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彩612023-11-19

我们距离“三体世界”还有多远?这些“黑科技”正在走向现实…...******

  最近,《三体》动画开播。被翻译成不同语言、畅销世界多地的小说《三体》,除了其庞大的设定、对宇宙的恢宏描写以及跌宕起伏的剧情外,最令人着迷的就是作者刘慈欣对未来航天科技的设想。

  这些天马行空的“黑科技”,有哪些是正在实现或部分实现的呢?我们一起去看看:

    图源:《三体》微博

  从“飞刃”到碳纳米技术

  在《三体》中,“飞刃”被用来执行代号“古筝行动”的秘密军事行动,这种极细的丝状纳米材料,将叛军船只“审判日”号切割成了条状。

    图源:《三体》动画

  按原著设定来看,“飞刃”是一种超高强度的纳米材料。

  在现实中,最接近其特征的就是具有超高机械强度和低密度的碳纳米管,但它目前还无法做到像三体中“飞刃”一样,横跨运河两端几十个来回那么长。

   2022年4月,美国《国家科学院院刊》(PNAS)刊载,中国科学家首次在高压下合成高度有序晶态金刚石结构纳米线。这种金刚石纳米线在长度方向可以无限生长,粗细仅相当于一根头发丝的十万分之一,具有与碳纳米管相当或更高的拉伸强度和极强的柔韧性,想来在实践中运用指日可待。

    金刚石纳米线

    图源:科普中国

  从头盔感应技术到虚拟现实设备

  《三体》中不止一次提到了头盔感应技术。

  每次进入三体游戏世界,科学家汪淼都需要穿上虚拟现实装备,装备包括一个全视角显示头盔和一套感应服构成的“V装具”。通过记录视网膜特征,感应服可以使玩家从肉体上感觉到游戏中的击打、刀刺和火烧。

    图源:《三体艺术插画集》by 山野

  按照原著设定,“V装具”就是虚拟现实设备(Virtual Reality,VR)。它和增强现实技术(Augmented Reality,AR)不同,虚拟现实可在虚拟信息里模拟出现实世界。

  现今,大部分虚拟现实技术更强调视觉体验,一般是通过电脑屏幕、特殊显示设备或立体显示设备获得的。

  与V装具头盔接近的设备便是VR头显。

    VR头显

    图源:凤凰网

   VR头显可将人的对外界的视觉、听觉封闭,引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。如果要使用VR头显进行游戏,往往还需要配套的手柄或手套用以操控。就目前的实际情况来说,还很难形成一个高逼真的虚拟现实环境,无法拥有三体游戏里那种身临其境的丝滑体验。

  从“思维透明”“思想钢印”到脑机接口

  《三体》刻画了两种信息感知机制。

  其一是思维透明。三体人的信息感知方式是直接发射自己的思维,三体人一开始思考,他的想法别人就能够知道,无法隐藏;

  其二是思想钢印。第三位面壁者比尔·希恩斯发现了人类思维做出判断的机制,成功研制出一种设备,通过对神经元网络施加影响,使大脑不经思维就作出判断,相信某个信息为真。

  按照原著设定,思维透明和思想钢印,都是对心智这一神秘领域的重新认识。

    图源:《三体》动画

  而现实中,让机器直接解码神经活动的技术被称为“脑机接口”。

  单向脑机接口的情况下,计算机接受大脑传来的命令,或者发送信号到脑,但不能同时发送和接收信号,类似于三体中的思想钢印。

  双向脑机接口允许脑和外部设备间的双向信息交换,就像三体人的透明思维,可以感知别人,也无法隐藏自己。

  脑机接口已经在医疗领域有了很多应用,脑控智能轮椅、脑控打字机、脑控机械外骨骼、脑控智能假肢等等都是试图绕开已经坏损的神经或者部位,让机器直接解码神经活动。

  如何准确地对思维进行解码和编码,是现在脑机接口面临的最大挑战,也是目前无法实现思维钢印,思维透明的根本原因。

    脑机接口

    图源:网易号“蓝海长青智库 ”

  从无穷能源到可控核聚变试验

  《三体》世界中的人类社会虽然没有实现罗辑口中的“无穷的能源”,却也是有极度充盈的能源供给支撑起整个地球的无线供电,而这个能源就来自可控核聚变。

    图源:《三体设定集》

  现实世界中,早在上世纪 50 年代,人类便开始研究用于民用目的的可控核聚变。近几年,“核能新浪潮”抬头,这一“终极能源”的研究更是得到了世界各国的大力推崇。

  2022年12月5日,美国科研人员在劳伦斯 · 利弗莫尔国家实验室(LLNL)进行了历史上首次可控核聚变实验。

  核聚变是太阳和恒星的能量来源。在这些星体核心的巨大热量和重力下,氢原子核相互碰撞,聚合成更重的氦原子,并在此过程中释放出大量能量。与其他核反应不同,核聚变不会产生放射性废物。核聚变技术有望为人类提供近乎无限的清洁能源,帮助人类摆脱对化石燃料的依赖。

  2021年,中国的“人造太阳”全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)便实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行。依靠该技术,最终建成可控核聚变发电站。

    全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)

    图源:新华社

  把时间拉长,科技和科幻没有分界线。

  科技与未来接轨的脚步在不断加速,科幻的无限想象为“黑科技”画出蓝图。期待在未来科学家们通过试验,将《三体》中“飞刃”“思想钢印”“水滴”等表述具象化,展现科技力量!

  (审核:张宁 策划:李政葳 统筹:穆子叶 撰文:雷渺鑫)

  参考 | 北京科技报、知乎、科普中国、三体社区、海峡卫视、凤凰网

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(新春走基层)青海“一号水利”工程:历经27年建设,收官战紧锣密鼓******

  中新网西宁1月18日电 题:青海“一号水利”工程:历经27年建设,收官战紧锣密鼓

  作者 庞彩英 贾克文 张添福

  作为一名钢筋工,24岁的黄恩堂已经参与过青海“一号水利”工程——引大济湟工程西干渠7个隧洞的修建。

  “引大济湟”工程从1958年开始构想,1996年陆续开工建设,是一项跨流域的大型调水工程,从青海省东北部大通河调水,穿越祁连山余脉达坂山引入湟水河,是青海有史以来建设规模最大、综合效益最广、受益民众最多、建设条件最复杂的战略性调水工程。

  “引大济湟”工程攻克诸多世界性工程难题,其中的调水总干渠、西干渠、北干渠一期及二期工程干支渠总长达1143公里,连通5座重要水库(石头峡、黑泉、大石门、南门峡、松多)、272个隧洞、290个渡槽、117个倒虹吸;西干渠、北干渠一期及二期工程田间配套项目管线达5990公里,包括2299座蓄水池、86395个各类井池和给水栓。

图为引水隧洞施工。 贾克文 摄图为引水隧洞施工。 贾克文 摄

  自2017年5月份以来,黄恩堂回甘肃老家的次数屈指可数。为了赶工期,他和工友们决定今年春节也不回家:“春节不能回家和亲人团聚是有点遗憾,但是想到自己能为水利项目建设出一份力,我也十分自豪”。

  位于青海省西宁市大通县大哈门村的引大济湟西干渠32号洞,海拔2800米左右,洞外温度低于县城5至6摄氏度,为确保项目如期完工,春节期间,将有30多名项目建设者放弃回家与亲人团聚的机会,选择坚守岗位,奋战在施工一线。

  “32号洞在前期地质勘查时,发现有8条断层,仅破碎的V类围岩就有3123米,占隧洞总长的72%。同时,洞内地下水丰富,最多的时候每天出水量达12000立方米,增加了施工难度和安全风险。”西干渠第二标项目经理张东星说。

  “越是逢年过节,施工安全、质量问题越不能掉以轻心。”张东星说,“所以我们每天都要对洞内的建设情况进行反复的检查,确保施工安全”。

  为了让一线工人在施工现场也能过一个快乐、祥和的春节,项目部通过发放慰问品、保障节日伙食、积极落实工资等举措,确保工人们在工地上干得舒心、干得放心。

  “我们倒排工期抢抓进度,全体员工情绪高涨,我们力争在四月底完成砼衬砌施工任务,为新时代、新征程水利事业作出应有的贡献。”张东星说。

  32号洞所在的西干渠工程位于青海省东部湟水流域,北起大通县黑泉水库,南至湟中区甘河园区。工程建成后,将充分发挥引大济湟工程的整体效益,缓解湟水北川河西岸水资源供需矛盾,满足甘河园区的用水需求,同时将增加项目区灌溉面积,改善生态环境,提高农民收入。

  “目前,引大济湟工程主体建设已全部完成,进入收官收尾阶段。”青海省引大济湟工程建设运行局局长张伟峰说,“我们引大济湟西干渠(大通段)项目工作人员在春节期间,也将坚守在项目一线,紧盯工程建设进度及时做好工程验收、设计变更和完工结算工作,完成西干渠、北干渠二期工程剩余田间配套项目建设。”

  在张伟峰眼里,最大的新春愿望是与工人们一道,全力以赴打赢引大济湟工程收官战,尽快让工程全面发挥效益。

  青海省水利厅此前对外表示,目前,经过27年建设,引大济湟调水总干渠、北干渠一期、黑泉水库、石头峡水库等已建成发挥效益,北干渠二期工程、西干渠工程建设进入收尾阶段。十年来,引大济湟工程已建成项目已累计向西宁市供水1.94亿立方米,共调蓄灌溉水量40.85亿立方米,累计向下游河道生态补水3.94亿立方米。(完)

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