Sunday, July 31, 2005

COOL TECH THIS WEEK: Ray Gun Plans, Robotic Fish, Powered Exoskeleton Suits

COOL TECH THIS WEEK: Ray Gun Plans, Robotic Fish, Powered Exoskeleton Suits

A step closer to working ray guns, RoboPike and RoboTuna, and Starship Troopers for real -- keep up with the cutting-edge military tech news from the past week.


DefenseTech.org is a blog that has the inside scoop on the latest developments in technology. From Predator drones to biowar defense, computer security to nuclear threats, the blog examines the intersection of technology and defense from every angle, covering the exploits of soldiers and hackers, madmen and geniuses, inventors and dictators.

By Noah Shachtman and Dr. Jeffrey Lewis, DefenseTech.org

Industry Bigs Team Up on Ray Guns


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Two of the heavyweights of the defense industry are teaming up to develop "a laser armed combat vehicle," Baltimore Business Journal says.



Northrop Grumman, which is building the Army's Tactical High Energy Laser, will put together the ray gun. United Defense, maker of the Bradley Fighting Vehicle, "will develop a hybrid [gas/electric] combat vehicle that would carry the laser weapon," according to the Journal.



There's no contract with the Pentagon, yet, for such a weapon. But the partnership represents the rapid evolution of laser technology, company execs note. The Tactical High Energy Laser has had a number of successful tests, shooting down incoming rockets. The modified 747 Airborne Laser, after a seemingly-endless slumber, is beginning to make progress.



More importantly, electric-powered lasers are finally starting to build up the power they need to work as weapons. In a few months, researchers at the Lawrence Livermore national lab and elsewhere plan to test a 25 kilowatt solid-state laser. If those trials work out as expected, the Defense Department will then start handing out grants for a laser with a hundred kilowatts of power -- that's widely-considered the threshold for ray gun action to begin.



"Operational demonstrations and systems will become reality in the near future," Patrick Caruana, vice president of Space and Missile Defense for Northrop Grumman Space Technology, said in a press release.



The vehicle is meant to fight off mortars, drones, and other threats from the air. To prove to the Pentagon that the machine is worth funding, "Northrop Grumman and United Defense are pursuing ground vehicle-based laser system demonstrations that will prove the effectiveness and utility of high-energy lasers against threats and will provide critical packaging and integration activities that will demonstrate the operational usefulness of these systems."



There's More: One step forward, one step back. The Airborne Laser's first flight test in two years was cut short this week, after some "anomalous instrumentation readings." Space News says a cabin pressure problem was to blame.



Discussion Board: What's your take on these ray gun plans?
Robo-Crappie, Anyone?
The People's Daily (China) reports that the Beijing University of Aeronautics and Astronautics (Beihang) and the Chinese Academy of Sciences have developed an "underwater bionic robotic fish." Apparently these things are big in Asia. A Japanese toy company has a whole line of fish, jellyfish, turtles and an ammonite. An ammonite?



fish.jpgAnywho ... at the bottom of the AFP wire story, I noticed a reference to "robotic lamprey parasites." I expected the typical "perfidious CHICOMs" story, but the article was actually all about research by the Defense Advanced Research Project Agency (DARPA) into biomechanical robots--including the aforementioned robotic lamprey parasite.



Did anyone else know that DARPA was funding an entire biomechanical bestiary, including birds and cockroaches? The FY 2005 Defense Budget contains $ 90 million in unclassified funding for "Biologically Based Materials and Devices," including $ 38 million for "Bioinspired and Bioderived Materials."



Some of the fish-related work is being performed at MIT. Insomniacs may wish to peruse “A Swimming Robot Actuated by Living Muscle Tissue” prepared by Drs. Hugh Herr and Robert G. Dennis for DARPA. Herr and Dennis detail the exploits of one RoboPike, which is the follow-on to -- I swear every word of this is true -- RoboTuna. I know you don’t believe me, so here is the fact sheet.



-- Dr. Jeffrey Lewis


Discussion Board: What's your take on these robotic fish?



Real-Life Exoskeletons Emerge

12exo.184.jpgI've got an itty-bitty article in tomorrow's New York Times Magazine, on real-life exoskeletons. You can read it here. But, to give you guys a window into how the editing process works, I thought I'd show you my first draft. It's a bit more florid, and less clear, than what finally appeared in print.

It was just a few steps, clunky and deliberate, like a toddler's waddle. But to a far-flung group of engineers, soldiers, and science fiction fans, these strides, on a treadmill inside a University of California, Berkeley laboratory, couldn't have been more profound. Here was a man, walking naturally, more or less, with the help of a set of mechanical muscles wrapped around his legs – a real-life exoskeleton.

The ur-geek author Robert Heinlein first dreamed up the idea of soldiers stepping into suits of powered armor, to make them stronger and faster, in his 1959 classic Starship Troopers. Sigourney Weaver cemented the exoskeleton in the collective consciousness in 1986, when she donned a metallic over-suit in Aliens, and kicked some slimy, interstellar ass.

In the real world, though, researchers struggled to replicate Sigourney's heroics. The exoskeletons they built were too stiff, too unnatural in their gait. Engineers would try to have them move as much like a human as possible. It never seemed to work.

The problem was that researchers were trying too hard, Berkeley engineering professor Homayoon Kazerooni finally realized. When people walk, they make an endless series of unconscious calculations and corrections to keep their stride. It's way too complicated a task for machines to handle. So instead of pre-programming the exoskeleton's every step, Kazerooni decided to let go. He set his exoskeleton up with a set of 40 sensors, and let it follow wherever the person inside wanted to wander.

The result, called BLEEX (short for "Berkeley Lower Extremity Exoskeleton") is a set of modified combat boots, attached to what look like metal braces that snake up the sides of the legs. Those connect with a tough plastic vest and backpack, where the exoskeleton's brain – a Pentium-5 equivalent processor -- sits.

About 70 pounds of stuff can be crammed into the pack. But that load only feels like five pounds or so, once the exoskeleton is turned on; the mechanical legs pick up the rest. (BLEEX 2, slated for June, should be able to carry 150 pounds, and amble at a four mile-per-hour clip.) The Pentagon – which has been funding much of Kazerooni's research – wants the machine to ease the burden on G.I.s, who routinely haul more that a hundred pounds of gear into battle.

But Kazerooni sees his exoskeleton as more than just a "war machine." The mechanical legs might someday help the elderly get around, he hopes. Replacing grandma's walker is a long way from
Aliens. But at least it's real.

未来5种难以置信的新技术 robotics

相信人类的智力:未来5种难以置信的新技术(图)
消息来源:科技时空 http://www.popyard.org 八阕编辑:2005-07-31

some related link
micromechanical flying insect (MFI) project in Berkeley,
http://robotics.eecs.berkeley.edu/~ronf/MFI/mfi.html

Website of Interest

八阕 http://www.popyard.org

【八 阕】未来从这里起步,让我们看看这5种令人难以置信的新技术, 它们很有可能在不久的将来变成现实。相信这一切吧。对于科技究竟会向什么方向发展,人们有着各种各样的预测和很多不错的创意。哪些创意会脱颖而出,哪些技 术将会融入我们的生活、使其发生翻天覆地的变化?对这些问题进行预测是一种困难而危险的行为,但人们却一直乐此不疲,而事实上本刊也正在做这种预测:

我 们选择了5个核心领域内最让人兴奋的技 术,并对它们将会在什么时间、以怎样的方式问世进行了预测。我们将带你参观全息电视和机器人过山车,它们会给我们带来强烈的震撼(2008年);我们还将 向你展示未来的太空游客所穿的太空服,以及能够完全按照个人意愿进行改造的电子房屋。最后,我们会向你阐述如何让失明的人重见光明。或许我们预测的时间不 是太准确,但重要的是,我们每个人都能有机会享用到这些技术,而且请坚信这些奇迹终将会出现,它们的出现只是时间问题。

抓紧了 别松手

想知道在虚拟环境中被一条机械手臂带着“飞行”是什么样的感觉吗?你 被吊在一根6米多长的机械臂的末端晃 来晃去,就像是鱼线上挂着的鱼饵,而你看到的、感觉到的却像是在太空中飞行一样。你饶有兴趣地盯着远处的星星,直到一颗房子那么大的小行星飞快地向你砸 来,就在快要撞上的一刹那,你用一门高能原子大炮把小行星轰了个粉碎,然后做了一连串的翻滚动作,以躲避小行星的碎片。无数的小行星碎片像雨点一般向你袭 来,迫使你不断地躲来躲去。突然,毫无准备的你被吸到了一个黑洞里—就这样,你回到了现实世界。

已 经46岁但是却有着儿童般活泼性格 的英国人吉诺·德戈尔告诉我,未来的过山车就应该是这样。他是一家名为RoboCoaster的公司的创办者,对未来充满了野心,他一直坚定地认为现在所 有的过山车类惊险游戏其实都是同一种模式。德戈尔满带嘲讽地说:“你被限制在轨道上,清楚地知道过山车下一步要开向哪里,而且每次乘坐时的路线都是一样 的,这多无聊啊!”他理想中的过山车应该采用一种完全不同的方式,应该既有现在的过山车所具有的那种超重与失重的感觉,又有电脑用模拟器生成的、能欺骗我 们眼睛和大脑的虚拟场景,最后还应该具有电子游戏一样的互动性。游客沿着蜿蜒的轨道从一系列半球形的剧场中穿过,有时像是漂荡在电脑生成的宇宙中,与外星 人擦肩而过;有时则像是穿过了一条动脉;如果游客愿意的话,还能在“森林”里追逐“蝴蝶”。

2000 年,德戈尔辞掉了他在欧洲最 大的工业机器人制造商、KUKA Robotics公司的工程师职位。两年之后,他在丹麦的乐高游乐场安装了世界上第一台游乐机器人,受到了游客们的一致好评,也令游乐界人士大为赞叹。创 新之处?他对梅塞德斯-奔驰汽车公司在生产车间里用来提升发动机、以方便点焊的KR 500型机械臂进行了改装,在它的末端安装了一把能坐两个人的座椅。这种质量为2300千克的铝制机械臂拥有6个关节,能在任意方向上运动。游客通过一个 触摸屏来控制自己的惊险之旅,可以自由选择翻滚、螺旋式运动,或者是倒立。不过德戈尔说,由于机器人是固定在地面上的,因此乘坐这台机器人过山车“更像是 骑在一头发狂的公牛上”。

现在他的计划是把一系列的 KR 500型机器人安装在轨道上,并把它们依次加速。游客们沿着一条蜿蜒起伏的轨道前进,不断地摇晃,就像是被猫捉弄的老鼠一样,感受到极度的紧张和刺激。这 个项目面临的最大障碍是它会使人产生想呕吐的眩晕感。我们的内耳平衡器官和眼睛都会把我们当前所在位置的信息传递给大脑,如果这两种信息之间存在冲突的话 —比如你眼睛看到一个外星人撞到了你的飞船上,但是你乘坐的飞船过了1/10秒才发生猛烈的震动—大脑中形成的影像就会发生冲突,身体就会产生恶心的感 觉。

RoboCoaster公司的合作伙 伴、AMEC动态结构公司的一位机械设计师保罗·埃文正在为KR 500型机器人设计一系列的技术动作,以使它的运动能够和三维电影里的每一帧都对应起来,并且还要确定哪些动作会使人感到不适。他说:“我们并不能确切地 知道当我们把剧烈的运动和三维影像结合起来之后,乘客会承受怎样的压力。”可是,由于整个游乐业都没有对呕吐现象予以特别关注,因此德戈尔现在面临的主要 问题只是如何保证他的这个游戏项目既紧张刺激而又令人感到其乐无穷。“游客反馈卡会让我们知道答案。”他满怀热情地说,“而且我们可以很容易地对它的程序 进行修改。”



惊险游乐项目的发展历程 [1873年]

在美国宾夕法尼亚州的

毛赤·长克市,大约有3.5万名游客每人花了1美元乘坐了一次Z字形轨道重力火车。美国最早的机械式过山车最初是设计来运煤的。

[1919年]

约翰·米勒获得了“摩擦轮”的发明专利,这种车轮使过山车在各个位置都能牢牢地固定在轨道上。在这之后,过山车的设计师们便可以随心所欲地设计各种各样的急转弯和陡峭的斜坡了。

[1959年]

Arrow Development公司建成了世界上第一条用钢管搭建的过山车轨道——迪斯尼乐园的马特豪恩轨道,这条轨道现在已经成了过山车轨道的样板。它证明了铺设过山车轨道钢材要比木材好,可以更好地设计蜿蜒曲折的轨道。

[2004年]

AMEC动态结构公司和KUKA Robotics公司在美国佛罗里达州的奥兰多市展示了在轨道上运动的RoboCoaster 过山车的原型。

[2008年]

第一款在三维轨道上运行的RoboCoaster过山车正式开始营业。

现在科学家已经可以让失明的人拥有部分视力了,能否再让他们拥有“超级视力”呢?

在 电影《星际迷航》中,轮机长乔迪·拉 弗吉的眼睛里植入了一种24世纪发明的设备,让他能在黑暗中视物如同白昼。这种只在科幻世界中存在的“超级视力”很有可能首先在一些失明的人身上变成现 实。美国南加州大学的电机工程学教授阿曼德·R·小坦圭正在对可植入盲人眼内的微型摄像头进行研究。

小 坦圭的研究是南加州大学从美国能源 部和美国国家科学基金会获得的、经费高达数百万美元的科研项目的一部分。这个项目旨在开发一种可帮助全球上千万因衰老或疾病而导致眼球感光细胞受损的人恢 复视力的人造视网膜技术。现在小坦圭正在对植入式摄像头技术进行早期人体试验,有6位盲人志愿者参与了试验。这些志愿者都佩戴一副安装有数字摄像头的太阳 镜(由于是初期试验,摄像头并没有植入志愿者的眼睛内部),视网膜上安装了分布有电极的含银硅脂,数字摄像头将拍摄到的图像以无线的方式传送到硅脂上的 16个电极上,电极产生的信号会刺激视网膜上的神经细胞,这样这些盲人就“看到”了图像。虽然这种人造视力的分辨率与正常视力1亿像素的分辨率比起来还非 常粗糙,但足以使志愿者们具备一些基本的识别能力了。现在他们能够区分桌子上的杯子和盘子、区分光明和黑暗,还能正确判断人行道上是否有人通过。

南 加州大学的植入式摄像头项目的负责 人、视网膜植入手术的开创者马克·胡梅恩说:“这项技术还有很大的提高余地。”他计划在2006年上半年之前,把植入电极的数目增加到60个,使分辨率提 高到现在的4倍,然后把植入电极的数目增加到256个,最终实现植入1000个电极的目标。胡梅恩希望能在10年之内完成这一目标,他说:“到那个时候, 接受手术的人不仅能辨认出人的面部特征,还能阅读文字。”

这 并不是一件容易的事。人的眼睛里充 满了会对电极造成腐蚀的盐,而电子设备工作时产生的热量也会灼伤神经细胞和静脉血管。位于美国加利福尼亚州的视网膜植入设备制造商Second Sight公司的首席执行官罗伯特·格林伯格说:“这就好比把电视机扔到大海里,还要让它正常工作,几乎是不可能的。”

这 正是小坦圭在眼睛内植入摄像头的设 想难以实现的原因。他目前正在研制的可植入数字摄像头是一种阿司匹林药片大小的装置,内部含有一面非球面透镜和密封的CMOS传感器,可以安装在瞳孔后 面、晶状体所在的小空间里。这样不仅意味着植入这种摄像头的盲人不再需要一直戴着难看的太阳镜,更重要的是当他们想看周围的物体时,只需要转动眼球,而不 用转动脖子—就和正常人一样。

小坦圭说,由于这种摄像 头的焦距是3 毫米,因此无论物体远近都可以看得一清二楚。而且他还可以在这个装置中加入一个红外传感器,使佩戴者具有夜视能力。小坦圭的同事、从事仿生研究的生物医学 工程师詹姆斯·韦兰说:“甚至可以在这种设备中加入显微镜,这样使用者就能拥有‘超级视力’了。”

这句话并不完全是个玩笑。

电影《星际迷航》中,轮机长乔迪·拉弗吉植入仿生眼。

人造视力的发展历程

[1929年]

德国神经学家奥弗里德·福斯特用电流刺激一位志愿者大脑的视觉中枢,使他“看”到了微弱的亮光。

[1968年]

剑桥大学的贾尔斯·S·布林德利把80个电极植入到一位52岁的失明妇女的头皮下。当他给电极通过电流时,这位妇女看到了一些亮点。

[2004年]

“⒙隆·小坦圭和他的同事诺埃尔·斯泰尔斯完成了世界上首次在眼睛里植入数字摄像头的试验。他们在一只狗的眼睛里植入了一个玻璃镜头和传感器。

[2010年]

南加州大学的研究人员首次完成了人体数字摄像头的植入试验,视网膜上植入的电极数量多达256个。

[2014年]

有1000个电极的植入设备首次使盲人能够辨别人的相貌,而且可以阅读1.2厘米见方的文字。

家庭娱乐

虽然未来的三维电视因为太厚不能挂在墙上,但身临其境的观看体验会让你愿意容忍这个小缺点。

就算在贵宾包厢里观看篮球赛,也依然不能将赛场的全部场

景尽收眼底。但是当大屏幕全息电视出现之后,我们足不出户就

能看到整个赛场,而且不必离开座椅就能改变视角和视野范围—我们只要准备好零食就行了。

这 一天的来临还需要假以时日,不过美国 达拉斯实验室的哈罗德·加纳的手上已经有一台小型样机了。今年51岁的加纳是得克萨斯大学西南医学研究中心的医学博士、等离子物理学家和生物化学家,他制 造的这台样机是世界上第一台真正能显示全息影像的机器—真正的三维画面,不需要借助特殊眼镜,也不会让人有头晕的感觉。

一 个在医学中心从事研究工作的人怎么 会发现生成动态全息图像的诀窍呢?原来加纳在得克萨斯大学所负责的发生生物学研究项目是由德州仪器公司(TI)资助的,也正是这家公司让他最早接触到了广 泛应用在高端视频投影机上的数字微镜芯片(DMD)。这种芯片由约100万片反射片组成,由电脑控制的反射片的角度能以每秒数千次的频率发生变化,改变反 射或偏转的光束的角度,从而形成一幅幅活动的画面。加纳的研究的最大突破之处在于用激光取代了传统的投影灯泡来照射DMD。他使用DMD来分解一系列二维 的干涉图案,再将图像反射出去,产生三维全息图像。

加 纳现在面临的最大问题是找到合适的 显示屏幕。为了将二维干涉图案展开形成真正的三维图像,投影表面必须具有一定的体积。柱状的薄雾、一大块果冻都可以作为投影表面,但这些东西会让投影到它 们上面的图像模糊,影响清晰度,因此加纳正在研制一种由多层超薄液晶面板组成的显示装置。这些液晶面板会随着电流的不同在透明和不透明两种状态之间以极快 的速度转换,从而形成全息图案。由于转换的速度远远高于人眼的反应速度,我们看到的就是连续而清晰的画面了。

这 种显示技术并不新鲜。采用这种技术 的显示器已经存在,只不过它们都没有采用全息技术。这些显示器的做法是把三维图像分割成很多长条,再依次把它们显示在液晶屏上。这些显示器的画面效果和用 加纳的方法获得的画面效果差不多,但却需要更强大的处理能力,因为它们需要计算出每一个长条的x、y、z坐标,这正是我们认为加纳的方案在三维电视领域最 具可行性的主要原因。加纳指出,用他的方法传送三维电视信号所占用的带宽不会比现在的电视信号多。他说:“我们是用二维干涉图案的方式来传送三维图像的, 因此可以直接利用现有的电视网络。”怎样制作全息图像的节目内容?只要用一系列的摄像机从各个不同的角度来拍摄,再合成为全息图像就可以了。

医疗和军事领域很有可能最先应用加纳的技术,比如核磁共振的全息图像和军方使用的全息平视显示装置(他曾经和美国空军以及洛克希德·马丁公司进行过探讨)。而三维电视机出现在电器商店还需要一段时间,不过我们相信应该会在中国国家男子足球队获得世界杯冠军之前。

“PT”全息电视设计

全息电视机的发展历程

[1947年]

在汤姆森·休斯敦电气公司(位于英格兰拉格比市)工作的匈牙利物理学家丹尼斯·伽博发明了全息技术,他也由此获得了1971年的诺贝尔奖。

[1987年]

美国德州仪器公司的工程师拉里·霍恩贝克发明了数字微镜芯片,这种芯片从1996年起被应用到视频投影机和电视机上。

[2003年]

美国得克萨斯大学西南医学研究中心的研究人员哈罗德·加纳展示了世界上第一套全息视频投影系统。当时屏幕上显示了一幅一架直升机在一架喷气式飞机周围盘旋的模糊

画面。

[2008年]

美国空军在喷气式战斗机上安装了全息平视显示屏,把战场位置的三维图像展示在飞行员面前。

[2015年]

人们可以付费收看由卫星转播的NBA全息图像节目了。

ph特别房子

家居技术

这种房屋的墙壁不仅会说话,还能播放视频、调整房间温度、给室内照明。

未 来的建筑材料是什么样的?即使让你想 破头也不会想到和塑料可乐瓶有什么关系。不要怀疑,美国费城的建筑师斯蒂芬·基兰和詹姆斯·廷伯莱克正在对这种材料进行研究。他们长期以来致力于研究会给 建筑行业带来革命性变化的特殊材料、技术和制造工艺,并且获得了若干项设计大奖。最近,他们又取得了一项具有重大意义的创新成果,即被他们称为“智能毯” 的新型材料。

“智能毯”是一种可以在铝质框架上拉 伸平铺的外包装材料,就像帐篷用的尼龙布一样。它由两层聚酯膜(PET)构成—塑料可乐瓶的原材料也是一样的。具体的方法是用薄薄的柔性膜材料做基板,然 后将一些带有照明、加热、能量储存功能,甚至能显示信息的微小粒子喷涂在上面。用这种方法制造出的电子墙壁不仅价格低廉,更重要的是可以随心所欲地改变它 的功能。比如说,我们可以将卧室的一面墙设置成电影墙,或者将客厅的一整面墙变成窗户。

“智 能毯”就像是用PET制成的三明 治。两层材料之间有5厘米的空隙,空隙间填充有块状的气凝胶,这是一种多孔的氧化硅绝热材料,99.8%的组成成分都是空气,这种材料最早被美国航空航天 局应用在“火星探路者号”飞船携带的“旅居者号”火星车上。这层5厘米厚的材料的绝热系数与填充了聚苯乙烯(一种轻盈、柔软的粉红色材料)的43厘米厚的 水泥砖墙相当。PET材料的外层覆盖着一层高纯度树脂,其中含有一种相变材料颗粒。这种相变材料在白天能吸收外界的热量,而夜间温度下降时则会散发出热量 (当然供热和制冷系统还是必要的)。

“智能毯”的外表 面带有微型有机光电 太阳能电池(简称OPVs),能通过吸收阳光来为有机发光二极管(OLED)和内部照明系统提供电能。这种太阳能电池与我们熟悉的硅太阳能电池的工作原理 差不多,但是制造成本要低得多:硅太阳能电池需要在洁净的房间内,在300摄氏度的高温下制造。而有机光电太阳能电池在室温条件下,由廉价的碳基化合物沉 积在薄薄的弹性塑料板上就能制成,制造工艺和印刷报纸差不多。有机光电太阳能电池最大的问题是能量转换效率:它只能将6%的可见光转化为电能,而硅太阳能 电池的效率则是18%。

基兰说:有机光电太阳能的效率 至少要 达到10%,才能让“智能毯”正常工作。科学家现在正致力于将各种高分子材料进行组合,期望找出有效的材料。他们指出,有机光电太阳能电池是一个新兴领 域,最终投入广泛应用只是时间问题。基兰认为,“尽管现在还有一些技术难关要攻克,但是智能电子墙壁终有一天会成为现实。”

比尔•盖茨豪宅

智能墙壁的发展历程

[1941年]

英国棉布印刷协会的化学家获得了聚乙烯对苯二酸(PET)的专利。PET几乎跟纸一样薄,而且比其他廉价的塑料更结实、更坚韧。

[1973年]

美国能源研究所在特拉华大学建成了世界上第一座太阳能房屋“太阳能1号”。这座房屋利用屋顶的电池阵列,将太阳能转换为电能,多余的能量还会被储存起来。

[2003年]

KieranTimberlake建筑公司在美国纽约的库珀-休伊特博物馆首次展出了“智能毯”的样品。通过丝网印刷技术,他们将有机光电池、OLED屏幕和薄电池都用导电墨水固定在了PET材料上。

[2008年]

研究人员将OPVs的效率提高到了10%,使“智能墙壁”得以实现。

[2015年]

大量的“智能毯”材料开始出现在房屋和建材商店中。

比尔-盖茨豪宅全景

航天

你的航天服将异常灵活、合体,你的壁虎鞋让你能 牢牢地站在任何表面上。

当X 奖得主伯特·鲁坦的支持者保罗·艾 伦以及其他的亿万富翁们—比如出售太空游“船票”的维珍·银河航空公司的理查德·布兰森、准备建立“太空旅馆” 的罗伯特·比奇洛等—将大笔的金钱花在了运载火箭和轨道生存技术的开发上,使得个人太空游即将成为现实的时候,一个问题摆在了我们面前:我们在太空中究竟 能做什么?如果美国麻省理工学院太空工程学教授达娃·纽曼的想法能够实现的话,我们就可以穿着一套为自己定做的航天服,“漫步”在寒冷、黑暗的太空中了, 这种航天服的性能要远远好于今天已经使用了几十年的航天服。

目 前,纽曼正在研究一套航天员能穿着 前往火星或者月球的航天服所需要的材料和技术。如果有足够的资金,谁都可以为自己定做一套。这种新式的航天服是在太空中现场制作的。首先,机械臂会绕着我 们的身体快速旋转,对我们的身体进行三维激光扫描。根据扫描得到的图像,机械臂会在一件绝热内衣的表面喷上一种由凯夫拉、斯潘德克斯弹性纤维和尼龙组成的 液态混合物。这种液态混合物在成型、凝固的过程中会收缩、变紧,就像用热收缩薄膜包装物品的过程一样。用这种合成材料制成的航天服将拥有极佳的保暖性能。 此外,每次使用之后这种航天服上的大部分材料都可以被回收。在由聚合物材料做成的外套上留有连接头盔和放置氧气瓶的地方,就连我们的数码相机也将拥有一个 属于它的位置。纽曼的设计的另一个创新之处是利用“机械反压力”来给太空游客的身体组织施加压力,这种方法比用一层厚厚的空气来增加航天服内压的方法先进 得多。通过让航天服的织物纤维沿着被称作“人体非伸展线”的方向排列,纽曼设计的航天服不仅更加紧密贴身,而且具有极好的弹性。现在,纽曼已经成功制造出 了能提供合适的机械式反压力的裤腿了。

在零重力的太空 旅馆中,脚上的最佳装 备应该是美国加州大学伯克利分校的电子工程学教授罗恩·费因研制的壁虎鞋了。这种壁虎鞋的表面覆盖着与苍蝇等昆虫腿上的“刚毛”类似的、纳米级的微小绒 毛,这些绒毛在物体的表面能产生极强的吸附力—绒毛的末端和接触面之间的分子间作用力,使它们牢牢地吸附在一起。目前费因研制的壁虎鞋材料的吸附力已经能 达到每平方米48千牛,不过他还需要让这种材料中拥有更多的绒毛,才能使其拥有真正的壁虎爪的吸附力—每平方米 1034千牛。

在 太空的微重力条件下,我们的生理状 况有可能发生紊乱,这对太空游客来说是一个不太好的消息。要解决这一问题,我们可以使用由美国伊利诺斯大学生物分子学工程师迈克尔·史川诺发明的纳米生物 传感器来监控自身生理状况的变化。史川诺是纳米力学研究领域的领军人物,去年他发现覆盖在碳纳米管表面的一层薄薄的铁氰化钾会根据溶液中葡萄糖的浓度改变 亮度。因此只要将这种碳纳米管植入皮肤,并用近红外光照射它,就可以用经过改装的条形码扫描器来透过皮肤探测它的亮度,进而计算出血糖的浓度。目前,史川 诺的工作还只能为糖尿病患者提供一种便捷、无痛的检测方法,不过他现在已经开始研究其他一些可以用来检测人体内胆固醇、电解质和应激激素水平的化学试剂 了,这些试剂将来都有可能用在太空旅游者身上。毕竟,没有人愿意在太空旅行的时候还承受着巨大的心理压力。

舱外活动航天服

航天服的发展历程

[1935年]

飞行员韦利·波斯特飞到了海拔1.5万米的高度。他当时穿着世界上第一件具有实用意义的增压服,这件增压服与深海潜水服类似,由橡胶和布料制成。

[1965年]

在双子星计划中,戴维·克拉克所穿的航天服带有一个用橡胶和氯丁二烯橡胶制成的充气内胆,而外面则是尼龙网和防火外层。在衣服充压后,内置的滑轮系统可以帮助航天员移动他们的四肢。

[1983年]

航天员所穿的航天服的袖子和裤腿可以拆卸,以适应不同身材的航天员。

[2005年]

达娃·纽曼用凯夫拉材料制造了一只能够提供适当的机械反压力的裤腿原型,它证明了仿生服装制造的可行性。

[2020年]

入住新式轨道太空旅馆的游客们都穿着仿生航天服,这种服装与美国航空航天局参加人类火星探测计划的航天员所穿的航天服的样式是相同的。

航天服的构造

以軍火工業放棄中國市場 from Chinatimes

以軍火工業放棄中國市場

劉屏/華盛頓卅日電

最新一期《國防周刊》報導說,由於美國不斷施壓,而且以色列企業界本身也有諸多疑慮,因此以色列的軍火工業正逐漸告別中國大陸市場。

以、美兩國的國防部正在草擬協議,將明確訂定軍民兩用科技輸往中國的各種規範。在協議出爐前,根 據以色列國防部在三月間發布的指令,所有以色列國防產業不得與中國大陸有任何往來,哪怕是互訪、磋商,也都嚴格禁止。這當然是因為美國壓力。

報導說,大多數以色列企業界不贊成以色列政府這種態度,因為中國市場潛力很大。但畢竟美國才是以色列最重要的盟邦,也是以色列國防命脈所繫。

四、 五年前,在美國壓力下,以國中止了與中共間的預警飛機合約,損失可能達美金十億元以上。以色列莫爾(Mer)集團與美國、希臘廠商共同 負責二○○四年雅典奧運的安全管理系統,由於成效良好,中國方面有意引進於二○○八年北京奧運。但是在以色列的禁令下,莫爾集團根本無法與中方討論這筆交 易。北京奧運日期愈來愈近,莫爾心急如焚,弄不好,這筆生意就泡湯了。

報導說,情勢所迫,若干以色列軍火企業已決定放棄中國市場,轉向美國、西歐發展。旗下擁有七家軍火公司的蘇爾坦(Soltam)集團即為一例。其董事長葛拉特說,「對我們而言,中國市場已經關閉」。

Sunday, July 24, 2005

“冲之鸟”的真实模样及背后隐藏的深层次信息 zz

“冲之鸟”的真实模样及背后隐藏的深层次信息(组图)

消息来源:了望东方周刊/新京报 http://www.popyard.org 八阕编辑:2005-07-24

八阕 http://www.popyard.org 【八阕】“冲之鸟”中日海底石油争夺大战才刚刚开始

《了望东方周刊》发表了国家海洋发展战略研究所研究员 贾宇和国家海洋发展战略研究所工程师李明杰的文章《不认可人造的“冲之鸟”》,文章阐述被日本当局认为是“岛”的“冲之鸟岛”,是一座人造的“岛屿”,是 日本为了扩展海洋势力范围的“作品”。日方对“冲之鸟”的岛岩之争非常重视,5月28日,众议院国土交通委员会决定,6月 2日及8月9、10日,委员会将对“冲之鸟岛”进行视察,以确认“冲之鸟”是“岛”不是“岩”,并对此进行呼吁与宣传。

图:看来只是一根柱子。快要倒了,所以日本人不惜血本建了消浪护岸。

另悉,中国在东海大陆架开发油气资源, 引起日本关切。《东京新闻》报道说,中国位于东海的春晓天然气田工程贴近日本专属经济海域只有5公里,有意独占海底资源,或将成为中日海底资源争夺战的导 火线。防卫厅官员指出,“中国离动用海军到日本海域开采天然气的日子不远了。”据日本报道,中国近年因能源严重不足,不断往日本近海寻求海底资源, 1999年建成向上海供气的平湖油气田,距日本经济海域不足70公里,而目前即将建成的春晓天然气田,更离中日领海中间线不足5公里,势必夺去日本经济海 域内的海底能源。不过,中国一向不承认日方划定的经济海域区。

《了望东方周刊》的文章指出:“冲之 鸟”原本是日本南部太平洋上的几块珊瑚礁,常年被海浪侵蚀,几近没于海面。平时涨潮时只有北露岩和东露岩两块岩石可露出水面。为了拯救这几块礁石,防止其 没于水下或消失,从1983年开始,日本政府斥300亿元巨资,以钢筋、水泥等对其进行加固,人工造“岛”,并建设了测量标志、气象观测装置和直升机起降 平台。

日本强调“冲之鸟”是岛屿的理由很简 单:茫茫大海中被风浪冲刷的岛屿和岩礁,对于国家权益而言其地位和作用非比寻常。因为岛屿和其它陆地领土一样,可以拥有领海、毗连区、专属经济区和大陆架 等海洋区域。这就是说,符合1982年《联合国海洋公约》规定条件的岛屿,可以为沿海国带来从测算领海宽度的基线量起最大为12海里的领海、200海里的 专属经济区和大陆架。以12海里计,则领海区域为 450平方海里,以200海里计,则专属经济区为12万5664平方海里。如此广袤的海洋空间,在政治、经济、军事、安全、外交等方面对面积狭小的日本而 言,意义重大。

《联合国海洋公约》规定的岛屿是“四 面环水并在高潮时高于水面的自然形成的陆地区域”,这就排除了人工构造物要求海洋区域的可能。同时,《公约》还规定,“不能维持人类居住或其本身的经济生 活的岩礁,不应有专属经济区和大陆架”,这又否定了小块岩礁、礁石划定专属经济区和大陆架的可能。

“冲之鸟”仅仅是汪洋大海中的几块礁 石,自然条件使之不具备要求大面积海洋区域的条件。理由如下:其一,这几块岩石既不是岛屿,更不具备任何维持人类居住经济生活的条件;其二,它并非全部自 然形成,而是日本政府人为扩展而来。因此,“冲之鸟”是不能要求专属经济区的,充其量也只能要求12海里的领海。中国海洋调查船在距“冲之鸟”以北60多 公里的地方进行正常的海洋科学研究,怎么就“非法进入日本专属经济区” 了呢?

《了望东方周刊》为去年年底创刊的综 合新闻周刊性质的刊物。背景是新华社的《了望》,但人马多为《中国新闻周刊》的班底。成立之初,主要编辑力量在上海,后因上海的新闻环境太严(恐怕这也是 建国后上海没有全国性传媒的要因),最近挪到了北京,所以,该刊事实上已成为北京的刊物。该刊比较重视国际、日本报道。创刊以来,有过一系列日本问题报 道。

针对中国方面的种种舆论和行动,日本 众议院国土交通委员会作为公开活动的一环,将在6月2日及8月的9、10两日,到位于东京都小笠原村的“冲之鸟岛”去视察,此次视察是针对中国方面的有关 “是岩不是岛”的说法。视察将利用海上保安厅的飞机,经由硫黄岛,在上空进行30分钟的视察。6月2日,将由自民党的原防卫厅长官卫藤征十郎和公明党议员 高木阳介、民主党议员玉置一弥等自民、公明、民主各党理事5人,8月将由该委员会的全体委员约20余人一起前往。

图:水面上只露出一点

《了望东方周刊》发表了国家海洋发展战 略研究所研究员贾宇和国家海洋发展战略研究所工程师李明杰的文章《不认可人造的“冲之鸟”》,文章阐述被日本当局认为是“岛”的“冲之鸟岛”,是一座人造 的“岛屿”,是日本为了扩展海洋势力范围的“作品”。日方对 “冲之鸟”的岛岩之争非常重视,5月28日,众议院国土交通委员会决定,6月2日及8月9、10日,委员会将对“冲之鸟岛”进行视察,以确认“冲之鸟”是 “岛”不是“岩”,并对此进行呼吁与宣传。

另悉,中国在东海大陆架开发油气资 源,引起日本关切。《东京新闻》报道说,中国位于东海的春晓天然气田工程贴近日本专属经济海域只有5公里,有意独占海底资源,或将成为中日海底资源争夺战 的导火线。防卫厅官员指出,“中国离动用海军到日本海域开采天然气的日子不远了。”据日本报道,中国近年因能源严重不足,不断往日本近海寻求海底资源, 1999年建成向上海供气的平湖油气田,距日本经济海域不足70公里,而目前即将建成的春晓天然气田,更离中日领海中间线不足5公里,势必夺去日本经济海 域内的海底能源。不过,中国一向不承认日方划定的经济海域区。

《了望东方周刊》的文章指出:“冲之 鸟”原本是日本南部太平洋上的几块珊瑚礁,常年被海浪侵蚀,几近没于海面。平时涨潮时只有北露岩和东露岩两块岩石可露出水面。为了拯救这几块礁石,防止其 没于水下或消失,从1983年开始,日本政府斥300亿元巨资,以钢筋、水泥等对其进行加固,人工造“岛”,并建设了测量标志、气象观测装置和直升机起降 平台。

日本强调“冲之鸟”是岛屿的理由很简 单:茫茫大海中被风浪冲刷的岛屿和岩礁,对于国家权益而言其地位和作用非比寻常。因为岛屿和其它陆地领土一样,可以拥有领海、毗连区、专属经济区和大陆架 等海洋区域。这就是说,符合1982年《联合国海洋公约》规定条件的岛屿,可以为沿海国带来从测算领海宽度的基线量起最大为12海里的领海、200海里的 专属经济区和大陆架。以12海里计,则领海区域为 450平方海里,以200海里计,则专属经济区为12万5664平方海里。如此广袤的海洋空间,在政治、经济、军事、安全、外交等方面对面积狭小的日本而 言,意义重大。

《联合国海洋公约》规定的岛屿是“四 面环水并在高潮时高于水面的自然形成的陆地区域”,这就排除了人工构造物要求海洋区域的可能。同时,《公约》还规定,“不能维持人类居住或其本身的经济生 活的岩礁,不应有专属经济区和大陆架”,这又否定了小块岩礁、礁石划定专属经济区和大陆架的可能。

“冲之鸟”仅仅是汪洋大海中的几块礁 石,自然条件使之不具备要求大面积海洋区域的条件。理由如下:其一,这几块岩石既不是岛屿,更不具备任何维持人类居住经济生活的条件;其二,它并非全部自 然形成,而是日本政府人为扩展而来。因此,“冲之鸟”是不能要求专属经济区的,充其量也只能要求12海里的领海。中国海洋调查船在距“冲之鸟”以北60多 公里的地方进行正常的海洋科学研究,怎么就“非法进入日本专属经济区” 了呢?

《了望东方周刊》为去年年底创刊的综 合新闻周刊性质的刊物。背景是新华社的《了望》,但人马多为《中国新闻周刊》的班底。成立之初,主要编辑力量在上海,后因上海的新闻环境太严(恐怕这也是 建国后上海没有全国性传媒的要因),最近挪到了北京,所以,该刊事实上已成为北京的刊物。该刊比较重视国际、日本报道。创刊以来,有过一系列日本问题报 道。

针对中国方面的种种舆论和行动,日本 众议院国土交通委员会作为公开活动的一环,将在6月2日及8月的9、10两日,到位于东京都小笠原村的“冲之鸟岛”去视察,此次视察是针对中国方面的有关 “是岩不是岛”的说法。视察将利用海上保安厅的飞机,经由硫黄岛,在上空进行30分钟的视察。6月2日,将由自民党的原防卫厅长官卫藤征十郎和公明党议员 高木阳介、民主党议员玉置一弥等自民、公明、民主各党理事5人,8月将由该委员会的全体委员约20余人一起前往。

痴情“冲之鸟”日本欲何为?

新京报:痴情“冲之鸟”日本欲何为?

日前,日本政府决定拨款1000万日元,在“冲之鸟” 设置灯塔,以此向国际社会表明,日本拥有该岩礁周围200海里水域专属经济区的权利。(3月11日《新京报》)都说爱是盲目的,日本对礁石超乎寻常的热情 就印证了这一点。据日本资料记载,那片珊瑚礁是西班牙人于17世纪发现的。当时,对外殖民的西班牙人占了全世界很多地方的土地,偏偏没有宣称对这几块礁石 的主权,足见他们当时就断定那几块石头没有多大价值。后来居上的日本则不同了,他们不远近两千公里之遥,在这两块礁石周围修筑起了厚重的混凝土防波墙和细 密的金属保护网,前前后后花去了2.5亿美元之巨的费用。而其实,这两块礁石不仅小得可怜(高1米多,宽约4.6米),而且“弱不禁风”,若不是日本这一 番精心的呵护,恐怕早已葬身风浪之中了。 

事实上,日本对这两块礁石如此热爱,是醉翁之意不在酒,不过是幻想着礁石可能伴有的丰厚的“嫁妆”———周围200海里水域专属经济区的权利。然而,联合国海洋法明明白白地写着:“无法维持人类居住或无法维持独立经济活动的礁石,不能拥有排他经济区。”

况且,这事也不是没有先例可宗。同为岛 国的英国也曾热爱过大西洋中一块叫作罗科尔的石头。罗科尔比日本所热爱的“冲之鸟”礁条件要好得多,毕竟实实在在像块石头,甚至还有些挺拔感,也能容人盘 踞上一段时间。英国还曾在其上设过岗亭,派去过两名穿戴整齐的皇家哨兵郑重其事地据守。

然而,连英国人自己也觉得这事有些滑稽,于是,就在国会上郑重宣布:罗科尔属于英国,但是欢迎任何人造访居住。不要说周边经济区,就是礁石本身也不再排他了。

对照英国,日本对待礁石的态度却是另外 一种样式:有人要在那儿开辟生态旅游,有人要在那儿建立珊瑚研究所,还有人要在那儿建造监狱。日本是个富裕的发达国家,想怎么样在礁石上浪费钱财,那是它 自己的事。只是,这种热情得有些过火的做法,不正显得有些心虚气短吗?也正是因为这样,日本虽然被这种热情“热” 得有些头晕,但心底却非常清楚自己对礁石的热爱确实缺乏根基。跨过浩瀚的公海,硬要把自己的国土延伸到两块小礁石上,还想通过这两块小小的礁石,霸占如此 之大面积的一片海洋。在笔者看来,这正是日本霸权做法的具体体现。

“冲之鸟”不是岛。“冲之鸟”没有 岛。更何况“冲”字虽然可以翻译成汉语的“海上”,但在日语中却含有“以海岸为出发点的远处的海面”的意思。这两块小礁石离日本那么远(比台湾还靠南), 却依然得以被日本视为出发点,足见日本倾注在“冲之鸟”这个名字中的良苦用心。既然如上面所说,日本的目的本不在礁石本身,而是礁石周围的海域,那么,我 们就应当对此保持警惕。(舒远 旅日学者)

Saturday, July 23, 2005

Friday, July 22, 2005

'PACOM has the ability to dominate China in either a conventional war or a nuclear one

Zhu Chenghu's blunder on nuclear bombs

● By Charles F. Hawkins
霍金斯
As rational humans we generally like to think that everyone can get along in a peaceful way while seeking better lives for our children and ourselves.
But once in a while an event or utterance by a national official brings us back to reality - the world is not inherently a peaceful place.
Such was the case this past Thursday when Major General Zhu Chenghu, a dean at the prestigious National Defence University in Beijing, coolly stated that China would have to resort to the use of nuclear weapons in a war with the United States over Taiwan.
So much for the “peaceful rise of China.”
Although an official spokesman for Beijing repeatedly emphasised that Zhu's comments were his “personal opinion,” there is ample reason to believe that Zhu is not the only senior officer in China who holds this viewpoint.
I know Zhu Chenghu. We had dinner together two years ago with another PLA general. He's a soft-spoken, logical man, and has an excellent command of English, one of the reasons he supervises instruction at NDU for English-speaking foreign military students.
His words about using nuclear weapons against the US in a war over Taiwan were not a mistake.
Since before March 2004, when Taiwan held national elections what were highly contested on several points—Chen Shui-bian won by a narrow margin and his constitutional reform initiative failed to receive enough votes to count - I have detected among Chinese defence analysts and military elites a growing concern over war with the United States over Taiwan.
That concern has been expressed to me in two ways: one, China will go to war against Taiwan if it declares independence; and two, if the United States intervenes, China has the capability to win, regardless of US capabilities.
But win by using what? Nuclear weapons?
Such an idea, if enacted, is sure to backfire and wreak devastation on China. US planners in Pacific Command in Hawaii take such wartime considerations seriously, and make war plans accordingly.
First use of nuclear weapons by China in a war with the United States would be met with overwhelming response.
I shudder to think of the consequences. Shanghai, a city I have come to love and appreciate, would be wiped from the coast of the sea. Beijing, a world-class city that will host the 2008 Olympics, would cease to exist.
More importantly, I would lose many friends - people in China whom I care about deeply.
What must Zhu Chenghu have been thinking?
For one thing he was thinking about the many wargames that Chinese defence analysts and PLA planners have conducted to study consequences of a nuclear war with the United States.
These wargames, conducted in secret and unpublicised to the Chinese public, explore different “what if” scenarios. What these wargames don't explore is the attitude of the American people if they are attacked, especially by nuclear weapons.
Nothing would keep Americans from seeking a full measure of retribution.
One is left to ponder why Zhu Chenghu would make such a pronouncement in the first place. Clearly he understands the American psyche and knows enough about military affairs to realise that PACOM has the ability to dominate China in either a conventional war or a nuclear one.
It can only be that the general was speaking on behalf of other factions in Beijing, factions that want to send a message to the United States over their deep-seated desire to gain control over Taiwan.
I'm sorry that the man I enjoyed dinner with feels this way, or, if he does not, that he was ordered to make such an outrageous statement in the first place.
The policy of Washington on the matter of China-Taiwan is very simple and direct: If China attacks Taiwan, the United States will help defend it. This includes a nuclear war, if it comes to that.
And I hope for all our sakes that it does't.
The writer is a senior defence analyst in Washington, D.C.and a frequent visitor to Asia. He contributes this article to Lianhe Zaobao.
朱成虎关于核武器的狂言
  一般有理性的人都希望人们能够和平共处,并为自己和下一代谋求更美好的生活。然而,一些事件或者一些官员的讲话,有时候会让我们回到现实——世界和平不是理所当然的事。
  著名的中国国防大学防务学院院长朱成虎少将上星期四泰然表示,一旦因为台湾问题同美国发生战争,中国将使用核武器对付美国。
  看来我们就别再谈什么中国的“和平崛起”了。
  中国外交部发言人一再表示朱成虎的谈话纯属“个人意见”。但是我们有足够的理由相信朱成虎并不是唯一持有这种看法的中国高级官员。
  我认识朱成虎,我们曾经在两年前同另一名解放军将官一起吃晚餐。他是一个声音柔和、思路清晰的人。另外,他的英文能力也很强,所以他的工作是负责监督学院里说英语的外籍学生的课程。他说中国会用核武器对付美国的谈话绝对不是失言。
  自从台湾去年3月备受争议的总统选举后——宪法改革计划并 没有获得足够支持的陈水扁以微差获胜——我就察觉到中国国防 分析人员和解放军高层越来越关注中国会因为台湾同美国开战的问题。
  他们向我表示,如果台湾宣布独立,中国将会对台湾动武。如果美国出手干预,不论美国的军事力量如何,中国也有能力取胜。
  但是中国要靠什么取胜呢?使用核武器吗?
  这样的想法如果真的付诸行动,结果将会适得其反,使中国蒙受严重的破坏。
  在夏威夷的美军太平洋总部的军事策划人员,非常认真看待这类战时必须考虑的因素,也会提出应变的作战计划。中国如果在同美国作战时先行使用核武器,美国将会作出强有力的反击。
  我不敢想像后果将会如何。我喜欢和欣赏的上海将会从地面上消失,将于2008年主办奥运会的世界级都市北京也将不复存在。更重要的是,我将失去一些我非常关心的中国朋友。
  朱成虎的脑子里到底在想些什么呢?可以肯定的是,他在思考中国军事分析人员和解放军军事策划人员对于和美国发生核战争的纸上演习的结果。这些不为中国民众所知的秘密演习,目的是探讨可能出现的各种状况。
  不过,演习没有考虑到的是美国人受到攻击,特别是核武器攻击时,会有什么反应。我想没有什么可以阻止美国人采取严厉的报复行动。
  朱成虎究竟为什么要发表这样的谈话呢?他应该很清楚美国人的心态,也应该知道不论是常规战争或者核战争,美军太平洋总部都有能力制服中国。
  唯一的可能是朱成虎是在替北京的某些派系表态,这些人要向美国传达他们要控制台湾的决心。
  对于和我共进晚餐的朋友有这样的看法,或者没有这样的看法却被迫发表这样的言论,我感到非常遗憾。
  华盛顿对台海局势的立场是非常简单和直截了当的:如果中国攻击台湾,美国将会帮助台湾自卫,这包括在必要的情况下进行核战争。
  当然,为了大家好,我希望这样的情况不会出现。
  
·作者Charles F. Hawkins是美国资深防务问题分析家。此文专供本报发表,叶琦保译

温伯格,诗人科学家与物理帝国主义者 zz

温伯格,诗人科学家与物理帝国主义者

消息来源:科技时空 http://www.popyard.org 八阕编辑:2005-07-22

八阕 http://www.popyard.org 【八阕】1 温伯格其人

美国有一个叫做“国家科学教育中心”的机构,其 宗旨是为了捍卫在公立学校进行进化论教育。该机构为了纪念去世不久的生物学家斯蒂芬·杰·古尔德(Stephen Jay Gould,1941-2002),在其网站上搞了一个颇有点玩笑味道的“斯蒂夫计划”(Project Steve),让全世界所有支持进化论反对神创论并叫“斯蒂夫”(Steve,也包括读音相近的Stephen、Steven、Stephanie、 Stefan等)的科学家都去报到签名。截至到2005年2月22日,已经有543名“斯蒂夫”签了名,名单中赫然便有大名鼎鼎的斯蒂芬·霍金和斯蒂芬· 温伯格(Steven Weinberg)。

无论在专业领域还是普及领域,温伯格 的名头比之霍金其实都有过之而无不及。温伯格因提出电弱统一理论:统一了电磁力和弱相互作用力,与另外两位物理学家分享了1979年的诺贝尔物理学奖;霍 金是否能因他的黑洞理论而获得诺贝尔奖则还在未知之数。1977年温伯格出版了他的科普名著《最初三分钟》(科学出版社,1981年),通俗而精彩地介绍 了关于宇宙起源的现代观念,一时洛阳纸贵,共被译成二十二种文字;霍金在写作《时间简史》时,心目中的模仿对象就是温伯格,希望《时间简史》能象《最初三 分钟》那样成功和畅销――这一点他是做到了。

温伯格现在执教于德克萨斯大学奥斯汀 分校物理与天文系。他曾在康内尔大学、哥本哈根大学和普林斯顿大学学习,获得十多所著名大学的荣誉学位,先后任教于哥伦比亚大学、加利福尼亚大学伯克利分 校、麻省理工学院和哈佛大学。他还当选为英国皇家学会会员、美国科学院院士、美国科学与艺术研究院院士、美国哲学学会会员等。1991年布什总统在白宫授 予他国家科学奖章。他还是美国物理学学会安德鲁·吉芒特奖和美国斯蒂尔基金会-美国物理学会科学作品奖的获得者。

在温伯格获得的所有奖项中尤其值得一 提的一项是他获得的1999年洛克菲勒大学“刘易斯·托马斯奖”(Lewis Thomas Prize)。这个奖项授予这样一些科学家作者:“他们的意见和观点能向人们揭示科学的美学和哲学维度,不仅提供新的信息,而且还能象诗歌和绘画一样引起 人们的沉思、甚至启示”。温伯格因“在充满热情地、清晰地传达基础物理学的观念、历史、解释力和美学维度方面所取得的杰出成就”而获得该奖。

获得“刘易斯·托马斯奖”的科学家又 被叫做“诗人科学家”,这个称号在肯定他们的写作技巧的同时也充分概括了他们对科学的美学和哲学层面上的思考。事实上,被用来命名这个奖项的美国微生物学 家和免疫学家刘易斯·托马斯(Lewis Thomas,1913-1993)就是这样一个把科学写得跟文学作品一样优美的成功典范,他获得了用自己名字命名的这个奖。

温伯格主要是因为他为普通读者写的 《最初三分钟》和《终极理论之梦》(1992年,中译本:湖南科学技术出版社,2003年)而获奖的。其实,温伯格还经常在诸如《纽约书评》、《科学美国 人》等一些大众传媒上发表一些阐明自己对科学的看法和观点的文章,在这些文章中,他以同样优美、生动的文笔清晰地表达了自己是一位理性论者、还原论者、实 在论者和非宗教论者,有些文章还致力于在科学的文化对手们面前为科学辩护。这些文章的一部分在2001年被辑为一册出版。2004年底我们有了这本集子的 中译本:《仰望苍穹:科学反击文化敌手》(Facing up: Science and its cultural adversaries,上海科技教育出版社,2004年11月)。在温伯格的这些作品中,以他对文字的娴熟驾驭和在文字中浸透的对物理学的热情来说,是 无愧于“诗人科学家”的称号的。

2 科学的文化敌手们

按照一句西方谚语:在木匠眼里,月亮是 木头做的,在基本粒子物理学家温伯格眼里,宇宙由基本粒子构成,这是最理所当然的事情了。自从古希腊德谟克利特和他的老师留基伯提出世界是由不可分割的最 小粒子原子构成以来,原子论一直是唯物论的中坚。虽然原子论的内容被两千多年以后的物理学家们大大丰富了,并且原子也早已被打破,物理学家发现了更为基本 的粒子,在研究更小尺度的结构——超弦,但是无论是德谟克利特的原子也好,还是现在的基本粒子也好,它们都被认为是客观的、实在的。用温伯格的话来说,跟 操场上的石头一样真实。

可是有人却说:诸如夸克这一类基本粒 子是一群科学家建构出来的,进而说科学事实、科学理论也是建构出来的,科学理论“只不过是一种整理我们的经验的人为方式”。是可忍,孰不可忍?温伯格肯定 是觉得有义务站出来驳斥这种言论,而且他显然也是最有权利和资格站出来保卫科学的人。

温伯格捍卫科学的这些文章大多收集在 《仰望苍穹》中。按照温伯格的交待,这个书名有三层意思。第一层意思所取正如书的封面所用的丹麦天文学家第谷雕像的姿态:翘首仰望苍天;第二层意思是温伯 格要强调正确面对和正视人类自身在宇宙中位置的必要性,同时也表明对那些宗教神创论等形形色色的科学的文化敌手要采取勇敢直面的态度;第三层意思是要表明 这种直面正视和翘首仰望的姿态与匍匐在地的祈祷者的姿态恰恰相反。比较中译本书名和原书名,中文书名的正题概括性稍弱,而副题则突出了冲突的“火药味”。

《仰望苍穹》英文书名中的文化敌手是 复数的。这些被温伯格列为科学的文化敌手的,主要有宗教神创论者、宇宙智能设计论者,和科学理论的社会建构论者、后现代主义者、女性主义者,部分科学哲学 家和科学史家或者他们的部分理论也被温伯格列为科学的文化敌手。书中对以上各种论者的言论都进行了针锋相对的驳斥。

温伯格对宗教神创论和宇宙设计论的驳 斥可谓决不留情、毫不妥协。对于宗教和科学的冲突,各种论述已经汗牛充栋;而对宗教的道德功能一般争议很少,人们大都承认宗教是有劝人向善的道德教化功能 的。古尔德曾经在《科学美国人》上撰文说:科学与宗教没有冲突,科学应对现实的存在,而宗教应对人类道德。然而温伯格却连宗教的道德功能也加以否定。在 “宇宙有设计者吗”中他用历史上的事例证明:“宗教的道德色调从时代精神中受益要胜于时代精神从宗教中受益。”并且旗帜鲜明地提出:“不论有没有宗教,好 人都行善,坏人都做恶;可是要让好人做恶,那就要利用宗教。”在《终极理论之梦》“上帝怎么了”一章中温伯格承认科学也给世界带来过悲哀,但它带来的是相 互残杀的工具,而不象宗教带来的是杀人的动机。

对于宇宙万物由仁慈的上帝设计创造的 论调,作为犹太人的温伯格提到了希特勒的纳粹德国对犹太人的大屠杀,那时仁慈的设计者在哪里呢?或者退一步允许上帝不喜欢犹太人而任由德国人实现他们的自 由意志,那么癌症呢?这也是上帝的仁慈设计吗?认为宇宙万物是上帝为人类创造、人类处在宇宙的中心的思想只是人类智力发展早期阶段的一种自作多情。天文学 的进步已经证明人类只是栖息在一颗微不足道的宇宙尘埃上,人类这种生命形式出现在宇宙的这个角落里完全是出于一种偶然。在“直面奥布莱恩”中温伯格十分肯 定地说:“科学家没有发现能显示人类在物理规律中或是在宇宙的初始条件中占有任何特殊地位的任何东西。”在《最初三分钟》一书的结尾温伯格说了一句给他带 来很多麻烦的话:“宇宙越显得可以理解,它就越显得没有意义。”在《终极理论之梦》和《仰望苍穹》中温伯格都为这话进行了辩解。他只不过是要强调,宇宙本 身是没有什么意义的,人类不要把自身的价值观强加于宇宙。

对于有人提出科学与宗教之间应该展开 建设性的对话这种主张,温伯格说:“对话是可以的,但决不是建设性的。”他的言下之意很明显:宗教在科学面前只有俯首帖耳“挨训”的份。在“宇宙有设计者 吗”中温伯格这样结束全文:“最伟大的科学成就之一是,即便不是让智慧者不可能成为宗教信徒,那么至少是让他们可能不成为宗教信徒。我们不应该从这个成就 上倒退。”这可以看成是温伯格对待科学与宗教关系的一个鲜明态度。

温伯格反击的另一群科学的文化敌手就 是社会建构论者、后现代主义者和女性主义者。对于科学与人文由来已久的冲突,温伯格有时也有一些建设性的想法,譬如《仰望苍穹》的第一篇就是“把科学作为 文科的一门课程”,这是他在一所文科院校毕业典礼上的演讲。他还深信“不论目前在科学家和公众的交流之间存在什么障碍,它们都不是不可逾越的”,而且他自 己就身体力行,进行通俗创作,不惜被讥为“浪费宝贵的时间和精力”、“大材小用”等等。然而对社会建构论等一些科学的文化敌手,温伯格的反击是无情和严厉 的。

获得过物理学博士学位的皮克林 (Andrew Pickering)著有《建构夸克:粒子物理学的社会史》一书。在温伯格看来,皮克林在书中把高能物理学中的重点转移描写成“不过是一种时尚的改变,就 象从印象派转向立体派,从长裙子转向短裙子。”对于这种论调,温伯格以物理学家的身份说:“许多正在尽职的科学家发现,这种‘社会建构论者’的观点与科学 家们自身的经验不符合。” 并认为“按照这种(社会建构论)观点,科学理论除了是社会建构之外什么也不是,这在我看来是荒唐可笑的。”对于科学规律受发现它们的社会背景的影响这种论 调,温伯格作为一名理论物理学家,习惯性地做起了思想实验:“如果我们认为科学规律的适应性足以受发现它们的社会背景的影响,那么出于一些可能的诱惑而迫 使科学家去发现更无产阶级的或更妇女化的或美国的或宗教上的或印欧语系的或任何其他什么的他们所需要的规律。这是一条危险的道路,……更有引起争议的危 险。”确实,对于我们中国人来说,在刚刚抛弃了“无产阶级科学”和“资产阶级科学”的划分之后不久,应该更能认清这种社会建构论是有害无益的。在“索卡尔 的恶作剧”一文结尾温伯格写道:“如果要从仍然包围着人类的不理性的趋势中保护我们自己,我们就务必要巩固和强化理性地认识世界的洞察力。”这是在语重心 长地提醒读者:理性来之不易,应该多多珍惜。

一些后现代主义者,“他们不仅怀疑科 学的客观性,而且还厌恶客观性,他们欢迎某些比现代科学更热烈也更模糊的东西”,对他们温伯格似乎懒得大举讨伐,因为一些争论很容易滑入哲学的沼泽。譬 如,科学家们相信他们在向客观真理迈进,但反对者说真理还没有被很好地定义。温伯格只是说就象给奶牛下定义是动物学家的事,给真理下定义是哲学家的事;而 科学家就象农民遇见奶牛能认识它们一样,他们遇见真理也通常能认识它们。在说到科学理论的客观性和实在性时,温伯格多次打那个石头的比方:“我们之所以说 岩石是实在的,是因为它具有稳定性和不依赖于社会背景这些性质,而科学理论同样如此。”

对于女性主义,温伯格提到:“按照女性主义者的批判科学的一种版本,现代科学本性上是男性化的,特别是因为它对客观真理的坚持,以及它对一些科学理论的坚持。这些都完全是错误的。”他还说:“我非常高兴地发现,男性和女性物理学家研究物理学的方法都没有明显的差别。”

对于哲学,温伯格坦陈他不喜欢阅读从亚 里斯多德到阿奎那的大多数哲学著作。但是正如他在“伽利略的遗风”一篇中提到的:“现代科学再次遇上了它的由来已久的老对手,也就是伽利略曾经遭遇的主要 对手,即哲学的偏见。”所以他有时不得不也要正面接触哲学,特别是科学哲学。在《终极理论之梦》中专辟了一章“反对哲学”来谈论科学与哲学问题。

科学哲学家库恩是温伯格的朋友,在温 伯格的书中多次提到了库恩,有一篇“库恩的不革命”甚至是温伯格专门针对《科学革命的结构》的书评。温伯格对库恩的“范式”、“不可通约”等概念进行了批 评。从科学史和他亲自参与的前沿物理学研究出发,温伯格批评了库恩在一些科学的史实和事实上的把握有偏差。面对库恩的结论,即认为从一种范式向另一种范式 的革命性转变中,科学家没有变得离真理更近一些,温伯格几乎有点痛心疾首的味道。他写道:“正是这些结论使得他成为那些质疑科学知识的客观本质的哲学家、 历史学家、社会学家和文化评论学家眼中的英雄,以及那些宁愿把科学理论在这方面说得与民主或者棒球无太大差别的社会结构论者眼中的英雄。”虽然库恩自己也 抱怨过他自己不是库恩主义者,但他的理论所产生的影响是种种后现代科学观的第一推动。所以在温伯格看来,库恩哪怕没有喊反科学的口号,也是一位事实上的反 科学者。

有趣的是,对于时下被一些人大谈特谈 的科学方法,温伯格却有出人意料的态度。他认为根本没有什么科学方法。在“科学方法……和我们的生存之道”中他说:“许多科学家很少有科学方法是什么的概 念,这就好像大多数骑自行车的人对自行车是如何保持直立的概念知之甚少一样。在这两种情况里,如果想得过多,往往可能会摔跟头。”这点对于正热衷于传播所 谓的科学方法的我们也许有一定的借鉴意义。

3 美、还原论与终极理论之梦

在一部根据卡尔·萨根的同名小说改编的 科幻电影《接触》中,女天文学家艾利执著地搜寻外星智慧生物的信号,她克服重重困难,终于获得成功,并被选定为地球人的使者乘坐按照外星文明传来的设计图 纸制造的交通工具前往银河系中心与外星智慧生物会面。在途中埃利看到天体莫可名状的壮美,不知如何用语言来记录这种景象,只是感叹说:“应该派个诗人 来!”

一般认为诗是记录和呈现美的恰当文 体,诗人则是描绘和赞誉美的合适人选。温伯格等人之所以被称作“诗人科学家”,就是因为他们能发现和描述科学中的美。在科学史上,有不少科学家发现并描述 了科学理论中的美。传说毕达哥拉斯发现了2:1 、3:2 、4:3 这几个数字比率跟最和谐的音程八度音、五度音和四度音一致,于是得到了“万物皆数”的信念,认为宇宙中普遍存在着数的和谐,譬如各天体到地球的距离便应该 符合和谐的音程。柏拉图继承了这种信念,认为自然界必定的是完美的,天体必定作完美的运动。亚里斯多德进而认为天体必定是有完美的第五元素构成。哥白尼为 了恢复和保持这种古希腊的信念才做出了革命性的举动。开普勒对行星运动规律的探索也一直在“宇宙存在先定的和谐”这种古希腊信念指导下进行。而正如众所周 知的,从哥白尼到开普勒,开启了科学迈进近代走向现代的大门。  

许多现代物理学家也都谈到过美在科学 中的作用。1974年量子电动力学的创立者之一狄拉克到哈佛大学演讲,他对听讲的研究生说:只需要去关注方程的美,而不要去管那些方程是什么意思。温伯格 当时也在座,他认为对学生来说这也许不是什么好建议,但他承认寻找物理学中的美贯穿着整个物理学的历史。在《终极理论之梦》一书中他专门用一章“美丽的理 论”来讲物理学中的美,认为美感是向着终极理论进步的标志。1987年温伯格为牛顿的《自然哲学的数学原理》出版300周年做了一个“牛顿之梦”的纪念性 演讲,在其中他提到“如果我们是在谈论非常基本的现象,那么在某种程度上美学思想是重要的”,他还强调:“我们所寻求的美是一种特殊类型的美……,我们所 寻求的美的理论,能给我们一种任何东西都不会使之改变的感觉。”温伯格还用物理学家惠勒的话来说明他的观点:“当我们最终认识到自然的终极规律之时,我们 将会感到奇怪,为什么它们不是从一开始就那么明显呢!”

显然在温伯格看来,也在许多其他物理 学家看来,科学理论的美具有的一个最基本的属性,就是简单。在一篇阐述自己的世界观和认识论的短文“直面奥布莱恩”中,温伯格深信沿着解释自然的链条深究 下去,用来解释的原理“看起来会变得更加简单也更加统一”,“我们采用越来越少的原理来解释越来越多的东西”,“我们会发现少数几个及其简单而又无比优美 的普遍原理,即自然规律。”在为《乔治》杂志写的一篇介绍自己如何发现电弱统一理论的文章“红色卡玛洛”中,温伯格把他的工作说成是“力图对复杂现象做出 简单的解释”。

温伯格十分注重这种位于解释链条最后 端点的东西,认为这是物理学乃至科学的最终目的。在一篇“一位量子物理学家的深夜冥想”的文章中温伯格写道:“如果你问到有关为什么事情是如此这般的任何 问题……,其解释总是会还原到更深层理论的形式。更深层并不是指在数学上更意义深远或更有用,而是指更接近我们解释的起点。”他举例说:“许多矿物学和生 理学是根据化学来解释的,化学是根据物理学来解释的,普通物质的物理学又是根据基本粒子的标准模型来解释的。”

温伯格的这种思想其实已经被恰当地命 名为“还原论”。另一位1996年“刘易斯·托马斯奖”的获得者戴森(Freeman Dyson)把物理学上的还原论描述为力图“使物理现象的世界还原为一套有限的基本方程”,他还把薛定谔和狄拉克在量子力学方面的工作称作是还原论的胜 利,“化学和物理学的令人迷惑的复杂性被还原为两种形式的代数符号。”

事实上,还原论在有些场合被用做贬义 词,被认为是属于过时的机械论哲学而应该被抛弃。也有人把还原论称作“物理帝国主义”,而温伯格也委婉地承认自己在某种程度上是一位物理帝国主义者:即认 为物理学家提供了一套能解释其他所有事情的自然规律,其他科学看起来只不过是物理学的衍生物。

温伯格在不同场合多次阐述自己的还原 论观点,他的《终极理论之梦》可以说是一首还原论的赞歌,其中专门有一章叫做“为还原论欢呼”;在《仰望苍穹》一书中,也收录了“牛顿论、还原论和国会论 证艺术”、“还原论的回归”、 “大还原:20世纪物理学”等篇。在“还原论的回归”一文中温伯格写道:“从牛顿时代到我们所处的时代,我们已经看到,我们知道如何去解释的现象的范围在 不断地扩大,而用于这些解释的理论在简单性和普遍性方面也在不断地得到改善。”、“由于简单而普遍的定律,自然的一切就是它现有的这种方式(带有初始条件 和历史偶然性的某种限制),所有其他科学定律在某种意义上都可以还原为这种定律。”

按照还原论的思路,沿着解释的链条, 终点就是那解释一切的终极理论。在《牛顿之梦》中温伯格说:“把那些能够解释为什么每件事情理当如此的少数几个简单的原则系统化。这是牛顿的梦想。”这当 然也是温伯格的梦想,《终极理论之梦》充满激情地表达了对实现这个梦想所抱有的信心。在“物理学与历史”一文最后温伯格写道:“终极理论将会是一种有效性 不受限制的理论,一种能适用于整个宇宙中所有现象的理论,一旦最终达到,这种理论将成为我们关于这个世界的知识的一个永恒的部分。那时我们作为基本粒子物 理学家的工作将会结束。”

传说亚历山大大帝因为没有更多的世界 让他去征服而落泪。1980年霍金在就任剑桥大学卢卡逊数学教授职位的就职演讲中雄心勃勃地宣称:物理学家已经瞥见了一种“终极理论”的轮廓;在《时间简 史》中他又宣称:科学家们正处在发现终极“万有理论”边缘。假如这一天真的到来,温伯格大概是不会落泪的。

但是霍金已经以一篇“哥德尔与物理学 的终结”的演讲宣告了自己对“终极理论”信念的背叛:他现在认为人类是不可能找到这样的终极理论的;而温伯格看来还在坚持,仍在追求这最后的理论。温伯格 的这种坚持和追求哪怕是唐吉克德式的,也仍旧是可敬的。人类对自然的了解和适应因为这样的坚持和追求而在不断进步。