图源:《三体》微博
从“飞刃”到碳纳米技术
在《三体》中,“飞刃”被用来执行代号“古筝行动”的秘密军事行动,这种极细的丝状纳米材料,将叛军船只“审判日”号切割成了条状。
图源:《三体》动画
按原著设定来看,“飞刃”是一种超高强度的纳米材料。
在现实中,最接近其特征的就是具有超高机械强度和低密度的碳纳米管,但它目前还无法做到像三体中“飞刃”一样,横跨运河两端几十个来回那么长。
2022年4月,美国《国家科学院院刊》(PNAS)刊载,中国科学家首次在高压下合成高度有序晶态金刚石结构纳米线。这种金刚石纳米线在长度方向可以无限生长,粗细仅相当于一根头发丝的十万分之一,具有与碳纳米管相当或更高的拉伸强度和极强的柔韧性,想来在实践中运用指日可待。
金刚石纳米线
图源:科普中国
从头盔感应技术到虚拟现实设备
《三体》中不止一次提到了头盔感应技术。
每次进入三体游戏世界,科学家汪淼都需要穿上虚拟现实装备,装备包括一个全视角显示头盔和一套感应服构成的“V装具”。通过记录视网膜特征,感应服可以使玩家从肉体上感觉到游戏中的击打、刀刺和火烧。
图源:《三体艺术插画集》by 山野
按照原著设定,“V装具”就是虚拟现实设备(Virtual Reality,VR)。它和增强现实技术(Augmented Reality,AR)不同,虚拟现实可在虚拟信息里模拟出现实世界。
现今,大部分虚拟现实技术更强调视觉体验,一般是通过电脑屏幕、特殊显示设备或立体显示设备获得的。
与V装具头盔接近的设备便是VR头显。
VR头显
图源:凤凰网
VR头显可将人的对外界的视觉、听觉封闭,引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。如果要使用VR头显进行游戏,往往还需要配套的手柄或手套用以操控。就目前的实际情况来说,还很难形成一个高逼真的虚拟现实环境,无法拥有三体游戏里那种身临其境的丝滑体验。
从“思维透明”“思想钢印”到脑机接口
《三体》刻画了两种信息感知机制。
其一是思维透明。三体人的信息感知方式是直接发射自己的思维,三体人一开始思考,他的想法别人就能够知道,无法隐藏;
其二是思想钢印。第三位面壁者比尔·希恩斯发现了人类思维做出判断的机制,成功研制出一种设备,通过对神经元网络施加影响,使大脑不经思维就作出判断,相信某个信息为真。
按照原著设定,思维透明和思想钢印,都是对心智这一神秘领域的重新认识。
图源:《三体》动画
而现实中,让机器直接解码神经活动的技术被称为“脑机接口”。
单向脑机接口的情况下,计算机接受大脑传来的命令,或者发送信号到脑,但不能同时发送和接收信号,类似于三体中的思想钢印。
双向脑机接口允许脑和外部设备间的双向信息交换,就像三体人的透明思维,可以感知别人,也无法隐藏自己。
脑机接口已经在医疗领域有了很多应用,脑控智能轮椅、脑控打字机、脑控机械外骨骼、脑控智能假肢等等都是试图绕开已经坏损的神经或者部位,让机器直接解码神经活动。
如何准确地对思维进行解码和编码,是现在脑机接口面临的最大挑战,也是目前无法实现思维钢印,思维透明的根本原因。
脑机接口
图源:网易号“蓝海长青智库 ”
从无穷能源到可控核聚变试验
《三体》世界中的人类社会虽然没有实现罗辑口中的“无穷的能源”,却也是有极度充盈的能源供给支撑起整个地球的无线供电,而这个能源就来自可控核聚变。
图源:《三体设定集》
现实世界中,早在上世纪 50 年代,人类便开始研究用于民用目的的可控核聚变。近几年,“核能新浪潮”抬头,这一“终极能源”的研究更是得到了世界各国的大力推崇。
2022年12月5日,美国科研人员在劳伦斯 · 利弗莫尔国家实验室(LLNL)进行了历史上首次可控核聚变实验。
核聚变是太阳和恒星的能量来源。在这些星体核心的巨大热量和重力下,氢原子核相互碰撞,聚合成更重的氦原子,并在此过程中释放出大量能量。与其他核反应不同,核聚变不会产生放射性废物。核聚变技术有望为人类提供近乎无限的清洁能源,帮助人类摆脱对化石燃料的依赖。
2021年,中国的“人造太阳”全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)便实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行。依靠该技术,最终建成可控核聚变发电站。
全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)
图源:新华社
把时间拉长,科技和科幻没有分界线。
科技与未来接轨的脚步在不断加速,科幻的无限想象为“黑科技”画出蓝图。期待在未来科学家们通过试验,将《三体》中“飞刃”“思想钢印”“水滴”等表述具象化,展现科技力量!
(审核:张宁 策划:李政葳 统筹:穆子叶 撰文:雷渺鑫)
参考 | 北京科技报、知乎、科普中国、三体社区、海峡卫视、凤凰网
法国国家公园:六十年绿色发展之路******
【环球视野】
作者:陆洵(苏州大学外国语学院教授)
法国是1992年联合国《生物多样性公约》的主要缔约方之一,2011年法国政府公布了包含六大方向的生物多样性国家战略,把生态文明建设纳入国家战略框架。法国自1963年划设首个国家公园以来,60年间总共建成11个国家公园,总面积达6万多平方公里,占法国国土总面积的9.5%,每年吸引近900万名游客。法国国家公园由法国国家公园管理局直接管理,受法国生物多样性署统一领导。法国政府认为,国家公园的建设与执行生物多样性国家战略的目标紧密相关,国家公园是生物多样性领域的关键行动方,是兑现法国在联合国公约和国家战略中做出的“环境承诺”的关键一环,因此国家公园的建设也是法国生态文明建设的重要组成部分。
法国国家公园是法国展示国家形象的一张生态名片,增强了法国民众的民族自尊心和自信心。资源丰富、面积广袤的国家公园,是法国绿色发展之路的有力见证。
1.法国国家公园诞生的历史背景
1832年,美国画家乔治·卡特林首次提出国家公园的概念。1872年,美国国会批准设立世界上首个国家公园——黄石国家公园,国家公园建设风潮随之席卷全球。
与美国相比,法国国家公园的建设存在明显的滞后,其背后原因错综复杂。就地理环境而言,美国是一片地广人稀的大陆,自然景观以广袤荒野为主。而法国所在的欧洲,人类活动痕迹相当明显。欧洲大陆的人民千百年来与自然紧密关联,依靠自然繁衍生息,但是无论是人口迁移、土地开垦、森林砍伐,还是河道整治、开山挖矿、采石造房,甚至是此起彼伏的战争,都在一定程度上了破坏了生态系统,改变了自然面貌,因此要在欧洲找到一处完全没有人类活动身影的自然区域就比美国困难得多了。
虽然法国国家公园的发展史比美国短得多,但法国民众自然保护意识的觉醒却并不逊于美国民众。19世纪,伴随着法国社会无序放任的城市化进程,许多有识之士看到工业生产污染严重,自然景观遭到肆意破坏的现象,深感自然保护工作势在必行。在法国历史上,首次提出保护自然遗产的当属巴比松画派的画家们。巴比松画派是1830年到1840年在法国兴起的乡村风景画派,因其主要画家聚居在巴黎南郊枫丹白露森林附近的巴比松村而得名。枫丹白露森林位于巴黎南郊50公里处,风景秀美,植被茂盛。从19世纪初开始,这处原始森林便进入众多艺术家的视野,画家、作家、诗人纷纷前来,旅居此地进行艺术创作,巴比松派便是这一时期最有名的艺术家团体。巴比松派的画家们终日在枫丹白露森林中漫步写生,观察研究自然界的风云变化,表现大自然的壮丽景色,描绘富有诗意的田园风光,创造出一种朴素自然的风景画派,进而对后来的印象派产生了重大影响。当时,画家们觉得林业管理部门计划在枫丹白露森林中进行的砍伐活动“过于人工化”,破坏了森林的原生态风貌,便集体向拿破仑三世上书,呼吁保护这片原始森林。1861年,法国颁布法令正式创建“枫丹白露艺术保护区”。枫丹白露是法国第一个由政府下令成立的自然保护区,其后成为许多欧洲国家效仿的国家公园原型。
19世纪末至20世纪初,法国的自然保护主要依靠政府官员、旅游协会成员、社会知名人士等个人力量推动。1913年,法国阿尔卑斯山俱乐部发表了署名爱德华-阿尔伯特·马特尔的一篇长文,对当时全球的国家公园进行了调研分析。1923年,时任法国河流森林管理处官员的阿尔方斯-马泰·杜普拉兹首次提议使用“国家公园”一词,尽管“国家公园”这一称谓在当时的法国还缺乏法律依据。法国旅游俱乐部副主席亨利·德费尔等人为阿尔卑斯山区的国家公园项目奔走呼吁,他们认为那里是大自然自我再生能力的未来“实验室”。可以说,这些人堪称法国环境保护运动的先驱,他们奏响了法国国家公园建设的序曲。
2.法国国家公园建设的法律依据
1933年,法国生物地理学会发起了一项关于全球保护区和公园功能的调查,因为当时法国学界“在这个问题上存在着巨大的混乱”。显然,法国专业协会已经意识到国家公园建设不光是涉及自然保护的学术问题,还必须由法律来保驾护航。
与其他欧洲国家相比,法国在国家公园方面的立法推进较晚。一方面,法国早期的国家公园除了原始区域以外,还包括一些农村地区,这就给国家公园建设带来许多不确定的人为因素。另一方面,在当时的社会背景下,法国人普遍认为“公园”是封闭、禁锢的代名词,这一词语造成的负面的心理影响让民众对国家公园产生了抵触情绪。另外,由于国家公园是政府主导的建设项目,所以这种抵触情绪里也暗含着民众对当时国家权力的不信任。
20世纪初,法国社会围绕国家公园的建设展开了诸多讨论,法兰西学术院院士乔治·杜哈梅尔等社会名家也加入了讨论阵营。经过社会各方的不懈努力,法国政府终于在1960年通过了由法国农业部牵头、农业部下属的水务与林业局具体起草的国家公园法。这是法国历史上首部国家公园法,为日后法国国家公园的划设奠定了法律基础。当时法国政府已经制定颁布了一系列有关建立自然保护区的法律,旨在实现法国农业现代化,而这部国家公园法恰好为法国农业现代化的立法工作画上了圆满的句号。
国家公园法的起草与出台过程并不是一帆风顺的,其间也伴随着激烈的争论。部分科学界人士不赞成向公众开放国家公园,他们认为这与环境保护的理念相矛盾,而且也会妨碍科研活动。另一部分人则持相反意见,他们希望把国家公园变成开放的公共空间,让长期与大自然隔绝的城市居民得以回归自然、亲近自然。此外,一些专家认为建设国家公园可以恢复野生动物种群的数量,同时也是帮助当地居民脱贫致富的有效手段。国家公园法正是在听取各方意见的过程中,由政府对国家公园布局做出的全面综合的法律回应。
法国国家公园法自1960年通过以来,一直是法国国家公园建设的根本大法,法国政府也据此划设了瓦努瓦斯国家公园、克罗港岛国家公园、比利牛斯国家公园、塞文山国家公园、埃克兰国家公园、梅康图尔国家公园、瓜德罗普国家公园等7个国家公园。随着法国社会经济的飞速发展,这部法律逐渐显得与其他法国法律、行政环境和社会诉求不相适应。2006年,法国政府通过了《国家公园法》修正案,这部修正案更新了法国国家公园的立法和监管框架,创新了国家公园的管理模式,完善了国家公园的管理规章。国家公园的运作基础更加广泛,更加尊重地方传统和习俗。自2007年起,法国政府根据这部修正案又新划设了留尼汪岛国家公园等4个国家公园,以国家公园为主体的法国环境保护工程又迈上了一个新台阶。
3.决策与咨询并举的公园管理体系
根据2006年修订的新国家公园法规定,法国国家公园由核心区和加盟区组成,其使命是将人类活动与自然保护有机结合起来,保护自然文化遗产,传递自然文化价值,并承担向青少年传授自然知识、培养其环保理念和生态意识的教育任务。为了完成新使命和新任务,改革后的法国国家公园由公园的公共机构、审议机构、咨询机构共同管理。管理体系的提升与完善为国家公园的保护和治理带来了新的生机。
隶属于法国生物多样性署的国家公园管理局,是法国环境与能源部监管的公共机构。管理局领导国家公园采取统一行动,制订和实施环境保护和可持续发展的政策与措施,涉及生物多样性保护、景观保护、环境监测、旅游管理等诸多专业领域,下设遗产部、发展部、宣传部、财务部、人事部等多个行政部门,负责国家公园的日常管理和正常运作,保障国家公园履行基本职能。
国家公园董事会是国家公园重大决策的审议机构,体现了国家公园多方参与治理的管理模式,可以有效解决自然保护与地方发展之间存在的诸多矛盾问题。董事会成员主要由中央政府和地方政府官员、地方相关行业代表、国家公园工作人员、专业人士以及国家公园区域内的农户代表等组成,并从中选出一名主席和两名副主席,其最终名单需上报环境与能源部并由部长批准。董事会对事关国家公园发展的重大事宜进行审议决策。根据工作需要,董事会主席、董事会办公室和国家公园园长可在一定范围内代表董事会行使职权。董事会主席代表国家公园执行董事会确定的宣传、合作、国际关系等方面的重大事项。国家公园的管理章程也由董事会主席主持起草。董事会下设董事会办公室,负责董事会会议的准备工作,及时跟踪董事会决议的执行情况。
国家公园除了拥有董事会这样的决策审议机构,还拥有两个咨询机构:科学委员会,经济、社会和文化委员会。科学委员会协助国家公园董事会以及公园园长行使其权力,其成员由生命科学、地球科学和人类及社会科学领域的专业人士组成。经济、社会和文化委员会协助董事会跟踪政策落实和公园宪章实施状况,促进当地社会经济和文化生活的繁荣。该委员会由相关机构、协会、社会知名人士以及国家公园居民和商户代表组成。
此外,法国国家公园还拥有由董事会成员、行政部门代表、地方政府官员、社会专业人士组成的若干专业委员会,这些专业委员会负责向董事会提供水利、农业、林业、旅游、教育、国际关系等方面的专业建议,为董事会商议决策提供智力支持和科学依据。
4.核心与加盟共建的生态共同体
法国国家公园划设的一大创举,在于把国家公园分为核心区和加盟区,并按照生态共同体的原则把这两大区关联起来。根据法国国家公园宪章规定,核心区的目标是保护自然、文化和景观遗产,而加盟区则注重这些遗产的可持续发展。因此,核心区与加盟区的协同发展是至关重要的,既要保证人类活动空间的可持续发展,又要保证野生动植物生存空间的生态连续性。法国提出的国家公园模式便应运而生。它从共享、全面、动态的维度引入崭新的公园组织和管理模式,公园虽有不同分区,但又统一规划、整体保护。
法国国家公园的核心区本质上是具有示范效应的自然保护区,其管理宗旨是以宏观协调、统一管理的方式,保持、发展和恢复公园内的生态功能,避免环境保护工作的碎片化。核心区是重要的生态观测区,科研人员需要在此区域对天气、水文、物种、植被等因素进行长期监测记录,同时将这一区域的监测值与周边非国家公园区域的监测值进行分析比较。核心区也是重要的保护区,国家公园管理局联合相关部门,对区域内的自然遗产、生物多样性、海陆生态系统、文化和景观遗产等内容开展长期的保护工作,避免人为破坏行为,让生物的繁衍生息以自然方式进行,确保国家公园的景观特征具有可持续性。值得一提的是,核心区设置的初衷并不是对游客一禁了之,而是在控制游客数量、规范游客行为的基础上,让游客充分探索自然,培养其尊重自然、分享自然的生态意识。
处于核心区外围的加盟区则以可持续发展为基础,致力于推动和发展与自然文化遗产特征相协调的经济活动。这一区域的核心任务是维系、促进自然环境与人居环境的和谐互动,自然景观、生态系统、相关物种的多样性是其中的重要组成部分。作为自然保护区密不可分的一部分,加盟区体现了协调、合作、共赢,为社会发展提供了一个人与自然和谐发展的参照范式。
虽然核心区是国家公园的建设重点,但在保护、修复核心区的自然环境时,必须突破传统“孤岛式”的自然保护模式,通过绿色基础设施和蓝色基础设施整合生态网络,以核心自然保护区的交汇枢纽功能打造完整的生态共同体。对核心区的保护和管理往往有助于维系甚至加强加盟区自然资源的数量和质量。由于紧邻丰富的自然、文化和景观遗产,加盟区居民的生活质量得以显著改善,这对国家公园的周边地区也具有示范效应。普通民众对探索国家公园核心区的强烈兴趣促进了旅游业的蓬勃发展,而旅游业正是加盟区可持续发展的关键产业。
法国国家公园的核心区以保护为重,加盟区则以发展为重,并与核心区的保护工作相向而行,而不应对其产生负面影响。虽然两区的工作各有侧重,但都需在遵循可持续发展的基础上,统一谋划,协同推进,从而将国家公园打造成名副其实的生态共同体。国家公园的核心区和加盟区生动反映了生态共同体理念,两个区域互惠互利,表明保护自然与经济发展并不矛盾,是可以和谐并进的两大发展目标。
5.法国国家公园建设的独特经验
法国国家公园经过60年的精心建设,成绩斐然,其建设经验主要体现为以下六个方面:
一是执行科研任务。国家公园在核心区建立科学观测站,根据观测内容进行数据监测、记录、统计和分析,制作国家公园简报、地图册、数据库等,并与相关部门进行数据共享。核心区还负责修复受损植被,清除外来入侵物种,根据需求引进物种,实现对自然景观的生态保护和修复。
二是规范日常管理。国家公园布局合理规划,注重日常管理,既能让游客参观好国家公园的自然景观和文化遗产,又能够对游客数量做到整体可控,减少游客数量过多对环境造成的潜在破坏和不利影响。基于这一目标,国家公园管理局设置了合理的参观路径、指示牌、残疾人通道、紧急避难场所等公共设施,提升国家公园内人与自然共处的和谐度。
三是实行多方共建。国家公园吸纳合作伙伴,签订合作协议,与社会各界展开积极合作。通过与合作方的协调共建,帮助他们落实各类环境保护计划。此外,国家公园还对合作方提供技术支持和资金补贴,定期召开工作会议,确保合作方的行为有利于可持续发展和遗产保护。比如:与当地农户共同商定和实施农业环境措施,让农户们既能从事正常的农业生产活动,又不对园内的自然环境造成人为破坏。另外,对参与国家公园核心区管理工作的合作方给予免税待遇。
四是品牌助推经济。自然文化资源的品牌与资质认证可以为地方经济的腾飞插上翅膀,其中最著名的当数联合国教科文组织批准的世界文化与自然遗产名录。法国国家公园品牌也同样助力地区发展,通过授权使用国家公园标志,建立国家公园特许经营机制,支持地区农业经济和旅游产业。依托国家公园打造产品与服务品牌增值体系,凸显了国家公园在经济发展中的品牌效应。
五是开展科普活动。建立国家公园可以促进环保教育,培养公民尊重自然的意识和可持续发展理念。国家公园除了接待公众以外,还联合当地环保部门和行业协会,组织环保主题科普展,举办相关教育培训项目。通过一系列科普教育活动,为法国年轻一代营造浓郁的“自然文化”,让生态文明教育真正做到从娃娃抓起。
六是拓展国际合作。法国国家公园与其他国家的国家公园建立合作关系,并通过国际自然保护联盟、欧洲公园联盟体系等跨国组织展开国际合作。作为法国生物多样性国家战略的主要行动方,法国国家公园有责任兑现法国政府在各种欧洲和国际协议上对国际社会许下的环境承诺,如国际湿地公约、欧洲生物多样性战略、欧盟海洋战略框架指令,欧盟水框架指令、欧盟野生鸟类保护指令、欧盟人居指令等。法国国家公园也正是通过各类国际合作项目,提升了自身在国际社会的认可度和知名度。
从1963年在阿尔卑斯山区划设的瓦努瓦斯国家公园至今,法国国家公园的建设与发展已经走过六十载春秋。法国政府通过国家公园将生态文明建设提升到国家行为的层面,借助法律和政策进行统筹协调、多方共建,兼顾环境保护和社会发展,把国家公园打造成法国绿色经济的示范窗口,提升了法国在国际社会的形象。
穿过悠悠岁月,法国国家公园和法国久负盛名的历史名胜一样,已经成为法兰西文化的重要符号。
《光明日报》( 2023年01月02日 06版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)