁维曼拿。为了吸收肮脏的气流,把它排出维曼拿,就要安装padma-patra-mukha装置。”

以上文字反映出古印度“航空技术”中对阵风、飓风危害及防护的高度重视。

2)航宇飞行环境

除了上述地球大气气流的危害外,手稿中不止一处谈到了维曼拿航宇飞行环境中可能遇到的威胁。如一处描述道:“在太阳和其他黄道十二宫的行星航行期间,由于前进和后退动作的速度不同,在黄道带地区会产生相互冲突的力,这些力的碰撞会突发洪水般的能量,这会使得维曼拿的部件化为灰烬。因此,飞行员收到热测警告后,需迅速收起有关装置以确保其安全。”

另一处则写道:“在行星运动的过程中,两个行星有时会彼此接近,当它们发生巨大的冲撞,火灾会爆发并毁灭维曼拿和里面的乘客。作为防御措施,在维曼拿中需要安装pattikaabhraka装置。”

分析可知,上述谈论的是太阳、行星引力对维曼拿航宇飞行安全的影响与预防。

三、关于能源与动力

玛赫西手稿第四章介绍了维曼拿飞行器的能量来源与动力。该章节引用其它多个更早古印度典籍(或圣贤)关于维曼拿能量的描述,依次罗列了所谓的“7动力说”和“12动力说”、“5动力说”、“唯一动力说”等4种论点。

在第四章开篇中,引用不同的古文献来源,手稿先分别抛出了“七动力说”和“12种动力说”。其中,“七动力说”的描述如下:“在维曼拿运作中,有7个不同的运转力量。…在维曼拿相应位置,按照规划、配置线圈和转轮等来产生这7种力。维曼拿的动力有七种来源:火,土,空气,太阳,月亮,水和天空。七种动力分别称为udgamaa,panjaraa,太阳能、吸收外来力,太阳能电池,kuntinee和主动力。” “12种动力说”的描述为:“维曼拿的机动动作有12种,对应有12种动力。即启动,抖动,上升,下降,盘旋,超速、绕行、侧向运动,滚动,逆时针运动,静止,和花式表演。”

继“七动力说”和“12种动力说”之后,手稿第四章第二节、第三节中又分别抛出了“5动力说”和“唯一动力说”。其中,“5动力说”的描述为:“五种动力由称作Sadyojaata的电机产生,它们驱动维曼拿做出所有机动动作。” 而“唯一动力说”有如下的描述:“Sphotaayana(古印度圣贤)提出了一种观点,32种维曼拿的运动都是由Chitrinee力来提供动力的。chitrinee力是32种航空运动产生的唯一动力。”

手稿第四章第四节即最后一节中,还对“7动力说”做了进一步的诠释。即“7动力说”认为,“七种力中每一个都能够产生所有的32种维曼拿的运动。由于维曼拿的每一个运动都是由某种特定的力所决定的,因此认为一种力可以对所有的运动负责是不正确的。任何将这一理论进行实践的企图必将被证明是灾难性的。因此正确的结论是,这七种力是维曼拿的32种空中运动的真正原因。”

很显然,以现代科技的视角来看,手稿中维曼拿的能量来源描述是较为紊乱的,各种学说中甚至互相矛盾,无法自洽。实际上,除了太阳能外其他梵文定义的能量甚至无准确的指向。

虽然在能量获取上表述混乱,但在太阳能能存储、传递上原作者却有其独特的见解。书稿第五章“机械设计”中介绍了一种通过镜面反射将太阳能储存在容器中某种特定液体的方式,并通过机械方式将容器中液体储存的能量转化为电能,通过传递到各个部件上。手稿中的管道、电线设计,如同其机械结构一样,是本书中相对符合现代科学的内容之一。

此外,书中第五章还这里描述了维曼拿的电力控制系统:“为了向维曼拿的所有部件提供电力,并使其正常运行,需安装shakti-panjara-keela装置。维曼拿所有的32个部件均有开关,用于控制电气连接和断开,使得飞机能够在任何所需的方向上飞过天空。”

最后需要说明的是,在上述动力作用下,据手稿记载,维曼拿可达到约5800公里的时速,即4.7倍的音速。注:4.7倍的音速属于高超声速范畴,现今只有极少的飞行器能够达到。

(未完待续)

【1】http://blog.sciencenet.cn/blog-39356-1098091.html

参考文献

[1] Shastry, Subbaraya; Josyer, G. R. (1973). VymaanikaShaastra - Aeronautics by Maharshi Bharadwaaja. Mysore: CoronationPress.

[2] Childress, David Hatcher (1991). VimanaAircraft of Ancient India. Adventures Unlimited Press. ISBN 0-932813-12-7.

[3] Kanjilal, Dileep Kumar (1985). Vimana inAncient India : Aeroplanes Or Flying Machines in Ancient India. SanskritPustak Bhandar.

[4] Mukunda, H. S.; Deshpande, S. M.; Nagendra, H. R.;Prabhu, A. & Govindraju, S. P. (1974). "Acritical study of the work "Vyamanika Shastra""(PDF). ScientificOpinion: 5–12. Retrieved 2007-09-03.

[5] Parivrajaka, Swami Brahmamuni (1959). Brihad VimanaShastra. New Delhi: Sarvadeshik Arya Pratinidhi Sabha, Dayanand Bhavan.

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沈海军 沈海军

西北工大学士(1993年)、硕士(1997年)、博士(2000年)、南京航大博士后(2002年);现任同济大学航空力学学院教授,兰州交大兼职教授,博士生导师,飞行器工程所所长。 担任《The Open Mechanical Engineering Journal》杂志编委;教育部教学指导委员会成员。中国纳米艺术第一人,中国昆虫动力飞机第一人,中国三维打印飞机成功设计与试飞第一人。
主要研究方向:飞机设计、疲劳断裂、纳米力学等。已发表论文200余篇,其中,SCI检索30篇余篇、EI检索50余篇。承担或参加过国家863、国家自然基金、航空基金等多个项目。著有《纳米科技概论》、《新型碳纳米材料-碳富勒烯》、《近空间飞行器》、《纳米艺术概论》、《航空航天概论》、《千姿百态的纳米花》等著作。
联系方式:shj@tongji.edu.cn
上海市彰武路100号,同济大学航空与力学学院,200092

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