英國(guó)《新科學(xué)家》雜志報(bào)道,在破壞性疾病出現(xiàn)前幾年,細(xì)胞內(nèi)的dna就可能發(fā)生微妙變化。借助于一種新型顯微技術(shù),科學(xué)家進(jìn)一步揭開(kāi)細(xì)胞內(nèi)部世界的蓋子。這種顯微技術(shù)被稱之為“分波光譜顯微技術(shù)”,可以充當(dāng)一個(gè)早期預(yù)警系統(tǒng),在癌癥或者阿爾茨海默氏癥(老年癡呆癥)發(fā)病前很久就診斷出這些疾病。
在疾病完全成型前,人體內(nèi)的細(xì)胞就已經(jīng)發(fā)生微小變化,通過(guò)探測(cè)這些變化,我們便可以提前診斷疾病。以dna和蛋白質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合物染色質(zhì)為例,在暴露于致癌物質(zhì)或者紫外線環(huán)境之后,染色質(zhì)會(huì)發(fā)生變化。除此之外,人體細(xì)胞還會(huì)發(fā)生其他一些微小變化。這些變化有時(shí)在腫瘤癥狀出現(xiàn)前幾年發(fā)生。然而,我們很難利用當(dāng)前的醫(yī)療技術(shù)追蹤這些變化,因?yàn)樗鼈兩婕暗慕Y(jié)構(gòu)寬度不到400納米,小于普通光學(xué)顯微鏡利用的可見(jiàn)光的波長(zhǎng)。
美國(guó)伊利諾斯州埃文斯頓西北大學(xué)的瓦蒂姆?貝克曼表示:“如果面對(duì)的是兩個(gè)小于可見(jiàn)光波長(zhǎng)的結(jié)構(gòu),你無(wú)法進(jìn)行區(qū)分。形象地說(shuō),這兩個(gè)結(jié)構(gòu)融合成一個(gè)更大的‘模糊點(diǎn)’。我們?cè)谶@種復(fù)雜性面前無(wú)能為力,無(wú)法了解背后的意義。”
為了讓這個(gè)“模糊點(diǎn)”變得有意義,貝克曼放棄了標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡,轉(zhuǎn)而采用分波光譜(pws)顯微鏡。pws顯微技術(shù)能夠揭示出光如何與細(xì)胞發(fā)生相互作用。穿過(guò)細(xì)胞過(guò)程中,光被細(xì)胞內(nèi)不同密度的結(jié)構(gòu)反射。反射光被用于重建細(xì)胞內(nèi)的納米尺度細(xì)節(jié)。貝克曼表示:“這就好像關(guān)在黑盒子里的一只貓。你無(wú)需拍攝x光片,只要聽(tīng)到貓叫聲就能判斷里面是一只貓?!痹谏显屡e行的癌癥預(yù)防前沿研究會(huì)議上,貝克曼公布了他的研究成果。
在納米尺度下研究細(xì)胞的新技術(shù)很多,pws只是其中之一。這項(xiàng)技術(shù)尤為善于探測(cè)染色質(zhì)等復(fù)合物的密度變化。借助于pws技術(shù),貝克曼發(fā)現(xiàn)從肺癌、結(jié)腸癌、胰腺癌、卵巢癌和食道癌患者身上提取的表面看似健康的細(xì)胞內(nèi)不尋常的染色質(zhì)密度,這種現(xiàn)象并未在健康人群的細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)。
由于經(jīng)常出現(xiàn)在正常細(xì)胞以及已經(jīng)或者將要變成癌細(xì)胞的細(xì)胞中,探測(cè)這些變化相對(duì)較為容易。研究過(guò)程中,貝克曼利用pws顯微鏡分析135名煙民面頰拭子上的細(xì)胞樣本,確定哪些煙民患有肺癌,哪些煙民沒(méi)有患上這種癌癥。類似地,他發(fā)現(xiàn)直腸拭子能夠鑒別出結(jié)腸癌患者,子宮頸拭子則可用于診斷卵巢癌。紐約克拉克森大學(xué)的伊戈?duì)?索科洛夫表示:“這是一種非常富有創(chuàng)造性的診斷方式,具有很大的發(fā)展前景。任何納米尺度下的細(xì)胞結(jié)構(gòu)信息都有助于診斷和進(jìn)一步了解疾病?!彼骺坡宸蚶昧硪环N納米技術(shù)――原子力顯微鏡――確定健康細(xì)胞與宮頸癌細(xì)胞之間的差異。
pws顯微鏡可用于對(duì)普通公眾進(jìn)行篩查,尋找癌癥的早期跡象。研究過(guò)程中,貝克曼發(fā)現(xiàn)了初步證據(jù),證明pws顯微鏡可用于診斷炎癥性腸病綜合癥等自身免疫性疾病,同時(shí)也可用于研究導(dǎo)致阿爾茨海默氏癥的細(xì)胞內(nèi)部發(fā)生的變化。
人類文明的進(jìn)步往往是建立在科學(xué)技術(shù)發(fā)展之上的, 科技 的重大突破甚至能夠給人類帶來(lái)新的產(chǎn)業(yè)革命,將人類的文明快速向前推進(jìn)。 歷史 上,蒸汽機(jī)的發(fā)明與改進(jìn)促成了第一次產(chǎn)業(yè)革命的發(fā)生;發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等電力設(shè)備的發(fā)明促成了第二次產(chǎn)業(yè)革命的發(fā)生。第三次、第四次產(chǎn)業(yè)革命也是由 科技 的重大突破催生出來(lái)的。
一般而言,人類很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)下一次產(chǎn)業(yè)革命會(huì)是由怎樣的 科技 突破催生出來(lái)的,不過(guò)可以大體知道一項(xiàng)技術(shù)的突破能夠產(chǎn)生怎樣的影響??梢酝苿?dòng)人類文明發(fā)展的重要技術(shù)有很多,這里簡(jiǎn)單地提幾個(gè):
1.電池
鋰電池的發(fā)明者已經(jīng)獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。鋰電池的出現(xiàn)為人類進(jìn)入信息時(shí)代發(fā)揮了非常重要的作用,若是沒(méi)有鋰電池,你的手機(jī)可能會(huì)有磚塊那么大,并且安全性也沒(méi)有太好的保障??墒卿囯姵厝匀粷M足不了人類對(duì)電池的需求, 汽車 產(chǎn)業(yè)有朝著以電力作為動(dòng)力來(lái)源的趨勢(shì)方向發(fā)展,而鋰電池難以作為動(dòng)力來(lái)源規(guī)?;赜迷?汽車 產(chǎn)業(yè)上。目前比較有潛力的是氫燃料電池,也許這種電池能夠給人類帶來(lái)一次電池方面的革命,進(jìn)一步推動(dòng)其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
2.可控核聚變
很多年前,人類就為實(shí)現(xiàn)可控核聚變努力著,并且在托克馬克、仿星器中取得的成果已經(jīng)讓人看到了希望。一旦實(shí)現(xiàn)了可控核聚變,能源問(wèn)題就可以在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)得到根本性的解決。
3.免疫細(xì)胞治療、干細(xì)胞治療
大約有三分之一的人在一生中會(huì)遭遇癌癥。癌癥之所以難以被攻克,一個(gè)主要原因是免疫系統(tǒng)不會(huì)將其視為另類。通過(guò)調(diào)控人體的免疫系統(tǒng),使其對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行精準(zhǔn)的應(yīng)答,就能夠?qū)崿F(xiàn)抗腫瘤的目的。目前這一技術(shù)已經(jīng)有了快速發(fā)展。干細(xì)胞法治療疾病也有了越來(lái)越多的臨床應(yīng)用。
4.量子技術(shù)
上世紀(jì)是量子力學(xué)建立以及催生半導(dǎo)體等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的時(shí)期,本世紀(jì)里量子技術(shù)有望進(jìn)入突飛猛進(jìn)的快速發(fā)展期。量子技術(shù)目前主要在量子通信、量子計(jì)算、量子精密測(cè)量領(lǐng)域小試牛刀。雖然是身手小試,可做出的工作卻是傳統(tǒng)技術(shù)所難以實(shí)現(xiàn)或無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。中國(guó)的量子通信技術(shù)已經(jīng)有了應(yīng)用,谷歌也實(shí)現(xiàn)了“量子霸權(quán)”,量子技術(shù)會(huì)在本世紀(jì)對(duì)人類的文明發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。
絕對(duì)是可控核聚變反應(yīng)堆!
目前,美國(guó)和中國(guó)都正在花費(fèi)巨大的人力物力刷這個(gè) 科技 樹(shù)??梢哉f(shuō),一旦掌握這個(gè)技術(shù),人類將得到近乎零成本的清潔能源,勢(shì)必將引發(fā)第四次工業(yè)革命,然后會(huì)形成以核聚變電廠為中心的工業(yè)輻射狀發(fā)展,引領(lǐng) 社會(huì) 變革。
現(xiàn)在 社會(huì) 上的很多問(wèn)題,歸根結(jié)底都是能源問(wèn)題。現(xiàn)代 社會(huì) 直接在能源方面的消費(fèi),能占到 社會(huì) 所有消費(fèi)的40%到50%,假如我們有了又多又便宜的能源,直接表現(xiàn)是我們身邊各類工業(yè)用的原材料都會(huì)變得很便宜(因?yàn)楸热缦窠饘僖睙挼榷际悄茉聪牡拇罄匣ⅲ?
我們開(kāi)開(kāi)腦洞,假如我們有了可控可持續(xù)核聚變反應(yīng)堆,我們可以拿它來(lái)做什么:
1:解決淡水荒的問(wèn)題: 我們完全可以通過(guò)電解海水的方式來(lái)獲得純凈的淡水,甚至污水處理廠都可治這么干,不僅解決了污染問(wèn)題,還實(shí)現(xiàn)了城市中水的無(wú)限利用,沙漠地區(qū)可以用大功率制冷裝置來(lái)讓空氣中的水蒸氣凝結(jié),我們將解決缺水的問(wèn)題。
2:無(wú)線供電技術(shù)的普及: 我們周圍所有的用電器甚至 汽車 都可以通過(guò)無(wú)線來(lái)供電,盡管這種供電方式的效率很低,但我們的電多的用不完啊。
那時(shí)候,我們的各類手持設(shè)備移動(dòng)終端,只要在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)良好的城市里,就不需要充電,由于沒(méi)有電池這個(gè)瓶頸的限制,很多移動(dòng)終端性能可以做的非常強(qiáng)大。
我們的家中的家用電器,也不再需要通過(guò)電源線來(lái)供電(此處參照劉慈欣的《三體黑暗森林》中的一段,連水杯都有加熱功能)。
汽車 可能以基本不需要加油了,因?yàn)橹灰泄返牡胤剑缆穬膳跃陀形⒉娏椛涞难b置。
3:糧食的工業(yè)化生產(chǎn): 我們可以用便宜的原材料建造糧食工廠,再用便宜的電能來(lái)制造強(qiáng)光,高密集度的種植糧食作物,糧食成本也會(huì)變低。
.......
如果中國(guó)有了這項(xiàng)技術(shù),畫(huà)面太美好,不敢想像。
凡是能將現(xiàn)在處于“ 科技 難關(guān)”或“ 科技 瓶頸”的 科技 項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)突破,就會(huì)讓人類文明實(shí)現(xiàn)飛躍。
就現(xiàn)在的科學(xué)技術(shù)平臺(tái),有如下一些科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目或領(lǐng)域,一旦獲得突破,將會(huì)讓人類文明實(shí)現(xiàn)飛躍:
首先,在普通能源領(lǐng)域,如果能將空氣或水中所含太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)機(jī)械能,則在人類的日常工業(yè)和生活中,將終止“能源危機(jī)”及其威脅,將會(huì)使人類有取之不盡、用之不完的清潔、安全、低廉的能源。
該技術(shù)已被最新發(fā)明《喙輪全熱動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)》獲得突破,只需要國(guó)家層面進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣即可。
該技術(shù)可應(yīng)用于:電力發(fā)電100%取代現(xiàn)在的火力發(fā)電; 汽車 運(yùn)輸(含客運(yùn)和軍用)可實(shí)現(xiàn)100%替代現(xiàn)在的柴油機(jī)、汽油機(jī)等系統(tǒng);船運(yùn)(含客運(yùn)和軍用)可實(shí)現(xiàn)100%替代現(xiàn)在的柴油機(jī)、汽輪機(jī)系統(tǒng)。最終效果是使這些領(lǐng)域的礦物能源消耗為零,污染為零,技術(shù)成本降至原來(lái)的20%以下。
其次,在分子生物學(xué)領(lǐng)域,如果能實(shí)現(xiàn)將現(xiàn)有(人或者動(dòng)物、植物)的基因(DNA)缺陷進(jìn)行人工修復(fù)或治愈,將會(huì)實(shí)現(xiàn):治愈癌癥、治愈艾滋病、治愈積勞綜合征、治愈先天基因缺陷的兒童或疾病等,以及更安全、營(yíng)養(yǎng)、高產(chǎn)的食物,等等。
其三,在核聚變(人造太陽(yáng))領(lǐng)域,如果能實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定反應(yīng),并將其裝置小型化到5噸以內(nèi),將會(huì)為人類遨游銀河系提供充足的能源,讓人類實(shí)現(xiàn)銀河系內(nèi)的太空 探索 、研究。
其四,在能量認(rèn)識(shí)領(lǐng)域,如果認(rèn)識(shí)了能量的本質(zhì),掌握了暗能量的規(guī)律、收集、利用的方法、工藝或裝置,并將其裝置小型化到5噸以內(nèi),將會(huì)為人類飛出銀河系、遨游現(xiàn)在定義的“宇宙”提供充足的能源,讓人類實(shí)現(xiàn)宇宙 探索 、研究。
在過(guò)去的一百多年里,理論基礎(chǔ)科學(xué)并沒(méi)有太大的突破,這不禁讓人感慨:在距離1 666年牛頓奇跡年 、 1905年愛(ài)因斯坦奇跡年 的354年、115年后,今天的科學(xué)是否走到了一個(gè)臨界點(diǎn)。
而眾所周知,科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力, 社會(huì) 的進(jìn)步更離不開(kāi)科學(xué)的推動(dòng)。今天的 社會(huì) 之所以發(fā)展到史無(wú)前例的高度,跟前人為我們建立起來(lái)的近乎完善的科學(xué)理論體系不無(wú)關(guān)系。
如今,一些科學(xué)技術(shù)在人類的 探索 中緩慢前行,然而一旦獲得突破,將讓人類文明實(shí)現(xiàn)飛躍。今天,科學(xué)藝苑就列舉幾個(gè)這樣的技術(shù)。
可控核聚變 然而,直到今天人類依然離不開(kāi)化石能源,由于化石能源在地球上儲(chǔ)量有限,科學(xué)家估計(jì), 如果人類遲遲無(wú)法在能源方面有所突破,到了本世紀(jì)末,能源問(wèn)題將成為人類最大的難題。
合理使用核能是解決這一問(wèn)題的主要突破點(diǎn)。人類從上個(gè)世紀(jì)中期就開(kāi)始研究建立核電站,但目前人類所掌握的商用核技術(shù)僅僅是核裂變技術(shù)。
跟核裂變相反,核聚變是兩個(gè)原子核聚合為一個(gè)原子核,并釋放出大量能量的過(guò)程。太陽(yáng)的能量就來(lái)自于氘與氚的聚變,而核聚變已經(jīng)在太陽(yáng)上持續(xù)了50億年。
也正是因?yàn)榕c太陽(yáng)一樣的原理,可控核聚變被人們稱為人造太陽(yáng),實(shí)際上,氫彈爆炸也是一種核聚變技術(shù)。但是,科學(xué)家們希望能夠通過(guò)有效控制核聚變發(fā)生的過(guò)程,讓能量持續(xù)穩(wěn)定的輸出以利用。
核聚變跟核裂變比有很多優(yōu)點(diǎn)。
首先,地球上蘊(yùn)藏的核聚變能比核裂變能豐富得多。 據(jù)科學(xué)家估計(jì),海水中擁有45萬(wàn)億噸的氘,地球上蘊(yùn)藏的核聚變能約為蘊(yùn)藏的可進(jìn)行核裂變?cè)厮茚尦龅娜亢肆炎兡艿?000萬(wàn)倍,可以說(shuō)是取之不竭的能源。
其次,它既不會(huì)釋放污染性氣體,也不會(huì)產(chǎn)生核裂變所出現(xiàn)的長(zhǎng)期和高水平的核輻射,因此核聚變干凈又安全。
實(shí)際上,我國(guó)的可控核聚變技術(shù)目前處于世界領(lǐng)先的地位,其中位于合肥的 EAST反應(yīng)堆 是世界上第一個(gè)達(dá)到實(shí)用工程標(biāo)準(zhǔn)的反應(yīng)堆,也許我們距離可控核聚變的商業(yè)時(shí)日已經(jīng)不遠(yuǎn)了。
超光速飛行技術(shù) 浩瀚的宇宙一直是人類 探索 的目標(biāo),但是受目前人類飛行器速度的限制,我們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。愛(ài)因斯坦曾告訴我們,任何有質(zhì)量的物體速度都不可能超過(guò)光速。然而即使我們以光速飛行,能夠 探索 的宇宙范圍也是非常有限。
那么,光速是否可以超越呢?事實(shí)上,光速并不是不可以超越的,宇宙中并不缺少超光速現(xiàn)象,例如,宇宙膨脹速度就遠(yuǎn)超光速。
目前,科學(xué)家提出了三種可能超越光速的技術(shù)。
一、“曲速引擎”技術(shù), 宇宙并不是真空的,它可以看成一個(gè)有彈性、可伸縮彎曲的物質(zhì),可以發(fā)生動(dòng)態(tài)的時(shí)空扭曲,曲速引擎就是利用時(shí)空的這種伸縮性,讓飛船可以在時(shí)空結(jié)構(gòu)中“超光速”飛行。在不少的科幻作品中曾多次出現(xiàn)這種技術(shù)的應(yīng)用,它也是目前科學(xué)家實(shí)現(xiàn)超光速飛行技術(shù)的主要研究方向。
二、量子糾纏技術(shù), 微觀世界的兩個(gè)相互糾纏的微小粒子,即便分開(kāi)到相聚十分遙遠(yuǎn)的兩個(gè)地方,如果其中一個(gè)粒子的狀態(tài)發(fā)生變化,另一個(gè)粒子能在瞬間感應(yīng)到它的變化,并做出相應(yīng)的改變,感應(yīng)的速度是瞬間的,這種現(xiàn)象被稱為“量子糾纏”,也有人稱這種現(xiàn)象為“幽靈般的超距作用”。這種超光速現(xiàn)象為人類實(shí)現(xiàn)超光速飛行開(kāi)啟了一扇新的大門(mén)。
三、蟲(chóng)洞穿梭技術(shù), 根據(jù)相對(duì)論,質(zhì)量或能量足夠強(qiáng)大,就有可能在宇宙時(shí)空中打穿一個(gè)洞,連接起兩個(gè)遙遠(yuǎn)的宇宙空間,通過(guò)它就可以快速到達(dá)目標(biāo),實(shí)現(xiàn)超光速飛行。也就是說(shuō),通過(guò)蟲(chóng)洞連接起不同的時(shí)空,人們可以輕易的到達(dá)幾萬(wàn)光年外的時(shí)空。
不過(guò),想要打通蟲(chóng)洞,需要極其大的能量,以人類現(xiàn)在的技術(shù)根本做不到,或許將來(lái)的人類方法獲得更強(qiáng)的能量后可以實(shí)現(xiàn)。
常溫超導(dǎo)體 從1911年科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)現(xiàn)象,經(jīng)過(guò)100多年的發(fā)展,超導(dǎo)體的溫度提高到大約140K,并逐漸開(kāi)始商用,但是超導(dǎo)材料所需的超低溫條件依然極大的限制了其應(yīng)用范圍。
超導(dǎo)體就是低于某溫度時(shí)電阻為零的導(dǎo)體,除了超導(dǎo)性,超導(dǎo)體還有完全抗磁性的特性。 那么加入常溫超導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)后,將如何改變我們的生活呢?
首先,由于常溫超導(dǎo)體在室溫下沒(méi)有電阻,因此日常家用電器對(duì)于電的消耗將消失。 因此各種電器的性能、用電的效率會(huì)有質(zhì)的提升,更多的精細(xì)電元件會(huì)應(yīng)用到我們的生活。同時(shí),速度極快的超導(dǎo)計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)將成為可能。
其次,將常溫超導(dǎo)體作為發(fā)電機(jī)的繞組,可以將發(fā)電損耗降到最低,使得發(fā)電變得更加容易。 由超導(dǎo)材料制作輸電線可以把電幾乎無(wú)損耗地輸送給用戶,而要知道,目前的銅鋁導(dǎo)線輸電,約有15%的電能損耗在輸電線路上。
再次,由于超導(dǎo)材料的抗磁性,將超導(dǎo)材料放在一塊永磁體上方,由于磁體的磁力場(chǎng)不能穿過(guò)超導(dǎo)體,磁體和超導(dǎo)體之間會(huì)相斥,使超導(dǎo)體懸浮在磁體上方。 高速超導(dǎo)磁懸浮列車正是利用這種磁懸浮效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的,常溫超導(dǎo)體的突破將使得磁懸浮交通得到更廣泛的應(yīng)用。
總結(jié) 實(shí)際上,還有像 強(qiáng)人工智能、干細(xì)胞治療、量子通訊 等技術(shù),一旦有所突破,同樣能夠深深地影響我們的生活,由于篇幅有限,我們就先列舉以上這些。
第一,要突破最小化高能顯微鏡。這樣的顯微鏡對(duì)物理化學(xué)、人體結(jié)構(gòu)、醫(yī)學(xué)治療、天文觀察等等領(lǐng)域非常重要。
第二,突破地球大氣實(shí)現(xiàn)每秒超過(guò)四十公里的太空旅行。
第三,找到超耐高溫、低溫的、千年不變的材料。
這樣將會(huì)讓人類文明實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。
美國(guó)已經(jīng)運(yùn)行了量子計(jì)算機(jī),是當(dāng)前最能讓人類文明獲得飛躍發(fā)展的技術(shù)突破。它的計(jì)算速度比超級(jí)計(jì)算機(jī)快100萬(wàn)倍,它可以模擬人的思維,還可能超過(guò)人的智慧。5G6G是高 科技 應(yīng)用的手段,量子計(jì)算機(jī)是高 科技 應(yīng)用的大腦。非??膳?,萬(wàn)能的魔鬼來(lái)了。
超級(jí)容量電池。試想一輛電動(dòng) 汽車 安裝一塊筆記本電腦大小的電池,續(xù)航能力達(dá)2000公里,且充電一次只需十幾分鐘;這種電池用在手機(jī)上,充一次電可續(xù)航半年;一組超級(jí)電池組用在波音777飛機(jī)上,一次充電可從北京飛到紐約 ,那時(shí)可控核聚變發(fā)電已相當(dāng)成熟安全,一度電的成本只有現(xiàn)在的十分之一 你想想,人類 社會(huì) 會(huì)有多大的變化!
人類文明的進(jìn)步,從來(lái)都是建立在生產(chǎn)力大發(fā)展的基礎(chǔ)上??茖W(xué)技術(shù)是提高生產(chǎn)力的最重要因素,自然也是人類文明進(jìn)步的一大驅(qū)動(dòng)力。特別是蒸汽機(jī)的出現(xiàn)曾引起了18世紀(jì)的工業(yè)革命,直到20世紀(jì)初才逐漸被內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī)等替代。電的發(fā)明以及電力驅(qū)動(dòng)更是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ),而計(jì)算機(jī)在上個(gè)世紀(jì)40年代的出現(xiàn),則再次大大提升了人類文明的層級(jí)。
隨著通信、當(dāng)代計(jì)算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展,人類文明發(fā)展又到了一個(gè)新的階段。目前可以預(yù)測(cè)的幾十年內(nèi)可能實(shí)現(xiàn)突破的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域 量子計(jì)算、受控核聚變 ,可能會(huì)推動(dòng)人類文明實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍,再上一個(gè)臺(tái)階。
量子計(jì)算 將徹底實(shí)現(xiàn)人工智能所需的中心計(jì)算能力。一旦量子計(jì)算成熟,通過(guò)量子計(jì)算+邊緣計(jì)算+持續(xù)連接,推動(dòng)人類進(jìn)入人工智能時(shí)代,可以讓人類的生產(chǎn)效率提升百倍千倍。讓人類從絕大多數(shù)領(lǐng)域生產(chǎn)、學(xué)習(xí)活動(dòng)中得以解放出來(lái),從而可以完全聚焦于創(chuàng)造,并有足夠精力回歸生活的本質(zhì),從而推動(dòng)文明實(shí)現(xiàn)飛躍。
受控核聚變 則可以為人類提供接近無(wú)限豐富的能源,從而徹底滿足人類文明飛躍所需的指數(shù)倍數(shù)的能源需求增長(zhǎng)。并徹底改變?nèi)祟悓?duì)化石能源的依賴,大幅度減少化石能源造成的污染。有了足夠的、不會(huì)枯竭的清潔能源,才會(huì)有人類文明的大突破。
不過(guò)上述兩個(gè)領(lǐng)域僅僅是理論上的 科技 突破是不夠的,都是 需要大量的技術(shù)積累和不斷的工業(yè)化磨礪成熟,才會(huì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性效果 。而且這些 科技 領(lǐng)域不是孤立的靠自身就可以達(dá)成改變?nèi)祟愇拿鞯哪芰?,還必須同步發(fā)展相應(yīng)的一系列科學(xué)技術(shù),打造出完善的工業(yè)4.0、工業(yè)5.0體系,并在此基礎(chǔ)上 積累極大的生產(chǎn)能力、 社會(huì) 財(cái)富 ,才會(huì)促成文明的飛躍,這個(gè)積累過(guò)程可能需要數(shù)十年甚至更多。
這兩大領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的理論突破可能需要的幾十年時(shí)間,加上大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化及推廣應(yīng)用至少也是數(shù)十年。然后在這樣高效的生產(chǎn)力下再積累 社會(huì) 資源和財(cái)富數(shù)十年,人類文明這次大的提升可能需要上百年時(shí)間。
吃穿住行的 科技 發(fā)明都很重要!吃的方面食物貯存壓縮技術(shù)發(fā)展將使人類太空旅行能決食物問(wèn)題!穿的方面,飛行服隱身衣的發(fā)明將使人類徹底擺脫二維旅行,實(shí)現(xiàn)真正立體無(wú)障礙隨心所欲旅行。住的方面,大型長(zhǎng)時(shí)間滯空飛艇艦將使人類把空間變成大海,人類居住空間將徹底立體化。行的方面,空氣能動(dòng)力的發(fā)展,核聚變成功與小型化將帶領(lǐng)人類走得更遠(yuǎn)的星空,而生命醫(yī)學(xué)的進(jìn)步,如長(zhǎng)生藥,仿生機(jī)械的發(fā)展將使人類壽命大大延長(zhǎng)!
題有野心挺好。談點(diǎn)直覺(jué)僅供參考??茖W(xué)技術(shù)突破,若按碰巧發(fā)現(xiàn)青霉素,怕是不再可能。未來(lái)的高 科技 ,需以深層科學(xué)原理為先導(dǎo)。
本文重點(diǎn)談物理思維的突破與創(chuàng)新,旨在跳出某些神邏輯的怪圈與陷阱。然后就技術(shù)裝備的創(chuàng)新給一些思路與設(shè)想。
物理思維的突破口是“密度分布法” 數(shù)學(xué),是建立抽象模型的操作技術(shù),特定的模型只適用于特定的場(chǎng)合,既不能精確過(guò)度,也不能誤差太大,模型不能亂套,這是常識(shí)。
物理,研究物態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)關(guān)系。“動(dòng)”表現(xiàn)為實(shí)體的運(yùn)動(dòng),“力”依賴于場(chǎng)的傳遞。物理學(xué) 動(dòng)力學(xué),研究實(shí)體與場(chǎng)之間的關(guān)系。
現(xiàn)行動(dòng)力學(xué)模型,如,矩陣方程、波動(dòng)方程、波函數(shù)、路徑積分,并不適合場(chǎng)效應(yīng)。
筆者認(rèn)為,引力·能量·電流·磁強(qiáng)·波頻——都是實(shí)體運(yùn)動(dòng)擾動(dòng)空間所激發(fā)的場(chǎng)效應(yīng)。
場(chǎng),也叫真空?qǐng)?、空間場(chǎng)、場(chǎng)空間。場(chǎng)有多種:引力場(chǎng)、電磁場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng),
場(chǎng)效應(yīng)的操作,可簡(jiǎn)化為真空?qǐng)雒芏?,包括?chǎng)的質(zhì)量密度、能量密度、概率密度。
費(fèi)米子,主要是電子(e )與質(zhì)子(p ),或者說(shuō)是正負(fù)電子,既有基于自身自旋半徑的凈密度,也有基于在附近震蕩的毛密度,不能只在本地自旋而不在附近震蕩。
質(zhì)子內(nèi)部的夸克環(huán)相當(dāng)于一個(gè)正電子,其余相當(dāng)于玻色子或高密度場(chǎng)介質(zhì),作為繆核。
中子本質(zhì),不過(guò)是在特定約束條件下由電子與質(zhì)子強(qiáng)電磁力作用(即弱核力)的復(fù)合粒子。
基本原子,電子與質(zhì)子構(gòu)成二體系統(tǒng)是氕原子,作為構(gòu)造復(fù)合原子的基本原子。
實(shí)體邏輯,在氕原子的內(nèi)空間,核外電子與核內(nèi)電子,二者的動(dòng)量矩守恒。
各種原子,在大質(zhì)量天體如超新星內(nèi)部,氕原子相互疊加,有了輕重原子與超重原子。
礦物來(lái)源,由于超新星爆炸,有了地球,密度分布不同原子混亂分布,成為地球礦物質(zhì)。
電子的概率密度分布的意思 概率密度,主要指核外電子在原子內(nèi)空間與核內(nèi)電子在核子內(nèi)空間之高速運(yùn)動(dòng)軌跡出現(xiàn)的次數(shù)或點(diǎn)數(shù)的概率。其中:
原子內(nèi)空間核外電子活動(dòng)半徑 原子半徑,r=0.1納米,平均以v=2200千米/秒循環(huán)震蕩,每秒循環(huán)次數(shù)n=v/2πr=14萬(wàn)次。由此可推:
①核外電子的徑向概率分布的線密度:
ρ?=n/r=1.4 10?/10 ??=1.4 10??[m ?]
②核外電子的切向概率分布的面密度:
ρ?=n/πr?=1.42 10??[m ?]
③核外電子的徑切雙向概率分布的體密度:
ρ?=n/4.2r?=3.4 10??[m ?]
核子內(nèi)空間核外電子活動(dòng)半徑 核子半徑,r*=2.8費(fèi)米,平均以v=22萬(wàn)米/秒循環(huán)震蕩,每秒循環(huán)次數(shù)n*=v/2πr*=140萬(wàn)次。由此可推:
④核內(nèi)電子的徑向概率分布的線密度:
ρ*?=n*/r*=1.4 10?/(2.8 10 ??)=5 10??[m ?]
⑤核內(nèi)電子的切向概率分布的面密度:
ρ*?=n*/πr*?=1.42 10??[m ?]
⑥核內(nèi)電子的徑切雙向概率分布的體密度:
ρ*?=n*/4.2r*?=3.4 10??[m ?]
從核外電子與核內(nèi)電子的概率分布密度可見(jiàn),原子與核子的內(nèi)空間幾乎被1個(gè)電子填滿。
而且,電子欲爭(zhēng)自由活動(dòng)的抗簡(jiǎn)并壓在密度分布上的綜合效應(yīng),導(dǎo)致原子與核子的剛性。
核外電子的概率密度分布的意義 意義1:解釋原子光譜的超精細(xì)結(jié)構(gòu)
電子在概率分布各個(gè)點(diǎn)位,都在擾動(dòng)原子內(nèi)空間的場(chǎng)介質(zhì),激發(fā)不同頻率的電磁波,面密度電子點(diǎn)數(shù)=電磁波的波數(shù):ν(~)=ρ?。
由此可見(jiàn),核外電子軌跡的概率密度分布,決定了原子外空間分布了密不可分的電磁波。
意義2:解釋腦細(xì)胞電池的記憶結(jié)構(gòu)
顯然,人類大腦海馬體的腦細(xì)胞電池的核心要素是核外電子。核外電子在腦細(xì)胞電池的概率分布,取決于不同的外界刺激性信號(hào),而信號(hào)的本質(zhì),就是特定頻譜的電磁波。
場(chǎng)介質(zhì)的質(zhì)量密度與能量密度 根據(jù)正負(fù)電子湮滅反應(yīng),電子發(fā)生器釋放在真空管中的光電子(e 或e )被置入互為反向的強(qiáng)磁場(chǎng),有一個(gè)電子顛倒了南北極,變成正電子(e 或e ),當(dāng)正負(fù)電子分別被加速到光速時(shí),設(shè)法將二者碰撞,即可發(fā)生湮滅效應(yīng):
e +e +2 ?m?c? γ +γ +2hc/λ?
湮滅的本質(zhì)是電子急劇膨脹為場(chǎng)量子(引力子兼光量子),實(shí)物質(zhì)與場(chǎng)介質(zhì)之間突變,其中:
電子質(zhì)量 場(chǎng)量子質(zhì)量,電子的自旋勢(shì)能 引力子自旋勢(shì)能,電子動(dòng)能 光子輻射動(dòng)能。
由此容易得到幾個(gè)推論,構(gòu)成場(chǎng)效應(yīng)方程組:
推論1:場(chǎng)量子質(zhì)量(γ) 電子固有質(zhì)量
即:γ=m?=9.11 10 ??kg=0.511MeV/c?
推論2:引力子自旋勢(shì)能 電子自旋勢(shì)能
即:Ep=hc/λ?=m?c?,有:h=m?cλ?
推論3:光子輻射動(dòng)能 電子位移動(dòng)能
即:Ek=hc/λ=?m?v?,有:λ=2hc/m?v?
推論4:光子自旋半徑=光子波長(zhǎng) 2π
即:r(γ)=λ/2π=c/2πf
推論5:光子質(zhì)量密度=電子質(zhì)量 光子體積
即:ρ(γ)=m?/4.2r(γ)?
推論6:光子勢(shì)能密度=電子勢(shì)能 光子體積
即:σ(γ)=m?c?/4.2r(γ)?
推論7:大粒子場(chǎng)效應(yīng) n個(gè)電子當(dāng)量場(chǎng)效應(yīng)
即:?mv?=(m/m?)hc/λ,有:λ=2hc/m?v?
場(chǎng)量子是模擬的充滿空間的拓?fù)鋯卧? 真空不空,已經(jīng)為科學(xué)界公認(rèn)。既然真空充滿了無(wú)空隙的場(chǎng)介質(zhì),場(chǎng)量子就不能是球體。
否則,如果按面心體分布,就會(huì)有25%的空隙,此空隙就是光子與超距論的致命瑕疵。
因此,場(chǎng)量子只能是隨機(jī)應(yīng)變的拓?fù)湫缘脑诒镜卣鹗幍娘h帶,很像大海的波浪。
但是,由于“本地波節(jié)的浪涌”與“本地漩渦的旋轉(zhuǎn)”,皆可作為等效的諧振子。因此,為了簡(jiǎn)明扼要,我們?nèi)钥砂压庾赢?dāng)作漩渦球。
場(chǎng)量子可以是連續(xù)性遞弱的場(chǎng)密度 真空,是物質(zhì)存在的特殊形式,也可以叫無(wú)形物質(zhì)。無(wú)形,意味著無(wú)定形或無(wú)量子。
換句話說(shuō),空間密度隨著引力場(chǎng)半徑延伸而遞減,沒(méi)有像電子一樣獨(dú)立存在的場(chǎng)量子。
但為了定量,場(chǎng)量子可以是對(duì)場(chǎng)介質(zhì)屬性所模擬的引力子和或光量子的統(tǒng)計(jì)學(xué)模型。
不妨規(guī)定:把電子自旋運(yùn)動(dòng)擾動(dòng)場(chǎng)介質(zhì)所對(duì)應(yīng)的場(chǎng)量子叫引力子或空子,把電子軌道運(yùn)動(dòng)擾動(dòng)場(chǎng)介質(zhì)所對(duì)應(yīng)的場(chǎng)量子叫光量子或光子。
光子不是光源發(fā)射出來(lái)的光子彈,而是(核外/核內(nèi)/自由)電子位移擾動(dòng)場(chǎng)介質(zhì)激發(fā)的光子。
光子是電磁波的一個(gè)波節(jié)或漩渦體,光子只在本地以光速震蕩,光子與光子之間相互推涌。
光子有三大功能:①吸能,將電子動(dòng)能吸收進(jìn)來(lái);②載波,承載電磁波;③傳力,把引力與電磁力通過(guò)輻射方式傳遞出去。
就一束單色光而言,根據(jù)熵增原理,相鄰光子,頻率在遞減(降頻),波長(zhǎng)在遞增(紅移)。
但根據(jù)哈勃定律,類星體激發(fā)的電磁波在深太空的降頻紅移的幅度很小。
類星體附近的光子是高頻光子(如伽瑪線),經(jīng)漫長(zhǎng) 歷史 長(zhǎng)河,浪涌到射電望遠(yuǎn)鏡附近是低頻光子(如毫米線)。
因此,在近光程范圍,單色光沿途的各個(gè)本地光子,可以做近似處理,但不是全同粒子論。
如此看來(lái),如何看待光子計(jì)算機(jī)的前景,如何看待所謂的暗物質(zhì)與暗能量,讀者自有判斷。
基于密度分布法,展望未來(lái)的高 科技 自從1905年愛(ài)因斯坦揭示了光電效應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程,eU= ?m?v?= hc/λ,光電子技術(shù)突飛猛進(jìn),極大推動(dòng)了微電子技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步。
其實(shí)光電效應(yīng)方程,是最典型的場(chǎng)效應(yīng),蘊(yùn)涵著場(chǎng)介質(zhì)的分布密度,可以簡(jiǎn)化為筆者的場(chǎng)效應(yīng)方程:?m?v?=hc/λ。
筆者認(rèn)為,物理思維有必要基于場(chǎng)密度分布變化的場(chǎng)效應(yīng),調(diào)整一下基于路徑積分法。
展望1:基于電子概率密度的腦科學(xué)方向
鑒于目前腦科學(xué)研究,并沒(méi)有涉及電子概率密度。筆者認(rèn)為,基于場(chǎng)效應(yīng)方程組,研究海馬體腦細(xì)胞電池的電子概率密度的分布結(jié)構(gòu)。
展望2:基于場(chǎng)密度分布的低溫場(chǎng)效應(yīng)
低溫場(chǎng)效應(yīng),尤其表現(xiàn)在朱棣文激光制冷效應(yīng)。有人認(rèn)為激光制冷源于原子震蕩極慢。
而筆者認(rèn)為,是核外電子運(yùn)動(dòng)被周圍激光鎖定,大大削弱了核外電子的概率分布密度。
除了環(huán)形分布的激光約束法,導(dǎo)致場(chǎng)密度急劇下降,還可以用磁約束法,來(lái)鎖定電子運(yùn)動(dòng)。或許是高溫超導(dǎo)技術(shù)的最佳選項(xiàng)。
展望3:基于電子概率密度的超大容量電池
鑒于某種原因,包括不敢貶低讀者智商,這部分內(nèi)容,恕不解釋。我想讀者可以見(jiàn)仁見(jiàn)智。
Stop here。物理新視野與您共商物理前沿與中英雙語(yǔ)有關(guān)的疑難問(wèn)題。
1、什么是胰腺癌
胰腺癌是一種來(lái)源于胰腺外分泌部的原發(fā)性胰腺惡性腫瘤,惡性程度極高,預(yù)后極差,通常被稱為“癌中之王”。在顯微鏡下,胰腺癌又有不同的類型。最常見(jiàn)的是導(dǎo)管腺癌,我們通常所說(shuō)的胰腺癌就是指這一類型,占全部胰腺腫瘤的75%。癌可以侵犯神經(jīng)細(xì)胞從而引起背痛。當(dāng)出現(xiàn)腫瘤轉(zhuǎn)移到肝臟或淋巴結(jié),通常被認(rèn)為手術(shù)無(wú)法切除。腺泡細(xì)胞癌、腺鱗癌、膠樣癌、肝樣癌是相對(duì)少見(jiàn)的類型,顯微鏡下的表現(xiàn)各有特征,臨床治療效果也不完全一樣。
胰腺癌的診斷通常是定性診斷(判斷是不是癌)+定位診斷(判斷癌的位置)結(jié)合在一起進(jìn)行的。采用的方法主要是腹部增強(qiáng) CT 或核磁共振(有條件的地方可以做胰腺增強(qiáng)CT或核磁共振),結(jié)合腫瘤標(biāo)志物CA19-9。但胰腺癌早期由于缺乏典型癥狀,所以早期診斷非常困難。因此,對(duì)于高危的患者、上腹部癥狀經(jīng)久不愈的患者,要警惕,必要的時(shí)候要進(jìn)行排查。
2、胰腺癌手術(shù)為什么會(huì)有癌細(xì)胞殘留
手術(shù)時(shí)癌細(xì)胞的殘留,是治療方法意義上的“根治切除術(shù)”不能取得“根除腫瘤”療效的根本原因。術(shù)后復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的病灶,其“種子”均來(lái)源于術(shù)中殘留的癌細(xì)胞。如果不是,那就是新發(fā)的第二種腫瘤。
為什么會(huì)殘留癌細(xì)胞呢?有三種方式。
第一種是手術(shù)區(qū)域的肉眼殘留和鏡下殘留。所謂肉眼殘留,是指憑眼睛就可以判斷有殘留癌,但沒(méi)有辦法清除。因?yàn)榘┠[太厲害,侵犯到周圍組織、重要臟器或者大血管,又不能一并切除。打個(gè)比方,你費(fèi)盡千辛萬(wàn)苦把樹(shù)樁挖掉了,但你會(huì)看見(jiàn)還有很多小樹(shù)根,往各個(gè)方向延伸。
鏡下殘留,是指肉眼判斷沒(méi)有殘留癌,但在顯微鏡下卻發(fā)現(xiàn)切緣有癌細(xì)胞殘留。尤其對(duì)于胰頭癌的手術(shù),周圍都有大血管,在立體上不是每個(gè)方向都可以有足夠的切除空間。這個(gè)就像你在幾個(gè)大水管周邊大掃除,總有一些夾縫難以清掃到。更何況,胰腺癌細(xì)胞的一個(gè)特性是嗜神經(jīng),很容易就通過(guò)神經(jīng)轉(zhuǎn)移到手術(shù)切除范圍之外。
胰腺癌超越了原位癌階段,癌細(xì)胞就可能直接進(jìn)入血管,或者通過(guò)淋巴系統(tǒng)進(jìn)入血管,然后隨著血液在血管里循環(huán),即循環(huán)狀態(tài)腫瘤細(xì)胞,此為第二種的癌細(xì)胞殘留。
第三種是這些循環(huán)狀態(tài)腫瘤細(xì)胞,會(huì)順著血液循環(huán)跑到肝、肺、骨等器官潛伏下來(lái),伺機(jī)開(kāi)辟根據(jù)地。正是由于三種形式的癌細(xì)胞殘留,胰腺癌患者手術(shù)后不能在療效上取得根治,從而摘掉“胰腺癌”的帽子。
因此,從理論上講,癌癥患者活的時(shí)間足夠長(zhǎng),一旦機(jī)體的免疫系統(tǒng)監(jiān)督不力,體內(nèi)殘留的癌細(xì)胞就有可能繼續(xù)擴(kuò)增,從而復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移。
3、胰腺癌做了根治切除手術(shù),還會(huì)復(fù)發(fā)嗎
這個(gè)問(wèn)題,要先回答什么叫做“根治切除術(shù)”。所謂根治切除術(shù),是指技術(shù)上癌切除到檢測(cè)不出的狀態(tài),并不是說(shuō)能夠把每一個(gè)癌細(xì)胞都清除掉。手術(shù)以后,主刀醫(yī)生跟家屬交流時(shí)說(shuō)“手術(shù)很成功”“切得很干凈”,也基本是同樣的意思。這和療效上的“腫瘤已根除”是有區(qū)別的。
比如,對(duì)于位于胰腺體尾部的胰腺癌,根治切除術(shù),除了要切除包括腫瘤在內(nèi)的胰腺體尾部,還必須同時(shí)切除脾臟、清掃周圍淋巴結(jié),并保證所有的切緣都沒(méi)有顯微鏡下的癌細(xì)胞殘留。這樣的“根治切除術(shù)”,就能保證將位于手術(shù)范圍的腫瘤全部清除,但并不意味著可以把所有癌細(xì)胞都切除干凈。
因?yàn)槌藰O早期的原位癌之外,在循環(huán)血液里、各個(gè)臟器里都有潛伏著早已逃逸出手術(shù)范圍的癌細(xì)胞。這些殘存的癌細(xì)胞經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的潛伏,重新突破機(jī)體免疫系統(tǒng)的防御,就可導(dǎo)致胰腺癌術(shù)后的復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移。
因此,胰腺癌的復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移,從時(shí)間上說(shuō),雖然是在術(shù)后才獲得診斷,但卻開(kāi)始于術(shù)中的殘留、術(shù)前的潛伏。臨床上經(jīng)常會(huì)聽(tīng)到同時(shí)性轉(zhuǎn)移和異時(shí)性轉(zhuǎn)移,這只是臨床上的分類,并沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。同時(shí)性轉(zhuǎn)移,是指胰腺癌獲得診斷時(shí)就出現(xiàn)了轉(zhuǎn)移,此時(shí),認(rèn)為轉(zhuǎn)移灶和原發(fā)灶是“同時(shí)”出現(xiàn)的。而異時(shí)性轉(zhuǎn)移,是胰腺癌診斷之后一段時(shí)間再出現(xiàn)轉(zhuǎn)移,就是所謂的不同時(shí)。術(shù)后轉(zhuǎn)移屬于異時(shí)性轉(zhuǎn)移。
本文地址:http://www.mcys1996.com/jiankang/241736.html.
聲明: 我們致力于保護(hù)作者版權(quán),注重分享,被刊用文章因無(wú)法核實(shí)真實(shí)出處,未能及時(shí)與作者取得聯(lián)系,或有版權(quán)異議的,請(qǐng)聯(lián)系管理員,我們會(huì)立即處理,本站部分文字與圖片資源來(lái)自于網(wǎng)絡(luò),轉(zhuǎn)載是出于傳遞更多信息之目的,若有來(lái)源標(biāo)注錯(cuò)誤或侵犯了您的合法權(quán)益,請(qǐng)立即通知我們(管理員郵箱:douchuanxin@foxmail.com),情況屬實(shí),我們會(huì)第一時(shí)間予以刪除,并同時(shí)向您表示歉意,謝謝!