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    今日要聞

    改變科學的十大機器,你知道幾個?

    星之球科技 來源:中國激光2017-07-29 我要評論(0 )   

    科學發展史上,“四肢發達”的機器可不簡單。它們動力強勁,舉重若輕,它們是服務科學的巨大機器。從夢幻的深潛器到動感的地震模擬裝置,從天上失重的大廳到地下亞原子...

     
    科學發展史上,“四肢發達”的機器可不簡單。它們動力強勁,舉重若輕,它們是服務科學的巨大機器。從夢幻的深潛器到動感的地震模擬裝置,從天上失重的大廳到地下亞原子粒子的牢獄——這些強大的設備為發現而生。
     
    人們曾利用這些設備揭示早期宇宙的奧秘、探索未來說走就走的星際旅行, 但其作用并不局限于此。說起科學這件事, “四肢發達”的機器可不簡單。然而, 大機器并不代表大成功:其中一些酷炫的龐然大物似乎冥冥之中注定會命途多舛。現在,讓我們走近這些影響科學的巨大機器。
     
    大型強子對撞機(The Large Hadron Collider)
     
     
    有此圓環, 我擊碎你。
     
    這一環形“質子云霄飛車”是世界上最大的單體機器之一。接近光速的質子射入27公里長的地下隧道中,為人類揭示宇宙奧秘。質子高速相撞, 人們由此得以發現先前尚未認知的粒子。你或許已經聽說“上帝粒子"——希格斯玻色子的發現創造了2012年科學界的大滿貫。要知道產生那強力一擊的環境異常寒冷: 大型強子對撞機的電磁鐵工作環境溫度甚至比外太空溫度還要低,達到零下456 ℉(約-271 ℃)。有朝一日, 大型強子對撞機將可能顛覆物理學的標準模型,亦有可能開啟探索宇宙新維度的大門。現在, 人們正在致力于應用大型強子對撞機來模擬宇宙大爆炸。
    統計數據:
    團隊主力:王牌加速器
    造價: 37億美元
    首秀年份: 2008年
    地點:法國與瑞士邊界
    擊球頻率:每秒大約6億次粒子碰撞
     
    國際空間站(The International Space Station)
     
    在罐頭中漂流:
     
    它是近地空間最好的科學合作場所,擁有52臺太陽能電池板供電的計算機、超過100 處研究區域,重達四百多噸,且在不斷更新以適應需要。國際空間站是富有冒險精神的地球人遠離地球的居所, 站內空間比五居室住宅還要大,在這里工作能參與各種突破性的科學研究,并借此結識各國友人。
     
    當前,在國際空間站進行的實驗旨在使我們的科學活動走出近地軌道: 宇航員們大口咀嚼著實驗室種出的生菜,為火星農場做準備,而科學家則會監測機體在長期遠離地球環境下的微妙變化。附送獎勵: 太空行走自拍。
    統計數據:
    團隊主力: 高端實驗室
    造價: 1070億美元(持續增長中)
    首秀年份: 1998年
    地點: 地球上空400公里
    設備: 擁有超過12公里的電線

    大型震動臺(E-Defense)
     

    就問你夠不夠直接——
     
    搖擺地面上進行抗震能力測試。在活塞和水力學的幫助下,大型振動臺這一科學巨獸得以盡情搖擺。這個巨獸的機械肌肉, 足以撼動六層公寓樓的全比例復制品。在日本1995地震余波的啟示下, 這一研究給予模型城市來自地獄的地震體驗,城市規劃者借此學習如何應對現實環境下的地震。它動力強勁,能夠產生各種擬地震活動。如果它模擬的7.5 級地震無法摧毀您的房屋, 那么大自然也做不到。
    統計數據:
    團隊主力: 搖擺裝置
    造價: 5億美元
    首秀年份: 2005年
    地點: 日本 兵庫縣
    戰斗重量: 上千噸
     
    國家點火裝置(National Ignition Facility)
     
     
    哇哦,滿是激光。
     
    192束激光都聚焦在一個 BB 彈大小的目標上, 使其承受超過1000億倍大氣壓的壓力。真正目的是——使一個微小的氫燃料球發生類似恒星的爆炸。試想一下,技術成熟的核聚變將可能在未來為全球的現代化家庭供電。這種極端的實驗靈感源于太陽產生能量的反應過程, 裝置可輕松制造1億攝氏度的高溫。這一個超級高能激光由超過4萬個鏡子和光學元件組成。終有一日,這一實驗會幫助我們產生清潔、可持續的能源,或將我們炸得尸骨無存。
    統計數據:
    團隊主力:大型激光
    造價: 35億美元
    首秀年份: 2009年
    地點: 加州 利弗莫爾
    耗能: 200萬焦耳
     
    阿塔卡瑪大型毫米波天線陣(Atacama Large Millimeter Array)
     
     
    更多,更強。
     
    在海拔五千多米世界上最干旱的荒漠中,星空純凈,觀測環境絕佳,這里一大組天線陣正高高地矗立著。并不是說這些天線陣需要黑暗環境來探索天空的秘密:接收可見光的是光學望遠鏡, 而相比之下, 這里可以調諧到來自遙遠恒星發出的無線電波。66座天線組成的射電望遠鏡(大部分天線直徑達12米), 能追蹤遙遠的星系。特有的28輪牽引器來回移動, 用以牽引沙漠中的天線元組成不同天線陣列, 以放大的外星目標。結果:獲得一些最清晰的圖像。
    統計數據:
    團隊主力: 望遠鏡陣列
    造價: 14億美元
    首秀年份: 2011年
    地點: 智利 阿塔卡瑪沙漠
    相當于:一架4公里寬的單天線望遠鏡
     
    遠古望遠鏡(Ancient Telescope Tunnel)
     
     
    志在觀星,死而無悔。
     
    這七塊巨石構成的建筑很可能具有兩種用途,一是墳墓,再是中石器時代人初窺主要星座的工具。他們為觀測恒星營造了一種光學錯覺:定格夜空,透過黑暗隧道狹窄的門, 使星星看起來更大。這種現代望遠鏡技術的初級版本,也許能證明史前人類的天文知識。七大塊花崗巖石板,史前巨石陣樣設計,與初升的太陽對齊,也許還發生過一些充滿迷幻感的葬禮。對于約6000年前的人類來說, 這是一項嚴肅的好科學。
    統計數據:
    團隊主力: 借助石頭的觀星者
    造價: 血汗  巖石
    首秀年份: 約 公元前4000年
    地點: 葡萄牙和西班牙境內的186 個地點
    鏡頭數: 0
     
    傅科擺(Foucault Pendulum)
     
     
     
    擺動,跟隨世界的“腳步”。
     
     地球在轉,擺錘在動。1851年的一項科學實驗成為了此后許多博物館重要組成部分。物理學家萊昂·傅科希望通過實驗證明地球的自轉,傳奇的傅科擺由此誕生。傅科擺包含一個足夠重的重物,一條足夠長且能夠擺動自由的纜繩。擺錘的運動方向似乎沒有發生改變,但擺錘的運動軌跡卻在圓圈內緩慢轉動。地球一直在自轉, 而地球上一切事物都是在慣性下一同運動。這一實驗看似簡單, 但一下就證明了地球一直處于運動狀態。鐘擺在赤道以南按逆時針旋轉, 在赤道以北按順時針方向旋轉, 正如同地球自轉方向。一些傅科擺可以持續擺動幾十年。
    統計數據:
    團隊主力: 周期性擺動的擺錘
    造價: 重物*1 金屬絲*1
    首秀年份: 1851年
    地點: 法國 巴黎
    世界最大傅科擺: 位于俄勒岡州波特蘭, 擺線長達70英尺(約21米)。
     
    海底實驗室 II(Sealab II)
     
     
     
    再見,感謝所有魚兒的陪伴。
     
    宇航員變身深海潛水員,以證明人們可以在水下短期生活。造訪者曾測試水下工具、種植植物、開采礦石,并研究海底。艙室中的空氣注入了氦氣,且地處危險的峽谷邊緣,因而這個昵稱"蒂爾頓希爾頓" (Tilton Hilton)的艙室遠非理想的度假地。科學家們困居潮濕的窩里,只有尤克里里琴與尖銳的說話聲(譯注:吸入氦氣的效果)作伴,不過測試顯示,他們在海下的生活中仍保持較好的體力和腦力。宇航員斯科特·卡彭特(Scott Carpenter)曾在此處生活整整30天,時任美國總統的林登·約翰遜還曾與其進行了一次“高音”通話。最佳表現: 塔菲(Tuffy),訓練過的海豚, 作為鯨目信使傳遞乘員信件。
    統計數據 :
    團隊主力 : 航海控
    造價: 200萬美元
    首秀年份: 1965年
    地點: 加利福尼亞 拉霍亞海底峽谷
    訓練海豚數:1條
     
    特斯拉線圈(Tesla Coil)
     
     
     
    電火花如生命般絢麗。
     
    一位聲名狼藉的塞爾維亞人驚艷的發明。他的驚人計劃是——遠距離無線輸電。可惜的是實驗失敗了, 也將這位發明家逼向情緒的谷底。雖然他們無法將電發送到未知地點,但線圈的確可以將電流發送穿過整間屋子。每個線圈封裝一個電容器來儲存電能。當一對線圈接近, 將其中一個通電, 電流將會擊穿二者之間的空氣。思索關鍵詞: 閃電, 潛在的致命電壓, 些許狂笑。
     
    這項技術曾為各種電氣設備供電, 現在已為更優良的技術所取代,若非審美需求已不常用。
    統計數據:
    團隊主力: 精巧的遙控裝置
    造價: 足以使特斯拉本人破產
    首秀年份: 1891年
    地點: 科羅拉多州  科羅拉多斯普林斯
    功率: 最大1200萬伏
     
    天空實驗室(Skylab)
     

     
     
    飛得越高……
     
    美國第一個升空的空間站,也是唯一一個掉下來的。多層建筑、太空浴,大到足以在室內測試太空行走設備……簡而言之,這里是宇航員的樂土。無休止的工程問題曾困擾著這一史詩般的計劃。飛船上需要解決的問題太多,甚至有一個乘員太過疲憊而罷工。隨后其預算遭到削減,地心引力為它的旅程畫上了句號。毫無疑問這是一次偉大的征程: 近300個科學實驗證明人類可以在太空長期生存。重約8噸的技術結晶在沿軌道運行3.4萬次后最終奔向地球懷抱。地球大氣層將太空實驗室粉碎, 碎片散布于澳大利亞西部地區。
    統計數據:
    團隊主力: 高端實驗室
    造價: 25億美元
    首秀年份: 1973年
    地點: 地球上空440千米
    隕落時間: 1979年7月11日

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