战争中巧用数学战争中巧用数学

来源 :数学学习与研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dingsiwei2009
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  【摘要】文章介绍了二战期间几则运用数学取胜的战争实例,有力地说明了数学在军事当中也可以发挥重要作用.
  【关键词】军事学;战争;数学
  
  数学的知识与运用是个人与团体生活中不可或缺的一部分.其基本概念早在古埃及、美索不达米亚及古印度的古代数学文本内便可发现.从那时开始,其发展便持续不断地有小幅度的进展,直至16世纪的文艺复兴时期,因和新科学发生相互作用而生成的数学革新导致了知识的加速.时至今日,数学被使用在世界不同的领域上,包括科学、工程、医学和经济学等.对于新世纪世界范围内蓬勃发展的军事学而言,恰当使用数学也可以产生惊人的能量,二战期间的几个战争实例便可以给我们这样的启示.
  一、算准深水炸弹的爆炸深度
  二战期间,英军船队在大西洋里航行时经常受到德军潜艇的攻击.为此,英国空军经常派出轰炸机对德军潜艇实施火力打击,但轰炸效果不理想,对潜艇几乎构不成威胁,英军请来一些数学家专门研究这一问题,结果发现,潜艇从发现英军飞机开始下潜到深水炸弹爆炸时止,只下潜了25英尺,而炸弹却已下沉到70英尺处爆炸,从而导致毁伤效果的低下.经过科学论证,英军果断调整了深水炸弹的引信,使爆炸深度从水下70英尺减为水下30英尺,结果轰炸效果较过去提高了4倍,德军还误以为英军发明了新式炸弹.
  二、飞机止损护英伦
  二战时期,当德国对法国等几个国家发动攻势时,英国首相丘吉尔应法国的请求,动用了十几个防空中队的飞机和德国作战,这些飞机中队必须由大陆上的机场来维护和操作,空战中英军飞机损失惨重,与此同时,法国总理要求继续增派十个中队的飞机,丘吉尔决定同意这一请求.内阁知道此事后,找来数学家进行分析预测,并根据出动飞机与战损飞机的统计数据建立了回归预测模型,经过快速研究发现,如果补充率损失率不变,飞机数量的下降是非常快的,用一句话概括就是“以现在的损失率损失2周,英国在法国的飓风式战斗机便一架也不存在了”,要求内阁否决这一决定.最后,丘吉尔同意了这一要求,并将除留在法国的3个中队外,其余飞机全部返回英国,为下一步的英伦保卫战保留了实力.
  三、战舰危而不倾
  1942年10月,巴顿将军率领4万多美军,乘100艘战舰,直奔距离美国4000公里的摩洛哥,在11月8日凌晨登陆.11月4日,海面上突然刮起大风,惊涛骇浪使舰船倾斜达42°,直到11月6日天气仍无好转.华盛顿总部担心舰队会因大风而全军覆没,电令巴顿的舰队改在地中海沿岸的任何其他港口登陆.巴顿回电:不管天气如何,我将按原计划行动.11月7日午夜,海面突然风平浪静,巴顿军团按计划登陆成功.事后人们说这是侥幸取胜,是拿将士的生命做赌注.其实,巴顿将军在出发前就和气象学家详细研究了摩洛哥海域风浪变化的规律和相关参数,根据该海域往常的最大浪高和波长可以测算出,在这种大风大浪的环境中,舰船虽然颠簸得厉害,但恰恰达不到翻船的程度,不会对整个舰队造成危害.而11月8日正好是一个有利于登陆的好天气.巴顿正是利用科学预测和可靠参数,抓住“可怕的机会”突然出现在敌人面前的.
  四、巧妙对付日机轰炸
  二战太平洋战争初期,美军舰船屡遭日机攻击,损失率高达62%,美军急调大批数学专家对477个战例进行量化分析,并得出两个结论:一是当日军飞机采取高空俯冲轰炸时,美舰船采取急速摆动规避战术的损失率为20%,采取缓慢摆动的损失率为100%;二是当日军飞机采取低空俯冲轰炸时,美军舰船采取急速摆动和缓慢摆动的损失率均为57%.美军根据对策论的最大最小化原理,从中找到了最佳方法:当敌机来袭时,采取急速摆动规避战术,据估算美军这一决策至少使舰船损失率从62%下降到27%.
  五、科学避开德军潜艇
  1943年以前,英美运输船队常常在大西洋上受到德国潜艇的襲击.当时,英美两国实力有限,无力增派更多的护航舰艇.一时间,德军的“潜艇战”搞得盟军焦头烂额.为此,一位美国海军将领专门去请教了几位数学家.数学家说,舰队与敌潜艇相遇是一个随机事件.从数学角度来看这一问题,它具有一定的规律:一定数量的船编队规模越小,编次就越多;编次越多,与敌人相遇的概率就越大.美国海军接受了数学家的建议,命令舰队在指定海域集合,再集体通过危险海域,然后各自驶向预定港口.结果盟军舰队遭袭击的概率由原来的25%下降为1%,大大减少了损失.
  由此可见,虽然数学是一门古老的学科,但是在现代的社会生活、科学研究、战斗比武当中依然可以发挥重要的作用.身为新时代国防保卫者,更应学好数学、用好数学,用科学的数学知识来武装自己.
  
  【参考文献】
  [1]卢保亮.战例中的数学智慧.思维与智慧,2004(12):45.
  [2]唐黎标.现代战争中的数学奥秘.课程资源,2006(2):36-37.
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