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想象一下!

2022-11-26钱梦佳,张丹,夏妍婧

中学生天地(B版) 2022年11期
关键词:物理所超导体核聚变

没有比人类更能折腾的物种了!穿越、隐形、迁移……科幻电影里一呈现,科学家们就开始想象了!也许穿越是可以实现的,隐形也可以,当然迁移到宇宙中去也不是很难的事情,这不,今年中国还派了6个人去宇宙出差了。

在能折腾得天翻地覆的地球人这里,只有想不到,绝对没有做不到!让我们也来想象一下吧!

Wormhole 虫洞

老教授说服库伯成为飞船驾驶员,库伯和布兰德、罗米利、多伊尔,以及机器人塔斯一起到了外太空。他们驾驶飞船穿越虫洞后,到达了一个未知的星系,这里有一个巨大的黑洞——卡冈图雅。(该场景源于科幻电影《星际穿越》)

爱因斯坦和纳森·罗森在研究引力场方程时曾假设宇宙中存在一种连接两个遥远时空的空间轨道,即爱因斯坦-罗森桥(虫洞)。广义相对论中,三维空间是可以弯曲的,而虫洞就像是一条在曲面上被打通的垂直隧道。未来,若真能发现爱因斯坦-罗森桥,人们或许可以通过“负能量”来中和虫洞内部的超强力场,从而稳定虫洞,强化虫洞,使之成为真正意义上的“时空隧道”。人类或许因此得以穿越浩瀚星河,一窥瑰丽宇宙的另一隅。

想象一下!如果有了虫洞,这样玄幻的场景就有可能实现。

——杭州外国语学校 俞懿轩

Controllable Nuclear Fusion可控核聚变

核裂变是一个大质量的原子分裂成两个比较小的原子,核聚变是两个小原子合成一个质量大的原子。无论是核裂变还是核聚变,都会产生大量能量,其中核聚变产生的能量要远大于核裂变,例:氢弹的原理是不可控核聚变,原子弹的原理是不可控核裂变。如果可控核聚变能实现,并把它的过程绝对安全地约束在一个行李箱大小的黑匣子中,那么就可以给一个社区或一家工厂独立配备一个“超级核电站”,这样人们便再也不用担心电费和限电等问题了,工厂也不会出现因为生产线停工导致生产力降低的情况。最后,同学们记住,可能你就是这个黑匣子的创造者哦!

托尼·斯塔克被恐怖分子绑架后受了重伤,同为人质的英森博士救了他一命。在英森的帮助下,托尼用1.6克钯制造出一个超小型核聚变反应堆,每秒能够输出30亿焦耳的能量,他们以此为动力,打造出了一副强大的钢铁战甲。(该场景源于科幻电影《钢铁侠》)

想象一下!如果我们拥有了可控核聚变技术,便能解决现在全世界都为之头疼的能源问题。

——中科院物理所 西西弗斯

Metamaterial 超颖材料

哈利·波特在入学霍格沃兹之后不久,收到了一件神奇的礼物———隐形斗篷,披上它,就连魔法师也看不到他了。(该场景源于魔幻电影《哈利·波特与魔法石》)

超颖材料(或称超材料)泛指一种具有特殊性质的人造材料,以人工排列的方式,调整材料的几何形状、晶格结构、尺寸和方向,展现出原本材料不具有的电磁特性:能阻挡、吸收、增强或弯曲光波、电磁波,以获得超越传统材料的优势。不只如此,利用超颖材料的渐变折射率特性甚至可以达到“隐形”“透明”的效果。2015年,美国伯克利实验室的研究人员利用超颖表面材料,研发出了一款隐身斗篷,这款隐形斗篷可以散射可见光、红外线和X射线,它与隐藏目标物体产生交互,使其无法被观察到。不过该隐形斗篷仅是显微等级,局限性很大。从想象走向现实的过程是复杂的,但是凭借努力探索和创新实践,这一切并非不可能。

想象一下,如果你有隐形斗篷,穿上它走到哪里都不会被人发现,你想去哪里呢?

——杭州外国语学校 俞懿轩

Flexible Material 柔性材料

折叠手机的出现,使柔性材料更进一步被人们所了解。与跟传统电子器件材料相比,柔性材料具有延展性和自我修复性,拉伸、弯折后可复原,且不影响正常功能使用。未来,对柔性材料的应用可以进一步扩大:应用于一些传感器,使其更加贴近待测区域;应用于医学领域,制作出更加贴合人体的辅助义肢;可制成柔性电路,改变目前电脑、智能手机的样貌……

韩朵朵为了表明自己的身份,打开了衣服里的身份芯片,一秒钟不到,所有信息赫然出现。(该场景源于科幻电影《流浪地球》)

想象一下!如果你的手机可以变成一块柔软的芯片,可以装进你的身体,你想把它装在哪里?

——中科院物理所 岷 客

Room-Temperature Superconductor 常温超导体

人们为了开发潘多拉星球上的宝贵资源,不惜一切代价大老远跑去外星,究竟是为了挖什么宝贝呢?它是一种地球上没有的神奇室温超导矿石。这种常温超导体具有异常强大的力量,以至于依赖潘多拉星磁场就足以悬浮起含有这类矿石的一座座“哈利路亚”大山,其经济价值不可估量。(该场景源于科幻电影《阿凡达》)

想象一下!如果常温超导体真的被发现了,那时,我们可以在午饭后坐上时速3000公里以上的真空管道超导磁悬浮列车去巴黎喂一下鸽子,还可以在办公室内随时弄个核磁共振成像仪监测一下自己身体内部的变化。

——中科院物理所 西西弗斯

1911年,荷兰科学家昂尼斯发现在-272.2摄氏度的极低温度下,水银的电阻突降为零,这是人类第一次发现超导现象。2020年10月,科学家在15摄氏度的温度下,观察到了常温超导现象。不过,这个超导现象是在 2670亿帕压力条件下实现的,存在着极大的限制。

常温超导体技术,即能够在室温下实现零电阻和完全抗磁性的一种超导现象。一旦被实现,超导磁悬浮列车就可以普及到我们的交通轨道上,它的速度理论上可达每小时500公里以上;电网传输电能损耗接近于零,它可以完美地实现“西电东输”计划;量子超导计算机将应运而生,它的计算速度能力远超目前的电子计算机。研究常温超导体路漫漫其修远兮,我们要加油啊!

Artificial Intelligence 人工智能

人类变得越来越胖,脚的功能开始慢慢退化。在这个人工智能世界里,人类不用自己走路。喝水、吃饭、穿衣服……全部由各类机器人来帮你实现。(该场景源于动画电影《机器人总动员》)

在未来,商场有可能实现全面无人化,由人工智能代替人工服务,帮助人们完成整个购物体验;看病的医生可能是“电子医生”,这些“电子医生”可以很大程度地减轻医护人员的负担;驾驶汽车可能实现全自动驾驶,未来人们无须学会开车,所有的交通工具都是由人工智能控制的,这些人工智能还可以通过物联网连接到一起,通过交通控制中心统一管理,最大限度地避免堵车现象的发生。

想象一下!如果有个“人”比你还了解你,世界会变成什么样?

——中科院物理所 马艺文

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