科學微距

前沿

編者按：《知識就是力量》雜志創刊60周年以來，曾經報道過很多具有前瞻性的科學暢想，早在20世紀下半葉，我們就曾刊文報道“未來”可能出現的磁懸浮列車的雛形。而今，隨著科學技術的發展，一些科學暢想已經漸漸實現。這不，2014年9月刊的雜志封面上，我們展示了“植物能充電”的設想，僅時隔一年多，這款植物充電器“E-Kaia”就誕生了。讓我們一起來看看它到底是怎么工作的吧！

? 用植物充電（圖片來源：Master Service Design）

用植物給手機充電，可能嗎？

供稿/駐外記者 ?李青

如果你走在路上，忽然想用手機給朋友打個電話或發個短信，卻發現手機沒電了，該怎么辦呢？其實，這是很多人都有可能面臨的尷尬情況。目前我們使用的手機，在正常使用的情況下，待機時間一般都不超過24小時，所以需要不停地充電。那么，能不能用我們身邊的植物來解決充電問題呢？三位智利的女大學生為我們打開了一條希望之路。她們經過三年的艱苦努力，終于研制出了一款名叫“E-Kaia”的植物手機充電器。

E-Kaia便攜式充電器的一頭是USB接口，可以連接手機充電，另一頭則插入盆栽的土壤中。目前，這個充電器可以輸出5伏、約600毫安的電流，所以只需等待大約一個半小時，充滿電的手機又能為主人效勞了。

E-Kaia是利用盆栽土壤中游離的電子給手機充電的。大家都知道，植物是通過復雜的光合作用獲得能量。植物體內的葉綠素與光、空氣中的二氧化碳還有植物從根部吸收的水分，以及植物周圍的某些微生物一起相互作用，發生著許許多多的化學反應和生物變化。在這個能量轉換的過程中，植物體內的水分分解出了氧氣，釋放出質子和電子。E-Kaia里有一個生物電路板，通過電極把植物用不了的電子捕獲并收集起來，儲備成可以被利用的電能。 因為收集的電子是植物不需要的，不會對植物的生長產生任何不良的影響，因此，E-Kaia是一種非常好的清潔能源產品。

E-Kaia的創造者們還進一步計劃著用植物為耗電量高的計算機、電視機或者緊急照明燈充電，有可能的話，她們希望將來家用電器的電源問題都可以通過院里的一棵大樹來輕松解決。

歐洲航天局發射激光通信衛星

? 這顆新通信衛星能用激光采集到地球觀測衛星的信息

近日，歐洲航天局在哈薩克斯坦貝康諾太空發射場成功發射了一顆通信衛星，該衛星將使用激光采集地球觀測衛星的信息，并快速發送至地面上的傳感器。歐洲航天局指出，最新激光通信網絡即將建立“太空數據高速公路”，能夠從地球觀測衛星傳輸圖片和視頻等信息，甚至還可以將國際空間站的數據傳輸至地面，信息傳輸速度能達到每秒1.8G，該速度是普通家庭網速的90～100倍。

歐洲航天局通信部主管馬加利·瓦西雷（Magali Vaissiere）稱，一些穿越北極區域的重要航線十分危險，海面上存在著厚冰，可能損壞過往的船只，甚至威脅人們的生命。較快的傳輸速度能夠快速響應災難、污染事件，或者違法捕魚和海盜行為，人們通過實時訪問衛星數據，能夠做出更好的決策。

據了解，最新發射的這顆通信衛星是“歐洲數據中繼系統（EDRS）”計劃的一部分，未來幾年，還將發射其他幾顆數據傳輸衛星。“歐洲數據中繼系統”是歐洲航天局迄今最偉大的電信項目之一，該系統意味著未來將建立一個全新的商業衛星通信渠道。

科學家首次探測到了引力波

1991年，麻省理工學院與加州理工學院在美國國家科學基金會（NSF）的資助下，開始聯合建設“激光干涉引力波天文臺”（LIGO），經過20多年的努力，LIGO于2016年2月11日宣布其探測到了引力波，該研究證明了引力波的存在，同時也證實了愛因斯坦廣義相對論所預言的以光速傳播的時空波動。

? LIGO的“兩條腿”都有4000米長

? 兩個黑洞所產生的引力波的模擬圖（圖片來源：NASA）

那么引力波是什么呢？根據愛因斯坦的廣義相對論，引力起源于質量對空間的扭曲：在任何有質量的物體附近，空間的織構都會受到扭曲。但這個扭曲并不總是發生在該物體附近。另外，愛因斯坦意識到這種空間的彎曲形變可以在宇宙中傳播，就像地震波在地殼里傳播那樣。然而它與地震波不同，其可以在空無一物的太空中以光的速度傳播。

那么，對引力波的探測有何意義呢？引力波探測除了能夠檢驗廣義相對論之外，還有助于證明其他版本的引力理論正確與否，還將推動引力量子化的研究。另外，引力波像其他的波一樣，攜帶著能量和信息，還能夠讓我們回望宇宙大爆炸的最初瞬間，檢驗宇宙大爆炸理論的正確與否。

我國對引力波的探索也早已啟動。從2008年開始，中科院發起“太極計劃”工程。另外，由中山大學牽頭的同樣用于探測引力波的“天琴計劃”已啟動，并分四個階段實施。

數字

270升

目前，德國科學家最新設計了一款“飛船”，客艙空間為140平方米，可搭乘100名乘客。這款未來派的交通工具兼具飛機、游艇和氣墊船的特征，它可以盤旋在陸地和水面上空，并具有很強的推進力。因為在“飛船”中部，有一個巨大的風扇，能夠形成大量的下沖氣流。

這家德國公司表示，“飛船”首先可作為海上交通運輸工具，也可以作為商業客機，甚至還有一些軍事用途，例如執行反海盜任務。在海面上，“飛船”的速度可達250千米/小時，比普通的集裝箱船快。另外，與噴氣式客機相比，“飛船”消耗燃料少，每小時消耗270升燃油，成本較為低廉。

由于“飛船”既可在空中飛行，也可在水面行駛，因此被認為是具有革命性的海面運輸工具。

? 具有多種用途的“飛船”

? 大腦的存儲量是非常驚人的

1 千萬億字節

大腦的存儲量一直是人類研究的對象，而人類大腦的突觸主要負責記憶存儲。

近日，美國索爾克生物學研究所的科學家通過對人類大腦突觸的存儲容量進行測量，發現平均一個突觸能夠存儲大約4.7比特的信息數據。這就意味著人類大腦的信息存儲容量至少為1帕字節，即1千萬億字節。據索爾克研究所科學家湯姆-巴爾托爾介紹說：“我們的數據表明，突觸的規模要比此前研究得出的結論大10倍以上。”該項研究負責人之一、美國索爾克生物學研究所科學家特里-塞吉諾維茨基也認為：“這比此前任何人所想象的數據要高出大約一個數量級。”

研究人員發現，該項成果還可以幫助計算機科學家研制超精確又極節能的計算機，尤其是那些采用“深度學習”或“人工神經網絡”技術的計算機。塞吉諾維茨基表示：“大腦的這一技能完全可以為未來更先進的計算機的設計指明方向。”

聲音

“第五顆新一代北斗導航衛星對未來北斗系統的全球體制規劃和技術標準進行了全面驗證，并基本確立北斗系統的全球組網模式，具有里程碑意義。”

——中國科學院上海微小衛星創新院主任相里斌

2016年2月1日，中國新一代北斗導航衛星在西昌成功發射，該衛星由中科院微小衛星創新研究院（上海微小衛星工程中心），與中國電子科技集團公司等共同研制，是中國迄今為止發射的第五顆新一代北斗導航衛星。

據了解，該衛星采用全新導航衛星專用平臺，具備支持北斗系統從區域到全球的平穩過渡的功能，能與前四顆新一代北斗導航衛星構建星間鏈路，還可自主運行以及進行空間環境探測。值得一提的是，該星采用了一大批中國自主研發的關鍵技術成果。據上海微小衛星工程中心應用發展部副部長李國通介紹，該衛星首次將氫原子鐘作為主用鐘，可以在確保精準的基礎上，極大提高時間測量的穩定性。此外，該衛星還首次搭載了由上海微系統所研制的超強“中國芯”，該芯片是高集成度的空間抗輻照專用芯片，應用前景巨大。

趣聞

讓死人“開口說話”

? 電化學信號在腦死亡這個短暫的時間仍然存儲在神經元之間，運用該技術就可從死去的人腦中讀出他的“遺言”?

死人要能開口說話，是不是挺嚇人的。近日，美國國防部高級研究計劃局透露了一項可行性研究計劃，其研究的內容就是讓死人“開口說話”。當然了，這項研究不是讓死人真的開口，而是將死人大腦中的電化學信號轉換成數字信號，讓大腦與電腦進行直接溝通，從尸體的各個特征來讀出有用的信息。

美國國防部高級研究計劃局的目的是想讓人腦內的化學語言轉換成機器的二進制碼，前期階段是讓士兵擁有超級大腦，通過植入芯片就能提升作戰技能。當然了，這個技術在活人身上可以救死扶傷，治療腦疾患者;在死人身上，我們就可以知道他臨死前大腦中還留著哪些沒說出來的信息，這對刑偵、法醫而言，意義巨大。

入住水下酒店不再是夢

你想體驗在海水中居住的感覺嗎？旅游愛好者或許很快就能實現這一夢想。目前，這座夢幻般的“水下宮殿”——行星海洋水下酒店已經獲得了美國專利與商標局的許可。酒店設計者托尼·韋伯正考察酒店選址，馬來西亞、巴哈馬聯邦、埃及和美國夏威夷州都在備選范圍內。

據了解，托尼·韋伯將在清澈湛藍的海水中打造一個奢華的酒店，整個酒店將包含12個房間。屆時，入住的客人們可以在8.5米深的水下，以全景的視角欣賞各種令人驚嘆的海洋生物。

在技術上，這家水下酒店可以歸類為一艘船，因為它能利用機電推進技術在海水中移動。這意味著，當遇到颶風等惡劣天氣時，這家酒店能通過自身的能源前往安全的位置。

目前，托尼·韋伯已經選好了一處地點，用于建造一個測試用的單體酒店。一旦許可證發下來，就可以馬上開工。

? 行星海洋水下酒店（概念圖）

捕蠅草也會“計數”

近日，科學家最新研究表明，捕蠅草具有“數學計算能力”。那么，捕蠅草到底怎樣計數的呢？

? 會算數的捕蠅草 ?

德國維爾茨堡大學海德里希教授進行了一項實驗，通過人為增加接觸捕蠅草刺針的次數，模擬昆蟲落在它的身上，當第一次接觸刺針時，捕蠅草進入陷阱預備模式，但沒有將“獵物”封閉起來。當第二次接觸刺針時，捕蠅草的陷阱將關閉，試圖讓獵物無法逃離。然而當獵物連續接觸刺針達到5次以上，捕蠅草便開始制造消化酶，并且運輸攝取營養物質的分子。

科學家發現，捕蠅草的響應程度依據接觸次數而變化，同時也與獵物的大小有關。海德里希教授說：“響應動作的次數向植物提供潛在信息，例如獵物的大小以及獵物的營養成分等。這將為捕蠅草非常好地平衡捕獵的成本與效益。”

這項研究首次發現捕蠅草能夠“計數”。不過這只是開始，神奇的大自然還有很多奧秘等著我們去探尋。