博沃科技素材飞天越海，翻山越岭……科学家的探险绘画就是这么惊心动魄

用户投稿 2025年10月15日 20:40:01 15 0

飞天越海，翻山越岭……科学家的探险绘画就是这么惊心动魄

文图/刘夕庆

冒险是人类获得文明的重要渠道之一。总有不少科学探险家，他们对神秘的大自然充满了敬畏，同时又对未知世界充满了好奇。他们痴迷于对极端险峻环境和目标的探求，有时甚至不惜付出生命代价，执着于冒险后才能得到的发现。

从风云多变的天空到深邃浩渺的太空，从茫茫大海到环球之旅，从喷发的火山到极地探险，处处留下了他们飞越、漂泊、跋涉的足迹和许多令人惊心动魄的探险画面。今天，我们就跟随部分画作，去体验去见证他们的勇敢与追求。

飞上蓝天，穿越太空的探险

几千年来，许多勇士做了种种努力，试图通过人类自身的力量实现飞行梦想，但均未成功。直到19—20世纪之交，人类才终于依靠发达的科技手段飞上了天空，不仅如此，后来人类还实现了登月和建立太空站等计划，完成了从前只有在神话中才能实现的伟大壮举。

由于受地球重力的约束，人类只能在地表上活动。有些人认为人之所以不能飞起来，是因为没有翅膀，只要造出一个合适的翅膀，人大概就可以像鸟儿一样在空中飞翔。人们最早实现升空靠的是热气球和飞艇，它们升空的原理即阿基米德的浮力原理。 1782年11月，法国造纸商蒙哥菲尔兄弟受烟火上升的启发，设计了一个热气球。升空实验在法国引起了轰动，公众非常渴望看到热气球载人升天。1783年11月21日，法国青年科学家罗泽尔和达尔朗德完成了首次载人升空试验，他们乘坐热气球升到了26米的高空。

热气球在高空中如不继续加热，就会冷却下来从而自动落到地面。于是物理学家想把氢气引入气球中（氢气的密度比空气要小）。法国气球专家、查尔斯气体定律的发现者雅克·查尔斯于1783年在几千名热情观众的注视下，进行了第一次上升约914米之高的气球之旅。

左画：查尔斯与同伴在1783年进行的第一次气球之旅，背景的建筑是凡尔赛宫；

右画：第一次世界大战，德国利用发明的飞艇向波兰首都华沙投掷炸弹。

世界上第一架飞机是由美国人威尔伯·莱特和奥维尔·莱特兄弟制造的。 从1896年开始，他俩就研究飞行技术，并立志制造一架用引擎驱动的飞机。与其他飞行设计爱好者不同的是，他们一开始就非常重视理论指导，系统阅读了空气动力学方面的许多文献，充分吸取了航空先驱者们的经验和教训。

1909年7月25日，法国人布雷里奥驾驶自行设计的飞机飞越了英吉利海峡。他从法国海岸出发，用了36分钟飞行了42千米，最终到达英国——这是飞机史上的第一次国际航行。

人类发明飞机后首次飞越英吉利海峡的画作——画中两青年手握的分别是当时法国国旗（左）和英国国旗（右）

与航空相比，人类航天梦的成功之路则更要漫长。艾伦·比恩是阿波罗12号上的一名成员，同时也是一位太空油画家。 他用绘画记录了自己月球探险的经历。阿列克谢·列昂诺夫是第一个在太空行走的地球人，同时也是一位不折不扣的艺术家和插画家。 他还是携带画具进入太空的第一人，他在太空中用这些绘画工具记录下了他亲眼所见的太空景象。

左画：维谢洛夫的画作《太空研究》——揭示了失重情况下太空中的种种科学奥秘；

右画：宇航员兼画家阿列克谢·列昂诺夫描绘宇航员“太空行走”的画面。

《阿波罗登月宇航员》——这是美国航天员兼画家艾伦·比恩描绘的自己登上月球时的油画，写实性很强

漂洋过海，环球远航的探险

中国明朝第三任皇帝朱棣（又被称为永乐大帝）从1405年开始，启动了七次兼具探险考察、外交和商贸使命的航海之旅，并任命一位名叫郑和的官员负责指挥。郑和的第五次、第六次航行是最为艰辛和遥远的旅程，船队甚至抵达了东非沿岸的许多地区（索马里、摩加迪沙和蒙巴萨等）——当地曾发现过中国15世纪制造的器物。

左画：中国画“白描”式手法对航海探险家郑和的描绘；

右画：描绘郑和船队在惊涛骇浪中前行的油画。

《物种起源》的著者、英国人达尔文长达5年的环球科学历险在科学史上极有意义。 在贝格尔号舰上的科学旅行，使他大大开阔了眼界，并最终创立了生物进化论。当他在南美洲自北向南看到动物亲缘关系相近的种群逐渐变化时，一切就很清楚了，因为这只有用“物种在逐渐地发生变异”才能解释这类事实。通过长期观察动植物的生活情况，他对于到处进行的生存竞争有了深切了解，因此他顿悟到，在这些情况下，适于环境的变种将会被保存下来，不适的必将被消灭——其结果就是新种的形成。

达尔文所乘坐的贝格尔号舰（左边）到达海湾时的情景——它简直就是一幅风景画，当地小筏上的土著人（右下）向其招手致意。

18世纪60年代末，又一位航海探险大家登上了历史舞台，他就是英国人詹姆斯·库克。 他在奋进号航船上绘制新西兰地图的探险经历成为了探险史上的佳话。库克指挥奋进号以沿着海岸线前进而不触碰海岸的方式（实际上这种船只以动态航行的方式充当了科学观测的仪器）推断出了海岸线的基本轮廓，绘制出了陆地海岸图。这里，船只不仅充当了科学实验的仪器、运载实验仪器的容器，也充当了科学研究的重要地点。

探险中的库克船长肖像——当时他所用的航海仪器和设备保证了其航行的准确性，最后他逝于他所钟爱的航海探险途中（绘图/刘夕庆）

深入山地，观察火山的探险

冯·洪堡 是一位出生于德国柏林的博物学家和探险家。1799—1804年，他和艾梅·邦普朗 在南美洲探测未知大陆。在安第斯山脉，他们试图攀登高约6100米的休眠火山钦博腊索山，但未到达顶峰。作为这次经历的一个结果——他们第一次描述了“高山病” 。往南走，他们惊讶地看到海岸线的迅速变化——从厄瓜多尔潮湿炎热的热带丛林转变为秘鲁的沙漠。洪堡还做了许多海上和陆地的温度记录，发现有一个冷洋流向北移动，并控制了沿海的气候，这就是“洪堡寒流”，现在叫作“秘鲁寒流” 。后来他们穿越中美洲，倡议开辟一条运河连接大西洋和太平洋。

一幅描绘洪堡和他的探险团队在厄瓜多尔向钦博腊索大火山进发的画作（局部）

1828年，英国杰出的地质学家莱尔 开始着手写作一本展示他的观点并带有大量证据支持的地质学名著《地质学原理》 。为了寻找支持性证据，他有时必须进行一些探险性的收集证据素材的工作。《地质学原理》第一卷发表于1830年，1832年和1833年他完成了《地质学原理》的第二卷和第三卷。其中，他关于地球巨大年龄的观点给人们留下了深刻印象，莱尔的成就是把地质学放在一个严格的科学立足点之上，大力宣称当前起作用的同一法则也控制着过去的年代——正像物理学定律一样。 当然，它们都要有事实证据的支持，而地质学、地理学观点的许多支持证据都要来自于深入山地、观察火山的探险。

左画：莱尔冒险研究的地区之一——西西里埃特纳火山附近的博沃峡谷（注意远处雪山顶的火山还冒着烟，说明此火山为活火山）；

右画：莱尔《地质学原理》（1830—1833年）第三卷第93页的插图——莱尔本人1828年12月1日在埃特纳火山顶所画的素描

事实证明，科学探险虽然充满未知和荆棘，但它却以满足人们的好奇心及不同途径、多姿多彩的目的地为诱惑，吸引了众多敢为人先的勇士们去探究。他们中间不乏画家和喜爱绘画的人，否则，我们也不会在此欣赏到这些兼具科学性与艺术性的绘画作品了。

阳澄湖“达Ⅲ”背后，问题发现和推动解决机制如何发挥效用？

5月24日，江苏省苏州市水生态环境问题发现和推动解决支撑平台入选“第七届数字中国建设峰会”典型应用案例。平台获奖的背后，是阳澄湖生态环境治理取得历史性成绩，湖心国考断面水质由往年的IV类提升至2023年的III类。

面对当地河网密集、工业企业众多的治理难题，苏州市人民政府与生态环境部环境规划院通力合作，严格落实国家“三水统筹”的保护要求，创新问题发现和推动解决工作机制，打了一场漂亮的水生态环境保护“攻坚战”。

科技助力，关联分析，挖掘深层次问题

在苏州市生态环境局，工作人员向记者展示了一张阳澄湖流域总磷遥感反演结果示例图。底图是阳澄湖流域的卫星影像图片，图中蓝、黄、红等色块清晰地反映出不同位置的总磷浓度情况。

那么，远在高空的卫星是如何对地面流域的总磷浓度进行遥感监测的？“水质遥感反演主要借助光谱特征信息和水体污染物浓度之间的关系，通过模型反演获取水质情况，具有监测范围广、时间同步、成本较低等优点。”生态环境部环境规划院研究员张文静告诉记者。

通过卫星水质反演与地面采样监测结合，精准识别水质异常区域，这样的实践只是苏州市运用先进技术发现问题的一个缩影。按照“受纳水体—入河排污口—排污通道—污染源”全过程监管的路径，苏州开展了一系列水环境监测溯源工作，为全市重要河湖来了一次“全面体检”：

利用无人船对水质异常河段进行暗管排查等工作，获取违法违规排污线索；通过水基因分析开展水污染溯源，初步判断污染水体及入河排污口污水来源；前往水质异常河段核心汇水区，结合水基因溯源结果进行污染源详查……

除去先进技术手段的助力，如何在纷繁复杂的数据中抽丝剥茧，通过逻辑关系的分析和处理，挖掘数据背后隐藏的深层次问题也尤为重要。

在苏州市城镇水污染治理工作中，一个名词非常关键：水污染物。2021年开始，苏州市开展城镇区域水污染物平衡核算工作，其内容便是从城镇生活“水污染物”收集量入手，引入校核浓度，由“水污染物量”推算“污水量”，并进一步计算城镇生活污水有效收集率。

“受到排水管道混接错接、雨污合流等因素影响，单靠城镇污水处理率并不能真实反映城镇生活污水收集处理水平。以城镇生活‘水污染物’的收集水平反推城镇生活污水收集量和有效收集率，是现阶段评估城镇生活污水收集情况相对科学、有效的手段。”生态环境部环境规划院高级工程师彭硕佳介绍。

数据的关联分析，可有效支撑问题发现。“通过关联分析城镇污水处理厂逐日进水污染物量随降雨量的变化，与非降雨期间做对比，可以大致估算降雨引发的污水溢流量；通过分析各污染指标协同变化、主要污染物空间分布、入湖污染物通量变化以及内源释放指示指标情况等，可找到阳澄湖水质波动症结。”苏州市生态环境局水处处长陈建宁说。

综合施策，三水统筹，确保治水见成效

为了提升水环境治理措施的精准性，苏州市对重要水体和重点领域行业分类施策，其中纺织行业的“一行一策”便极具代表性。

“苏州市纺织企业数量和工业总产值均占江苏省纺织行业的三分之一，曾经存在污染治理效率低、企业排污指标紧张等问题。传统纺织业能否实现绿色转型提升，直接关系到苏州经济的高质量发展水平。”生态环境部环境规划院高级工程师郭黎卿介绍。

2017年以来，相城区通过重拳出击，猛药治疴，关掉27家印染企业。2023年，吴江区淘汰低端低效喷织企业828家，涉及喷水织机56372台，全面推动拟保留类喷织企业的整治提升工作，以提升改造、分类整合、淘汰关闭三种方式提升各乡镇喷织废水终端处理能力，积极探索打造现代织造产业园区，吴江区喷水织造企业逐步走上绿色高端纺织路线。

推动问题解决，需要分类施策的精准治理，也需要“大处着眼”的系统考虑与谋划。而在苏州，要确保治水见到显著成效，“三水统筹”的理念必不可少。

为进一步修复水生态系统，苏州市从2021年开始实施阳澄湖万亩水生植被修复试点项目，计划重建湖区水生植被1万亩，以此来净化水质和提高水环境容量。“我们种植阳澄湖原生沉水植物群落，包括苦草、黑藻、金鱼藻、穗状狐尾藻等。”苏州市生态环境局太湖处处长黄延成说。

两年多时间过去，阳澄湖水生植被修复情况如何？2023年开始，苏州市委托生态环境部环境规划院、中国水利水电科学研究院进行阳澄湖水生植被种植情况调查和种植效果评估，这也是苏州开展全市河湖水生态摸底调查的工作内容之一。“结果显示，恢复区水生植物生物量、盖度、种数等较工程实施前显著增加，恢复区种植的水生植物对削减阳澄湖水体中总磷确实具有一定贡献。”苏州相城区生态环境局副局长王林伟告诉记者。

与水生态修复同步的，是对阳澄湖水环境、水资源的综合治理。“十四五”以来，阳澄湖流域新增城镇污水处理能力8万吨，新建污水管网26公里，污水收集处理率逐步提高；采取控排和物料替代等措施，推进涉磷企业标准化、规范化整治，有效削减工业企业总磷排放3.92万吨；沿湖1公里范围内全部完成生态拦截沟渠建设和农田退水监测，并开展农田退水循环利用试点……

“阳澄湖作为养殖湖泊，同时也是浅水湖泊，其水动力复杂，外源输入多，能够‘达Ⅲ’是依照‘三水统筹’理念进行综合治理的结果。”生态环境部环境规划院水所所长赵越说。

一方好水养一方好蟹，对阳澄湖的治理效果，蟹农是看在眼里、乐在心上。“近几年阳澄湖越来越清澈，大闸蟹的品质也越来越好。”阳澄湖周边蟹农说。

搭建平台，集成数据，智能化支撑问题发现、解决

苏州市2000余家重点排污单位、83家城镇污水处理厂、400多个关联入河排污口、80个国省考断面，如何更直观地厘清这些主体之间的关联关系？苏州市生态环境局水处副处长柳奇告诉记者，在生态环境部环境规划院、深圳博沃智慧科技有限公司共同研发的“苏州市水生态环境问题发现和推动解决支撑平台”上，这些关系一目了然。

记者发现，通过问题发现和推动解决支撑平台的全景地图，可以轻松找到不同排污口的位置。点击其中一个排污口，系统平台可以显示出该排污口上游涉及的所有排污单位信息，以及下游受纳水体的名称，工业企业、污水处理厂、入河排污口、受纳水体上下游之间的关联关系非常清楚。

据介绍，问题发现和推动解决支撑平台接入的数据数量繁多，包括国家排污许可证系统数据，污染源在线监测数据，全市水质自动站、手工断面监测数据，卫星遥感数据等。

生态环境部环境规划院副研究员谢阳村告诉记者，平台的亮点并非仅是海量数据的可视化展示。集成庞大数据体系的根本目的，还是在于利用自动化、半自动化分析工具支撑快速研判问题，并利用平台高效完成城镇区域水污染物平衡核算、水质波动成因分析、城镇污水收集效能评估等工作。同时平台还能够一键生成水质通报、问题研判报告、遥感监测报告等。

记者拿到一份由平台自动生成的2023年第5期水质遥感监测月报，文件采用图文结合的方式对2023年5月澄湖流域、阳澄湖流域的总磷浓度情况进行介绍。其中包括总磷浓度高值区域位置，同比2022年5月的浓度变化情况，以及环比2023年4月的浓度变化情况。

此外，数据分析和日常发现的水环境问题都可以通过平台及时交办属地和监督落实，并实时掌握问题解决进度。“一套完整的水生态环境数据集，直接服务于问题的分析与处置，能够极大提升精准治污水平，对苏州市持续提升水生态环境质量尤为必要。”生态环境部环境规划院副总工程师王东说。

过去一年，苏州市80个省考以上断面水质优Ⅲ比例达到95%；断面水质Ⅱ类比例达到66.3%，全省最高；太湖湖心区、阳澄湖心2个国考湖泊断面水质实现“水十条”考核以来首次达Ⅲ，取得平原河网区大型湖泊水质达Ⅲ的突破，一幅水城相融、人水和谐的秀美画卷正在苏州徐徐展开。