科技英语译文

[1]不久前，我到东京去修理MODEM，那个MODEM是个小盒子，我用它把文章通过电话线送到伦敦。约在一年前我买这个MODEM时惊奇地注意到它的产地是台湾，而不是日本。当时，因为把日文手稿键入计算机的困难，使得通过MODEM来通信还不普及。所以没有一家大的日本电子公司能生产出便宜的MODEM，如果考虑到日本人什么都能制造的话，这不能不说是个大的缺憾。

[2]我向商店的店员打听，他们是否还从台湾进口MODEM，不了，他向我保证现在所有的MODEM都是地产货，而我用的MODEM，只能以300“波特”（每秒比特）来传送，再也买不到了。现在的替代产品速度更快，可达1200波特。店员还告诉我，不久又会有2400波特的换代产品。我问他对于个人用户来说是否有必要传送得那么快，他承认确实没必要，只是解释“这是日本人的方式，一旦出现比已有的更好的新产品，他们就要换新的，不管真的需要不需要。”

[3]那个星期的晚些时候，在一个完全不同，意想不到的场合，我又碰到了说明日本人的此种癖好的另一个例子。我就日本刚建成的目前世界最大功率的粒子加速器一事，采访了东京大学的一名物理学教授。他告诉我，他的同事们已经为这台新机器烦恼了，他们抱怨这台加速器太小了，因此提议放弃它，并支持建造更大，功率更强的加速器的计划。而这一切发生在这台新加速器还来不及进行一次粒子碰撞的时候！这位教授，在美国生活多年，使得他与通常的日本学者相比明显地坦诚，他认为，“在日本，这是很典型的：我们设计和制造的东西总被每个人认为是过时的。”

[4]这两件事情让我不禁思考为什么日本人看起来总是不满意他们已有的东西，为什么他们总有一股冲动想跑出去买下每件最新的东西。这是不是日用电子公司不休止的价格战导致了日本人的巴普洛夫条件反射，每当他们看到一则广告，忍受那句有魔力的语言“shin hatsu bali”——新上市时，总是不由自主地自动掏腰包（更多掏的是女用钱包，因为在日本，妻子通常负责家庭的开销）。或者从更深的原因来看，也许和佛教认为世界是暂时的和不稳定的有关？当然，这可能是大多数日本人要你接受的一种答案。

[5]每当对日本人的行为感到迷惑时，我总会请教我的妻子。她作为日本人（但已与老外结婚，因此不是典型的日本人），通常能够对这些事情提出有洞察力的见解。对这件事，她认为日本人生活在对新事物的敬畏中。她估计这种现象可追溯到上个世纪中叶，“Keto”（长毛番鬼，即象我这样的人）来到日本，突然中止了日本与其他世界近三个世纪的隔绝。日本人忽然感到新的东西，象是武器，是值得拥有的好东西。自从那以后，“新”就一直伴随着“好”。（只是到最近，日本人才开始对古董感兴趣。）

[6]如果说为赶上西方开始了对新事物的追求，那么在日本与邻居比时髦就有助于使这种狂热保持下去。但这种赶时髦的动机与英国相比有重要的不同之处，而且非常日本化。佐藤先生和太太们想要买新的微波炉、录象机或其他东西，不是要和邻居的不一样，而是要相同的。在日本，每个人都追求“安心”，唯一的办法就是做与其他人完全相同的事情。

[7]在这种对新事物无休止的追求中落后，不仅会不安心，还会丢面子。这在日本是很严重的问题。当地报纸经常报道，一些办公室装备了自动化的设备——复印机、传真机和电脑，（这意味着几乎所有的办公室也遵循同样的规则，与他们在家里所做的赶时髦的事情一样。）根据报道，在办公室工作的下层的年轻小姐对学习如何使用这些新设备不会感到困难，但她们的上级——通常是四十多岁的男性——却有问题。结果是上级丢了面子，这会使他们产生非常著名的日本式反应——自杀。有时我真觉得日本人对新东西太过认真了。

UNIT 2 如果你想做成些事儿„„

[1]跟国家卫生局的员工（我的意思是工作人员，而不是主管）谈论电脑时，你可能会得到两种答复：“我不了解电脑，也学不来”，或者“我也很想要电脑化，可谁来为我建一个电脑系统？”两年前，我也有这两种感觉，但经验教会了我，答案应是“对于只是要用电脑的人，根本没必要了解电脑是怎么工作的”（其实，你知道电话的详细工作情况吗？）也可是“如果你想要适合你的东西，就应该亲自动手。”

[2]我工作的部门负责提供赫里福德郡所有年长的精神病患的医疗服务，我们的大多数工作是由14名基于医院的社区护士组成的医疗队在社区内进行的，这个医疗队全年每天24小时值班。每位护士都要为每个病人登记病历，要记载每个病人足够的基本资料，以便病人遇到紧急情况时能得到帮助。更新这些病历是我们无休无止的工作。

[3]我们还让病人定期到医院住院，以给病人的家庭一个休假的机会，住院的时间通常提前三个月或更早就确定，以便让病人家属可以事先计划安排假期。在做这项预约时，还要确定病患住院时的接送，取消原来的白天护理、家庭服务和送饭上门等项目。

[4]所有病患的病历每隔三个月就要复检一遍，每六个月社区精神病护士都要给诊所医生（GP）发一封短函，告知应采取的出诊方式、治疗用药、以及其他可提供的帮助等等。所有这些事情都加重了文书工作的负荷。

[5]看来，电脑化一定对我们有帮助——但要怎样才能做起来呢？我们的愿望逐步反映到了地区一级，因此有一些电脑专家来访，我们向他们说明了旧的手工系统。在这里我没有一点儿诋毁这些专家名誉的意思，我们立刻就遇到了沟通上的困难，他们是电脑系统的专家，但对我们的工作知之甚少；我们虽然了解所做的事情，但对电脑及其能力和限制一无所知。看来他们和我们的基本思维过程完全不同，所以无法沟通。

[6]专家的建议越多，系统的预算就越高，一直到最后，我们提交的预算包括硬件和专门编写程序的花费约25，000英镑，还要另加上秘书人员的特别培训费用。不消说，事情发展至此就无疾而终了，真是令人失望。

[7]在地区主管部门的建议下，我们装备了一台BBC电脑，并委托一位在其他医院工作的电脑爱好者为我们编写程序。细节就不多说

了，反正没有成功——部分是因为某些沟通上的困难，部分是受限于硬件；结果比原有的手工系统慢得多，还不协调。

[8]新的Amstrad文字处理软件——PCW8265——的出现使我们想再试一次。用这个软件，我们能够建立可存储、检索、更新和卡片输出的文档。我们不依赖专家的帮助，自己犯错误自己改正，虽然知识有限，我们还是做出了想要的东西。我们进一步决定捣鼓一下数据库，看看能不能找到病床预约、复查和常规统计的处理办法。

[9] 病床预约成功了，就是为每个病床周定义一个“位置”，比如病床M在24周时其“位置”就是M24。这样就可以避免病床被重复预约。我们可以在整个记录中自动地把某个姓名换成另一个姓名，或换成空位；我们可以把任何一周的病床情况打印出来，也可打印某张病床数周期间的情况。我们还尝试让系统打印显示数周内所有病床情况的图表，虽然不够完整，但还是成功了。

[10]我们还有一种与病床预订有关的“变动”文档。这个文档使我们能够产生一个住院和出院的表格，用来调整每周病房的床位。对接送病人的预约也需要类似的表格。大多数病人都很有规律，例如住院两周，在家二、四或六周。

[11]常规的三个月复查建在另一个文档中。为每位社区精神病护理人员提供的表格显示了病人何时应该复诊，另有一份更详细的表格供医生在复查文件时使用。文档是自动更新的，加上三个月就是“下次复诊日”，原时间则变成“上次复诊日”。

[12]还为常规统计生成了进一步的文档。该文档给出任何指定时间内转诊、出院和死亡的数据。

[13]所有这些都是我们自己完成的，能满足我们的要求，但我们却没有获得什么电脑的专业知识。这纯粹是一本“烹调书”——严格地按照软件的指令做，然后就是期盼！偶然也会出些问题，但总的来说，事情还是做出来了。对一般职业者使用计算机而言，看来这是条合理的路径——即不要去学那些复杂难懂的东西，只当成工具来用就是了。最重要的是，要避免把我们自己、我们的系统和我们的资料这么轻易地交到专家手中，他们虽然可以设计出很好的电脑系统，但并不总是能从资料中给出我们想要的信息。

[14]我们没有一人接受任何专门的培训——所有的实验和逐步的应用都是在正常的工作时间内完成的。

UNIT 3 开放学院

[1] 从来没有这么大规模的教育项目能在这么短的时间内创立。只是在1986年六月左右，劳动职业部秘书长宣布了称为空中学院的计划。仅仅一年多一点的时间后，现在熟知的开放大学就出现了。当年的九月21日，这所每天出现在屏幕上的新学院的第一次电视广播就开播了。

[2] 紧跟创建于1960年代的开放大学的步伐，开放学院利用了现代AV媒介传播信息的长处，在教育领域具有新的前景。电视广播、录象带、以及希望在不久的将来还有影碟和有线电视能与印刷品这种传统的媒介一起扮演更重要的角色。相当部分的学生作业将由计算机批改。

[3] 开放学院创建的头三年将通过就业服务委员会得到一千五百万英镑的资助，之后就将自谋生路。这意味着学院还得努力寻求商业赞助。学院的主管Sheila Innes在皇家电视协会的演讲中表示：“我们将为公司提供商品促销和宣传的机会。比如说会有IBM学生奖学金或Amstrad汽车维修车间。我们以职业需求为导向，面向全国提供职业培训的机会。我们象对待教育一样致力于同商业界一道共同工作并满足他们的要求。”

[4] 教务长Richard Freeman说：“协作办学——为大公司创造适合的开放学习系统——使OC能够得到来自几百个地方的数千名学生，这将会是主要的收入来源。”

[5] 两个月之后将开设约40门课程，包括从基础数学到目标成为高级主管的“怎样做好你的业务”的所有内容。可分成七个主要部分以满足不同类型的学生，即：“初级班”（教授基本语文和数学能力）；“工业和技术”；“服务行业”；“商业和管理”；“技艺”；“训兽师训练”；以及“就业和失业”。

[6] Richard Freeman解释：“目前商业管理和服务业方面的课程比较受欢迎，但以后工业技术课程将会加强，因为所有这些科目都与大量的就业面有关”。

[7] 1986年下半年，许多公司团体向就业服务委员会提出了职业申请。Freeman说：“大多数的申请是不切实际的，许多是非常特殊的。然而我们将以此为主要的职业需求来对待。这些需求是短线的，在思维上是先进的，并且拓宽了我们的课程设置。我们将吸引四个基本级别的学生：纯技艺的，职员级别的，管理者和技术级的。

[8] 大约50到60门课程会在学院创建的当年开设，其中的一半将制成电视片。电视片的标准形式是每课分为五个节目，每个节目30分钟。如果电视片准备制成销售用时，有时扩展为每课十个节目。因为OC要在第一年就开设这么多的课程，显然没有足够的播出时段可为所有的课程制作电视片。

[9] 第4频道是OC的主要节目播放台，已保证了整年30周，从周一到周五，每天午饭时间一个小时的播出时段。周一时段已经保留给面向学院普通学生的非课程节目。虽然第4频道经协商后要将其频段开放给OC来播出想播的节目，但其他电视台看来还只是想提供他们自己的，不怎么适合OC的某些课程的节目材料给OC。

[10] “已经在继续教育方面做了大量工作的ITV（独立电视）公司是有一些节目可供我们重播，”Freemen说。“在第2年我们希望能使所有的ITV公司感兴趣，这样我们就能在有了第4频道的全国性覆盖面的同时还提供地区性的节目播出。”

[11] 一门典型课程的电视节目部分正由Yorkshire电视台制作。“达成协议”是部针对初级管理人员，有关谈判技巧的，由30个学时加5个30分钟节目的课程。

[12] 虽然对于OC运作的可视性来说电视是个中心舞台，但事实上对任何课程，非播出的电视节目才是基本的观看材料。“电视被设计成背景，而课程包决不直接依赖与电视节目，”Freemen强调。

[13] “如果要使用电视来达到更直接的学习目的，我们就会把材料制成录象带。对学习过程本身电视完全是多余的。但电视却是激发兴趣和给出OC地位的关键。”

[14] 在开始阶段，OC不颁发自己的证书，但其课程可累计学分以获取其他教育机构如BTec、City and Guilds和British Institute of Innkeepers的学位。OC目前还没有足够的人力物力来办理自己的证书，但在进一步扩大后会走上这条路。

[15] OC为其所做的工作积极寻求商业赞助。“人们有机会使其公司名称被人联想成全国的著名公司，”Freemen宣称。“OC将有很高的曝光率，并会家喻户晓。”

[16] OC有一项只在很短的时期内接受很少的政府资助的雄心勃勃的计划。Richard Freemen总结道：“政府已经看到这点，就是在职业培训这个重要的议题上，它必须某种程度地绕过雇主，能够让个人直接来我们这里——当然学生也还可以通过雇主送来。但OC不能单枪匹马地干。政府必须改变人们的职业培训的概念，并鼓动更多的团体投入这项工作。

UNIT 4 从天气预测犯罪

[1] 环境影响人类行为的论证并不是近来才有的。1903年欧洲医科学校就在俄亥俄洲代顿研究了空气污染和天气对于暴力性犯罪的的环境影响。他们得出结论：“暴力事件之前常为高温无风的天气，也就是说在干燥的日子里比在潮湿的日子发生的频繁。空气条件和暴力事件之间不但有关联而且还以因果的方式联系。”在两年的研究中，他们查阅了代顿警察部门的家庭冲突记录，然后观察记录了事件发生当日的臭氧水平。臭氧水平较高的时间有较多的家庭摩擦事件记录。而刮风潮湿的天气则使得暴力事件减少。

[2] 运用天气预报，执法官们能够预测甚至减少犯罪。执法部门开始意识到，在处理犯罪时不可忽略气候条件对人类行为的影响。FBI每年的犯罪情况报告中均提供了按月和按季度进行的两种犯罪率分析统计。可以看出，这两种统计都受到温度、降雨量、湿度、白昼长短和另一些气候因素的影响。

[3] 在与1903年相似的研究中发现了特殊气候和犯罪之间的关系。温度的升高通常伴随着攻击和暴力犯罪的增加。下雨、阴天及各种恶劣气候则使相应犯罪事件的发生保持低水平，但增加了人们的沮丧情绪。 建立犯罪和气候的联系

[4] 警察部门和气象部门的数据可用来建立犯罪和气候之间的关系。警察的报告中记载了犯罪发生的时间和其他信息。美国国家海洋和气象局（NOAA）以三小时的间隔收集气象信息。把同时段的警察报告和NOAA的气象资料结合起来，就能看出气候对犯罪的影响。

[5] 天气和犯罪之间有某种联系的观点似乎是无可争辩的了。然而问题是：这种关联是直接的还是间接的。气候条件在某种程度上导致犯罪发生，但也同时影响了一系列的社会因素，例如户外休闲娱乐的时间，这又影响了犯罪的发生。不论影响是直接的还是间接的，都可用于预测犯罪和找到可能的解决办法。

[6] 将来可能有三种基于天气———犯罪关系的犯罪学研究途径： 1． 由天气预报决定刑事司法资源和人员的使用。

2．采用社会生物学的方法对个人作用，通过改变气候条件转化不利的影响。 3．改变不利的环境影响的气候控制，如将城市整个加盖圆顶或改变气候本身。 预测的解决方法

[7] 刑事司法系统已经根据会导致犯罪率上升的条件，如昼与夜、星期几、以及邻里，来使用其人员和其他资源。犯罪和气候因素之间清晰的关联将可对警察的勤务安排提供参考。

[8] 第二种途径是关于从气候方面影响犯罪以改变个人所受到的不利的天气影响。这有两个阶段。首先，必须能够辨认出易受天气影响的“高危险群”。一旦能够辩识，就要研制出缓解天气影响的方法。

[9] 社会生物学给出了各种处理个人对气候改变的反映的方法。社会生物学认为行为是社会环境和生物学影响双重作用的结果。身体化学成分不平衡或生理性的不正常（如肿瘤等）就是生物因素可以激化、缓解或引起无法预料的行为的例子。

[10] 对气候变化或极端气候的容忍度较低的人可通过服药改变影响来克制他们的行为。用电脉冲刺激脑子的兴奋中心可能会成为对抗由气温上身上升或其他气候因素产生的攻击欲望的可行的办法。通过手术纠正生理的不正常以摆脱天气的影响，这可认为是另一种解决方案。

[11] 各种形式的天气控制构成了用气候降低犯罪行为发生的第三种途径。改变或控制气候是打断气候犯罪交互的可能的手段。 [12] 一个有关的并且更实际的办法是把城市整个加盖圆顶。这种建议经常被描绘成是用在拥挤的地球表面，而不是海底或外太空的简单的办法。当然，一个被封闭的社区中，必须控制其温度、湿度、降雨量、风速、以及其他气候因素。当这些气候条件被设置好后，这种社区就可被认为具有能限制或缓解犯罪行为的最佳气候条件。

[13] 然而，在任何举措采取之前，还要做更多的研究来评估和澄清犯罪和各种气候因素的关系；但不管是否使用了全部的干涉技术，其中没有一项可以完全消除犯罪。气候只是与犯罪有关的许多因素之一。即使是选出最高数据的研究，也只认为仅有25%的犯罪行为与气候的因素有关。其余的75%（或更多，取决于研究）的各种犯罪行为被认为是因除天气外的其他原因引起的，如社会的或社会生物学的原因。不管怎样，改变环境或个人被证明是可消除或缓解气候影响犯罪行为的一条有效途径。

UNIT 5 保护环境

[1]为保护物种的努力和花费的争论常以美学或伦理的言辞来表达，如生物多样性之美或人类的傲慢，认为地球是为它们而创造的。 [2]然而，有一个日益严重的问题是随着每个物种的消失，地球的基因库在减小。所争论的是，漠视动植物的灭绝，我们可能失去对人类无法计算和无可替代的资源，而我们却还未意识到。50年前谁了解面包上的霉菌？但青霉素的发现挽救了无数的生命。

[3]越来越多的科学家和环境问题专家一致认为，物种的毁灭直接影响人类本身的生存能力。生命种类的消失使人想起在安全矿灯发明之前煤矿工人带下矿井的金丝雀。如果金丝雀死了，就说明附近存在有毒煤气，矿工面临严重的危险。今天，这些濒临灭绝的物种就是早期预警系统，指示出人类的生存环境正处于危险之中。

[4]地球上的生命历史曾经被大规模的物种灭绝所打断，大量植物和动物的突然消失，很可能是巨大的流血撞击地球所导致的。6500万年前地球上超过一半的物种，包括恐龙的消失是最大的生物灭绝事件之一。专家们讨论了灾难发生的原因和可能性，并预测下次发生的时间，在国际生物多样性还有上科学家们警告，另一种生物大规模灭绝正在发生。

[5]在华盛顿召开的四天会议上，生物学家们同意目前的问题不是由流星而是人类造成的。它们把这场生态灾难的起因归罪于对世界热带雨林有组织的破坏，尤其是在拉丁美洲和东南亚。给科学家带来的最大困扰也许是动植物消失速度比被发现并描述出来的速度还快。自然学家已对一百六十万种生物进行了分类，可这仅是估计尚未发现的四百到三千万种生物中的一小部分而已。

[6]热带雨林遮盖了地球约7%的面积，但却支持了近50%的地球上已知物种的生存。每一公顷（2.5英亩）的茂密雨林可有多达100种以上的树木，而每棵树又具有本身互相依赖的植物和动物群体。过去几百年来，热带雨林覆盖的总面积减少了约44%。根据联合国的研究，每年有23000平方英里的热带雨林被砍伐——这个面积约相当于西弗吉尼亚州的大小。

[7]这些受到威胁的生态系统已被证实在医药资源、食物和谷物的种子库方面有超常的价值。例如九年前在墨西哥山林中发现了三丛抗病的多年生野生玉米品系。用这种玉米与驯化的玉米品种进行杂交，产生了对多种玉米病害具有高度抵抗力的品种，这将给农民带来几十亿美元的价值。在美国，非常多的处方药品是基于热带雨林中所发现的独特的化合物结构之上的。科学家们相信尚未发现的森林植物是无数新自然药物的源泉。

[8]在这个医药宝库的探索中，马克.普罗特金，世界野生动物基金会植物项目的负责人，与居住在苏里南和巴西边境的蒂里奥部落的长老们一起生活了几个月，研究部落居民用来治病的鲜为人知的植物。他说：“每当一位药师死去，就象一座图书馆被烧掉。”

[9] 普罗特金和他的伙伴们还对这些热带植物的经济上的潜在价值进行了估价。如“杀手”马铃薯，这种植物以其表面的硬毛设置陷阱捕捉昆虫；amazonian palm树，富含维生素A和C；pupunha palm树，其碳水化合物，蛋白质，油脂，矿物质和维生素的比例使其可成为理想的食物；fevilea，这种蔓生植物的种子富含油脂，有一天可用于工业用润滑油。

[10]甚至没能立即发现其用途的动植物也是值得保存的。每种生物的独特的基因库将来某一天也许可在生物工程中找到重要的用途。“自然物种是基因工程师工作所依托的宝库”世界野生动物基金会副董事长托马斯 洛夫乔伊说：“基因工程师不能制造基因，只能重组基因。”

[11]热带雨林砍伐速度的警讯，使得科学家们再也不羞于批评坚持清除大面积热带雨林的商业和公共发展组织。“过去，许多生物学家认为涉入资源保护政策几乎是非科学的事情。”洛夫乔伊说：“但现在不了。人们突然意识到了物种消失的速度。”

[12]政府界也注意到了这个警告。众议院已由来自宾州的民主党议员格斯 亚特隆提议通过立法，授权美国国际发展局拨款1千万美元保护生物的多样性。科学家们为这个议案击掌庆贺，声称当我们看到一只蚂蚁、一只鸟、一颗树时，我们还是没有看到全部。在马达加斯加和巴西雨林中发生的事情将永久地影响每一个人。现在是到了将经济、人类发展与生态联系起来的时候了。

UNIT 6 丛林火灾

[1]1987年早期，一场发生在新南威尔士悉尼周围的丛林火灾成为全世界的电视新闻。澳大利亚因其凶猛的丛林火灾而著称，澳洲大陆东南部与加尼弗尼亚都拥有可能是世界上最厉害的森林火灾的名声。仅在目前，就有1983年2月16日发生在维多利亚灾难性的“圣灰星期三”火灾，给澳大利亚南部带来了约5亿美元的损失。1939年1月发生在维多利亚的一系列森林大火甚至带来更严重的灾害，超过70人丧生，毁灭了145万公顷的森林，使木材产值降低的效应甚至延续到现在。

[2]大火会带来严重的灾害，烧死牲畜、人，房屋夷为平地，财产丧失殆尽。在美国，1871年发生在威斯康星州佩尔蒂戈城的森林大火烧死了1500人，同时在密歇根、明尼苏达以及与加拿大邻近省份发生的严重火灾也带来了广泛的灾害。

[3]应该如何控制这种归根结底是自然现象的大火？早在白人拓荒者到达澳洲之前，人类就在这块大陆上留下了印记。澳洲土著以火为工具，用于狩猎和宗教仪式。目前看来，土著人对待火的方式给现代澳洲人许多教益。

[4]研究人员越来越欣赏土著人在与严苛的环境和谐生活中发展出来的“技术”。但在1848年，新南威尔士总测量主任托马斯 米切尔少校记载了当地人“与我们这伙白人相比有超常的洞察力和判断力。”“他们的生存手段和生活习惯都相当简单，但他们非常恰当地以这块土地所能提供的极少的生活资源维生。”他接着被土著人用火的方式特别地吸引住了。土著人开垦出一块空地来增殖袋鼠，为了暴露出他们饲养的小动物而烧掉高的杂草，也为所种植的农作物的生长创造恰当的条件。“要不是有这个简单的处理过程，澳洲的林木就会有新西兰或美洲丛林的密度，而不会有象白人现在为其定居点供应牧草的空旷的林地。”

[5]然而，白人拓荒者的到来再一次改变了原有的平衡。遵循欧洲的传统，他们视火为应尽快扑灭的恶魔。在20世纪初期，拓荒者减少了每年被火烧的土地面积。不可避免地，随着这种控制林地的干涉行动，活的树木和易燃的枯枝败叶开始堆积起来，因此一旦发生火灾，

就变得比在这块大陆上几千年发生的任何事情都更暴烈。一个新的凶猛火灾的时代到来了。

[6]A.G.麦克阿瑟，澳洲丛林火灾研究的开创者，对在不同条件下有意引燃的实验性火灾进行了研究。他找出了几个变量——燃烧物的湿度、数量以及地形坡度——与火灾强度的关系。这样研究人员就可事先得知有意引燃以清理森林的火会蔓延多快。在这项研究的帮助下，林务员就可以以人工点火的方式清理林地——这正是白人拓荒者达到之前土著人所做的事。当然现在我们做得更好了。

[7]进一步的研究对丛林火灾有了更多的发现，并且知道要如何控制火灾。这还导致某些惊人的发现。例如，我们已认定水主要是通过蒸发来冷却火焰的，殊不知水能以比蒸发效应所能解释的更加有效的方式灭火。潮湿的可燃物比较不易点燃，是因为水降低了燃烧的速度，减小了火焰的强度，使可燃物的燃烧不完全，进而产生更多的烟雾，烟雾阻隔了火焰的辐射热量，使还未烧到的可燃物不会被烤干。另一方面，某些树木的树叶含有油脂和蜡质，这会与含水的效果相反。油脂和蜡质虽然不会明显地增加火焰产生的热量，但会使燃烧更迅速，使大多数林木象干燥的可燃物那样燃烧。

[8]科学家还在树皮下放置热电偶来研究树皮的热传导方式。他们发现树皮的阻燃效果取决于其厚度远比其湿度来得大，只有树皮很厚的大树才经得起烈焰的热度。然而，小树也可忍受有计划的烧荒，只要火的热度不足以破坏树皮下面的活细胞。

[9]为了发现小火苗是如何燎原成凶猛的大火的，科学家们进行了一系列的实验。这些实验表明，控制火灾的唯一途径就是减少可燃物的数量。火焰的强度大约与可燃物的数量的平方成正比——即可燃物的数量增加10倍使火焰的强度增加100倍。而控制可燃物数量最好也最便宜的办法就是有意识地在春秋燃烧丛林，这个季节的条件使燃烧缓和，并且不会失去控制。

[10]这样，生态学家又回到了土著人的技术，但以先进的现代技术手段对其升级。轻型飞机和直升飞机携带小粒的引燃胶囊（每粒仅值几分钱），投放到丛林的预定地点并点燃，将广大的林区烧成栅格状。林务员要根据主要的条件来放置胶囊，要使火能缓慢轻柔地烧上一个白天，到了寒冷的晚上，不同地方点燃的火正好能烧到一块，并一起熄灭。这项技术是多变的：在较热、风较大的天气放火烧丛林较潮湿的地方，在较冷、较干燥的时候则应烧空旷的地区或林区的边缘地带。其目的是使每天放的火都能烧出同样的效果。

UNIT 7 阿拉斯加快速移动的冰川

一道冰墙封住了峡湾，附近的村庄处于危险之中

[1] 第一个报告事情不对劲的人是40岁、身高6英尺的壮汉Guide Mike Branham，他每年春天都要驾驶满载猎熊人的小型飞机进入处于阿拉斯加东南狭长地带的拉塞尔峡湾的一个小海湾。今年他发现事情有了变化：哈巴德冰川正在移动——以每天约40英尺的活动速度移动。“我们看到冰川以前所未有的速度向前移动，”Branham说。当时是4月。几个星期之内，冰川的前缘已经从湾口处封住了峡湾，冰川插入32英里长，使峡湾成为快速上升的湖，并封堵住了生活在其中的海豚、海豹和海水鱼蟹。

[2] 警报，Yakutat附近渔村500名居民的大多数人都聚集到阿拉斯加土著人兄弟会礼堂，参加由研究被美国地质勘探局称为“世界级的自然事件”的科学家所召集的情况介绍会。当时这个溪流汇集的峡湾被更名为拉塞尔湖，水面已上升超过62英尺，并继续攀升，淹没了海滩，接着淹没了陡峭的林带。

[3] USGS的冰川学家Larry Mayo说明了立即的危险是湖水，现在每天上涨约1英尺，将从南端溢进Situk河，这条鲑鱼繁殖的河流是Yakutat经济的生命线。如果湖水泛滥，清澈的Situk河将变成一条汹涌着含盐量超出原先20倍的泥水的，不适合鲑鱼生长和渔民捕鱼的破坏性河流。Mayo说：“再过500到1000年，哈巴德冰川将填满Yakutat湾，就象约在1130年那样。”Susie Abraham，这位85岁的Yakutat土著，Tlingit印地安部落的银发长者，却报着听天由命的态度。她说：“我们站的这块土地是属于大冰川的。”

[4] 被封堵在拉塞尔湖中的动物几乎都逃脱不了死亡的命运。从山溪流下的淡水会浮在较密实的海水之上，只有少许的混合。因为氧气是从水面经过扩散而补充的，底层海水中的氧气一旦用尽就无法更新。鱼蟹类可能还能生存一年，但以其为生的呼吸空气的鲸类动物就不能了。国家海洋渔业服务社的海洋生物学家Tamra Faris说：“海豹无法下潜通过这多出来的50英尺淡水层到达海水层觅食。”Faris在七月中旬最后一次飞过湖面时只数到了7只harbor海豚和3只Dall海豚，比以前看到的要少，它们在冰川形成的大坝边来回巡游，徒劳地寻找回到大海的通道。

[5] 冰川是发源于高山降雪的冰河。当冰变得足够厚重时，就会开始像非常浓厚的液体那样流动，其上游总是前进的，但其终端却向前或向后移动，这取决于冰川终端的融化或崩落入海中的速度这类因素。虽然冰川学家能够描述冰川的运动并预测其影响，但却不能解释为什么哈巴德冰川或其它15个也涌进Yakutat地区但没造成什么损害的小型冰川会开始加速，而附近其它的冰川却慢下来。科学家们认为，某些因素造成冰川的前进和后退：高海拔地区的降雪量和全球温度的改变以及每座冰川所处的气候情况。地球温度的上升会导致更多的水分从较温暖的海洋中蒸发。然后水蒸汽被冻结，在高海拔地区降雪，引起冰的堆积，当温度变化时就融化并开始移动。

[6] 许多专家相信每座冰川都有鲜明的个性和节奏。Will Harrison在阿拉斯加大学说：“冰川象人一样是精致的有个性的灵物，融温柔和反复无常为一体。”Harrison和其他专家特别解释了他们称为“抽水马桶”效应的影响——运动、停滞以及起润滑作用的冰川中和冰川下的液态水的流失。

[7] 当涌入的冰川将给Yakutat带来灾难时，却为科学家提供了研究重要的地球物理事件的少有的机会。Mayo对村民表示同情，但却按耐不住兴奋。他说：“这可能是我们一生中所发生在海洋、冰川、湖泊和河流中最大的自然选择，”它为研究提供了“史无前例的机会”。但村民们无法分享他的热情。Caroline Powell这位Yakutat的杂货店店主和计划官员说：“我们是老百姓，不是某些科学家的实验和机会。人人都期待这件事发生，即使他们感到同情，也是对海豚和海豹的。谁理睬我们？”

[9] 她的丈夫，Yakutat的镇长Larry Powell也同意这一点。冰坝有可能会在逐渐增大的水的压力下被冲开，但没有把握。他建议挖掘一条从湖到海的渠道，给Situk河泻流，使堵住的水可以流出，不影响河流。其他人建议轰炸冰川：受控的爆破可在冰中炸出一条沟渠。但速度是关键。Powell说：“我们正进入雨季，按上涨的速度，湖水将会在今年年底漫过冰坝。”然而，专家说这得要一到两年的时间。Tlingit部落的长者正计划另一个解决办法，他们说在差不多九个世纪前上一次Yakutat海湾被冰覆盖的年代时祖先做过的事，在冰川的前缘祭献一只狗。

（你所阅读的以上报道是个真实的、几乎——但仅是几乎——导致严重灾难的自然事件。实际上，冰川并没有摧毁Yakutat的村庄，或者其鲑鱼繁殖场所。

发生了什么事？为什么哈巴德冰川停止了移动？冰坝自然破裂了吗？Tlingit部落象他们900年前那样在冰川的前缘祭献了一只狗吗？你认为是什么阻止了这场20世纪的灾难？）

UNIT 8 利用发声战略谋生

[1]逆戟鲸、抹香鲸、海豚、河豚及其同类——齿鲸类——都是优秀的猎手。它们利用声纳搜寻猎物，发射声波束并探测被鱼和乌贼反射的回波的距离。一旦拦截到合适的牺牲者，它们会在吃之前用一阵强烈的声音打击它。

[2]生物学家利用装备了现代声学设备的水箱做了大量的研究，搞清楚了鲸类声纳的基本能力。然而，正如军事史告戒我们的那样，任何依赖传感器的系统，无论其在工程实验室表现得多么优越，常会在实战中差劲得多。敌人很快就会发现躲避探测系统的方法，甚至探测器的特性来欺骗它。最糟的是，敌人可能以意想不到的方法——灾难性的反向探测法，使传感器指向其所有者。

[3]如果只是看看制造的说明书和博物馆的样本，而不从战术使用的角度去考虑的话，我们对Exocets和Lancasters这两种武器的成功只能知之甚少。然而，这就是我们对鲸类声纳的研究所能达到的程度。人类没有机会搞清楚鲸类和其猎物在水下的争斗是如何进行的，就象一只聪明的海豚无法弄懂空中发生的电子战一样。这里我设想了某些鲸类和其猎物可能的和不太可能使用的战术，当然我们还需要进一步的研究以确定这些假设的真实性。

[4]齿鲸类（还有蝙蝠）使用的声纳，与军用的雷达和声纳一样，是依靠主动回波定位的原理工作的。使用回波定位的动物主动地发射一个声脉冲，然后靠分辨反射的回波来探测目标。主动回波定位的缺点是动物发射了能量，而这个能量也能被它的目标所探测到。还可能惊动该动物本身的天敌，使其可依靠这个信号来瞄准，吃掉发射能量的动物。

[5]更深的问题是如果目标（以及天敌）的听觉与鲸鱼一样灵敏的话，它们就可以在比能被探测得到的距离至少远一倍的地方听到鲸鱼的声音。原因是从鲸鱼到猎物的声波传播是单程的，而声波传播到猎物必须再反射回来才能使鲸鱼探测到猎物。鲸鱼的劣势还要更糟：因为目标不会把碰到的声能量全部反射回去。一些声音从其他方向弹开。另外，猎物会吸收部分声能量，还有部分声能量会透射过去。鲸鱼的声纳的波长仅有几厘米。如果猎物的大小与波长相近的话，还会有很多的声音散绕过猎物。所以鲸鱼在能够探测到猎物之前就存在其猎物可以听到、分辨和长时间跟踪它的明显的劣势。

[6]如果鲸鱼在这些劣势条件下仍能成功地探测到猎物并展开攻击时，猎物在理论上是能够筑起最后一道防线的。这些战术全是吵闹行为的方式，因此使用起来深具危险，除非鲸鱼已经知道它的食物确实存在时才用。例如，蜥蜴脱落其显眼地扭动的尾巴，乌贼喷出墨汁。还不太清楚鱼或乌贼会用什么方法制造一个使鲸鱼的声纳看起来象真的一样的、足够大和结实的诱饵。然而有一种可能——象潜艇那样——猎物可以快速旋游产生一个水旋，形成一个短暂的声纳目标，然后悄悄地溜走。

[7]鱼和乌贼在原理上也能通过模仿鲸鱼不喜欢吃的生物来欺骗鲸鱼，即产生一个类似的声纳回波，或者模仿警告的叫声，或两者同时进行。但鲸鱼也可能靠发出牺牲者求偶或辩识的叫唤来吸引猎物，并根据它们的应答来定位。

最终的嘲讽

[8]鲸鱼还可能进化出了某种对付鱼群的捕猎方法。要探测群居的鱼类是困难的，因为鱼在空间分布上集中，当鲸鱼发现猎物后，它将无法在混乱的声纳回波中跟踪某只鱼。也许鲸鱼原先就进化出了可以给鱼群当头一击的打击猎物的声纳，对小猎物密集的群体发出类似霰弹枪开火的声音。能够跟踪也能打击猎物的声纳还有助于避免发生在跟踪系统从一种感觉器官转到另一种感觉器官时肯定会犯的错误。

[9]鲸类还可以用其他的狩猎方法应付其猎物对抗声纳的防御方式。除了用诱饵的叫唤吸引猎物外，它们也可靠视觉行猎，或者静听猎物的叫声或移动的声音。某些蝙蝠就以这种方式狩猎——它们单单聆听猎物飞行、叫唤或爬行的声音。海洋生物学会的Malcolm Clarke设想了抹香鲸长时间地沉入深海，安静地聆听大乌贼的声音。这可能是为什么鲸类都怎么安静的一个原因。另一个合理的解释是，就象我在前面所说的那样，利用回声定位和声波打击来捕获猎物的鲸类可能会吸引大型的肉食性鲸鱼。例如以小型鲸类和海豚为食的逆戟鲸。如果靠声纳捕食的鲸类却把自己送进了天敌的口中，这真是个最终的嘲讽。

UNIT 9 材料科学与工程导论

材料和文明

[1]制造能力是人类众多的特性之一。当然，所有物品、工具、器件和工程系统都要运用材料来满足其用途。材料在文明的进步中扮演了非常重要的角色，所以人类学家和历史学家会用最基本的材料来标志远古的年代。就是石器时代、青铜器时代和铁器时代。要不是我们现在已有了塑料、硅、钛、高技术陶瓷和光纤等多种精细材料而不是只有某种主要的材料的话，这种年代的标志方法就可以延续到现在了。

[2]纵观历史，由于工匠和技术人员对材料的改进，使产品的改善成为可能。衣物更能抵御严酷的气候或更加美观；更多的工具把人们从辛勤劳作中解放出来；房屋设计得更加舒适；在对付敌方先进武器的国防压力下武器更具杀伤力、更致命；交通工具实现了更远距离更快捷的运输，为食物、供给和娱乐提供了快速的通道。材料的改进不但改善了功能性的产品，还经由工匠们把材料做成预想的物品的能力影响了艺术和技艺。

[3]在早期的文明中，材料也象现在一样对人类的生活具有广泛的影响。在石器时代，优质燧石矿藏的所在地成为村庄的所在地和原始的以物易物的集市。接下来的世纪中，为满足社会需要而对材料的需求造成了更大范围的勘探，政治统治的兴衰，还有战争。开始于约3500年前的青铜器向铁器转变的时代中，材料导致了附加的非技术的社会变化。早期文明中，铁是一种“大众化的材料”。因为铁分布广泛容易获得，铁制农具、工具和用具的引入震撼了每个家族中的普通民众。可以得到金属所带来的好处不再为富人所独享。这种新的大众化材料最光明的前景也许在于使用人数的激增。材料交易需要更多的工匠，进步发生在几世纪、几十年，而不再是几千年了。这种进步的加速一直延续到了现在。

[4]在近代，我们可以举美国和英国的铁路系统为例，说明材料技术与社会经济变迁互利互依的关系。早在1830年，就尝试了利用蒸汽动力进行陆地运输。有几个明显的理由需要铁路。但当时的铁路还只是钉在枕木上的软锻造金属条，还无法得到具有所需特性的、经济的金属。如果没有Kelley（美国）和Bessemer（英国）在钢生产上的研究成果，铁路系统就不可能发展到使美国西部得到开发和使英格兰工业化。相反，如果没有工业和农业对交通运输的要求，钢铁生产的动机、资金和技术也不复存在。

[5]到现代，这种技术和非技术领域互相作用的例子应包括硅材料。从经济的角度，该种材料已导致几十亿美元的工业的诞生。从助听器到宇宙遥测装置，通信已在所有的距离上实现。在家中足不出户进行娱乐活动的可能性，以及在生活的各方面都引进了计算机，使日常生活变得多种多样。这些变化并不仅仅是技术方面的。

材料和工程

[6]许多未来的工程学生会问：“工程师做什么？”最简单、最普通的答案应该是：“工程师改进材料和/或能源来满足社会的需要。”更具体地说是：“工程师设计和制造产品和系统，并监控其应用。”每个产品都是由材料制造的，而在产品的制造、使用、甚至通信等方面都要用到能源。这种设计、生产和使用的互相关系就是工科学生要开设作为大学课程一部分的材料课程的理由。

[7]不同的工程训练着眼于各自的产品和系统的集合。例如，机械工程学生关注汽车、能源动力设备和其它机械产品，而造船工程设计工程师考虑海洋运输船舶，电工程师则在百万瓦的输送系统到毫微瓦的计算机范围内建构电路。进一步的例子还有：化学工程师设计炼油厂，土木工程师设计桥梁，航太工程师设计航天飞机。所有这些产品都是由材料所制造出来的。这些专门的材料应具备合适的性质——首先是制作性质，其次是使用性质。必须不易用坏，具备可靠性。材料加工的花费应合理。现在，选择材料还必须符合环保标准——从原材料资源到生产加工工序、使用、直至最后废弃都应满足。这意味着还要从如“环境工程”、“公共事业工程”这些新的技术领域来考虑材料。

[8]技术的时代也是克服材料障碍的时代。这一点当前在能量转换领域最为明显。太阳能电池的研发要求工程师在半导体提纯和晶体生长方面做得比现在更完美。煤——电转换在蒸汽温度高时有较高的效率。因此我们不应对设计工程师在刚刚得到耐温400℃的材料后马上又想要耐温450℃的材料感到惊奇。材料现在可以使用，但下一步、再下一步就会有更高的要求提出来。我们是无法克服材料的最终障碍的，然而，设计工程师和材料工程师却总是朝着这个方向努力。

[9]材料的替代是另一个工程活动的舞台。为了生产更轻便、更省油的车辆而用铝来替代钢材，但这个过程并不是自动发生的。铝和钢的处理加工不相同，必须更换主要的设备才行。它们的硬度不同，这一点应在设计的细节中加以考虑。工程师只有在比较了成本、加工性和我们的原材料资源及其国际关系的复杂性后，才能显现出用不锈钢替代普通钢来延长桥梁和海运船舶的寿命的合理性。在现代社会中，材料扮演的角色是多方面的。

[10]一些工程师在毕业后从事的第一件工作中并不会涉及到材料，或许其中很少数还不会进入需要考虑材料的工作岗位。然而，大多数工程师或迟或早总会直接或透过技术部门的同事涉入选择材料性质的事物中。材料（和能源）是当今的工程师们无法避开的。

结构 性质 性能 [11]每个人都知道工程师在使用材料时必须考虑材料的类型。不可否认，一些材料因为易获得性、原始性质、成本或使用性能而不能广泛应用。另一些材料，如钢铁、纸张、混凝土、水和维尼龙塑料却应用广泛。当然，还可把这些大类的材料细分下去。例如，有统计说有多达2000种钢材，5000种塑料，10000种玻璃。姑且不论这些数字是否属实，工程师在设计产品是一定面临大量的选择。

[12]对于上述的指标，还应加上材料性质的可改进性。以齿轮为例，在制造时它们必须足够软弱以便进行机加工，但在汽车或其它重型设备中用作动力传送时又必须强硬和耐磨损。所以了解可获得的所有类型的材料的性质和性能的工作量是非常庞大的。另外，每个月又会有几百种新型材料出现在市场上。这意味着不能指望一位工程师能熟知如此大量的材料的性质和性能。然而，工程师可以学习指导材料选择和应用的原理。

内部结构和性质

[13]对工程师或科学家来说显然不可能详细了解所能得到的数千种材料，也不可能跟上新材料的发展。那么，他或她就必须牢牢掌握决定材料性质的基本原理。对工程师和科学家最有价值的原理是：材料的性质是由其内部结构所产生的。打个比方说，电视机或其它电子产品的性能取决于该产品内部的元器件和电路。转动旋钮谁都会，但电子技术员必须了解内部电路才能有效地修理电视机。电工程师和物理学家在设计或改进产品的性能时一定要知道每个电路元件的特性。

[14]材料的内部结构包括原子，原子和其它原子构成的晶体、分子，以及显微结构。在下面的章节中，我们会多多关注这些结构。因为技术人员要生产和使用材料，就必须了解材料的结构，就象机械工程师要为下个年代设计或改进汽车，就必须了解内燃机的工作一样。

性质和加工处理

[15]材料必须经过加工处理，以符合工程师设计的产品所需的规格。工程师将其称为生产。产品最普通的处理步骤就是简单地改变材料的形状，即机加工或锻造。当然，材料的易加工性质是很重要的。非常硬的材料会立刻损坏切割工具的刀锋。而象铅这样的软性材料又会“粘住”锯条，磨损轮子和其它工具。类似地，高强度材料无法顺从塑性变形，尤其是该材料无塑性，或即脆性时。例如，在制造大多数汽车的挡泥板时，若不用最软的薄钢板而改用其它硬的板材时，就会使价格高得令人望而却步。

[16]加工处理通常包含了比机加工或塑性变形来简单地改变材料的形状还要多的内容。材料的性质在生产加工中改变是很常见的。例如，导线在从模具中拖出来以减小线径时会被强化和硬化。但通常硬化并不是用来作导体的铜导线所需要的。相反，工程师在加工用于钢丝绳和子午线轮胎的钢丝时才希望获得这种强化。不论希望与否，只要是生产加工改变了材料内部的结构时，材料的性质就会受到改变。当材料变形时，其内部结构可能改变，材料的性质也就随之改变。

[17]热处理也会影响材料的内部结构。这种处理包括退火、高温淬火、以及其它几种热处理。我们的目的是要了解结构变化的本质，我们作为工程师就可以确定相适应的加工步骤。

性质和使用性能

[18]完成产品的材料被加工成具有一系列的性质——强度、硬度、导电性、密度、颜色等——以满足设计的要求。只要材料的内部结构不变，这些性质就不会改变。然而，如果产品在使用条件下改变了内部结构，就可断定材料的性质和性能会随之变化。这就可以解释为什么橡胶暴露在光线和空气中会逐渐变硬，为什么铝材不能在超音速飞机的许多部位使用，为什么金属在周期性的负载下会断裂，为什么普通钢钻不能工作得象高速钢钻那样快，为什么磁铁会在射频场所丧失磁性，为什么半导体会被核辐射所损坏。还可以无穷尽地列举下去。工程师要考虑的不仅是初始的要求，接下来还要考虑工作条件对材料内部结构的改变，进而对材料性质的改变。

工程方法

[19]工程师的方法是了解特殊应用的基本原理，研究出解决方案。为达到产品和系统性能选择最适合的材料的方案包括了材料的性质，所以工程师必须了解决定材料性质的内部结构。

UNIT 10 能源生产的风险

[1]最早的能源生产的风险的故事之一应该是普罗米修斯，这位希腊之神阿特拉斯的兄弟。因盗取天火给世人使用，被众神之父宙斯用铁链系于山岩，每日遭神鹰啄食肝脏。

[2]许多个世纪的历史过程中，人类主要的能源——木材的收集常导致灾难，但其他的危险，如疾病一直笼罩在人类生活中，因此由能源生产带来的风险就不太引起注意。但逐渐地，公众和科学家都开始考虑不同的能源系统造成的风险。

[3]只是到了1950年代末和1960年代处，核动力开始进入民用时，风险分析才在一个坚实的基础上建立起来。很清楚，如果这种新能源处置不当时会产生严重的威胁健康的风险，所以核工业部门的研究者就将这种风险与其他能源的同类风险相比较。

[4]早期最著名的也许是C. Starr及其伙伴于1970年代在加尼佛尼亚所做的那些分析。在一篇文章中，Starr考虑了燃油发电厂和核反应堆的风险之间的关系。当正常生产的风险和突发事故对公众的影响均考虑之后，他发现后者对健康影响的风险远低于前者。这篇论文和该项目的其他论文为之后的许多分析奠定了基础。

[5]风险和公共政策。要研究能源系统的风险的原因有很多。最重要的一个原因是公共政策。目前，能源系统的选择是基于许多衡量标准之上的。例如开销、原材料获得的难易程度和美学（环境）。风险或潜在的风险倒不是那么重要。但在核反应堆的情况下，这种看法必须修正。因为在减少这类系统对公众健康的潜在危险方面投注了大量的努力。虽然这种努力是否充分还是值得争论的问题，但不容置疑的是已经做了努力。然而，比较起来决策者在能源系统的选择上，甚至部分地基于职业或公共风险方面也很少讨论。

[6]这种忽视是很明显的，因为大多数工业化的社会都花了大量的金钱在医疗研究上，并且通过了严格的法律来处理公共和职业保健。看来随着将来更加注意能源的各个方面，对其风险也会有更多的考虑。

[7]也许风险分析未能对决策者有更大影响的一个原因是，分析常包含了一种能源系统与另一种能源系统的比较。各种能源系统的支持者所支持的系统是针对成本或其他经济标准的基础的，而不是针对对人类健康的损害这样的基础。系统的比较总会让人有些不愉快，这种态度是否改变还得等着瞧。

[8]跨学科的项目。风险分析差不多是如A. Weinberg定义的那样一门跨学科的项目，即它消除了许多规范之间的界限。例如，要对一种给定的能源系统进行风险分析，就必须具备以下知识：（1）职业疾病统计（2）污染的生物学效应（3）能源工厂的工程细节（4）这些工厂的真实历史（5）该系统所需原材料的运输方式及其对公众和职业的风险。因为数据和判断的复杂性，某些分析在结论上会变来变去。这种变化可能出现在跨学科项目的所以调查中，因为无法简化精确的实验室的实验。下面将更完整地讨论这个问题。

[9]风险的可接受度。本文仅讨论风险分析，即客观度量对人类健康的危害。社会对这些风险的理解可能是不客观的。举一个突出的例子，以下所讨论的研究表明使用煤作为能源其全面的职业和公共风险是相对高的，但工业化国家的政府却声明在未来相当一段时间内将依赖这种能源。实际上，煤生产的风险已被社会的意识所接受。

[10]到底为什么对一种能源系统的风险的意识上的等级总是不能依据更为客观的等级，这在某种程度上是基于心理学的问题，也是个比这里提出的还要更值得考虑的问题。然而，可得到两个要点。

[11]第一，在某种程度上，一个人对危险的认识与这个人的经历有关。再具用煤的例子，很少人曾在煤矿各种过，因此大多不会去思考其职业的风险。另一个不再是能源领域的例子，汽车事故是威胁人类健康的主要危险之一，但是引进强制性使用安全带这个挽救许多生命的好方法的法律条文却常遭到公众的反对。就某些人而言，事故总是发生在别人身上。

[12]第二，对于核动力能源系统，显然有一种恐惧的因素强烈地影响了风险的认识。这种影响对一些人在风险接受度的判断上起了重要的作用，P. Slouk 在公众对现代社会风险的民意测验中注意到了这一点。在核动力风险上可能会有比其他形式的能源更多的争论，这反映了在其可接受度上冲突的观念。

[13]风险分析的基本规则。在讨论风险分析的可行的基本规则之前，这里使用的风险的概念应该被定义得更加清楚。风险是偶然的混乱造成的结果。能源系统的事件如炼油厂的事故或水电站堤坝的溃决都能造成死亡、受伤或疾病等健康方面的后果。方程中的事件具有X年发生一次的可能性。这个可能性乘以死亡、受伤或疾病事故（后果）的人数，就可以对风险进行度量，或称风险指数。

[14]虽然没有一组基本规则是完整的，但以下各点至少是目前的风险分析中必须考虑的。其中某些可能很明显或很细微，但在构成信息上无疑都是有用的。

[15] 1. 最后的输出应该相同。大多数能源风险研究假定电力是最终的产品，但在原则上，这项技术可用于其他的能源形式，如液体燃料或机械动能。

[16] 2. 风险应表达成对健康的损害的数量在能源的每个单位上，如焦耳、千瓦时、或兆瓦年。任何单位均可使用，只要保持一致就行。

[17] 3. 风险应为能源系统的寿命期间的年平均值、或标准化值。例如，考虑一个燃煤电站，死亡、事故和疾病的数量应包括电站燃汽轮机的建设，供给煤矿的挖掘，为运输燃料的铁路铺设铁轨等事件。如果该系统的预计运行年限为30年，因基本建设造成的死亡、事故和疾病的数量应除以30，得出年平均值。这个值再加上挖掘原煤、运送、电站生产等等的风险年平均值。

[18] 4. 在对各个能源系统进行比较时，应尽量使用相同的时间范围。这似乎很明显，但在风险分析中接受这条规则相当有含义。举几个例子，在大多数国家中，煤矿事故的发生率近半世纪以来逐步下降。这项分析所用数据的选择会改变使用这种燃料的任何系统的计算风险值。另一方面，近年来，在许多工业上偶发事故的死亡率却保持不变，甚至上升。

[19] 5. 环境影响应与健康影响区分开。许多环境影响与健康的影响确实有紧密的联系。例如，燃烧化石燃料造成的空气污染对这两类均有影响。然后，产生能源的一些环境影响，如水污染，并不总是造成直接的健康影响。区分环境和健康的影响并不意味着降低环境的重要性。环境分析，与风险分析结合起来，已在许多能源系统中进行。但是从简化的角度，区分两种效应是很有用的。

[20] 6. 公众风险和职业风险必须互相辨清，虽然最后有合起来表示总的风险。公共风险有时被认为是非志愿的风险，而职业风险则是志愿的风险。职业风险的起因是清楚，但公共风险可由不同的来源产生。例如，燃烧化石燃料造成空气污染带来的风险，运输材料和燃料，某种能源系统的事故如水电站堤坝溃决，核反应堆的辐射外泻，天然气爆炸等。以一些人的观点，公共风险才是值得讨论的内容，因为，在某种意义上，在社会中永远存在职业风险。另一方面，可以这样认为，不管是一个工人的死亡还是一名普通公众的死亡，对国家而言损失是相同的。这里存在着不能用简单方法解决的哲学上的争论。但在任何情况下，将两种类型的风险区分显示有益于做出较适当的判断。

[21] 7. 如果可能，数据应该界定在一个国家或大陆。用于风险计算的数据常常变化，甚至在一个世纪内亦如此。将其扩展出国界会使得出结论变得更加困难。

[22] 8. 在各系统进行比较时，长期的效应应以相同的方式处理。长期意味着这种效应会在超过几个世纪的时间内影响健康。举些例子，如燃烧化石燃料释放的二氧化碳会改变地球的气候。从铀尾矿中泄露出的放射性氡气体。核反应堆的核废料的存储。因其内在的不确定性，计算这些长期效应的风险经常，即使不是不可能，也是困难的。然而只要有可能，在风险分析中就应考虑到。

[23] 9. 风险的绝对值应该指明。某些评论家认为，一个能源系统的追加的风险比绝对值还更重要。这个追加的风险是超出正常的职业的特殊职业带来的。用这个理由，如果一名石油工人具有比一般工人高得多的职业风险时，这个差别应归于用石油生产能源。大多数的分析师都没用到这种观点，虽然联合王国的E. E. Pochin已考虑这个问题。将会看到，使用追加风险的观点在有关的讨论中主要是从各个能源系统中减去一个常数，并且保持等级不变。

UNIT 11 计算机图形学的发展与研究

[1]将计算机图形学带入1980年代的起点需要在研究和发展上投入相当数额的资金。这些投资主要是由宇航、汽车和国防工业提供的。大量的工作是在美国和小部分英国的公司和大学进行的。初期阶段就看到计算机图形学的潜力的公司有波音、洛克希德和通用汽车，这大约是在Sutherland举办研讨班的那个时期。

[2]通用汽车公司是IBM开发汽车设计专用的精巧图形系统的第一个用户。这个系统称为DAC-1 (design augmented by computer)。这个系统当时是秘密安装的，到1964年秋季的计算机联合会议上才逐渐为公众所了解。DAC-1是1960年代末的许多为专门用途而开发的可用于汽车设计的计算机辅助设计系统中的第一个系统。汽车、飞机和其它高度工程管理的产品的设计激发了开发可用于成千上万的不同制

造商的更通用的CAD设备。

[3]最成功的项目之一是由Ilek实验室开发的用于透镜设计的早期系统。透镜设计所需的图形计算是如此复杂，使计算机辅助设计成为其必由之路。Ilek的研究学者的策略是对的。他们的系统后来被Control Data公司购买并商品化，为更广泛的用户提供了一项新的技术。

[4]与广泛使用的计算机辅助设计对比，也许更令人惊奇的是，第一个计算机图形学的主要研究中心却幸运地建立在美国中西部的一所小大学中。犹他大学独享了大学研究的一段黄金时光，学生和教师共同工作，攻克了一个又一个用计算机表示图形上的难题。这种个人与周遭的独特结合产生了显著成果的情况是很少见的。

[5]在加州北部的伯克利任教时，David Evans教授看了由Ivan Sutherland 用Sketchpad制作的影片。“我为之兴奋”他说：“但并没有立刻采取行动”。不久Evans教授接受了在犹他大学领导计算机科学系的职位。受限于大学较紧张的预算（犹他州虽然美丽，却不富裕），Evans被迫集中全系的资源于一个谨慎选择的研究领域。他选择了图形学。

[6]计算机图形学对犹他大学的学生们是个不同寻常的、富于挑战性的研究领域。这包含了远超过传统计算限制的工作，例如包括透视法则、光构图和颜色科学。甚至350年前就被笛卡尔变成代数学的图形又成了大学研究的主要目标。

[7]1972年在犹他，学生们夜以继日地工作，发现了如何用计算机描述物体的形状和外观的方法。这些学生之一是Ed Catmull，他目前在Lucasfilm领导了一个图形研究团体。回忆在犹他的岁月时，他说：“当时只有很少的设备，但那时出现了奇迹，许多好想法不断涌现。”Catmull自己的研究方向是找出产生曲面图象的方法——不是如球体和园锥体这样简单规律的形状，而是通常形状的表面。他通过把各表面分成非常小的图块，每个图块与其它图块的关系可以由计算机用数学方法定义出来。这项研究逐渐被证明具有很高的价值，如在宇航领域，机翼和机身的曲面是设计中的主要部分。

[8] Evans教授的另一名学生是James Blinn博士，他为喷气推进实验室所做的太空航行计算机仿真已为全世界的电视观众所看到。Blinn博士攻克了许多计算机图解表示法上最困难的问题。他发明了几种方法，有效地表达出逼真的三维物体，如表面成形法。他从用线框画出线条构图开始，再加上颜色块——产生表面——然后再用纹理覆盖表面使其产生真实的外观。所有这些效果的产生都是通过编写计算机程序，然后把物体一块一块地在屏幕上拼凑起来。一旦程序编制完成，其它的事情就相对简单，较没经验的人也可以重复这个处理过程，用相同的技术产生完全不同的物体。

[9]犹他的工作成功之后，其它研究单位也开始对计算机图象学产生了兴趣。主要的影响是在纽约技术研究所建立了一个新的、令人兴奋的项目。NYIT的创始人Alexander Schure博士推动了一项称为“The Works”的耗资几百万美元的雄心勃勃的研究计划。这也是Schure博士一直想要产生的运动图象的名称，这个名称来自“robot”一词的原意，即由捷克语robota（意即“被迫工作”）而来。影片不是由传统的工具如摄影机、灯光和舞台设备所制作，而是完全由计算机制作。学生们的任务是找到制作的方法。

[10]自然，许多最具才华的计算机图形学的学生们被这个想法激起了好奇心，几个前犹他大学的毕业生也来到了NYIT的老Westbury校园。现在研究的焦点是纯粹的计算机制图，重点放在制图本身。特别关注计算机绘画、计算机美术和动画。分析了传统的电影动画技术，编写了能够仿真“中间态”的程序，即画出动画序列的关键帧之间的那些帧图象。其他的研究者，其中有Alvy Ray Smith，他解决了计算机绘画的问题。怎样用颜色填充一块区域，怎样对计算机描绘颜色，怎样仿真水彩和油画的效果——这些都是Smith博士和他的同事们关心的问题。这些新的问题是图形学研究的新时代的特点。对图象本身的特别关注，以及开发产生精细图象的方法，NYIT的研究者吸引了图形设计界的注意。电视公司、广告商和电影制片商开始注意这些用计算机制作图象的人。在SIGGRAPH的年会上，每年“The Works”都要展示几分钟的演示，虽然距其想达到的90分钟的长度还差得很远，但“The Works”还在继续做下去。

[11]NYIT研究的主要推动力已是开发一个对用户友好的系统，即设计出非专家级的用户也可以使用的系统。这是图形学研究的一个最重要的部分。如果图形设计者、动画制作者和插图画家能得到全面的技术时，用户友好就成为最值得关心的问题。在1980年代初商业化的计算机绘画系统软件包中，NYIT的一些工作做得无与伦比的好。这样，许多原先不熟悉计算机绘图技术的设计者也能熟练地应用计算机了。132页所示的图形就是一个例子，该图由Video Pelette绘画系统制作。

[12]然而，在计算机图形技术可被设计者容易地以他们能够支付的价格得到之前，还需要硬件特别是显示技术的进一步发展。图形设计者在传统工具上的投资相对要低得多，而计算机图形系统要有功能强大的计算机，还包括高分辨率显示器，胶片或纸张的硬拷贝输出（跟屏幕上短暂的影象相反），以及通用的软件包（程序，即指令集，如此称之为了有别于“硬件”，即实际的计算机及其外围设备）。

[13]这样的进步会发生吗？在回答这个问题之前，我们应该仔细检查一下目前的计算机图形技术。本书中所举的已制作出的那些系统的价格在一千美元到一千万美元之间，其中很大部分是昂贵的硬件。虽然由计算机产生的图形已出现在实验室中，并可在令人惊奇的广泛领域使用，但它们仍未达到每个人都可使用最精细技术的阶段。正如Derrick Sherwin——英国顶尖的计算机动画专家——所说：“最好的东西总是高技术的东西。没有任何捷径可走，并且无法造出机器来做人脑所做的工作，即编写和控制复杂的计算机程序。”

[14]如果Sherwin是对的，那么计算机图形学就将主要限于拥有完善设备的公司或研究所的专业用户范围。然而在本世纪末，计算机科学一定会有惊人的进展。不管怎样，现在小学生们已在使用相当于IBM Mark 1原型机功能的设备，他们正成为操作个人计算机的高手。个人计算机虽然还达不到高质量图象所需的速度和解析度，但已具有很好的图形能力。还需要在世纪功能强大的“芯片”，即超大规模集成电路（VLSI）方面取得重大进展，小型而又廉价的图形计算机才能应付实际图象控制所需的成百万次计算。产生逼真的、有阴影的、全彩色的、自动计算光源的图象的能力将使计算机图象成为照片的有力竞争对手。

[15]到1984年为止，计算机图形学的研究已使专业人员能媲美照片的真实性。被摄影师称为“包装拍摄”——用于广告中的商品照片——现在可在计算机中仿真得如此之像，以至于和照片几乎难于分辨。到世纪之交，如果有了高分辨率显示器、廉价的胶片记录仪和超

高速个人计算机，计算机图形就可以取代传统的光学照相技术。这将对我们制作图象的途径是根本性和戏剧性的冲击。

UNIT 15 未来年代的远程通信

这是1998年11月25日，全美国的汽车经销商们都兴奋地等待着下一年的第一个新车型。Bob Barnes经理早早地来到了他位于新泽西郊外的Fareast Motors汽车展示厅。Barnes很快地看了看他的办公终端的屏幕（一种标准的单色显示声音-数据装置，花89.98美元从当地一家打折扣的电子商行买来的），他将视窗切换到赛车报道和当天要做事情的项目上。在屏幕底部忽然出现了一个眨着眼睛、招着手的卡通图形，表示有重要消息进来了。Barnes点击一下这个图形，屏幕就淡入淡出了一条标题。

98.11.25根据东京总部的经销商名单发往Fremont！

重要消息

致所有北美经销商：

1999年北美的“E”型轿车将采用改进的前端悬挂系统。 Fareast Motor公司设计部

再点击一次这个标题，屏幕变成大字显示，描述明年的汽车在悬挂系统上的一项重大安全改进。屏幕上字符显示逐行上卷，并展示出一幅计算机绘制的悬挂系统示意图，同时一个女性的声音读出这条消息。随着设计图的缓慢转动，解说员讨论了该设计的重要部分。然后屏幕播放了一段有伴音的影片，解说了在东京总部所做的悬挂系统的机械改进。整段信息以Fareast公司标志和几小节欢快的公司歌曲结束显示。

Barnes把这条消息转发给下属的服务部门，并在前面加上要求立刻处理的声音信息。他知道部门经理会保存好整条消息，并在部门的大屏幕投影系统上用全彩色显示给每一位机械师看。

——以上是通信专家们对未来年代远程通信的乐观预计。

[1]在概念上传送多媒体信息与现在的电子邮件是类似的，但极大地扩展了信息量和效果。这是全世界的公共和私营网络希望有朝一日向他们的客户提供的典型服务。除了提供宽带传送之外，未来的网络很可能会将办公信息系统、家庭电子娱乐以及现有的通信设备和网络结合在一起。这些集成的系统将扫除个人交际和商业性交际中的大部分地理障碍和媒体障碍。

[2]将通过智能宽带光波网络集成大量的通信能力，网络的结构和元部件正在研制和开发。朝着所谓全球通信的方向发展： ·人们在任何地方、任何时间，用任何媒体或多种媒体进行通信。

·以多媒体检索和共享不同来源的信息，包括在共享的电子环境中共同工作。 ·根据用户点播，向家庭或办公室发送各种各样的文化、娱乐和教育材料。

[3]没人知道这样的网络多快会有，也不知道人们热衷于什么样的服务、是否愿意掏腰包。更进一步地看，传送格式的国际标准还未达成一致，虽然有一项大约每秒140兆位的“H4”频道率可能成为未来的标准之一。

[4]目前，全世界的电话网络已经朝着进行宽带通信的公共系统方向发展，要统一电话、视频和数据通信。虽然，并不需要摈弃全部现有的技术从头开始设计，但是这一计划要能行得通的话，就一定要使光波通信和软件控制广泛应用而且经济。

[5]研究和开发目前集中在西欧、日本和美国的一些大公司进行，如：法国电信、英国电信、西德邮电部、日本电报电话、AT&T贝尔实验室、贝尔通信研究所。各国都在进行宽带试验，从面向家庭视频点播和数据服务，到面向公司团体的电信会议，以适应国际市场的需求。许多国家希望在10至15年内建成宽带集成服务数据网（BISDN）的初始结构。

公共网络的发展

[6]全球通信既被技术推动，又被市场拉动。技术的发展推动全球通信采用光纤电缆、高速交换和新型软件进行光波传送，使得集成服务网络的运作成为可能，并且经济。而市场的有力拉动来自大公司遍布世界的自动化办公室和工厂，来自消费类电子的快速增长，来自先进的信息和设计系统的需求——所有这些都很快就会超出现有通信设备的能力。

[7]过去不太成功的小规模的、消费者导向的新服务试验，如交互式在家购物，并没有阻碍电话公司、政府公有事业和其他大公司提供通信服务，甚至很大部分的服务采用的是不适当的早期技术。通信公司指出，最有利的市场处于事务和商务通信、为商业和教育团体提供信息服务、以及家庭娱乐。为了能提供这些服务，公共通信网络的开发者们正在使现有的网络数字化、智能化和宽带化。

数字化

[8]所追求的是通过数字电路进行传输、交换和用户访问，因为这样可以得到较好的传输质量，容易将完全不同的媒体集成起来，并且运行比较经济。要将任何类型的通信信息——声音、数据、图形或图象——用一和零构成的数据流来表达，就得要求频道的容量能从进行遥测的每秒几位到高清晰度电视（HDTV）的每秒十亿位来改变。所以，在集成不同类型的通信业务上造成困难的是对频道容量范围的要求，以及在保持时间上相等的宽范围要求。

[9]在高容量的通信业务上，数字系统实际上比相应的模拟系统便宜。大多数长途电话已经转换成数字信号，通过内部网络的铜导线或光缆来传送。美国主要的通信公司正在他们的中心办公室安装数字交换设备；高水平的收费处则已经是数字交换了。

[10]在美国和欧洲称为集成服务数字网（ISDN），在日本则称为信息网络系统（INS）是全世界数字化的下一个主要步骤。

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