这篇文章的想法起源于前几天的一个新闻,说引汉济渭工程横跨秦岭底部的近一百公里的输水隧洞贯通了。题目有点儿标题党了,叫输水隧道或许更贴切一些。

秦岭是中国大陆气候的分界线,横亘在四川盆地和关中平原之间,隔绝两地往来,自古就是天险。

而在秦岭北侧,也就是位于陕西省靠近关中平原的那一侧,秦岭北麓,它的名字就叫终南山,听过这个名字的人很多,但知道具体位置的人却比较少。也许是古时秦汉的人们从长安往南走,一直走到了头,它挡住了南边的去路,于是就把他叫做终南山吧。

所以,这条隧道穿越了终南山下,也不算太偏题。

在小说和故事里,有很多人在终南山隐居。这里应该确实是个适合居住的地方,有权贵已经用脚投票证明了。前几年的新闻,在秦岭北麓有很多违建别墅,甚至震动了一号领导人,连续发好几个指示都没有能拆掉。

关中平原四面环山,每个方向都有狭窄的出口通道,易守难攻,自古都是各个王朝建都的地方。

然而他有一个致命的问题,那就是缺水。唐朝中后期就是因为长安饮水的问题,基本上把行政中心开始转到了洛阳。 自此之后,西安再也没有在历史当中作为王朝的首都。甚至当年朱元璋都曾经派人去考察过,打算迁都,可惜还是因为水源和交通的问题,最后放弃了。

有人说是因为汉唐之后,中国的气候发生了变化,开始慢慢的变得干燥,导致西安降水减少才使得文明的中心逐渐的东移。其实这个理由根本站不住脚。北京同样很干燥,但是还是可以作为国都,主要还是因为平原交通方便,加上运河联通。古代人对水的需求并不像现在这么剧烈,往地下挖口井是可以用的。唐末的时候,主要是西安的地下水污染严重。

秦岭自古就是天险,不然李白也不会发出蜀道之难难于上青天的感叹。陡峭的山壁上没有任何道路,古代人硬生生的就是往里边凿一个一个洞,然后插进去木头,这些木头一个接一个的连起来,做成类似于阶梯的东西,进而形成道路。这种道路被称为栈道。当年楚汉争霸,就留下了耳熟能详的“明修栈道,暗度陈仓“的典故。从这些历史的光影当中,依稀可以窥见穿越蜀道的艰难。

而在科技现代化武装的今天,我们终于可以在一定程度上来攻克这些大自然的天险。前几年刚修通的西成高铁就是个例子,刚开通的时候,我还专程去乘坐体验过一次,全线基本上没有什么风景,几乎都是隧道。

饮水工程比单纯的修路更难,不同于道路可以因势利导,选择最容易的方向。从汉江引水需要考虑到高度落差,形成自流,所以才要凿穿秦岭底部,工程量巨大。

解决关中平原缺水问题的引汉济渭工程,十几年前就开工了。然而,却是花了十几年时间,才掘通了98.3公里的引水隧道,平均一年不到10公里。当然,能凿穿秦岭底部,也是一个壮举了。

今天要讨论的不是这个工程的细节,主要是相关的一些技术的引申和思考。

隧道是我们如今为数不多的可以用来对付险峻地形的武器。所以有必要仔细深入的研究讨论一下他。

早期的人们是靠手工去开凿,加上一定程度的爆破。每天掘进一点点,直到贯通。现在仍然有一些国家和地方在使用这种方式。

直到后来,人们发明的盾构机,极大的加速了隧道的掘进。我们看中国这些年基建开始发力,到处修路架桥,其实盾构机功不可没。

盾构机的原理这里就不解释,有兴趣可以自行搜索。我们这里简单考虑一下它的改进。

盾构机在掘进的过程中,工作环境是很艰难的,里边高温,高湿,甚至岩壁也有各种各样的地质情况,有的硬,有的软,甚至有的还会冒水,这些都是一些极端的状况。甚至有时候决还会岩爆,石子就像子弹一样,会危害到工人的生命。

如果我们可以改进盾构机,一方面我们可以把它自动化起来。让它可以用很少的人,甚至不需要人就能够自动化的掘进,或者说我们只需要在远处无线进行操控就可以了,不需要任何人在隧道里作业。

另一方面是改进他的掘进速度,当然这是一个巨大的工程难题,比如发明新材料构成的刀具等,并没有那么容易的解决。我们姑且就假设一下吧。

如果有自动化的,快速掘进的盾构机来替我们工作,我们可以做到什么呢?

我们可以沿着新疆塔克拉玛干大沙漠南麓的昆仑山脉开始掘进,一直朝着大渡河或者说怒江或者雅鲁藏布江等方向,挖一条一两千公里的隧道。当然这个隧道并不一定是完完全全的单一隧道,在中途某些山谷里,我们可以挖一些深坑,作为一些中途的站点,分成若干个段,若干个节点,每一段有几百公里。可以适度的让这个隧道有一定的倾斜,让他从海拔几千米,一直降到最后南疆盆地的一千米左右的海拔,这我们就有了一个可以自行流通的,长距离的输水管道,从中国降水丰富的西南引水到基本上降水稀少的南疆沙漠。

这些水可以把南疆沙漠改造为良田,如果合理的安排流量,位置等,甚至可以新增一两亿亩耕地,也就是意味着额外提供几亿人的粮食,背后的经济和社会效益是巨大的。

为了减少蒸发,新.疆人发明了一种叫做坎儿井的引水装置,有兴趣可以自行搜索,其实这种长距离的饮水隧道,如果中途一部分一部分来看的话,确实是像一个巨大拉长版的坎儿井。

每个几百公里有一些露天开放的深谷,这些深谷是作为隧道掘进过程中的一些中间节点,避免太长而无法对准隧道掘进的位置,同样也能提供一些通风透气,避免隧道缺氧。但是几百公里可能距离有点儿远,也可以做成几十公里。如果可行的话,可以利用河流的落差,逐梯次的在这些深谷做一些水电站,这样就可以给整个隧道提供照明和一些风机的电力来源。

如果隧道的宽度和高度足够的话。那么除了输送水以外,也可以通行一些小型的集装箱船只来进行物流运输。可以做成自动化的电动船只,也可以有人来驾驶。这样就可以为整个青藏高原提供便捷的物流通道,一举多得。

当然除了引水以外,如果我们能够实现这个长距离自动化的掘进超长隧道的话,在全国各地有山的地方都可以开凿运河,也同样可以修建常规的高速公路,那些天然的地形地貌再也无法阻隔我们人类交流沟通的步伐,具有划时代的意义。

目前看来,我们需要克服的技术难度并不是太多,只要不断的改进优化投入。在不久的将来,可能是几十年一百年,甚至更短,这种全自动盾构机就有可能实现。连通山川阻隔,变沙漠为良田,重构地理格局,改变国家和民族的命运。

这并不是一个多么高大上的技术,然而如果突破的话,就会成为一个标志性的节点,人类文明进化史当中一个重要的转折。

好吧,写的有点发散, 因为确实如此,源自于这几天走路散步的时候,偶尔用手机记录下的一些想法,最后简单的整理了一下。

我们经常可以在科幻电影里看到在一个培养皿里把人冰冻或者说深度睡眠,然后几百年后重新打开。这种方式在星际旅行或者其他需要大量时间的场合非常有用,可以让人以某种程度,某种意义上向未来的世界旅行。

或者说某种程度上可以延续人的生命时间跨度吧,但是这个生命时间跨度是有限制的,相当于压缩掉人生无聊的时间。

当然科幻电影里那种像速冻水饺一样的冷冻技术过于不现实,很容易直接把人冻死,我们现在还没有找到可行的方式来进行这样的冰冻。至少理论上和现有的工程技术上是不太现实。

今天我们考虑一个更现实的,类似于这种冷冻睡眠的技术。

正常人在晚上睡眠的时候有好几个阶段,其中有一个睡得最深的阶段,我们就叫深度睡眠,这个阶段的心率是很低的,大致有五六十的样子。而且人的新陈代谢以及其他的各种各样的器官的功能都开始变得缓慢。正常人的心率有个七八十,特别是我们运动的时候心率会更快一点,所以如果我们能够一直保持50的心率,就类似于正常晚上深度睡眠的时候,这个代谢程度等同于能够把人的寿命增加一倍。

至于睡眠的机制,我们还没有找到他具体的细节,但是肯定是大脑通过调控机体的一系列的化学反应和各种各样的蛋白质传递的这个消息。比如说褪黑素,就是一种让人陷入睡眠的一种激素,很多安眠药都是有这种成分。如果我们能够找到,确切的说是人进入深度睡眠阶段,分泌的那种化学物质蛋白质或者某种有机物,我们就可以把它注射到人的体内,让人一直保持这个深度睡眠阶段。在睡眠前只要吃够足够的食物,我们通过某种自动的监控系统每隔一定时间让人服用或者注射这种激素,那么我们就能长时间的保持在深度睡眠的状态,把心率维持在50也就是说维持生命的状态,然而又没有过多的消耗,这样可以连续睡个两三天再醒来。这个技术如果能够实现的话,那么对某些无聊的任务,比如说星际旅行,或者那些集装箱货轮的海员们,他们有时候就可以在床上连续睡好几天才醒过来,这样子的话比如说一年的时间就可以能压缩到几个月。一方面这意味着寿命的延长,另一方面意味着无聊时间被压缩,可以把生命花在更多的有意义的事情上。

如果我们能够更进一步的话,也就是说除了我们现有的人体进入深度睡眠的调节机制,我们找到相应的化学物质的激素等相应的药物来调节,我们是否能够对这个系统进行更深度的操作,比如说把心率降得更低,降到比如说每分钟10次,然后让身体维持必要的状态,这样我们一次睡眠可以从一晚上一下子扩展到十几天,这样子的话一年就相当于一个月而已。每次睡一觉半个月醒来一次作为一天来过。

离我们最近的恒星系是半人马座阿尔法星,他离我们的距离有4个光年。如果我们想到达这个恒星系的话,必须使用核动力飞船才行。

地球的脱离速度大致在7.9公里每秒,太阳系的脱离速度是16.7公里每秒,我们的航天器现在大致基本上就在这个速度,如果再加也就是几十公里的量级。假设我们制造一种航天器,不管是使用还没有实现的核聚变的能源,还是现有的可行的,裂变的能源。我们假设这个航天器的可以不依赖外界能量,自身的能量就可以维持个几百年,这样子的话我们才能进行恒星际的探险。我们可以在太空中一直进行加速,因为飞船上的物质是有限的,我们可以使用太阳风等粒子进行反冲,甚至可以用磁场捕获宇宙空间中的粒子然后作为等离子引擎的物质用更大的速度喷射出去。假如可能的话,可以把飞船的加速度稳定在10米每秒,正好是地球的重力加速度大小,这样只要适当的设计飞船内部的布局,就可以像地球上一样正常的生活了。

按照这个加速度的大小,一天可以加速864公里左右,只要一个月就可以把飞船加速到光速的十分之一,当然由于相对论效应的存在,过高的速度是不太现实的。三万公里每秒的速度可以保证在四十多年之内到达半人马座阿尔法星。如果我们巧妙地调整加速度和减速的数值,可以一直保证飞船上存在重力的。

如果我们能够实现睡一觉半个月,能有十几天的时间跨度,那么就可以把这个四十几年的时间压缩到4年。这个时间在航天员一生之内进行往返是很现实的。

好吧,有点跑题了。除了星际旅行,如果深度睡眠这种技术能够实现的话,我们在很多场合都可以使用它。特别是因为人生有很多无聊的事情,有时候你要想办法跨过这段时间。

对于有些人如果愿意的话,再可以把人生中的几十年拉长到上百年或者几百年,这样子的话就可以活到更久的未来,去看那些人类没有发明的技术,再比如说有一些人得了癌症之类的很难治疗的疾病,现在还没有药物来进行有效的治疗。可是未来说不定就有办法对他进行治疗。所以与其现在每天煎熬不如进入这样子的深度睡眠状态,把好几天当成一天过。这样过个几年或者几十年后说不定就有治愈的可能了。

客观的说,找到进行深度睡眠的那种激素或者化学物质,让人长时间维持在心率50左右的深度睡眠状态,从而把一晚上拉长到三四天是很有可能的。

只要我们找到晚上促使深度睡眠那个阶段的整个人体机制调控状态,找到相应的那个真正起决定性作用的那个物质。就像那些糖尿病人天天打胰岛素一样,我相信进入这个睡眠状态肯定是有一种化学物质来控制的。

这是非常现实和可实现的。如果真的有人研制出来这种药物,不管是口服还是注射的,肯定会有巨大的市场前景,名利双收。

所以我一直很奇怪制药行业天天在研究各种各样的单抗,mRNA什么的,治愈各种疾病的药物,却没有人去考虑过,从这个角度去考虑,去来研发一种深度睡眠的药物。

计算机行业现在已经越来越饱和了,而且更多的只是技术性的改良而已,没有什么新奇的革命性的技术出现,未来我更看好的一个方向是生物制药。现在的年轻人或者毕业生都被吸引到了软件领域,觉得这个行业工资高,很少人真的仔细的去看一下未来,去看一下真正未来科技前进的方向。其实与其跟大量的人内卷竞争,倒不如选择一个有可能爆发的新兴领域。另一方面,中国发展了这么多年,对很多家庭来说,生活或者吃饱肚子都不是一个问题了,是时候可以追求一些真正有意义有价值的东西了。

得益于长征5号的研发成功,我国航天最近能够把大重量的东西送上太空,所以最近看到了一系列的突破。比如登陆火星,比如空间站,比如月球挖土。
当然这些只是在重复做美国人曾经完成过的事情,我们既然现在有技术有资源为什么不尝试一下前所未有的探索呢?
这是我的一个理想,那就是在月球上建造一个可以住人的基地,甚至建立一座微型的城镇村庄。这并不是科幻,离我们一点都不遥远,只要利用现有的技术是完全可以实现的,可以说只是一个工程问题。
首先我们看现有的空间站,其实已经很大了,至少有几辆大巴车那么大小,是可以住好几个人的,我们在月球上建立基地,第1步也可以把类似的东西发射到月球上,一个一个组装起来,就像现在空间站上用的技术是一样的。
这里最重要的问题要解决的就是能源和材料这样的问题,包括物质。比如说建造,我们想大规模的建造一个类似于购物商场那么大小的基地的话,那么完全从地球上发射是不太现实的,但是我们可以利用月球上已有的物质,看看能把一些什么机械设施发射上去,在月球上就可以采矿,并且制成铁各种各样的金属。进一步可以用来构造基地自身。这样子只需要发射一部分工具,然后利用这些工具开采加工月球上的物质,这一切可以通过几个航天员远程操控的无人机械进行。
先看看现在最需要解决的能源问题,我们可以用几个太阳能板来产生一定的电量,现在空间站就是这样工作的。它的问题也很大,因为能量输出实在是太小了,只是简单的提供一些生命支持,如果进行大规模的工业活动肯定是不够的。
那么我们能不能发射一个核反应堆到月球上呢?这是一个很值得考虑的问题,至少在看来是可以解决的,我们可以把反应堆做得很小,至少目前我们已经在核潜艇上用一些小型的反应堆了,它只有几十吨,而且大小也不是特别大,可能直径只有八九米的样子。而且他这些大小大部分都是外面的屏蔽壳来屏蔽辐射,用来屏蔽辐射的真正核心部分,反应堆的核心并没有多大,而且我们还可以拆分开来,反应堆,燃料以及其他一些组件单独发射,然后到月球上再进行组装。
事实上在月球上的核辐射并不是一个什么问题,因为月球没有大气层,而且受到太阳风等各种各样宇宙粒子射线的影响,月球每天都接受大量的辐射,所以说核反应堆完全不用太考虑保护怎么把这些辐射给屏蔽掉,月球不是地球,宇航员出门都是要穿防辐射的航天服,我们的空间站本身也要是防辐射的。

近几年很多企业以及科研院所都在研发小型核反应堆。比如劳斯莱斯,最近报道说他们在研发一个小型核反应堆,目的就是到月球上去采矿。他们一直做飞机发动机以及核潜艇反应堆好多年了,所以在这方面应该有很多经验。核反应堆的微型化是一个很重要的趋势,毕竟如果能把它塞进汽车集装箱,而且能提供大量足够的电力的话,无论是在军事还是民用救灾等方面,都有很大的用处。当然前提是保证核燃料的安全性。

如果有一定担心的话,在月球上我们可以给核反应堆打造一个适合的地形。比如挖一个大坑专门放置它,这样可以挡住它水平方向的辐射,朝着太空的辐射,我们是可以不用管的。这个核反应堆可以放在我们月球基地几公里之外,通过线缆把电力输送到基地就可以了。考虑到冗余备份,可以多建几个类似的反应堆电站,即使一个不工作也不影响基地的正常运行。
一个潜艇的核反应堆大致有几百兆瓦的功率,我们其实可以把这个功率做得更小一些,只要有几十兆瓦甚至几兆瓦的功率就够了。前期可以建设一个几十人的基地,这已经不少了,现在的国际空间站最多也就容纳七个人而已。

我们可以先发射一些类似挖掘机等机械装备到月球上。有别于传统的挖掘机,我们把它做成电动的。因为月球表面是崎岖不平的,我们可以采用坦克那样的履带以及其他一些技术使他拥有全地形通过能力。现在电动汽车上面的电池,比如说像特斯拉的电池大致有将近一吨的重量,能提供四百多公里的行驶里程。直接把这些电池模块移植到这些挖掘机上,能够给提供几个小时的工作时间就够了。当然我们可以把电池做得更大一些也行,这样子的话没有必要,这都是权衡取舍了,到时候可以做成模块化的设计。
如果能在这些挖掘机上做一个驾驶室,就像航天服一样封闭的且含有氧气,工作人员可以直接坐在里面操控挖掘,那就是最好了。但如果这些需要的空间太大或者说重量太大以至于不划算的话,也可以做成远程遥控的,可以让工作人员在一个专门的通行车辆上,在它几十米上百米远的地方进行遥控操作也可以。
可以利用这些机械在基地周围往外修建道路,这里所谓的道路是指削峰填谷,把路铺平可以通过履带式的机械即可,没必要像地球上的路那样规整。
月球上有丰富的稀土元素,以及我们未探索的各种各样的矿产,这些矿产有可能包括铁矿啊以及各种各样的稀有金属。对我们来说,前期最重要的我们可以找到一些小型的铁矿或者什么之类的。开采这些铁矿,并且把他们提炼成钢铁。这些钢铁可以用来建造我们的月球基地,这样子的话我们可以把月球基地建得很大很大,比如说达到一个购物商场的大小,或者构造很多类似的建筑单元通过管道把他们连接起来,把这些各种各样的单一的建筑体组成一个小型的村镇。
在月球上建立一个炼钢厂是一个挑战,毕竟没有大气不同于地球的环境,而且我们可以使用的能量只有电能,同样月球上的铁矿石的化学成分跟地球上的可能有些区别,所以钢厂的结构和原理会有很大的不同。不过,在理论上是可行的吧,有时间可以仔细研究一下。

有了钢铁,我们就并且能把月球建设的很大,利用钢铁焊接起来的密闭房屋,里面充入合适的大气,人类就可以居住了。如果空间够大,可以在里面通过灯光建立室内农场,种植一些蔬菜。我们只要给基地送上去几十年的粮食,就足够维持运转了。更进一步,可以种植一些粮食作物,小麦水稻当然好,但是需要的空间大产量低,最好的选择是种植红薯和土豆,如果规划得当可以给基地提供自给自足的食物供应。在电影火星救援里面,主角就是依靠在火星上种土豆进行生存的。

以目前长征五号的运载能力,还不足以实现登月。现在正在研发中的长征九号就是专门为登月研发的一颗火箭,它的研制成功才能实现我们载人登月。所以还要等好几年。不过据报道,长征九号的研发现在加快了速度,改为多个成熟发动机捆绑的形式而不是当初的单一大推力发动机,这类似于spacex的玩法。时间方面应该比重新研发一个新型发动机要快不少,毕竟稳定性测试需要花大量时间。

空间站是个很好的东西,当年前苏联就得出论断,认为登上月球没有太大实际意义,而地球近地空间站可以进行各种各样的观测和科研,还有一个失重的环境可以进行各种各样的实验,他们给出的综合结论就是发展空间站是更划算更经济的一种方式。

但是月球基地不同于简单的登月,同样也有它的优势。首先没有大气层有利于科研观测,而且月球上有各种各样的矿产资源可以进行开采,如果有足够的矿产燃料各种各样的东西开采出来的话,甚至我们都可以在月球上直接建一个发射基地,火箭之类的大部分都可以直接用月球上开采的元素来进行建造。比如说去火星的话,从月球进行发射,它的成本比地球要小很多很多,因为月球的重力很小。

月球上有重力,而且这个重力不大是地球的1/6,这很重要,因为我们普通人类可以在上面背负更多的重要的东西,比如说航天服可以做的很重,可以装上去更多的能量和氧气燃料,这样子的话就可以走很远,而且人类在上面可以跑得很快很远,这是一个优势。有重力的话就不用考虑各种各样失重情况下需要担心的比如说航天服离开了空间站飞走了就回不来了等问题。月球基类似与地球的环境,只不过重力减小而已,可以慢慢到处走。

从我们现有的技术来看,没有任何科幻的元素,都是已有的已实现的,我们可进行工程化的东西。建造一个类似于一个村镇的大小的聚集单位,比如说容纳几百人上千人都是可能的。我们可以在月球上建立真正的人类永久驻扎的基地。
如果月球上能够实现粮食自给自足,那就更好了,一旦真正自给自足的闭环能力可以得以形成,月球基地就可以脱离地球的补给而单独存活,甚至发展成为人类的一个月球分支。当然前提是月球月上有足够的核燃料,以提供核反应堆的持续运行,而且月球上的人需要学习大量的知识,把他们维护起来。

1970年左右,美国国力处于巅峰时代,他们进行了登月,而且实现了一系列的成果,今天人类虽然在机械和能量燃料方面没有什么推进,理论上也没有大的突破,但是很多应用技术已经有了飞跃。主要代表是集成电路芯片的发展带来的一些微型控制器和通信技术。
比如说控制器,当时的芯片跟现在的芯片数字化控制技术简直是天壤之别,当时飞船上的阿波罗计算机只有2k的内存,72k rom,使用汇编编写控制代码,现在随便拿个stm32都能秒杀它。
甚至现在都可以看到国际空间站里的一些模电时代的仪表盘,而中国的空间站里全部都进行了数字化,提升还是很大的。
另一方面的大量进展是在通信技术上,举个例子,得益于数字基站,我们空间站的宇航服就是通过CDMA跟空间站来通讯的,可以直接传递音视频和控制指令。比当初的短波模拟信号通信强大很多。
不得不佩服当年的登月,原始的计算机加上一行行汇编代码,都实现了这样的壮举。
另一个则是这些年电池技术的发展,不讲成本的话其实已经可以实现各种各样的电动机械了,加上其他一些化工和材料方面的进展,其实现在实现登月的条件要比1970年左右好太多了,这也使得月球基地的建设成为可能。

今天,中国的国力已经超过当年登月时的美国了,而且还在持续增长当中。加上人类技术进展的加持,可以实现的远比当年多得多。按照我们目前的航天规划,是有在月球南极上建立一个基地的打算的。我个人觉得,除了简单的科研基地以外,可以分阶段分步骤,把目标和计划制定的更宏大,更长远一些。

简单重复的实现登月只是在重复美国人伟大的成就而已,如果我们真正能够建设成月球基地并且进行采矿等一系列操作的话,这将是人类史无前例的壮举,才是真正引领人类科技探索的未来。

有生之年,我们很可能看到这一切都成为现实。

这几天郑州暴雨,各种画面视频令人触目惊心。

洪水在河南自古就是不断重复的灾难,这一点在各种史书里都可以找到记录。

不过,在我的记忆里,小时候雨下的最大的时候,也就是把沟道河流填满,没有那种所有地方都淹没很深的大水。也许是概率吧,攒了多年,终于暴发了一次。

今天随便写点,不讨论自然灾害,就简单的记录下我的一些思考。

这次破纪录的一小时降水超过200毫米,超过所有中国陆地降水量的极值。

为什么郑州会下这么大的雨?为什么降水更多的沿海城市比如深圳上海没有这么大的雨呢?那些沿海城市因为台风导致的暴雨难道不应该更大吗?

这是我心里的疑惑,也一直在思考答案。下面写的,都是个人的一些想法观点,并没有花大量时间精力去做科学的研究论证,看看就好,没必要较真。也许将来有大把的空闲时间了可以再去做更细致的研究,今天写下来只是记录一下自己的想法思考,方便将来翻阅备忘。


先看一下年平均降水量,郑州大致在600多毫升左右。作为对比,我们拿深圳来举例子,深圳的年平均降水量大约是1900多,大致有三倍的样子。

这样看来,深圳确实降水比较多。

然而,下的多并不意味着短时间内下的大。就像跑步,跑得远并不意味着短时间内跑得快。

可为什么深圳瞬时雨量不够大呢?

我们先看看降水是如何形成的。

通过蒸发,大量的水蒸气进入空气当中,这些含有水汽的空气形成所谓的云,当他们与冷空气相遇的时候,水汽凝结,就形成了雨滴。

先给出一个简单的规律:

空气中储存的水汽多少跟温度有关,温度越高,能储存的水汽量越大。

这个比较容易理解,比如冬天嘴唇容易干就是因为温度低空气里的水分较少。

再比如夏天,我们从冰箱里拿出一瓶啤酒,过一会啤酒瓶上就会布满了水珠。这是因为夏天空气温度高,含水汽量高,而刚拿出的啤酒温度低,它会导致周边的空气温度降低,低温空气储存不了那么多的水汽,就凝结析出了。

降雨的过程跟这个也差不多,南方从海洋上吹来的风饱含水汽温度高的空气,突然遇到从北方吹来的寒冷空气,形成对流并向上抬升,迅速凝结,就形成了降水。

当然降雨除了这种,还有一种是被山坡抬升导致的。抬升过程中,海拔越来越高,空气温度开始降低,而且大气压大气密度也在降低,导致储水量更低,于是水汽凝结降雨。

降雨的大小取决于什么呢?当然跟空气中的水汽储量有关系。同时,也跟对流空气的温度差有关系,就像我们从冰箱里拿出的啤酒,温度越低凝结的水滴也就越多。

其实理解了这个原理,很多问题就比较容易推出结论了:

  • 瞬时降雨的大小取决于空气中水汽的储量密度以及对流温差强度
  • 空气中的最大水汽储量密度取决于温度。

所以,瞬时降雨的大小取决于当地最高温度,因为这决定了空气中水汽储量的上限。

我们看一下各地的最高气温,这都有气象数据可以查到。深圳夏天大致在30多左右,其实并不算热,主要是潮湿。因为靠海的缘故,热量大部分用来加热海水蒸发。

河南这种内陆平原就不一样了,阳光照射大地全部用来加热,温度甚至都能到40度以上。夏天三十七八度很正常。

忘了在哪看的说每升高一度水汽储量增加7%,我没有去仔细查证,但是感觉增长曲线不一定是线性的。

可以认为,郑州的温度甚至可以比深圳高10度左右,这带来的水汽储量差别是巨大的,这也导致郑州暴雨的上限要远比深圳高。

同时,北方过来的冷空气到河南的时候温度要比到深圳的时候更低。因为横跨中国大陆的过程中它们可能慢慢被传递热量升温。这样看来河南这边的对流温差强度大的概率更高。

水汽含量高,加上对流强度更高,所以,北方内陆出现瞬时大暴雨的可能性其实远比沿海城市要高。

在北方,暴雨的危害主要来自于猛涨的水位无法快速流走。雨过之后,洪水往往快速消退。并不会形成长时间的内涝,地面很快就恢复了干燥。

来自海洋的水汽进入内陆平原,如何不停的积聚,以及受到冷空气对冲、山坡的阻拦等产生各种运动和交互的细节,可以看作一个随时间变化的气流运动。要去模拟这些空气的气流是十分复杂的,它是三维变化的,通过数值模拟计算的话要牵涉到大量的微分方程,各种各样的参数,且很容易被一些细小的因素参数影响。所以天气预报往往需要超级计算机去模拟计算,也很难做到精准。不过鉴于天气预报都搞了这么久了,气象学应该有一个简单可以用的模型吧。等将来有大量空余时间了再去仔细搜索研究下。

需要指出,并不是温度高了,空气中的含水量就高,只是说明储存的能力变多了,需要水汽不停的蒸发或运输进来才相应的增多。西北沙漠地区就是个例子。

我们把空气中的水汽含量的百分比称为相对湿度,数值范围在0%到100%,分别对应完全没有以及水汽饱和。这个数值可以代表我们人体对潮湿的一种感觉,太干太湿都会觉得不舒适,看天气的时候可以注意一下这个数值。

记住,相对湿度在不同温度下真实含水量的绝对值是不一样的,它代表的只是水汽饱和度百分比。所以,冬天的80%可能比夏天的40%含水量更少。

好了,大致就这些,概括一下,可以认为全文只有一句话:温度上限决定暴雨大小的上限。

最近因为一个项目需要,对wordpress进行了简单的二次开发。
说实话,wp的代码写的很烂,可读性很低。一个简单的博客系统,数据库总共就几张表,代码居然有几十万行。基本是一堆函数套函数,没有class之类的封装。应该是搞的比较早,那时候php的oop还不完善吧。
对数据库的支持也不是很完善,目前官方只有mysql,其实作为一个简单的个人博客,直接用sqlite足够了,完全不存在性能上的瓶颈,而且wp的大部分用户都是小白,对他们来说安装配置mysql也是个门槛。
好吧,不能光批评,也说说好的一方面。
wp最大的优势是有一个庞大的社区,大量的主题和插件,甚至可以说形成了一个完整的生态。很多问题搜一下都有现成的解决方案,不用自己写代码。对于一些简单的场合用一下还是能节省不少时间的。
如果有一个简单轻量的类似wp的系统,应该能有一定的市场。搜了下,还真找到了几个,有一个叫typecho的,也是我朝码农搞的,用起来还不错。估计作者也跟我一样对wp的庞大臃肿感到不满吧。然而最近已经不怎么更新了,应该是用户群体很难形成规模效应。
有时间的话可以把这个博客迁移过去。
好了,牢骚发的差不多了,进入正题。
花了一天时间,搞了个wp的主题,就是现在使用这个。主要是为了练手先熟悉下好方便后面的开发。
我不喜欢很多花哨的东西,一个简单的主题,排版看起来顺眼就行。typecho的默认主题看起来还不错,顺着他的排版直接抄了不少。
暂时取名叫Diogenes吧,本来想叫simple什么之类的,不过太通用一定很多重名的,找个稍微生僻点的名字比较有独立性。
申明一点,我对犬儒主义没有任何兴趣,Diogenes这个名字也是很早之前通过那个亚历山大的故事知道的。这个名字刚好符合简单,生僻,看起来好像也很牛等几个条件,在我需要取名字的时候一顿检索恰好出现在脑海中,仅此而已。
最后,给出这个主题的下载链接,如果你觉得主题不错,欢迎在自己的网站使用

点这里下载Diogenes主题

疫情这段时间一直呆在老家,前几天洗衣机突然不转了,于是拆开了仔细研究了一番,折腾了几天,算是修好了。也许直接找人修更简单一些吧,我主要还是想拆开看看玩玩。

其实洗衣机这东西的原理是很简单的。核心就是一个电动机,加上一些进水排水的控制开关,还有一个用来感应水位的传感器。中间的滚筒,再加上外壳,基本上就是这些东西了。

原理就是,通过不同程度的控制滚筒的旋转,以及进水排水的开关,来达到洗衣的目的,简单说就是一个电机控制程序,输入是水位等传感器信息,输出是进水排水的开关控制,滚筒的正转反转和速度大小

我们看现在的全自动洗衣机好像很复杂的样子,可以选择各种不同类型的衣物,还有不同的洗衣模式。其实核心很简单,就是各种各样的程序,只是我们通过来控制不同的旋转时间,速度还有力度大小来控制这个洗衣的过程,它的机械部分很简单,核心主要还是用程序控制的算法来组成。

当然其中一些旋转的力度和速度的大小,这些都是经验,时间点的把握,正反旋转,等等通过不同的时间不同的输出参数来获得最好的洗涤效果,这些经验性的东西,通过大量的数据和实践都可以获得。

而它的本质核心控制程序是很简单的,要是真写的话,一点都不复杂,估计也就是,几百行,顶多也就是几千行的程序。

洗衣机拆开之后,他的里边有三块主要的电路板。很容易分辨出来各个电路板的功能和类型,其中一个是电源,如果你对电路有点熟悉的话,一眼就能看出来,它其实就是一个开关电源。第二个是控制板,这是整个电路的核心部分,上面包括用来输入的按键,显示屏幕,上面最核心的就是一块CPU了,其实就是一个单片机,看了一下上面的编号,是瑞萨电子的一个16位的控制器。如果你想仔细研究一下,它的具体型号是R5F212A7SNFA,洗衣机的型号是海尔XQS85-BZ1318

最后一块电路板是用来驱动无刷电机的。如果你玩过无人机的话就会知道,每一个无刷电机都需要一个电调来控制。因为无刷电机线圈并不旋转,旋转的是外边的磁体,我们需要在线圈之间不停的变换电流。比如说三个线圈,我们在这些线圈之间不停的变换电流产生交替的磁场,使得电机的外边的永磁体到达当前线圈的时候刚好它的磁场是向着一个方向旋转的力,这样就会持续旋转下去。

当然还有一些老式的洗衣机用的是普通的直流电动机,就没有那么复杂的控制电路了。为什么要用无刷电机呢,因为无刷电机方便调速,不用使用那些麻烦的机械传动和调速装置,所以结构简单,故障率低。旋转的时候可以逐渐提速,震动和噪音也比较小。可以精确控制,正转反转,洗涤效果也要好一些,也能节省一部分电。同时也方便自动化控制,一个桶能洗能脱,所以都号称全自动。

如果你对无刷电机不太了解,那你对它的一些市场营销术语可能是会有一些耳闻的。不管是洗衣机还是空调,都可以看到广告上天天忽悠的变频技术。他们所谓的变频技术,其实核心用的就是无刷电机。通过不同的开关频率来调节无刷电机的旋转速度,所以叫做变频。

还有一个比较重要的部件就是水位传感器,在整个洗衣控制程序中,监测当前水位的高低是很重要的一个输入参数。水位传感器大部分的实现是用空气的压力变化,来估算按水位的高低。桶下边有一个气室,水位改变时这个气室的压力会产生变化,通过一个塑料管道连到上面,上面有一个薄片,在不同压力下会上下移动,通过在磁场中的移动产生不同电流来获取压力大小。

前面说了一大堆基本原理吧,那么,这个洗衣机到底是哪里出问题了呢?他的表现是,各个程序输入输出都是正常的,唯独到了洗涤的时候,下边的电机转不动。很容易就能猜出来,下边无刷电机的驱动电路出了问题。拆开看了一下,可能出问题的地方有很多,最大的可能应该是里边的几个大功率三极管出了问题,就是带着散热片的那几个。这几个晶体管估计是用来控制无刷电机线圈的开关,当然也有可能是旁边的大电容出了问题。

整个板都是被胶给封住的,上面的器件如果坏了,去买的话也比较麻烦。手上工具也不多,不好检测。然而一顿搜索之后发现,淘宝上居然有人直接卖里边的电路板,不管是电源板还是下边的驱动板都有,中国人果然赚钱思维很强啊。

好吧,花了90块钱买了块驱动板换上洗衣机就好了,不能算是我修好的,花钱换了个模块吧,哈哈,说出来有点丢人。

简单估算一下一台洗衣机的成本吧,里边这些电路其实成本很低的。电子相关的部分加起来顶多一两百。电机和滚筒加上外边的外壳,这些估计也就几百块钱,里面的器件的具体型号,在网上搜索的话,都可以找到大致的价格,要是批量买的话,肯定会更便宜。它的核心控制程序,如果你是一个程序员的话,写起来比平时做的大部分软件都要简单得多,主要还是要有耐心的调各种参数。根据不同的经验和反馈来调整控制程序的每一个细节。

所以这样算下来,成本可以做到几百块的洗衣机,如果卖的话可以卖到几千块。这利润其实是很高的,比雷布斯做手机的利润要高得多。所以何苦辛辛苦苦的做那些手机呢,天天搞电路搞软件不停的修bug,几百人上千人的研发团队天天累的要死。最重要的是利润很低,而这边做洗衣机的,那么简单的一个电路成本那么低,而且利润那么高。

所以这个世界,并不是我们想象中的那个样子,看起来比较高大上比较光鲜的那些东西,很牛的那些技术,其实有时候并不怎么赚钱,而那些看着不起眼的很土的东西,却天天在闷声发大财。

所以技术人员一定要多研究一下这个市场,最重要的是,一个产品一项服务如何解决用户的需求,怎么样把东西给销售出去。赚钱跟技术含量,并不是对等的。而且什么是技术呢?这个世界上能做出来的东西没有所谓的核心技术的高低,只要肯花时间慢慢搞,大部分东西都能搞出来的。

好吧,还忽略了一点,就是原理和工程化之间有一个巨大的差距要填满,看起来简单的东西,能够做成一个可以售卖的产品并不简单。任正非老板说过,“其实原子弹的核反应链式方程,初中生都学过,但是做成原子弹可不那么容易。基础科学看起来道理很简单,实施起来非常难。所以,在国外某项东西可能看起来是很小的发明,但是发明中套发明,再套发明,是数千项专利、上万项专利支撑了一个小小的零件。”