【2016科学与无神论论坛演讲】以铁路为例谈科普的创作与科技传播

摘要

铁路既与民众密切相关,又距离民众非常遥远,这是现实中矛盾的存在。乘坐火车的人,很少去关心火车怎么跑,为何跑,他们只关心铁路能把自己安全送到目的地就行了。铁路远没有医学科普的实用性,也缺少动植物科普的趣味性。

 

高铁

尊敬的各位老师:

大家好!

参加2016年北京无神论坛,让我心情非常激动;和拥有共同价值观的老师和朋友在一起交流,更加受益匪浅。作为一名铁路工程师和科普作家,我有幸认识了科学公园很多老师,在一起工作期间,学习了他们严谨认真的工作态度,心忧天下的高尚情怀,不卑不亢的处事原则和科普中国的公益理念。今天,我也从大家既熟悉又陌生的铁路领域入手,谈一谈自己创作铁路科普的一些粗浅感受,也分析一下铁路行业长期遭受诟病和误解的原因,对科普创作与科技传播提出一些个人建议,同时介绍一下中国高铁简明发展历程。

一、近期畅销的一本铁路科普图书

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近期有一本铁路科普图书《高铁风云录》,在普通大众之间非常畅销,这本书由高铁见闻著,湖南文艺出版社2015年10月出版,首印8000册在几天之内销售一空,加印20000册依旧一扫而光。对于一本铁路科普而言,这个销量是非常惊人的。

【畅销的原因】

为何一本关于高铁的科普图书销售如此火爆?原因是:

高铁与每个人的出行休戚相关,也成了大众生活中不可或缺的一部分,关心高铁,在一定程度上就是关心自己。民众渴望了解与高铁有关的信息,《高铁见闻录》满足了这种迫切需求。

这本书确确实实是国内第一部讲述高铁发展史的图书,填补了之前的空白,并且书中披露了很多鲜为人知的细节,足够吸引普通读者去阅读。

本书作者掌握第一手最新的高铁发展信息,具备一定的权威性;同时作者在本书出版之前,已经在网上普及高铁知识数年之久,有很高的人气,积累了一大批潜在的读者。

国家实施走出去大战略,高铁作为国家名片承载了太多期盼。这本书占尽天时地利人和,火爆在意料之中。

【铁路优秀科普稀缺的原因】

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但是铁路行业像《高铁见闻录》这类似图书凤毛麟角,这是什么原因造成的呢?原因是:

第一,铁路行业以前也出版了不少科普类图书,但多数是集体编著,内容乏味,既无销量,也无影响,并未起到铁路科普的作用。重量级的铁路科普极度缺乏,大众获取铁路科普信息渠道不畅通。

第二,铁路行业是可以与航天航空媲美的系统性的超级工程,涉及到将近30个专业,每个行业的知识都很艰深,想要向大众科普,并不容易。

第三,铁路系统有一套在外人看来犹如天书般的术语体系,每个专业名词要是讲明白都需要花费大力气。铁路科普创作,缺少既懂专业,又有一定文学素养的人。

第四,铁路既与民众密切相关,又距离民众非常遥远,这是现实中矛盾的存在。乘坐火车的人,很少去关心火车怎么跑,为何跑,他们只关心铁路能把自己安全送到目的地就行了。铁路远没有医学科普的实用性,也缺少动植物科普的趣味性。

二、高铁华丽转身要感谢民众的觉醒

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铁路作为国家的运输大动脉,肩负着常人难以想象的客货运输任务。而中国高速铁路的研发修建过程,也是一部气势磅礴的史诗。我本人经历了高铁快速发展的十年,并参与数条高铁客专的设计,内心感触颇多。然而,普通民众对于铁路的宽容度很低,媒体更是抓住铁路的一点点疵瑕就口诛笔伐,一副不把铁路打翻在地不罢休的架势。据了解,媒体对铁路抹黑和歪曲宣传,并非中国独有,在世界上很多国家,铁路的尴尬地位以及与媒体恶劣的关系普遍存在。国外媒体也照样对铁路不友好,好像抹黑铁路是媒体的一种共识,一种“政治正确”。

然而,中国的铁路最终用成绩赢得了大众的认可,中国的高铁以其高速、准点、优质服务成为最好的宣传名片,赢得了良好口碑和民心。这是一次华丽转身,过程却备受艰辛。那么之前的铁路为何不被民众们所理解呢?

【铁路被误解是因为宣传不够】

铁路承载了太多的责任,只干不说,公众管中窥豹,对铁路缺乏了解。谁占领宣传先机,谁就有主动权。铁路系统内部也不缺乏宣传媒体,比如《铁路知识》和《人民铁道报》都是很有力量的宣传媒体,然而读者受众面和普及面有限,与普通的读者之间存在一定距离。目前铁路的宣传已经有了很大改变和进步。

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【媒体曾经站在铁路的对立面】

媒体的不负责任地宣传,让铁路事业遭受巨大挫折。媒体存在的偏见与别有用心的煽风点火,让铁路形象严重受损。

【科技与传播之间存在断裂】

铁路行业的最先进科技,因为专业性太强,很难与普通大众亲密接触,在科研人员与民众之间缺乏必要的传播渠道和纽带。这就需要负责任的媒体和科普作家来填补这个空白。

三、通过数据分析国家科学实力和民众科学素质

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【科技成果转化率】

中国科技研发投入增加迅速,2011年超过1万亿,仅次于美国,占GDP的1.98%,但科技资源配置不合理,利用效率低,大量的科研成果不能转化为应用技术。中国的科技成果转化率仅为10%左右,远低于发达国家40%的水平。

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【2011年世界科学实力排名】

以在顶级期刊发表论文为依据,2011年,美国科学实力综合排名第1,德国排名第2,中国排名第3,日本排名第4。获取专利数,美国排名第1,日本第2,韩国第3,中国排名第9。(数据来自《环球科学》2012年第11期)

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【2013年世界科学实力排名】

世界最权威的学术类杂志——美国《科学》(Science  ) 在2013年7月13日最新发表的期刊中列出了当年世界50国科学实力指数榜单,评价指数包含科研成果、科技投入比重、科技人才权重、高等教育实力、专利项目分布、科技和产出比重。美国排名第1,英国排名第2,中国排名第8。

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从上述数据可知,中国的科研实力在全世界的排名并不弱,科研投入逐年加大,硕果累累,但是还要看到,普通民众具备基本科学素质的比例在十二五末期才5%,意味着95%的人连基本科学素养都没有,很多人是能识字的文盲和科盲。因此——科普之路任重道远

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四、如何在普通大众与科研群体之间搭建桥梁

有两个渠道可供选择:

第一是,通过科学家群体与媒体之间的中间媒介。

第二是,通过科普创作团队、出版社、网络媒体、平面媒体的有机结合。

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两个很有意义的人物:

【被轻视的卡尔·萨根】

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卡尔·萨根,美国天文学家,科普作家,科幻小说作家,一生致力于科学普及,代表作《宇宙》《魔鬼出没的世界》,却被科学界的同行们所轻视,认为他不务正业,蔑称他是“有知识的苍蝇”。美国理论物理学家加来道雄曾经说过,卡尔萨根因为做科普差点被罢免教授之职,可见仅仅几十年前,科学普及也是非常边缘的事情。要感谢卡尔萨根的开拓性工作,不但很多获得诺贝尔奖的科学家主动拿起笔来,将自己的科研成果在第一时间告诉公众,连斯蒂芬霍金都通过畅销的科普图书《时间简史》而为大众熟知。科普改变了世界。

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【颇有眼光的菲奥娜·福克斯】

科学家群体很神秘,很多科学家并不善于社交,像《隐藏的现实》作者布莱恩格林和超弦理论的奠基人加来道雄属于活跃分子,乐意主动和公众分享自己的科研成果。那么,不善于和媒体打交道、甚至不善于写科普的科学家怎么办呢?这就是菲奥娜·福克斯正在做的事情。她2002年在伦敦创建了科学媒体中心,在科学家和媒体之间搭建了桥梁,她的目的就是让科学家在媒体报道和政策辩论中发出自己的声音,把科学更准确地传达给公众。我们应该借鉴这种做法,建立类似的沟通机构。

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(费昂娜·福克斯和她的科技传媒中心)

五、关于创作科普的一些体会

【创作经历】

2015年5月份由山西教育出版社出版了铁路科普图书《铁路传奇》和《铁路擎起的朝阳》,前者偏重于铁路史,后者偏重于铁路技术。

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2016年7月份由星球地图出版社出版了铁路科普图书《铁路的秘密》;2016年11月份,由中国铁道出版社出版铁路科普图书《高铁的前世今生》,这是一部首次全面讲述世界上12个国家高铁发展史的科普图书。

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【科普创作建议】

不要将科普看得很神秘——人人都可以写科普,只要将自己学的专业最新进展,用通俗的语言传达给公众,就是合格的科普作者。

科普形式多种多样——科学普及并不限于文章,可以多种多样。但是我认为文章的传播功能是不可替代的,如今国内颇具人气的科普团体,一个是果壳网,另一个是科学公园,每天都更新科普文章,读者受益良多。

而美国物理联合会(AIP)媒体关系总监杰森·巴尔迪(Jason Bardi)则指出“严谨的科学新闻传播将承担更重要的角色。”向大众传播科普知识,一是要选择容易吸引读者兴趣的科技领域,医学、天文和动植物科普都属于此列;二是对于比较冷门的专业领域,要发掘其技术发展背后的秘密,向读者传播,也能引起大家的兴趣。铁路科普就属于第二类。

六、中国高铁简明发展历程

【广深准高铁是铁路提速的信号弹】

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(广深准高速“新时速”摆式列车)

如果要对中国铁路的发展历程划出第一个分水岭,非1997年莫属。

到1996年,我国的客货列车平均运行速度分别是49.5km/h和30.4km/h,即使是线路条件最好的京沪线,客车的平均运行速度也不过83.9km/h。

铁路客运发送量占比从1990年的12.3%,下降到1994年的9.88%,继续下降到1997年的6.93%,七年间,占比下降了将近一半。

1994年12月22日,160km/h的广深准高速开通运营。

1998年8月28日X2000摆式列车正式投入运营,起名“新时速”。速度提升到了200km/h。

【十年铁路大提速为高铁积蓄能量】

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(1997-2007年10年铁路大提速示意图)

1997年4月1日,中国铁路第一次大提速正式启动,重点在京沪、京广、京哈等主要干线实施提速,列车速度提高到了140km/h。

1998年10月1日,第二次铁路大提速开始,主要是以京沪、京广、京哈三大铁路干线为提速重点,最高速度目标为160m/h,提速累计里程7562公里。

2000年10月21日,第三次提速开始,重点提速线路集中在中西部地区,主要包括陇海线、兰新线、京九线和浙赣线,实现的最高速度目标为160km/h,提速里程累计9581公里。

2001年10月21日,第四次铁路大提速开始,提速重点是京九线、汉丹线、京广线南段、哈大线和沪杭线,维持最高速度160km/h的目标值不变,提速里程累计达到1.3万公里。

2004年4月18日,第五次铁路大提速在开始实施,最高速度目标值达到了200km/h,累计提速里程1.65万公里,京沪、京广、京哈等干线部分地段达到时速200km的要求。这次提速影响很大,不但速度再上台阶,而且运输组织手段也有了极大改进。

2007年4月18日,中国铁路第六次提速开始,在全国主要铁路大干线全面开行高速动车组,最高时速达到了250km/h,提速累计里程2.2万公里。

【高铁技术在争论中不断进步】

高铁建设投资巨大——世界上第一条商业运营的日本东海道新干线,全长566公里,投资9.2亿美元,平均每公里造价163万美元。

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(法国TGV Duplex动车组)

1981年,法国巴黎至里昂高铁开通,全长997公里,投资20.6亿美元,每公里造价206万美元。

(德国ICE-4动车组)

德国在1991年投入使用的曼海姆至斯图加特高铁,全长62公里,投资22.9亿美元,每公里造价2306万美元,仅仅过去了十年,投资就翻了11倍还多。

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(京沪高铁示意图)

2011年6月30日开通的京沪高速铁路全长1318公里,投资358亿美元,折合将近2400亿人民币,每公里造价2514万美元。

世界上造价最贵的高铁是意大利佛罗伦萨至博格尼亚高速铁路,每公里造价达到了惊人的1.02亿美元。

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(意大利意大利ETR575动车组)

高速铁路的修与不修之争——

战略层面的争论,关注焦点:是否省钱。

正方:西南交通大学教授、中国工程院院士沈志云

坚持修建高铁客运专线。

反方:铁道部专业设计院(今中铁工程设计咨询集团有限公司)原副院长姚佐周;上海铁路局原总工程师华允璋。

坚持采用在既有线上面开行摆式列车。

高铁轮轨与磁悬浮技术之争——

挺磁悬浮技术派:中国科学院院士何祚庥与中国科学院院士严陆光

轮轨技术派:中国工程院院士沈志云和铁道部原总工程师沈之介。

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(德国磁悬浮列车)

德国的磁悬浮技术原理是采用异性磁极互相吸引来实现列车悬浮的,而日本磁浮铁路的技术原理是采用同性磁铁相斥实现了列车的悬浮。

德国的磁浮系统并不稳定,控制列车需要特别复杂并且非常先进的技术手段才能实现,而日本的磁浮系统是一个自稳定系统,相比之下,日本的磁悬浮技术要比德国的技术更加高明。

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(日本磁悬浮列车)

虽然日本最新的磁浮列车在试验线上创造了超过500km/h的高速度,然而,投入商业运营绝非在一朝一夕之功。在开放性空间中,中低速的磁悬浮铁路确实具备噪音低、振动小的优点,但是一旦采用超高速磁悬浮,列车速度超过350km/h,磁浮铁路就剩下“速度快”一个优点了,磁浮列车运行之时产生的噪声和振动与轮轨列车相当,没有任何优势可言。

当列车速度超过600km/h 之后,轮轨之间的粘着力很可能会失效,此时采用磁悬浮技术是一个不错的选择。

常导磁悬浮技术适用于时速160km/h及以下的中低速轨道交通。在200km/h-600km/h的速度范围内,基本上没有常导磁悬浮列车的生存空间。

磁悬浮铁路需要修建适合磁浮列车运行的专用线路,这些基础工程与轮轨式高铁线路没有丝毫共同之处,二者完全无法兼容,也就限制了磁浮列车的通达性和应用范围。

轮轨式高铁技术已经发展应用了三十多年,技术成熟可靠,磁悬浮技术在世界上的实际应用只有上海磁悬浮一个案例。

【国产动车组研发经历阵痛期】

第一台国产交流传动的高速动车——首台国产的采用“交-直-交”牵引传动方式的DJJ1型“蓝箭号”电力动车组,由一台动力车和六辆软座拖车组成,最高运营速度为200km/h。

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(“蓝箭号”动车组)

2000年12月20日,“蓝箭号”动车组创造了235.6km/h的速度记录。2001年1月8日,正式投入广深客专的客运服务中,运营时速200km/h。

2002年8月7日“蓝箭号”动车组广深铁路趴窝事件,因为动力系统失灵,空调机停止运转,乘客被闷在蒸笼般的车厢之中,发生了砸窗透气的过激行为,最终1个小时的旅程花去了5个小时。

 “中华之星”动车组到底有多冤?——

曾经颇受宠爱的“中华之星”号,则是在“蓝箭号”基础上的改进产品。“蓝箭号”是时速200km/h的动车组,而“中华之星”的速度目标是270km/h甚至更高。

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(“中华之星”动车组)

在2001年4月份,铁道部下达了《250km/h的高速列车设计任务书》,集合了当时南、北车集团旗下的四大铁路机车车辆企业(株洲电力机车厂、大同机车厂、长春客车厂、四方机车车辆厂)、四大科研院所(中国铁道科学研究院、株洲电力机车研究所、四方车辆研究所、戚墅堰机车车辆工艺研究所)和两个高等院校(西南交通大学、中南大学)联合攻关。

“中华之星”的研发是对国内掌握的机车车辆技术的一次检验,所以被寄予了非常高的期望。而这台动车组在秦沈客专上先后试车里程超过了53.6万公里,在2005年8月1日,“中华之星”正式商业运营,但是被限速160km/h,刚超过设计速度的一半。2006年8月2日,“中华之星”高速动车组被强制退役,再也没有启用,仅仅服役一年。

为何被给予厚望的一颗闪亮的明星就以这种方式陨落了?

总结起来,这与铁道部高铁战略发展方向发生变化有关,更与国产动车组自身质量不过硬、可靠性较差有关。

2004年国务院发布《中长期铁路网规划》,对高铁发展战略进行了调整,提出“引进、消化吸收、再创新”的方针,大的战略发生了变化,性能更可靠的动车组逐渐成为主流,那些试验期制造的过渡国产动车组产品被淘汰是历史的必然。

“中华之星”被下马封存,传播最广的原因是差点要了铁道部长的命。2002年11月27日,“中华之星”创造了321.5km/h的中国铁路试验速度的最高记录。第二天,前铁道部长傅志寰视察并计划试乘中华之星,列车先进行空车试验,驶回基地前出现A级重大故障:因进口部件(车辆轴承)温度高达109℃,触动了车载轴温报警系统,于是决定停止试验。

在机车车辆运营管理部门眼中,车辆 “热轴”是非常严重的问题,是能够造成车辆断轴、列车颠覆、危及行车安全的重大事故隐患。“热轴”根据事件的严重程度可划分为三个等级:微热、强热和激热。其中,“微热”的温度范围在55℃以下;“强热”的温度范围在55℃(含)至70℃(含);“激热”最严重,温度在70℃以上。而正常运行的客车,车轴温度在达到平衡之后,一般维持在21-30℃左右,这是安全范围内的正常值。

按照红外线轴温探测系统预报处理的规定,对预报标准也分为微热、强热、激热三级。微热采用跟踪手段,关注情况变化;强热需要在最近的前方站停车进行检查;激热则必须立即停车检查。微热可设置为多级,预报微热时,红外线调度员负责跟踪,如果热级有升级,应按强热预报处理。按照车辆一线人员的说法,轴温超过45℃,就属于比较严重的微热现象,会引发轴温探测器的报警,而一旦车轴达到了激热标准,就距离断轴和车毁人亡不远了。

与上述数据标准和规定对照,我们就不难判断出来,“中华之星”的轴温在达到109℃后才触发了轴温报警装置,已经远超最严重的激热标准。

除了这次A级重大故障之外,在几年的试车期间,“中华之星”也是故障不断。即使已经以160km/h的时速投入商业载客运营,情况也没有多大改观。业内人士曾经弄到过一张2006年上半年“中华之星”的故障清单,据保守统计,“中华之星”动车组在半年之内发生了A级故障31项,B级故障22项,C级故障6项,总计59项,也难怪在2006年8月2日,动车组就被强制退役。

【我国高铁动车组的引进研发过程】

我国高铁动车组的研发采用“1、2、7模式”,即10%整车引进,20%散件组装,70%实现国产化。按照“引进先进技术,联合设计生产,打造中国品牌”的要求,通过引进消化吸收再创新,最终发展出具有世界先进水平的国产化客运动车组。

引进第一代动车组——我国引进第一代国外成熟的动车组产品,是在2004年,分别是CRH1、CRH2、CRH3和CRH5,是为了2007年第六次大提速准备的车辆。

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(CRH1型动车组)

其中四方机车车辆股份有限公司与加拿大庞巴迪的合资组建青岛-庞巴迪运输设备有限公司,生产CRH1型动车组,运营速度200km/h,最高速度250km/h。分为A、B、E三种型号,其中CRH1A是8辆编组,CRH1B是16辆编组的座车动车组,而CRH1C是16辆编组的卧铺动车组。

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(CRH2型动车组)

 

四方机车车辆股份有限公司与日本川崎重工合作,引进日本的E2-1000型原型车,生产制造出CRH2型动车组,运营速度200km/h,最高速度250km/h。分为A、B、E三种型号,其中CRH2A是8辆编组,CRH2B是16辆编组的座车动车组,而CRH2C是16辆编组的卧铺动车组。

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(CRH3型动车组)

唐山轨道客车有限责任公司与德国西门子公司联合,引进ICE3动车组原型车,生产制造出CRH3型动车组。运营速度330km/h,最高速度380km/h。分为C、D两种型号,其中CRH3C是8辆编组,CRH3D是16辆编组的座车动车组。

 

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(CRH5型动车组)

长春轨道客车股份有限公司联合法国阿尔斯通公司引进Pendolino摆式动车组原型车,有长春厂生产制造CRH5型动车组,只有一个型号CRH5A,运营速度200km/h,最高速度250km/h。

研发第二代动车组——研发第二代动车组就要在速度上实现300km/h的突破,为此铁道部门成立“引进消化吸收再创新工作组”,开始了时速300km/h动车组的技术攻关。而第二代动车组的代表车型有两个,一个是CRH2C,一个是CRH3。其中CRH2C是在他的前任CRH2A型号演化而来的。

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(CRH2C型动车组)

第二代动车研发开始于2006年,最后动车在沪杭线上跑出了416.6km/h的高速度,在京沪高铁先导段的试验速度达到了486.1km/h。这个系列的车后来用于时速350km/h的高速客专之上,诸如京津城际和武广客专上面,飞奔的就是这类动车组。

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(CRH380A型动车组)

创新第三代动车组——创新第三代的代表车型是CRH380型系列,包括四个型号,分别是:CRH380A、CRH380B、CRH380C、CRH380D。第三代动车组从2007年立项,2008年开始研发,花了两年时间便研制成功,京沪高速铁路上运行的就是这个系列。2010年12月26日,CRH380A在京沪高铁的试验段上创造了486.1km/h的世界运营最高速。在2011年1月,北车集团研发的CRH380BL 在京沪高铁试验段跑出了487km/h的世界纪录。

 

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王麟

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