盘点在未来,或许可以改变人类生活的7种科学的想法!

原标题:盘点在未来,或许可以改变人类生活的7种科学的想法!专家们提出的7项科技设想,其中有的设想在不久的将来就能够实现,它们将改善人们的生活。1.可以充电的飞机... ...

原标题:盘点在未来,或许可以改变人类生活的7种科学的想法!

专家们提出的7项科技设想,其中有的设想在不久的将来就能够实现,它们将改善人们的生活。

1. 可以充电的飞机

许多汽车企业总是会推出许多全新的设计方案,可以减少驾驶汽车对环境的影响。几十年来,航空企业也在不断提高燃油的使用效率,但是对于现行的飞机而言,这种设计的潜力已经得到了最大挖掘,因此航空企业必须向汽车企业一样转变思路,而且需要迅速行动。随着发展中国家越来越繁荣,航空运输正在呈爆炸性增长,预计到2031年其规模将翻一番,这种增长将抵消人们在汽车和电网改造方面所做的一切努力。

有很多方法可以解决这个问题。美国航空航天局正在重新考虑飞机的设计,他们赞助了一些令人叫绝的设计理念,例如麻省理工学院推出的D系列飞机,这种飞机有一个双圆柱体机身,这样就可以将发动机后置,整体上可以节省约50%的燃料,而且飞行时噪音也更低。智能导航系统可以使飞机飞行距离更短,航线更加合理。小型短途飞机可能最终利用电力驱动,斯洛文尼亚一家小型飞机制造商蝙蝠(Pipistrel)公司就开发出一款四座可充电小型飞机,其飞行距离是同类小飞机的2倍。美国航空航天局航空研究部副主任戴维·辛顿(David Hinton)说:“所有这些技术融合产生的功能是10年前不可想象的。”

2. 分子发电机

美国加州理工学院的化学家哈里·格雷(Harry Gray)对电子的相关研究非常了解。1982年,格雷在研究蛋白质时发现,电子可以跳过长链分子,“隧穿”蛋白质。后来被证明,这种特性是生命的活力源泉,它可以把能量转化成生物体可以利用的形式,例如植物能够将阳光中的能量储存到它们的细胞中,另外几乎所有生命都需要通过燃烧葡萄糖来获取能量。电子“隧穿”是通过名为金属蛋白的络合分子实现的,这种分子把蛋白质的灵活可变性与金属催化化学反应的能力结合到了一起。

当格雷完全弄清楚有关原理以后,他的兴趣转到了太阳能。他意识到,如果试图开发一种接近无限可再生的能源发生器,就必须利用由金属蛋白驱动的系统,就像光合作用那样。但这是不可能实现的,因为生物机器太脆弱,效率低下,并且每隔几分钟就要重新合成一次才能继续工作。

为了研制一种能够稳定高效发电的分子机器,格雷和他的同事们设计了一种微型电池,该电池的一极是金属氧化物,另一极是硅,就像植物细胞壁上金属蛋白的排列方式。金属氧化物会吸收蓝色波段的太阳光,利用其中的能量把海水分解成氧气和质子;而硅会吸收红光,并把质子和电子结合起来。这种设计非常巧妙,因为一个质子与一个电子结合后实际上就是氢气,而氢气可以被用作燃料。简单来说,就是利用阳光分离出氢。格雷说:“我们工作的重点就是要设计出非常稳定的一种材料,这种材料能在太阳能燃料设备里维持很长时间。”

这种技术有可能实现而且很有优势,因为人造水分离器的效率已经比自然界的光合作用高出10倍以上。继续提高效率还需要数十年的时间,研究人员必须寻找新的催化剂来加快反应速度(目前他们使用的特异性金属价格高昂而且有毒),但格雷仍然非常乐观,他说:“自然界要制造的是有生命的东西,而我们所做的一切则只是为了制造燃料。”

3.喷雾型Wi-Fi天线

目前,无论何时何地,只要人们想要,就能够访问移动网络,而且连网速度也在不断提高。然而,现实并不是那么乐观。如今像美国电话电报公司(AT&T)和威瑞森公司(Verizon)这样的移动运营商已经不再无限制地提供数据服务,随着平板电脑和智能手机不断呈爆炸性增长,带宽的争夺将会更加激烈。

上网受到限制不仅仅让人感到烦恼,更重要的是将对创新产生不利的影响。据估计,到2025年,全球与无线技术有关的经济规模将达4.5万亿美元。但是经济增长取决于人们扩大网络规模的能力。我们需要一种与联网能力需求相匹配的设备。现有的Wi-Fi可以帮助解决这个问题。互联网和通讯公司已经开始在人口稠密地区建造一些小型基站——基本上就是能够提供Wi-Fi和4G服务的移动发射塔。虽然这些基站有可能把世界连接在一起,但是目前这些公司没有动力去构建大规模的基础设施。

一家公司提出了一种大胆而又独特的设想:喷雾型Wi-Fi天线。美国查姆泰克公司(Chamtech)已经开发出了一种独特的液体,这种液体里含有数以百万计的纳米电容器,当被喷到物体表面上时就可以接收无线电信号,其效果比一根标准的金属天线还好。通过一个路由器,查姆泰克公司的天线就能连接光纤网络,接收来自目标卫星的信号并与附近的节点建立连接,这样就有可能用低成本的宽带Wi-Fi组建一个网络。由于这种液体天线可以喷涂到任何物体表面上,不仅使用方便,而且不存在“避邻问题”。

4. 将沙漠变成发电站

不要认为像撒哈拉大沙漠那样的大片旱地就是荒凉的不毛之地,实际上那可是能够提供无穷无尽清洁能源的地方。地球上的沙漠地区在6个白天吸收的能量比人类一年使用的能源都多。现在来自地中海地区的一些政治家、科学家以及经济学家准备开发沙漠中的这些能量。这个项目暂定名为“沙漠技术”,项目规划人员希望在世界的沙漠上建造大量的风能和太阳能电站,这些电站发的电并入电网后,可以为日照较少的地区提供稳定的可再生的廉价电力。

项目规划人员希望首先从北非获取太阳能输送到欧洲地区。预计到2050年,北非的沙漠将能够提供欧洲所需能源的20%。这个项目的负责人蒂莫·格洛普(Thiemo Gropp)说:“万事俱备,只欠东风。”作为一项庞大的基础设施项目,它所面临的最大挑战是政治方面的。北非领导人把“沙漠技术”视为创造就业的机会,但是政治原因让投资者无法确定这个地区能否实现长期稳定。此外,欧洲的经济危机使得用于开展公共工程的资金捉襟见肘,而且欧洲各国在电网兼容以及管理方法上存在很大分歧。

不过“沙漠技术”的理念可以应用在其他地区,毕竟地球上90%的人生活在距离沙漠不到2900公里的地方。中国的城市可以从戈壁滩获取能源,而南美地区则可以在阿塔卡马沙漠发电。

5.把显示屏安装在隐形眼镜上

智能手机让我们可以时刻获取世界的信息,但是为了阅读信息我们必须一直紧盯着屏幕,这很可能引发意外事故或者被旁边的朋友责备。怎样才能无缝地获取这些信息,又不用担心出现危险或者伤害友谊呢?

早在2002年,谷歌联合创始人就提出将信息与人类大脑直接相连的想法。到目前为止,最接近这一目标的就是谷歌眼镜的原型,这种眼镜可以把信息显示在镜片上,只有戴眼镜的人才可以看到。但是,这个项目的负责人、美国华盛顿大学副教授巴巴克·帕尔维兹(Babak Parviz)希望可以更进一步。他提出了一个长期计划:放弃笨重的镜片,在隐形眼镜上安装一套微型系统。使用比头发还细的无线电天线,他相信这种隐形眼镜可以增强成像的现实感并逐步取缔手机、电脑以及宽屏电视的显示器。

帕尔维兹说:“该隐形眼镜可以在人的视网膜上成像,所以有了这种隐形眼镜就不再需要任何显示器。”另外这种隐形眼镜还可以用作健康检测器,利用微型生物传感器分析人眼睛的细胞。

6.摧毁袭击地球的小行星

美国科幻影片《世界末日》里有两件事情是对的:第一是人类还没有做好防御小行星袭击的准备;第二是用合适的工具做合适的事。观看电影《世界末日》有助于推广地表爆炸理论。美国爱荷华州立大学小行星偏转研究中心主任魏浜(Bong Wie)设计的一种导弹——超高速小行星拦截器(HAIV)可以完成这一任务。这个导弹的前端是动能拦截器,后端是一枚核炸弹,拦截器部分钻开岩石进入行星内部,然后引爆核炸弹把它炸得粉碎。

上述计划引起了美国国家航空航天局(NASA)的兴趣,他们拨给魏浜 10万美元作为研究资金。这一设计解决了在太空放置核弹的一个最大缺点:如果炸弹撞到小行星表面,脆弱的材料会破裂,导致炸弹不能引爆;如果在小行星外引爆,则不能摧毁目标。而魏浜设计的HAIV系统可以在行星内部爆炸,这样威力就可以扩大20倍。

魏浜计划在2028年左右对该系统进行测试,当然不携带核弹头。不过他表示,如果预计小行星的撞击迫在眉睫,他可以在一年之内就准备好发射。魏浜说:“这个领域里的很多人都知道,无论我们什么时候需要,都可以组装起我说的这套系统。”这个HAIV系统需要花费5亿美元,但是和人类文明被摧毁相比简直不值一提。

7.利用钻石建造大楼

钻石是宇宙中最坚硬的物质之一,它完全透明,几乎是无摩擦的,化学性质非常稳定,还是良好的热导体。另外,它是由最常见的元素之一——碳构成的。钻石(其实只是碳的晶体)在许多领域非常有用,从微电子技术到水处理等。然而遗憾的是,大钻石极其罕见。想象一下:如果这种物质像钢铁一样普遍该多好。

斯蒂芬·贝茨(Stephen Bates)有可能把这个梦想变成现实。这位64岁高龄的技术型科学家除了为美国国家航空航天局(NASA)和普林斯顿大学工作外,还在通用汽车公司工作了几年,在那里他用蓝宝石制造了一台透明的活塞式发动机,前所未有地看到了火焰和气体的流动。这台蓝宝石发动机的成功让贝茨想到了钻石,他说:“用蓝宝石所做的一切,换成钻石效果会更好,前提是负担得起费用。”

在研究了如何通过气相沉积方法合成薄膜晶体之后,贝茨申请了一项专利,他可以采用同样的方法合成钻石。这项技术的原理很简单:把廉价的工业产品金刚石加入到汽化的碳60富勒烯模具——一个有60个碳原子的足球形状的笼子之中,然后使用激光轰击整个富勒烯,富勒烯会分解,碳原子会沉积到钻石颗粒之间,把它们有效地融合成一个较为坚固的整体。

即使这种方法在技术上和经济上都可行,但是它产生的物质是多孔的,没有人知道多孔钻石具有什么样的性能。此外,贝茨首先要搞到一台价值10万美元的脉冲激光机。但是如果可行呢?设想一下用钻石做房子的地基,做摩天大楼的大梁,给人体接骨,或者飞机和宇宙飞船上使用钻石制作的零件。只不过别想着建造一栋全是钻石的房子——如果墙壁使用世界上最好的热导体来做,那么房间里面会变得非常冷的。

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