偶正涛 赵如江
火的使用，把人类带进了门槛。同时火灾又像幽灵一样伴随着人类。12年前发生在大兴安岭的那场特大火灾，殃及87万公顷森林，人们至今记忆犹新。两年前持续3个月的印度尼西亚森林火灾，其污染性烟尘波及一些东南亚国家，火灾造成的生态失衡对东西气候变化将带来的长期影响，1988年，火灾在中国频频发生，使伤亡人数急增，财产损失巨大。
数千年的折磨，数百年科学技术发展的推动，使我们有了世纪之交的新兴科学：火灾科学。人类开始用这一最年轻科学解决最古老的难题。
迟到的科学
“火灾科学最终为人类有效控制火灾提供基础。”中国科技大学副校长范维澄教授在接受记者采访时说。他创建并一直领导中国科技大学火灾科学国家重点实验室，是我国惟一的火灾科学国家实验室，整体上接近国际先进水平，近年来，已使我国火灾科学研究在国际上占有一席之地。
范教授介绍，火灾科学诞生至今不到14年，是一门由多学科综合交叉形成的独立学科。“消防”几乎与城市同时出现，至少有2000年以上的历史。但几千年中，火灾防治这一人人关心的问题，却和科学家们没有关系。直到70年代初，国际上出现了火灾研究从单纯着眼扑救到建立“火灾科学”的转变。人们不在把火灾看成是偶然的、孤立的突发事件，而是深入研究火灾发生、发展的机理和规律，把火灾防治建立在对火灾过程的科学认识基础之上。1985年，国际火灾安全科学学会的成立和第一届国际火灾安全科学大会的召开，标志着火灾科学的兴起。
两年之后，也就是1987年，大兴安岭火灾震动世界，也刺痛了我国科学家的心。大火尚未扑灭的时候，中国科大部分教授、学者致信中央领导，时任国务院总理的李鹏立即批示支持。于是火灾科学国家重点实验室在中国科大建立，中国开始拥有一支独立的火灾科学研究队伍。
范教授告诉记者，火灾过程是十分复杂的非线性物理化学过程，涉及诸如液体固体可燃物表面的火蔓延、轰燃、回燃、火旋风、飞火、扬沸、阴燃及振荡等多种火灾现象。同时，火灾体系所包含的可燃物和几何条件是复杂多变的，火灾体系发生的环境系统具有不确定性的特点。所有这些，都使得探索科学火灾规律举步维艰。到20世纪中期，现代科技高速发展，灾害学、燃烧学、流体力学、传热学、化学、系统工程学、环境科学等基础学科研究积累，以及电子技术、生物技术、材料技术、机械技术、计算机技术发展成就的基础上，经多学科的综合交叉，火灾科学得以应运而生。
学而优则用
你身处数十层的高层建筑的上部，楼下燃起大火，你和消防队将无能为力。这时楼内楼外的人都想：“如果能够在火灾发生早期及时监测到火情，并自动启动扑救系统，那将多么令人激动！
原始森林发生大火，火场面积以“平方公里”为单位，有限的消防力量投入后如沧海一粟。人们多么希望确定火灾蔓延方向，然后集中力量，给火魔当头一棒。
如果油库发生大火，最令人恐惧的景象是什么？爆炸、扬沸、飞火。
宇宙飞船在失重状态下一旦发生火灾将如何燃烧？采取什么方式扑救。
作为应用基础学科，火灾科学很多课题一提出就受到社会的关注。有的则是在理论研究的基础上，借助现有的其它学科的技术手段，很快变为成果。90年代初，中国科大火灾科学国家重点实验室利用计算机视觉与定位技术与该室建立的火灾机理数学模型相结合，开发了“大空间早期火灾智能探测与联动扑救系统”，较好地解决了大空间火灾难防的问题。
范维澄教授介绍说，火灾科学普遍采用实验模拟和计算机模拟两类模拟方法。通过火灾基础实验，可以模拟火灾过程和有关现象，获取和整理实验数据，进而认识火灾现象。由于火灾过程复杂，就把火灾过程分成起火、蔓延、烟气传播和灭火等主要现象，分别加以研究。目前分现象研究发展迅速，对它们的综合尚需时日，而火灾中的一些特殊现象，如轰燃、回燃、火旋风、飞火、扬沸等还有一些对火灾过程及其发展有强烈影响的现象，研究售货员都在集中力量进行研究。为了对火灾进行实验模拟，中国科大火灾国家重点实验室建有热风洞、辐射引热实验台、扬沸火灾模拟实验台、火旋风模拟实验台、建筑火灾模拟实验楼以及大空间建筑火灾实验厅等。
火灾科学研究的目标是要在“研究室里防火”，即单纯从基本定律和理论模型出发，推算出反映实际的火灾过程，这是火灾科学的理想目标，但由于火灾过程十分复杂，涉及的基础理论研究范围太广，计算量大，达到这个目标将是下世纪中叶的事。现在一些计算机火灾模拟还处于半物理模拟，即物理模拟、借助经验的简化。
范教授说，火灾科学以火灾科学基础研究为依托，运用现代工程技术进行安全风险评估和性能设计，是世纪之交安全工程在世界范围内的革命性变化。而开发智能化、洁净化的火灾防治技术系统，是火灾科学应用研究的新目标。
富于创新的学科
据介绍，火灾科学的发展，大致要分为以下几个步骤：
今后几年内，火灾的分现象研究将继续充实和完善，为理论模型的完善提供实验依据。特殊现象研究集中在深入研究其非线性动力学机理，关键现象的研究将首先完成现象鉴别和整理，进而对其机理解释：
21世纪的前15年，将是火灾分现象，特殊现象和关键现象研究取得较大进展的时期。而火灾过程的计算机模拟研究方面，理论模型的发展与完善，将使计算机模拟更为逼近实际情况，随着更为先进的计算机问世，将产生更精确、更方便的商业软件。
范教授告诉记者，火灾科学的应用研究在未来的20-30年里将有更大发展和创新。火灾科学基础研究成果在社会需求拉动下，与高新技术结合，将开发出各类智能化的火灾防治技术系统和洁净化火灾防治技术；未来几年内，将研制对相关行业与企业有实用意义的火灾系统科学管理决策方法和软件，火灾安全咨询将形成一定规模的产业在建筑设计和城市规划等设计业中，将逐步使用火灾安全工程设计方法。
来源：《科学时报》1999年7月19日
