阿文在寫了三篇關於魚雷的文章之後，開始對二十世紀初期最熱門的軍事話題「無畏艦」產生相當大的興趣。阿文雖然談不上是軍武迷，但是國家興亡，匹夫有責，一般國民也不該不知兵，所以就讓阿文試著從物理的角度，來跟各位來談談「無畏艦」吧。
大家聽到「無畏艦」這名詞可能會一頭霧水，原來「無畏號」（HMS Dreadnought）是英國皇家海軍於1906年下水服役的一艘戰艦，由於它的設計理念遠遠超前同時代其他的戰艦，而且採用了許多先進技術，所以後來被軍事史學家當成一種新型戰艦的類別，而稱之為「無畏艦」。沒有採用新的設計理念與技術的舊式戰艦，則被稱為「前無畏艦」，「無畏艦」儼然成了一個劃分新舊的里程碑，那麼「無畏艦」有何特別之處呢?「無畏艦」新穎之處在於兩項革命性的創新設計，其一是採取「全重砲」的武裝配置。過去的軍艦往往配置數種不同口徑的火砲，但是「無畏艦」則是統一配置相同口徑的同一種火砲。而且「無畏艦」裝備的大口徑火砲數目遠遠超過以往的戰艦。其二則是「無畏艦」使用蒸汽渦輪發動機作為推進系統，取代舊式的反復式的發動機，這使得「無畏艦」的航行速度遠高於過去的軍艦。「無畏艦」擁有壓倒性的火力與機動性的優勢，自然使得各國海軍趨之若騖，紛紛仿效起英國，也要打造類似的軍艦了。
那麼我們要問，為什麼英國皇家海軍會「突然」在1906年推出「無畏號」這麼新穎的軍艦呢? 雖然之前英美海軍已經有人主張「全重砲」的設計理念，但是最直接的原因還是1904年爆發的日俄戰爭!雖然日俄戰爭戰場遠離歐洲，但是歐洲列強可是把戰況看得一清二楚，許多現代化的武器，都在日俄戰爭的戰場中赤裸裸地展示其威力，像是馬克沁機槍在防衛旅順的作戰中，配合由鐵絲網與壕溝精心設計的陣地，成為日本陸軍的屠殺絞肉機，就引起歐洲列強軍事人員的密切關注。陸戰如此，海戰也是如此，就在1904年8月10日，日俄雙方艦隊在黃海打了一場讓專家跌破眼鏡的遠程砲戰，因為雙方居然在距離長達13公里就開始相互砲擊。(10年前的日清戰爭中的黃海海戰，交戰距離只有約2公里，前後差了6倍之多。)為何13公里這個距離讓大家覺得不可思議呢?那是因為1890年代初的戰艦，一般都裝配4門口徑12英寸（305公釐）的主砲以及6到18門、口徑在4.7英寸（119公釐）與7.5英寸（191公釐）之間的副砲（或稱「速射砲 quick-firing or rapid-firing gun」）。這樣的火力組合是配合當時海戰的一般模式。當時各國海軍公認12英寸砲的合理交戰距離是4.8到6.4公里。相應地俄軍戰艦裝備了可觀測到4公里遠的「留索式」（Lugeol Micrometer）測距儀，日軍艦艇則採用巴爾-史特勞德(Barr & Stroud Limited )出產的測距儀，目測距離可達6公里，怎麼會在13公里就開始相互砲擊了呢? 那就要稍微解釋一下，當時由於日軍從陸上包圍旅順，加緊圍攻旅順，俄太平洋艦隊繼續留在旅順有全軍覆滅的危險，於是決心突破旅順口外日本艦隊的封鎖，撤往海參崴。8月7日，俄艦隊接到「迅速突圍，駛往海參崴」的命令，開始突圍行動。1904年8月10日 8點45分，俄艦隊出港，向海參崴突圍。此前日艦隊已經覺察到俄艦隊的突圍企圖，提前在山東半島外的黃海海面游弋，實施封鎖。俄艦隊採取迴避交戰的方針，力圖以機動突圍，為了追趕俄國艦隊，所以在大約 8月10日13 點 25 分，東鄉的旗艦三笠在超過 8 英里（13 公里）的射程就向維特傑夫特的旗艦開火，擊中後者 12 次。到 13:30 左右，俄羅斯旗艦進行了還擊，兩枚 305 毫米（12 英寸）砲彈直接命中三笠，摧毀了三笠號的無線通訊。在近半小時的時間裡，兩支戰艦艦隊互相砲擊，慢慢縮小射程，直到14 點05 分，它們達到了約3.5 英里（5.6 公里），此時兩支艦隊都發射了6吋(155 毫米）的副砲。當艦隊繼續用所有可用的火砲互相攻擊時，東鄉的旗艦開始試圖稍微轉動，並且緊急試圖讓它引領的巡洋艦與俄羅斯交戰，因為它受到相當的打擊（它最終被擊中了 20 次）。最後日艦命中俄國艦隊旗艦「皇太子號」的艦橋，當時正在艦橋上指揮戰鬥的艦隊指揮官威廉·維特捷夫特少將(Wilgelm Vitgeft)以及一旁的參謀人員全數陣亡，「皇太子號」操舵裝置被毀，就當皇太子號代理司令發出信號「跟隨我艦」然後左轉的關鍵時刻，一發6英寸炮彈擊中司令塔上的航海艦橋，操舵的水兵當即陣亡；而「皇太子號」則因操舵裝置被毀，船艦錯誤地猛烈左轉，甚至幾近傾覆。這一突如其來的意外導致後續俄艦陷入混亂。操舵裝置損傷的皇太子號艦體開始不受控制地旋轉，18:45轉了一圈開始向南駛去。大約經過40分鐘皇太子號才重新得到控制。當夜幕降臨時，日本艦隊的驅逐艦和魚雷艇準備夜襲。俄艦隊無法統一行動，開始潰散，最終以大部分俄艦逃回旅順告終。後來隨著旅順的失守，駐守旅順的俄國太平洋艦隊全軍覆沒。1905年5月27日，日俄兩軍又於對馬海峽打了一場更大規模的決定性海戰——對馬海峽之戰，這場戰鬥中魚雷艇與驅逐艦一天內擊沉四艘俄艦，包括裝甲巡洋艦和戰艦各一艘，充分顯現出魚雷對戰艦的威脅。(阿文在之前寫的以小搏大的利器：魚雷（中）可畏的海上殺手 一文中講過，有興趣的讀者歡迎去瞧瞧。)
這兩場戰役是如何引發新的軍艦設計理念呢?這得要從之前海軍傳統的打法講起。原來在日俄戰爭前，一般的海戰開場是雙方艦隊先進行遠距離對射，等到雙方軍艦的距離拉近之後，副砲可以直接瞄準目標，以趨近水平的彈道攻擊敵艦，這樣的攻擊法，不僅命中率高、而且副砲的發射效率較高，在短時間內能對目標傾瀉火力，對敵方造成傷害。一旦交戰距離拉長到一定程度的時候，艦砲就需要提高仰角，將砲彈以弧線彈道的方式來拋射，才能擊中遠方的目標。這種射擊法不但需要進行複雜的落點預測計算來決定仰角，同時還要克服軍艦因搖晃所造成的誤差，這比近距離交戰要困難得多了。所以一般都是先用主砲互轟，等到雙方距離拉近之後，再以射程較短的副砲投射充沛的火力，以此來摧毀敵艦。換句話說，決定海戰勝負的是小口徑、射程較短但發射效率較高的副砲，而不是大口徑、射程較短長但發射效率較低的主砲。一旦海軍戰術要轉變成以遠距離砲戰為主流的話，主砲就必須變成攻擊的主力。
好巧不巧的，就在約莫同一時期，魚雷的射程大幅增加，甚至超過了戰艦副砲的射程。這也是各國海軍不得不尋求提高遠距離砲戰作戰能力的原因。魚雷射程之所以增加必須歸功於陀螺儀裝置相關技術的飛躍成長。陀螺儀(Gyroscope)代表了十九世紀末，二十世紀初武器導引技術最重要的發展之一。法國的物理學家萊昂·傅科在1852年為了研究地球自轉，首先發現高速轉動中的轉子（rotor），由於慣性作用，它的旋轉軸永遠指向一固定方向，他用希臘文gyro（旋轉）和skopein（看）兩字合為gyroscopei一字來命名這種儀器。陀螺儀的效能取決於轉速，所以在1860年代，電動馬達的演進使得陀螺儀能夠以高速持續旋轉，進而誕生了第一組航向指示器的原型，甚至是更複雜的儀器—旋轉羅盤。第一組有功能性的旋轉羅盤於1904年由德國發明家赫爾曼·安修斯·康菲(Hermann Franz Joseph Hubertus Maria Anschütz-Kaempfe 1872 –1931)申請專利，美國人艾爾默·斯派理(Elmer Ambrose Sperry Sr. 1860 – 1930)在一年後也提出了他自己的設計。其他國家很快地便發覺到陀螺儀在軍事方面的重要性—在這個航行技術為最重要的軍事力量指標的年代，因而創立了他們自己的陀螺儀工業。斯派理陀螺儀公司快速擴張並供應飛機與船艦的穩定器，其他陀螺儀開發商也跟進。當陀螺儀轉速愈來愈快時，高速旋轉的陀螺儀能夠控制整個魚雷的行進，使魚雷在發射後遵循直線、照著預訂的路徑，保持水平和恆定的深度，這樣它就不會從預定目標下方穿過，而是精準地擊中目標。如果戰艦在魚雷的攻擊範圍外就要進行砲戰，那麼原先左右勝負的副砲會因為戰鬥距離拉長，命中率下降而喪失了發射效率比較高的優勢。這些事實在日俄戰爭的海戰中血淋淋地呈現在各國觀戰武官眼前。看來以主砲來進行精準射擊是勢在必行了。
但是如果想換成以主砲來進行精準射擊，那就必須齊射火砲來觀測彈著點，以此來進行計算與修正彈道。如果艦砲的口徑不一，那麼計算工作就會變得非常繁瑣複雜，如此一來，就會拖慢射擊速度、效率也會變得很差。要解決這個問題，最自然的方法就是統一艦艇上火砲的口徑。這就是為什麼會出現「中間砲」這個設計的原因。「中間砲」是口徑與射程介於主砲與副砲的艦砲，當主砲發射之後，還在進行裝填下一發的空檔，艦艇可以用比副砲還要遠的射程的「中間砲」來維繫足夠的火力，因為「中間砲」射程夠遠，所以能夠排除魚雷之威脅。把「中間砲」視為重砲的一種，與同為重砲的主砲共同裝備，這種設計被稱作「混合口徑全重砲艦」（All-big-gun mixed-caliber）。 這正是「無畏艦」第一項革命性創新設計的雛型。
英國皇家海軍在對馬海峽海戰之後五個月後的1905年10月，就在新任第一海務大臣(First Sea Lord,英國皇家海軍及海軍本部的最高軍職，兼任海軍參謀長)費雪勳爵(John Arbuthnot Fisher, 1st Baron Fisher，1841—1920)的主導下，「無畏艦」的發展有了空前的突破。費雪勳爵是一位崇尚新技術與改革的海軍將領。他一上任後就成立委員會負責設計未來新式戰艦與裝甲巡洋艦。原先委員會希望新式戰艦擁有12英寸主砲和反魚雷砲，但是不裝設中間砲，速度須達到21節（每小時39公里），比當時的戰艦還要快上兩到三節。最初「無畏號」的設計是12門12英寸砲，但後來因為主砲佈局上的困難，造艦總監在第一階段建議「無畏號」改回以往4門12英寸主砲搭配16或18門9.2英寸（234公釐）中口徑砲的配置，然而委員會成員在看過日俄戰爭英方觀戰武官，威廉·克里斯多弗·帕根漢上尉(William Christopher Pakenham)所提出的對馬海峽戰役評估報告之後，他們決定將布局改為10門12英寸砲搭配22門12磅砲（口徑76公釐）。除了使戰艦火力增強，射程變長之外，統一主砲口徑還帶來一些後勤的優勢。 舉例來講，當美國海軍在考慮是否要以多口徑全重砲艦來設計「南卡羅來納級」時，美國海軍的砲術專家威廉·西姆斯與龐德斯通就曾指出統一主砲口徑有利於彈藥補給作業，並且在激烈交戰的時候，能夠將非交戰區域的砲塔成員派去替換於戰鬥中受傷的砲手。此外，口徑統一還能大幅提高了射控效率，因為只需計算一組主砲射距，甚至相同口徑的火砲造成的水柱也比較不會造成艦上人員判斷混淆而算錯射擊距離。
除了嶄新的艦砲配置之外，「無畏號」還裝上當時算是非常先進的蒸汽渦輪發動機作為其動力。蒸汽渦輪發動機的功率比往復式發動機來得高，同時它還具有作業環境相對乾淨、可靠性較高的優點。但是在巡航速度條件下運行時，渦輪機的燃料轉換效率比較差，這對必須經常以巡洋速度進行長距離移動的海軍來說是個蠻致命的問題，美國海軍如果要與日本海軍交戰，必須橫渡太平洋到遙遠的菲律賓海域，最終這個問題透過減速齒輪降低螺旋槳的迴轉數，從而提高了效率來解決。這個方法需要很高精度的齒輪技術，並不容易實現。幸虧蒸汽渦輪機發明者查爾斯·帕森斯拍胸脯保證，可以造出這種高精度的齒輪，讓皇家海軍最後下定決心，決定以此作為「無畏號」的動力來源。「無畏號」在當時，可以算是空前巨大的戰艦，但發動機的高效能仍提供其高達21節（24英里/時，39公里/時）的航速，且無論是佔用空間還是成本，都比舊式的往復式發動機來的少。可以說讓「無畏號」如虎添翼呢。對這個主題有興趣的讀者不妨參考阿文之前寫的「科普利獎章得主的物理學家群像(四) 蒸汽渦輪機之父 (中)：七海稱雄」 有詳細的描述，就不在此贅述了。
費雪勳爵在「無畏號」的建造工作上展現了極高的效率，1905年10月2日龍骨才舖下，1906年2月10日就下水、10月3日完工，徹底展現了當時大英帝國強大的造艦工業能力。 「無畏號」的出現帶給世界各國海軍很大的衝擊，因為它讓依照以前的設計所建造的戰艦全都相形見絀。所以「無畏艦」的名字居然後來就變成軍艦分類的名稱。只要是1890年代建造、沒有擁有「全重砲」設計而是裝備兩種以上主砲的舊式戰艦，全都被歸類為「前無畏艦」。「前無畏艦」後來全都被迫退出第一線戰列，改派去從事沿岸砲轟與海防等次要任務。至於20世紀初開工建造的那些裝備單一口徑主砲、但是依然保有多門大口徑「中間砲」、最後一代的所謂「前無畏艦」，則是被稱作「準無畏艦」（Semi-Dreadnought）。包括英國的「英王愛德華七世級」與「納爾遜勳爵級」、日本的「薩摩級」與「河內級」、美國「康乃狄克級」、法國「丹東級」、義大利「伊蓮娜王后級」皆屬此類。 這些「準無畏艦」戰艦同樣因為火力完全比不上「無畏號」的標準，可以說是一出廠而過時，可謂「生不逢辰」哪。
一艘戰艦的攻擊力除了增加艦砲數量外，亦可透過提高艦砲本身的口徑與倍徑(倍徑是火炮的砲管長度相對於口徑的比例)達成，口徑越大的砲可以發射出越大、含有更多火藥的砲彈，而倍徑越長的砲可以提高槍口初速，提高貫穿力與射程，所以照說，口徑與倍徑愈大威力愈大。但是因為初速過高而導致容易砲管過度磨損，最終將失去精度不得不替換，甚至出現如1910年美國海軍曾因砲管磨損嚴重而打算停掉射擊練習的情況。再者火砲口徑與倍徑愈大，砲管與砲彈也會愈重，甚至勢必會影響著砲塔的設計，所以也不可能沒有限制。「無畏號」裝備的是10門12英寸（305公釐）砲。12英寸砲是大部分海軍在前無畏艦時代所使用的標準艦砲，也因此進入「無畏艦時代」時代時，成了第一世代無畏艦的火砲標準口徑。此外新式的12英寸砲有著相當高的發彈效率，事實上，1895年的12英寸砲每四分鐘可以開一次火，到了1902年大多數的砲都達到每分鐘兩次，不輸原本的小口徑火砲。
除了主砲外，「無畏艦」仍然配備22門三英寸（76公釐）的12磅砲當作副砲。與先前的副砲不同，這些12磅砲是拿來對付魚雷快艇。隨著魚雷射程逐漸變長、驅逐艦性能的提昇，這些副砲的口徑也跟著向上提昇。以當時的海戰模式來說，魚雷艇都是脫離戰艦艦隊各自為戰的，所以這些小型副砲無須設置防禦用的裝甲，也不用作對主砲射擊風暴的防護措施，通常來說這些副砲的重量盡可能造得輕、佈設位置也選擇高點，以求射擊範圍能夠達到最大。然而不出幾年，「無畏艦」的副砲目標不再只有魚雷艇，還多了體型更大、武裝更強、更為耐久的驅逐艦，此類艦種原先是為了驅逐魚雷艇所造，但現在自己也裝備了魚雷做為武器，並同主力艦隊協同作戰，致使「無畏艦」的副砲裝備必須調整，為了防止大艦隊交戰時飛濺的砲彈破片與暴風，大多將副砲裝設在裝甲化的炮座或專屬的側舷砲塔內。後來的「無畏艦」甚至完全廢除這些副砲，而是以護衛艦隊來取代。
「無畏艦」問世以後，各國海軍即開始在爭相建造更大口徑的主砲，而主砲數相對減少，最具標誌性的是1910年英軍開工建造的「俄里翁級」戰艦，該級裝備10門13.5英寸（343公釐）砲，由於一舉超越當時各級「無畏艦」的主砲口徑，故自該級起主砲口徑超過343公釐者就有了非正式稱呼的「超無畏艦」（Super Dreadnought）。1913年，裝備356公釐主砲的美軍「紐約號」戰艦完工、1915年，英軍「伊莉莎白女王級」也完成建造，裝備了第一次世界大戰中最大口徑的15英寸（381公釐）主砲，為戰爭中火力最強的英軍戰鬥艦。當拉塞福在解釋為何金箔實驗讓他大吃一驚時，他用了一個有名的譬喻:好像十五吋砲的砲彈被一張薄紙巾給彈回來! 沒錯，十五吋砲正是當時無畏艦上的最新口徑最大的主砲呢! 沒想到拉塞福對軍事也是略懂略懂呢。
建造軍艦的武備競賽很快地就開打，各個海上強權都投注了大量經費建造軍艦，最初一批的「無畏艦」建造成本略低於後期的「前無畏艦」，但隨後逐漸攀升。儘管建艦所費不貲，但由於現代化的戰艦是海軍力量的重要指標，是彰顯國力和威望的象徵，其地位就像是現代的核子武器。所以各個海軍強權，包括德國、法國、俄羅斯、義大利、日本和美國也都加入了建造無畏艦的競賽，少數幾個本國欠缺建造能力的次等海軍國家，包括巴西、阿根廷、鄂圖曼土耳其和智利，則是委託美國或英國的造船廠，來幫它們建造他們自己的「無畏艦」。
在這場軍備競賽中，對英國形成最大威脅的非德國莫屬了。十九世紀末起，德國海軍在德皇威廉二世以及海軍大臣阿爾弗雷德·馮·鐵必制的主導下迅速崛起，開始建設規模龐大的戰艦艦隊，挑戰英國的海上霸權，1904年4月，英國與傳統假想敵法國締結了《英法協約Entente cordiale》，德國海軍開始成為英國海軍的頭號假想敵，後者雖然起步較晚，但其軍艦多為現代化設計，其規模也正迅速擴張，最終在第一次世界大戰前，英國與德國各自建成了世界第一與第二強大的「無畏艦」艦隊。
「無畏艦」的造艦競爭於1910和1911年白熱化，德國每年開工建造四艘主力艦，英國就以五艘回應。1912年，德國通過了最新一期的《艦隊法》後，英德的緊張關係達到最高點，德國方面宣稱打算打造一支擁有33艘戰艦與戰鬥巡洋艦的龐大艦隊，這已超過了英國海軍在本土水域的兵力。對英國更為不利的是，德國「三國同盟」盟友—奧匈帝國以及義大利王國—也在打造「無畏艦」，前者正建造四艘，後者則已擁有四艘、另有兩艘以上正建造中。由於奧匈帝國以及義大利王國的軍艦都在地中海活動，對向來把地中海視為商業命脈的大英帝國可以說是芒刺在背!由於當時社會福利方面的條款預算需求，英國已經無法再承受成本高昂的海軍建造案，可是若將海軍從地中海撤出，將嚴重削弱英國的外交影響力，從而撼動大英帝國的根基。因此唯一選項只剩下新任第一海軍大臣溫斯頓·邱吉爾所推薦的解決方案：就是打破過慣例，與法國談判並結盟。法國將承擔在地中海對抗義大利和奧匈帝國的責任，英國則負責保衛法國北海岸的安全，儘管這個方案很可能將英國捲入向來素不睦的德法糾紛之中，受到一些英國政治家的反對，但是英國海軍於1912年依然就照此分配調整其組織。而這正是英國捲入第一次世界大戰的主因呢。
就在軍備競賽的浪頭下，全歐，乃至於全世界逐漸走進第一次世界大戰的漩渦之中。到底無畏艦在接下來世界各國海軍發展產生什麼影響，無畏艦又如何盛極而衰，退出歷史的舞台呢，這些就留待下回囉。
參考資料:
(一) 中文 英文，日文維基相關條目
封面照片取自維基百科 由 Adam Cuerden - U.S. Naval Historical Center, 公有領域, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=443982
