科学微距

前沿

编者按：《知识就是力量》杂志创刊60周年以来，曾经报道过很多具有前瞻性的科学畅想，早在20世纪下半叶，我们就曾刊文报道“未来”可能出现的磁悬浮列车的雏形。而今，随着科学技术的发展，一些科学畅想已经渐渐实现。这不，2014年9月刊的杂志封面上，我们展示了“植物能充电”的设想，仅时隔一年多，这款植物充电器“E-Kaia”就诞生了。让我们一起来看看它到底是怎么工作的吧！

  用植物充电（图片来源：Master Service Design）

用植物给手机充电，可能吗？

供稿/驻外记者  李青

如果你走在路上，忽然想用手机给朋友打个电话或发个短信，却发现手机没电了，该怎么办呢？其实，这是很多人都有可能面临的尴尬情况。目前我们使用的手机，在正常使用的情况下，待机时间一般都不超过24小时，所以需要不停地充电。那么，能不能用我们身边的植物来解决充电问题呢？三位智利的女大学生为我们打开了一条希望之路。她们经过三年的艰苦努力，终于研制出了一款名叫“E-Kaia”的植物手机充电器。

E-Kaia便携式充电器的一头是USB接口，可以连接手机充电，另一头则插入盆栽的土壤中。目前，这个充电器可以输出5伏、约600毫安的电流，所以只需等待大约一个半小时，充满电的手机又能为主人效劳了。

E-Kaia是利用盆栽土壤中游离的电子给手机充电的。大家都知道，植物是通过复杂的光合作用获得能量。植物体内的叶绿素与光、空气中的二氧化碳还有植物从根部吸收的水分，以及植物周围的某些微生物一起相互作用，发生着许许多多的化学反应和生物变化。在这个能量转换的过程中，植物体内的水分分解出了氧气，释放出质子和电子。E-Kaia里有一个生物电路板，通过电极把植物用不了的电子捕获并收集起来，储备成可以被利用的电能。 因为收集的电子是植物不需要的，不会对植物的生长产生任何不良的影响，因此，E-Kaia是一种非常好的清洁能源产品。

E-Kaia的创造者们还进一步计划着用植物为耗电量高的计算机、电视机或者紧急照明灯充电，有可能的话，她们希望将来家用电器的电源问题都可以通过院里的一棵大树来轻松解决。

欧洲航天局发射激光通信卫星

  这颗新通信卫星能用激光采集到地球观测卫星的信息

近日，欧洲航天局在哈萨克斯坦贝康诺太空发射场成功发射了一颗通信卫星，该卫星将使用激光采集地球观测卫星的信息，并快速发送至地面上的传感器。欧洲航天局指出，最新激光通信网络即将建立“太空数据高速公路”，能够从地球观测卫星传输图片和视频等信息，甚至还可以将国际空间站的数据传输至地面，信息传输速度能达到每秒1.8G，该速度是普通家庭网速的90～100倍。

欧洲航天局通信部主管马加利·瓦西雷（Magali Vaissiere）称，一些穿越北极区域的重要航线十分危险，海面上存在着厚冰，可能损坏过往的船只，甚至威胁人们的生命。较快的传输速度能够快速响应灾难、污染事件，或者违法捕鱼和海盗行为，人们通过实时访问卫星数据，能够做出更好的决策。

据了解，最新发射的这颗通信卫星是“欧洲数据中继系统（EDRS）”计划的一部分，未来几年，还将发射其他几颗数据传输卫星。“欧洲数据中继系统”是欧洲航天局迄今最伟大的电信项目之一，该系统意味着未来将建立一个全新的商业卫星通信渠道。

科学家首次探测到了引力波

1991年，麻省理工学院与加州理工学院在美国国家科学基金会（NSF）的资助下，开始联合建设“激光干涉引力波天文台”（LIGO），经过20多年的努力，LIGO于2016年2月11日宣布其探测到了引力波，该研究证明了引力波的存在，同时也证实了爱因斯坦广义相对论所预言的以光速传播的时空波动。

  LIGO的“两条腿”都有4000米长

  两个黑洞所产生的引力波的模拟图（图片来源：NASA）

那么引力波是什么呢？根据爱因斯坦的广义相对论，引力起源于质量对空间的扭曲：在任何有质量的物体附近，空间的织构都会受到扭曲。但这个扭曲并不总是发生在该物体附近。另外，爱因斯坦意识到这种空间的弯曲形变可以在宇宙中传播，就像地震波在地壳里传播那样。然而它与地震波不同，其可以在空无一物的太空中以光的速度传播。

那么，对引力波的探测有何意义呢？引力波探测除了能够检验广义相对论之外，还有助于证明其他版本的引力理论正确与否，还将推动引力量子化的研究。另外，引力波像其他的波一样，携带着能量和信息，还能够让我们回望宇宙大爆炸的最初瞬间，检验宇宙大爆炸理论的正确与否。

我国对引力波的探索也早已启动。从2008年开始，中科院发起“太极计划”工程。另外，由中山大学牵头的同样用于探测引力波的“天琴计划”已启动，并分四个阶段实施。

数字

270升

目前，德国科学家最新设计了一款“飞船”，客舱空间为140平方米，可搭乘100名乘客。这款未来派的交通工具兼具飞机、游艇和气垫船的特征，它可以盘旋在陆地和水面上空，并具有很强的推进力。因为在“飞船”中部，有一个巨大的风扇，能够形成大量的下冲气流。

这家德国公司表示，“飞船”首先可作为海上交通运输工具，也可以作为商业客机，甚至还有一些军事用途，例如执行反海盗任务。在海面上，“飞船”的速度可达250千米/小时，比普通的集装箱船快。另外，与喷气式客机相比，“飞船”消耗燃料少，每小时消耗270升燃油，成本较为低廉。

由于“飞船”既可在空中飞行，也可在水面行驶，因此被认为是具有革命性的海面运输工具。

  具有多种用途的“飞船”

  大脑的存储量是非常惊人的

1 千万亿字节

大脑的存储量一直是人类研究的对象，而人类大脑的突触主要负责记忆存储。

近日，美国索尔克生物学研究所的科学家通过对人类大脑突触的存储容量进行测量，发现平均一个突触能够存储大约4.7比特的信息数据。这就意味着人类大脑的信息存储容量至少为1帕字节，即1千万亿字节。据索尔克研究所科学家汤姆-巴尔托尔介绍说：“我们的数据表明，突触的规模要比此前研究得出的结论大10倍以上。”该项研究负责人之一、美国索尔克生物学研究所科学家特里-塞吉诺维茨基也认为：“这比此前任何人所想象的数据要高出大约一个数量级。”

研究人员发现，该项成果还可以帮助计算机科学家研制超精确又极节能的计算机，尤其是那些采用“深度学习”或“人工神经网络”技术的计算机。塞吉诺维茨基表示：“大脑的这一技能完全可以为未来更先进的计算机的设计指明方向。”

声音

“第五颗新一代北斗导航卫星对未来北斗系统的全球体制规划和技术标准进行了全面验证，并基本确立北斗系统的全球组网模式，具有里程碑意义。”

——中国科学院上海微小卫星创新院主任相里斌

2016年2月1日，中国新一代北斗导航卫星在西昌成功发射，该卫星由中科院微小卫星创新研究院（上海微小卫星工程中心），与中国电子科技集团公司等共同研制，是中国迄今为止发射的第五颗新一代北斗导航卫星。

据了解，该卫星采用全新导航卫星专用平台，具备支持北斗系统从区域到全球的平稳过渡的功能，能与前四颗新一代北斗导航卫星构建星间链路，还可自主运行以及进行空间环境探测。值得一提的是，该星采用了一大批中国自主研发的关键技术成果。据上海微小卫星工程中心应用发展部副部长李国通介绍，该卫星首次将氢原子钟作为主用钟，可以在确保精准的基础上，极大提高时间测量的稳定性。此外，该卫星还首次搭载了由上海微系统所研制的超强“中国芯”，该芯片是高集成度的空间抗辐照专用芯片，应用前景巨大。

趣闻

让死人“开口说话”

  电化学信号在脑死亡这个短暂的时间仍然存储在神经元之间，运用该技术就可从死去的人脑中读出他的“遗言” 

死人要能开口说话，是不是挺吓人的。近日，美国国防部高级研究计划局透露了一项可行性研究计划，其研究的内容就是让死人“开口说话”。当然了，这项研究不是让死人真的开口，而是将死人大脑中的电化学信号转换成数字信号，让大脑与电脑进行直接沟通，从尸体的各个特征来读出有用的信息。

美国国防部高级研究计划局的目的是想让人脑内的化学语言转换成机器的二进制码，前期阶段是让士兵拥有超级大脑，通过植入芯片就能提升作战技能。当然了，这个技术在活人身上可以救死扶伤，治疗脑疾患者;在死人身上，我们就可以知道他临死前大脑中还留着哪些没说出来的信息，这对刑侦、法医而言，意义巨大。

入住水下酒店不再是梦

你想体验在海水中居住的感觉吗？旅游爱好者或许很快就能实现这一梦想。目前，这座梦幻般的“水下宫殿”——行星海洋水下酒店已经获得了美国专利与商标局的许可。酒店设计者托尼·韦伯正考察酒店选址，马来西亚、巴哈马联邦、埃及和美国夏威夷州都在备选范围内。

据了解，托尼·韦伯将在清澈湛蓝的海水中打造一个奢华的酒店，整个酒店将包含12个房间。届时，入住的客人们可以在8.5米深的水下，以全景的视角欣赏各种令人惊叹的海洋生物。

在技术上，这家水下酒店可以归类为一艘船，因为它能利用机电推进技术在海水中移动。这意味着，当遇到飓风等恶劣天气时，这家酒店能通过自身的能源前往安全的位置。

目前，托尼·韦伯已经选好了一处地点，用于建造一个测试用的单体酒店。一旦许可证发下来，就可以马上开工。

  行星海洋水下酒店（概念图）

捕蝇草也会“计数”

近日，科学家最新研究表明，捕蝇草具有“数学计算能力”。那么，捕蝇草到底怎样计数的呢？

  会算数的捕蝇草  

德国维尔茨堡大学海德里希教授进行了一项实验，通过人为增加接触捕蝇草刺针的次数，模拟昆虫落在它的身上，当第一次接触刺针时，捕蝇草进入陷阱预备模式，但没有将“猎物”封闭起来。当第二次接触刺针时，捕蝇草的陷阱将关闭，试图让猎物无法逃离。然而当猎物连续接触刺针达到5次以上，捕蝇草便开始制造消化酶，并且运输摄取营养物质的分子。

科学家发现，捕蝇草的响应程度依据接触次数而变化，同时也与猎物的大小有关。海德里希教授说：“响应动作的次数向植物提供潜在信息，例如猎物的大小以及猎物的营养成分等。这将为捕蝇草非常好地平衡捕猎的成本与效益。”

这项研究首次发现捕蝇草能够“计数”。不过这只是开始，神奇的大自然还有很多奥秘等着我们去探寻。