致敬!那些改变春节衣食住行的科学家

作者:韩天琪来源:中国科学报发布时间:2019-01-30

你能在春节穿新衣裳,吃好吃的离不开他们的努力。

下周就是春节了,外出务工和上学的游子都在争先恐后的乘坐汽车、火车、飞机快马加鞭的尽早赶回家,小朋友们也在期待可以高高兴兴穿上盼望已久的新衣裳,等到除夕夜,大家一起围坐在桌前品尝一顿丰盛的晚餐。

而这些都离不开一群人,他们倾注了一生的努力,影响和改变了中国人的衣食住行。

衣 让新衣天天穿

“新三年、旧三年、缝缝补补又三年。”对于旧时物质匮乏的中国人来说,春节意味着终于可以做一身新衣裳穿了。如今的人们,衣柜里有穿不尽的衣服,平日里新衣不断。而这背后付诸了科学家们辛勤的汗水,是他们为解决百姓的穿衣、使我国成为世界纺织第一大国发挥了重要作用。

雷锋缝衣服.中国档案资料网

雷锋:“新三年旧三年, 缝缝补补又三年”。(图片来源:中国档案资料网)

说起穿衣,不得不提梅自强。这位纺织工程科技专家、中国工程院院士,一生致力于纺织事业,为百姓的穿衣倾注了毕生心血。

小时候,梅自强也穿过家织的粗布衣服,对使用了上千年的手工织机很熟悉。但真正接触现代纺织,还得从大学时算起。大学的假期里,他来到纺织厂,实地观察学习纺织技术。从此,他逐渐认识到,纺织上联千万棉农,下系亿万百姓,是关乎国计民生的重要工业。从那时起,苦也罢,乐也好,梅自强再也没有离开过纺织。

在莫斯科纺织学院留学期间,梅自强慎重地选择了论文课题:研究高速梳理。他重点研究了刺辊梳理棉层时纤维和杂质的分离过程和机理,提出了改善刺辊除杂作用、控制刺辊落棉的建议,研究了高速梳理时梳棉机主要部件间气流对纤维分梳转移的影响,提出了改善和控制纤维转移的建议。根据这段时间的研究,他在前苏联和国内刊物上发表论文多篇,并编写出版了专著。

八年磨一剑。从1958年至1966年,高产梳棉机的研究从小试、中试到大面积生产试验,试验工作从青岛扩展到河南、浙江、上海又回到青岛,3次大幅度修改设计,3次制造新样机,终于使国产梳棉机的台时产量达到了当时国际先进水平。

梅自强

梅自强院士(资料图)

改革开放后,我国纺织品开始大量走向国际市场。国际市场要求用国际通行的标准检测我国出口的纺织品,我国不得不大量进口纱线条干均匀度检测仪。我国纺织行业从上世纪50年代开始研制条干仪,可惜当时多年未能成功。经过3年的努力,1986年,国产条干仪通过鉴定,此后又进入了国际市场。

上世纪中叶,用于制衣的纺织品不再仅满足于保暖和御寒,进而对人体的舒适性有了要求。美、英、德等国从上世纪40年代起已开始了织物舒适性的研究,而我国在这方面还是空白。如何穿衣穿得舒适,这又给科学家们提出了一个课题。

纺织材料学家和纺织教育家、中国工程院院士姚穆与上海第二医科大学、第四军医大学联合,开始进行人体皮肤感觉神经细胞分布测试研究,他们制作了人体各部位皮肤切片300余万张。为了感觉身上的神经密度,姚穆和他的学生就在自己的身体上反复实验,终于初步理清了物理作用、生理作用和心理反应之间的关系,编著了《皮肤感觉生理学》等书。

姚穆

姚穆院士(资料图)

织物穿在身上为什么会有刺痒感?它的舒适度与温度有什么关系?与织物纤维的硬度的关系是什么?人对冷热温度的感觉为什么会有先后?为了研究这些问题,他和他的研究生用自己的身体一次次做实验,找出了其中的规律,建立起了织物物理参数与暖体假人参数之间的联系,建立并验证了生理和心理测试系统。织物究竟是怎样进行热与湿传导的?在一次次的研究中,姚穆发现了织物的热、湿传导通道的特征,给出了纤维轴向、径向热传导系数以及织物—空气界面上热阻抗的测定方法,找出了空气中水汽扩散时热湿传导、水汽凝结、毛细输送的规律,建立了湿蒸发的动态平衡方程,还研究了热能传导和水汽质量传输之间相互作用的Dafour效应和Soret效应。

在完成服装穿着舒适性研究的定量测试中,姚穆还组织研制了一批测试仪器,建立了一系列测试方法,这些测试仪器有:织物透水量仪、多自由度变角织物光泽仪、织物微气候仪、织物表面接触温度升降快速响应仪与织物红外透射反射测试装置等。在这些仪器研制的基础上,陕西省重点实验室——功能服装面料实验室在西安工程大学(原西北纺织工学院)诞生。

进入21世纪,这位被称为“人体着装舒适性研究的开拓者”的姚穆在人体着装舒适性方面的研究,至今仍然是我国极地服、宇航服和作战服等特种功能服装面料设计与暖体假人设计等方面的理论基础。他主持指导了中长绒陆地棉品种筛选及其加工技术研究,巩固了我国棉纺产品在国际市场中的地位。

神舟七号任务飞行乘组与“飞天”舱外航天服

神舟七号任务飞行乘组与“飞天”舱外航天服。(资料图)

如何提高我国纺织品的档次,这是科学家们面对的又一个课题。

防皱整理或免烫整理,耐久压烫整理(DP),上世纪90年代以来被商业上称为不皱整理或形态稳定整理等,可以克服纤维素纤维类纺织品被折皱后难以恢复的缺点,提高这类纺织品的附加值,因而是纺织化学界一个极为重要的研究领域。

1981年,纺织化学与染整工程教授、中国工程院院士周翔在美国农业部南方研究中心合作研究时,亲身体会到防皱整理对于增强纺织品在国际市场上竞争力的意义,并预计国内市场随着改革开放的进展,人们生活水平的提高,势必也会增加对防皱整理品的需求。1986年,“低甲醛DP功能整理”终于被列为纺织部重大科研项目。

为了使科研成果迅速转化为生产力,提高我国纺织品的档次,周翔以该成果为技术基础创建了科技企业—“上海新力纺织化学品有限公司”。充分利用所具备的科研条件,建立研究—开发—产销机制,将培养研究生、科研工作、成果产业化等结合起来。最终让高档纺织品也走入了寻常百姓家。

服装

如今,服装无论色彩种类还是质量都有很大提高,上文提到的科学家功不可没。

食  让餐桌顿顿丰

对于中国绝大多数中年以上的人来说,饥饿曾经是他们毕生难忘的记忆,一年中似乎只有在过年才能过上几天吃饱的日子。而今的人们,顿顿美食。这正是因为科学家们倾尽一生的研究,为人们提供了营养丰富、数量充足的粮食。

说到吃,人们首先会想起享誉世界的“杂交水稻之父”袁隆平,正是这位中国工程院院士、美国科学院外籍院士解决了十多亿人的吃饭问题。深受杂交稻惠泽的中国农民,用生动朴实的语言称颂袁隆平为“米菩萨”“米财神”。

上世纪国外的《谁来养活中国》报告,认为到21世纪初,中国为了养活10多亿人口,粮食问题将威胁到全世界的粮食供应。

面对世界的不安与困惑,袁隆平以研究杂交水稻的成果,回应了这种担忧,就是依靠科技进步和国人的努力,中国人完全有能力养活自己,同时还能帮助其他国家发展杂交水稻,造福世界人民。

在水稻育种科学领域已成为巨人的袁隆平,一直有个在稻穗下乘凉的梦想,就是水稻长得比高粱还高,稻穗比扫帚还长,籽粒比花生还大。

正是这个“禾下乘凉之梦”让百姓餐桌上的米饭不再是“过年才吃”的珍贵食物。

拓展阅读:科知故事《袁隆平:一个能让你真正吃饱饭的男神》

2012年 袁隆平赴湖南零陵查看超级杂交水稻长势 新华社

2012年,袁隆平赴湖南零陵查看超级杂交水稻长势。( 新华社)

说起过年,无论大江南北,中国人春节的餐桌上总少不了一条鱼,图的就是“吉庆有余”“年年有余”的好彩头。如今走到菜市场,鱼甚至比一些蔬菜还便宜。以 往动辄数百元一公斤的甲鱼、难得一见的牛蛙,也上了寻常百姓家的餐桌。但在上世纪60年代前,吃到鱼却不是一件容易的事,只有在逢年过节、招待客人时才舍 得吃鱼。

那是因为仅靠大自然的繁衍,鱼苗丰歉无常,即使生活在有“鱼米之乡”之称的湖南,每年也少不了闹鱼荒。

一位叫刘筠的科学家,让中国人的盘子里多了条鱼。这位鱼类繁殖和育种专家、中国工程院院士,用半个多世纪的努力,写就了一段水域传奇:实现青草鲢鳙四大家鱼人工繁殖、中华鳖人工繁殖、多倍体鱼(湘云鲤、湘云鲫)人工繁殖。被人们称为“鱼院士”。

刘筠毕其一生,在理论上建立了系统的中国主要养殖鱼类、中华鳖和食用蛙类的繁殖生理学,实践上研制了养殖鱼类和水生经济动物人工繁殖和育种的技术体系; 率先应用细胞工程和有性杂交相结合的综合技术,在国内外建立了第一个遗传性状稳定且能自然繁殖的四倍体鱼类种群,成功地培育出优质的三倍体鲫鱼和三倍体鲤 鱼。

在实验基地指导学生检查实验鱼

刘筠在实验基地指导学生检查实验鱼。(中国水产网)

拓展阅读:科知故事《“鱼院士”刘筠让鱼儿跃上千家万户餐桌》

粮谷满仓,年年有鱼。如何让老百姓吃得更香也是科学家的研究之一。“香料院士”孙宝国正是众多的科学家之一。

我们现在吃到的很多食品的“香味”都来自孙宝国的科研成果;他是我国食品科学领域仅有的三位院士之一,如果仅限于香料研究那么便是唯一的院士。

身为中国工程院院士、北京工商大学副校长的孙宝国就是研究“美食秘方”的,被同行们尊称为“香料院士”。

不过,鲜为人知的是,研究香料的孙宝国曾不得不与“臭味”相伴。上世纪80年代,市面上的方便食品、肉制品、调味品等等通常要么“味道不够”要么“价格 不菲”。而这很大程度上是由于我国尚未掌握某些香料的关键技术。其中,有两个代号分别为“030”和“719”的香料成为了主要瓶颈。“这两种香料当时的 ‘身价’堪比黄金。”孙宝国向《中国科学报》记者回忆道,“每公斤的进口价格分别高达9万元和14万元。”

孙宝国正在进行食品香精研究 北京日报

孙宝国正在进行食品香精研究。(北京日报)

孙宝国带领团队挑起了攻克该香料的重任。长期实验的疲劳,孙宝国甚至还曾晕倒在实验后回家的路上。更难堪的是,孙宝国不得不经常“随身携带”着实验时染上的异味,有人开玩笑管那叫“孙宝国味儿”。有一回,他竟然因此被人赶下公交车。

日复一日、坚持不懈的尝试,孙宝国终于等到了“香味”的到来。

如今的人们在科学家们的研究中,可以尽享美味,但能否吃到放心、天然、无添加的食品是老百姓春节最关心的焦点之一。在食品安全形势日益严峻的今天,很多消费者对食品添加剂依然感到非常恐惧。

在孙宝国看来,现在食品添加剂被妖魔化了,一些人甚至谈“添”色变,主要原因就是错把非法添加物当成了食品添加剂。第一,食品添加剂在法律法规标准允许 范围内使用是安全可靠的,也是很有必要的;第二,凡超范围、超量使用食品添加剂就是滥用食品添加剂,这属于违法行为,应该依法予以打击;第三,三聚氰氨、 苏丹红、吊白块这些都是违法添加物,不是食品添加剂,不能让它们抹黑食品添加剂,食品添加剂也不应该继续替它们背黑锅。

在春节即将到来之际,我们的餐桌上一定少不了含有“食品添加剂”的食物,听了孙宝国院士的解释,只要不是滥用食品添加剂和违法添加物的食物,我们尽可以放心享受一年一度的团圆盛宴。

拓展阅读:百科探索《十问:食品添加剂的真相 

住 让家居更绿色

时光荏苒,沧桑巨变。如今,无论城市还是农村,一栋栋整齐划一、设施齐全的安居富民房高楼林立。而科学家们也在致力于打造绿色建筑,找寻中国民居的“绿色密码”。

从传统民居看似朴素的设计中,研究总结出节能原理,再将其提炼成方法论用于新的生态民居建设,这就是中国工程院院士、西安建筑科技大学教授刘加平的研究方向。

20多年间,刘加平的脚步从陕北到云南,从西藏到汶川,对不同民族、不同区域的生态民居建筑进行着思考和探索。

他认为,如果用几个关键词来描述生态民居,它应该具备安全、实用、美观、生态几个要素。围绕这几个关键词,刘加平带领团队在全国各地为绿色生态民居不断奔走。

刘加平指导建设的云南彝族生态民居建筑,被吴良镛院士称为“可持续发展理论指导下人居环境工程成功的范例和样板”。

刘加平

刘加平院士(资料图)

具有代表性的绿色建筑,延安的新型窑洞以天然石材为基本建材,减少了制砖的能源消耗和污染,窑顶增加了太阳能热水器,设计了采用地热、地冷的通风空调系 统,洗澡、取暖、制冷均不采用电力而是充分利用自然条件。青藏高原牧区建筑采用太阳能为采暖热源,生态民居建筑再生,地震灾区的生态民居建筑模式都取得重 大推广。

让建筑“呼吸”,让绿色蔓延,这是东南大学教授,中国工程院院士缪昌文的使命。

多年来,他利用新技术,解决了长江三峡大坝中大体积混凝土的温控问题,被称为“世界建坝史上的奇迹”。他将世界顶尖的高性能混凝土技术运用于南京长江二 桥、山西引黄工程、广西龙滩水电站、苏通大桥、青藏铁路等几十项国家和地方重点工程,产生了客观的经济效益和重大的社会效益。

随着建筑耗能形 势的日益严峻,人们对环保的呼声空前高涨,“绿色建筑”的概念也被越来越多地被提及。在缪昌文看来,和传统建筑相比,绿色建筑耗能降低,尊重当地自然、人 文、气候,并且更加注重环保因素。当前推动建筑节能、发展绿色建筑已成为广泛的社会共识,是大势所趋。

三峡水利枢纽开启泄洪深孔泄洪

三峡水利枢纽泄洪。(新华社)

拓展阅读:百科探索《绿色建筑究竟有多“绿”?》

行 让家乡近咫尺

如今,高速铁路已成为中国最响亮的名片,改变了人们的生活方式,也拉近了春节回乡的漫漫旅途。

机车车辆动力学专家,两院院士沈志云,就是近二十年中国高铁发展史上为中国高铁发展奔走呼吁的一位“高铁战士”。

20世纪80年代末90年代初,中国铁路发展的困境开始出现,铁路严重滞后成为了国民经济发展的“瓶颈”。以沈志云为首的铁路技术专家开始呼吁发展高速 铁路。沈志云认为建设京沪高速铁路从现实发展考虑是迫切需要的,且技术上可行、经济上合理、国力能够承受、建设资金有可能解决。

2006年, 旷日持久的轮轨与磁浮之争有了结果,国务院通过了京沪高铁的立项。铁道部宣布当年正式开工修建京沪高铁。沈志云的坚持有了结果,但他并没轻松下来。一方 面,他积极投身于高速铁路建设,不仅指导团队进行高铁技术研究,收集高铁实际运行动态数据,还参与高铁通车前的验收。另一方面,他为中国高铁护航。

在党的十八大上,高速铁路被列入中国重大技术突破之一。如今,正因为有了高铁,那遥远的家乡已不再“遥不可及”。

今年春运预计旅客运送量逾28亿人次,很多人的返乡之选不仅有飞机、普快列车或长途客车,还包括舒适、快捷的高铁。

沈志云

沈志云院士(华西都市报)

在隧道及地下工程专家,中国工程院院士王梦恕 的设想当中,中国高铁要尽快拉通北京到所有省会的高铁线路,除了乌鲁木齐和拉萨,都要在8小时内到达。另外,所有的省会之间要全部用高速铁路连起来。

随着2014年末贵广、南广和兰新等多条高铁新线路的开通,中国高铁里程突破1.6万公里,较上年增加约5000公里,是高铁开通里程最多的一年。

从发达的东部沿海到欠发达的西部地区,“子弹头”列车已通达28个省份。中国“四纵四横”快速铁路网主干初具规模。这距离2008年中国第一条时速350公里、具有完全自主知识产权的高速铁路——京津城际铁路通车,仅6年时间。

中国正因快速步入高铁时代而变“小”。

王梦恕在工地现场

王梦恕在工地现场

拓展阅读:科知故事《王梦恕:“个性”院士晒收入

在这里,顺带一提的是,随着城市环境的恶化和化石能源的日益消耗,电动汽车成为人们购车的“新宠”。事实上,电动汽车却并不是新近产物。今年78岁的陈清泉在研究电动机车的道路上已经探索四十余载。

四十多年时间里,电机电力驱动和电动车专家、中国工程院院士陈清泉发 明了多种电动车专用的特种电机及其控制装置,研制出多辆不同类型的电动车,创造性地提出了电动汽车感应电机的自适应控制,运用现代控制理论成功研究了多种 新颖的电动车特种电机的高性能控制系统。同时,他采用自己创立的电机数学模型,根据工况优化效率、节省能量、提高电动车行驶里程。

如今电动汽车已经逐渐开始遍布大街小巷,而有着“亚洲电动车之父”之称的陈清泉依然辛勤奋斗在致力于电动汽车的研究创新上。

对比

中国百姓衣、食、住、行今昔对比图。(中国科学报)。

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