不得不“透氣”的潛艇 現(xiàn)在的飛機、汽車、輪船，乃至個人的手機，都是通過全球定位系統(tǒng)（GPS）來導航的，但潛艇卻有些特別。潛艇固然也用到了GPS，但僅僅在浮出水面的時候；在水下的時間，它則是通過一種叫“加速度測量儀”的裝置來導航的。原因無他，蓋因為GPS信號是一種電磁波，而電磁波不能鉆透很深的水體。

那么，加速度測量儀又是如何導航的呢？設想一艘潛艇從某個已知的位置出發(fā)，在每一次轉彎或者改變速度的時候，都會產生一個力；根據(jù)這個力的大小和方向，通過電腦就可以快速計算出潛艇離開最初位置的距離和方向，于是就可以確定此刻的方位。

但這樣計算出的位置，遠沒有GPS定位精確，時間一長，免不了“失之毫厘，謬之千里”。所以，潛艇要不時地浮出水面，通過接收GPS信號來校準：把最近一次浮出水面的位置當作之后航程的起始位置。只要一天不浮出水面用GPS信號校準，等它浮出水面時，實際所處位置與儀器指示位置的偏離誤差，就會達到1千米的量級。

量子來幫忙 但現(xiàn)在，一位英國科學家發(fā)明的一種叫“量子加速度測量儀”的裝置，可以把誤差縮小到1米之內。

顧名思義，這也是一種加速度測量儀，所以其基本原理跟之前的加速度測量儀是一樣的，只是它對外力特別敏感而已。

這位科學家是從一項獲得諾貝爾獎的技術中得來靈感的。這項技術就是華裔科學家朱棣文等人發(fā)展起來的“利用激光捕獲和冷卻原子”的技術。利用該技術，現(xiàn)在可以把一團置于真空中的原子，冷卻到比絕對零度稍微高零點幾個K。一旦冷卻到如此低的溫度，這團原子就進入了物理學上一個叫“玻色-愛因斯坦凝聚”的量子狀態(tài)。但這個量子狀態(tài)是很容易被來自外界的力破壞掉的。測量出它受到破壞的程度，就可以計算出這個外力的大小和在三維空間的方向。

預計2015年，首臺量子加速度測量儀的樣機將被制造出來，先在陸地上進行測試，若測試獲得成功，到了2016年，將裝配到英國的一艘潛艇上。

敏感也帶來麻煩 說實話，這套水下定位系統(tǒng)太敏感了，以至于需要把潛艇駛過的不同海域的引力差別都要考慮進去。譬如說，當潛艇駛過海底的一座山脈附近時，會受到山脈微小的引力作用。這個力會被量子加速度測量儀探測到。但它自身是無法區(qū)分這是山體的引力還是潛艇轉彎或加速產生的力的，這意味著我們還需要配備一份“海底引力分布圖”對導航做修正。

超級精確的導航可以讓潛艇在執(zhí)行任務時，更不容易被發(fā)現(xiàn)，因為它不需要時不時地浮出水面來接收GPS信號。不過，這項技術的最大用處可能還是下一代武器。因為對于潛艇來說，沒必要把定位精確到米的量級，但對于導彈或炮彈來說，就有必要了。

除了軍事，在民用上也會派上大用場。譬如在GPS信號一旦中斷就非常危險的場合，如未來自動駕駛的汽車等地方，量子加速度測量儀可以暫時替代GPS。而GPS信號的中斷也并非罕見，當太陽活動異常的時候，GPS信號是很容易突然中斷的。？笪（石無魚）