未來世界的吸星大法

一些小型的電子設備，如收音機、手機、剃須刀、mp3播放器等將能夠隨時、隨地充電。出去旅游的時候，我們不必再讓多余的電池和各種各樣的充電器充斥我們的行囊了。我們也再不會因為打電話時手機突然沒電而煩惱，當你把綿綿的細語溫柔地送入家人和朋友的耳朵時，非輻射共振能量傳輸裝置將如同武俠小說中的高手一樣，運足功力，把綿綿的能量無聲地傳進你的手機中。

柯林上校的日記

公元2182年1月31日。今天，我——地球聯合部隊的空軍上?！獙⒙暑I士兵，駕駛著最后的1000架戰機同敵人作最后的決戰。

我們抵抗黑暗星球的侵略已經兩年多了。現在我的部隊是地球上最后的一支武裝力量，遠道而來的黑暗星球的部隊也蒙受了巨大的損失，它們糾集了剩余全部兵力，與我們展開了最后一戰。戰斗從黎明一直進行到黃昏，我一生中從未經歷過如此慘烈的戰斗，不斷有戰機在空中爆炸，殘骸直落太平洋。然而致命的是，我方戰機的能量已經不足了，必須馬上返回總部補充。而一旦給敵人以可乘之機，它們勢必長驅直入，將我們徹底擊敗。我和我的士兵都抱定了必死之心，決心用生命來保衛地球最后的安全。

正在危急時刻，通訊喇叭里突然傳來總部的指示，命令我方的戰機全部打開能量輸入系統。這是怎么回事？在敵人密集的攻勢下，能量輸送飛機是不可能起飛的。疑惑之余我還是服從了命令，奇跡出現了，指示器顯示戰機的能量在迅速增加，一會兒就恢復到了最大的狀態?！癢博士的遠程能量傳輸系統剛剛裝備完成，你們現在有用不完的能量了，現在去把那些混蛋干掉吧！”我和士兵們都被這個消息所鼓舞，奮不顧身地沖入了敵人的戰機群。黑暗星球的戰士顯然懵了，他們節節敗退，在付出了慘重代價之后狼狽逃離了地球。

不堪大用的電磁波

上面這個短短的科幻情節寄托了我們一個美好的夢想：如何把能量以無線的方式輸送到需要的地方？它不僅能夠成為扭轉戰局的關鍵(純粹劇情需要)，我們還希望它能大大方便我們未來的生活。如果我們將來駕駛電動汽車出遠門，甚至可以不需要停車充電，在公路上每隔一段距離設置一個發電裝置，我們就想開多遠就能開多遠。這項技術類似武俠小說中的吸星大法，只是方向相反，不是吸收別人的功力，而是向外傳輸能量。

人們早就已經發現，能量并非完全不能以無線方式傳輸，太陽能電池把光能轉化為電能，就是一種特殊的能量傳遞過程。太陽能主要由硅、砷化鎵、硒銦銅等材料制成。以晶體硅為例，當太陽照射到硅的表面時，一部分光子的能量會被硅原子吸收，使原子內的電子發生躍遷，從而在材料內部形成一定的電位差，這樣光能就轉化為電能儲存了起來。當太陽能電池接通電路時，電壓會產生電流流過外部電路。但這種過程受到“電源”——確切地說應該是“光源”的制約，我們并不能直接加以利用。

光是一種電磁波，其實所有的電磁輻射都在傳播著能量。我們拉開天線，打開收音機收聽廣播，天線接收到的信號就是一定頻率的電磁波，稱為微波。微波通過電磁輻射把能量傳播出去，但是這種傳播是面向四面八方，大部分能量都在傳播過程中損失掉了，接收的效率太低。我們需要的無線傳輸技術，是希望能量可以從發射裝置直接抵達接收裝置，最大限度地減少在空間傳播過程中的損失。怎樣才能讓這個暢想變成現實呢？

隔空傳能

在科幻故事里，我們把無線能量傳輸技術大顯神威的時間設定在了2182年，或許這還太過于保守了。現在，聰明的科學家們已經開始嘗試這種可能。他們正在開發一種無線充電裝置，而這項革命性技術的理論基礎卻是一個已經被人們發現一百多年的原理：電磁感應。

當一個導體放在變化的磁場中，導體內的電子會發生定向移動；如果導體連接著一個閉合電路，那么電路中就會產生電流。這就是法拉第發現的電磁感應定律。它早就被人們廣泛地應用，比如變壓器的發明。變壓器內部有兩個線圈，當一個線圈通過交變電流時，它的周圍就會產生變化的磁場，另外一個線圈上就會感應出電流。兩個線圈的匝數不同，感應出電流的電壓就不同。

美國麻省理工大學的兩個科學家就是從變壓器中得到了啟發。變壓器里兩個線圈之間很接近，那么把它們拉得遠一點兒會如何呢？讓它們相距1米、2米……甚至更遠，讓通入交變電流的線圈作為電源，放置在遠處的線圈作為接收器，電流不就可以遠距離感應出來了嗎？這就好比是相隔一段距離的兩個音叉，當敲擊其中的一個發出聲音時，另一個也會不由自主地開始振動，這種現象叫做“共振”。感應電流在相距較遠的線圈上產生，也是一種共振現象，能量通過共振的形式從一個地方“飛”到了另一個地方。

這種能量傳輸并不是以電磁輻射的形式完成的。電磁波的傳播是面向四面八方，而感應電流只在特定的接收器上才會產生，空間并不會因此而充滿電磁波。只要接收器的頻率和電源的頻率保持一致，電流就只會出現在安裝了接收器的電器上，相當于一把鑰匙只能開一把鎖，其他的所有物體因為頻率與電源不同，所以不會受到任何干擾。科學家把這種技術命名為“非輻射共振能量傳輸”。

盡管在傳輸過程中也會有極少的能量損失，但是比起傳統方式，它的傳輸效率還是大大提高了。并且這種技術并不會對周圍的環境造成損害，科學家指出，感應磁場對人體的影響甚至比地磁場還要小?？茖W家在電源處還設計了能量回收系統，沒有被接收器收到的能量會被吸收回去，進一步保證了能量不向周圍環境流失。

無線時代

經過理論計算和電腦模擬，科學家證實了這種技術的可行性，現在他們正在進行試驗，力圖盡快制作出樣機。根據現在的設計，電源覆蓋的范圍能夠達到5米，如果在每個房間里放置一個電源，就可以為整個住宅里的電器供電了。但是，有些科學家也提出了一些困難，比如，把電源和接收器頻率調整為多少就是一個關鍵的問題，在這方面研究人員還要繼續摸索。

在不久的將來，一些簡單的、低功率的遠程供電和無線充電裝置可能就會出現在家庭里。插座和插頭將被扔進垃圾堆里，冰箱、電視、洗衣機等家用電器會更加美觀，再也不會拖著長長的“尾巴”，人們可以隨意擺放它們的位置。

一些小型的電子設備，如收音機、手機、剃須刀、mp3播放器等將能夠隨時隨地充電。出去旅游的時候，我們不必再讓多余的電池和各種各樣的充電器充斥我們的行囊了。我們也再不會因為打電話時手機突然沒電而煩惱，當你把綿綿的細語溫柔地送入家人和朋友的耳朵時，非輻射共振能量傳輸裝置將如同武俠小說中的高手一樣，運足功力，把綿綿的能量無聲地傳進你的手機中。

（選自《科學之謎》）