即便是最重要的新思想在最初看起來也可能是非常可笑的、不正確的或者是危險的,并且沒有人能說出哪些是有價值的。因此,最好的辦法是實現(xiàn)它們。
過去100年間,人類的生活已經(jīng)被許許多多的發(fā)明徹底改變了。從20世紀(jì)前20年的揚聲器、飛機、速溶咖啡,30年代的易拉罐、家用電冰箱,40年代的尼龍絲襪、原子彈、微波爐,50年代的人類發(fā)明了信用卡、口服避孕藥,60年代的電腦鼠標(biāo),70年代的人類發(fā)明了袖珍計算器、手機,80年代的光盤、因特網(wǎng),90年代的手機短信,以及進入21世紀(jì)后突破性的人類發(fā)明:人造肝臟、免清潔窗戶等等。
那么影響未來的發(fā)明又是哪些呢?美國《新聞周刊》雜志評選出了它們中的前10名:
1.人造鉆石
如果人類能夠找到生產(chǎn)人造鉆石的方法,勢必會帶來電子產(chǎn)業(yè)的一場革命——這個曾經(jīng)是夢想的假設(shè)正逐漸現(xiàn)實。
7年前,羅伯特·里納萊斯通過高壓氣態(tài)碳的方法制造出了一塊完美的四分之一克拉碳晶體,也就是鉆石。羅伯特在無意中實現(xiàn)了科學(xué)家多年以來始終未能實現(xiàn)的夢想,那就是制造能用于訂婚戒指的人工鉆石。
事實上,人造金剛石并不是一項新技術(shù),早在上世紀(jì)50年代人造金剛石每年的產(chǎn)量已經(jīng)達到80噸,大量低質(zhì)量的人造金剛石在打孔機等工業(yè)生產(chǎn)工具中廣泛應(yīng)用。然而高質(zhì)量的人造鉆石對于人類而言具有更重大的意義。例如,科學(xué)家們非常渴望能夠生產(chǎn)鉆石微芯片,現(xiàn)在用于制造微芯片的硅晶體在200華氏度以上就會突變,而鉆石則可以抗住1000華氏度的高溫,并且電子可以更輕松的通過,這意味著科學(xué)家們可以在鉆石微芯片上集成更多的電路。
2.果蠅知道些什么
如果生產(chǎn)出具有輕松追蹤能力的微型飛行器,就可以準(zhǔn)確地在叢林中找到失蹤者。
加利福尼亞理工學(xué)院生物工程學(xué)教授邁克爾·迪金森是全球果蠅飛行力學(xué)領(lǐng)域的著名專家,多年來他一直在研究果蠅的飛行,在了解了果蠅的飛行原理后,他將研究方向轉(zhuǎn)向了果蠅如何知道自己要去哪里的問題。
果蠅眼睛的構(gòu)造同人類不同,在它的眼睛里,這個世界僅僅是一個25x25em2的矩陣,那么它是如何在一個空曠的教室里找到一只小小的酒杯并準(zhǔn)確地著陸在酒杯邊緣呢?
昆蟲學(xué)家對于昆蟲追蹤氣味的能力一直非常感興趣,很多昆蟲都可以輕松地跟蹤到一公里之外氣味的源頭。迪金森認為昆蟲的這種能力對于人類將有很大的用處,例如人類如果生產(chǎn)出具有類似能力的微型飛行器,就可以幫助警察準(zhǔn)確地在叢林中找到失蹤者。當(dāng)然,研發(fā)這樣的設(shè)備還有很多難題需要
未來的平機、電視、手表、計算機內(nèi)將會廣泛使用廉價的塑料芯片。
劍橋大學(xué)的里查德·弗蘭德正在研究塑料新的用途。目前絕大多數(shù)電子產(chǎn)品采用硅,但是弗蘭德認為,未來的手機、電視、手表、計算機內(nèi)將會廣泛的使用廉價的塑料芯片。
弗蘭德在上世紀(jì)八十年代和九十年代就發(fā)現(xiàn)塑料可以用于制造芯片的基本元件晶體管以及發(fā)光二極管,當(dāng)電流通過它的表面時就會發(fā)光。目前,弗蘭德已經(jīng)研發(fā)出了可以用于幾乎所有電子產(chǎn)品的超輕薄、明亮、廉價以及靈活的電子屏幕。他現(xiàn)在正在研發(fā)一種新型材料,這種物質(zhì)甚至能夠噴涂在墻上,隨天氣變化而改變顏色。
目前來看,可以折疊的電子書未來幾年就會出現(xiàn),通用電氣正與美國能源部合作開發(fā)能照亮整間屋子的可折疊塑料薄片。
4.沿著升降機爬上太空
在15年前,太空升降機的構(gòu)思還只是空想,因為在沒有火箭推動的情況下即使是一根電纜也難以進入太空。但現(xiàn)在已經(jīng)有材料能夠延伸到62000英里的高空,并且能夠支撐自身的重量。
1991年,日本科學(xué)家開發(fā)了一種碳納米管,它比鋼的強度要大上很多倍。因此,美國國家宇航局(NASA)已經(jīng)開始研究太空升降機??茖W(xué)家設(shè)想,采用太陽能動力的機器人在三英尺寬的碳納米管太空升降機上以每小時120英里的速度升降,從而使向地球軌道運送材料的成本由每磅一萬美元下降至100美元。他們認為這一項目在20年內(nèi)就有望實現(xiàn),NASA就此表示:“這將大大提升我們的發(fā)射能力。”
5.讓計算機當(dāng)司機
這些計算機駕駛員反應(yīng)迅速,能在駕駛員遇到麻煩時擔(dān)負起駕駛的任務(wù),降低事故率。
現(xiàn)在已經(jīng)能夠利用計算機芯片監(jiān)控汽車內(nèi)的所有設(shè)備,而未來的一項新技術(shù)則要使計算機成為汽車的駕駛員。這些計算機駕駛員反應(yīng)迅速,能在駕駛員遇到麻煩時擔(dān)負起駕駛的任務(wù),降低事故率。
目前,汽車制造商們已經(jīng)在計算機駕駛系統(tǒng)研發(fā)領(lǐng)域展開了激烈的競爭,寶馬、戴姆勒克萊斯勒、通用汽車等行業(yè)巨頭已經(jīng)開發(fā)出了原型產(chǎn)品。計算機駕駛系統(tǒng)能夠有效地防止汽車超速、打滑,也能防止駕駛員酒后駕車和走神,上述這些問題占到汽車事故原因的40%。
6.用芯片支持記憶
科學(xué)家們正在設(shè)計一種新型計算機芯片,希望有—天能夠支持大腦的記憶庫。
南加州大學(xué)生物學(xué)工程師物德·博格正在研究一個新的課題,他通過顯微鏡觀察老鼠大腦切片,同時通過微電極收聽神經(jīng)細胞之間的信號。
博格希望能夠理解細胞的語言,因為他正在設(shè)計一種新型計算機芯片,希望有一天能夠支持大腦的記憶庫。
最先受益的將是中風(fēng)、阿爾茨海默氏病的患者,也許有一天他們可以通過這種芯片體驗到量子計算機和F-16戰(zhàn)斗機的樂趣。在從事模擬神經(jīng)細胞工作10多年后,博格設(shè)計的計算機程序已經(jīng)能夠部分模仿神經(jīng)細胞的行為。
7.太空作物
把農(nóng)產(chǎn)品的種子送入太空后帶回到地球,然后科學(xué)家們對它們進行了細致的篩選,并且培育出了性狀穩(wěn)定的下一代。未來的農(nóng)產(chǎn)品可能與目前地球上的產(chǎn)品大不相同。
目前,中國科學(xué)家已經(jīng)種出了壘球大小的西紅柿,壘球棒那么長的黃瓜。他們采用的就是曾經(jīng)發(fā)射到太空的作物種子,這些種子在太空期間長期暴露在如失重、粒子輻射以及亞原子等七種外太空條件下。
這些種子回到地球后,科學(xué)家們按照體形、外觀和營養(yǎng)等特性對它們進行了細致的篩選,并且培育出了性狀穩(wěn)定的下一代。
現(xiàn)在,越來越多的中國公司加入到了太空作物的研發(fā)上來,它們的最終目的就是提升農(nóng)作物的產(chǎn)量,讓有限的土地養(yǎng)活更多的人。
8.超輕型汽車
用碳纖維制造的汽車能減輕重量一半以上,因而燃油的效率也將提高一倍。
要進一步提高能源的使用效率,汽車制造商必須要解決一個問題——汽車的重量。在傳統(tǒng)汽車上,只有1%的汽油用于運送待客,其余都用于驅(qū)動汽車本身運動。
解決方案之一是采用碳復(fù)合材料取代鋼鐵,這種材料已經(jīng)用于制造網(wǎng)球拍和高爾夫球球棒,下一代飛機也計劃使用這種材料。使用碳纖維的汽車能減輕重量一半以上,因而燃油的效率也將提高一倍,也就是況使用同等重量的燃油可以運行以前兩倍的距離。碳纖維汽車在碰撞后應(yīng)該能保護乘客,因為材料會破碎成很小的碎片,從而減緩了撞擊。
9.“基因電路”
在一個典型的“基因電路”中,某一種化學(xué)物質(zhì)能觸發(fā)某個基因扮演“開關(guān)”的角色,啟動另一個墓因?qū)⒓毦鷼⑺馈?/p>
科學(xué)家可能很快就能為細胞設(shè)定程序,其中包括人類細胞,例如科學(xué)家已經(jīng)通過向細菌注入基因制造胰島素。今年年初,波士頓大學(xué)的研究人員詹姆斯·柯林斯將細菌變成了紫外線傳感器。
為人類細胞設(shè)定程序的研究對于醫(yī)學(xué)的發(fā)展將會是巨大的促進??茖W(xué)家將來可能利用干細胞建造骨骼或肝臟,而基因治療也會更加準(zhǔn)確。
患者可以服下一種藥劑打開基因“開關(guān)”,而一旦效果不好只需要服下另一種藥劑關(guān)閉基因“開關(guān)”就可以了。
10.像鴨子一樣居住
1995年荷蘭的莫倫斯一家被迫因洪水逃離了家園。1953年荷蘭的海岸決堤導(dǎo)致了1800人死亡。
幸運的是,莫倫斯一家今年年初成為了水陸兩棲房屋的第一批用戶。這種房屋最大的特點是可以浮在水面上,而又不會隨波浪漂走。
隨著冰川融化海平面上漲,洪水的問題將會更加嚴(yán)重。據(jù)聯(lián)合國預(yù)測,2050年以前,將有20億人面臨洪水威脅,屆時這種水陸兩棲房屋也許會成為新的諾亞方舟。
發(fā)明與創(chuàng)新·中學(xué)生2005年6期