第8版(科技)
专栏：科技杂谈
充分利用阳光
中国科协副主席 刘恕
阳光充沛是干旱、半干旱地区自然资源的最大优势。聪明的以色列人将太阳视为富国强民的宝库。他们说：“我们没有石油，只有太阳、死海和脑袋。”以色列人突破传统思维的束缚，不再沿袭传统农耕方式，扬长避短，建立起自己独特的、以提高光合作用效率和有效控制水分消耗为特征的沙漠农业。他们的经验值得我们学习。
我国西北干旱半干旱区的太阳能辐射总量都在140千卡／平方厘米×年以上，有的高达170千卡／平方厘米×年。云层稀少，晴天多，全年的日照时数在2800—3300之间（日照率70％左右）。宝贵的阳光，是西部“取之不尽、用之不竭”的资源。在西部大开发中，充分利用阳光资源，发展西部农业、推动农业现代化进程，创建新的农业文明，是一项光荣而艰巨的使命。
农业生产的实质是利用绿色植物的光合作用制造碳水化合物、蛋白质、脂类、色素等生命活动营养素的过程。现代农业，就是要运用现代的技术，包括生物技术和与农业产业化过程有关的一切高新技术。
钱学森院士首次提出的沙产业理论就是用高新技术在干旱半干旱区进行农业开发。沙产业的目标是充分利用沙漠戈壁地区自然要素中“取之不尽、用之不竭”的太阳能。
沙产业的手段是利用植物的光合作用。由于太阳能存在着单位面积上强度不高、能量辐射不恒定等特点，利用植物的光合作用固定太阳能，是最理想的手段。但迄今为止，人们还没有能够制造出这样一种物质或物质体系，能够使光化学过程有足够高效的能量贮存。
为便于生产者把握技术要义，沙产业技术路线的通俗表述为：多采光，少用水，新技术，高效益。天赐的阳光是地球表层生态系统的能源，光合作用是这个巨系统能源的“入口”，把万象之源的能量最大限度地采收下来，就是沙产业的要义。合理利用天然降水和降水变成的径流以及渗入地层的地下水，是在沙漠地区求发展的关键技术。新材料、新技术、新工艺，包涵了当代科学和技术的进步，这些知识的投入，能摆脱传统农业对生产力的束缚。沙产业是知识密集型的大农业。没有高新技术的应用，沙产业就失去了生命力。高效益是一个综合的也是最终的评价沙产业的经济指标。这是创建沙产业的出发点也是最后的归宿。
目前推进沙产业的措施办法，是用新的材料构筑一个能起隔离作用的膜或壳。这种薄膜或介壳，有很好的阳光通透性能，但不利于水、热的逃逸散失。种植地的地膜覆盖和设施保护地的塑料大棚，都是这种膜壳作用的形态，正是由于这种措施改变了水热交换的原始状态，起到了多采光、少用水的效果。
进行光合作用的主体植物种或品种优选，也是一个重要的方面。今后理想的太阳能转化物可能是一些微小的适合用工业化连续生产的藻类。这些藻类不是种植在田间，而是养殖在循环流动的管道之中。
千里之行，始于足下。吃饭问题，是人类的一个永恒的主题。创建新的农业文明，我们还要多做些实在的工作。
第8版(科技)
专栏：
关注磁浮列车
中科院理论物理所 何祚庥
首先需要介绍，何谓磁浮列车。传统的快速列车是利用车轮和钢轨之间的相互作用来解决支撑、导向和驱动这三大问题。磁浮列车却利用电磁场所特有的“同性相斥、异性相吸”的相互作用，来实现机车和路轨间的上浮、约束和驱动，从而实现了机车紧贴路面但又是无接触的高速飞行。由于这一电磁体系完全取消了列车和钢轨间的直接接触所引起的摩擦力，因而大幅度降低了能耗、磨损、振动和噪声，也比轮轨列车更容易实现高速运行。如果说通常的高速轮轨列车的最高运行速度是300公里／小时的话，那末磁浮列车最高行驶速度将是450—500公里／小时，按照这样的速度，由北京到上海，将不超过4个小时，由北京到广州将不超过5个半小时，而且比飞机更为舒适、安全和风雪无阻地准时到达。这无疑将会受到旅客的热烈欢迎。
对于磁浮列车技术，通常存在的一种疑问是：这一技术是否经济实用？工程实施能否确保长期可靠安全运行？例如，见诸报端的一种意见是：“作为一种干线高速运输工具，磁浮列车在实用性、经济性、工程可行性方面还存在许多疑点。”
出乎意外的是，这次在德国考察中上述三个疑点得到了全面澄清。
磁浮列车能否满足实用化的需要，是否已进入推广实用阶段？
现有的磁浮列车有两种技术体系。一种是日本的超导式的磁悬浮列车；另一种是德国的电磁铁的或又称常导的磁悬浮列车。超导磁浮列车为电动推斥式磁悬浮，能将机车浮起10厘米；常导磁浮列车为电磁吸引式磁悬浮，磁浮间隙仅为1厘米。日本的磁浮列车已实现了552公里／小时的高速，德国的磁浮列车也达到了450公里／小时的高速。日本之所以要发展超导磁浮列车，据说是由于日本是地震多的国家，10厘米的悬浮易于抵御地震。但是，由于用到超导，这还要解决超导材料、低温冷冻机、液氦等技术困难，而且增加了投资。据日本技术专家估计，超导磁浮列车每公里造价将比日本的新干线贵30％。
德国的磁浮列车，因为只用到通常的电磁铁，而这是完全成熟的技术，所以在实用化方面，就远比日本成熟。
德国已修建了一个既有高架也有地面路轨的长达31．5公里哑铃式的试验回路。其最高时速是450公里／小时，载客420公里／小时，平均速度是300公里／小时。已历经大风大雪的考验，安全运行了15年，累计67万公里的里程，也经历过长达1000公里以上连续运行的多次考验。有80万人次参观过这一试验线，有26．3万人次乘坐过这种磁浮列车。乘坐舒适，无振动，噪声小，急转弯时也感觉不到离心力，只看到大地有6°—12°的倾斜。运行时能在12秒内换道岔，改变运行方向。至于磁场是否损害人体健康问题，据告知，经测量，由电磁回路所漏出的磁场远比地磁为弱。对于周围环境，经测量，包括考察团成员的测量，在时速是300公里／小时时，噪声是78—80分贝，时速是420公里／小时时，是90分贝，如下降到200公里／小时，那末和城市中一辆小轿车运行的噪声差不多。
磁浮列车有无经济效益？
令人意外的“新闻”是，磁浮列车竟具有优越的经济性。
据德国专家们介绍，德国的轮轨式高速列车，在平坦的地面，双线的投资是3400万马克／公里，在复杂的地形要超过5000万马克／公里；德国的磁浮列车，其双线的投资是2900万马克／公里。这一数字的依据是柏林—汉堡线的设计。由于柏林—汉堡线的地基比较疏松，否则其造价还可略低一些。至于磁浮列车用于复杂地形，就更呈现出它的优越性。由于磁浮列车的脉冲冲击压较小、自重较轻，所以更便于高架运行，其每米长度占地仅2平方米，而相应的轮轨高速列车占地达14平方米。我们看到的试验线就是一种形状简单的轻型结构。
由于磁浮完全取消了“点接触”，就完全避免了机械磨损。其结果是，磁浮列车的路轨寿命是80年，而轮轨列车的钢轨和地基寿命是60年；磁浮列车车辆寿命是35年，轮轨列车是20—25年；然而这里给出的磁浮列车路轨和车辆的寿命还只是依据某些实验结果加上大幅度安全系数所作的保守的估计。避免磨损带来的最重要的经济效益，是磁浮列车的年运行维修费仅为总投资的1．2％，而轮轨列车要高达4．4％。考虑到二者总投资还略有差别，所以磁浮高速列车的运行和维修的成本约是轮轨高速列车的1／4。
注意到磁浮列车和轮轨列车有等同的客运能力，一般来说，路轨和土建费用约占了总投资的60％，由此，由上面给出的折旧率和运行维修费用，可计算出二者每位乘客的票价。成本的相对比值1∶2．8。这是不能忽略的在经济效益上的巨大的差别！
需要进一步探讨的是：磁浮列车的基本原理是把电动机里的“转子”布置在机车上，而将“定子”铺设在路轨上，由于电动机的“转子”和“定子”间的相互作用，就将电能转化为列车前进的动能。可是，在通常的电动机里，定子是某一圆筒形的电磁体，现在却要展开为长达几百公里，甚而是千公里以上的“平面”，这无疑是昂贵的代价，有些人更斥之为“大浪费”！那末为什么德国技术专家向我们提供的每公里的投资的数字，磁浮列车竟比轮轨列车少15％呢？
对此，德国技术专家向我们解释说，任何电力机车都要将电能转化为列车的动能。只不过在轮轨列车是由电动机所产生的旋转动能，通过一系列的机械传递系统转化为车轮的动能，再进一步由钢轨和车轮间的摩擦力转化为列车前进的动力。现在只不过通过直线电动机，直接将电能转化为列车前进的动能，更为重要的是，轮轨列车之所以能迅速前进，其动力完全来自车轮和钢轨之间的“点接触”。机车上的“点接触”就为高速列车带来了巨大的持续的冲击压力，从钢轮、钢轨到地基要有特殊的技术要求。可是，磁浮列车的电磁体系，却是定子和转子间的“面作用”，两者的冲击压力比是5000∶1！所以，虽然轮轨高速列车中只用到钢轮钢轨，但这里要求极高的安全系数，磁浮高速列车中，这一冲击应力负荷问题，就可以轻松过关。所以，新技术就带来了新的经济效益。
磁浮列车有无工程上的可行性？
德国西门子公司一位退休不久的副总裁瓦格纳先生说，问题还不仅仅因为磁浮列车有较好社会效益（如速度快、噪音小、能耗小、占地少……）和较高的经济效益（二者的票价成本接近3∶1），而且还因为磁浮列车的工程难度特小，我本人曾为轮轨高速列车由300公里／小时的速度提高到330公里／小时的速度，奋斗了多年。虽然这里仅要求提高10％，但带来的技术难题多得不得了。因为轮轨列车的技术潜力在很多方面都已接近技术的极限，要突破300公里／小时，这就要对付更大的冲击压力，这要解决很多难题。直到最近才最后决定将于今年6月1日在德国的线路上试运行，而如果要求进一步提高到350公里／小时的速度，就还要解决更多的技术难题。但如果采用磁浮列车，而且仅要求300公里／小时的速度，那末从工程施工来看，就几乎没有什么难题，最多是要确保路轨有小于0．1厘米的平整度。磁浮列车的潜力或能力是400—500公里／小时，现在却只要达到300公里／小时，这正如一位百米赛跑的运动员要突破10秒的纪录，是很困难的事情；但如果请黑豹来做100米赛跑的运动员，那它将很轻松地跑出7秒或8秒的成绩。在工程决策的问题上，对于一位优秀的工程师来说，他优先考虑的是工程的难度问题，因为必须确保工程的成功。
当然，瓦格纳先生所谈的是德国的抉择。对于中国的科技人员来说，尽管如西南交大、国防科大等作过不少研究，也有许多成果，但不论是轮轨高速列车，还是磁浮列车技术，都是新技术。那么我们应该作出何种决策？这里我来回顾一下我国在国防决策上曾做过的一次抉择。1955年我国在巩固空防的问题上曾面临如下选择：中国是发展航空飞机，还是发展导弹？理论上导弹有高达10—20的马赫数，超音速飞机的马赫数最多只是2，导弹打飞机，一打一个准；飞机打导弹，连影子也看不见。但是，航空已经是成熟的技术，而导弹只存在于文献上，直到1956年，才由苏联发射了第一枚洲际导弹。那时的中央军委决策说，中国首要是发展航空飞机。可是，新回国的钱学森教授却力排众议，他在研讨国防技术的座谈会上提出，虽然导弹还只是“八字不见一撇”的技术，但对中国人来说，更应着重发展导弹。飞机要求重复飞行，飞机的难点在于材料，材料问题的解决，有赖于长期的经验积累，没有10年以上的时间，很难说材料问题就能解决。导弹的发射是一次性的，因而没有尖锐的材料问题。导弹的难点在于制导，要求“看得清、打得准”，这要靠大脑来解决，然而中国人的头脑并不笨，所以，对于中国人来说，掌握导弹技术，要比掌握飞机技术更为容易！（附图片）
第8版(科技)
专栏：
生物经济的挑战和机遇
潘爱华
有人说，20世纪是物理学和化学的世纪，21世纪是生物学世纪。生物学世纪有两层含义：生命科学将成为带头学科；生物工程产业将成为支柱产业。
生物工程产业的发展经历了四个阶段。第一阶段，70年代，生物工程技术的突破阶段。现在最重要的两个生物工程技术都是在这个阶段突破的。第一个是1973年重组DNA技术问世。这个技术的问世引发了现在基因工程的产品和产业。第二个是1975年杂交瘤技术问世。这个技术可以把不同细胞融合在一块，把不同细胞的优势发挥出来。第二阶段，从80年代开始，生物工程技术趋于完善，产业化步伐加快。它的标志就是生物工程技术在80年代得到不断的完善，使得它能够走出实验室，进入产业化。第三阶段，90年代，生物工程大规模产业化开始。这个阶段的标志是大量的生物工程产品进入市场。这一阶段对我国来说是最为关键的。所谓最关键就是因为对生物工程产业来说，大家都刚开始，不像电子产业，等你打开国门时，国外已经走了好多年。世界上第一支基因工程药物是1983年才出来的，我们国家在80年代已经大力发展生物工程产业，所以跟世界差距比较小。而这个产业大规模产业化刚刚开始，所以我国跟很多发达国家在一个起跑线上或者稍微落后几年。第四阶段，2000年到2015年。从今天开始，再过15年，也就是生物工程大规模产业化的成熟阶段。主要是两个标志，一个是生物工程产品将进入千家万户。另一个就是生物工程产业将成为支柱产业，产值和对社会的影响将与电子信息产业并驾齐驱。
我想结合我们的实践，来谈一谈生物工程产业的基本情况以及一些建议。先谈我国生物工程产业现状。我们国家批准的有200多家生物工程公司，但是批准的新药，到1997年才13个，产值30亿元。农业方面，利用生物工程培养的水稻、小麦已经有了，但是没有大规模的产业化。像抗棉铃虫的棉花，同时有两个公司，一个是中国的，在河北；一个是美国孟山都公司。我们的公司是赔得一塌糊涂，而人家赚了很多钱。为什么一样的东西人家赚钱？这里面包含很多问题，需要大家思考。
我们的公司叫科兴，这是卫生部和科技部合资的，国家863产业化的一个基地。世界上第一个基因产品是1983年问世的，我们国家的产品是1993年问世。我们进入市场以后，在某些产品市场中很快抢回60％的份额，说明我们还有市场机会。北大的几个教书匠管理这个公司，就能从国外公司的手中抢回这么多市场，说明国外公司所占有的市场还是很脆弱的。但是我国生物工程处于成长期，跟国外同类产品相比，我们还非常弱小，我们是襁褓中的婴儿，随时有危险。
对我国生物工程产业的发展，我有几点建议。第一个，从产品到产业。以产品启动市场，市场发展一个企业，企业发展起来就创建一个基地。这就是有序的原则，必须按照有序的原则去做，这样才会好一些。第二个，生物工程是未来的产业，国家应该把它当成一个特殊的行业加以扶持。如果把它当作一般的行业，我们就会失去机会。因为我们现在碰到的很多问题都是企业没法解决的，比如研究开发的问题，根本不用研究机构，因为企业根据市场的规则投入钱去开发。但是现在有很多政策导向的问题。第三是加强国际合作，充分利用海外留学人员的智慧和成果。改革开放，到国外的留学人员很多了，有几十万，其中50％—60％都和生物学和医学有关。只要查一下最权威的杂志就会发现，发表突破性的进展文章，很多作者都是中国的留学生。世界上最顶尖的实验室，基本上都有中国的留学生在里面，这是很多国家所没有的优势。
第8版(科技)
专栏：
蚕业正逢好年景
——泰安科技兴蚕见闻
本报记者 孟宪励
小小的蚕，千百年来一直活在中国古老的文化中。有了蚕，有了丝绸，有了丝绸之路上那跋涉千年、遗韵不绝的驼队，有了中国文化走向世界的优雅与从容。初夏时节，记者慕名来到泰山脚下，山东省泰安市所属各县区累计10万亩的桑园，正是郁郁葱葱，一片丰茂。
科学管理以人为本
一只蚕能吐出长达1200米飘逸的丝，而丝绸业的所有工序连起来是多长的“线”呢？整地育苗，栽苗养桑，采叶喂蚕，春蚕结茧，采茧缫丝，纺丝织绸……一头牵着波谲云诡的国内外丝绸市场，一头牵着日出而作、日入而息的农民，丝绸业的兴旺靠的就是以人为本的管理体制。
以人为本，包含着对人的权益的尊重。有绸先有丝，有丝先有茧，有茧先有桑，农民是否愿意植桑养蚕成为丝绸业的头一个关键。
泰安市所属的5个县、区的丝绸公司，全市47个乡镇蚕茧站以及1640名农村科技员，构成了细密的服务网络。每个养蚕户从整地栽苗、施肥浇水、洒药灭虫、采蚕育蚕到采茧交站，每个细节都会得到全方位指导。一名技术员负责100户的技术指导，技术员工资与蚕民养蚕所得紧紧地捆在一起，形成密不可分的利益共同体。
农民从养蚕中得到收入，地方财政还会得到一笔不小的特产税。农民求之不得，地方领导喜上眉梢。市丝绸公司营造了极为和谐的工作环境。
发展还要放眼量
泰安桑蚕生产一度起起落落。有时农民挥泪刨桑几乎是一夜间的事情。全市桑园受损最严重时，一度从8万亩跌至3万亩以下。尽快走出这个怪圈，是泰安茧业一直精心谋划的目标，否则再新的科技也难以发挥作用。
桑业最大的特点是一年投资，多年受益。市丝绸公司提出了两个“三大一新”的目标：规划上实行大乡、大村、大户，推行新的“3＋1”种养模式；在发展过程中，推行大壕、大苗、大肥水，培植和引进新的桑树品种。所谓“3＋1”，即每户3亩桑，1个180平方米的养蚕大棚。他们走村串户地向群众宣传，成熟一户发展一户，发展一户成功一户，一户带起一个村，一村带起一大片。
兴蚕重在科技
科技最终能给农民带来效益。泰安养蚕业在经过几次动荡后，最终成片、成村、成乡地形成规模化养蚕，“一亩地，半张蚕，有它没它也过年”式的养蚕观念已成为过去，取而代之的是现代化的大棚养蚕。捋一箩筐桑叶背回家养蚕的古老方式已经看不到，把蚕养在地头上，这是泰安丝绸人的一个创举。
在宁阳的西疏乡刘茂村头，现代养蚕大棚鳞次栉比。目前泰安16800个养蚕大棚成为一道风景。大棚养蚕的脱颖而出，完成了古老蚕业在世纪之交的一次蜕变。其实科技就是改变一种观念，科技就是谋求一种更加高效的生产方式。据山东省丝绸公司总经理王同洲介绍，过去，植桑是一年栽桑，二年成型，三年见效，而现在他们全面推行了“桑桑间作”新模式，即在当年新建桑园间作桑苗，增加桑条密度，提高产叶量，与大棚养蚕实行的条蚕桑育相配套，可以当年植桑，当年养蚕。
桑业正逢好年景。看着桑园里农民忙碌的身影，我忽然想到会不会蚕丰伤农呢？面对记者的疑问，泰安市丝绸公司王汝良经理信心十足地说，蚕茧市场千变万化，但有一点是不变的：市场无非是拼一个成本，拼一个质量。即使是市场最低迷的时候，质优价低的产品还是会有竞争力。
第8版(科技)
专栏：
特殊药液处理——普通织物防水·防污·透气
本报讯 两幅外观、质地、手感一模一样的织锦壁挂，一幅溅上水就出现一片水渍；而水或污物溅到另一幅经特殊药液处理过的壁挂，水珠既未沾染织锦，也没有留下任何污渍。这一神奇效果是笔者日前在3F“布料防水防污处理液”新闻发布会上亲眼看到的。
长期以来，防水和透气两大功能是织物处理中不可兼得的鱼与熊掌。雨衣、雨鞋等防水衣物都是以牺牲透气功能为代价来达到防水效果，而3F“布料防水防污处理液”在具有斥水性和拒水功能的同时，能够渗入织物纤维内部，不改变织物的透气性。经该处理液处理过的衣物，其防水功效在经过大约20次洗涤后才会逐渐消失。处理液的使用方法也很简单，只须在衣物清洗过后放入处理液中浸泡片刻即可，不需要任何特殊的技术处理。3F“布料防水防污处理液”是由兴科伟业技术中心在中国科学院专家的技术监督下研发成功的。（周明杰）
第8版(科技)
专栏：
我国科学家发现的澄江、瓮安动物化石群，引起了全球古生物学界的轰动。这两项当代世界古生物学上的重大发现及一系列研究成果为人类探索现代动物多样性和现代复杂生态体系的起源与演化、解释“寒武纪生命大爆发”提供了宝贵的科学依据。
图为科学家根据化石复原的澄江化石动物——奇虾捕食奇观。
纪文 摄
第8版(科技)
专栏：
引进阻隔因子——神奇衣料防晒·降温·护肤
本报讯 过强的紫外线辐射对人体有害已成为常识。在炎炎盛夏，能拥有一件轻薄合体的“防晒服”，曾是人类多年的梦想。现在，一种能吸收和阻隔高达99．7％紫外线的神奇衣料的问世，可使人们安度“三伏”。这种将隔离因子引入纤维制成的防紫外线及降温系列服装，已由奔向美企业有限公司研制成功，并在广东东莞投入规模生产。
科学证实，当紫外线强度达到5—6度时，就要进行皮肤防护。当达到9—10度时，在太阳下直晒20分钟，皮肤便会受到伤害。近年来，专家呼吁，对于紫外线强度对人体皮肤和免疫力的明显影响不容忽视。北京、广州、香港等地已定期向社会公告紫外线强度。针对这个问题，奔向美公司的科研人员经多年努力，研制成功具有高科技含量的UV—no防紫外线及降温服装。该产品使用全棉织物做基体，经过独特的工艺处理，将紫外线隔离因子引入纤维之中，紫外线遇到布料纤维中的隔离因子，即会转化为无毒、无辐射的物质消失。更为奇妙的是，隔离因子引入纤维后，不挥发，不溶于水，可长久保持防晒降温的功能。（邓伟华）
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