从幻想走向现实的全息技术

余重秀

①从经典的《星球大战》到《钢铁侠》 ，立体全息影像在很多科幻电影中以特效的形式呈现给观众。影片中的人物可以跟在空气中形成的三维影像进行交流互动，不仅带来了震撼的视觉效果，也引发了人们对未来技术的憧憬。那么电影当中的这种技术距离我们的现实生活到底有多远呢?

②全息，是指事物发射或散射的光的全部信息(包括光波的振幅和相位信息)。全息摄影不仅能够记录光的强度，还能记录光从哪里发出，朝哪个方向发射的信息(即相位信息)。

③普通摄影术在自然环境下既能拍摄成像。而全息摄影术需要利用特殊的光源（一般采用激光），记录物体发出的散射光。记录的时候将激光束分为两束，一束直接投射到记录介质上，成为参考光束；另一束投射到目标物体上，经过物体表面的散射作用形成物光束。让物光束投射在记录介质的同一区域上，它与参考光束在记录介质上产生干涉叠加，形成干涉条纹，再经过处理之后，就得到一张全息照片。从不同的角度去观看全息照片，看到的图像内容是不一样的，跟观看真实物体的感受一样。

④1948年，全息术发明成功。经历了半个多世纪，它的实现技术也越来越多、越来越成熟。全息立体显示技术走出了实验室，在人们的生活生产中发挥着重要作用。利用全息照片的艺术性和可观赏性，产生了全息商标、全息邮票、全息博物馆等，利用全息图的高科技特点产生了全息防伪，用于商品、钱币、证件等防伪。近年来又在发展全息电视、全息电影等三维立体显示技术。

⑤1987年，我国发行了一枚全息邮折，这一年是丁卯年（兔年），在四方连邮折上有三只小兔子的全息立体照片。从不同的角度观看，可以看到小兔子的正面、侧面等不同的影像，确实可以用栩栩如生来形容了。

⑥2010年4月21日，美国财政部和联邦储备局共同发布了发行新版100美元的设计方案，他们采用全息防伪技术，在美钞上设置了安全线。

⑦全息摄影术目前在产品展览、发布会、舞台节目等场合也得到了较为广泛的应用。利用这种技术可以产生立体的空中幻象，还可以使幻象与表演者产生互动，形成一种共同表演的错觉，产生令人震撼的演出效果。

⑧由于全息摄影术的条件严格，立体全息视频在实用方面目前仍难大规模应用。于是“伪全息”等裸眼立体显示技术应运而生。与全息显示在空间中再现物体的实像不同，“伪全息”主要模仿人眼立体视觉原理使观众感知到物体的立体感。立体视觉原理是指人的双眼在观看同一场景时，由于左右眼之间存在一定间距，左右眼视网膜上的成像来自于不同视角，左右视点图像之间存在着细胞的差异。大脑皮层通过对两幅图像进行融合，从而感受到立体效果。目前裸眼立体显示已经能达到较高的分辨率，正在逐步走向大众。

⑨近年来，全息技术又取得了一些突破。2014年底，一款智能全息投影仪研发成功，科幻电影中天马行空的想象似乎真的变为了现实。这台智能全息投影仪的外形像是一颗蛋，重5.5千克。它能直接在其上方的空中投射出3D影像，影像最高可达2.5米，十分生动逼真。它还配备有动态传感器和光传感器等，可以探测环境或动作的变化，并根据这些变化实时地改变投射、变幻的内容。这种全息投影不需要带上任何3D眼镜，就能观赏。人们甚至还能与投射的人物角色产生互动。在家里配这样一款全息投影仪，是不是很酷呢？（选自《知识就是力量》2015年第1期，有删改）

超级高铁

    ①从纽约到北京仅需两小时，这种交通工具听起来像是科幻大片才会有的神器。根据物理学家组织网日前报道，美国Hyperloop运输科技公司计划明年将在加利福尼亚首建一条五英里的高铁轨道，把科幻故事变为现实。

    ②Hyperloop超级高铁计划具有一套全新的运输概念体系。人们坐在胶囊一样的舱内，然后驾驶舱就像大炮一样被发射至目的地。Hyperloop是一种革命性的交通系统，他能够让胶囊车厢在特制的管道里800英里/时（约合1287公里/时）的速度运行，这一概念最早是由特斯拉CEO伊隆·马斯克在2013年提出的。

    ③这种列车比飞机还快两倍，能耗不到民航客机1/10，噪音和废气污染及事故率接近于零。由于管道是密封，因此可以在海底及气候恶劣地区运行而不受任何影响。整套系统低摩擦、低耗能，通过太阳能电板就能提供日常的用电，乘客搭乘的“豆荚”舱，也不用像飞机一样，需要按时间来搭乘，而是随到随走。

④每一条“胶囊”重达183公斤，长4.87米，能容纳4至6名乘客，还有存放行李的货厢。连接两个目的地的管道跟高速铁路一样，会搭建在地上。按照预想的规划，这样的管道或许可以“附着”到既存的高速铁路架桥上，以节省路线资源与基础设施搭建成本。

    ⑤这种真空管道磁悬浮列车（Evacuated Tube Trans-port）项目的动力供应采用的是磁悬浮技术。其原理是建造一条与外部空气隔绝的管道，将管内抽空为真空后，在其中运行磁悬浮列车等交通工具，整合梭子处于一个几乎没有摩擦力的环境中，运行起来嗖嗖的。

    ⑥据预计，其速度可以达到22500公里/小时以上，可大大缩短地球表面任意地点间的空间距离。保守估计，乘坐这种列车，华盛顿至北京仅需两小时左右；旧金山到洛杉矶24分钟；纽约到洛杉矶45分钟；用数小时就可完成环球旅行。本地旅行速度达每小时350公里，城际间旅行速度达每小时1000公里，国际间旅行速度大于每小时4000公里。

    ⑦一家名为Jump Start Fund的初创公司将采取众筹和纵包的方式，向世界各地征集创意和资金支持，希望能最终实现超级高铁梦。该公司CEO计划2015年开始建设系列样品中的第一个，最终产品将在“十年内建好”。

神州第一味

刘英敏

    ①“夫唯不争，故天下莫能与之争。”（《老子》）此亦豆腐之谓乎？

    ②认识中国，可从豆腐找到绝佳切入口。儒释道左右中国几千年。道教是中国土生土长的宗教，豆腐最能代表中国的味道，因其多有“道味”。这，首先因豆腐的发明者是道者。中国文化史上地位很高的《淮南子》是道家的重要经典之一。淮南王刘安聚数千方士一边在炼丹中发明了豆腐，一边成就了《淮南子》。豆腐先是道者的长寿膏丹，后来传入民间。道家发明的豆腐营养中华文明两千余年，可申报世界文化遗产。刘安乃汉高祖刘邦之孙。豆腐因而有了庙堂、江湖和红尘三者的机缘。故，国人上上下下，神州东西南北，莫不深爱之。

    ③若说豆腐为道家之味，则红烧肉为法家之味，大蒜炒肉为儒家之味，苦瓜肉丁为墨家之味吧。红烧肉不能日日吃（犹如治国不能长期用法家），其它的，但食无妨。豆腐之味有容乃大，因其“几乎无味”，所以左右逢源：划线肉末，则具儒家韵味；油豆腐烧肉，别有法家风貌；白水煮豆腐，深得佛家情怀……“达则兼济天下，穷则独善其身。”一块霉豆腐可为穷人下一餐饭，一桌豆腐宴可为主人壮脸面。豆腐干豆腐丝霉豆腐臭豆腐乃至水豆腐或者豆浆……士农工商兵家戏子三教九流均可在那儿找到胃的知音，正如西方人在“啃得急”、汉堡包以及可乐中寻到胃的伴侣。据说西方人也开始兴做豆腐，不一味地“啃得急”了——心放慢而食热豆腐也，以至于英文多了个新词“TOFU”（豆腐）。我想，这不仅仅因豆腐有高蛋白、低脂肪、低胆固醇和低热量之实用大优点，更因“豆腐得味，远胜燕窝”的至味和内中所藏的东方生活趣味与哲理吧。

    ④豆腐的温柔朴善，源自她的“娘”——黄豆的良善仁厚。黄土地，黄豆子。五谷之一的“菽”（大豆），中国是最早的栽培者。《诗经·小雅·小宛》云：“中原有菽。”读之，思古之幽，五内俱热。豆子、豆腐为国粹。玉米、红薯等许多粮食作物传自外邦。菽，总让我们亲切。“煮豆燃豆萁”的心酸，“种豆南山下”的向往，“菽水承欢”的亲情，“喜看稻菽千重浪”的农家乐……这些，很中国。菽，实在有中国人的朴茂含蓄，予多取少，没有麦之芒，不像高粱那样张扬……它营养丰富，以至于军粮（含军马饲料）也少不了它。但它却不需多少肥料，因为自备了根瘤菌，可固定大气中的游离氮素而自产肥料并改良土壤。许多粮食用来做酒，大豆却“不参加这类派对”，甘心平凡，大智若愚。如此良善之“娘”，其“后代”能不好吗？豆腐“之前”的水豆腐，似黛玉，芳心如水才思荡漾。水豆腐“之前”的豆浆，外活泼内仁和，如史湘云。豆浆配油条，乃乾与坤、阴与阳、水与火、刚与柔……之配，因其含如许高度之哲理，方成就“油条加豆浆”之美味。豆浆和牛奶，国人宜豆浆。牛奶有游牧文明的冲动野力；豆浆具农耕文明的隐忍良善。豆腐呢，好比宝钗，入得厨房，上得厅堂。豆干像晴雯，性韧味厚。油豆腐，可比附一下王熙凤。霉豆腐像刘姥姥……

    ⑤“旋乾磨上流琼液，煮月档中滚雪花。”——唐诗的如此意境当永随国人。“才闻香气已先贪，白褚油封由小餐。滑似油膏挑不起，可怜风味似淮南。”（清·李调元《豆腐乳》），如此滋味当长存人间。“信知磨砺出精神，宵旰勤劳泄我真。最是清廉方正客，一生知己属贫人。”（清·胡济苍《豆腐》），如此精神美味应永存天地间！

    ⑥啊，豆腐，识君之味，百味可解！

会呼吸的建筑

    ①当你穿行于城市的钢筋混凝土森林时，当你远途旅行却发现“千城一面”时，越来越多的建筑正在以其优雅的造型、丰富的空间感和人性化的使用方式努力改变着我们的生活，其中仿照生物的功能、组织、形象构成来修建的建筑物，就是“仿生建筑”。

    ②仿生建筑的类型十分丰富，有些仿生建筑不仅拥有与生物相仿的优美外形，而且还像自然界的生物一样“呼吸”着，拥有无与伦比的生命力和创造力，大大缩短了人与自然的距离。它们中有的能够像向日葵花盘一样旋转，有的能够像仙人掌一样开花，有的能够像盛开的马蹄莲一样迎风招展。

    ③众所周知，向日葵从发芽到花盘盛开这一段时间，其叶子和花盘会一直追随着太阳的位置以获得最充足的阳光。向日葵式的仿生建筑也能够随时跟踪太阳的方向进行旋转，太阳落山以后，控制程序会让房屋自动恢复初始位置。其旋转的动力全都来自于自身的“光合作用”，即由屋顶的太阳能光电板和小型的太阳能电动机提供动力，十分节能。加上其外表面安装了大量的太阳能光电板，它每天生产的电能远远大于旋转所消耗的，于是住户便将多余的电能存入社区电网，冬天或者阴天时再拿出取用，剩余的还能卖钱。“向日葵建筑”中还拥有众多“葵花子”，比如客厅电灯、浴室加热器等，它们的能量都来自于屋顶的太阳能光电板。阳光下，“向日葵”就像璀璨的宝石一样闪闪发光，周围植物的影子由玻璃透到室内去，光影纵横，仿佛置身于树荫之下；黑夜里，“葵花子”们熠熠生辉，五彩斑斓，十分动人。

    ④仙人掌一般生长在干旱的沙漠里，每次降雨，仙人掌都会竭尽全力吸收、储存水分。城市“仙人掌建筑”也是如此，住户们将各种植物种植在自己大面积的户外阳台上，整个建筑就像一座小型的光合作用工厂，能够吸收城市中的有害气体，并且释放新鲜的氧气，缓解城市的热岛效应，为住户提供清新、优雅的居住环境。每当花朵盛开的时候，红、黄、蓝、绿等色彩交相辉映，在白色建筑表面的映衬下，犹如一幅美丽的百花图，加上天光云影的点缀和追逐嬉戏的飞鸟，其中的住户宛如身处自然森林之中，十分惬意。

    ⑤花梗是马蹄莲的中轴部分，除了作为结构主体，还作为整株植物的主要能量传送带，可以将水分、养分及时地在根、花、果实之间运输。“马蹄莲建筑”的塔楼作为整支“马蹄莲”的花梗，在其底部设有集热棚，利用温室效应加热空气，将热量通过中心烟囱的内部气流，源源不断输送给整座建筑。此外，塔楼主体的外表面并不平整，像折过的纸张一样，这样能够保证经过气流的最大化，从而最大限度地利用风能。而且，为了提高顶部风力发电机组的效率，“花”被设计成双弧形截面，将风速提高到环境风速的4倍之多。风儿吹过，“马蹄莲建筑”迎风招展，散发着蓬勃的生机。

    ⑥其实大自然还有很多神秘之处，蕴藏着无限可能，启发着建筑师的设计灵感。

    ①智能机器真的有可能超越人类吗？2016年3月15日，围棋“人机大战”第五场，“阿尔法围棋”以四比一的比分击败世界顶尖围棋高手九段李世石，这更激发了人们对人工智能的关注。

    ②的确，如果按照固定的程序进行预算，人脑的确赶不上人工智能。无论是国际象棋还是围棋，都是可以完全程序化的一种运动。如果我们问“阿尔法”一个简单的问题：“你赢了比赛开心吗？”它就不能像人一样笑着回答，因为它并不具备人类的情感，也不具备人脑的灵活性。不能解答任何程序设计范围之外的问题。

    ③现有机器和人最大的区别是什么？是人有智能，而现有机器并不具备真正的智能。严格的讲，智能机器只能执行特定的指令，而人则是处理所有感受到的信息。显然，执行指令与处理信息有着本质的不同。

    ④随着人工智能的不断发展，研究智能机器的专家也要懂得神经科学，以便模拟人脑的神经网络构造来连造仿生智能机器。当然，要建造这样一台仿生机器人的困难程度是难以想象的，因为人脑是世界上已知的最复杂，最神奇的“自动化机器”。人脑拥有1000亿个神经细胞，而每一个神经细胞都有数千个突触和其他神经细胞相连，神经细胞通过这些突触相互交流，一个三四岁的孩子大约有1000万亿个突触，到了成年大概稳定在100万亿个。

    ⑤也就是说。仿生机器人需要拥有1000万亿个可以独立运算的处理器，并具有100万亿个信息中转器。无论是制造原件还是整合这些元件，都是一个似乎难以完成的任务。更为可怕的是这些处理器及信息中转机要制成不同的类型。要完成仿生机器人的制造，需要最先进的纳米技术，才能把每个处理器做的像神经细胞那么小，它还需要最先进的超级计算机，才能完成对仿生机器人各个器件排列顺序的编程。

    ⑥因为世界上并不缺人，缺的是比人类某些性能更先进的机器。因此，科学家认为，未来的仿生机器人并非是要完全模仿人类的所有功能，而是模仿某项功能，这样仅仅需要模仿某个脑区就可以了，这就大大降低了制造难度，并可以强化某些功能，制造一些具有“特异功能”的电脑。（选文有改动）

说说古代的快递

①伴随电商的一路高歌而发展起来的中国快递，业务规模已连续多年位居世界第一。快递在中国出现的时间相当早，完整的国家邮政系统在古代就已经建立了。

②古代的国家邮政系统叫作“驿传”或者“邮驿”，是政府为了传递文书、接待使客、转运物资而设立的组织，官办、官管、官用。其重要的任务就是负责公文往来和军情传递。公文和军情对时效的要求就非常高。那么，这套系统的速度有多快呢？

③汉代马递的最快速度是日行400里（汉代1里等于345米，400里等于138公里）。唐代则规定，每天车行至少120里，骑马180里，敕令须日行500里（唐代1里等于450米，500里等于225公里）。清代设立了军机处，传递文书的速度提高到一昼夜600里甚至800里（清代1里等于510米，800里等于408公里）。咸丰和同治时期，战火不断，军情紧急，出现了“红旗报捷”，各驿站必须接力传递讯息。

④如何保密是古代快递业十分重视的问题。为了防止泄密，古人采取了不少手段。

⑤秦代有严格的交接和登记制度。同时对投递员的素质也提出了硬性要求：老弱和不诚信的人不能担任投递员。防止泄密最重要的手段是密封。在秦代，文书通常写在竹简上，传递前，人们会将邮件捆扎妥当，在结绳处使用封泥，并盖上相关印玺，以防私拆。写在绢素上的文书则要装入书袋中密封。

⑥到了汉代，封装工具和手段更加丰富，外封套就有函、箧、囊等。在唐代，公文邮件的封装通常要用囊封。封泥不仅有保密作用，还有等级之分，最高5封，最低3封，封泥越多，邮件越重要。清代邮件的封发、保密和防损工作做得更好，有“重封入递”“木匣入递”“绢袋封发”“汇总封发”等多种装封手段。清代在速递奏折一类的重要邮件时还有专用的封装程序，使用“封桶”“报匣”“夹板”等封套，外人是绝对看不到的。

⑦古代的国家邮政系统也有物流服务。古代生鲜速递可以追溯到唐代，山东官员进贡海鲜时，为了保证新鲜，会用毡子密封，然后用驿马快速运到长安。然而，这种果蔬生鲜的快递业务大多是为了满足王公贵族们的口腹之欲，消耗了大量的人力、物力、财力，因此被言官和文人们批评。

⑧古代物流也会运输很多来自国外的商品，算是最早的“海外购”。西汉时，张骞出使西域，开辟出“丝绸之路”。隋唐时，除了陆路外，还可以走海路，东到日本，西到波斯湾。到了宋代，海运和海外贸易进一步发展，广州、泉州、明州（今浙江宁波）、杭州和密州都设置了市舶司，专门管理海外贸易事务。那时海外的商品有几百种，如香料、宝物、皮货、食品等，其中光是香料就有一百多种。明代的海外贸易虽然时开时禁，但总体上十分繁荣，很多我们现在常见的农作物都是这个时候才被引入中国种植，例如南瓜、玉米、番茄等。