书城教材教辅启发青少年的科学探秘故事
72695900000005

第5章 科学探秘故事(4)

“首先,舟木为来客准备了一个坐垫,这说明来客辈分要比主人低,而井上龙夫是舟木的大学时代的前辈,飞田银造又是叔父。舟木是不会让他们中任何一个人坐坐垫的,所以他二人是清白的。”阿良尽量平静地说道。

“你在来我这之前,已经杀了舟木。趁我上厕所的时候,你拨打了314,而且放下电话后会马上被打回来,你想借此来隐瞒舟木被杀的时间。”阿良的语调有些发颤。

“而最关键的是舟木手中的飞车,只能十字移动,这是暗示你——十文字悦子是杀人凶手。我说得对吗?”说到这,阿良觉得一阵心痛,他在为一个好朋友惋惜。

十文字悦子脸色苍白,她静静地对阿良说:“阿良,你能陪我去自首吗?”

阿良有点艰难地点了一下头。

握在死者手里的点心

法国数学家罗伯今年已经40多岁了,却一直过着单身贵族的生活。在念完博士后,他就一直致力于数学方面的研究,以至无暇顾及个人生活。

这天,他参加了一个数学成果颁奖大会,他的一项研究获得大奖,光奖金就一万法郎。

罗伯揣着钱兴冲冲地赶回了公寓,这些钱够他生活很长时间了。罗伯掏出钥匙,刚准备开门,就听见身后有轻微的脚步声。回头瞅瞅,却没有一个人影。罗伯笑了笑,自言自语道,“人要是有了钱,就喜欢疑神疑鬼。”

进了房间,把钱放进保险柜,罗伯倒了杯香槟,慢慢品味着成功之后的喜悦。

这时,门铃响了。进来的是公寓的看门人。

他一见罗伯,便高高举起手中的一盒点心,说:“亲爱的数学家,祝贺你拿了奖,这盒点心是我祝贺的礼物!”

罗伯接过点心,道了谢,看门人便告辞回楼下值班室去了。

当天晚饭后,看门人打着手电,按惯例开始了对公寓的巡视。他叼着烟,来到二楼,见到214—号房间——罗伯的处所房门虚掩,便想偷偷溜进去跟他开个玩笑。

他刚走到门口,竟吓得目瞪口呆,半天也讲不出一句话。

罗伯先生躺在地上,鲜血映红了绿色的地毯,他瞪着恐怖的眼睛,望着看门人。看门人吓得魂飞魄散,跌跌撞撞赶回值班室,向警方报了案。

警方在勘察了现场后觉得凶杀案十分头痛,现场没有任何线索,而罗伯的房间好像又没有丢失过什么。

正在他们查找线索时,门外传来了一阵嘈杂声。一个黑色礼服的中年人竭力挤开拦堵他的警察大声喊着:“罗伯怎么啦!他怎么啦!”

原来这个人是罗伯最要好的朋友,数学家洛西,他碰巧路过此地,便上楼来瞧瞧。

他一见罗伯躺在血泊中,便忍不住抽泣起来,他紧紧握住警长的手,沉痛地说:“警长,你无论如何要抓到凶手,你知道吗,罗伯的死给法国的数学界带来多大的损失!”

警长叹了口气,拍了拍洛西的肩膀。

洛西很自觉地站到门外,托着下巴,悲伤地凝视着倒在血泊中的罗伯。他觉得罗伯的眼睛似乎有什么话要告诉他。顺着罗伯的胳膊望去,洛西发现罗伯手里紧紧捏着一块点心,点心的一部分都被捏成了粉末。

警察们处理完现场,洛西也回家了,接连几天,他一直沉寂于悲痛中,罗伯同他的多年友谊和被杀的惨状交替出现。他最后决定去警察局打听打听案情的进展。

警长热情地接待了洛西,并告诉他凶手抢走了那一万法郎,这是一起杀人谋财案,可现在却没有任何线索。临走前,洛西找警长要了一张罗伯被杀现场的照片。

瞅着照片,洛西想到了一些疑点。罗伯为何死死攥住那一块点心?点心又代表着什么呢?洛西苦苦思索了好几天,蓦地一个念头闪过了他的脑际。在英语中,点心叫“pie”,派而在希腊语中与pie同音的π就是圆周率,圆周率约等于3.14。难道这是罗伯的暗示吗?不管如何,必须先去查查。

洛西连午饭也没吃,就直奔罗伯住的公寓。看门人对洛西说:“唉,罗伯真是个好人,可……警察怎么还捉不到凶手?”

洛西打断了他的话题,问起了314房间客人的情况。

“那个混蛋呀,我真后悔让他住进来,他除了喝酒,就是赌博!”

“他还住在这儿吗?”

“不,罗伯先生被害的第二天他就搬走啦!”

洛西把他的疑问告诉了警方。警长认为这个想法太离奇。但由于罗伯的知名程度,还是决定查一查。

很快,警方抓到了凶犯塞斯。塞斯一见警察,吓得腿肚子直打抖,连声说:“我讲我讲,我什么都告诉你们,我并不打算杀害罗伯,可他认出了我!”

原来,那天塞斯赌博输光了钱,连晚饭都没了着路。路过街口的商店时,他看见橱窗里彩电正进行数学大奖的颁奖仪式。获奖的那个人如此面熟,好像在什么地方见过。

塞斯凝神细想:“对了。”他一拍脑瓜,“他就住在我的楼上,是个单身汉!”

为了钱,塞斯决定铤而走险。

事发当天,塞斯用匕首威胁罗伯,低声喝:“把钱交出来!”

罗伯却说:“你不是住在我楼下的邻居吗?”

塞斯愣了,他原以为公寓内有400多人,而自己又刚搬来没半个月,没人认识他。但他的如意算盘打错了。因此他只好来了个一不做,二不休,杀了罗伯。

讲完这一切,塞斯抱着头,说:“我不想杀人,可他认出了我,我没有办法……”

长江洪水:有多少问题需要解决

4月3日,刚刚在北京参加完“气候变化国际科学讨论会”的施雅风院士匆匆返回了南京,因为一项题为“气候变化与长江洪水”的讨论会正在等着这位84岁的老人。参加这次研讨会的近90人当中,有来自中、德等国的科学家,有水利部门的官员、技术人员。如果仔细观察就会发现,中方来宾的单位驻地几乎全部在长江两岸。

科学家们各自介绍预测模式、各种平台或者科研成果时都是侃侃而谈,但面对“未来5—10年,长江流域将发生多少次、多大规模的洪水”这个问题时,他们会讲,科学在这个问题上面临的很多困难,总之,现在给不出答案。

此外,还有许多问题困扰着科学家们:为什么在整个流域增暖增湿的状况下,四川却在逐渐的变冷、变干?为什么有记录以来的最大洪水却发生在比较冷的时期?为什么极端旱涝灾害发生在同一地区?

但是,大多数科学家可以肯定地说,未来5—10年内,长江流域将进入一个显著的增暖增湿的过程。至于增温的强度,科学家们的意见比较一致,到2050年,温度上升2℃左右;而降水量的预测范围则比较大,在10%—30%之间。

面对这样肯定的答案时,解决一切尚难说清的问题就变得更加急迫。面对长江洪水,人们有多少问题需要解决?

1.洪水预测:不确定性太多太多

在河海大学的陈喜教授看来,洪水预测的不确定性是由一系列的“不确定”决定的。

首先是观测资料的限制。全球观测资料存在两个问题,一是空间上密度不够,二是时间比较短。气候变化是一个长期的过程,而资料的匮乏使得模式的建立与检验都比较困难。

再有,气候模式本身的精确度不够,而它的精确度又取决于很多方面。目前的计算机在研究全球问题时速度还不够;全球气候模式又很复杂,计算时必须进行简化,因此也会造成误差;现有模式更多地考虑二氧化碳增加对未来气候变化的影响,然而其他工业气体的排放也会造成相应的影响;水量在气候模式当中也很简化,但它无疑是影响气候变化的重要因素。

降水量作为气候模式的输出结果,进入水文模式进行洪水预测。水文模式也同样存在计算能力以及资料等问题,再加上陆地空间变化非常大,地表状况复杂,以及降雨的许多偶然性,洪水预测的不确定性也就可想而知了。

关于气候变化和洪水的研究何时才能成熟呢?陈喜表示,这是一个长期的过程,研究资料的积累,研究水平的提高,都需要时间。

陈喜所讲的资料问题,已经成为科学家们面临的一个“公共性”问题。此外,由于长江流域各地区洪水原因存在差异,更增加了洪水预测的不确定性。

2.上游来水:冰川、降水各不相同

受上游来水量减少等因素影响,去年冬天长江部分河段出现了有水文记录以来的最低水位,长江沙市水位降至30.02米。这样的特枯水位一直持续到2月下旬,造成部分水道断航。

然而,如果把这次“特枯”事件放到一个比较长的时间角度来看,也许会找出它的“必然性”。国家气候中心任国玉研究员对1950年以来我国的降水和温度变化情况进行了分析,结果表明,四川盆地及其西北一带降水量呈减少趋势,在总降水量减少的地区,暴雨日数也减少,而且温度也逐渐降低。

降水量为什么减少,是年代际变化导致转干,还是由于西南季风减弱,科学家们显然还没有确切的答案。

中国科学院寒旱所的何元庆研究员认为,“长江上游来水量减少是由于西南季风减弱”的提法很模糊,因为西南季风实际有两个分支,一支来自于印度洋的阿拉伯海,主要影响我国的青藏高原;一支则来自于孟加拉湾,主要影响我国西南地区。

何元庆认为,长江上游降水有很大的不确定性。除了地形差别显著之外,大气环流形势十分复杂。除了西南季风的两个分支以外,东南季风也会影响到四川地区,冬季还会受到西风环流的一些影响。季风强度在上游有些地区有所减弱,有些地区反而增强,正是由于这种区域性差异,大气降水变化在长江上游很不均匀,有些地区增加,有些地区减少。

与降水不同的是,随着气温的普遍上升,长江上游的很多冰川都呈现出退缩趋势,而且这种趋势还将继续。何元庆说,冰川融水是长江上游很重要的补给,冰川变化对整个长江流量有着重要的影响。

3.梅雨:年年相遇的“陌生雨”

每年6、7月间,梅子熟了的时候,长江中下游和淮河地区都会出现持续阴雨天气,这就是人们通常所说的“梅雨”。它只是东南季风影响我国的一种天气现象。不过,拥有优雅名字的梅雨,正是造成某些年份长江中下游洪水的元凶。

“洪水不完全决定于降雨量,它还和雨带走向有关。”复旦大学的满志敏教授说,“如果主要的降雨区随洪峰下行,那么洪峰就会越来越大,造成严重的洪涝灾害。”

1954年、1991年、1998年的大洪水都与梅雨有着密切的关系。正常情况下,梅雨期长约20—30天左右,6月中(下)旬开始,7月上(中)旬结束。而上述大洪水发生时,梅雨期都在两个月,甚至更长,延续的时间超过正常年份,常常达一个月以上。

梅雨带活动异常是人们解释大洪水的重要证据,但是究竟怎样才算“异常”呢?至今并没有科学的界定。一般认为,“时间长”、“雨量大”、“在某一地区停留时间长”就被看作为梅雨带异常。

显然,这样的解释并不能令人满意。满志敏认为,研究洪水的长期变化过程,必须弄清年内梅雨带的时空特征和梅雨带活动的长期变化。这些工作的开展要从恢复梅雨过程入手,然而观测资料序列太短,迫使我们必须从代用资料中提取相关信息。

4.泥沙:洪水期间遗漏统计数量惊人

在这次研讨会的文摘中有一篇题为《模拟1998年长江大洪水期间泥沙通量》的文章,模拟得出的结果令人吃惊:

1998年长江上、中、下游的泥沙通量估算分别为9.3亿吨、4.5亿吨和7.2亿吨,分别是过去40年来平均泥沙通量的1.9倍、1.2倍和1.8倍。2.5个月的洪峰期间,上游泥沙输出有8.5亿吨,约有4亿吨淤积在中游,是普通洪水年份的6.5倍;另外的4.5亿吨注入了大海,这一数字是普通洪水年份的3.8倍。

洪峰期间,降雨量可以达到每秒7万~8万,甚至10万立方米。在如此高能量高水位洪水面前,大坝能挡住多少泥沙呢?

由于水文站在洪峰期间不可能精确地记录含沙量的数字,因此洪峰期间究竟有多少泥沙没有被统计,成了一个非常令人琢磨的问题。模拟的结果自然而然把一个尖锐的问题摆在人们眼前:洪峰期间的泥沙量我们漏算了多少?

文章的作者是华东师范大学的陈中原教授,很显然,他的工作属于另一种思维方式,一种结合实测进行模拟的方式。陈中原说,洪峰期间大量的泥沙被大水冲刷下来,而人们往往忽略掉了。如果再按以前的逻辑,依靠水文站记录的数字来计算泥沙的通量,得出的往往是泥沙逐渐减少的结论;这与近年来上游地区大量的、强烈的人类活动事实不符。大坝可以挡住泥沙,但在洪水期间必然有相当部分给冲刷带入中下游、至河口区。否则近30年来逐年下降的泥沙通量很难解释中游河床淤高、洞庭湖萎缩,以及洪涝灾害频发的现象。

陈中原说,如果按照他们的方法把50年来的泥沙通量再演算一遍的话,结果将是惊人的!泥沙通量的计算对于河口海岸、航道、海洋生态环境有着十分重要的影响;它还会涉及到环境工程设计当中的很多问题。如果还按常规的计算方法,河流环境工程的设计指标将遇到洪水期间水沙波动的挑战。

5.越赤道气流:意想不到的洪水诱因

一般人很难想象,南半球的强冷空气竟会穿越赤道,成为我国长江流域洪水的诱因。然而,中国气象科学院李曾中研究员的研究表明,越赤道气流正是我国长江特大洪水的“罪魁”之一。

我们可以把越赤道气流的影响进行“复原”:当南半球进入冬季时,南极爆发的强冷空气向低纬度移动,穿越赤道时,气团底部增温增湿,而高空仍然保持着冰冷状态,于是气团变得很不稳定。随着继续北上,气团变得越发不稳定。如果这时遇到其他的暖湿气流,就会产生特大暴雨等灾害性天气。