科學家在戰爭中創造的奇跡

歐陽江南

科學家做起了后勤工作

1941年9月，德軍以30萬重兵封鎖了列寧格勒，堪稱世界戰爭史上最慘烈戰役之一的列寧格勒保衛戰正式拉開序幕。列寧格勒的軍民們除了要頂住敵人在軍事上的壓力，還必須全力解決食品、疾病等問題，蘇聯科學家們在這方面作出了卓越的貢獻。

當時，除了饑餓威脅之外，人們還面臨著一個十分危險的敵人——壞血病。預防和治療這種病，必須要補充維生素C。列寧格勒市近郊生長的針葉樹，可作生產維生素C的原料。于是，全市各農場被要求每天向酒廠和維生素工廠提供30噸針葉樹枝，以保證這些工廠每天能加工出200多萬人份的針葉樹浸液。在科研人員的幫助下，針葉樹浸液的加工裝置被迅速安裝到醫院、工廠、部隊和學校，很快有100多個廠家生產出針葉樹浸液，從而使列寧格勒這座被封閉的城市，沒有大面積出現因壞血病而喪生的人。

到了年底，由于食品中的蛋白質不足，列寧格勒軍民中又出現了一種可怕的疾病——營養不良癥，它的死亡率很高。可是，在被鐵桶般包圍著的列寧格勒，到哪里去尋找奶、肉、魚、蛋等高蛋白食品呢？還是科學家有辦法。他們知道，用鋸末制取的酵母中含有大量的蛋白質。于是，他們先將鋸末用硫酸溶液進行酸性水解，然后用石灰中和，再經過一番處理，就獲得了葡萄糖溶液。以這種多次澄清的溶液作為培養基，把由水解獲得的酵母引子置入其中，便得到了壓縮酵母。這些酵母中含有大量的維生素，蛋白質的含量也可達到50%。用酵母對營養不良患者進行試驗性治療，收到了非常好的效果，挽救了無數患者的生命。

接著，許多市民特別是前線的士兵，由于缺乏雄生素A，患了夜盲癥。面對這種情況，科學家們采取了用野生植物生產罐頭的措施，這樣一來，夜盲癥也被征服了。

1944年1月，蘇軍最終取得了會戰的勝利，列寧格勒的軍民永遠不會忘記，在那艱難困苦的歲月里，科學家們所建立的不朽功勛。

科學家獻出的勝敵良策

第二次世界大戰中，日本“神風特攻隊”的自殺飛機給美國的航空母艦和其他艦只帶來很大威脅。怎樣對付它們呢？美軍請出了科學家共商對策。

科學家們詳細分析了477次艦只遭受“神風特攻隊”攻擊的記錄后提出，防御的方法應該因艦而異。在海上，大艦只的擺動，并不顯著影響射擊的精度。因此，它應充分發揮對空火力擊落敵機。小艦擺動大，射擊不易命中敵機，應作“之”字形運動，盡量減少損失。對大艦只來說，橫向發揮火力要比縱向好得多，因此一般情況下應以橫向迎戰為好。但是，當敵機從低空攻擊時，大艦橫向雖能充分發揮火力，但受敵攻擊的橫截面增大，此時應改為縱向迎戰。

美軍太平洋艦隊按照這一方案改變了作戰方法，效果顯著，艦只損失大大減少。

1941年3月，英國空軍上將鮑希爾聽從科學家的建議，成立了一個由專家組成的作戰研究小組，共同商討裝備使用的最佳對策。當時，英國皇家空軍用來攻擊德國潛艇的深水炸彈，命中率只有2%左右。有人提出應盡快研制命中率高的炸彈，有人則認為應把重點放在研究炸彈的使用方法上，決策者一時很難作出決斷。

統計學家威廉斯教授運用統計學方法從大量數據中發現，約有40%的飛機是在潛艇下潛深度只有20～30英尺（1英尺約等于0.3米）時，就投放了深水炸彈，而他們的深水炸彈都是定在100～200英尺的深度爆炸。問題就出在定深標準上，炸彈在100～200英尺深度爆炸時，潛艇還沒有潛到這一深度，當然也就炸不著了。

威廉斯教授向軍方提交了研究報告，并說出了自己的建議：應重新制定深水炸彈的定深標準。在此后的交戰中，英國皇家空軍炸沉德國潛艇的數量，一下子提高了5倍多。

軍事運籌學幫助制定戰術

軍事運籌學是20世紀40年代形成的一門學科，主要研究軍事活動中能用數量來表達的有關運用和籌劃等問題。它根據問題的要求，通過數學分析和運算，作出綜合性安排，以達到有效地使用兵力和物力的目標。

1943年2月，美軍獲悉一支日本艦隊集結在南太平洋的新不列顛島，準備開往新幾內亞。當時，擔任美國西南太平洋空軍司令的肯尼將軍，奉命組織力量攔截轟炸這支日本艦隊。

可是，從新不列顛島到新幾內亞有南北兩條航線，每條航線都需要3天的航程。美軍從天氣預報中得知，在最近3天內，北路航線是陰雨天氣，南路航線天氣非常晴朗。在這種情況下，日本艦隊會選擇哪條航線呢？怎樣才能在最短的時間內發現日軍艦隊呢？

由于受兵力和時間的限制，美軍不可能同時搜索兩條航線。但是，他們根據軍事運籌學的理論，提出了4種可能情況。

1.搜索力量主要集中在北路，日本艦隊也走北路。北路天氣雖然差，能見度低，但因搜索力量集中，有可能在1天內發現日軍艦隊，從而可以爭取到2天的轟炸時間。

2. 搜索力量主要集中在北路，而日軍的艦隊走南路。南路天氣很好，便于偵察機搜索，雖然主要力量集中在北路，但仍有少數飛機搜索南路。這樣，要發現日軍的艦隊也需要1天時間，留有的轟炸時間也有2天。

3.搜索力量主要集中在南路，而日軍的艦隊走北路。這就是說，北路只有很少的飛機在很差的天氣條件下搜索，這樣要發現日軍的艦隊得花費2天時間，而留下進行轟炸的時間則只剩1天了。

4.搜索力量主要集中在南路，而日軍的艦隊也走南路。這樣一來，進行搜索的飛機多，天氣情況好，能夠在很短的時間里發現日軍艦隊，可以有接近3天的時間進行轟炸：

從軍事運籌中得出的結論看，美軍采取第4種搜索方案最為有利，而日軍采取走北路的方法最合適。但是，在戰爭中，敵人是按照對自己最有利的情況來行動的。因此，應以敵人認為有利的情況來選擇搜索方案。

于是，肯尼將軍根據上述意見，決定把主要力量集中使用在北路航線上，結果不出所料，美日之間的大海戰真在美軍預期的地點發生了。

數學鑄就了軍隊之魂

1944年，美國紐約州立大學韋弗教授接到軍方請求，希望幫助確定攻擊日本大型軍艦時水雷的布陣類型。因為當時美國海軍對日本大軍艦的航速和轉彎能力一無所知，所以只好求助于數學家。

當這一問題提交給韋弗教授負責的應用數學組時，有人馬上提供了一份資料：1887年，數學家凱爾文曾研究過，當船以常速直線前進時，激起的水波沿著船只前進的方向形成一個扇面，船邊的角邊緣的半角為19°28'，其速度可以由船首處兩波尖頂的間隔算出來。于是，韋弗教授根據相關公式和軍方提供的日艦照片，準確地測算出了日艦的航速和轉彎能力。據此，美國軍方重新調整了水雷的布設方案，一試果然大見奇效，日本軍艦在美軍的水雷陣中一艘接一艘地葬身海底。

戰爭初期，希特勒的空軍給同盟國造成很大威脅。面對德國的空襲，英國要求美國幫助增強地面防空力量。最終，美國數學家維納給英軍提供了一套準確的數學模型用于指揮火炮，使火炮的命中率大大提高。這一數學理論組成了隨機過程和控制論的基礎。

第二次世界大戰中，軍備消耗驚人，如何做好軍火質量控制和抽樣驗收變得十分迫切。隸屬于應用數學小組的瓦爾德，研究出一種新的統計抽樣方法，這便是現在通稱的“序貫分析法”。這一方案的發明，為美國軍方節省了大量軍火物資。

有人評價，在硝煙彌漫的戰爭中，數學鑄就了軍隊之魂。在第二次世界大戰期間，僅德國和奧地利就有近200名科學家移居美國，其中包括世界上最杰出的數學家。美國軍方從那時起，就十分熱衷于資助數學研究，甚至對應用前景還不十分明顯的項目，他們也樂于資助。有人認為，第一流的數學家移居美國，是美國在第二次世界大戰中最大的勝利之一。