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第2章 科学漫步(1)

芯片的结构是怎样的?

电脑和所有电子设备的“大脑”称为微处理器,也就是芯(xīn)片。

一块比手指还小的方形芯片中,大约有2000万只晶体管,就是这些晶体管使芯片发挥出强大的功能。在平均1平方厘米的面积上,晶体管之间的连接纵横交错,形成了非常复杂但又错落有致的结构,就像一座城市必须建造房屋、道路、电缆、电话线以及运输线一样,芯片上的无数线路和“建筑”,可以让这座城市的小小居民——电子便捷地工作。

磁卡和IC卡有什么区别?

磁卡的背面都有一条黑色的磁条,磁条上储存了少量的信息,例如电话磁卡上存的是剩余的钱数,银行信用卡上存的是密码和银行账号。IC卡又称智能卡,卡上有块存储功能较大的芯片,在上面可以存放持卡人的各种信息。如星级宾馆用IC卡代替房卡,卡上储存了入住人的证件号、房间号、入住时间等资料,持卡人可以凭它开启房门、在宾馆消费、结账。

磁卡电话为什么能自动收费?

普通电话打长途,打完之后还要去柜台结算付费,十分费时。而磁卡电话就不同了,只要买上一张磁卡电话专用的定额磁卡,往磁卡电话机里一塞,就能在结束通话的同时完成付费。磁卡电话机比普通电话机体积要大一些,除了有耳机话筒,拨号按钮外,还有磁卡插入口和显示器。

电话磁卡是用特殊的磁性材料制成的,外形如同人们通常使用的名片。磁卡里含有识别信息和定额“存款”的信息,不同国家以及城市的磁卡不能相互通用。它的“存款”只能在打电话时,由话机内的微电脑根据通话的实际情况“取出”扣除,因此收费非常可靠和准确。通话结束,显示器即清晰地显出存款的余额,同时电话机会把余额“打印”到磁卡上。然后通过插入口把磁卡还给用户。要是还有存款,该卡便还能使用,存款用光,磁卡便无法使用,不能再拨打电话了。

什么是多媒体通信?

多媒体中的“媒体”是指文本(包括数据、文字、符号)、图形、图像、动画、声音、视频等。多媒体是指上述多种类型媒体组成的综合体,简单地说,是声、图、文的综合体。

多媒体通信是要利用通信网络综合地完成多媒体信息的传输和交换,显然,多媒体通信要比单一媒体通信复杂得多。要实现多媒体通信需要解决以下一些问题:一是各种媒体信息的数字化,即将各种媒体信息的统一表示为数字的形式;二是信息的压缩与解压缩,以减少各种媒体信息的储存量和传输量;三是多种媒体信息的混合传输和同步传输;四是大容量的高速传输技术。

什么是图文电视?

图文电视是一种新颖的电视播出方式,它采用一种数据广播技术,在电视台正常播出电视节目的同时,传送其他图文信息。

接收到带图文信号的电视节目后,普通电视机只能显示正常的电视节目,而图文电视机除了能显示正常的电视节目外,还能把图文信息解码后,显示在屏幕上。

什么是纳米技术?

纳米是一个长度单位。我们知道,1米=100厘米,1厘米=10毫米,那么1米又等于多少纳米呢1米=1000000000纳米,即1米=109纳米。可见1纳米是很小很小的长度单位。纳米技术就是利用以纳米为单位的材料服务于人类的尖端科技。

1980年的一天,在澳大利亚的茫茫沙漠中有一辆汽车在高速奔驰。驾车人是德国物理学家H·格兰特教授,他正独自横穿澳大利亚的一个大沙漠。

阳光照射在无边无际的沙漠上,细小的沙粒晶体反射着光线,灼灼发亮。寂寞、孤独和空旷的环境,使格兰特的思维特别活跃和敏锐,他长期从事晶体材料研究,知道晶体中的晶粒虽然微小,但对材料性能有极大影响,晶粒越小,材料的强度越高。

望着茫茫无际的巨大沙丘,格兰特想到它们都是由微小的沙粒组成的:如果组成材料的晶粒细到只有几个纳米那么大,材料的性能又会是怎样的呢?

这次旅行给了格兰特很大的启发。回国后,他立即开始实验。1984年,他终于得到了只有几个纳米大的超细粉末,而且他发现,任何材料都可以制成纳米大小的超细粉末。更有越的是,一旦变成纳米大小的粉末,无论是金属还是陶瓷,从颜色上看都是黑的,其性能也发生了天翻地覆的变化。

纳米材料一诞生,即以其异乎寻常的特性引起了材料界的广泛关注。无论在航天还是在军事或军用工业中,纳米材料都显示出了巨大的优越性。

什么是纳米材料?

纳米是一个极其微小的长度计量单位,100万个纳米加起来才等于1毫米。

大部分固态粉末的颗粒大小都在微米级以上,即一个微米级颗粒可包含几亿个原子和分子,这时,材料所显示的是大量分子的宏观性质。若把颗粒加工到纳米级大小,其所含的原子或分子数就会成亿倍地减少,用这种微小颗粒组成的材料就被称为纳米材料。

什么钻石比天然钻石更坚硬?

美国研究人员最近表示,由气体制造的人造钻石出人意料的坚硬,硬度甚至超过了天然钻石。

研究人员说,这些钻石不仅特别硬,甚至把测量设备都弄坏了,而且,大约用一天的时间就可以造出宝石级的晶体。我们通过高生长率化学蒸发沉积法培养晶体,该方法是使用带电粒子或者等离子体冲击密闭容器内的氢和甲烷。这样晶体可以透过高压、高温的过程变得更坚硬。在10分钟的过程里,钻石晶体被加热至摄氏2000度,并承受相当于海平面大气层5万~7万倍的压力。研究人员发现,这种钻石的硬度比天然钻石至少高50%。

研究人员表示,这种钻石晶体制造为新一代以钻石为基础的电子设备以及切割器具开拓了一条新路。

什么是液晶?

液晶不是晶体,也不是液体。一些晶体有两个熔点,当温度介于两个熔点之间时,晶体所处的状态就是液晶态,它既有液体的流动性也具有晶体的某些特性。

液晶具有很奇异的特点:在一般情况下,它的分子结构排列得整齐有序,看上去非常透明。但在极微小的电压作用下,它的分子结构又能在极短的时间内改变排序状态,变得不透明。如今,人们利用液晶的宾主效应,制成了电视机、电脑的彩色显示屏、体育场馆的记分牌以及街上巨大的变色广告。有些液晶还有随温度而变色的“温度效应”、对某些气体灵敏的“化学效应”等。

什么是“蓝牙”技术?

跨入信息时代,人们拥有越来越多的数字设备,随之而来的是布满办公室和居室的各样各格令人讨厌的线缆,这一切必然给人们的生活带来诸多不便。

爱立信公司在1994年开始研究移动电话的无线连接技术,1998年5月,数字设备的无线连接标准正式推出,并命名为“蓝牙”技术。

“蓝牙”离我们有多远?

“蓝牙”技术自1998年成为一项全球性的开发标准以后,已经有了快速的发展。

广州已将“蓝牙”列为重点科技攻关项目,并开辟了中国第一个“蓝牙”科技园,用于建设“蓝牙”测试认证中心和开发实验室。虽然,目前的“蓝牙”芯片价格还居高不下,不过,随着各项技术的发展,让“蓝牙”为我们去“啃咬”家电产品的日子应该不会很远了。

什么是克隆?

1997年2月22日,英国罗斯林研究所52岁的胚胎学家伊恩·维文穆特博士对外宣布,他已用取自一只成年羊的乳腺细胞,首次培育成功了一头克隆绵羊。

这头名叫多利的绵羊,是1996年7月在英国罗斯林研究所诞生的,它的出世,犹如当年美国在比基尼岛引爆第一颗原子弹一样,在世界上激起了轩(xuān)然大波,引起全世界的广泛关注。

要想弄清为什么一只小小的绵羊会引起如此轰动,就要先了解克降一词的含义。克隆是英语单词clone的音译,指的是生物体通过体细胞进行无性繁殖。也就是说,不需要生物的雌雄两性交配,直接由母体细胞进行生物后代的繁衍(yǎn)。

对植物的克隆,其实我们都非常熟悉,如从柳树上剪下一根枝条,插在土里它就会长成一株柳树;马铃薯切成小块种在地里,就会长出很多株马铃薯。但这些都属于植物的克隆。而按照我们的常识,动物的繁衍只能通过雌雄两性的交配,精子和卵子结合,才能最终产生出新的个体。像狗、猫、牛、羊,包括人在内,都不可能通过其他渠道生下后代来。

那么克隆羊多利又是怎样被制造出来的呢首先,科学家在显微注射仪放大几十倍的条件下,用特制的极细玻璃管剌入一个成熟卵细胞,将细胞核吸出,这样就得到了一个无核卵细胞。然后把绵羊的乳腺细胞放在它的外膜上,再对它们进行几微秒的电击,诱使它们进入到类似受精卵的状态。

最后研究者得到了29个胚胎,对这些胚胎进行一周培养后,植入母羊体内。许多胎儿都流产了,只有一只绵羊继续怀孕,并最终产下了多利。

克隆人完全是复制品吗?

科学家认为,由于细胞质中的物质也参与了创造生命,因而克隆人并不完全是复制品。韦里诺·安蒂诺里是意大利经验丰富而又颇具争议性的生育学家。1994年,他做了一件在其从医经历中最惊世骇俗的事,即采用人工授精的方法使一位年过六旬的老太太怀上了孩子。安蒂诺里为此大出风头,但他同时也受到了罗马天主教会的严厉谴责。一个多月前,当他在其私人诊所里向新闻界宣布他的克隆人计划时,自然又使他无限风光了一把,当然他的计划又一次让梵(fàn)蒂冈感到震怒。与他合伙的美国人扎沃斯也是一位经验丰富的生育学家。

克隆人在提法上和制造新闻效应上早就不是什么新鲜东西了,但前不久有关意美两国科学家将合作研究克隆人的消息仍然让不少媒体着实兴奋了一阵子。

意大利的安蒂诺里与美国的扎沃斯合作研究克隆人,其目的是为了帮助不育夫妇。他们的具体做法是,提取丈夫的体细胞,取出细胞核,然后再提取妻子的卵细胞,去除细胞核,再将体细胞的细胞核植入卵细胞内,通过电流激活这个组合细胞,使其分裂发育,成为一个克隆人。

为什么说基因表是第二张元素周期表

人类取得原子弹爆炸的成功,并制造出使人类迈进信息时代的芯片,这与人类认识原子结构是分不开的。

基因就像是人身体中的原子,只有绘制出人类基因图,认清基因的结构,才能最终揭开人类生老病死之谜,由于基因表的重要性,它又被喻为自然科学史上的第二张元素周期表。

预计到2001年6月,科学家们就能将覆盖率达100%的人类基因组“完成图”绘制完毕,这是一项探索生命奥秘的伟大工程。

使人肥胖的基因是什么?

一般情况下,小朋友如果贪吃,就会长胖。人体中使人长胖的基因叫HMGIC。科学实验证明,在正常情况下,它能帮助食用高脂食物的老鼠产生更多的脂肪储存细胞,但当这种基因存在缺陷时,老鼠就无法制造储存脂肪的细胞,即使吃了高脂食物也不会长胖。

如果科学家研究出能干扰HMGIC基因发挥作用的药物,人类肥胖症就能得到治疗了。

什么是人类的“第六感觉”?

人类曾因为某种基因突变,失去了能感知来自外界的化学信号的能力,也就是“第六感觉”。而动物却普遍存在着这种感知能力,它们能从腺体释放出一种叫信息素的特殊物质,然后由鼻子上一个叫鼻犁骨的器官接收,这种信息素支配着动物从攻击到求偶多种行为。

信息素与一种特定的基因密切相关,这种基因在人身上也存在,只不过突变后已不再发挥作用。如果研究人员能找到恢复这种基因的办法,那么,人类就能找回“第六感觉”了。

生物皮肤是指什么?

现在的防护服透气性差,身体热量不能散发出去,防护人员穿着很不舒服。

新的防护服采用类似生物细胞的防护材料,不仅更加轻便、坚实,而且具有更好的柔韧性。这种材料与生物细胞的多孔结构很相近,既可以让空气通过,又能够有选择性地过滤掉有害菌。

什么是智能机器人?

工业机器人于1960年问世,没过多久,就得到人们的赞许,但工业机器人是没有智力的。很多人都在关心:机器人将来会不会也和人一样有智力呢?

时隔9年,美国斯坦福研究所终于制造了一台智能机器人,并给它取名叫“赛克”。

赛克“出生”后,科学家就对它进行了试验。首先是下达指令:把平台上的一个箱子推下去。赛克通过无线电接到指令后,在原地转了一下,看到了平台,然后向平台走去。

平台四周是直立的板壁,赛克上不去。于是赛克向四周环顾,围绕着平台转了20分钟,终于想出了办法,它向屋角处的一个斜面台子走去,走到斜面台子后面,把斜面台子向平台推去。

碰上障碍物时,它就绕过去。最后,赛克把斜面台子靠在平台边上,然后顺着斜面爬上了平台,再把平台上的箱子推了下去,完成了任务。

赛克的智力是从何而来的呢是计算机中编写的程序产生的。这就好像大人教小孩一样:“够不到的东西就爬上去拿”,“爬不上去就找东西垫高点再上去”,“没有东西就自己找”……小孩有了知识,就可以自己想出办法,把放到高处的东西拿下来。

人们给机器人的计算机也编进了不少程序,都是一些处理问题的基本规律。当机器人遇到难题时,它就会根据程度上编好的知识,去进行分析判断,最后找出办法。

因而我们可以明白:机器人的智力,实际上是人教给他的。

你知道能独自建造房屋的“智能”机器人吗?

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