[世博会的科学传奇]之太空探秘（上）

文：赵致真

1986年温哥华世博会的“领衔主演”仍是美国和苏联馆，给时代定调的主旋律仍是太空技术。苏联展出了33米长、35吨重的宇宙空间站，一任游客自由参观和穿行。美国馆则展出了正在筹建的“自由空间站”。1971年4月19日，苏联成功发射了世界第一个宇宙空间站“礼炮1号”，这是个20米长、直径4米的“两室一厅”。1971年6月6日，联盟11号飞船首次与礼炮1号成功对接，尽管返回时因座舱失压导致3名宇航员遇难，但他们已经在“礼炮1号”上逗留了23天。宇宙空间站是长期运行在近地轨道——即距离地面160公里至2000公里的太空基地，能为宇航员提供居住和工作条件，携带复杂仪器和望远镜，利用高真空和微重力进行科学实验，并成为天上的接待站和仓储站。美国1973年5月14日发射了77吨重的“天空实验室”。1986年2月20日，苏联把第一个长久性空间站“和平号”送上了天，经过10年不断“添砖加瓦”，1996年最后落成时长达87米，重135吨，约90分钟绕地球1周。先后有12个国家104人在和平号空间站进行过23000项科学实验。然而由于设备老化和资金匮乏，俄罗斯最终决定忍痛将它坠毁。2001年3月23日是和平号空间站大限到来的日子，许多人从世界各地专程赶到斐济海岸，为鞠躬尽瘁的“和平号”最后送行，凌晨6时，空间站解体的碎片如同耀眼的花雨洒进南太平洋波涛，几位俄罗斯宇航员面对大海失声痛哭，阿弗迪耶夫3次升空累计在和平号工作了747天半，那里已经是他们心中的“第二个家”。所幸地球的天空迅速弥补了缺失。1998年11月20日，美国、俄国、日本、加拿大、巴西和欧洲空间局共同筹建的阿尔法国际空间站发射了第一个曙光号功能货仓，2000年11月2日，三名宇航员首批抵达国际空间站，2005年日本爱知世博会第一次展出了国际空间站模型，比和平号宇宙空间站大4倍，预计2011年12月最后建成。这是人类在太空营造的大型科学宫殿，也是世界各国通力合作，联手放飞的超级“人造卫星”。

1986年温哥华世博会苏联馆展出宇宙空间站模型

1986年温哥华世博会美国馆“自由空间站”模型

拍摄于1998年6月12日的和平号宇宙空间站

建成后的国际空间站

在人类进军太空的历史上，航天飞机上演了大气磅礴而动人心魄的一幕。1984年新奥尔良世博会原本以水为主题，但新建造的首架航天飞机企业号通过波音747空运和密西西比河水运来到了世博会现场，成为“喧宾夺主”的一大巨观。不过企业号只是从未进入空间轨道的测试机。1986年温哥华世博会上，美国馆放映了6分钟宽银幕电影，展现了航天飞机升空的潇洒与壮美。航天飞机像火箭般垂直起飞，像卫星般绕地运行，像飞机般滑翔落地。如同12海里被定义为“领海”和“公海”的分界，100公里高的“冯卡门”线也被视为“领空”和“太空”的边线。航天飞机便穿梭往返于太空和地面之间。巨大的铁锈色外挂箱装满液态氢和氧，给三台主发动机提供燃料同时成为航天飞机升空时的“脊梁”，8分半钟后脱落丢弃；一对固体推进火箭在最初起步时提供80%以上的升力，2分钟后分离并用降落伞回收；最精华和核心的部分是轨道器，即航天飞机机身。三角翼的外形适应大气中高超音速、超音速、亚音速和水平着陆的各种飞行，装载7名乘员和30吨辎重，机械臂在失重空间能搬运大质量物体。航天飞机由250多万零部件组成，可反复使用百次。自1981年4月13日哥伦比亚号首航后，挑战者号、发现者号、亚特兰蒂斯号、奋进号相率登场，成为太空中的一代天骄和生龙活虎。航天飞机搭载卫星和修理卫星；为宇宙空间站迎来送往和搬有运无；施放哈勃空间望远镜并治好他的“近视眼”，让人类观察到了“全波段”的宇宙；而在无数次飘飘欲仙的“太空漫步”中，宇宙服是最小巧、精细和贴身的“个人飞船”。1992年9月12日，奋进号宇航员马克和戴维斯成为第一对太空伉俪，1998年10月29日，美国第一位太空人格林以77岁高龄登上发现号重返太空。航天飞机作为穿梭于天壤之间的精灵，为一个时代留下太多的美好记忆。苏联航天飞机暴风雪号的无疾而终则令人深深惋惜。最难忘1984年10月5日挑战者号升空时爆炸和2003年2月1日哥伦比亚号降落时解体，悲壮的一幕如苍鹰击殿和白虹贯日，永远定格在史册中，让人类懂得探索宇宙的征途上有时必须付出牺牲和擦去眼泪。2010年后，现存的三架航天飞机将全部退役，由更加安全可靠的新一代航天器奥赖恩接班，美国已经从“多功能”思路回归到升级版的“阿波罗”框架，奥赖恩还将承担月球旅行乃至火星探测的重任。

1984年企业号航天飞机运抵新奥尔良世博会

1981年4月13日哥伦比亚号航天飞机升空

1993年奋进号宇航员马斯格雷夫在机械臂上维修哈勃空间望远镜

77岁的美国第一位太空人格林1998年10月29日乘坐发现者号航天飞机重返太空

其实人类的航天活动早就不限于做地球的“表面文章”了，美苏两国在太空竞赛伊始便“探骑四出”，以“第二宇宙速度”冲出地球引力，造访太阳系的各位“邻居”。1964年纽约世博会上，美国NASA隆重展出了1962年8月27日成功发往金星的第一个探测器“水手2号”和阿特拉斯二级运载火箭。经过2.9亿公里、108天的“奥德赛”漂泊，“水手2号”从金星上空3500公里空中飞越，拍摄了最早的金星全景照片并证实了这里地面温度高达450摄氏度。此后美、苏竞相发射的金星探测器达40多个，有些在炼狱般的表面降落后融化，有些成为金星的人造卫星，其中以1985年亚特兰蒂斯号航天飞机送入航程的麦哲伦号探测器最为精良和功勋卓著。水星的第一个探测器是1973年11月3日发射的“水手10号”，3次飞临水星上空并送回了2800幅照片，至今仍在绕太阳运行。2004年8月3日发射的“信使号”让我们更全面认识了水星这颗离太阳最近的“小兄弟”。而火星则是除地球之外人类了解最多的太阳系行星。1964年11月28日美国发射“水手4号”火星探测器，证实这里是一个既没有生命更没有“运河”的荒寂世界，从此科幻小说家再也不写“火星人”了。在美、苏两国的30余个火星探测器中，1975年8月20日发射的“海盗1号”和随后发射的“海盗2号”最为杰出，两个“海盗”的着陆器分别于1976年7月20日和9月3日用安全气囊降落在火星表面。先后传回数万张高清晰度照片。最不可思议的是2004年1月4日在火星登陆的漫游车“勇气号”和3个月后在火星另一个半球登陆的“机遇号”，设计寿命原为3个月，但由于火星的风能拂去太阳能电池板尘埃和地球上的高超控制，这两个漫游车5年多来爬沟越坎、屡蹶屡振，至今依然保持着顽健的活力。相比之下，2008年5月25日在火星北极登陆并发现了水的凤凰号却耐不住严寒，于当年11月10日和地球失去了联系。人们仍在千呼万唤，期盼着这只“凤凰”从冬眠中醒来。

1964年纽约世博会美国馆展出“水手2号”金星探测器

火星漫游车“勇气号”

太阳系外圈硕大虚胖的类木行星不像结实紧凑的类地行星那样有着界限分明的岩石外壳，而是由气态和液态的氢、氦、氨与甲烷构成。先驱者10号和11号就是最早“远走高飞”探测类木行星的一对“姐妹”。1972年3月3日先驱者10号启程，次年12月发回第一组木星照片，1983年6月跨过海王星轨道并以第三宇宙速度沿双曲线飞出太阳系，此后便“渐行渐远渐无书”，于2003年1月在120亿公里外的太空和地球失去了最后联系。先驱者11号于1973年4月6日出发后不仅访问木星，而且利用木星的引力改变飞行轨道，1979年9月到达土星，此后也离开太阳系一去无踪。1977年9月5日和8月20日上路的旅行者1号和2号是又一双“孪生姐妹”，她们最大的特色是抓住176年一遇的外行星直线排列机遇，利用天体引力的“弹弓效应”连续加速。后起步的旅行者1号“走捷径”，于1979年初和1980年底先行到达木星和土星，饱览了两个“太阳系巨人”及其卫星的风采。“旅行者2号”则于1986年1月和1989年8月分别对天王星和海王星近距离观察，送回了最丰富珍贵的情报。目前旅行者1号是距离地球最远的“人类使者”，从165亿公里外发回地球的信号要15小时才能到达。令人叹息的是，专门到木星“蹲点”的伽利略号探测器忠诚服务了14年，2003年9月21日在环绕木星第35周轨道上接到地球的“自杀”指令，以每秒50公里的速度栽进木星的深渊，此举为了避免可能携带的地球细菌对木卫二欧罗巴的“星际感染”。太空中接下来的大举措发生在2005年1月14日，惠更斯探测器从卡西尼轨道器脱离，随后在土星最大的卫星泰坦上空张开降落伞，实现了人类最遥远的登陆。试看今日太阳系，我们已经遍访了8大行星，唯一留下的空白是因为“不能清扫和吞并轨道内其他天体”而在2006年被开出“行星籍”的冥王星，但“待遇”却并没有多大变化。2006年1月19日发射的新视野号探测器将于2015年7月到达这颗矮行星进行“正式访问”，并带来了发现者汤博的部分骨灰。

1972年3月发射的先驱者10号飞向木星

先驱者11号飞向土星

先驱者10号11号和旅行者1号2号运行路线图

惠更斯-卡西尼号探测土星光环

伽利略探测器绕木星运行

中国航天的异军突起给人类的太空事业带来了新的气象。1992年塞维利亚世博会和1993年大田世博会上，中国都展出了西昌火箭发射塔和长征系列火箭模型。伴随着亚洲卫星一号和澳星发射成功，中国迅速成为世界火箭发射商务市场的一支劲旅。1998年里斯本世博会中国表演了卫星模拟发射，2000年汉诺威世博会上，中国馆展出了自己未来的太空梭、宇宙空间站和月球漫游车，世界看到了一个民族的远大目标和宏伟抱负。2003年10月15日9时神舟5号飞船冲天而起，中国成为继前苏联、美国之后第3个独立载人航天的国家，2005年10月12日，神舟6号完成“多人多天”太空翱翔，2008年9月25日神舟7号实现了空间出舱活动。杨利伟、费俊龙、翟志刚等名字也永远写进了世界航天英雄谱。2007年10月24日嫦娥1号成功奔月，2010年建造空间站的天宫计划正在实施，2012年“追赶太阳”的夸父计划已经启动，中国人正稳扎稳打和后劲十足，实现着古老而辉煌的飞天之梦。2010年上海世博会的会旗已经由神舟6号搭载着环绕全球，中国航天科技集团等建造的“太空家园馆”将带给7000万观众全新的感受和体验。

2000年汉诺威世博会中国馆展出未来的宇宙空间站

2000年汉诺威世博会中国馆展出未来的登月漫游车

1939年纽约世博会、1964年纽约世博会和1970年大阪世博会都曾对5000年后的人类投放了“时间仓”，将精心甄选的千余件物品放进密封的金属容器并埋入地下，让遥远的子孙能解读祖先的历史和文明。而我们发往太空的探测器则携带过另一种“时间仓”。先驱者10号和先驱者11号都在天线主柱下镶嵌了一块镀金铝板，长23厘米宽15厘米，一对男女的裸体画像是人类的自我介绍和亲切问候，简单的图示和符号通报了太阳和九大行星在银河系的位置。这是美国著名天文学家和科普作家卡尔.萨根与夫人琳达.萨根共同设计的。旅行者1号和旅行者2号搭载的“时间仓”则是一张铜质镀金唱片《地球之声》，记录了风涛雷电、鸟兽虫鱼等天籁和55种语言的问好，以及不同民族乐器的演奏。其中包括中国古乐《流水》。还有115张图片，时任联合国秘书长瓦尔德海姆和美国总统卡特的信。唱片封套铀238镀层的半衰期能标识它的“年令”。如今这4个探测器都永远离开了地球母亲和太阳系家园，成为茫茫星际间的“宇宙飘瓶”。她们经得起地老天荒，她们的寿命将比太阳系更长。如果亿万年后真有其他星系的智慧生命获取并解读这些“时间仓”，一定会被地球人类的友善和多情所深深感动。更贴近现实的“太空时间仓”是联合国教科文组织列入“21世纪工程”的KEO计划，这一命名源自K、E、O三个字母是世界大部分语言里出现频率最高的发音。欧洲阿丽亚娜火箭将在2010年至2011年间发射一颗KEO卫星，于悠悠5万年后返回地球。KEO计划号召全世界60亿人不论国籍信仰、贫富贵贱，都为5万年后的人类写一封信，并平等拥有6000字符的“话语权”。KEO卫星还携带一枚人工钻石，内含一滴人类血液和空气、海水、土壤的样本，拥有巨大容量的玻璃光盘将录入人类掌握的各种知识，成为一座“现代亚里山大图书馆”。KEO时间仓无需埋入任何国家领土，不怕地球环境销蚀，可以算“交给上帝保存”了。当我们提起笔来准备给500个世纪后的子孙留下自己的肺腑之言时，大约都会进入一种圣洁崇高而温馨慈爱的心境吧。

先驱者号探测器上的镀金铝板

美国著名天文学家卡尔.萨根展示先驱者号探测器上的镀金铝板

旅行者号探测器上的金唱片《地球之声》

旅行者号探测器上的金唱片《地球之声》封套

KEO卫星时间仓内容物

也许没有一种科学像天文学那样伴随着全部人类文明的进程，深刻影响着哲学、宗教和文化的发展，并把世界人类团结起来。未曾仰望星空的人不会有深刻的思想，而探索宇宙的激情常常伴随着宽广的胸怀和纯洁的心灵。我们一切努力的终极意义和永恒价值是什么？人类存在的合理性和继续永久存在的可能性在哪里？当我们建立起清晰的宇宙概念并彻悟到自身的确切位置时，科学就会成为信仰的一部分。继续开拓知识的疆界，走向宏大和辽阔，是我们这颗行星上每一代人的不懈追求和无上荣光。

[世博会的科学传奇]之太空探秘（下）

世博会专题更多文章请点击专题——世博会的科学传奇，或者点击标签“世博会”。

文：赵致真

天文学不仅是古代科学的源头和摇篮，也是是近代科学的“重镇”和前沿。在银河系的“万家灯火”中，人类在一盏叫做太阳的温暖“灯光”下成长了自己的文明，并向着辽阔的宇宙张望。我们今天已经把望远镜伸向100亿光年之外的太空深处，我们的航天器已经飞向茫茫银河之滨。我们已经在探索黑洞、类星体、暗物质、暗能量的奥秘并推究宇宙的起源和终结。大自然也许正是通过进化出人类来实现自我认识的。

1933年芝加哥世博会没有请总统按下“金键钮”。开幕式的“指令”来自遥远苍穹的“星星之火”。叶凯士天文台用1米口径、世界上最大的折射望远镜对准牧夫座α，即北半球夜空最明亮的大角星，将捕捉到的光线转化为电信号输送到世博会的阿德勒天文馆，开启了展区的万盏华灯和千尺喷泉。大角星距离地球约40光年，因此1933年“到达”芝加哥世博会的大角星光线恰恰是1893年芝加哥世博会期间“出发”的。这一设计最巧妙体现了两届世博会的传承和联系。大角星由此变得家喻户晓。三五成群的公众仰望星空指指点点，成了这届世博会的独特景观。

大角星开启1933年世博会的纪念邮品

1921年爱因斯坦和叶凯士天文台工作人员合影

1933年芝加哥世博会阿德勒天文馆

1851年伦敦世博会上，著名的罗斯天文望远镜和库克天文望远镜便巍然雄踞在水晶宫中央。1867年巴黎世博会的西克雷坦公司大型天文望远镜、1876年费城世博会的海军天文台望远镜，都点染着展区的现代气息和科技品位。1893年芝加哥世博会上，叶凯士望远镜的镜片尚未打磨成功，便迫不及待向公众展示了18米长的镜筒和18吨重的镜身。最轰动一时的望远镜出现在1900年巴黎世博会上，这是法国人德隆科尔制造的长60米、口径1.25米的“观天巨眼”。超高超重的身躯根本无法竖起，只能横卧在离地面7米高的水平支架上，靠一面镜子反射输入光线。这台望远镜完全是为世博会展览制作的，并没有考虑实用性，世博会闭幕后找不到一家买主，只能以解体告终，仅剩下硕大的镜头还保存在巴黎天文台，成为望远镜制造历史上科研与经营双重失败的典型案例。

1851年伦敦世博会罗斯天文望远镜

1867年巴黎世博会天文望远镜

1893年芝加哥世博会叶凯士天文望远镜（镜头尚未完工）

1900年巴黎世博会上德隆科尔巨型天文望远镜

无法逾越的巨大尺度使天文学难以成为实验科学，一切研究只能靠细微的观察和精密的计算。因此，没有望远镜就没有现代天文学。1608年荷兰眼镜制造商利普赛发明望远镜后，伽利略立即加以改造并指向苍穹，成为“发现新天空”的“哥伦布”。这是一个用平凸透镜做物镜，以凹透镜做目镜的简单光学装置，直径4.2厘米的“大眼睛”能比裸眼捕捉更多的光线并汇聚在目镜后，让人看到一个更大、更亮的虚像。1610年，伽利略发表了划时代的著作《星际使者》，朦胧的银河原来是无边的星海，皎洁的月亮竟然布满了环形山，灿烂的太阳哪知会有黑子，而金星的相位变化和木星的4颗卫星恰恰是日心说最可靠的证据。伽利略手中的2小块玻璃永远改变了人类和自然的关系。1611年，开普勒将目镜换成凸透镜并置于物镜的焦点之后，从而看到一个放大的颠倒实像。开普勒望远镜视场更宽广、成像更清晰。增大口径为了收集更多光线，减小曲率能减少球面像差，正是不断加长的焦距，形成了开普勒望远镜修长而壮观的独特造型。

1609年伽利略望远镜

伽利略的《星际使者》和改变世界的两只镜片

1673年赫维留斯制造的45米长、4透镜“长镜身”望远镜

由于不同波长的光线经过透镜时折射率不同，难免带来彩虹般的色差；巨大的镜片只能靠边框支撑，长期重力作用会造成形变而影响精度。1668年，牛顿制造了第一架反射望远镜。将折射光线的凸透镜变成了反射光线的凹面镜，主镜尺寸更容易增大，而且能用更多支撑点承受自身重量。反射望远镜很快成了大型天文台的首选和主流。1851年伦敦世博会举办时，天文学已经硕果累累。惠更斯、卡西尼、哈雷、赫歇尔、梅西耶、皮亚齐、夫朗禾费等一代代天文大师炳若群星，罗斯伯爵的1.8米反射望远镜已经能够看到遥远的旋涡星系。而真正把望远镜神话推向高潮的是天文奇才海尔，他以“三级跳”的跨越，连续制造了1.53米口径的威尔逊天文台望远镜，2.54米口径的胡克望远镜和5.08米口径的海尔望远镜。1923年，哈勃就是用胡克望远镜发现仙女座等星系都是我们银河系之外遥远的“宇宙岛”，1929年观测到遥远天体的光波被“拉长”而向光谱红端移动，并且“红移”量和距离成正比，为宇宙膨胀理论找到最确凿的证据。此后更大的反射望远镜不断问世。1930年，施密特集中了折射和反射式望远镜的优点，制造出视场大、像差小的折反式望远镜。天文摄影技术也日臻成熟。观测工具的每次升级换代，都带来了天文学的新飞跃和大丰收。

牛顿反射式望远镜

第三代罗斯伯爵1.8米口径望远镜

1931年爱因斯坦在哈勃（中）陪同下观看胡克望远镜

帕洛玛天文台5.08米口径海尔望远镜

1962年西雅图世博会开幕式的设计可谓独出心裁和别开生面。正在佛罗里达棕榈滩度假的肯尼迪总统按动“金键钮”，首先触发远在缅因州安杜夫的大型射电望远镜，接收到10000光年外仙后座A超新星遗迹的电磁辐射，这是天空中强度仅次于太阳的射电源，再将信号转送到西雅图世博会场。刹那间无数声光电设备同时发动，2000个气球腾空而起。这一开启仪式无疑最能紧扣“太空时代的人类”主题，和1933年用大角星光线启动芝加哥世博会相比，天文学更加突飞猛进，“射电天文学”已经成为异军突起的全新分支。

1962年4月21日肯尼迪总统准备按动金键钮开启西雅图世博会

人类眼中的“万紫千红”原来只是电磁波中380纳米到750纳米波长的“可见光”，对于红外和紫外的波段我们就“有眼如盲”，光学望远镜也“视而不见”了。射电天文学的观测领域是天体发出的无线电波,波长从1毫米到30米之间，这是我们通过大气层瞭望太空的又一个宝贵窗口。1931年8月，贝尔电话实验室工程师央斯基为了搜寻无线通讯中的天电干扰，在新泽西制作了一架30多米长的天线阵，安装在4个福特T型汽车轮子上。这座“央斯基旋转木马”无意中接收到了来自人马座方向银河系中心稳定的无线电波，从此宣告了射电天文学的诞生。1937年，美国工程师雷伯制造了第一架射电望远镜，并在1941年扫描天宇，得到最早的银河系射电天图。由于可见光在传播中会被星际尘埃阻挡，而无线电波却可以长驱直入，还有些天体只发出“非热辐射”，因此射电望远镜送来了许多新的谜团和答案。望远镜的空间分辨率和口径成正比，和波长成反比，无线电波段的波长比光学波段长百万倍，难怪射电望远镜个个看上去都“大模大样”和“大摇大摆”了。英国洛弗尔射电望远镜口径76米，澳大利亚帕克斯射电望远镜口径64米，德国埃费尔斯贝格射电望远镜和美国格林班克口径均为100米，1963年建成的阿雷西伯射电望远镜口径达305米。英国科学家赖尔1946年便制造出射电干涉仪，将一定距离下2个天线信号的相位进行叠加，从而提高射电望远镜分辨率。1971年在剑桥大学建成综合孔径射电望远镜，8面13米口径的抛物面天线排列在5000米长的基线上，美国、荷兰、澳大利亚、印度急起直追，射电望远镜的灵敏度、分辨率和成像效果已经和光学望远镜并驾齐驱了。类星体、脉冲星、星际分子、微波背景辐射，二十世纪六十年代天文学的这“四大发现”都是射电望远镜划时代的独特贡献。

复制的1931年“央斯基旋转木马”

雷伯1937年制造的第一架射电望远镜

英国洛弗尔射电望远镜

澳大利亚帕克斯射电望远镜

德国埃费尔斯贝格射电望远镜

美国格林班克射电望远镜

美国阿雷西博射电望远镜

剑桥大学赖尔综合孔径射电望远镜

美国新墨西哥州甚大阵综合孔径射电望远镜

各民族的祖先都曾梦想摆脱大地的束缚，飞向浩淼的天宇。1901年美国布法罗世博会“月球旅行”的价值曾长期被忽略和低估，这是汤普森为中途乐园设计的游艺项目，第一次用“飞行器”将游客送上想象中的“月球”。1902年，法国早期电影导演梅里埃根据儒勒凡尔纳的科幻小说拍摄了14分钟电影《月球之旅》，描述6名科学家乘坐“炮弹”射向月亮，以及在月球王国的许多奇遇。我们不妨以炮弹为例，飞行速度越快无疑会落得越远，当速度达到每秒7.9公里时，下落的弧度将和地球的曲率一致，炮弹就会绕着地球转圈而不再落到地面了。这便是理论上的“环绕速度”或“第一宇宙速度”。俄国宇航先驱齐奥尔科夫斯基1903年便提出以液态氧和氢作燃料，用多级火箭达到宇宙速度。

1901年布法罗世博会中途乐园“月球旅行”

1902年科幻电影“月球之旅”

第二次世界大战中德国发射了3000多枚V2火箭，这种新武器以酒精和液态氧为燃料，速度能达到每秒1.6公里，是最早的“亚轨道飞行器”。纳粹政权溃败前夕，美国以高度战略智慧实施绝密的“回形针行动”，将布劳恩等德国第一流火箭专家和资料器材席卷而去，苏联如梦初醒后亡羊补牢，急忙将剩下的德国科学家和设备收拾干净。毋庸置疑，后来的火箭都带有V2血统，人们调侃说，“美、苏火箭在天上见面后，一定会以母语德文互致问候。”

二战期间德国发射V2火箭

1946年布劳恩等104位德国火箭科学家在美国布里斯堡

1958年布鲁塞尔世博会拉开了太空时代的序幕，也宣告了“太空竞赛”的开始。1957年10月4日，苏联用R7捆绑式二级火箭成功发射了第一颗人造卫星斯普尼克1号，重83.6千克，仅携带一台无线电发射装置，沿着远地点939千米的椭圆轨道运行3个月、1440圈。11月3日接着发射508.3千克的斯普尼克2号，运行162天2570圈，搭乘的小狗来伊卡在进入轨道6小时后因舱内高温而死去，但却留下了超重和失重时心率、血压、呼吸等生理数据，为人类进入太空铺平了道路，这个莫斯科“街头流浪犬”成为万古流芳的第一只“太空狗”。布鲁塞尔世博会上，庞大的苏联馆中央高悬着两颗人造卫星的实体模型，千百万观众怀着不同的心态瞻望人类力量第一次“抛到天上不再掉下来的东西”。赫鲁晓夫放言“美国已经安睡在苏联的月光下”，让白宫惊慌失措和心急如焚。这一局势隐喻着整个美国已经暴露在苏联的核打击之下。1958年1月31日，美国成功发射了13.97千克的卫星探索者1号，并用盖革计数器发现了地球上空的“范艾伦辐射带”。1958年7月29日艾森豪威尔总统签署《美国国家航空及太空法案》，正式成立国家航空航天局，简称NASA。可见“太空竞赛”的本质是军备竞赛。1958年12月，美国试图把第一个灵长目动物——猴子戈多送上太空而未能成功，苏联却在1960年8月19日将两只小狗送上地球轨道并安全返回。接着“平地一声雷”，1961年4月12日，苏联空军上尉加加林乘坐东方1号飞船在远地点301公里的轨道上绕地一周，历时108分,然后从7000米高空跳伞安全着陆，成为人类历史上第一个“太空人”。辽阔的苏联国土一片沸腾，莫斯科举行盛大仪式欢迎九天凯旋的英雄，早期美、苏太空竞赛中，苏联几乎连连得分，步步领先，成为无可争议的赢家。

1958年布鲁塞尔世博会苏联馆中央高悬着第一颗人造卫星

罗马尼亚为庆祝苏联卫星斯普尼克2号而发行的邮票

1958年1月31日美国举行探索者1号新闻发布会（右1为布劳恩）

1961年4月14日加加林与赫鲁晓夫观礼莫斯科红场欢迎仪式的盛大游行

1962年西雅图世博会是在冷战时代“最冷点”和太空竞赛“最热点”召开的。苏联和东欧国家均未参加，人称“冷战世博会”。600英尺高的太空针昭示着宇航时代到来，波音公司太空馆每10分钟将750名观众送往“银河外”旅行。NASA馆则第一次向美国公众展出了各种火箭、卫星和航天计划。最轰动的事件是当年2月20日，格林乘坐水星计划友谊7号飞船绕地3匝，历时4小时55分23秒，成为美国第一个“太空人”。世博会上展出了格林的太空舱，此后便送到史密森尼博物馆永久保存。5月10日，格林在布劳恩陪同下来到世博会，所到之处追慕者如醉如狂。有个情节颇富戏剧性，苏联第二个太空人季托夫也以私人名义出席了西雅图世博会。当记者向这两位“太空人”问道“在天上是否见到了上帝”时，季托夫回答“我只相信人类的力量、潜能和理性。”格林则回答说“上帝不会小到让你能从外层空间看到他。”而在西雅图世博会开幕前的1961年5月25日，肯尼迪总统便向全世界宣布一项重要的国家目标，在60年代之内把人类送上月球。航天史上最壮阔和浩大的阿波罗登月计划拉开了序幕。

1962年西雅图世博会波音公司太空馆

1962年西雅图世博会NASA馆展出格林乘坐的太空舱“友谊7号”

1962年西雅图世博会上格林为公众签字留念

1964年纽约世博会也是美国向月球进军的誓师会和动员会。NASA和国防部联合开设了“太空园”，将美国航天的“家底”扫数展出。高耸的火箭鳞次栉比，各种卫星、飞船目不暇接，大有“沙场秋点兵”之势。特别阿波罗飞船和大推力运载火箭土星5号全阵容亮相，令登月计划深入人心。1967年蒙特利尔世博会是阿波罗计划的又一次造势，美国圆球形展馆顶部的“太空观景台”展示了登月方案的细节和实体模型。到了1970年大阪世博会，美国馆已经成为阿波罗计划大获全胜、庆功献捷的发布会。1969年7月16日，阿波罗11号从佛罗里达州肯尼迪航天中心升空，休斯顿时间7月20日下午4时17分43秒在月球“静海”着陆。7月21日凌晨2点56分，宇航员阿姆斯特朗的左脚踏上了月面，并说出了万古流芳的名言“这是一个人的一小步，却是人类的一大步。”阿波罗计划的成功是世界文明史空前的奇勋，科学家选择了绝妙的“月球轨道集合”方案，由较大的指令-服务舱携带较小的登月舱进入月球轨道，登月舱又由形同蜘蛛的“下降级”和“上升级”两部分组成。与指令-服务舱分离后“下降级”逆向点火减速着陆，一名宇航员留在指令-服务舱内继续绕月球飞行。返回时“下降级”被弃置，“上升级”克服很小的月球重力起飞，与指令-服务舱会合后留在绕月轨道上直至坠毁。装有隔热层的指令舱进入地球大气层前再次丢弃服务舱并张伞溅落。阿波罗计划共有6次、12名宇航员登上月球，先后投入人力40多万，资金254亿美元，不仅全面增进了对月球的认识，也带动了航天、通信、计算机等产业迅速发展。阿波罗1号3名宇航员不幸遇难和阿波罗13号化险为夷的故事，则永远载入人类的航天史册。大阪世博会上，美国馆的“镇馆之宝”是阿波罗11号运回地球的“月亮石”，公众要排5小时队才能看看阿姆斯特朗用钻杆从另一个星球上凿下的神奇标本。阿波罗8号指令舱的“原件”和阿波罗11号登月舱的模型前同样人潮涌动，6400万观众沐浴了“阿波罗”带来的“月光”。而苏联馆巨大的火箭和联盟号飞船虽昂然挺立，阿波罗的捷足先登已经宣告了美国在“太空竞赛”中获胜。1975年7月，阿波罗飞船执行最后的使命，与苏联飞船联盟19号在太空“握手言欢”。17日16时零9分，两艘飞船如约相会于法国洛林地区上空并成功对接，两位指令长实现了不同国籍宇航员第一次历史性的太空握手，双方宇航员互相“串门”并交换礼物和共进晚餐。“美苏太空争霸战”到此画上了句号。这是世界和平的福音和航天技术的凯歌。

1964年纽约世博会“太空园”展出的土星5号火箭推进器

1967年蒙特利尔世博会美国馆展出阿波罗登月计划

1970年大阪世博会美国馆展出阿波罗登8号指令舱

1975年7月17日阿波罗飞船和联盟19号飞船对接示意图

[世博会的科学传奇]之太空探秘（下）

[世博会的科学传奇]之人与自然（上）

[世博会的科学传奇]之人与自然（中）

by赵致真

1984年新奥尔良世博会留下了太多讨论和争议，这是唯一一届在闭幕前便宣告破产的世博会，有人说是美国对世博会的“最后告别”。但新奥尔良世博会 的主题“世界的河流，淡水是生命之源”，却极大唤起了人类的“水观念”和“水意识”。全世界20多个国家展馆各自讲述着河流孕育文明的美丽故事，给密西西 比河带来了尼罗河、亚马逊河、长江与多瑙河的问候。美国馆放映了IMAX立体电影《水乃生命之源》，摄制组行程32000公里，阐释了大自然水循环的美妙 和神奇。加拿大展示了富甲天下的湖泊与河流。法国馆阿尔谢水处理工厂的先进技术备受瞩目。世博会期间先后有5个关于水资源的国际论坛召开。地球70%面积 覆盖着水，淡水却不足3%。而99.7%的淡水又被封冻在极地冰原和深藏在岩石地层，只有少得可怜的微小份额形成河流、湖泊和湿地，哺育了地球生命并草创 了人类文明。随着世界人口迅速膨胀，工农业生产突飞猛进，森林植被严重破坏，全球性的“水透支”和“水赤字”日益触目惊心。历史上一条条伟大的河流已经不 能再奔流到海，一个个著名的湖泊相继干涸消失，无数水井打进千米深的永久蓄水层造成地下水位大幅度下降，而干旱和洪水则如一对孪生恶魔交替肆虐。世界“水 危机”提前到来了。1992年联合国将3月22日确定为“国际水日”。令人无限感慨的是，2005年8月，新奥尔良大堤在卡特里娜风暴中被洪水冲决，当年 以水为主题的世博会展区也变成了一片汪洋。

1992年塞维利亚世博会上最出奇制胜的展品，要算智利海军经过28天航程，从南极运来的一座21英尺高、80吨重的冰山。在塞维利亚42摄氏度的 炎炎盛夏里给4000多万观众带来了清凉和震撼。庄严而陌生的南极气息令人百感丛生，1990年政府间气候变化专门委员会IPCC已经发出了第一次预警， 我们的地球在变暖，南极大陆的冰盖和冰架在融化，北冰洋、格陵兰岛和喜马拉雅山的冰川、冰层在解冻。1995年和2001年，IPCC又发出第二和第三次 警报，世界气候升温将带来灾难性的后果。2005年爱知世博会把主题确定为“自然的睿智”，人类终于懂得以谦卑的态度来欣赏大自然的高明和理解“造物主” 的奇迹，并且不能恣意作孽和任性胡为。世博会最轰动的展品，是来自俄罗斯萨哈共和国的猛犸象尤卡吉尔的遗骸。经放射性碳14测定，这个40龄的“冰原巨 兽”生活在18000年前。由于西伯利亚永久冻土带消融而得以重见天日。CT扫描和3维图像重建提供了丰富的科研信息，但这位“史前来客”最振聋发聩的无 声呐喊是，气候变暖已经动摇了地球的万年根基。和“物证”猛犸象同时来到爱知世博会的“人证”是南太平洋11个岛国联合展馆。旖旎的风光、悠久的文化和质 朴的民风深深打动了每一位参观者，但南北极冰川融化和地球水体受热膨胀导致海平面在过去的世纪里不断升高，如今正以每年0.32厘米的速度加快上升。这串“太平洋的珍珠”将面临灭顶之灾。爱知世博会在8月15日为图瓦卢举行国庆日纪念活动，庄严美丽的国歌声中透出悲壮和凄婉，因为在50年内，拥有 3000年历史的图瓦卢将从地图上抹掉，成为在环境灾难中消亡的第一个国家，也是让“天下惊秋”的第一片落叶，

世界各国主流科研机构早已达成高度共识，地球气候持续升温肇因于近百年来的人类活动。当“温室效应”变得“恶名昭彰”时，我们不应忘记它原本是生命 的守护神。太阳把万丈光芒洒向我们的行星，其中30%被云彩、冰层和沙漠反射。而烤热的地球也会向着寒冷的外层空间辐射红外线。多亏大气层中仅占1%份额 的水蒸气、二氧化碳、甲烷、臭氧等“温室气体”挡住红外线逃逸，使地球平均温度得以保持在13摄氏度，而不是跌到零下20摄氏度，并大大减少了昼夜温差。 然而随着大气中二氧化碳的急剧增加，来自太阳的更多热量“进得来，出不去”，地球气温的“收支平衡”便打破了。冰芯数据显示，工业革命前8万年间大气中二 氧化碳含量在180ppm到270ppm之间，此后便扶摇直上，如今已达到385ppm。虽然大气中水蒸气含量和温室效应都远远超过二氧化碳，但人类活动 对水蒸气比例影响甚微，况且水在蒸发时吸收热量，而云层的“阳伞”功能比“棉被”功能更强。因此二氧化碳便被确定为地球暖化的“罪魁祸首”了。20世纪 里，地球平均气温上升了0.76摄氏度，科学家预测21世纪将加快上升6.4摄氏度，这是一个令人毛骨悚然的数字。温度是分子运动速度的量度，大气中总能 量增加已经驱动更多的风暴和极端灾害气象轮番光顾，2003年席卷欧洲的热浪夺去了38000人的生命，森林火灾比以往任何时候更加频繁，而海平面继续上 升将淹没各大洲沿海城市的无限精华和几亿人世代生活的家园。地球在融化，永久冻土层中“关押”万代的二氧化碳和沼气将要“大闹天宫”，失序的世界已经进入 很难认识的状态。这无疑是人类文明史上最大的浩劫。仰望天空最明亮的金星，那里的环境几十亿年前曾和地球相似，由于“温室效应”失控致使大气的96%变成 了二氧化碳、气压比地球上高92倍，金星地面无论白天黑夜和赤道两极都成了温度高达500摄氏度的“炼狱”。“东有启明，西有长庚”，古人欣赏“太白金 星”的璀璨，我们却更要研究这颗地球“姐妹星”恐怖的前车之鉴。

 

冰岛即将成为第一个告别化石燃料而完全使用“清洁能源”的国家；丹麦有20%电力是“大风刮来的”；照射在撒哈拉沙漠0.3%面积上的阳光便能确保 整个欧洲的能源需求；澳大利亚1%的地热便足够这个国家使用26000年；碳捕捉技术能够将发电站和大型工厂排放的二氧化碳分离出来并压缩到废弃的油井中 “埋葬”；人类文明不会纵马悬崖也不会坐以待毙。1997年12月，84个国家签订了限制温室气体排放的“京都协议书”，但对于急剧“发烧中暑”的地球， 仍只能算“急惊风碰上慢郎中”。2009年12月，100多个国家首脑出席联合国气候变化大会领导人会议并发表了“哥本哈根协议”。毋庸讳言，地球招致今 天的“大祸临头”主要是发达国家的“历史过失”，公正的原则只能是各国承担起“共同的但有区别的责任”。人类还从来没有遇到如此错综复杂又刻不容缓的全球 合作问题。然而“地球很小，是个家庭”；“覆巢之下，岂有完卵”；“共同的利益，共同的理想，都没有共同的危险能把人们团结起来。”这些箴言今天的确比以 往任何时候都更有道理。

2010年上海世博会的主题是“城市，让生活更美好”。在全球加快城市化，一半以上的人口居住在城市的当今世界，城市问题是环境问题的核心。“可持续发展”的最新环境技术将成为上海世博会的亮点和前沿。

诚然“发展是硬道理”，但今天必须认识到“只有可持续发展才是硬道理”；诚然“市场经济是看不见的手”，但今天必须加上一个“绿色大拇指”。美国著 名环境问题学者布朗说，人类应该以“战时动员”的紧迫，将传统的“A模式”社会转变为可持续发展的“B模式”社会，否则就来不及自我救赎了。如果我们有光 明的未来，遥远的子孙在评说“千秋功罪”时，一定会把高效率应对这场环境危机的制度誉为最好的社会制度，会把引领人类从“大道多歧”中走出环境危机的政治 家、思想家、科学家尊为真正雄才大略的历史英雄。中国将对世界做出应有的贡献。

[世博会的科学传奇]之漫话电影（上）

by赵致真

1929年设立的奥斯卡奖渐渐变成了亿万影迷的盛大节日。1933年雷电华公司的大片《金刚》风靡美国，50英尺高的巨猿“大闹纽约”，魔怪恐怖片 从此种子绵绵一发难收。1933年芝加哥世博会成为美国电影业展示整体阵容的大秀台。占地5英亩的好莱坞馆撩开了电影神秘的面纱。大牌明星和导演每天都在 60英尺的“戏台”上实地拍摄电影，任凭公众隔着玻璃参观和拍照。3个演播厅里可以看到电影摄制和录音剪辑的整个流程。40多个国家的制片商和业余爱好者 作为世博会的客人前来拍摄新闻，由好莱坞馆提供录音设备和技术服务。最具诱惑力的活动是让有志于影视业的女孩子到好莱坞馆试镜，若能被电影大腕的“法眼” 看中将走上“星光大道”。不过和狂热喧嚣的好莱坞馆相比，德国蔡司公司在世博会上放映了另一种电影，用显微镜头拍下一滴水中的微生物世界，无数奇形怪状的 小生命活鲜而蓬勃，互相竞争食物和彼此吞噬。让观众在惊讶和新奇之余又陷入沉思与遐想。

1929年5月16日首届奥斯卡奖颁奖仪式

1933年放映的美国电影“金刚”

1933年芝加哥世博会好莱坞馆参观纪念

1933年芝加哥世博会上好莱坞现场拍摄电影

柯达公司1935年推出的彩色胶卷改变了电影“色盲”的历史。对红、绿、蓝三基色敏感的三层乳胶依次涂在赛璐珞片基上，便能拍出五彩斑斓的影像。第 一部真正的彩色电影是雷电华公司1935年摄制的《浮华世界》。1937年迪斯尼公司的《白雪公主和七个小矮人》创造了彩色动画片的经典。1939年纽约 世博会举办时，众多电影明星到会场和公众见面。影院大屏幕上播出米高梅公司的《乱世佳人》，以231分钟长度和近两亿美元盈利创下“世界之最”。柯达公司 杂志5-6月号连续刊登文章，详细讲解如何在世博会上使用便携式16毫米彩色电影摄影机和切换日光、灯光胶片，有位家居纽约的业余爱好者连续拍摄几个月， 留下了极为丰富的《麦迪卡斯世博会电影集》，他的后人将这些珍贵的历史资料全部捐献给了社会。

时代杂志封面刊登1936年“浮华世界”女主角霍普金斯获奥斯卡奖

1937年迪斯尼公司动画片“白雪公主和七个小矮人”

1939年米高梅公司摄制的电影“乱世佳人（飘）”

1939年纽约世博会柯达公司杂志介绍16毫米便携式彩色电影摄影机使用

对“影帝”“影后”们如醉如狂的偶像崇拜也许是永远难以解释的人类之谜。1926年8月23日好莱坞默片明星瓦伦蒂诺去世时，10万纽约公众涌向街 头，当局出动100多名骑警制止骚乱，“粉丝”殉情自杀的消息时有所闻，整整一代美国妇女悲痛欲绝，令她们的丈夫不胜尴尬和难堪。银幕上多少风情万种的 “英雄英雌”成为文化苍穹中长恒的群星，甚至主导着时代的趣味和风尚。而电影对于一种价值观的推动力同样无与伦比，《国家的诞生》因强烈的种族主义倾向被 美国许多洲定为“禁片”，卓别林由于“意识形态问题”长期被美国禁止入境，1948年好莱坞10位作家、编导因“政治倾向”锒铛入狱，数百人上了黑名单失 去工作。在世界文化板块中，电影已经成为民族“软实力”的王牌和旗舰。

1926年纽约公众为好莱坞明星鲁道夫送葬

好莱坞电影界抗议监禁10名电影作家和编导

世界电影业在二战后浴火重生，享誉全球的戛纳电影节1946年创立，推动了欧洲电影复兴。1958年布鲁塞尔世博会上，美国馆展出了迪斯尼公司新开 发的360度环幕电影，让1900年巴黎世博会“出师未捷”的环幕电影在58年后复活了。不过迪斯尼公司比当年的桑森公司更加高明，不再用“辐辏”模式从 剧院中心向四周发射，而将9台同步放映机安装在环幕之外，通过中间接缝的窗口向对面投影，9块各40度的屏幕便实现了“天衣无缝”的“团圆”。豁然贯通的 影院内不再因放映机阻碍而大煞风景。1967年蒙特利尔世博会和1984年温哥华世博会上，迪斯尼环幕电影院每天人头攒动，最成功的当属风光片和旅游片， 辽阔恢弘的视野和身临其境的逼真，令观众迷失在四面影像的包围之中。

迪斯尼公司环幕电影示意图

迪斯尼环幕电影院

电视的崛起和冲击曾让电影院门庭冷落一片萧条。为了“救亡图存”和转瘁为荣，好莱坞的巨头们祭起了早年被忽略的“宽银幕”。按照传统的“学院标 准”，屏幕的长宽比为1.33比1。但并不合乎人类双眼横向排列和水平视野角大于垂直视角的生理特点。1953年，美国20世纪福克斯公司制作了第一部宽 银幕电影《圣袍》，用法国物理学家克雷蒂安1927年发明的横向变形镜头拍摄，将2.66比1的景物压缩到1.33比1的35毫米胶片上，再用同样曲率的 变形镜头放映，稍有弧度的宽银幕上便还原出正常的影像。派拉蒙等公司各辟蹊径，有用偷懒的“遮幅法”改变纵横比，有用70毫米胶片增加解像度，1954年 保真度更高并能调整压缩比的潘那维辛宽银幕棱镜问世后便一直居于主导地位。在宽银幕的大旗下，彩色电影，立体声效果，3D电影齐头并进，“不信春风唤不 回”，电视机相形之下变成了“小人书”。

1953年美国20世纪福克斯公司放映第一部宽银幕电影“圣袍”

1970年大阪世博会上，日本富士馆放映了世界第一部IMAX电 影《虎之子》。IMAX意即影像最大化，1967年蒙特利尔世博会上，加拿大4名电影工程师深感多投影机环幕技术的诸多缺陷，成功研制了单机摄影、单机投 放的全新IMAX系统。这是电影技术的“集大成”和“总动员”。IMAX标准屏幕22米宽，16米高，能包容下观众的全部视野。15千瓦氙弧光灯投射出水 晶般的清澈画面，6声道的立体音响惊心动魄，为使70毫米胶片每秒曝光24格，放映速度需提高3倍，滚动循环技术通过压缩空气加速运行，并将水平前进的胶 片吸附在矫正平面镜上防止虚焦。1974年斯波坎世博会美国馆的IMAX影院屏幕宽27.3米，高19.7米。500万人在这面垂天之幕下领略了荡气回肠 的全身心震撼。球幕IMAX电影则用鱼眼镜头拍摄和放映，将观众笼罩在“全天域”的巨大穹庐之中。

1985年日本筑波世博会和1986年温哥华世博会展示了最早的立体IMAX电影。让二维变成三维，这是对眼睛进一步的“成功欺骗”。我们靠左右眼 的视差在大脑中形成立体感，两台和眼睛等距的摄像机同步拍摄，放映时让左眼只看到左镜头的图像，右眼只看到右镜头的图像，平面的银幕上便会显出“深度” 来。早在1939年纽约世博会上，克莱斯勒展馆就把左右镜头的影像分别用红和青两种补色投射到银幕上，让带着红-青眼镜的观众左、右眼只看到对应的图像而 达到立体效果。IMAX-3D电影使用的“障眼法”更先进。光线作为一种横波，振动方向和前进方向形成振动面，自然光的震动面呈360度均匀分布，通过偏 振镜选择吸收后便只剩下同一振动面的“偏振光”。放映机左右镜头通过互相垂直的偏振镜投射到银幕上，观众也戴着相应的偏振眼镜观看，便能让左眼“非左无 视”，右眼“唯右是瞻”。至于“快门眼镜”技术则将左右摄影机的图像逐一交替印在同一盘胶片上，按每秒48格放映。观众的液晶眼镜能根据电压变化呈现透明 和不透明状态，在放映系统的无线指令下“左右左右”快速轮番启闭，便使人随时“睁一只眼闭一只眼”，从而看到立体图像。

红蓝眼镜看立体电影示意图

偏振光眼镜看立体电影示意图

今天的IMAX电影早就不甘心于在科技馆里“曲高和寡”并“偏安一隅”了，2002年，环球公司首次用数字技术将《阿波罗13号》转为IMAX版， 库存的好莱坞大片群起效尤。2003年华纳兄弟公司新出品的《黑客帝国3》在普通影院和IMAX影院同时放映，2004年推出的动画片《极地列车》既有 3D-IMAX版也有普通版。新的杜比3D技术使用旋转滤光镜，将左右眼各自应该看到的图像用三原色高低端不同波长光线放映，每秒变换144次。观众戴上 滤光镜将能获得更鲜明逼真的立体感受，杜比技术的最大优势是能够用于普通影院的普通屏幕，从而又拆除了高科技电影大众化的一道门槛。

2004年华纳兄弟同时推出3DIMAX和普通版“极地列车”

杜比3D技术原理示意

电影观众对2010年上海世博会的一大期待，是上海电影集团与美国IM电影集团联合拍摄的《上海假期》。这是当代中国版的《罗马假日》。最新的数字电影技术也将在世博会上展露阵容。

回顾百年文化演进的历史，没有一种精神产品像电影那样吸纳了文学、绘画、音乐、戏剧、摄影的无限精华，催生了电学、光学、声学、化学、机械的诸多发明。电影的确是人类艺术和科技联姻的最伟大创造。

[世博会的科学传奇]之人与自然（上）

by赵致真

1964年纽约世博会上，喷洒滴滴涕的大幅照片仍然在展厅高挂，而《寂静的春天》作者卡森却在这年4月14日因患乳腺癌与世长辞。滴滴涕是瑞士化学 家马勒1939年发明的，这种高效杀虫剂作用于节肢动物神经细胞膜钠离子通道，但对人体相对安全。今天也许很难认识滴滴涕的历史功勋，拿破仑攻打莫斯科损 失50万大军有一半死于虱子传播的伤寒，修建巴拿马运河时为了预防黄热病而杀灭蚊子幼虫，喷洒了70万加仑煤油，第一次世界大战中更多的士兵和平民不是死 于枪炮，而是死于传染性疾病。难怪二战中滴滴涕被称为“昆虫的原子弹”和“人类的福音”。马勒荣获了1948年诺贝尔医学生理学奖。联合国卫生组织曾把滴 滴涕当作灭蚊的王牌和个人保洁用品。滴滴涕广泛用于农田后，带来粮食奇迹般的增量。但就在滴滴涕风靡全球的1962年，卡森出版了她不朽的著作《寂静的春 天》，用无可辩驳的事实和数据指出滴滴涕的滥用切断了大自然的食物链，让春天不再鸟语花香和万物争荣，同时损害人类的代谢和生育功能并诱发癌症。面对利益 团伙铺天盖地的围攻，卡森拖着病弱的身体在电视上和化学公司辩论。1972年，美国全面禁止生产和使用滴滴涕。“寂静的春天”第一次大规模唤起了公众的环 境意识，成为现代环保运动的宣言书。全世界永远缅怀和纪念“环保圣女”卡森。

环境保护从先知先觉的微弱呐喊变成全球性的蓬勃运动，这是一个时代人类的必然觉醒和选择。1972年，罗马俱乐部发表了著名报告《增长的极限》，用 数据和公式计算出地球自然资源不允许人类经济无限制增长。这本书译成30种语言发行达3000万册；1972年6月联合国在斯德哥尔摩召开环境大会，随后 成立了总部设在肯尼亚内罗毕的联合国环境署。1973年3月18日，利比亚籍油轮托雷坎荣号在英吉利海峡触礁，12万吨原油覆盖了700平方公里水域，造 成15000只海鸟死亡。英国在援救无效后派飞机连续轰炸，将残存舱内和蔓延海面的石油烧掉，并喷洒了上万吨清洁剂；1973年3月，日本水俣镇居民状告 氮肥厂排放含有甲基汞废水的官司终于胜诉，但先后已有1万人因食用含汞的鱼类罹患“水俣病”致使神经中毒，其中1000人死亡；最直观的“环境启蒙”，是 人类第一次从外太空看到“地球母亲”的容颜，这颗行星焕发着梦幻般的蔚蓝，高贵、圣洁又孤独和脆弱，我们也许只有不再坐井观天和鼠目寸光后，才会产生更深 刻的思想和柔爱的情感。

世博会历史上还从来没有20万人口以下的城市做过东道主。然而1974年美国小城斯波坎却因为首次把环境保护确定为世博会主题而昭彰史册。5月7日 开幕式上，昔日严重污染的斯波坎河变得清波荡漾，人们将1974条鳟鱼放入河中，祝福这些曾经绝迹的生命重返家园。6月5日是斯德哥尔摩大会确定的世界环 境日，联合国环境署首届执行主席斯特朗来到大会，宣布第一个世界环境日主题为“只有一个地球”。派拉蒙公司专为斯波坎世博会制作了23分钟的IMAX电影 《人类属于地球》，带给520万观众极大的冲击和震撼。“地球不属于人类，人类属于地球。”这是斯波坎世博会最醒目的大字标语。懂得尊重其他生命形式无疑 是文明的进步。我们只是地球众多儿女中的一员，所有生命都彼此相关，如果失去了物种的多样性，地球将不再温馨和美丽。

1982年5月诺克斯威尔世博会的主题为“能源转动世界”。曾被纽约时报称作“邋遢小城”的诺克斯威尔无愧于“能源之都”，这里有著名的田纳西河谷 管理局总部，有世界最大的阿拉巴契亚煤田和29个水电站。二战时期绝密的橡树岭核研究基地已经成了著名的美国能源博物馆。诺克斯威尔世博会吸引了1100 多万观众。81米高的太阳塔象征着人类永恒的能量之源。美国馆的设备完全由屋顶5000平方英尺太阳能电池驱动。IMAX立体电影讲述着能源的昨天、今天 和明天。观众能从首次亮相的触摸屏电脑上得到能源问题的全面解答。澳大利亚、加拿大展出了世界上最大的风轮机，法国、德国演示了原子反应堆的模型，沙特阿 拉伯馆安装了巨型抛物面太阳能集热器。欧洲共同体则展出了意大利阿德拉诺太阳能发电站模型。首次参加世博会的中华人民共和国带来了太阳能龙舟和农村推广沼 气的经验。这是人类能源科技的第一次全面检阅，也是对1973年和1979年两次“能源危机”的应答。

回顾历届世博会，能源从来占有举足轻重的地位。1851年伦敦世博会上，水晶宫里展出了煤矿采掘的流程并费尽周章运来一整块24吨的 大煤碳；1933年芝加哥世博会上辛克莱石油公司开办恐龙馆并演示了石油开采和提炼的整个工艺。煤炭、石油、天然气被称为“化石燃料”，因为它们由古生物 遗骸在数百万年前地质活动中形成。人类工业革命的代价，是大肆挥霍大自然亿万年积攒的这些“阳光罐头”，直到很晚近才发现地球的“不可再生资源”将在百年 之后“坐吃山空”，我们这颗“富饶的行星”永远没有机会重新制造一滴石油和一块煤炭。 1893年芝加哥世博会上，胡弗水电站工作模型显示了人类驾驭河流的能力和气概，几十座风车阵容可观，此后风能在世博会上常见常新。美国在1958年布鲁 塞尔世博会展出核能发电站，开启了和平利用原子能的新时代。1962年西雅图世博会上贝尔公司推出了高效光电池，展现了太阳能利用的光明前景。但早期世博 会能源技术的发展主线和价值取向，是寻找煤炭石油枯竭后的替代能源。当年并没有深刻认识到“化石燃料”可怕的温室效应。

[世博会的科学传奇]之人与自然（下）

by赵致真

20世纪最伟大的发现，莫过于对环境危机的发现。这是人类几千年文明史的根本性转折。从畏惧自然到征服自然，我们的祖先一路披荆斩棘和高歌猛进。只有在付出沉重代价后，才终于懂得了必须善待自然，与自然和谐相处。当“拯救地球”不再只是少数精英的盛世危言，而化作了全世界的共同呼声，环境问题便超越了国家、种族、文化和贫富，成为人类迫在眉睫的“天”大问题。

1901年布法罗世博会开幕时，美国总统麦金来收到的“请柬”空前绝后。这是一张完整的美洲豹皮。正面毛色灿然，反面用烙铁烫出“恭请总统参观世博会野生动物馆”的文字。组织者显然希望用这种独特而昂贵的礼仪表达对总统的无上尊敬。当年的美洲豹没有享受“国家一级保护”待遇，世上也没有野生动物保护组织存在。麦金来总统大约就是收到这份“请柬”后出席了布法罗世博会而遭暗杀身亡的。早在1851年伦敦世博会上，著名皮货商尼古拉的展厅就摆满了狮子、老虎、北极熊等凶猛动物的毛皮。来自非洲的各种象牙分外抢眼。1876年费城世博会上，葡萄牙馆从殖民地运来的象牙长达6英尺；美国汉瑞森公司在1893年芝加哥世博会上展出的整张大象皮长20英尺，宽16英尺。手持猎枪的人类已经不像祖先那样“谈虎色变”了，将“兽中之王”们一个个“斩首示众”和“剥皮萱草”，映射了“征服者”的心态和趣味。海上同样“捷报频传”，捕鲸技术是早期世博会渔业馆的重头戏，著名科学机构史密森尼学院在1904年圣路易斯世博会上展出的鲸标本栩栩如活。陆生的人类在证明自己完全有能力去“五洋捉鳖”。我们这个行星上的野生动物从来没有遇到这样强大凶狠的敌人，只能不断走进濒危物种的清单。

1901年布法罗世博会野生动物馆送给麦金来总统的美洲豹皮“请柬”

1851年伦敦世博会展出的象牙

1851年伦敦世博会野生动物展

1933年芝加哥世博会上展出的整张大象皮

1904年圣路易斯世博会史密森尼学会展出鲸标本

木材是人类征服自然的另一种“战利品”。1876年费城世博会加拿大馆里，超巨型的桌子用一棵289英尺长、12英尺直径的松树做成，横断面上能数出603个年轮。1893年芝加哥世博会到处洋溢着木材的芳香，仅华盛顿州一年便砍伐树木8亿英尺。1909年西雅图世博会上，一根加工完毕的阿拉斯加大木可并排坐下53个儿童，巨形的方木“骰子”有一人多高。西蒙兹公司展示了最先进的伐木器材，圆锯片的直径达4米。人类就是亮出这样前所未有的“利齿”向原始森林长驱直入。随着无数参天古木轰然倒地，水土流失和荒漠化的序幕也迅速拉开了。

1893年芝加哥世博会木材馆

1909年西雅图世博会展出的木材上并肩坐着53个儿童

1909年西雅图世博会展出的木制“骰子”

1909年西雅图世博会西蒙兹公司展出的圆锯盘

汽车是1933年芝加哥世博会工业交响曲的领奏。底特律三巨头展览的汽车能有出色表现，得益于“含铅汽油”发明。长期困扰汽车工业的一大难题，是汽油在汽缸中燃烧速度大于正常值会发生“爆震”，使引擎温度剧增而输出功率骤降。工程界用抗爆性能最好的异辛烷和最差的正庚烷作为标准燃料，对照测量出汽油相应的“辛烷值”。1921年12月，通用汽车公司工程师米奇利发现在汽油中添加四乙基铅能够大大提高“辛烷值”，增强“抗爆性”。到了1924年含铅汽油已经成为市场的主流。然而铅及其化合物有剧烈的毒性，人体会误将铅当做钙、铁、锌等金属加以吸收利用，造成神经、消化、造血功能严重损伤并在骨骼中永久沉淀。杜邦公司和标准石油公司开始生产含铅汽油时便发生多起死亡事故。待到千百万辆汽车向大气“放毒”，便威胁到人的每一次呼吸了。美国地质化学家帕特森用放射性元素测定地球年龄时，意外发现铀衰变物铅的数据存在很大误差。取样于格陵兰岛的冰块同样显示了明显的“铅污染”。1965年特帕森发表文章《铅对人类的影响》，首次引起公众关注。1970年美国科学家兰德里根检测出众多儿童血液中含铅并因此降低智力。美国政府终于在1986年颁布了禁止含铅汽油的法规。

1933年芝加哥世博会上展出的另一项最新技术，是以氟利昂为制冷剂的电冰箱与空调机。氟利昂的发明者仍然是米奇利。在1930年美国化学协会的讲坛上，米奇利深深吸一口氟利昂，然后喷向燃烧的蜡烛，生动证明了这种无色无嗅的气体既无毒性也不可燃。氟利昂的沸点为负29.8摄氏度，诸多性能都优于传统的制冷剂氨和氯甲烷。但欢欣鼓舞的人们做梦也没有想到从此捅下了“天大的漏子”。氟利昂的比重虽大于二氧化碳，却能随气流运动升到10公里以上的臭氧层，在阳光照射下分解出氯离子，然后引起连锁反应，不停顿地将臭氧“催化”为氧气。如今南极地区的“臭氧空洞”面积已经相当于北美洲大小。臭氧层是地球生命的天然屏障，能够阻挡太阳紫外线B的杀伤，大气臭氧层变薄已经使皮肤癌和白内障发病率连年递增。1987年9月16日，全球46个国家联合发起“补天工程”，签署了“蒙特利尔协议”。这一天后来成为国际臭氧层保护日。化学家克鲁岑、莫利纳和罗兰德因为发现氟利昂对臭氧层的破坏而共同获得1995年诺贝尔化学奖。而米奇利则被媒体嘲弄为“历史上破坏大气层最严重的个体生命”，他当年连续推出含铅汽油和氟利昂这两大发明时，都曾获得过崇高的荣誉，并担任美国化学会长。造福人类的初衷竟带来始料不及的祸害，这是科学家最大的人生悲哀。

1933年推广含铅汽油的广告

媒体关于米奇利的漫画 2006年9月24日南极臭氧空洞面积达2750万平方公里

[世博会的科学传奇]之人与自然（中）