這哥們把馬斯克所有科技神話都戳破，還只用了中學(xué)物理知識

徒步者的收藏 2016-06-10

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日前，美國科技明星馬斯克憑借“超級環(huán)”再次于全球媒體面前刷臉——美國公司Hyperloop One的超級高鐵推進(jìn)系統(tǒng)首次戶外測試成功。該消息傳來后，不僅得到美國媒體的熱烈追捧，中國的很多媒體對此贊美之詞難以言表，一些媒體甚至以委婉中帶一絲渴望的語氣期待“超級環(huán)”能打敗中國的高鐵，而一些自媒體則宣稱，“中國唯一超越美國的技術(shù)也被美國超越了”。

先不提高鐵是否是中國唯一超越美國的技術(shù)。至少在筆者看來，馬斯克的“超級環(huán)”盛名之下其實難副，噱頭的味道遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于實質(zhì)技術(shù)進(jìn)步，而且國內(nèi)媒體的報道還存在誤導(dǎo)的嫌疑。

時速高達(dá)640公里？真實時速只有187公里

由于國內(nèi)外媒體爭相報道，而且報道的數(shù)據(jù)局部還有出路，更要命的是，某些媒體所報道的數(shù)據(jù)根本經(jīng)不起推敲。筆者對國內(nèi)外媒體的報道做一個分析。

據(jù)據(jù)CNBC美國當(dāng)?shù)貢r間5月11日報道，美國創(chuàng)業(yè)公司Hyperloop One的超級高鐵推進(jìn)系統(tǒng)首次戶外測試成功，3米長的實驗“滑車”在鋪設(shè)好的軌道上運行了2秒鐘，最終速度達(dá)到400英里每小時后（約合640公里/小時），撞擊到91米外的沙堆減速停車。

根據(jù)國內(nèi)搜狐等網(wǎng)絡(luò)媒體報道，在測試軌道中，測試推進(jìn)系統(tǒng)以2.5倍重力的推力加速，最終速度達(dá)到400英里/小時，約合640公里/小時，撞擊到91米外的沙堆減速停車。據(jù)了解，測試車輛的發(fā)動機(jī)和測試軌道類似于兩塊互斥的磁鐵，在約1500磅（680千克）的測試車輛開始啟動之后，多塊磁鐵被激活，給車輛加速。其0-96公里加速僅1.1秒，最高時速約合640公里。

據(jù)《財富》網(wǎng)絡(luò)版報道，在北拉斯維加斯進(jìn)行的公開試驗中，超級高鐵Hyperloop One的推進(jìn)系統(tǒng)成功地在軌道上把一輛滑車加速到116英里(187公里)的時速，然后撞到了一個沙堆上。對于該公司打造未來運輸系統(tǒng)的努力來說，這是一個重要的里程碑。整個試驗過程持續(xù)了不到2秒鐘，未來超級高鐵最高時速將達(dá)750英里（約合1200公里）

想必網(wǎng)友們都發(fā)現(xiàn)了，CNBC、搜狐與《財富》網(wǎng)絡(luò)版的報道有很大出路，CNBC、搜狐稱時速達(dá)到了640公里左右，而《財富》網(wǎng)絡(luò)版稱時速僅為187公里，那么到底誰的報道真實可靠呢？筆者用高中物理知識做論證。由于馬斯克的“超級環(huán)”測試并非在真空環(huán)境下，而是在只有標(biāo)準(zhǔn)氣壓一半的管道里，因此空氣阻力是必然存在的，即便退一步說，為了計算的方便，筆者不計算空氣阻力。

根據(jù)媒體的報道，加速度為2.5g。

那么，根據(jù)V=at的公式，V=25m/s^2*1.1s=27.5m/s

也就是說1.1s時速度為27.5m/s，換算一下也就是約99km/h。因?qū)嶒灮囎矒舻?1米外的沙堆減速停車，加上視頻中，實驗滑車撞到沙堆后依舊滑行了很長一段距離，至少從視頻上看，筆者認(rèn)為撞擊沙堆之后的滑行距離，不會比加速距離短多少，所以位移肯定小于91米，筆者感覺，加速距離應(yīng)該不足60米，另外實驗滑車自身還有3米的長度。那么，我們再退一步說，以91米為最大位移，而且將實驗滑車視為一個質(zhì)點，忽視實驗滑車長達(dá)3米的實際情況。

那么，根據(jù)公式S=1/2at^2，91=0.5*25*t^2，t=2.7s，

也就是說，即便位移為91米，最大加速時間也只有2.7s，再將該數(shù)據(jù)代入v=at。

可以得出，v=at=67.5m/s=243.0km/h，也就是說，即便是91米長的軌道上，最大時速也只有243公里，640公里時速的報道根據(jù)現(xiàn)在的物理學(xué)知識，是根本不可能達(dá)到的。而《財富》網(wǎng)絡(luò)版稱時速僅為187公里，相比之下更加可信。

那么，為何真實速速是187公里，而非243公里呢？這里面除了之前提到的空氣阻力的因素外，還有之前提到的，實驗滑車撞到沙堆后依舊滑行了不短的一段距離。

將v=187km/h=52m/s代入公式v=at，可以得到t=2.08s。

再將t=2.08s，代入公式S=1/2at^2，S=54m。

也就是說，在撞擊沙堆之前，實驗滑車滑行了54米，從視頻上看，這個數(shù)據(jù)是相對接近實際情況的。

“超級環(huán)”被中國軌道交通秒殺

根據(jù)之前的計算，筆者給網(wǎng)友們還原一下整個實驗：

美國當(dāng)?shù)貢r間5月11日，美國創(chuàng)業(yè)公司Hyperloop One做了一次“超級環(huán)”實驗，3米長的實驗滑車在2.5倍重力的推力加速，經(jīng)過2.08秒的加速后，實驗滑車行駛了54米，時速達(dá)到187公里，撞擊到了沙堆，之后又滑行了37米后，實驗滑車車速降至零，并停留在離出發(fā)位置91米外。而且筆者的這個推測，經(jīng)過1.1秒加速，實驗滑車時速為99公里，和Hyperloop One給出的1.1秒加速到96公里的數(shù)據(jù)相差無幾，其中3公里時速的誤差，很可能是筆者沒有計算空氣阻力而導(dǎo)致的。

而媒體所報道的640公里時速，很可能是媒體誤讀所導(dǎo)致的，據(jù)筆者分析，640公里時速很可能是在軌道足夠長的情況下，“超級環(huán)”所能到達(dá)的極限速度。但是即便如此，“超級環(huán)”也并非一些媒體宣傳的是打敗中國高鐵的黑科技。

實際上中國高鐵在2014年試驗車速就達(dá)到了605公里/小時，—中國南車制造的CIT500型的試驗速度達(dá)到了605公里/小時，一舉擊敗法國高速列車TGV創(chuàng)造的574.8公里/小時的世界記錄。另外，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)曝光的照片顯示，中國高鐵最高試驗車速為707公里，雖然沒有得到官方承認(rèn)，但據(jù)筆者了解，中國高鐵確實有能力達(dá)到這個車速，日常的高鐵和動車時速鎖定在200—300公里，一方面是安全性還有待檢驗，而且我們的領(lǐng)導(dǎo)考慮到為人民負(fù)責(zé)任的態(tài)度，在這方面非常保守。另一方面是因為經(jīng)濟(jì)的原因——空氣阻力的大小與速度的平方成正比，過高的速度會導(dǎo)致空氣阻力大幅增加，進(jìn)而導(dǎo)致能量被大量耗費在應(yīng)對空氣阻力上，非常不經(jīng)濟(jì)。

其實，中國在真空管道交通方面也一直在研究，而且技術(shù)成果頗為亮眼——西南交通大學(xué)的牽引動力國家重點實驗室超導(dǎo)技術(shù)研究所在2013年2月就已實現(xiàn)高溫超導(dǎo)磁懸浮環(huán)形軌道，并在載人的情況下以50公里時速運行。在2014年5月，西南交通大學(xué)現(xiàn)已搭建全球首個真空管超高速磁懸浮列車原型測試平臺，成為世界上首個真空管道運輸（ETT）系統(tǒng)，列車?yán)碚摃r速達(dá)到2900公里。誠然，受制于軌道長度有限，實際上2900公里的時速目前還僅僅是理論上。

因此，對于一個實驗測試車速僅僅為187公里/小時，而且現(xiàn)階段還處于只運輸一個680千克的實驗滑車滑行50余米的情況下，理論最大時速還不如中國高鐵的實際試驗車速，且理論車速只有中國真空管道交通理論車速的五分之一的“超級環(huán)”。筆者實在無法理解，中美媒體為何將其置于如此高的地位，仿佛在“超級環(huán)”技術(shù)上已經(jīng)是世界第一，在成熟度上已經(jīng)即將商業(yè)化，而對中國在軌道交通方面已經(jīng)取得的實打?qū)嵉募夹g(shù)成就選擇性失明。

“超級環(huán)”既不實用，也不尖端

就“超級環(huán)”項目來說，在技術(shù)上僅僅是完成一次小學(xué)生式的作業(yè)，即便將來能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)初馬斯克的構(gòu)想，建設(shè)成本會非常高。

相對于輪軌，磁懸浮的造價更為高昂，一是要用專用軌道，而且必須全部以橋帶路。二是需要封閉式的軌道，而且只能跑專線。三是電纜鋪設(shè)信號系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)都比正常的軌道交通高。

舉例來說，就造價而言，當(dāng)年的京滬磁懸浮報價是4000億人民幣，而高鐵報價約1300億，雖然實際造價達(dá)2200億，但比起磁懸浮4000億人民幣的報價而言（如果實際建造的話，造價可能會高于4000億），依舊具有成本優(yōu)勢。

在運營成本方面，高鐵的成本要大幅低于磁懸浮列車，由于京滬磁懸浮僅僅存在圖紙上，就只能以建成的上海磁懸浮實驗線為例。上海磁懸浮實驗線全程29.8公里，即使在票價高達(dá)數(shù)十元且次次滿載，也很難收回運行成本，據(jù)估算，若要收回成本票價應(yīng)該為240元左右。而從溫州到上海，若乘高鐵二等座，票價也不過226元。

同時，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓一半的氣壓管道建設(shè)其成本會高的不可思議。歐洲強(qiáng)子對撞機(jī)的工程主體部分是一個地下100米深處長27公里，直徑15米的環(huán)形真空管子，即使不算相關(guān)儀器，光是這個真空管子的工程及工程人員費用，就花了30億歐元。

馬斯克的“超級環(huán)”還存在運載客人過少的問題，不要說中國春運，即便是日常情況下，“超級環(huán)”也根本無法滿足需求，注定只能是富人的游戲。在如此少的客流量平攤票價的情況下，馬斯克所謂20美元的票價完全就是給投資人畫個大餅。

此外，還存在線路規(guī)劃問題——民用客機(jī)高速飛行中要盡量避免轉(zhuǎn)彎，因為在飛行速度較高的情況下轉(zhuǎn)彎會導(dǎo)致乘客極度不舒適。飛機(jī)可以在天上直線飛，但在地面上，受到各種條件之約，“超級環(huán)”要想始終保持直線行駛，路線設(shè)計就必須非常講究（中國高鐵目前的300公里時速下，轉(zhuǎn)彎半徑高達(dá)7千米，就是為了避免高速下轉(zhuǎn)彎帶來的一系列不良后果），并且在運行中也必須經(jīng)常減速，而且加速度還必須控制住普通人能夠承受的范圍內(nèi)——過高的加速度會使人難以承受，總不能要求乘客各個都有飛行員的抗載荷能力（人體長時間能接受4-5m/s∧2的加速度就很不錯了）。加上到站減速，發(fā)車加速的因素，運行速度根本就上不去，整套系統(tǒng)未必會比中國先進(jìn)運行的高鐵系統(tǒng)更具有性價比。

事實上，中國的真空管道交通也是著眼于未來超遠(yuǎn)距離投送的客觀需求，而非取代現(xiàn)有高鐵體系的存在。而且即便是著眼于未來，馬斯克的“超級環(huán)”在技術(shù)上也無法與中國的真空管道交通相提并論——中國采用的是高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)，而根據(jù)外媒的報道，“超級環(huán)”雖然用了磁鐵，但并非真正的磁懸浮，因為磁懸浮并非僅僅通過磁力讓列車懸浮于軌道，還包括驅(qū)動列車高速前進(jìn)。

而按照馬斯克的構(gòu)想圖，列車前面安裝了壓氣機(jī)，而且是用電力驅(qū)動的，它的功能是將列車前方的空氣抽到后面去，并產(chǎn)生類似于噴氣式發(fā)動機(jī)帶來的推力效果——這種列車本質(zhì)上是“氣動懸浮”，而非真正的磁懸浮，更非中國已經(jīng)實現(xiàn)的高溫超導(dǎo)磁懸浮。在真空管道方面，由于現(xiàn)在的高鐵，空氣阻力占到總阻力的一半，在時速達(dá)到數(shù)千公里之時，83%的能量會被消耗在對抗空氣阻力上，而“超級環(huán)”的管道環(huán)境為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的一半，在超遠(yuǎn)距離運輸場景下，根本無法于中國真空管道交通技術(shù)相媲美。

總之，相對于中國現(xiàn)行的高鐵和正在研發(fā)的真空管道交通相比，就實用性和性價比，“超級環(huán)”不如高鐵；就技術(shù)尖端性而言，“超級環(huán)”不如中國正在研發(fā)的真空管道交通，而且中國真空管道交通的研發(fā)進(jìn)度和技術(shù)成熟度還領(lǐng)先于“超級環(huán)”。

背后是資本的盛宴

一直以來，一些美國公司會頻頻爆料一些宣稱會改變未來人類生活方式的黑科技，而且隨著爆料黑科技，該公司的股價也扶搖直上，至于該項目到底有多少實用性和可行性，以及今后項目的執(zhí)行情況就消失在媒體視野后就無人問津了。

在經(jīng)歷阿爾法狗對決李世石后，想必很多國人也將谷歌視為高科技公司，但揭開谷歌絢麗的外衣，事實真相恐怕會讓很多小清新無法接受——谷歌2014年的收入來源主要為廣告業(yè)務(wù)，年度660億美元的利潤收入中有90%為廣告收入。無論是谷歌全球免費無線網(wǎng)絡(luò)（Wifi）覆蓋計劃，還是旨在用太陽能無人機(jī)做WIFI熱點提供服務(wù)的Skybender項目，除了給谷歌帶來了高科技公司的光環(huán)，推高了谷歌的股價之外，并沒有實現(xiàn)的可能性——谷歌全球免費無線網(wǎng)絡(luò)（Wifi）覆蓋計劃違背了通信理論的基石，香農(nóng)定理；而Skybender項目則是谷歌收購的泰坦航空航天公司的一個用太陽能無人機(jī)做WIFI熱點提供服務(wù)的計劃。

泰坦航空航天公司曾經(jīng)宣稱，正致力于研發(fā)一種蜻蜓形狀的無人機(jī)，新機(jī)型兩翼將采用太陽能面板充電，型號命名為Solara 50，機(jī)翼約164英尺，比普通波音767稍大......該無人機(jī)以太陽能為動力，能在海拔20千米的飛行高度持續(xù)飛行5年之久，可通過專業(yè)通信設(shè)備實現(xiàn)每秒1千兆字節(jié)的速度，將為偏遠(yuǎn)地區(qū)普及寬帶連接提供解決方案，并使得網(wǎng)速遠(yuǎn)超多數(shù)發(fā)達(dá)國家的現(xiàn)行寬帶速度......預(yù)計在2015年將這一計劃首次付諸商業(yè)運作。

理想很豐滿現(xiàn)實很骨感，2015年5月，Solara 50在升空后不久便在新墨西哥州測試基地墜毀；泰坦航空航天公司創(chuàng)始人馬克西姆·雅尼在2015年5月，以抵押欺詐罪入獄則更是雪上加霜。

無獨有偶，擅長資本運作和營銷炒作的馬斯克更是此道高手。馬斯克就依靠“太空X”、“太陽城”、“特斯拉”、“真空管快車”、“電動飛機(jī)”等一個又一個高科技概念，將自己包裝成“高鐵俠”，使一個善于資本運作的投機(jī)客儼然成為高科技的代表......而每逢其兜售高科技概念之時，其股價必然瘋漲，馬斯克則高位套現(xiàn)退場，就像他當(dāng)年對Paypal所作的那樣。然而在實踐中，這些高科技產(chǎn)品恐怕遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到馬斯克當(dāng)初宣傳的水平。

“太空X”在屢次失敗后，終于成功在海上回收，但其所謂的可反復(fù)使用而大幅降低火箭發(fā)射成本完全就是大忽悠——火箭發(fā)射成本的大頭并非火箭本身，而是發(fā)射場地以及整個配套系統(tǒng)的運行和維護(hù)，更何況“太空X”僅僅回收火箭的一部分，而非整個火箭，而且還要付出攜帶額外返回燃料降低，降低所攜帶衛(wèi)星的重量，使火箭能攜帶的衛(wèi)星重量無法于一次性火箭相比較。另外，現(xiàn)在的火箭都是為一次性使用而設(shè)計的，如果要實現(xiàn)循環(huán)使用，整個火箭的設(shè)計、材料、制造、保養(yǎng)維護(hù)、運營必須建立一整套嶄新體系，而為探索該體系所付出的資金，乃至鮮血將會使整個項目在商業(yè)上而言得不償失。就單純論成本而言，“太空X”在中國長征系列運載火箭面前更是毫無性價比可言。

特斯拉電動車也是如此。作為最關(guān)鍵的電磁，特斯拉的電池依賴于日本松下公司，一輛電動車采用8000枚串聯(lián)的NCR18650鈷酸鋰電池。但該電池安全系數(shù)并不高——鈷酸鋰電池在180攝氏度時都就會釋放出氧氣，氧氣導(dǎo)致更加的不穩(wěn)定，進(jìn)而惡性循環(huán)，更多的氧氣導(dǎo)致更加低的起火溫度；另外，鈷酸鋰電池電解液稍有不慎，比如震動、溫度升高就會造成電池內(nèi)部壓力升高，然后發(fā)生爆炸，而脆弱的電池外殼在受到外力撞擊時很容易破裂，導(dǎo)致電解液揮發(fā)起火/爆炸——這是特斯拉實際起火/爆炸率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)汽車的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

為此，特斯拉采取了“冷卻劑+保險絲+電池排列+底盤鋼板”等措施，但以特斯拉汽車在使用中的實際起火率來看，添加了保險絲和冷卻劑，加裝鋼板等防護(hù)措施并沒有起到很好的效果：

2013年10月1日，特斯拉Model S在路邊起火燃燒；

10月18日，特斯拉Model S在墨西哥高速行駛時失控，撞擊混凝土障礙物后又撞擊樹木，停止后發(fā)生起火、爆炸；

11月6日，特斯拉Model S在美國田納西州士麥那起火燃燒，田納西州公路巡邏隊稱，當(dāng)天下午這輛電動汽車沖向拖車掛鉤，撞擊底盤后發(fā)生火災(zāi)；

11月15日，特斯拉Model S車主把車停在了自家車庫里充電，凌晨3點左右突然起火......

在2013年，特斯拉Model S總計賣出21000余輛，相對于較小的總量，自燃概率著實不低。即便在近幾年，特斯拉電動車自燃的新聞也不絕于耳，特斯拉公司對起火原因更是諱莫如深。

雖然在技術(shù)上乏善可陳，但馬斯克在資本運作上可謂爐火純青。實際上，無論是“太空X”還是特斯拉的財務(wù)狀況都算不上良好，馬斯克正忙著給“太空X”拉融資；特斯拉更是被投資人要求搬遷到中國，畢竟在中國還是有很多迷信美國所謂“黑科技”的土豪，會為此而買單。而美國時間5月11日的“超級環(huán)”測試，則是因為馬斯克日前剛剛拿到8000萬美元的投資，其實質(zhì)是為了給投資人表個態(tài)——在200多位投資人被邀請到現(xiàn)場后，馬斯克以“超級環(huán)”的一次小學(xué)生作業(yè)式的測試，向投資人證明——“超級環(huán)”在技術(shù)上是有可行性的，以此堅定投資人的信心。