李溪子++王雅靜

2015年7月17日上午，一年一度的城市科學(xué)節(jié)在北京展覽館拉開(kāi)了序幕。中國(guó)科協(xié)青少年科技中心、北京市科協(xié)、北京市教委和中國(guó)青少年宮協(xié)會(huì)、中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)、中國(guó)流行色協(xié)會(huì)等全國(guó)學(xué)會(huì)的代表以及意大利、英國(guó)、德國(guó)、美國(guó)、新加坡、日本等國(guó)駐華使館及國(guó)際組織的負(fù)責(zé)人等共計(jì)300余人出席了本次科學(xué)節(jié)的開(kāi)幕式。

為了突出2015國(guó)際光年這一背景，本屆科學(xué)節(jié)活動(dòng)的主題是“光與色彩”，活動(dòng)重點(diǎn)則為教育與科普。

在不同展區(qū)各自的光與影的交織映襯下，各年齡的青少年們親身體驗(yàn)著科學(xué)的神奇。

本屆科學(xué)節(jié)的主角，是被喻為國(guó)際光學(xué)之父的伊本·海賽姆，在北京展覽館現(xiàn)場(chǎng)，隨處可見(jiàn)他的卡通人物形象。據(jù)悉，2015年距離阿拉伯學(xué)者伊本·海賽姆的五卷本光學(xué)著作誕生恰好一千年。

跨界學(xué)科論壇

李焱：我們?yōu)槭裁催x擇光

在跨界學(xué)科論壇上，中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)常務(wù)副秘書(shū)長(zhǎng)、北京大學(xué)物理學(xué)院教授李焱教授進(jìn)行了關(guān)于本屆城市科學(xué)節(jié)國(guó)際光年主題的介紹。

“為什么選擇光？為什么設(shè)立光年？首先，光基本身是最重要的經(jīng)濟(jì)推動(dòng)力之一，有可能給2 1世紀(jì)帶來(lái)革命性的變化。”李焱表示，20世紀(jì)是電子學(xué)的時(shí)代，電子學(xué)為整個(gè)20世紀(jì)帶來(lái)了革命性的變化。而光，則被預(yù)言為會(huì)在21世紀(jì)，起到電子在20世紀(jì)所起到的作用。設(shè)立2015年為國(guó)際光年的主要原因便是，能夠讓所有人認(rèn)識(shí)到光及光基技術(shù)的重要性。

“另一個(gè)重要的因素在于，為什么選在2015年？”李焱介紹道，2015年是一個(gè)非常特殊的年度。1000年前，伊本-海賽姆的五卷本光學(xué)對(duì)光學(xué)產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)作甩200年前，菲涅爾提出了光波概念，1865年，麥克斯韋提出了光電磁傳播理論，1905年，愛(ài)因斯坦提出光電效應(yīng)理論；1915年，愛(ài)因斯坦提出廣義相對(duì)論，認(rèn)為引力能夠使光線彎曲。1965年，彭齊亞斯和威爾遜發(fā)明了宇宙微波背景輻射；同年還有一個(gè)華裔學(xué)者高錕提出了光纖通信。

光對(duì)科學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)、文化等至關(guān)重要，而且，作為生命之源，光無(wú)處不在。“光已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，滲透到我們生活當(dāng)中。從教育一直到前沿技術(shù)，各種層次、各個(gè)方面，都已將光聯(lián)系起來(lái)。最終，光技術(shù)會(huì)推動(dòng)我們社會(huì)發(fā)展。20世紀(jì)電子給生活和科技帶來(lái)革命，光在21世紀(jì)帶來(lái)新的革命?！?/p>

馬努拉：公眾創(chuàng)新推動(dòng)科學(xué)傳播

意大利熱那亞科學(xué)節(jié)組委會(huì)主席馬努拉女士認(rèn)為，公眾與科學(xué)是息息相關(guān)的。

“當(dāng)我最開(kāi)始在做科學(xué)界溝通工作的時(shí)候，很多人開(kāi)玩笑跟我說(shuō)，你可能會(huì)要和小孩子一起工作，事實(shí)上，我的工作比這個(gè)更有戰(zhàn)略性?！毖葜v開(kāi)始，馬努拉便開(kāi)了一個(gè)小玩笑。

“你可以聽(tīng)到很多人都在說(shuō)我們需要?jiǎng)?chuàng)新，但你不能隨便就找到一個(gè)創(chuàng)新的力量，我們必須需要一個(gè)好的社會(huì)環(huán)境，能夠理解創(chuàng)新，并且能夠接受創(chuàng)新?！瘪R努拉認(rèn)為，我們需要一個(gè)對(duì)學(xué)界和科學(xué)更敏感、更關(guān)注的社會(huì)。

此外，分享科學(xué)、傳播科學(xué)尤為重要卻也易被忽視。在中國(guó)，經(jīng)常出現(xiàn)因這一環(huán)節(jié)的薄弱而產(chǎn)生的問(wèn)題。馬努拉認(rèn)為，一個(gè)知識(shí)型的社會(huì)，外圍需要有一個(gè)循環(huán)圈，從而使每個(gè)人都能夠參與到科學(xué)和創(chuàng)新活動(dòng)中、每個(gè)人都參與到知識(shí)的傳遞過(guò)程中。

“我和科學(xué)家接觸的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)他們這個(gè)群體有一個(gè)特點(diǎn)，他們有很多可以幫助我們社會(huì)發(fā)展的東西?？赡芸茖W(xué)家自己都沒(méi)有意識(shí)到這個(gè)事情，然而站在一個(gè)門(mén)外漢的角度，我卻可以觀察這到一點(diǎn)?！瘪R努拉稱，科學(xué)家往往有著卓越的觀察力、想象力以及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。他們可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)找到大多數(shù)問(wèn)題的解決方法，這種方法通常與我們的傳統(tǒng)解決方案有所不同?！坝幸恍┤苏J(rèn)為科學(xué)家是一些瘋瘋癲癲的人，事實(shí)上并非如此，他們非常聰明、對(duì)知識(shí)非常有熱情，而且他們也是很正常的人，就和你我一樣?！?/p>

因此，類似城市科學(xué)節(jié)這樣的平臺(tái)無(wú)疑為公眾鋪設(shè)了一條通往科學(xué)的大道?！白?007年以來(lái)，很少有能夠讓我遇到科學(xué)家的場(chǎng)合，可是今天對(duì)我來(lái)說(shuō)，又破了一個(gè)新例。有這樣一個(gè)說(shuō)法，科學(xué)家都在象牙塔里面，兩耳不聞窗外事，事實(shí)上并非這樣?！?/p>

馬努拉提到，科學(xué)家愿意為我們解釋科學(xué)，但科普并不能依靠科學(xué)家的孤軍奮斗。據(jù)她介紹，在熱內(nèi)亞，每一年都會(huì)有上千甚至上萬(wàn)名年輕人參加科學(xué)節(jié)，主辦方則會(huì)從中挑選一些人進(jìn)行訓(xùn)練，讓他們能夠更好解釋科學(xué)的理論?！霸趲啄曛拔覀兙桶l(fā)現(xiàn)，在學(xué)界我們需要更好的溝通，尤其年輕研究者如何理解新聞稿、如何跟別人溝通交流、如何把他們晦澀難懂科學(xué)語(yǔ)言，轉(zhuǎn)換成大眾通俗易懂的語(yǔ)言?！?/p>

展館亮點(diǎn)

太陽(yáng)能設(shè)備的廣泛應(yīng)用

在第二屆城市科學(xué)節(jié)中，很多觀眾被一組太陽(yáng)能供能的裝置吸引。在如今的能源消耗巨大的現(xiàn)代社會(huì)，一個(gè)主張“微排世界”的“夸父團(tuán)隊(duì)”在眾多展廳中顯得尤為奪目。

能源一直是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)?？v觀人類社會(huì)發(fā)展的歷史，人類文明的每一次重大進(jìn)步無(wú)不伴隨著能源的改進(jìn)和更替，同時(shí)，能源的開(kāi)發(fā)利用也會(huì)大力推進(jìn)世界經(jīng)濟(jì)和人類社會(huì)的發(fā)展?；谀茉吹木薮罄脙r(jià)值，“微排”就顯得尤為重要。全體微排人共同的夢(mèng)想就是：為子孫的藍(lán)天白云，實(shí)現(xiàn)全球微排。

為實(shí)現(xiàn)“微排”目標(biāo)，這支以研究太陽(yáng)能為主的團(tuán)隊(duì)更是做出了七大“微排”領(lǐng)域。其中的“微能源”介紹的微廚房系列在現(xiàn)實(shí)生活中具有很高的實(shí)用價(jià)值。壁掛陽(yáng)臺(tái)式的太陽(yáng)能發(fā)電烹飪，可節(jié)約燃?xì)獾氖褂?。手提式的太?yáng)能微廚，在野炊的時(shí)候可以減少煤炭使用量。在野外燒烤的過(guò)程中，不僅利用了天然能源，享受了燒烤的樂(lè)趣，而且也保護(hù)了環(huán)境，減少了煤炭等燃燒物所產(chǎn)生的廢氣排放。在戶外野營(yíng)的時(shí)候，配套裝置還有太陽(yáng)能驅(qū)蚊燈，其設(shè)計(jì)原理為利用太陽(yáng)能發(fā)電，后將電能供給滅蚊燈管，產(chǎn)生對(duì)蚊蟲(chóng)的引誘，再電擊蚊蟲(chóng)致死。還有4倍太電寶充電設(shè)備，利用太陽(yáng)能為移動(dòng)充電寶充電，隨時(shí)隨地產(chǎn)生電能。另外還有太陽(yáng)能帳篷，該帳篷為半球形外狀，頂部安裝太陽(yáng)能電池板，在太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的同時(shí)可直接供給內(nèi)部的照明和風(fēng)扇用電。帳篷一側(cè)裝有高透光門(mén)簾，可應(yīng)需調(diào)整向光及背光。還設(shè)有雙層透明PET帳篷門(mén)簾，保溫透光性能都具備。

太陽(yáng)能設(shè)備的層出不窮讓能源節(jié)約的目標(biāo)更快得以實(shí)現(xiàn)。我們離“微排夢(mèng)想”也更近一步。

食品3D打印機(jī)

如今，3D打印技術(shù)十分盛行，在本次的城市科學(xué)節(jié)中，這款食品3D打印機(jī)也向我們展示出了3D打印技術(shù)的神奇。

這款食品3D打印機(jī)是國(guó)內(nèi)首家用固態(tài)巧克力為耗材，打出精細(xì)度0.6毫米，最大尺170mm×130mm×150mm的作品，也是目前市面上最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且易于操作的專業(yè)級(jí)巧克力3D打印機(jī)。

根據(jù)相關(guān)人員介紹，3D打印機(jī)種類繁多，這款食品打印機(jī)是為食品設(shè)計(jì)，主要使用固態(tài)巧克力為原料，與我們平日所了解的其他類型的3D打印機(jī)構(gòu)造是不同的。

多數(shù)3D打印公司以照片建模為主要技術(shù)。以“基于照片的快速三維重建技術(shù)”為核心、以3DCloud云服務(wù)平臺(tái)為載體，為各領(lǐng)域應(yīng)用提供低成本、高質(zhì)量、快速便捷的三維數(shù)據(jù)技術(shù)是致力于3D打印技術(shù)的公司所具有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。其中，照片建模便是以“基于照片的快速三維重建技術(shù)”為核心，運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)多視圖幾何學(xué)原理，在任意圖像、圖像中的點(diǎn)、線和獲取圖像的相機(jī)間獲取空間三維實(shí)體的相互位置的幾何與代數(shù)關(guān)系，從而對(duì)圖像中的物體進(jìn)行三維仿真，然后通過(guò)圖像中物體的紋理映射，獲得具有影像真實(shí)的三維模型。

也許我們認(rèn)為的3D技術(shù)很復(fù)雜，其實(shí)這款食品3D打印機(jī)器的操作很簡(jiǎn)單，擺脫了3D打印繁冗的步驟，比如用鼠標(biāo)筆描繪2D圖像，或從模型庫(kù)中調(diào)出已有3D模型，機(jī)器有其特有的智能恒溫系統(tǒng)，可以確保巧克力快速成型，智能分體式噴頭可以在機(jī)器內(nèi)部運(yùn)作，我們通過(guò)透明視窗就可以將制作巧克力的過(guò)程一覽無(wú)遺。在科學(xué)節(jié)的現(xiàn)場(chǎng)，很多小朋友所畫(huà)的圖案就是通過(guò)這樣的流程活靈活現(xiàn)的展現(xiàn)在我們面前的。利用這款簡(jiǎn)單方便的食品3D打印機(jī)，在打印出造型各異的巧克力的同時(shí)又可以體驗(yàn)到3D打印巧克力的快樂(lè)。

科普便貼：

光是一種人類眼睛可以見(jiàn)的電磁波，也稱為可見(jiàn)光譜。在科學(xué)上的定義，光有時(shí)候是指所有的電磁波譜，由一種稱為光子的基本粒子組成。光可以在真空、空氣、水等透明的物質(zhì)中傳播。對(duì)于可見(jiàn)光的范圍沒(méi)有一個(gè)明確的界限，一般人的眼睛所能接受的光的波長(zhǎng)在380nm-760nm之間。人們看到的光來(lái)自于太陽(yáng)或借助于產(chǎn)生光的設(shè)備，包括白熾燈泡、熒光燈管、激光器、螢火蟲(chóng)等。

從日出的光輝、落日的紅焰、彩虹的絢麗色彩到天空中閃爍的星光，極具變化色彩的光線讓我們體會(huì)到大自然的美妙。自然界中的光讓我們大開(kāi)眼界的同時(shí)，激光的應(yīng)用也使得我們見(jiàn)識(shí)到了一個(gè)光學(xué)新天地。會(huì)場(chǎng)上，一個(gè)小男孩化身的“意念狙擊手”興高采烈地告訴身邊的媽媽他的任務(wù)成功完成。這個(gè)“意念狙擊手”的設(shè)備是通過(guò)意念打中墻上的彩虹靶。應(yīng)用的原理自然離不開(kāi)激光。工作人員解釋道，“意念狙擊手”是通過(guò)前額頭帶采集標(biāo)準(zhǔn)電極，耳垂采集參考電極，當(dāng)一個(gè)人的意念足夠集中時(shí)，就能觸發(fā)設(shè)備中的綠色激光器。此時(shí)，參與者便可移動(dòng)身體，瞄準(zhǔn)彩虹靶；彩虹靶的中心安裝有激光接收器，當(dāng)激光擊中靶心時(shí)，便可觸發(fā)開(kāi)關(guān)使靶周圍的彩燈亮起。此時(shí)， “意念狙擊手”就能順利完成任務(wù)。當(dāng)然，如今的激光應(yīng)用十分廣泛，其主要的應(yīng)用涉及工業(yè)、醫(yī)療、商業(yè)、科研、信息和軍事六個(gè)領(lǐng)域，大大推進(jìn)了我國(guó)的科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

激光只是光在我們生活中被廣泛應(yīng)用的其中一種。在本次的城市科學(xué)節(jié)中，光的各種神奇現(xiàn)象也都令我們大開(kāi)眼界。光的世界是奇妙的，只要我們用心體會(huì)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)： “光”無(wú)處不在。