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2013年二期

目录 

视点

提高全民科学素质  推进素质鞍山建设                                            

科协工作

鞍山bbin官网举办学习贯彻“十八大”精神专题报告会       

科协工作、科普活动掠影(封页插页)

探索与发现

机器人的军事应用                           李大光

美国富豪的灵感火星计划                     尹怀勤

引起武器装备发展变革的3D打印技术          刘国栋   

特别关注

关注女性更年期            

禽类有那么可怕吗         谭敦民

预防儿童意外事故伤        

人与环境

根治雾霾   势在必行    苏东波

琉璃瓦浅释             李世纯

科学纵横

怎样撰写好科普文章           王志明

正确认识转基因                

神奇的凝结剂—聚丙烯酰胺      

健康漫谈

上班族怎样养好胃         

儿童吃鸡蛋多少为益      寿柏泉

女性性冷淡的心理治疗     

养生酒为何受欢迎         

儿童也需要配戴太阳镜

动物百态

大熊猫史话     

乌鸦          徐守禄

社科广角

视网膜真的“反”了吗     

如何教会孩子做人        齐九思

历史聚焦

云中青鸟今何在        修晓丽

“千金”最初指男子     

孔子的封号            快哉风

穿越千年品姻缘        伍一凡

科普文荟

敬仰滕王阁    王晓强

藏书的氛围    谭银宽

画名难留      程应峰

篆刻           

封四  了解地震 防震减灾        

提高全民科学素质  推进素质鞍山建设

杨 建

  党的十八大提出:普及科学知识,弘扬科学精神,提高全民科学素养。市委、市政府提出:创建全国文明城市、建设素质鞍山,通过实施创建工作,将有效凝聚各方面的力量,统筹推进公民科学文化素质。

  科学素质是公民素质的重要组成部分。公民具备基本科学素质一般指了解必要的科学技术知识,掌握基本的科学方法,树立科学思想,崇尚科学精神,并具有一定的应用它们处理实际问题、参与公共事务的能力。

  根据2010年第二次鞍山市公民(18岁—69岁)科学素养调查结果显示,目前,我市公民具备基本科学素质的比例为3.97%,高于全省3.8%和全国3.27%的平均水平。

  《鞍山市全民科学素质行动计划实施方案(20112015)》中确定的目标,到2015年,我市公民具备基本科学素质比例力争达到5.8%(这也是省确定的目标)(全国确定的目标是5%)。全面提高公民科学素质是一项长期的系统工程。

  bbin官网将围绕“提高全民科学素质,推进素质鞍山建设”,着重做好以下几个方面的工作。

  一是全面实施《鞍山市全民科学素质行动计划实施方案(20112015)》,切实提高公民的科学素质。认真履行鞍山市全民科学素质行动计划纲要工作领导小组办公室职责,根据《实施方案》提出的目标任务,紧密结合我市经济社会发展和科技创新的要求,采取大联合、大协作的方式;着力实施重点人群科学素质行动,大力促进未成年人、农民、城镇劳动人口、社区居民、领导干部和公务员五大重点人群科学素质提升,带动推进全民科学素质的整体提升。

  二是突出未成年人科学素质,注重培养创新精神。围绕“未成年人思想道德建设”、“健康素质建设”,突出科学素质教育和科技创新教育与培养。积极推进中小学科技示范校和科普示范校建设工作;形成以青少年科技创新大赛、校园科技节、科技馆活动进校园、电脑机器人大赛为主要载体的青少年科技创新系列活动,激发未成年人学科学的兴趣,提高未成年人的科技创新意识和动手动脑能力。

  三是突出农民科学素质,注重提高科技生产能力。围绕服务“三农”,加强农村“科普惠农服务站”建设。按照有固定场所、有信息化设备、有服务项目、有专兼职专家队伍和长效服务机制的标准建设服务站。通过“科普惠农服务站”、“三农科普网络书屋”开展“三建二进一培育”工作。即建立农村专业技术协会、建立农村科普示范基地、建立农村科普示范带头人队伍,科普进村、科技进户,培育“有文化、懂技术、会经营”的新型农民。把农民请进教室,把专家请到农家小院,通过培训、讲座、咨询服务,促进实用技术的推广与应用,不断提高农民科技致富能力。

  四是突出城镇劳动人口科学素质,注重培养技能型人才。实施技能型人才培养培训工程。开展群众性职业技能竞赛、技术创新活动。通过实施“金桥工程”开展“讲比”活动,充分调动科技工作者和企业职工的积极性和创造性,加快科技成果向生产力转化。建立院士专家工作站,邀请两院院士、著名专家为我市企业提供一对一、多对一的服务。通过建立院士专家工作站,促进院士、专家等高端人才向企业聚集,加强企业创新体系建设,帮助企业引进、开发了一批关键技术,提升企业核心竞争力,促进科技进步与科技创新型人才培养。

  五是突出社区居民科学素质,注重倡导科学健康生活。加强社区“科普益民服务站”建设。按照有科普组织、有固定场所、有服务设施、有科普项目、有科普大学、有科普专家队伍、有服务机制的标准建设服务站。以“科普进社区”为重点,通过社区“科普益民服务站”、“社区科普大学”、“科普网络书屋”、“科普流动书吧”等为载体,编印科普系列图书、小册子、科普挂图加强科普知识的传播与宣传,不断提升社区居民生命质量和生活品位,倡导科学健康生活。通过积极创建全国、省科普示范县(市、区)、辽宁省科普示范社区活动,推进社区居民科学素质的提升。

  六是突出领导干部和公务员科学素质,注重增强科学决策意识。与有关部门合作把提高领导干部和公务员科学素质工作纳入干部和公务员教育培训规划。在教育培训中,增加科学教育内容,重点加强对干部培训工作的管理协调,引导领导干部和公务员树立科学思想,用科学理念、科学方法去推动工作,增强科学决策能力。

  七是加快科普基础设施建设,夯实素质鞍山建设基础。加强市、县两级科技馆建设。特别是市级科技馆建设纳入城市公共设施整体规划并加快建设。着眼于提高科普服务能力,重点建设基于网络的数字科技馆。进一步抓好无线电、机器人青少年科学工作室和“英特尔求知计划”培训。积极推进“数字科普工程”建设,深入推进城区(社区)高标准LED科普画廊及科普长廊建设,努力打造科普文化广场和科普公园。

  八是加大科普工作宣传力度,扩大科普传播渠道。加强bbin官网“科普宣教中心”、《鞍山科普》期刊、《鞍山科协网》和《鞍山科技馆网》建设。进一步加大与媒体合作宣传科学素质建设力度。在鞍山电视台继续办好《科普鞍山》、《科普前沿》专栏,在广播电台办好《非常科学》专栏,在海、台、岫广播电视台办好《科普与生活》、《科技致富》、《科普大逢车》等栏目,与鞍山日报协商开办“科普之窗”专栏,加大科普知识宣传覆盖面和功效,构建科普宣传立体格局,在提高全民科学素质,推进素质鞍山建设中发挥积极作用。

  公民科学素质是衡量一个城市经济社会发展和创新能力的基础性指标,是文化强市和创新型城市建设的根本保障,我们要把普及科学知识、提升公民科学素质工作作为一项基础性、全局性、战略性工程抓好抓实,我们期待,经过努力,使鞍山全民科学素质得以提升,有“科学的鞍山人”做为土壤,创建全国文明城市就有了根基,建设“五个鞍山”的目标就能实现。

                                                                              (作者系bbin官网副主席)

 

 

怎样撰写好科普文章

王志明(高级工程师)

  唐朝诗人胡令能在一首诗中写道:“日暮堂前花蕊娇,争拈小笔上床描。绣成安向小园里,引得黄莺下柳条。”绣花女巧夺天工,绣出的花儿栩栩如生,引得黄莺飞来,这就是艺术的魅力。那么,写科普文章应采取什么形式,运用什么技巧,才能牵动千万读者的心呢?伟大导师马克思曾说:“科学绝不是一种自私自利的享乐。有幸能够致力于科学研究的人,首先应该拿自己的学识为人类服务。”50多年来,本人笔耕不止,除先后出版了《合成纤维》等10余本科普图书。还在全国各地报刊上陆续发表科普文章3000多篇。《神奇的冷光》一文,还被世界语出摆设翻译成世界语,收入《智慧的火花》一书,向全世界发行。我学的科普文章,有的是用历史的观点叙述科学理论演变过程的,有的是和人民生活密切联系在一起的,有的是和工农业生产和科学研究相结合的,大都能在思想上给人以启发和鼓舞,有一定的经济效益和社会效益,常在社会上引起强烈的反响。根据自己数十年来的创作实践,我觉得在写作过程中有以下几点值得借鉴。

  题材要新颖适时

  科普文章的题材是非常广阔的,数、理、化、天、地、生……大千世界,包罗万千。但科普稿件必须是广大读者共同关心和新鲜有趣的题材。只要及时捕捉到文章的题目,就尽快呈现在读者面前。比如19791021,是爱迪生发明电灯100周年纪念日,世界各国都举行纪念活动,我就适时写了《电灯100岁了》一稿,发表在同年1017的《工人日报》上,抓住了报纸的时效性和新闻性。

  有时根据某一新闻报道,介绍一些科学常识,也会由于时间性强,而给人以新鲜感。还可以结合时令、时节写一些科普作品。如春天曾写过《绿化与健康》(《陕西日报》);夏天写过《别服闪电》(《海口晚报》)等等。不过这一方面的文章容易重复,导致千篇一律。因此,必须根据当地的条件,善于利用相关资料,不断加强学习,掌握最新动态,与当时、当地的实际结合起来,才能写出自己的特色。可不可以根据一些资料编写科普文章呢?当然可以。许多知识都是间接获知的,我们不可能事事都实践过,但在编写时资料的使用都要经过自己的再创造。有些简单的知识,也可以直接“拿来”。诸如“科学家的故事”、“科学珍闻”、“科学史话”等,关键是资料选择。有了好的科学资料,精心编写即可与读者见面。这些短小的资料性知识,是人人可用的。不过,在编写时也要倾入自己的心血,使之别开生面,不与人同。

  题目要巧妙醒目

  一篇有思想性、科学性、知识性、趣味性、新闻性的科普文章,如果再能配上一个巧妙、醒目的标题,确有画龙点睛、妙趣模生的作用。它不仅能像磁石般地吸引住读者,而且还能开启自己创作思维的闸门,是整篇文章水到渠成。笔者常常冥思苦想,设法为自己能写好的文章,尤其“科学小品”,取一个好的标题,而且在这方面做过一些尝试。比如:漫谈化学纤维的文章标题用《新的丝绸之路》(《视野》);泡沫塑料用《塑料家族中的“赵飞燕”》(《鞍山科普》);即使祝贺《化工之友》杂志创刊十周年,我也用了富有诗意的标题《出墙红杏分外艳》(《化工之友》)。这样的文章标题,避免了枯燥、呆板、抽象和一般化,更容易打动读者,收到良好的效果。

  开头要别具一格

  刊载的科普文章,都要求主题集中、重点突出、层次分明、首尾呼应。因此,文章的开头非常重要。开头如果新颖、有趣,下文写起来就顺手,也能紧紧抓住读者,使其急于读下去。只要舍得花点精力,都可以写出别具一格的开头来。

  可以开门尖山,一笔就接触到主题:

  “蚕能吐丝,蜘蛛能结网,这些奇妙的自然想象启示了现代科学工作者,利用化学的方法合成了像棉花一样松软、像羊毛一样有弹性、像蚕丝一样有光泽的各种与天然纤维比美的合成纤维来。”(《工人日报》:《与天然纤维比美的合成纤维》)

  可以用诗歌、谜语开头,引出下文:

  “‘阶下儿童仰面时,清明妆点最堪宜。游丝一断浑无力,莫向东风怨别离。’这是曹雪芹在《红楼梦》中写的风筝谜。(《西安晚报》:《伴春的风筝》)

  可以从一个小故事讲起,引人入胜:

  “读过《三国演义》的人,无所不佩服张松有惊人的记忆力。他把曹操的《孟德新书》仅仅看了一遍,即能背诵如流,静的杨修下席而拜。其实,古今中外史书记载,具有过人记忆力者不乏其人。”(《新民晚报》:《极易趣闻》)

  可以设问开头,造成悬念:

  “看影片《飞向太平洋》,有人头脑中索绕着这样一个问题:我国向太平洋发射的远处运载火箭,在进入预定目标的海域时,为什么海面上建设出一条数百米长的翠绿色飘带?原来,这是由于箭体上涂饰了一种荧光染料,是它把海面染成了彩色。”(《解放军报》:《荧光染料用途多》)

  可以从一条新闻写起,追根究底:

  “据新华社报道,我国远洋综合调查船向阳红16号,胜利完成了在太平洋采集锰结核的任务。这是一个振奋人心的好消息。”(《北京科技报》中学版:《深海珍宝—锰结核》)

  还可以用时令、谚语、身边琐事等任一特殊形式,道出主题:

  “严寒像一把巨笔,抹去了大自然的一片绿意,冰雪为人们生活增添了新的乐趣。然而,你可曾想到这样的问题:假若温度再降低,将会有什么奇迹发生呢?”(《北京日报》:《低温“世界”的奇迹》)

  内容要生动有趣

  科普文章还必须写得生动有趣。要使文章生动有趣,在写作时必须独具匠心。

  可以在文中穿插一些较有趣味的故事。笔者在《轻柔的尾龙丝》(《解放军报》)中,就写了这样一个小故事:“1935年,美国科学家卡罗塞斯在研究二元酸和二元胺的缩聚反应时,把已二酸和己二胺加热时,不久就变成了粘稠如糖浆的液体。他在睡觉前忘记把玻璃棒取出来,第二天早晨发现反应物已成固体。当他将反应物加热并用力拉出玻璃时,以外地抽出了如蚕丝般光亮的丝来。此后,他发明了“尾龙66”纤维,并在1938年开始工业生产。”这不仅增加文章的趣味性,还可给人们以启迪,当看到一些偶然性,而且容易被忽略的现象时,切不可等闲视之,如追根究底,弄个水落石出,还会从中引出一些出人意料的重大发明来。

  恰当的比喻,也能增加文章的情趣。这样的写法,不仅使读者如临其境,增强了真实性和感染力,同时使读者急于获得将介绍的有关知识。写科普文章离不开数字,适当地罗列数字,也会使文章显得生动。一段文字虽然用了不少数字,但并不使人感到枯燥,相反,增加了文章知识性的比重和趣味感。

  与市场经济接轨

  另外,在科普文章中加强经济价值的介绍,将科普创作与市场经济接轨,不仅会增加人们对所介绍事物的兴趣感,而且会取得一定的经济效益和社会效益。在这方面曾做过一些有益的尝试。如《郁郁芳香扑鼻来》(《化工之友》)一文的结尾说:“香料工业是一种投资少、见效快、积累和换取外汇多的行业。如1公斤玫瑰油的价格,相当于4公斤黄金;1公斤茉莉浸膏价值近千美元,可换回5吨小麦;麝香饲每公斤的价值是2万美元;4瓶凤凰牌珍珠雪花膏相当于1辆自行车的创汇率。充分利用我国的香料资源,大力发展香料工业,是为社会主义现代化建设积累资金的好办法。”这种介绍,能激发人们对研究发展香料工业的热情,因此有人提出大量种植玫瑰花提炼玫瑰油致富的问题。另外,许多新的科研成果和开发项目,及时撰写成科普文章在报刊上发表,如《神奇的凝结剂—聚丙烯酰胺》、《大米保险剂》、《饲料添加剂—氯化胆碱和喹乙醇》、《“白色垃圾”可变石油》、《以农副产品生产化工原料》等,都在社会上激起读者强烈兴趣,有的还取得了很好的经济效益。

  总之,一篇好的科普稿件,应该具备这样几个特点:题材新颖适时、道理浅中有深、资料可靠确凿、语言通俗易懂、标题巧妙醒目、开头别具一格、内容生动生趣,在当前情况下还要尽量与市场经济接轨。但要作到这些,不是很容易的,要孜孜不倦地付出艰苦的劳动。喜欢看科普园地百花争艳,衷心祝愿广大科技工作者,在科学的春天里,谱写出更多更美的新篇章!

 

 

鞍山bbin官网举办学习贯彻“十八大”精神专题报告会

  为了深入贯彻党的“十八大”精神,全面建设学习型党组,提高我bbin官网系统广大党员干部履行职责的能力和服务水平, 64,鞍山bbin官网举办了学习贯彻“十八大”精神专题报告会,由bbin官网主席、党组书记李平作学习贯彻“十八大”精神专题报告。李平主席从如何深刻理解“十八大”的新观点、新举措;如何深入把握市委贯彻“十八大”精神的新要求;如何深入研究群团工作的新形势、新任务等三个方面加以阐述。从把握坚定中国特色社会主义的“三个自信”,中国特色社会主义基本要求的“八个坚持”,两个百年目标等“十八大”新观点、新举措谈到我市目前的创城工作、鞍山精神及建设“五个鞍山”的重要意义,市委贯彻落实“十八大”精神的具体体现;再到“十八大”对群团工作提出的新任务和新要求。使科协干部职工更加认识到认真学习贯彻“十八大”精神,普及科学知识,弘扬科学精神,提高全民科学素养,做好新时期科协工作的重要性。bbin官网机关及所属事业单位全体同志;市妇联主席赵凌霞及市妇联的部分同志应邀参加了此次报告会。

 

起武器装备发展变革的3D打印技术

刘国栋   国 光

  水杯、小提琴、首饰甚至汽车和飞机,都可能被打印出来,这并不是异想天开,更不是遥不可及的事情,3D打印的神奇技术让一切皆有可能。3D打印技术已在工业界掀起大潮,被寄予重振制造业的厚望,成为各国的主要研发“新宠”。这种技术代表制造业发展新趋势,它和其他一些数字化生产模式的涌现,将推动实现新的工业革命。

  一、3D打印技术是一种先进制造方式

  随着资本主义制度在英国的确立,蒸汽机开始应用于生产领域,机器生产代替手工生产,整个世界从“手工业时代”跨入“蒸汽时代”第一次工业革命拉开大幕,极大地推动了欧洲各国的经济发展。1870年以后,由于电力的广泛应用,世界由“蒸汽时代”迈向“电气时代”的第二次工业革命,科学技术的发展突飞猛进,各种新技术、新发明层出不穷,并被迅速应用于工业生产,大大促进了世界经济的发展。人类社会在经历两次工业革命以后,如今人们正期望3D打印技术这种神奇的技术能带来新一轮的工业革命。

  3D打印技术在军事工业具有很好的发展前景。3D打印技术(3Dprinting)属于一种快速成型技术,是一种由计算机辅助设计(CAD)数据通过成型设备以材料累加的方式制成实物模型的增材制造技术(又称快速制造)。它既不需要用纸,也不需要用墨,而是通过电子制图、远程数据传输、激光扫描、材料熔化等一系列技术,使特定金属粉或者记忆材料熔化,并按照电子模型图的指示一层层重新叠加起来,最终把电子模型图变成实物。3D打印机的优势在于,只需要很短的时间即可将样品打印出来,而不必花费大量时间等待工厂制作样品。这是因为,与切削等材料“去除法”不同,该技术通过将粉末、液体片状等离散材料逐层堆积,“生长”成三维实体,该技术将三维实体变为若干二维平面,大大降低了制造复杂程度。理论上,只要在计算机上设计出结构模型,就可以应用该技术在无需刀具、模具及复杂工艺条件下快速地将设计变为实物。该技术特别适合于航空航天、武器装备、生物医学、日用品、食品、建筑、模具和教育等众多领域中批量小、结构非对称、曲面多及内容结构零部件(如航空发动机空心叶片、人体骨骼修复体、随形冷却水道)的快速制造。其实,3D打印机早已在汽车行业应用。在一些汽车企业,3D扫描、3D打印已经应用在前瞻的研发环节,并且大幅加快了新车研发进度。以往研发一款新车,制造一个零部件,即使是简单的开模就至少两三周,但现在利用3D技术,制作时间缩短到一两个小时。因此,一旦将3D打印技术应用于武器装备发展建设之中,就可以大大缩短武器装备研制和生产周期。可以说,这正是武器装备研制和生产的一种理想化模式。

  中国的3D打印技术发展也取得了快速进步。经过十多年努力,华中科技大学史玉升科研团队实现重大突破,于201212月研发出全球最大的3D打印机。最大3D打印机的问世,意味着我国在全球这一领域已抢占有利先机。而且,3D打印机已经“打印”出许多部件,其中包括无人机和天宫一号零部件。

  二、3D打印枪能射击一次就够了

  2012年底,美国《外交政策》杂志刊登题为《今日未来武器—2013年值得关注的五种武器》称,2013年什么武器最值得关注—3D打印枪居首!最近,美国的一家公司发布广告称,只要拥有一台电脑和一台3D打印机,只需几个小时就可以制造一支半自动枪。

  这项技术是由美国一个名为“分布式防御”的激进组织发明的,他们已经创建了可下载的设计图,只要网上下载这种图纸,然后通过3D打印机就可以打印出AR-15枪身,进而制造出AR-15半自动枪。该组织的创始人科迪•威尔逊称这种枪为维基武器,并称,“维基武器的伟大之处在于它只需要致命一击,这就是它的理念。事实是它做到了,即使只有一次致命,我们已经跨进了这个门槛。我们将实现一个在桌面就可以打印的武器系统。只要有电脑,就可以制造武器。” 在最初的测试射击中,3D打印机制造的AR-15冲锋枪没有任何问题,但在进行第六次射击时,枪支三处出现碎裂,AR-15冲锋枪裂成两半,装载子弹后出现严重性损坏。此次枪支测试故障出现于2012121。威尔逊说,“你不需要用它射击200发子弹……能射击一次就够了。但是,即使设计上有点小问题,只要它能保证杀伤力,也就不重要了。”从理论上,3D打印技术可依据客户化需要打印出任何枪支组件,虽然目前用3D打印机制造的塑料组件还不能承受枪支射击产生的应力,包括火药爆炸射出每颗子弹的作用力。但随着科技的发展和3D打印技术的成熟,未来将可以制造出更多的先进武器装备。

  如今,3D打印技术已经被大量应用于美军武器装备的研发之中。美国军方已应用3D打印技术辅助制造导弹用弹出式点火器模型,并取得了良好的效果。美国海军还在寻求通过在机器人体内植入3D打印机,便能够使机器人半自动化地实现“相互沟通、协作以及制造”等能力。换句话说,美国海军希望能够利用机器人来生产更多的机器人。此外,美国GE航空已应用3D打印技术制造终级喷气发动机,并将所有的专门技术应用于下一代的军用发动机上,能够自动地将高推力模式转换到高效率模式。3D打印技术可以制造过去认为复杂而不经济的产品,并大大减轻产品重量。与机器制造出的零件和产品相比,3D打印技术生产的产品更加精细轻盈,打印出来的产品的重量要轻60%,并且同样坚固,而且没有与其功能无关的剩余物。如果材料没有生产限制,它就能以最优化的方式来实现其功能。因此,美国军方已经在研究通过3D打印来减轻士兵负重。

  美陆军加速3D打印技术实战化部署,以增强持续战斗力。2012827,联邦计算机新闻(GCN)报道,美国陆军已经加入扩展3D打印行动,向阿富汗部署移动实验室,配备了原型设计和印刷设备,可以为士兵现场创建工具和其他设备。移动远征实验室由一个6(20英尺)的集装箱制成,由陆军研究、开发与工程司令部和工程公司Exponent联合研发,配备实验室设备、成型机、3D打印机和其他制造工具,可现场操作,大大缩短制造过程。美军远征实验室的打印机可以打印塑料、钢铁和铝等材料。201317,美国陆军快速装备部队(REF)将其第2个移动远征实验室部署到战区,该实验室集成有多项新式技术。该实验室可通过卡车或直升机运送至任何地点,实验室通过使用3D打印机和计算机数字控制(CNC)设备将铝、塑料和钢材生产加工成所需零部件。此举可帮助设计人员利用计算机辅助设计(CAD)软件在战区快速生产原型产品,其目的意在加速设计和生产的进程。美国陆军计划通过这种做法增强单兵作战、战区巡逻以及小型前线作战基地(FOB)的可持续能力。

  三、将给装备保障带来革命性的变化

  目前,使用相同数量的耗材制造零件,3D打印机的生产效率是传统方法的3倍。3D打印技术将把人带进了梦幻加工厂,通过3D打印技术可“打印”出二胡、涡轮、发动机等工业产品模型。这种快速“打印”的梦幻加工厂,特别是适用于战时装备保障,并将给装备保障带来革命性的新变化。

  一是3D打印技术可以及时打印毁损部件。3D打印机最诱人的应用则是分散制造,即通过电子制图、远程数据传输、激光扫描、材料熔化等一系列技术,使特定金属粉或者记忆材料熔化,并按照电子模型图的指示一层层重新叠加起来,最终把电子模型图变成实物。在未来信息化战争中,任何位置的战场上如果需要更换毁损部件,3D打印机就可以直接在战场把所需要的部件一个一个地“打印”出来,然后由技术保障人员装配起来就可以让武器装备重新投入战场,从而使遭到毁坏的武器装备能够快速维修得到再生。可以预见,代表制造业发展新趋势的3D打印技术,未来可能要颠覆传统的装备技术维修保障手段。

  二是3D打印技术可以减轻后勤保障压力。就目前来说,使用相同数量的耗材制造零件,3D打印机的生产效率是传统方法的3倍。例如,梅洛特公司与中国青岛一家纺织厂建立合作,“打印”纺织机轴承,传统工业流程需要84小时制作的零件,通过3D打印技术,24小时就可以制造完成。由于可以在目的地精准打印,这又省去了物流、配送、上货等时间,因此生产成本大大降低,每个轴承的成本由几十欧元降至1欧元。战时,战场上要消耗大量的武器装备和补给物资,这就给后方生产和后勤保障带来巨大的压力,如果在战场上有一台这样的3D打印机,这些问题就可以得到较好的解决。

  三是及时打印出急需的武器装备。如今,通过3D打印已经可以“打印”出AR-15冲锋枪,未来也许实现小到枪支弹药,大到军舰、飞机、坦克,都可以用3D打印机直接快速制造出来,战时可快速补充作战消耗。

 

 

视网膜真的“反”了吗

杨 铭

  眼睛是我们了解周围世界最重要的感觉器官。每天获得的外界信息,大部分是通过眼睛输入的。无论是查阅信息、与人交流,还是享受自然界五彩斑斓的美景,都需要使用眼睛。所以眼睛不仅为日常生活和工作所需要,也使我们的生活变得丰富多彩。

  眼睛的构造是非常精巧的,在工作原理上像一架照相机。瞳孔相当于光圈,晶状体相当于透镜,视网膜相当于传统相机里的感光胶片或数码相机里面的电荷偶合器。眼部的肌肉除了控制瞳孔的大小和晶状体的聚焦以外,还可以使眼球转动,去观看最关注的事物。缺少上面说的任何一个“部件”,眼睛都不能正常工作。

  眼睛的精妙构造使相信“神创论”的人确信,眼睛是“造物主”设计制造的。难以相信眼睛里面的那么多个“部件”都能独立地进化出来,再组装在一起。而相信“进化论”的人则认为,眼睛和身体的其它构造一样,也是生物进化的产物。从只能感觉光线的最简单的感光细胞,到能分辨光线方向的眼点,再到能形成图像的眼睛,中间经历过许多步骤。其中每一步都给生物以生存上的优势,因此能够存在和发展,最后形成眼睛这样高度复杂的视觉构造。进化论者反对神创论者的一个有力证据,就是眼睛虽然结构精巧,却是不完美的。具体来说就是眼睛里面的视网膜是“反着贴”的。视网膜的这种“贴”法带来了一系列的缺点。如果眼睛是某种智慧的“设计者”构思出来的,“他”就“不应该”犯这样的“错误”。要了解这一点,需要知道一些关于视网膜的构造和工作原理的知识。

  人眼的视网膜分为三层,分别是感光层、双极细胞层、和节细胞层。感光层里面的感光细胞负责把视觉信号(光信号)变为电信号(其中视杆细胞负责弱光下的视力,视椎细胞负责明亮光线下的高解析度成像能力和彩色视力)。双极细胞分析处理这些信号,将其分类。有的信号只传输形状,有的信号只传输深浅,有的信号只传输色彩等。节细胞把这些分了类的信号传输到大脑,在大脑中再合成为统一的图像。除了上面所说的细胞外,人的视网膜还含有其它细胞,比如在双极细胞层中还有横向联系的水平细胞,在节细胞层中也有横向联系的无长突细胞等。

  知道了视网膜中这三层细胞的功能,就可以“推断”出它们在眼球里面的朝向了。感光细胞是直接接受光学信号的,自然应该朝向光线来的方向,即瞳孔方向。节细胞负责把双极细胞处理过的神经信号传输到大脑,自然应该是背着瞳孔的方向,而朝向大脑。但是实际的情形却恰恰相反,是节细胞层对着光线来的方向,感光细胞层背着光线来的方向。

  这样一来,从瞳孔进来的光线,经过晶状体聚焦后,先要经过节细胞层、双极细胞层、以及感光细胞中含细胞核的部分,最后才到达感光细胞中真正感觉光线的部分。这些“挡”在感光结构前面的细胞就会反射和折射光线,使感光细胞形成的图像变得模糊,就像在照相机的胶片前面挡上一张半透明的膜一样。由于送出视觉信号到大脑的节细胞朝向光线来的方向,它们发出的神经纤维必须汇聚成一束,反穿过整个视网膜。在这个地方感光细胞就无法存在,造成眼睛里面的“盲点”。

  “反贴”的视网膜与眼球壁之间由于只有细胞接触,比较容易脱落。当头部受到猛烈冲击,或者随着人年龄增大眼球变形时,都容易造成视网膜脱落,影响视力。如果视网膜是“正贴”的,神经纤维就会把它“拉”住。为了给节细胞层和双极细胞层里面的细胞供给养分和氧气,在视网膜的表面还有一层血管网。这些血管不仅吸收和阻挡光线,万一破裂,溢出的血液还会直接挡在光路上,严重影响视力,在临床上叫做“眼底出血”。

  不仅是人类的眼睛,所有脊椎动物(包括鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类动物)眼睛里面的视网膜都是“反贴”的。比脊椎动物原始的脊索动物中的七鳃鳗,就已经有视网膜“反贴”的眼睛,而且已经有晶状体和动眼肌。它的视网膜也已经有三层细胞。这说明人类这样的眼睛构造在约5亿年前的“寒武纪生命大爆发”时期就形成了。既然视网膜“反贴”有那么多缺点,自然选择在进化过程中为什么不进行“纠正”,把视网膜“正”过来呢?自然界里有没有视网膜“正贴”的眼睛呢?有。那就是章鱼的眼睛。章鱼的感光细胞中实际感光的部分就是朝向光线来的方向的,细胞体和它发出的神经纤维位于感光部位的后方。章鱼就没有神经细胞挡住光线和视网膜脱落的问题,也没有盲点。既然如此,为什么我们不能进化出像章鱼那样的眼睛呢?

  其实,只要仔细分析一下成像的条件,以及感光细胞要正常执行它的功能所需要的条件,就可以发现进化过程实际上是很“聪明”的。先说成像条件。要形成清晰的图像,必须满足一个条件,就是感光结构必须靠近遮光结构,这样光线就只能从一个方向来。这在照相机中不成问题,因为照相机的机体就是不透光的,光线只能从镜头进来。但是生物体的细胞和组织是半透明的,如果没有遮光结构,就无法分辨光线来的方向,也无法成像。所以即使是最简单的眼点也由两个细胞组成,一个是感光细胞,一个是色素细胞。色素细胞里面的黑色素就能起到遮光的作用。在人的眼睛中,视网膜是直接和一层色素细胞“贴”在一起的。这层细胞就起到照相机中“暗箱”的作用。

  感光细胞和色素细胞必须紧紧地靠在一起。如果它们中间还有别的非色素细胞,遮光效果就不好了。中间那些细胞不仅会使光线从别的方向“溜”进来,它们自己也会反射和折射光线。所以人眼中视网膜“反贴”,实际上是让感光细胞和色素细胞之间“紧密接触”,中间没有间隙。这对清晰成像是必须的。如果把视网膜“正贴”,在感光细胞和色素细胞之间就会有多层别的细胞(包括双极细胞、节细胞,甚至感光细胞自己的细胞体)。这些结构都会反射光线,对成像的质量有不利的影响。而章鱼采取的是另一个办法。除了在感光结构后面有色素细胞外,感光细胞自己也在感光结构后面形成许多色素颗粒,起到遮光的作用。这等于是同一个细胞内既有感光结构,又有遮光结构,而且彼此紧邻。即使是低等动物沙蚕(一种海洋环节动物)也采用了这种方法。色素细胞和感光细胞中的色素颗粒排成一圈,紧靠感光结构。

  在讨论感光细胞的工作条件即朝向时,不能只想到光学效应,还必须考虑到这些细胞的能量供应。感光细胞是高度消耗能量的,所以必须有充足的血液供应。特别是像人眼和章鱼眼这样有大量感光细胞聚集在一起执行功能时,必须有专门的血液供应系统。这些血管必须足够密集,而且和感光细胞要非常靠近。但是血管和它里面的血液对于成像却是灾难。人的血液中的血红素对光线有强烈的吸收,在540毫微米左右有一个吸收峰。如果这些血管在感光细胞的旁边或是后面(更不要说在前面,即朝向光线的方向),都会由于血红素的干扰而严重影响成像。所以在人的眼球中,对感光细胞的血液供应主要不是来自视网膜表面稀疏的血管网(与节细胞发出的神经纤维相邻),而是在色素细胞层后面,位于“脉络膜”中的密集的血管网。

  章鱼的眼睛也采用了同样的“战略”。虽然章鱼的血液不含血红素,但是也由于它里面含铜的血蓝蛋白而显蓝色,对成像同样有干扰作用。在章鱼的视网膜里,血管网穿插于感光细胞之间,但却位于色素颗粒的后面。也就是说,在章鱼的眼睛里,血管和感光结构之间也是被色素层隔开的。所以无论是人眼还是章鱼眼,都采取了“感光结构—色素层—血管网” 这样的结构。它们彼此紧靠在一起。这样不仅对于清晰成像最有利,也能在最大限度地满足感光细胞的能量需要的同时,避免血液对成像的干扰作用。虽然章鱼眼的视网膜是“正贴”的,人眼的视网膜是“反贴”的,但是在“感光结构—色素层—血管网”这个安排上,它们是完全一致的。所以人眼里视网膜的“反贴”是有道理的。

  那么挡在人眼感光细胞之前的那些细胞层的干扰作用又如何被处理的呢?在这里进化过程也显出它的“聪明”来,采取了一些有效的措施。其中最有效的就是黄斑的形成。黄斑是视网膜上的一个特殊区域。当我们凝视某一点时,它的图像就正好被聚焦在黄斑上。在黄斑处,双极细胞、节细胞连同它们发出的神经纤维,都向四周避开。视网膜表面的血管网和神经纤维也避开这个地方。这样在黄斑处,视网膜就形成一个凹陷,叫做“中央凹”,光线可以不经过其它细胞和结构而直接照射到感光细胞上,这样就把其它细胞的干扰作用最大限度地消除了。而且在“中央凹”处,视椎细胞高度密集,达到每平方毫米150,000个左右。而在视网膜的其它部分,每平方毫米只有4,0005,000个视椎细胞。这样黄斑就有高度的分辨率和成像能力,也是眼睛看得最清楚的地方。

  黄斑的形成也是和大脑的工作方式一致的。大脑在每一个时刻只能关注和思考一个问题。整个图像都是“高清”的不仅会占用太多的资源,我们的大脑也不能处理如此多的信息。比如在阅读时,每秒钟只能输入十来个字的信息。这就不需要整页书的每个字都看清楚,只要我们读的那几个字清楚就行了。这种情况能使我们集中注意力。书页上的每个字都如黄斑处那么清楚不仅没有必要,反而会分散我们的注意力。

  对于人类来说,影响图像清晰度的主要原因并不是视网膜的朝向,而是晶状体的聚焦能力。“近视眼”“远视眼”和“散光”都是晶状体的聚焦能力有问题的表现,在大多数情况下与视网膜的成像能力无关。佩戴眼镜后,大多数人的视力都会得到改善,说明视网膜本身没有问题。只有在少数情况下,才会发生视网膜脱落、黄斑病变、和眼底出血这样影响视力的情况。“盲点”离黄斑有相当的距离,而且由于我们有两只眼睛,两个盲点的位置在视野里并不重叠,所以平时是感觉不到的。由于这些原因,对于多数人来说,视网膜“反贴”并不会有任何问题。 鹰是鸟类,长着和人一样的,视网膜“反贴”的眼睛。但是通过黄斑的形成和晶状体的“优化”(有些鹰的晶状体甚至有放大作用),老鹰可以在几百米甚至上千米的高空看清地面的小动物。这相当于在十几米以外看清楚报纸上的小字。这说明“反贴”的视网膜,通过“优化”以后,并不会妨碍高度清晰的图像的形成。

  所以人眼视网膜的朝向,从它给一些人带来的问题(如视网膜脱落,眼底出血)来看,它是“贴”反了。但是从形成清晰图像所要求的“感光结构—色素层—血管网”结构来看,它又没有“贴”反。是进化过程“聪明”的“修正”。特别是黄斑的形成,最大限度地避免了视网膜“反贴”的缺点,而取得了形成清晰图像的能力。

  在一些低等动物的“眼睛”,如涡虫的“色素杯状眼”里面,色素细胞成杯状,感光细胞伸入到杯里面,由它们前面的“光杆结构”感受光线,而感光结构也紧靠色素细胞。“感光杆”感受到的信号,通过细胞体和细胞体的神经纤维传到扁虫的“脑”中,信号传递的方向与光线的方向是相反的。所以,涡虫的眼睛也是一个“倒转”的结构,其目的是让感光结构尽量靠近色素杯,以获得尽可能好的光线方向的信息。在这里没有图像形成,只有光线的方向,所以细胞“倒转”也没有什么副作用。如果脊椎动物的眼睛是由类似“色素杯状眼”的结构进化而来,就会形成视网膜“反贴”的情形,而且“反”不过来了。

  到底是章鱼的眼睛好,还是人类的眼睛好,还是一个难以回答的问题。章鱼的视网膜虽然是“正贴”的,但是没有双极细胞和节细胞层。章鱼眼睛后面有一个膨大的神经节,也许就含有相当于双极细胞和节细胞那样的神经细胞,起到初步分析处理视觉信号的目的。由于章鱼的感光细胞前面没有其它细胞阻挡,似乎也没有形成黄斑的理由。章鱼如何处理视觉信息,是一个非常有趣的问题。章鱼的眼睛与人类的眼睛,虽然进化路线不同,但是在形成清晰的图像、排除血管的干扰、和保证感光细胞的营养上又“殊途同归”,形成了同样的“感光结构—色素层—血管网”结构。在这里我们不能不惊叹进化过程的力量。 

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