大機器小機器

機器，有時候讓人矚日，比如，修路工操作噪音震耳的機器丌掘路面。

有時候卻讓人不知不覺，比如，你坐在車?yán)铮_心地看著窗外一掠而過的景色，沒想劍是機器帶著你前行。

機器是什么

首先，它是靠各種零部件裝配起來的。

零件：比如螺釘、螺母、螺栓、墊圈、鍵、銷、軸承、彈簧、齒輪等。

部件：是零件裝配成的；某些部件還先與另外的部件、零件裝配成更大的部件，被稱為總成，比如汽車上有大燈總成、發(fā)動機動力總成、傳動總成、齒輪總成等等。

零部件按照需要裝兩己成能夠運轉(zhuǎn)、用來代替人的勞動、為人十一些短時間內(nèi)人完不成的甚至不能十的活，這就是機器。

機器一般分為動力部分、傳動部分、執(zhí)行部分和控制部分。

比如洗衣機：

動力部分有發(fā)動機，因為它是用電驅(qū)動的，所以媽媽洗衣服前都要將洗衣機插上電源：

傳動部分有皮帶輪、傳動皮帶等，讓衣服可以在里面轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去；

執(zhí)行部分有洗衣桶、進水閥、排水閥等，這個就不用說了，進水、洗衣服、排水、甩十衣服，你都能看見；

控制部分有電腦板，指揮機器各個部件配合，好好干活。你去看看洗衣機按鍵，有的寫著標(biāo)準(zhǔn)洗衣，有的是快速洗衣，有的是柔軟洗衣……這些按鍵其實都連通著電腦板。

當(dāng)然，這些部分是不能分割的，如果沒有發(fā)動機，光有皮帶輪等，衣服也轉(zhuǎn)不起來呀！正因為這些聯(lián)成一體，才組成了機器。

炎黃子孫造機器

人類的腦子真是發(fā)達。從一開始，會用石頭砸野獸，到后來會把石頭磨得尖利當(dāng)?shù)妒褂茫俸髞砭驮斐隽藱C器。

比如中國古代造出的記里鼓車，能報出車子行駛了多少路：這是一種兩輪車，車上柯木頭制作的兩個人，分別“掌管”著一個鼓、一個鐘。車行駛1里（500米），敲鼓的木頭人敲一下鼓，車行駛10里，敲鐘的木頭人敲一下鐘。坐車人聽著鐘鼓聲，就知道車已經(jīng)走了多少里程。

中國古代還有指南車。車上只有一個木頭人，不管車子怎么拐彎、掉頭，它的手臂始終指向南方。它讓人們在大霧中也能認(rèn)清方向。

你覺得它像指南針？嗯，有點像，但它倆的指南“依托”不一樣，一個是磁指南，一個是機械指南。最早的指南針，如果磁受到高溫等影響，就沒法正確指南，指南車卻仍然能正確地指點方向。

所以，“沒腦子”的木頭人只不過是“牽線木偶”，不管是敲鼓、敲鐘還是手臂對準(zhǔn)南方，秘密都在車廂里，里面裝著相當(dāng)復(fù)雜的機器裝置。

中閏發(fā)明的織布機、觀察天體的渾天儀等等，也都是機器。比如東漢時期的偉大科學(xué)家張衡，創(chuàng)制出水運渾天儀，上面安裝著水輪等零部件，帶動渾天儀，演示天上日月星辰的運行情況。

巨大機器

觀察天體？呀，讓人不南自主地想劍了“天眼”！就是去年9月25口在貴州省平塘縣克度鎮(zhèn)啟用的世界最大射電望遠鏡。

這個機器太大了，接收面積達25萬平方米，喏，差不多30個標(biāo)準(zhǔn)足球場那么大。它像一個巨大的鍋子坐在一個大“坑”里。這可不是人工挖的土坑，是老天爺給挖的，名字叫喀斯特地貌坑，南峰硬的巖石組成。這些巖石經(jīng)歷了久遠的風(fēng)吹雨打考驗，大家伙“坐”在里面，非常穩(wěn)定。

射電望遠鏡能接收137億光年以外的電磁信號。1光年約為9 460 730 472 580 8（X）米，按照我們一般乘坐的飛機，1光年大概要飛1 220 330年！人們要用“天眼”來探測寧宙的深處，觀察遙遠的星系，探尋外星球發(fā)出的信號，洞察宇宙起源的奧秘……

這個望遠鏡對全世界科學(xué)家開放。

構(gòu)成這么個厲害家伙的，就不能用“部分”這樣“小打小鬧”的詞匯了，它用的是很有“氣勢”的詞匯——“系統(tǒng)”：有主動反射面系統(tǒng)、饋源支撐系統(tǒng)、測量與控制系統(tǒng)等等。每個系統(tǒng)里又有很多“部分”與“部件”，比如定位就用上了什么輕型索拖動機構(gòu)和并聯(lián)機器人，還有什么高品質(zhì)無線電接收機、傳感器網(wǎng)絡(luò)及智能信息處理、反射面板、液壓促動器等等，光聽名字就覺得太高級太高端太震撼太……

這個鍋為什么要那么大？因為越大，探索劍的寧宙深處的信息就越多。而且要把25萬平方米接收面積里收集的信號，聚集到藥片那樣大小的饋源艙里，這是因為宇宙里很多信號都非常微弱，不匯聚起來，人類就無法臨測到。這口“鍋”不是呆呆地坐在坑里，它通過2000多個液壓促動器的伸縮，帶動4450個反射面板，隨著天體的移動自動變化，足以觀測到任意方向的天體，同時，饋源艙也一同運動，采集、反饋信息。所以，不但“大”還非常“精”。

那，以后的機器是否會越來越大越來越精？

微小機器

越來越精大概不會錯，但越來越大可不一定哦！

分子機器，聽說過嗎？因為尺寸多為納米級，又稱生物納米機器。

納米，是一個長度單位，1納米相當(dāng)丁1米的十億分之一，約為一根頭發(fā)絲的十萬分之一。

納米級機器，屬于“組裝”起來的，頂多也只有人類頭發(fā)的下分之一大小，這樣的機器，該有多小啊！

張衡的水運渾天儀，上面安裝著水輪；法國圖盧茲材料設(shè)計和結(jié)構(gòu)研究中心與德國柏林大學(xué)科學(xué)家，則研制出了可旋轉(zhuǎn)的“分子輪”，組裝出了第一臺生物分子機器。

人造機器用螺釘、螺母、螺栓、墊圈等。

分子機器“零部件”主要是蛋白質(zhì)等生物分子。

沒有蛋白質(zhì)就沒有生命，因為蛋白質(zhì)是人體的一切細胞、組織的重要成分。

分子是組成物質(zhì)——比如蛋白質(zhì)——的小小微粒。

人造機器發(fā)動機的動力有電驅(qū)動、油驅(qū)動等，比如洗衣機是電驅(qū)動，汽車大部分是油驅(qū)動，現(xiàn)在為了環(huán)保，出現(xiàn)了電驅(qū)動車，或者油電混合驅(qū)動車。

分子機器的動力是化學(xué)驅(qū)動、電驅(qū)動和光驅(qū)動等。哦，不要誤會，不是給它拉根電線、接上電源什么的，是分子“那一攤”里的驅(qū)動，里面奧秘多多，有機會再說。

老說“人造機器”，分子機器不是科學(xué)家研制出來的嗎？為什么不叫它“人造”？

是這樣的，分子機器運用了分子“自組裝”的特性，分子可以在不受人類外力介入下，自己聚集、有規(guī)則地組織起來。

這有點像磁鐵N級與S級的“同極相斥，異極相吸”。你手邊如果有兩根小磁棒的話，可以試試：我們分別把兩根磁棒叫做甲磁棒、乙磁棒，甲磁棒固定用一端（N級或者S級選一個），乙磁棒分別用兩端（N級與S級）去接近甲磁棒。結(jié)果，一次立即“異極相吸”——甲磁棒、乙磁棒急不可待地吸貼在一起：另一次“同極相斥”——兩根磁棒別扭地躲來躲去，就是不肯接近。

只要加上鐵球，磁棒們就不那么挑剔了，因為兩級都能吸引鐵球。

當(dāng)然，分子機器的自組裝有它自己的“道理”，人類只不過是利用它的特性和規(guī)則，來“造”出人類需要的分子機器。

為什么要分子機器？

作用可多了。

去年我們在《永生追不停》里講到了基因編輯，如果有了能編輯、剪裁基因的分子機器，想切除哪段不好的基因就切除。

又比如，有了針對病毒、癌細胞的分子機器人，可以讓它送藥，清除隱藏在肌體深處的病毒、癌細胞等，而不會損害身體好的部分。也就是說，只要注射一針分子機器人，就能治病。

不管越來越大還是越來越小，科學(xué)的發(fā)現(xiàn)、發(fā)明，都是那么激動人心，讓人無比向往。endprint