科學發展就是如此,有些看似十分深奧、高不可攀的難題,可隻是開動腦筋,善於從日常生活中覓線索,反而迎刃而解。小小的蜂房似乎與偉大的航天航空事業風馬牛不相及,但仿生學卻把它們緊緊聯係在一起。
〖MZ(2H〗由泰坦尼克號想到聲納〖MZ)〗耗資2億多美元的好萊塢巨片《泰坦尼克號》轟動全球,它再現了一個令人難以忘懷的悲劇故事。
1912年4月14日深夜,一艘滿載著2000多名乘客的豪華郵輪“泰坦尼克號”,在從英國到紐約的處女航中,由於無法探測到隱沒在水中的冰山,結果被冰山撞開6道裂縫,最後沉沒在大西洋2.5英裏深的水下,除700多人死裏逃生外,其他人全部罹難。
相隔3年後的第一次世界大戰時期,在戰況逼迫下,法國於1915年不得不投入大量人力物力,進行水下探測方法和設備的研究。著名物理學家保羅?郎之萬在俄國一位工程師的協助下,利用他發明的石英——鋼夾心型超聲換能器和初露頭角的電子管放大器,研製成功世界上第一台將水聲技術和電子技術結合的聲納,即早期的“探照燈式”聲納,並立即投入使用,後來它在戰爭中大顯神通。
假如當年有了聲納,泰坦尼克號肯定不會遭受滅頂之災。
所謂聲納(SONAR),係由聲音、導航和測距3個英文單詞的縮寫組合音譯而成,原義為“聲音導航與測距”,但實際上聲納已遠遠超出導航、測距的範圍,而成為利用聲波傳播原理進行工作的水下儀器和技術的統稱。
大家知道,對目標的探測,在陸上可以依靠雷達,它利用電磁波遇到物體會反射回來的“回聲定位”原理,可以探測到千裏以外的物體。但電磁波在水中卻跟在空氣中大不一樣,它的能量很快會被水吸收,無法進行遠距離傳輸。而水對聲波(特別是超聲波)的吸收很小,所以聲波在水中可以傳得很遠很遠。
進一步的研究使科學家發現,在茫茫大海的深處,竟存在著一個特殊“聲道”,在此“聲道”裏,聲波能夠傳播數千公裏而無明顯減弱,其傳播速度大約可達每秒1500米。有人做過這樣一個試驗:在澳洲南部投下一顆深水炸彈,爆炸產生的聲波順著這個“聲道”,繞過好望角,又折向赤道,經過3小時43分鍾以後,竟被北美洲百慕大群島的監聽站聽到了,傳導全程共19200公裏,在海洋中環繞了地球半圈。於是,聲納很快成為水中探測目標、傳遞信息的重要工具。
按照工作方式的不同,聲納可分為主動聲納和被動聲納兩類。前者本身能發射聲波,當聲波遇到物體便反射回來,再經過聲電轉換和放大處理,最後顯示在熒光屏上。根據聲波發射的方向、往返的時間就可以計算出被測物體的方位和距離。這種聲納可用來偵察潛艇和海底障礙物。被動聲納本身不能發射聲波,隻能接收別的物體在水中發出的聲波,它可以用來發現艦艇的馬達聲或探測其他會發聲的物體。
近年來崛起的新興學科海洋生物學,揭示出聲納的基本構造竟與海豚的定位係統相似。在海豚的頭頂上有一個複雜的氣囊係統,它能夠發出超聲波,這些超聲波經氣囊前麵的脂肪瘤“聚焦”成束後發射出去,海豚根據接收的回波,可以精確地辨別目標,判斷位置。同樣,聲納主要是由發射機(振蕩器)、換能器。接收機和顯示器組成的。發射機產生電脈衝信號,並送往換能器;換能器把電脈衝信號轉變為超聲波信號發射出去,再把回波還原成電信號送往接收機;接收機則挑選出有用的信號加以放大,並由顯示器顯示出來。
隨著現代科學技術的不斷進步,聲納係統愈來愈精密準確,分辨能力也愈來愈高,就是在海洋深處的一塊小小的鐵板,也難逃它的慧眼。當年,美國“挑戰者”號航天飛機失事後,人們就是借助聲納在大西洋30米深的海底尋找到它的乘務艙殘骸的。
此外,聲納功能日增,用途日廣。英國研製的聲納水雷,能夠自動識別敵我艦隻,尋找預定目標,控製爆炸的時間和地點。目前,各國在深海遠航的潛艇,不僅依靠聲納定向、導航,而且正在工作的潛水員還可用聲納儀器量體溫、測心電圖。當然,那些有立體畫麵的水下聲全息電視,在水底自由通話的水聲電話等等,也都已用上了聲納。
當前,一些國家正在致力於研究大型綜合聲納和快速全景掃描聲納,為的是使聲納的作用距離更遠,精密度更高,以更有效地運用於軍事、通訊、勘探和漁業等諸多領域。
〖MZ(2H〗21世紀將流行哪些電腦〖MZ)〗生物電腦這種電腦借助於生物工程技術生產的蛋白質分子,製成生物芯片;信息通過生物芯片以波的形式傳播,1個蛋白質分子就是一個儲存體,且阻抗能耗小,儲存空間大。
量子電腦美國科學家正在研究一種全新的微型電腦——量子電腦。美國洛斯阿拉莫斯國立實驗室的塞特?勞埃德博土已經設計出了這種電腦的“藍圖”,即電腦工作的原理、所用材料及操作技術等,這種電腦將利用一種鏈狀分子聚合物的特征來表示開與關的狀態,利用激光脈衝來改變分子的狀態,使信息沿著聚合物移動,從而進行運算。