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改變科學(xué)的十大機(jī)器,你知道幾個(gè)?

星之球科技 來源:中國激光2017-07-29 我要評論(0 )   

科學(xué)發(fā)展史上,“四肢發(fā)達(dá)”的機(jī)器可不簡單。它們動力強(qiáng)勁,舉重若輕,它們是服務(wù)科學(xué)的巨大機(jī)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(xué)發(fā)展史上,“四肢發(fā)達(dá)”的機(jī)器可不簡單。它們動力強(qiáng)勁,舉重若輕,它們是服務(wù)科學(xué)的巨大機(jī)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(qiáng)大的設(shè)備為發(fā)現(xiàn)而生。
 
人們曾利用這些設(shè)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(xué)這件事, “四肢發(fā)達(dá)”的機(jī)器可不簡單。然而, 大機(jī)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?,F(xiàn)在,讓我們走近這些影響科學(xué)的巨大機(jī)器。
 
大型強(qiáng)子對撞機(jī)(The Large Hadron Collider)
 
 
有此圓環(huán), 我擊碎你。
 
這一環(huán)形“質(zhì)子云霄飛車”是世界上最大的單體機(jī)器之一。接近光速的質(zhì)子射入27公里長的地下隧道中,為人類揭示宇宙奧秘。質(zhì)子高速相撞, 人們由此得以發(fā)現(xiàn)先前尚未認(rèn)知的粒子。你或許已經(jīng)聽說“上帝粒子"——希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造了2012年科學(xué)界的大滿貫。要知道產(chǎn)生那強(qiáng)力一擊的環(huán)境異常寒冷: 大型強(qiáng)子對撞機(jī)的電磁鐵工作環(huán)境溫度甚至比外太空溫度還要低,達(dá)到零下456 ℉(約-271 ℃)。有朝一日, 大型強(qiáng)子對撞機(jī)將可能顛覆物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型,亦有可能開啟探索宇宙新維度的大門?,F(xiàn)在, 人們正在致力于應(yīng)用大型強(qiáng)子對撞機(jī)來模擬宇宙大爆炸。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):
團(tuán)隊(duì)主力:王牌加速器
造價(jià): 37億美元
首秀年份: 2008年
地點(diǎn):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(xué)合作場所,擁有52臺太陽能電池板供電的計(jì)算機(jī)、超過100 處研究區(qū)域,重達(dá)四百多噸,且在不斷更新以適應(yīng)需要。國際空間站是富有冒險(xiǎn)精神的地球人遠(yuǎn)離地球的居所, 站內(nèi)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(xué)研究,并借此結(jié)識各國友人。
 
當(dāng)前,在國際空間站進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)旨在使我們的科學(xué)活動走出近地軌道: 宇航員們大口咀嚼著實(shí)驗(yàn)室種出的生菜,為火星農(nóng)場做準(zhǔn)備,而科學(xué)家則會監(jiān)測機(jī)體在長期遠(yuǎn)離地球環(huán)境下的微妙變化。附送獎(jiǎng)勵(lì): 太空行走自拍。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):
團(tuán)隊(duì)主力: 高端實(shí)驗(yàn)室
造價(jià): 1070億美元(持續(xù)增長中)
首秀年份: 1998年
地點(diǎn): 地球上空400公里
設(shè)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(jìn)行抗震能力測試。在活塞和水力學(xué)的幫助下,大型振動臺這一科學(xué)巨獸得以盡情搖擺。這個(gè)巨獸的機(jī)械肌肉, 足以撼動六層公寓樓的全比例復(fù)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(yàn),城市規(guī)劃者借此學(xué)習(xí)如何應(yīng)對現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的地震。它動力強(qiáng)勁,能夠產(chǎn)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(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):
團(tuán)隊(duì)主力: 搖擺裝置
造價(jià): 5億美元
首秀年份: 2005年
地點(diǎn): 日本 兵庫縣
戰(zhàn)斗重量: 上千噸
 
國家點(diǎn)火裝置(National Ignition Facility)
 
 
哇哦,滿是激光。
 
192束激光都聚焦在一個(gè) BB 彈大小的目標(biāo)上, 使其承受超過1000億倍大氣壓的壓力。真正目的是——使一個(gè)微小的氫燃料球發(fā)生類似恒星的爆炸。試想一下,技術(shù)成熟的核聚變將可能在未來為全球的現(xiàn)代化家庭供電。這種極端的實(shí)驗(yàn)靈感源于太陽產(chǎn)生能量的反應(yīng)過程, 裝置可輕松制造1億攝氏度的高溫。這一個(gè)超級高能激光由超過4萬個(gè)鏡子和光學(xué)元件組成。終有一日,這一實(shí)驗(yàn)會幫助我們產(chǎn)生清潔、可持續(xù)的能源,或?qū)⑽覀冋ǖ檬菬o存。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):
團(tuán)隊(duì)主力:大型激光
造價(jià): 35億美元
首秀年份: 2009年
地點(diǎn): 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(qiáng)。
 
在海拔五千多米世界上最干旱的荒漠中,星空純凈,觀測環(huán)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(huán)境來探索天空的秘密:接收可見光的是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡, 而相比之下, 這里可以調(diào)諧到來自遙遠(yuǎn)恒星發(fā)出的無線電波。66座天線組成的射電望遠(yuǎn)鏡(大部分天線直徑達(dá)12米), 能追蹤遙遠(yuǎn)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(biāo)。結(jié)果:獲得一些最清晰的圖像。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):
團(tuán)隊(duì)主力: 望遠(yuǎn)鏡陣列
造價(jià): 14億美元
首秀年份: 2011年
地點(diǎn): 智利 阿塔卡瑪沙漠
相當(dāng)于:一架4公里寬的單天線望遠(yuǎn)鏡
 
遠(yuǎn)古望遠(yuǎn)鏡(Ancient Telescope Tunnel)
 
 
志在觀星,死而無悔。
 
這七塊巨石構(gòu)成的建筑很可能具有兩種用途,一是墳?zāi)?,再是中石器時(shí)代人初窺主要星座的工具。他們?yōu)橛^測恒星營造了一種光學(xué)錯(cuò)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(xiàn)代望遠(yuǎn)鏡技術(shù)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(shè)計(jì),與初升的太陽對齊,也許還發(fā)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(xiàng)嚴(yán)肅的好科學(xué)。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):
團(tuán)隊(duì)主力: 借助石頭的觀星者
造價(jià): 血汗  巖石
首秀年份: 約 公元前4000年
地點(diǎn): 葡萄牙和西班牙境內(nèi)的186 個(gè)地點(diǎn)
鏡頭數(shù): 0
 
傅科擺(Foucault Pendulum)
 
 
 
擺動,跟隨世界的“腳步”。
 
 地球在轉(zhuǎn),擺錘在動。1851年的一項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)成為了此后許多博物館重要組成部分。物理學(xué)家萊昂·傅科希望通過實(shí)驗(yàn)證明地球的自轉(zhuǎn),傳奇的傅科擺由此誕生。傅科擺包含一個(gè)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(yùn)動方向似乎沒有發(fā)生改變,但擺錘的運(yùn)動軌跡卻在圓圈內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動。地球一直在自轉(zhuǎn), 而地球上一切事物都是在慣性下一同運(yùn)動。這一實(shí)驗(yàn)看似簡單, 但一下就證明了地球一直處于運(yùn)動狀態(tài)。鐘擺在赤道以南按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn), 在赤道以北按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn), 正如同地球自轉(zhuǎn)方向。一些傅科擺可以持續(xù)擺動幾十年。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):
團(tuán)隊(duì)主力: 周期性擺動的擺錘
造價(jià): 重物*1 金屬絲*1
首秀年份: 1851年
地點(diǎn): 法國 巴黎
世界最大傅科擺: 位于俄勒岡州波特蘭, 擺線長達(dá)70英尺(約21米)。
 
海底實(shí)驗(yàn)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(xiǎn)的峽谷邊緣,因而這個(gè)昵稱"蒂爾頓希爾頓" (Tilton Hilton)的艙室遠(yuǎn)非理想的度假地。科學(xué)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(shí)任美國總統(tǒng)的林登·約翰遜還曾與其進(jìn)行了一次“高音”通話。最佳表現(xiàn): 塔菲(Tuffy),訓(xùn)練過的海豚, 作為鯨目信使傳遞乘員信件。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) :
團(tuán)隊(duì)主力 : 航???/div>
造價(jià): 200萬美元
首秀年份: 1965年
地點(diǎn): 加利福尼亞 拉霍亞海底峽谷
訓(xùn)練海豚數(shù):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(fā)明。他的驚人計(jì)劃是——遠(yuǎn)距離無線輸電。可惜的是實(shí)驗(yàn)失敗了, 也將這位發(fā)明家逼向情緒的谷底。雖然他們無法將電發(fā)送到未知地點(diǎn),但線圈的確可以將電流發(fā)送穿過整間屋子。每個(gè)線圈封裝一個(gè)電容器來儲存電能。當(dāng)一對線圈接近, 將其中一個(gè)通電, 電流將會擊穿二者之間的空氣。思索關(guān)鍵詞: 閃電, 潛在的致命電壓, 些許狂笑。
 
這項(xiàng)技術(shù)曾為各種電氣設(shè)備供電, 現(xiàn)在已為更優(yōu)良的技術(shù)所取代,若非審美需求已不常用。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):
團(tuán)隊(duì)主力: 精巧的遙控裝置
造價(jià): 足以使特斯拉本人破產(chǎn)
首秀年份: 1891年
地點(diǎn): 科羅拉多州  科羅拉多斯普林斯
功率: 最大1200萬伏
 
天空實(shí)驗(yàn)室(Skylab)
 

 
 
飛得越高……
 
美國第一個(gè)升空的空間站,也是唯一一個(gè)掉下來的。多層建筑、太空浴,大到足以在室內(nèi)測試太空行走設(shè)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(jì)劃。飛船上需要解決的問題太多,甚至有一個(gè)乘員太過疲憊而罷工。隨后其預(yù)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(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明人類可以在太空長期生存。重約8噸的技術(shù)結(jié)晶在沿軌道運(yùn)行3.4萬次后最終奔向地球懷抱。地球大氣層將太空實(shí)驗(yàn)室粉碎, 碎片散布于澳大利亞西部地區(qū)。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):
團(tuán)隊(duì)主力: 高端實(shí)驗(yàn)室
造價(jià): 25億美元
首秀年份: 1973年
地點(diǎn): 地球上空440千米
隕落時(shí)間: 1979年7月11日

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科學(xué)技術(shù)機(jī)器發(fā)展
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