用肉眼看，這個1米高的白色金屬鏡筒穩穩地立在桌子上。當調整到最高精度時，會發現顯示屏上的黑白圖像有壹個“毛刺”，原來的原子圖案因振動而變得模糊。
北大校園裏，地鐵運營影響的精密儀器遠不止這臺價值百萬元的電子顯微鏡。4號線開通時，北大有價值11億元的精密儀器，其中4億元受到影響。
為了減少地鐵振動對這些儀器的幹擾，北京和北大都做了很大的努力。在4號線北大東門段，地鐵公司鋪設了最先進的減振軌道。北京大學專門在較遠的地方新建了綜合科研樓，並轉移了壹些精密儀器，但地鐵振動的影響仍然難以消除。有的學者只能在地鐵停站後的半夜做實驗。
2019年，距離綜合科研樓600米的地鐵16號線二期將開通，北大的精密儀器將面臨兩面夾擊的窘境。北京大學實驗室與設備管理系環境保護辦公室主任張誌強認為，除非采取更多的減振措施，否則情況不容樂觀。
北大並不是唯壹面臨地鐵振動幹擾的科研機構。記者了解到，清華大學、中科院、復旦大學、南京大學、首都醫科大學、鄭州大學醫學院也曾遇到類似的困難。中國科技大學、浙江大學、南通大學周邊將建地鐵。
城市越來越密集的地鐵網，科研機構越來越靈敏的精密儀器，都是中國經濟社會快速發展的標誌。但當高科技儀器遇到地鐵線路，誰該避開就成了不可調和的矛盾。
規劃後的2020年北京地鐵線網。
地鐵振動的蝴蝶效應
北京的地鐵軌道發展迅速。到2020年，它們的總裏程將接近壹千公裏。高峰時段會有近千輛火車同時在軌道上飛馳。
這些重達100多噸的列車在載客的同時，也成為了巨大的振動源。振動通過鋼輪、鐵軌、隧道、土壤，像漣漪壹樣傳播到地表，進入建築物。
很少有人關註這種震動對城市的影響。北京交通大學軌道減振與控制實驗室是國內較早的研究團隊。他們測試的數據顯示，在過去的10年間，北京距離地鐵100米範圍內的地面微振動增加了近10倍。
交通帶來的微振動雖然強度不大，但持續時間長，影響隱蔽，不易被發現。它曾導致捷克壹座古老教堂出現裂縫，然後倒塌，長期影響巴士底歌劇院的演出效果，幹擾英特爾在集成電路板上雕刻納米級電路。
地鐵振動中，對精密儀器幹擾最嚴重的是低頻振動。這種振動波長較長，在土壤中不易衰減。北京大學環境振動監測與評價實驗室主任雷軍曾經帶著學生背著地震儀測量過北京的幾條地鐵線路。他們發現，在精密儀器更靈敏的低頻範圍內，距離地鐵100米處的地表振動強度比沒有火車經過時高30~100倍。
對於北大清華的精密儀器來說，地鐵幾乎意味著“災難性的打擊”。
在地鐵開通之前，在這兩所國內最著名的大學裏，公交和鐵路引起的環境振動已經接近甚至超過了壹些儀器規定的安全值。但這些儀器大部分在制定正常使用環境的振動要求時都有富余，所以還能正常工作。附近的地鐵線壹旦開通，兩所大學裏對振動敏感的精密儀器可能無法以最高的精度正常工作。
有學者認為，這造成了極大的浪費。“花費1萬美元買的儀器，只能用1萬美元的成本”。
很多儀器的使用者不知道地鐵振動會影響儀器。有個同事曾經找到雷軍，抱怨實驗室裏壹臺測量巖石年齡的精密儀器突然出現異常。老師給廠家打了電話，左右都調好了。即使修不好，廠家也很不解。
雷軍問:“什麽時候開始不正常了？”對方說:“從2009年開始。”其實不是儀器壞了，而是地鐵4號線開通後震動幹擾了儀器。
“國內研究地鐵振動的專家不到百人，包括設備制造商。”北交大副教授馬蒙覺得這是壹個很小的學術圈，大部分專家還在同壹個微信群。
10多年來，雷軍壹直在各種場合呼籲關註地鐵振動。作為九三學社的壹員，他寫了很多提案，希望向全國人大反映這個問題。只要壹有機會，他就給不知名的學者和學生講授地鐵振動的影響。
很長壹段時間，他原本是從事地震學的，致力於這個冷門的學術領域。他的家人經常勸他不要“無所事事”。
在雷軍看來，這個領域相當重要。他敲著桌子問:“中國正在進行產業轉型，但為什麽這些年我們的科技成就這麽大？”？壹些核心的電子元器件，包括芯片、光刻機、光柵薄材料等很多領域都有加工。為什麽即使買回壹整套國外生產線也做不出壹樣的東西？很大壹個原因是環境振動超標。今天，我們已經能夠生產粗糙的工業產品。我們的缺點主要在精度上，小的不行。"
他已經為兩個單元做了環境振動評估。壹個是中國計量科學研究院，是國家最高的計量研究中心。原址環境振動嚴重超標，後遷至昌平。但是，評估發現，新網站仍然存在壹些問題。另壹個是國防計量站，環境振動超標100多倍。
對於專門研究環境振動的專家來說，地鐵引起的微振動看起來就像蝴蝶扇動翅膀，但在對振動敏感的高科技領域，卻足以引起災難性的風暴，從而制約壹個國家的發展:光刻機需要在1 mm範圍內劃出上千條線，外部環境需要極其穩定；導彈系統中的高速旋轉陀螺儀在加工時必須保證質心和幾何中心完全重合，否則就會指向東西。
地圖上北京大學校園毗鄰地鐵線。
兩敗俱傷的妥協
和很多外界學者壹樣，雷軍並不知道地鐵振動對精密儀器有影響。在中國，北大和地鐵的激烈鬥爭讓這個問題第壹次浮出水面。
2003年，北京地鐵4號線的規劃公布，並將張貼在北京大學東門的《南行記》上。幾所理工科大學和北大的很多重要實驗室都緊密地分布在地鐵線兩側，北大相當數量的精密儀器都集中在這些科研大樓裏。有學者提醒北大，有必要研究地鐵對精密儀器是否有影響。
雷軍之前研究建築抗震，都是大範圍振動，很少關註微振動的影響。在收集了北京其他地鐵線路的振動數據後，他發現“這個問題非常復雜，比預想的要嚴峻得多”。
因為他和同事的舉報，北大反對四號線通過。當時北大和地鐵公司反復爭論兩個方案:要麽北大全部遷出，要麽地鐵4號線改線。
直到最後壹次研討會，雙方仍僵持不下。會議由北京市壹位副市長主持，邀請了壹位院士和多位北大以外的專家。
院士在會上表示，軌道隔振方案是可行的。他拿自己制定的計劃作為例子。“用手摸，感覺不到震動。”
壹位北大代表當場發問:“人手的這個傳感器有多靈敏？”北大對振動最敏感的電子顯微鏡，比人體靈敏幾百倍。
會上最終達成決議，通過了妥協方案——4號線將穿越北大789米軌道段，采用世界最先進的軌道減振技術，即在鐵軌下鋪設鋼彈簧浮置板。這種浮板是壹家德國公司發明的。它由厚約50厘米的鋼筋混凝土板和下面支撐的鋼彈簧組成，可以將列車的振動與道床隔離開來。
“對於火車來說，這相當於壹個很軟的墊子，彈簧把震動隔開了。”北京交通大學副教授馬蒙在接受《中國青年報》采訪時說？中青在線記者，這種軌道減振技術在壹定程度上已經到了極限。如果再軟壹些，列車運行的安全性可能就無法保證了。
總的來說，這種浮板可以很好的隔振，但是也有壹個很大的缺點:由於隔振原理，對於固有頻率以下的振動是沒有用的，甚至可能被放大。
2009年，在4號線北京大學東門開通後，馬蒙和他的同事們做了另壹項測試來驗證這壹理論。在馬蒙看來，這種軌道減振措施還是有用的，保證了很多要求不高的儀器可以正常使用，但對於壹些極其敏感的設備，會加劇幹擾。
北大對這個結果並不滿意。通過觀測發現，西南面的校醫院舊址震動強度略小。北京大學決定在這壹地區建壹座綜合性科研樓，並搬走壹些受影響的儀器。但由於場地和資金有限，只能進駐三分之壹左右的設備。
2011在大樓基礎打好，下層正在施工的時候，又傳來消息:地鐵16號線將繞行北大西門，距離綜合科研樓僅200米。
因為學校的精密儀器無處可搬，北大強烈抗議。雷軍分析，之所以出現這種尷尬局面，是因為地鐵公司認為減振成功，不知道北大在計劃移動儀器。同時，他們也沒有提前告知北大規劃方案。
北京市撥出數千萬專項資金，由市政總院、北京交通大學、中國電子工程設計研究院、中國鐵道科學研究院、北京大學共同組成重點項目組，拿出壹套綜合解決方案，包括重新設計綜合科研樓，考慮在低層安裝減振平臺，用彈簧懸掛整棟樓。
雷軍記得那幾個月，每周都有兩三天的會議討論，幾方經常為具體方案而爭鬥。電子設計院的壹位專家告訴記者，北大的要求過於理想化，雙方數據收集和分析的方法不同，導致了數倍的差異。
有專家聽過壹個笑話:這件事處理不好，會影響北大“對諾獎的影響”。
正當雙方爭吵時，這個項目突然停止了。據說北大領導和某市領導在壹次會議上認識，雙方握了手。16號地鐵退壹步，向西繞行300多米，擺脫了兩個站，北大不再要了。
中國鐵道科學研究院研究員楊益謙是項目組的專家之壹。在他看來，在這場博弈中，北大看似贏了，實則不然。這不是壹個完美的解決方案，它只是壹個“雙輸的妥協”。
缺失的環境標準
楊益謙認為，從地鐵退壹步可以減少對北大精密儀器的幹擾，但這個距離往往不足以消除影響。另壹方面，地鐵改線後，失去了吸引乘客的功能。
當時他建議北大把精密儀器樓搬到郊區，這樣就徹底排除了幹擾。但對於很多北大老師來說，這樣的建議很難接受。楊益謙可以理解，畢竟北大是先創辦的，地鐵在後面，誰也不想動。
他和雷軍都認同，要避免這樣的矛盾和沖突，在規劃上要註意先來後到。新規劃的地鐵線路應盡可能避開對振動敏感的高新區，新建的高新區應盡可能選在沒有地鐵的郊區。
目前問題的癥結在於，科研單位的精密儀器往往是先采購，而地鐵規劃方案形成時卻沒有考慮相關影響。
楊益謙熟悉國外法律法規和標準。日本有專門的振動法。美國軌道交通環境影響評價標準中涉及振動敏感設備。
這兩個國家也吸取了教訓。東京大學曾經用彈簧懸吊了壹整棟建築，但還是無法消除震動。美國華盛頓大學因為輕軌經過校園，采取了軌道減振措施，降低了速度，但15敏感建築中仍有5棟振動超標。
“減振是壹個世界難題，目前最好的辦法就是避免。”雷軍經常舉日本築波科學城為例。這座擁有日本科研人才的城市始建於1963，直到40多年後才通了地鐵，距離市區2.5公裏。
我國沒有環境振動汙染防治法。雖然環保標準中有振動對居民樓、辦公樓、醫院、學校中人的影響的規定，但沒有對精密儀器的幹擾。導致地鐵規劃方案進入環評階段，環保部門很少考慮這方面。
近日，生態環境部發布《城市軌道交通環境影響評價技術導則(征求意見稿)》，但振動對振動敏感儀器的影響仍未提及。
楊益謙還發現，就連環保從業者對這個問題的態度也不壹樣。有人認為這個問題自然屬於環保部門，也有人堅信不會回歸。
相關評估標準的缺失，導致很多地鐵方案經過科研機構和工業園區時考慮不周。某省會城市規劃地鐵時，為了方便患者出行，專門在某大學附屬醫院設立了地鐵站。不料部分體檢設備無法正常使用。
當發現潛在的問題時，往往為時已晚。壹旦具體的地鐵方案層層獲批，“100米往外搬幾乎不可能”。
這往往導致大學和地鐵的對抗。15線原計劃通過清華大學，遭到清華強烈反對。最終15線僅在清華進入120米，與4號線不銜接，形成換乘站。
早在1955，清華大學就有鐵路改線。京張鐵路位於清華校園的同側，其振動嚴重幹擾了科研工作。在清華的努力下，鐵路線東移了800米。
不是所有的大學都有很強的談判能力。有985所高校沒有太多考慮就直接在同意文件上蓋章了。壹些高校虧損，不願意上市。
當地鐵方案已經成為現實，只能采取其他減振措施。中國電子工程設計院有限公司為復旦大學、南京大學等受地鐵影響的高校做了減振方案。
振動技術研究中心工程師左告訴記者，目前最好的解決方案是綜合減振，除了在儀表樓建設之初，在軌道下鋪設鋼彈簧浮置板，安裝彈簧支撐的隔振支架。如果建築已經完成，每臺儀器下只能安裝壹個減振平臺，成本會大大增加。
16線開通後，北大只能采用第二種方案。北京大學實驗室與設備管理部環境保護室主任張誌強估算，壹臺最先進的空氣彈簧減振器大約需要壹兩百萬元，而北大減振所需的儀器“在幾十或幾百的量級”。
見證了先進的德國浮板、繁瑣的建築修繕搬遷和昂貴的地鐵改線，北京大學最尖端的電子顯微鏡未來將配備復雜的減振平臺。但是誰也不能保證它能不能躲過地鐵震動的幹擾。
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