随着科学技术的进步，人类对微生物的认识已经从认知跨越到广泛积极的开发应用，将其发展成为一项具有广泛用途和发展前景的新的科学领域。而在研究推进过程中，微生物与高科技正在发生着越来越密切的关系。
细菌与环境保护
随着工业生产的发展，进入水环境中的重金属种类和含量不断增加，对水体的污染也越来越严重。这既带来了贵重金属的浪费，也对生态环境和人体健康带来了危害。重金属在水环境中迁移转化、固液相的分布与水中的固相表面密切相关，固相表面反应决定了重金属在固液相间的分配及重金属对水环境的潜在影响。
美国国际生物化学公司有一座庞大的细菌“库”，库内保存着数千种细菌，根据不同的繁殖条件，人们可以将细菌进行分类。然后，该公司把各种细菌向社会出售，用于不同性质污水的治理。这些出售的细菌绝大多数都需要氧气，利用空气中的氧气，它们会产生二氧化碳和水。
科学家认为，厌氧细菌用污水生产沼气的效率不仅比需氧细菌要高，而且也少许多淤泥的遗留。但是，这类细菌在浓缩有机物内治理污水，必须隔绝空气。需要把它们都固定在一种压缩状的结构中，才能阻止这类性质活泼的细菌“外逃”，或者放到污水能流过的基层中，以限制细菌的活动范围。丹麦布罗卡茨生物技术公司根据这一原理，还建立了一座加热浸提器，处理一家发酵厂流出的污水。与传统处理方法相比，其效率和耗资都少，所产生的能源也能自给有余。
此外，我们知道，瓦斯的主要成分是甲烷和一氧化碳，严重威胁着煤矿井下开采，易燃易爆。细菌就能处理瓦斯：科学家发现有一种细菌能在“吃”掉瓦斯之后将其“消化”成二氧化碳和水。将这种细菌喷洒于瓦斯含量高的地方，就可以避免煤矿瓦斯爆炸事故的发生。
能源细菌
现实生活中，人们总是把细菌与疾病联系在一起。其实有很多细菌对人类还是有贡献的，比如能源细菌。
科学家在加拿大的一个咸水湖发现了一种能生产石油的细菌，这种细菌包括紫色和无色两种。紫色细菌主要是利用环境中的二氧化碳来生产更为复杂的有机分子；这些有机分子又会被无色细菌利用来生成石油。这样，聚在一起的细菌达到一定数目时，就会源源不断地供应液态燃料。
澳大利亚的科学家还发现了一种嗜油的细菌。在把油井深层分离出来的细菌培养后，它们会让其重新投入井下破坏石隙中的石油表面张力，从而使石油顺利流出。据介绍，目前全世界岩石缝隙尚有三分之二的石油深匿其中。如果这种细菌采油能够应用，那将是一项安全方便、成本低廉的好方法。
日本一位细菌学家还发现一种能够制造氢气的叫“红极毛杆菌”的细菌。试验表明，这种细菌只需用淀粉作为主要原料，再混合一些用其它营养素配制成的培养液进行培育，就能够在透光的容器中产生氢气。据估算，每消耗5毫升淀粉营养培养液，红极毛杆菌就能产生25毫升氢气。
印度科学家发现海洋细菌中喜盐细菌的细胞膜中，有一种能把阳光变成燃料或电能的紫色光合素，这很可能成为一个克服地球上能源短缺的好办法，现在科学家正在设法分离这种光合素。
作为和平利用原子能的主要原料，铀在裂变时能释放出大量的能量，但是它很难提取。通过研究，日本科学家成功地从海水中提炼出了铀，利用的就是放线菌。这种方法吸附铀的速度很快，而且作为吸着剂的放线菌是廉价的自然生成体。
虽然是小小的单细胞微生物，但酵母菌的却有很大的作用。它们可以用来代谢糖类、制造酒精。糖类是一种“再生性资源”，利用这些糖类酵母菌可制造酒精，添加到汽油中作为燃料：既能产生能量，又可以节约能源，减少空气的污染一一利用酵母菌代谢糖类产生酒精，比利用化学合成法生产酒精节省6％的能源，并且能缩短生产周期。酒精在地球上的石油逐渐耗尽之际，很可能将成为明日能源新星，而小小的酵母菌也将成为人类解决能源危机与减少空气污染的希望所寄。
新知博览——细菌电池
生物学家预言，21世纪将是细菌发电造福人类的时代。
细菌发电可以追溯到1910年，英国植物学家把铂作为电极放入大肠杆菌的培养液里，成功地制造出世界上第一个细菌电池。美国科学家在1984年，设计出一种太空飞船使用的细菌电池，宇航员的尿液和活细菌是其电极的活性物质。不过，当时的细菌电池放电效率非常低。
细菌发电直到20世纪80年代末才有了重大突破。英国化学家将细菌放在电池组里分解分子，通过释放电子向阳极运动产生电能。他们是这样做的：向糖液中添加某些芳香族化合物（诸如染料之类）作为稀释液，以提高生物系统输送电子的能力。还要在细菌发电期间向电池里不断充气，用以搅拌细菌培养液和氧化物质的混和物。据计算，每100克糖利用这种细菌电池可获得135.293万库仑的电能，效率可达40％，比现在使用的电池效率远远要高，并且还有10％的潜力可挖掘。只要向电池中不断加糖，就可以获得能持续数月之久的2安培电流。
我们还可以利用细菌发电原理建立细菌发电站。在充满细菌培养液10立方米的立方体盛器里，就能够建立一个1000千瓦的细菌发电站，每小时耗糖量为200千克。虽然发电成本比较高，但却是一种“绿色电站”——不会污染环境。而且，还可以在技术发展后用诸如锯末、秸秆、落叶等废有机物的水解物来代替糖液。因此，细菌发电的前景是十分诱人的。
科学家还发现，细菌还能捕捉太阳能，并把它直接转化成电能。最近，在死海和大盐湖里美国科学家找到了一种嗜盐杆菌，它们含有一种紫色素，在把所接受的大约10％的阳光转化成化学物质时，就可以产生电荷。利用它们科学家们制造出一个小型实验性太阳能细菌电池，结果证明是可以用嗜盐性细菌来发电的，用盐代替糖，就大大降低了其成本。由此可见，让细菌为人类供电的设想已不再遥远。
海洋能源的发掘
浩瀚的大海中，不仅蕴藏着丰富的矿产资源，更有真正意义上取之不尽、用之不竭的海洋能源。它既不同于海底所储存的煤、石油、天然气等海底能源资源，也不同于溶于水中的铀、镁、锂、重水等化学能源资源，它有自己独特的方式与形态，就是用潮汐、波浪、海流、温度差、盐度差等方式表达的动能、势能、热能、物理化学能等能源。直接地说，就是潮汐能、波浪能、海水温差能、海流能及盐度差能等。
这是一种“再生性能源”，永远不会枯竭，也不会造成任何污染。因此，海洋科学家、能源学家和环保专家都对开发海洋能源具有强烈的兴趣。
海洋能源的种类
海洋能源主要包括潮汐能、波浪能、海洋温差能、海洋盐差能和海流能等。联合国教科文组织曾做过统计，这5种海洋能的总量为766亿千瓦。广义的海洋能源还包括海洋生物质能、海洋表面的太阳能以及海洋上空的风能等。
为实现能源的可持续发展，近年来，许多国家对风能、波浪能和潮汐能等可再生能源纷纷进行尝试，海洋则是获取这些能源的天然场所。
据估测，全球潮汐能有约为30亿千瓦的理论蕴藏量。海洋很少会风平浪静，在这些波浪中都蕴藏着丰富的“波浪能”。然而，我们很难提取海洋中的波浪能，因此仅局限于靠近海岸线的地方有可供利用的波浪能资源。据估计，全世界可开发利用的波浪能达25亿千瓦。
除了潮汐能、波浪能等，海流也可以做出贡献。由于海流遍布大洋，川流不息，纵横交错，所以它们也蕴藏着相当可观的能量。例如墨西哥洋流（世界上最大的暖流），在流经北欧时为1厘米长海岸线上，提供的热量就大约相当于燃烧600吨煤。据估算，世界上可利用的海流能约为0.5亿千瓦，而且技术并不复杂。因此，要海流做出贡献还是有利可图的，不过也存在一定风险。
海洋表面和海洋深处的海水有着很大的温差，这种温差中蕴藏的能量叫“温差能”。全球温差发电的可利用功率据估计在20亿千瓦左右。江河入海口是淡水和咸水交界的地方，水的成和淡也是可以利用来发电的，而且有很多这种能量，全球“盐差能”达300亿千瓦，其中可利用的约为26亿千瓦。
此外，在江河入海口、淡水与海水之间，还有一种鲜为人知的盐度差能。全世界可利用的盐度差能约26亿千瓦，其能量甚至比温差能还要大。盐差能发电原理实际上是利用浓溶液扩散到稀溶液中释放出的能量。
由此可见，只要海水不枯竭，海洋中蕴藏着巨大的能量就生生不息。作为新能源，海洋能源已吸引了越来越多的人们的关注和兴趣。
对海洋能源的开发与利用
在陆地矿物燃料日趋枯竭和污染严重的情况下，世界上一些主要的海洋国家纷纷将目光投向了海洋，并逐渐加大投入，促进和加快了人类开发、利用海洋的步伐。
在距离苏格兰大陆最北端大约100千米的奥克尼群岛上，英国人首先启动了世界上首家海洋能源试验场——“欧洲海洋能源中心”。奥克尼群岛有着优越的自然条件，岛上最大的风速可达到190千米／时，因此在英国境内发展风能、波浪能和潮汐能最为理想。它将对新型海洋能源技术和设备进行了试验和推广，同时也寄托了科学家和能源界对未来新型能源发展的希望。
英国海洋电力输送公司设计的波浪能转换器首先在该中心进行了试验。该转换器长120米，直径3.5米，重750吨，体积相当于4节火车的车厢。这个红色的转化器在海面上漂浮，远远地看上去就像一条在海洋上浮动的巨龙。有一个学术机构中的数据中心设在岛上，监测能量转换过程中的各种信息，而在数据中心开发商也可以通过与试验床相连接的光缆对其设备的效力进行监督。另外，为了随时对海浪状况进行实时监测，能源中心还设立了气象站和中央监视系统。
随着对波浪能利用技术的逐渐成熟，这一新兴能源正稳步向商业化应用发展，且在降低成本和提高利用效率方面仍有很大的技术潜力。
因为海洋不仅能够为人类提供生存空间、食品、矿物、运输及水资源等，还将在新能源开发上扮演重要角色。科学家们预言，21世纪是海洋的世纪。据估算，全世界海洋能总量约为700多亿千瓦，仅各国尚未利用的潮汐能就要比目前全世界全部的水力发电量大一倍。因此，海洋被称为未来的“能量之源”。
延伸阅读——主要国家海洋能源开发现状
英国：为了鼓励发展包括海洋能源在内的可再生能源，从20世纪70年代以来，就陆续制定了能源多元化的政策。为实现对资源和环境的保护，1992年联合国环境发展大会后，英国进一步加强了对海洋能源的开发利用，把波浪发电研究放在新能源开发的首位，曾因投资多而且技术领先，并在苏格兰西海岸兴建了一座固定式波力电站，装机容量2万千瓦。英国在潮汐能开发利用方面，也进行了大规模的可行性研究和前期开发研究，已具有建造各种规模潮汐电站的技术力量和市场应用前景。
美国：美国政府制定各种优惠政策，把促进可再生能源的发展作为国家能源政策的基石，增加投资力度。目前美国经过长期发展，已成为世界上开发利用可再生能源最多的国家，其中尤为重视海洋发电技术的研究。1979年，美国在夏威夷岛西部沿岸海域建成一座称为温差发电站。
日本：在海洋能开发利用方面日本也十分活跃，从事波浪能技术研究的科技单位就有十多个。它还成立了海洋温差发电技术研究所，在海洋热能发电系统和换热器技术上已领先美国。
法国：法国在1966年就投巨资建造了世界最大的朗斯潮汐发电站（至今仍是），采用灯泡贯流式水轮发电机，装机容量为24万千瓦，年发电量约为5.5亿千瓦时。朗斯潮汐电站至今正常运行，并有着良好的效益。
加拿大：加拿大在1984年建成了装机容量为1.9万千瓦的安纳波利斯潮汐试验电站，采用新型全贯流式水轮发电机组，减少投资20%，取得良好的经济效益，并证明了在芬迪湾站坎伯和科别库依德建设大型潮汐电站是可行的。
俄罗斯：前苏联在1968年建成了基斯洛试验潮汐电站，装机容量400千瓦。采用浮运预制沉箱法施工获得成功，节约了资金和工期。
印度：在对海洋能源的开发利用上，印度也逐渐加大投入，印度1994年引入了美国技术，在泰米尔纳德邦近海投资5亿美元，建设了一座10万千瓦的海洋温差发电装置。
印尼：印尼于1988年在挪威的帮助下，在巴厘岛建造了一座1500千瓦的波力电站，并制定了一个发电计划——建造数百座波力电站并联网。
有数字显示，目前有139座潮汐电站在13个国家运行、在建、设计、研究及拟建。其中，英、加、俄、印、韩等在规划设计和进行技术经济论证的10多座潮汐电站，都是10～100万千瓦级的大型电站，其中一些计划电站总装机容量超过1000万千瓦。据预测，到2020年，在英、加、俄、印等国将会有100万千瓦级的潮汐电站建成。
激光击毁目标之谜
“用光杀人”在我国古代传说中就有记载。《封神演义》中的“哼”“哈”二将，还能用鼻孔中喷出的光来使敌人丧命；科学幻想中也早就有“魔光”、“死光”的说法。然而直到1960年出现激光后，这些幻想才成为现实。
激光及激光武器
20世纪以来继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明是激光，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”，它是太阳光亮度的100亿倍。早在1916年着名的物理学家爱因斯坦就发现了它的原理，但激光被首次成功制造要到1958年。激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展。激光的发展，不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。
20世纪60年代末期，激光技术被应用到军事领域。激光在军用技术上的应用，可分为两大类：一是用激光直接摧毁目标，如激光武器；二是用激光提高现代武器威力或创新军事装备，如激光测距、激光制导、激光雷达、激光通信等。
激光作为武器有很多独特的优点。首先，它可以用光速传播，每秒可达30万千米，这是任何一种武器都达不到的速度。它根本不需要考虑提前量，一旦瞄准，几乎不要什么时间就立刻击中目标。另外，它还可以在极小的面积上、在极短的时间内，集中超过核武器100万倍的能量；还能很灵活地改变方向，没有任何放射性污染。
激光武器分为三类：一是用来击落导弹和飞机的近距离战术型，1978年美国进行的用激光打陶式反坦克导弹的试验就是用的这类武器；二是致盲型，如机载致盲武器；三是远距离战略型，这一类的研制困难最大，但一旦成功，作用也最大，可以反卫星、反洲际弹道导弹，成为最先进的防御武器。
激光击毁目标的原理
既然激光有这么多重要的功能，那么激光是如何击毁目标的呢？
科学家认为，激光击毁目标的方式有两种：穿孔和层裂。所谓穿孔，就是高功率密度的激光束迅速熔化靶材表面，进而将其汽化蒸发，汽化物质向外喷射，反冲力形成冲击波，在靶材上穿一个孔；所谓层裂，就是靶材表面吸收激光能量后，原子被电离，形成等离子体“云”，“云”向外膨胀喷射形成应力波向深处传播。应力波的反射造成靶材被拉断，形成“层裂”破坏。除此以外，等离子体“云”还能辐射紫外线或X光，破坏目标结构和电子元件。
虽然激光武器只能作用很小的面积，但在破坏目标的关键部位上，能造成目标的毁灭性破坏。这与惊天动地的核武器相比，完全是两种截然不同的风格。
有记载的首次试用成功的战例是在1975年，前苏联军队用陆基激光武器试验“反卫星”，让两颗美国飞抵西伯利亚上空监视苏联导弹发射井的侦察卫星瞬间致盲，失去了效力。1976年，美军使用LTVP－7型坦克载激光炮防空，数秒之内就击落了2架有翼靶机和直升机靶机。
美国在一个高能量激光器1977年夏，又首次摧毁了一个飞行中的导弹目标。
1989年2月23日，美海军在新墨西哥州怀特桑兹导弹靶场，用代号“米拉克尔”的中红外高能化学激光器，第一次成功拦截和击毁了一枚快速低飞的巡航导弹。当飞过这个靶场上空时，该弹在其头锥处猝发了一瞬窄光，导弹立即失去了控制而坠落。这表明，将来在军舰上也完全可以装备这种防御武器系统。
军用激光器处处大显身手，有着各种各样的用途和不同的类型，它们都将在今后的战场上担任着各自的角色。
在导弹激光制导中，通过不断调整激光束方向，操纵人员可以直接将激光束对准已发射出去的导弹，将导弹导引到所要攻击的目标。经过编码后激光信号可用数个指示器分别控制数枚导弹攻击各自的目标，还可以制导来自一个或数个方向相继发射出来的导弹。
1972年美国在越南战场上首次投下激光制导炸弹开始了激光制导武器在战争中的应用，当时，美国飞机用20枚激光制导炸弹，摧毁了17座桥梁，战果卓越。在随后的近20年中，在中东战争、马岛战争、贝卡战争和海湾战争中都普遍投入使用，并发挥了重要作用。
激光的多种用途
激光除了以上用途，还可以应用于战场通信。通信在各种战争中是相当重要的。下达命令，集结军队，发起进攻等等，从各军兵种的配合、协调到分队与分队、士兵与士兵之间的联络，处处都离不开通信。
最早的通信主要靠人马飞跑，举灯燃火等原始手段，而此后通信主要靠有线电话、无线电报、步话机等等。而激光通信不仅速度快，还能抗干扰，不易拦截，能沟通空中、地面和水下，会在海底、地面、大气空间和外层空间构成一整套“立体”交叉激光通信网。
此外，激光还能用于模拟、报警和激光对抗。激光模拟器可以模拟炮弹、火箭或导弹的发射，进行人员实战演习培训，评定射击结果；还可传递敌我双方坦克交战结果的信息。一般采用半导体激光器，可以精确确定目标和模拟炮弹的三维坐标，并可向目标发送射击结果。近几年，我军进行的激光红外军事演习训练已广泛采用激光技术，并已取得成熟经验。
相关链接——什么是激光雷达
用很窄的激光波束对某一地区或空域进行扫描，并得出雷达图，就是激光雷达。
激光雷达作为军用探测器具有巨大的应用潜力。近年来，随着有关军事器件和技术的迅速发展，激光雷达在近距离、高精度和成像方面的优势得到了巨大发挥。作为测距的高级形式，激光雷达主要在于测量精度极高，能达1厘米，比微波系统要高100倍。
目前，国外许多军事部门正在实施多种实验计划。比如，“多功能红外相干光探测器”正用于航空电子设备光控系统；“激光障碍和地形回避警告系统”正用于为直升机提供导航、地形跟踪、武器投掷；“红外监视目标截获、坦克识别、定位和交战系统”用于坦克主炮控制射击；“红外机载激光雷达”用于验证激光雷达对目标探测、成像和分类能力等等。
蓝牙技术的实现
蓝牙技术实际上是一种短距离的无线电技术。它可以使掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信得到有效地简化，也能够成功地简化以上这些设备与因特网之间的通信，从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速而高效，拓宽无线通信的道路。
简言之，蓝牙技术就是让一些轻易携带的移动通信设备和电脑设备不必借助电缆就能联网，实现无线上因特网。其实际应用范围还可以组成一个巨大的无线通信网络，拓展到各种家电产品、消费电子产品等信息家电。
蓝牙名称的来源
蓝牙，这个名称在英文里的意思可以被解释为Bluetooth（蓝牙），来自于第10世纪的一位丹麦国王哈拉尔德的别名。哈拉尔德国王凭借其出色的沟通能力，使丹麦归于统一，他平时因喜欢吃蓝莓而“长有”一口蓝色的牙齿。在行业协会的筹备阶段，科研人员需要一个极具有表现力的名字来对这项高新技术进行命名。在经过一夜关于欧洲历史和未来无限技术发展的讨论后，行业组织人员中的一些人认为用国王的名字命名再合适不过了。国王口齿伶俐，善于交际，将现在的挪威、瑞典和丹麦统一起来；而这项即将面世的技术将被定义为保持着个各系统领域之间的良好交流，允许不同工业领域之间的协调工作，例如计算，手机和汽车行业之间的工作。名字就这么定下来了。
蓝牙设备使用2.45GHz的频段，这是在全球通行、不需要申请许可的，因此在办公室、家庭和旅途中，也不需要在任何电子设备之间布设专用的线缆和连接器。通过蓝牙遥控装置，还可以在该装置周围组成一个“微网”，即形成一点到多点的连接，网内任何蓝牙收发器都可与该装置互通信号。而且，这种连接不需要复杂的软件，它收发信号的有效范围一般在10米甚至100米。
蓝牙技术的诸多优势
蓝牙技术具有诸多的技术优势（尤其是全球的成员公司可以免费使用蓝牙无线技术规格）。为了减少使用零乱的电线，实现无缝连接、流传输立体声、传输数据或进行语音通信，许多行业的制造商都积极在其产品中实施这项技术。蓝牙技术在2.4GHz波段运行，该波段是一种无需申请许可证的工业、科技、医学无线电波段。所以，蓝牙技术的使用不需要支付任何费用。
其次，蓝牙技术还得到了空前广泛的应用，集成该技术的产品有手机、汽车、医疗设备，从消费者、工业市场到企业等等都有使用该技术的用户。低功耗，小体积及低成本的芯片解决方案使得蓝牙技术甚至可应用于极微小的设备中。
另外，作为一项即时技术，蓝牙技术不要求固定的基础设施，而且容易安装和设置，实现连接不需要电缆。新用户使用也不费力，只需拥有蓝牙品牌的产品，检查可用的配置文件，将其连接至使用同一配置文件的另一蓝牙设备就可以使用。后续的PIN码流程和在ATM机器上操作一样简单。外出时，还可以随身带上个人局域网，甚至可以与其它网络连接。
总之，蓝牙无线技术是当今市场上支持范围最广泛、功能最丰富且安全的无线标准。
蓝牙的广泛应用
蓝牙技术在家庭、工作、娱乐等方面都具有广泛的应用价值。
在现代技术的影响下，人们越来越倾向于在家里办公，生活也变得更加随意而高效。人们可以通过使用蓝牙技术产品，免除居家办公电缆缠绕的苦恼。鼠标、键盘、打印机、笔记本电脑、耳机以及场声器等，都可以在PC环境中无线使用。这不仅能增加办公区域的美感，室内装饰也因此多了很多创意和自由。此外，通过在移动设备和家用PC之间同步联系人和日历的信息，用户还能够随时随地存取最新的信息。
蓝牙设备在使居家办公边等更加轻松的同时，也使家庭娱乐变得更加便利，比如主人可以不必单独离开去选择音乐而撇开客人，在30英尺以内就可以无线控制存储在PC或AppleiPod上的音频文件。另外，如果应用在适配器中，蓝牙技术还可以允许人们从相机、手机、电脑上向电视发送照片。
蓝牙技术在工作中同样可以发挥巨大的作用。过去的办公室，总会因各种电线纠缠不清而非常混乱。而通过蓝牙无线技术，如今，办公室里再也看不到凌乱的电线，整个办公室也有条不紊地像一台机器一样高效运作。PDA可与计算机同步以共享日历和联系人列表，外围设备可直接与计算机通信，通过蓝牙耳机员工可在整个办公室内边走接听电话，所有这些都无需电线连接。
另外，无论是在一个未联网的房间里工作，还是想要召开一个热情洋溢而又实现互动的会议，通过蓝牙无线技术，我们都可以轻松开展会议、提高效率并增进创造性协作。目前，市场上许多产品都支持通过蓝牙连接从一个设备向另一个设备无线传输文件。
与此同时，蓝牙技术还能很好地为人们提供在途中访问重要信息或通信的个人连接能力。手机、PDA、笔记本电脑、耳机和汽车等，只要具有蓝牙技术，都能够在旅途中实现免提通信，让用户身处热点或有线宽带连接范围之外仍能保持网络连接，以及在PC和移动设备之间同步联系人和日历条目以访问重要信息。
此外，人们还可以在等待公共汽车还是乘坐火车时使用蓝牙技术打发时间。装有游戏的设备，可以搜索启用类似设置的设备来进行多人游戏。查找身边有相同兴趣的其他人，可以使用在蓝牙电话上运行的软件应用程序，或只是用于识别那些在日常路线上遇到的蓝牙设备，看看那些经常与我们有缘分的“熟悉的陌生人”。通过蓝牙技术，向启用类似设置的手机发送消息，结交新朋友，扩大社交网络。
总之，蓝牙技术的应用，为现代人提供了诸多的快捷和方便。
相关链接——蓝牙与红外的比较
在有蓝牙之前，红外线传输是为大家所熟识的无线通讯界的老大。红外线通信技术适合于低成本、跨平台、点对点高速数据连接，尤其是嵌入式系统，主要应用于设备互联、信息网关等。设备互联后可完成不同设备内文件与信息的交换；信息网关负责连接信息终端和互联网。
但是，红外线必须在可视范围内，红外线接口的传输技术才能起作用，这是它致命的缺点。蓝牙正是因为其这一弊端的存在而找到了自己的发展契机。
蓝牙技术被提出来是为了一种“电缆替代”的技术，发展到今天已经演化成了一种个人信息网络的技术。它将内嵌蓝牙芯片的设备互联起来，提供话音和数据的接入服务，实现信息的自动交换和处理。
蓝牙主要针对3大类的应用：话音、数据的接入，外围设备互联和个人局域网。话音、数据的接入是将一台计算设备通过安全的无线链路连接到一个通信设备，完成与广域通信网络的互联；外围设备互联是指将各种外设通过蓝牙链路连接到主机；个人局域网的主要应用是个人网络和信息的共享和交换。
蓝牙技术目前已经拥有了巨大的开发和生产能力，获得了2000余家企业的响应。
电脑特技的广泛应用
《侏罗纪公园》里凶猛逼真的恐龙，《星球大战》中造型奇异的外星人，《古墓丽影》里身手敏捷的美丽劳拉，以及许多好莱坞大片中的虚拟形象，栩栩如生的模样都给观众留下了深刻印象。人们在惊叹的同时也充满疑问：这些逼真的形象是怎么制造出来的？
事实上，这一切神奇的效果都是用电脑特技制造出来的。随着计算机的发展及3D动画技术的完善，电脑特技已成为现代电影制作不可缺少的一种手段。
电脑特技的产生
电脑特技的产生，要归功于一家名叫“硅谷图像”的计算机技术公司。
“硅谷图像”公司坐落在举世闻名的“硅谷”，在公司大厅里展览着它那富有魔力的计算机系统。它们从外观上看和普通计算机大不相同，颜色不是通常的米色或灰色，而采用活泼的紫色、绛红色、绿色等。这些看起来很花哨的机器，可是远远领先于现有的其他多媒体计算机。它们都是斯坦福大学信息学教授、“硅谷图像”公司创始人之一詹姆斯·克拉克设计的。
克拉克教授与他的学生们一起研制了一些特殊的芯片和软件，它们产生的图像既有立体感，也有超过现有计算机图像的清晰度。之所以产生这样的效果，是因为这些图像是由上百万像素组成的，以30次∕秒以上的高速刷新画面，因而可以产生惟妙惟肖的动作。
这些计算机还能“解剖”人的身体。如果你来到“硅谷图像”公司的演示室，坐上一把黑色的椅子，就会发现旁边的墙壁射出红色的激光，照射在你身体上。半分钟之后，这个人的肌肉和骨骼组织的三维结构就会出现计算机屏幕上。屏幕上的“人”在计算机指挥下还能够做出各种各样的表情。其生理结构非常逼真，即使专业人员也看不出破绽。
电脑特技在电影中的应用
电脑特技产生后，便越来越广泛地应用于电影制作。很多资深电影导演甚至认为，整个电影界都会受到计算机技术的影响。计算机将彻底改变电影的制作方式。仅仅依靠摄影机拍电影将会失去观众。
一些成本高、危险性大或难以在现实生活中拍摄的镜头和景象经常会出现在影片摄制生产过程中，这时就需要电脑特技帮忙了。如今，电影特技的制作随着数字技术的发展有了极大的飞跃。电子影像的形成、数字技术、计算机图形学的发展，更为数字特技奠定了基础，数字特技即利用电脑处理数字化后的音视频信号的方法，实现视觉和听觉上的特殊效果。
在《侏罗纪公园》中有这样一组镜头：一群恐龙（电脑特技人员在电脑屏幕上制作的数字恐龙）在广袤无垠的草原（取景自非洲草原）上捕猎。电脑特技人员把非洲草原的照片先输入电脑，同时将恐龙的形象嵌入真实的照片内，然后再模拟2架照相机的多次成像过程，把照片上仅有的一头恐龙变成10多头。然后，绘画专家再将恐龙每1秒钟之内的动作分解为24幅连续变化的静止画面，将每幅画面按照上述过程再制成电影胶片。经放映机放映后，观众就能欣赏到银幕上恐龙捕猎的奇幻场景了。
电脑还可以“制造”除恐龙外的其他动物。比如现实中肯定不存在美国科幻大片《金刚》中那个巨大的黑猩猩，这个庞然大物以前要靠模型来完成表演，而现在运用电脑程序就可以将它制造出来。在魔幻片《纳尼亚传奇：狮子、女巫和魔柜》中，一些现实生活中不存在的魔兽，例如影片中的独角兽、半人半羊战士等，都可以被数码三维动画技术逼真地创造出。
电脑特技还可以无中生有。功夫片巨星李小龙的儿子李国豪在拍摄惊悚片《乌鸦》时，死于道具手枪走火亡。这时影片还只拍了一半，在征得李国豪家属同意后，公司用激光“解剖”了他的尸体让他在银幕上“活”了过来。这部影片也因此获得了相当可观的票房收入。在引起轰动的影片《阿甘正传》中，当代影星汤姆·汉克斯竟然与已故的美国前总统肯尼迪和尼克松握手、拥抱，这是以当时的记录片为原材料“偷天换日”，通过电脑加入到影片中的。
在电影视觉效果方面，电脑还可以处理图像，改变原有影像的颜色、饱和度及亮度等。比如在魔幻片《地狱神探》中，整体色彩非常浓重，对比度很强。虽然片中有大量昏暗的场景，但是画面层次感在电脑特技的配合下依然突出。
此外，电脑还可以去掉图片中一些不需要的内容，比如哈利·波特脸上的小痘痘：几年前，几个小演员拍摄“哈利·波特”系列影片第一部《哈利·波特与魔法石》的时候，不过是十一二岁的童星。几年过去后，小演员们步入了青春期。在拍片过程中，他们的青春痘不合时宜地集体爆发了。这些“小魔法师们”对自己脸上的青春痘束手无策。化妆师试图覆盖上厚厚的粉底，但这样却影响了拍摄的画面效果。于是，制片人和导演只好高薪聘请了一名电脑特技高手，为小演员们逐帧画面地“去痘”，才使得小演员们在屏幕上显得完美无暇。
总之，影片因为电脑特技的出现和运用增加了不少新鲜元素。观众总是为其其逼真的画面、超凡的想象大为惊叹。但也有人对此提出疑虑：既然影片中的道具、场景，乃至演员随着计算机技术的高速发展都可以进行虚拟，假以时日，影坛将会受到巨大冲击，这样的结局对于人类文明来说，到底是福还是祸呢？
延伸阅读——揭秘数字电影
作为一种高科技发展的产物，数字电影诞生于20世纪80年代。伴随着计算机技术的飞速发展和普及，许多传统电影制作中做不到的镜头就借助电脑就可以完成，或者是运用电脑技术使影片变得更加完美，于是，数字技术就被引入了传统电影中。
从全球角度来看，经过初期阶段的探索，数字电影技术已经很成熟，创作人员已经用数字特技与传统摄制、传统特技融为一体的表现手法代替了过去单纯的运用数字特技。在很多国家，特别是美国，一大批既极富艺术品位又掌握现代数字技术的创作人员涌现出来，也创作出一大批的视听效果极佳的影片。
数字电影的制作、传输和放映是通过数字方式（即“0”和“1”方式）完成的，是指以数字技术和设备摄制、制作存储，将数字信号还原成符合电影技术标准，并通过卫星、光纤、磁盘、光盘等物理媒体传送的影像与声音，并且在银幕上放映的影视作品。
现在的数字电影有三种制作方式：一种是计算机生成；再是胶片摄影机；还有用高清摄像机拍摄。从拍摄方式的效果看，前两种方式拍摄的图像质量要远远的插于用高清晰摄像机拍摄的图像质量。
数字电影不仅能确保影片永远光亮如新，确保画面没有任何抖动和闪烁，而且还能避免传统电影中出现的胶片老化、退色等现象，从而使观众再也不受画面的划痕磨损现象的困扰。另外，数字电影节目的发行由于不再需要洗映大量的胶片，不但节约发行成本而且有利于环境保护。以数字方式传输得节目，在整个传输过程中都不会出现质量损失。可以这么说，，无论多少家数字影院，也不管它位于地球的什么位置，数字电影信号一旦发出，可以使不同地区的观众同时欣赏到同一个高质量的数字节目。
在电影史上，迪斯尼的《玩具总动员》是第一部全3D动画长片。整部电影长77分钟，全电脑制作的3D镜头一共有1561个，耗时4年，动用了110个工作人员，成本为3千万美金。1999年5月，首批数字电影院在美国出现，首部无胶片数字电影《玩具总动员续集》也在迪斯尼公司诞生。
展望燃料电池的未来
燃料电池，就是一种把燃料的化学能直接转换成电能的装置。当燃料和空气被分别送入燃料电池时，电能就会产生出来。与传统电池作对比，燃料电池更加干净、效率更高，而且无噪音，还不需要充电。燃料电池类似于内燃机，需要用燃料作为能源，可以用氢当作燃料，也可以添加一个氢变换器，直接用甲醇、天然气、甚至汽油、柴油、煤等作燃料。由于电能是燃料电池直接把燃料的化学能转变成的，因此没有内燃机的燃烧过程、相关的传动部件以及造成的污染，而且能源效率高达80%（电能加热能）。
近几年来，一次性能源逐渐匮乏，公众对环境保护的关注度日益提高，开发利用新的清洁再生能源呼声也越来越高，而燃料电池就成为再生新能源中的代表了。上世纪90年代，美国戴姆勒一克莱斯勒公司的甲醇改质型燃料电池汽车从旧金山出发，成功横穿了北美大陆，16天后平安抵达华盛顿特区。这是燃料电池汽车首次成功横穿北美大陆，行驶距离为5250千米，最高时速达到145千米。
燃料电池的性能
实际上，燃料电池早就不是什么新鲜的玩意了。早在1839年，英国人W．格罗夫就提出了氢和氧反应可以发电的原理，这就是最早的氢－氧燃料电池。燃料电池属于一种化学电池，它将氢氧发生化学反应时释出的能量直接变换为电能。从这一点看，它与其他化学电池如锰干电池、铅蓄电池等非常相似。但是在工作时，它需要被连续地供给活物质（起反应的物质）——燃料和氧化剂，这又不同于其他普通化学电池。它之所以被称为燃料电池，是因为它是把燃料通过化学反应释出的能量变为电能输出的。燃料电池主要由燃料电池电堆、燃料供给系统、稳压整流系统及系统状态监控系统3个主要部分组成。
燃料电池由正极、负极和夹在正负极中间的电解质膜组成，是利用水的电解逆反应的“发电机”，电解质膜从开始时的利用电解质渗入多孔的板形成正发展为现在直接使用固体的电解质，即质子交换膜来形成。燃料电池工作时，需要外界向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气）。氢在负极分解成正离子H＋和电子e-。氢离子会进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极，用电的负载就接在外部电路中。在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水，这也正是水的电解反应的逆过程。利用这个原理，燃料电池就可以在工作时源源不断地向外部输电了，所以它也被称为一种“发电机”。
反应过程中不涉及到燃烧是这种装置的最大特点，能量转换率高达60％～80％，在实际使用效率方面则是普通内燃机的2～3倍。另外，它还具有许多优点，比如：燃料多样化、排气干净、噪音低、对环境污染小、可靠性及维修性好等。
对燃料电池的使用
由于航天和国防的需要，20世纪60年代初，逐渐开发了液氢和液氧的小型燃料电池，并应用于空间飞行和潜水艇。如今，因为燃料电池的优点诸多，它不仅被用于国防事业，还被用于各种高新科技的产品当中。
在研究可携式燃料电池方面，日本取得了不错的成果，至今已有20多种产品问世。他们推出的笔记本电脑使用的燃料电池，工作时间可达20小时以上，是锂电池使用时间的3～4倍。而日本最大的手机制造商——NEC公司，也已研制成功使用甲醇和纳米技术的燃料电池。用户只要将这种电池放置到手机当中，那么在一个月内都无需对手机进行充电。
燃料电池的缺点及不断改进
由于目前燃料电池的成本太高，所以还没有实现商业化。例如，现在制造一辆燃料电池车的花费大约是普通内燃机汽车成本的100倍。就算那些小批量生产的车型，所花费的成本也是普通汽车的10倍左右。科学家们针对这些问题，一边努力地寻找解决的方法，一边继续研究可替代的更廉价的反应物质。
美国科学家在2004年声称他们开发出了一种高效能的微生物燃料电池，它们能使细菌从有机废水中产生大量氢（氢产率是传统发酵过程的4倍）。这种微生物燃料电池在作为清洁能源产生氢的同时还可以净化有机废水。
目前，在处理有机废水的发酵过程中，细菌只能不完全地分解废水中所含有机物，反应只能产生少量氢，细菌无法继续反应的阶段被称为“发酵障碍”。但是，如果在反应中人为地给细菌加上0.25伏的电“刺激”，那么就可以克服“发酵障碍”这一过程了，从而使细菌将反应进行到底。而在细菌分解有机物时，将电子传送到电池的阳极，同时将质子传送到电池阴极，用导线在电池之外将两个电极连接起来，质子和电子结合就可以产生氢，反应的最终产物还有水和二氧化碳。
不过，目前这种方法的推广和寿命问题还在科学家的考察当中。也许燃料电池在未来的十几年后，将不再仅仅存在于实验室和研究中心，而是进入人类的日常生活当中。当然，我们也万分期待这种清洁再生的能源时代早日到来。
新知博览——金字塔能
金字塔能是法国人鲍维斯发现的。20世纪30年代的下半叶，鲍维斯在胡夫大金字塔参观游览时，发现有一只垃圾桶位于塔高1/3处一个叫做“王室”的厅堂内。尽管“王室”的温度相当高，可堆放在桶内的有机物质（如猫狗之类的小动物尸体），竟然很长时间以来没有腐烂变质，反而脱水和木乃伊化了。鲍维斯于是就突发奇想，回去后动手做了一个按比例缩小的金字塔形构造物。作为一种简单的几何图形，金字塔模型的制作和试验都很简便。据介绍，可采取底边长12厘米，棱长11.4厘米，高8厘米或底边9厘米，棱长8.55厘米，高6厘米这样两种比例。模型的大小可以根据被试验物情况，从8厘米至2.3米高。试验时一定要对准南北方向，不要把模型靠近墙壁、金属物和电器旁。鲍维斯将死猫放在金字塔形构造物1/3高处的平台上，结果死猫同样没有烂，而是木乃伊化了。在用其他有机物质做同样试验后得到的了仍然是相同的结果。
此后，许多人开始对此进行实验研究，实验结果证明，在金字塔的该位置还能保存食物、剃刀刀片等许多东西。由此，人们估计有在金字塔形构造物内有一种“金字塔能”，这里汇集了来自各个方向的微波，使它们谐振倍增。
在进一步研究之后，鲍维斯提出了一个平面金字塔的概念，并设计了一个圆锥体的“费拉纳根实验性感受器”。实验证明，这种圆锥体能够和金字塔形构造物一样产生同样现象和效果。然而，这些只能说是对“金字塔能”的一种解释。至于“金字塔能”的奥秘，还有待于进一步研讨。
航天飞机带来的成就
作为世界行航天史上的一个重要里程碑，航天飞机的发明实现了人类进入太空的梦想。航天飞机是集火箭、卫星和飞机技术特点于一身，既能像火箭那样可以垂直发射进入空间轨道，又能像卫星那样在太空轨道中飞行，还能像飞机一样再入大气层滑翔着陆。可以说，航天飞机是一种新型、多功能的航天飞行器。
航天飞机的结构及性能
航天飞机是一种载人航天器，垂直起飞、水平降落，以火箭发动机为动力发射到太空，并能在轨道上运行，还可以往返于地球表面和近地轨道之间，可部分重复使用。
航天飞机主要由三大部分组成：轨道器、固体燃料助推火箭和外储箱。固体燃料助推火箭共两枚，它们与轨道器的三台主发动机发射时同时点火。当航天飞机上升到50千米高空时，两枚助推火箭就会停止工作并与轨道器分离，回收后经过修理可重复使用20次。外储箱内部装有供轨道器主发动机使用的推进剂，是一个巨大的壳体。主发动机在航天飞机进入地球轨道之前会熄火，外储箱与轨道器分离，从而进入大气层烧毁，所以它也是航天飞机组件中唯一不能回收的部分。
航天飞机载人的部分是轨道器。它具有宽大的机舱，并可以根据航天任务的需要分成若干个“房间”。有一个可容纳大型设备的大的货舱。轨道器中可以乘载3名如指令长或机长、驾驶员、任务专家等职业航天员和4名非职业航天员。舱内的大气为氮氧混合气体。航天飞机在太空轨道完成飞行任务后，轨道器会下降返航，如同一架滑翔机一样，在预定的跑道上水平着陆。轨道器一般可重复用100次左右。
航天飞机作为往返于地球与外层空间的交通工具，结合了飞机与航天器的特性，外形像飞机，又像有翅膀的太空船。航天飞机的翼在回到地球时，会提供空气煞车作用，以及在降跑道时提供升力。航天飞机升入太空时，与其他单次使用的载具一样，是用火箭动力垂直升入。航天飞机因为机翼的关系酬载比例较低。
航天飞机的出现及发展
美国宇航局在1969年4月提出建造一种可重复使用的航天运载工具的计划。1972年1月，美国正式在计划中列入航天飞机空间运输系统的研制，确定了航天飞机的设计方案，即由可回收重复使用的固体火箭助推器、不回收的两个外挂燃料贮箱和可多次使用的轨道器3部分组成。
1977年2月，经过5年时间，美国研制出了一架创业号航天飞机轨道器，波音747飞机驮着它进行了机载试验。1977年6月18日，首次载人用飞机背上天空试飞，参加试飞的是宇航员海斯（C·F·Haise）和富勒顿（G·Fullerton）两人。8月12日，载人在飞机上飞行试验圆满完成。又过了4年，第一架载人航天飞机终于出现在太空，从而成为航天技术发展史上的又一个里程碑。
虽然有许多国家都在对航天飞机进行研发，但成功地发射并回收过这种交通工具的只有美国与前苏联。然而由于苏联瓦解，相关的设备哈萨克接收，因为受限于没有足够经费维持运作，只能将整个太空计划暂时搁浅。因此，全世界仅有美国的航天飞机机队可以实际使用并执行任务。
1981年4月12日，卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心，上百万人观看了第一架航天飞机“哥伦比亚号”航天飞机发射，宇航员是翰·杨（JohnW·Young）和克里平（RobertL·Crippen）。两天后，航天飞机安全返回。这也揭开了航天史上新的一页。
这架总长约56米，翼展约24米的航天飞机，起飞重量约2040吨，起飞总推力达2800吨，最大有效载荷29.5吨。它的核心部分轨道器长37.2米，大体上与一架DC－9客机大小相仿。每次飞行最多可载8名宇航员，飞行时间7～30天，轨道器可重复使用100次。
美国从1981年至1993年底一共有5架航天飞机飞行了59次，其中“哥伦比亚号”航天飞机飞行15次，“挑战者号”飞行10次，“发现号”飞行17次，“亚特兰蒂斯号”飞行12次，“奋进号”飞行5次。每次载宇航员2～8名，飞行时间2～14天。在这12年中，有301人次（包括18名女宇航员）参加了航天飞机的飞行。在这59次飞行中，航天人员共在太空施放卫星50多颗，载两座空间站到太空轨道，发射了三个宇宙探测器，一个空间望远镜和一个γ射线探测器，进行了卫星空间回收和空间修理，开展了一系列科学实验活动，当然也取得了丰硕的探测实验成果。
美国航天事业进入21世纪后发展也相当红火。2003年又一次发射了“哥伦比亚号”。但不幸的是，航天飞机在返回地面过程中突然在空中解体，7名宇航员全部罹难。
2005年8月9日，在美国加利福尼亚州的爱德华兹空军基地，美国“发现号”航天飞机安全降落，结束了长达14天的太空之旅。这是美国航天飞机自“哥伦比亚号”航天飞机失事后，首次顺利地重返太空，并且平安回家。
2006年，“发现号”航天飞机在佛罗里达州肯尼迪航天中心成功着陆。“发现号”此次顺利完成了国际空间站维修和建设任务，并为国际空间站送去一名宇航员。
2009年5月11日，在佛罗里达州肯尼迪航天中心，美国“亚特兰蒂斯号”航天飞机发射升空，机上7名宇航员将对哈勃太空望远镜进行最后一次维护。24日，“亚特兰蒂斯号”航天飞机载着7名宇航员安全降落，并圆满完成了对哈勃太空望远镜最后一次维护的飞行任务。
2009年7月15日，美国“奋进号”航天飞机从佛罗里达州肯尼迪航天中心成功升空，启程前往国际空间站日本舱安装最后一个组件。
相关链接——“黑匣子”的由来
1958年，一位墨尔本工程师发明了“黑匣子”。1908年，美国在发生了第一起军用飞机事故后，飞行事故不断发生，一种追忆事故发生过程原因的仪器就应运而生。
飞行记录装备仪器二战期间在军用飞机上开始应用，后来又发展到民航飞机上。这种飞行记录仪就被称为“黑匣子”。之所以这样称呼，是因为为了保证设备在飞机出事故后不被破坏，将这种飞行记录仪装进了坚固的匣子里。这种匣子坚固，是用耐高温（600～1100℃）、承重压（1吨重的压力）、耐腐蚀的金属材料做成的。不过“黑匣子”并非黑色，并不是根据它的外表颜色命名，之所以这样叫，是因为当事故发生后很多人们需要了解的数据具有神秘色彩。此后，人们把各种事后追忆现场数据记录的仪器引申统称为黑匣子。而“黑匣子”作为人们概念中可靠的宝贵证据的代名词也逐渐流行开来。
大多数客机和军用飞机上目前安装有2种黑匣子。一种被称为飞机数据记录器（FDR），专门记录飞行中的如飞行的时间、速度、高度、飞机舵面的偏度、发动机的转速、温度等各种数据，共有30多种，并可累计记录25小时。飞机起飞前，只要打开黑匣子，黑匣子就会收录飞行时的上述种种数据。一旦出现空难，人们便能从黑匣子中找到整个事故过程中的飞行参数，知道飞机失事的原因。
另一种黑匣子（CVR）被称为飞行员语言记录器，它通过安放在驾驶舱及座舱内的扬声器就像录音机一样录下飞行员与飞行员之间，以及座舱内乘客、劫机者与空中小姐的讲话声，记录的时间为30分钟，超过30分钟录音又会重新开始。因此，这个黑匣子保存的是空难30分钟前的机内信息。
黑匣子随着科技的迅速发展也在不断更新换代。20世纪60年代的黑匣子（FDR）误差较大，只能记录5个参数。70年代开始使用能记下100多种参数的数字记录磁带，保存最后25小时的飞行数据。90年代后出现了集成电路存贮器，类似于电脑中的内存条，可记录两小时的CVR声音和25小时的FDR飞行数据，这样就使使空难分析的准确度大大提高。
粒子对撞机
粒子对撞机这种装置是在高能同步加速器基础上发展起来的，主要作用是对相继由前级加速器注入的两束粒子流进行积累并加速，使其到一定强度及能量时进行对撞，以产生足够高的反应能量。
粒子对撞机的原理及作用
粒子物理学是物理学前沿学科，探索物质结构的基本组成成分、性质以及它们之间相互作用规律。由于这种研究需要借助高能实验手段，因此粒子物理也被称为“高能物理”。物理学研究物质及其作用和基本规律，是自然科学各个学科的重要基础。而科学家利用直线对撞机，就能研究很多关于物质结构和宇宙最基本的问题了，比如：是否存在尚未发现的新的自然规律？是否存在四维时空以外的更高维的空间？暗物质是什么？如何理解神秘宇宙的暗能量？等等。
而粒子对撞机的实验结果十分激动人心，它可以模拟宇宙大爆炸最初的情况，并使人们第一次观察到夸克-胶子等离子体及解除夸克的禁闭成为可能，诸多的“粒子工厂”会提供高精度的实验室，更精确的检验标准模型，对粒子一反粒子变换及宇称联合反演破坏的规律进行研究，探索标准模型以外的新现象。
目前世界上功率最大的一台对撞机，是在纽约国家实验室的价值6亿美元的相对重离子对撞机。它的两台大型超导直线加速器能够分别将正负电子加速到2500亿电子伏特的能量，质心系能量达到5000亿电子伏特，以后还可以建造在总长约340千米的地隧道里，扩展到1万亿电子伏特。在加速器里，由电子枪产生的电子和由电子打靶产生的正电子加速，然后输入到储存环。正负电子在储存环里可以以接近30万千米/秒的速度相向运动、回旋、加速，并以125万次／秒的频率不断地进行对撞。其中，有物理研究价值的对撞反应每秒只有几次。通过对这些数据的分析，科学家能够进一步认识粒子的性质，从而揭示出微观世界的奥秘。
第一次粒子对撞
2003年6月，美国“对撞试验”成功，开创了原子物质研究的新纪元，同时也是人类历史上第一次粒子对撞。此次实验是要在接近光速的情况下（光速的99.95％），使金原子核对撞，从而产生高达1万亿摄氏度的高温。这个温度是太阳温度的1万倍。
原子核内的质子和中子在如此高温的条件下将会融化为夸克等离子体。就如同水在不同高温下由固体变为液体，再由液体变为气体一样。20世纪60年代物理界提出了一个概念：“夸克”。有些物理学家认为，物质内部的质子和中子由夸克组成，而夸克是由一种被称为胶子的粒子组成的。
物理学家在这以前，还提出一种理论，认为在整个宇宙在起源的第一个百万分之一秒时，都是由夸克和胶子的混合物组成的。而人类在这一次粒子对撞中，也第一次亲眼目睹了这样的景象。负责该项目的科学家称，此次实验的目的是制造为时仅为百万兆分之一秒的夸克一胶子等离子体，随后该等离子体又变为普通的物质。通过对这一过程的观察，他们希望能找到物质组成的根本原因。虽然对撞实验已取得初步成果，但它一直面对的众多争议还在继续纠缠。
沃尔特一瓦格纳给纽约国家实验室写信，询问夸克－胶子等离子体的形成是否会造成蚕食地球的黑洞？国家实验室为此专门邀请了一些知名物理学家，组成了一个专家小组，负责对潜在的危险进行调查。专家们通过调查后否定了存在危险的可能。2003年6月，该实验小组终于被批准进行对撞实验。然而，瓦格纳为阻止这项实验仍然在继续寻求法律方面的支持。
对撞实验的成功，突破了现有的环形对撞机的能量上限，产生了更高能量的粒子。但是，在绝大部分物理问题被解决后，还需要科学家们去回答这样一些问题，比如，宇宙是否存在新的自然规律尚未被发现，如新的对称规则和物理定律？是否存在四维以外的更高维空间？而要想深入这个微观世界，就需要用高能加速器产生高能量的粒子。这将有助于揭开许多谜底，包括关于宇宙的最大的一个谜——暗物质。
世界上最大的粒子对撞机
2008年9月11日，一个质子束沿着欧洲大型强子对撞机27千米长的轨道完整运行了一周，世界上最大的粒子碰撞试验首次大型测试成功完成。科学家认为，这是人类理解宇宙组成的重要一步。
据报道，试验在位于瑞士和法国边境的欧洲核研究中心中完成。瑞士当地时间上午9点32分左右，研究人员将质子束注入加速器中。计算机屏幕上在一系列测试后亮起2个白点，标志着质子光束在大型强子对撞机（价值38亿美元）轨道中完整地运行了一周。随后试验负责人宣布质子运行正常。
粒子束运行在这次对撞测试中方向为顺时针。欧洲核研究中心下一步计划进行逆时针方向的粒子加速测试。而在最终将要进行的试验中，两个方向相反的粒子束将进行对撞。
之前曾有人担心质子碰撞将会带来世界末日。这些人认为，高速粒子流对撞产生的巨大能量产生的黑洞会瞬间吞噬地球。但是研究人员并不认同，他们声明试验是绝对安全的，这次实验有可能发生的最危险事件是全速前进的粒子束失去控制，但即使是这种情况发生，也仅仅会损坏加速器。
作为世界最大的粒子加速器，大型强子对撞机建于瑞士和法国边境地区地下100米深处全长26.659千米的环形隧道中。开足马力后，对撞机能把数以百万计的粒子加速至将近每秒钟30万千米，相当于光速的99.99％。粒子流单束粒子流能量可达7万亿电子伏特，每秒可在隧道内运行11245圈。
据介绍，欧洲核研究中心的20个欧洲成员国组织了这项试验，有80个国家的研究者。科学家希望，欧洲核研究中心的此次试验能揭示反物质和可能隐藏的多维空间和时间，并找到证据证明假定微粒希格斯玻色子的存在。英国科学家彼得·希格斯假设出的“希格斯玻色子”，被认为是物质的质量之源，其他粒子在希格斯玻色子构成的“海洋”中游弋，受其作用而产生惯性，最终才有了质量。然而“希格斯玻色子”在粒子物理学标准模型所预言的62种基本粒子中，是唯一还没有被发现的。
相关链接——粒子加速器
粒子加速器是一种用人工方法产生高速带电粒子的装置。在我们的生活中，常见的粒子加速器有用于电视的阴极射线管及X光管等设施。
作为探索原子核和粒子的性质、内部结构和相互作用的重要工具，在工农业生产、医疗卫生、科学技术等方面，粒子加速器也都有重要而广泛的实际应用。自E.卢瑟福1919年用天然放射性元素放射出来的a射线轰击氮原子首次实现元素的人工转变后，物理学家就认识到：要想认识原子核，就必须用高速粒子来变革原子核。而天然放射性提供的粒子能量有限，只有几兆电子伏特（MeV）；天然宇宙射线中粒子的能量虽很高，但粒子流又极为微弱，而且无法支配宇宙射线中粒子的种类、数量和能量，难于开展研究工作。因此，人们为了进行实验研究，几十年来研制和建造了多种粒子加速器，性能也不断提高。生活中的电视和X光设施等，都属于小型的粒子加速器。
粒子加速器的结构一般包括三个主要部分：一是粒子源，可以为加速提供所需的粒子，有电子、正电子、质子、反质子以及重离子等；二是真空加速系统，其中有一定形态的加速电场，并且为使粒子在不受空气分子散射的条件下加速，整个系统必须放在真空度极高的真空室内；三是导引、聚焦系统，利用一定形态的电磁场来引导并约束被加速的粒子束，使之沿预定轨道接受电场的加速。所有的这些结构，都要求高、精、尖技术的综合和配合。
粒子所能达到的能量和粒子流的强度（流强）是加速器的效能指标。按照粒子能量的大小，加速器可分为低能加速器（能量小于108eV）、中能加速器（能量在108～109eV）、高能加速器（能量在109～1012eV）和超高能加速器（能量在1012eV以上)。目前，低能和中能加速器主要用于各种实际应用。
科学家通过应用粒子加速器，发现了绝大部分新的超铀元素和合成的上千种新的人工放射性核素，并对原子核的基本结构及变化规律进行了系统深入地研究，促使原子核物理学迅速发展成熟起来。而高能加速器的发展，又使人们发现了包括重子、介子、轻子和各种共振态粒子在内的几百种粒子，建立了粒子物理学。
加速器的应用近20多年来已远超出原子核物理和粒子物理领域，为材料科学、表面物理、分子生物学、光化学等其它科技领域都做出了重要贡献。加速器还在工、农、医各个领域中广泛用于生产同位素、肿瘤诊断与治疗、射线消毒、无损探伤、高分子辐照聚合、材料辐照改性、离子注入、离子束微量分析以及空间辐射模拟、核爆炸模拟等。世界各地迄今为止建造的粒子加速器数以千计，其中小部分用于原子核和粒子物理的基础研究，而其余的绝大部分都属于以应用粒子射线技术为主的“小”型加速器。
VR——“虚拟现实”技术
虚拟现实技术，简称VR技术，又称灵境技术，是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，从而使人能沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能通过语言、手势等自然方式与之进行实时交互，创建出一种适人化的多维信息空间。我们通过虚拟现实技术，不仅能够利用虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，还能突破空间、时间及其他客观限制，获得现实生活中无法亲身经历的体验。
虚拟现实技术的出现及发展
1965年萨瑟兰在IFIP会议上的《终极的显示》报告上最早提出了虚拟现实的思想，而“VirtualReality”一词是美国VPL公司的创建人之一兰尼亚在20世纪80年代初提出来的。他这样描述这项技术：通常指人们借助如立体眼镜、传感手套等一系列传感辅助设施来实现的一种三维现实。人们通过这些设施以如头的转动、身体的运动等自然的方式向计算机送入各种动作信息，并借助视觉、听觉以及触觉设施使自己感应到三维的视觉、听觉及触觉等感觉世界。
在若干领域的成功应用，使虚拟现实系统在20世纪90年代兴起。虚拟现实是高度发展的计算机技术在各种领域的应用过程中的结晶和反映，包括图形学、图像处理、模式识别、网络技术、并行处理技术、人工智能等高性能计算技术，涉及数学、物理、通信，甚至与气象、地理、美学、心理学和社会学等相关领域。
虚拟现实技术的广泛应用
早在20世纪70年代，虚拟现实技术就已经被应用于航天和军事领域了。
在航天飞行训练中，失重测试至关重要。因为宇航员在飞行中对失重情况下的物体运动难以预测。操作失误后果会很严重。因此，在模拟太空环境中进行失重仿真训练，也就成了宇航员的必修课。这就要用到VR仿真训练技术了。
宇航员在训练中坐在一个椅子（具有模拟“载人操纵飞行器”的功能并带有传感装置）上。椅子上有位移控制器（用于在虚拟空间中作直线运动），还有旋转控制器（用于绕宇航员重心调节其朝向）。宇航员头戴立体头盔显示器（用于显示望远镜、航天飞机和太空的模型），并用数据手套作为和系统进行交互的工具。宇航员训练时在望远镜周围即可进行操作，通过虚拟手接触操纵杆，能抓住需要更换的“模块更换仪”。这样就能模拟天空中的场景。这样进行培训，既节省了消耗器材，不受场地、气候条件的限制，安全可靠，而且可以大大提高效率，节省培训费用。
虚拟现实技术在军事上的应用主要是“联网军事训练系统”。军队在该系统中被布置在与实际车辆和指挥中心相同的位置，可以看到一个模拟战场：有山、树、云彩、硝烟、道路、建筑物以及由其他部队操纵的车辆。这些车辆由实际人员操作，可以相互射击，系统会利用无线电通信和声音来加强真实感。通过环境视点，系统的每个用户都能观察别人的行动。炮火的显示极为真实，用户可以看到被攻击部队炸毁的情况。利用这个模拟系统，我们可以训练坦克、直升机和进行军事演习，以及训练部队之间的协同作战能力等。
而随着计算机技术的发展，虚拟现实技术还进入了建筑、商业、教育甚至家庭中来。
比如在建筑设计中，建筑师制作三维图像的虚拟建筑物，从而摆脱了图纸，这样人们就可进入未来的建筑物中去体验环境、修改设计方案，或请专家评审。房地产公司还可以将出售的楼房图纸软件输入计算机，客户戴上头盔和手套后就能有一种身临其境的感觉，不但能在预购房中参观，还能打开窗户看见窗外景物。如果不满意设计，还能及时提出意见。
虚拟现实技术在娱乐上也有应用。英国有一种滑雪模拟器，使用者可以身穿滑雪服、脚踩滑雪板、手拄滑雪棍、头上载着头盔显示器，手脚上都装着传感器。即使是在室内，只要做着各种各样的滑雪动作，通过头盔式显示器，便可看到堆满皑皑白雪的高山、峡谷、悬崖陡壁一一从身边掠过，其情景就和在滑雪场里进行真的滑雪所感觉的一样。
如今，虚拟现实技术不仅可以创造虚拟场景，还能创造虚拟主持人、虚拟歌星、虚拟演员等。歌星DiKi歌声迷人、风采翩翩，由日本电视台推出后，无数歌迷纷纷倾倒，许多追星族都想亲眼看看，迫使电视台只好说明她不过是虚拟的歌星。美国迪斯尼公司还准备推出虚拟演员，来使“演员”艺术青春永驻、活力永存。当然还有另一个原因事明星片酬走向天价，如果虚拟演员成为电影主角，电影将成为软件产业的一个分支。各软件公司将开发许许多多虚拟演员软件供人选购。在幽默和人情味上，虚拟演员固然很长一段时间内甚至永远都无法同真演员相比，但它的确能成为优秀演员。由计算机拍成的游戏节目《古墓丽影》就预示着虚拟演员时代即将来临，片中的女主角，入选为全球知名人物。
VR技术的巨大潜力
虚拟现实技术和其他新兴科学技术一样，也是许多相关学科领域交叉、集成的产物。研究内容涉及到人工智能、计算机科学、电子学、传感器、计算机图形学、智能控制、心理学等。
然而虽然这个领域的技术潜力是巨大的，应用前景也是很广阔的，我们必须清醒地认识到，目前它仍存在着许多尚未解决的理论问题和尚未克服的技术障碍。目前客观来说，虚拟现实技术所取得的成就绝大部分还仅限于扩展计算机的接口能力，还没有根本深入“人在实践中得到的感觉信息在人的大脑中存储和加工处理成为人对客观世界的认识”这一重要过程，仅仅是刚开始涉及到人的感知系统和肌肉系统与计算机的结合作用等问题。人和信息处理系统间的隔阂只有当真正开始涉及并找到解决这些问题的技术途径时，才有可能被彻底克服。
我们期待，有朝一日虚拟现实系统能成为一种对多维信息处理的强大系统，成为人类进行思维和创造的助手，成为对人们已有的概念进行深化和获取新概念的有力工具。
新知博览——神秘的超导现象
20世纪初，科学家发现汞冷却到低于4.2K时，电阻会突然消失，导电性几乎是无限大。而且如果用外加磁场接近固态汞又随后撤去，电磁感应产生的电流会长久地在金属汞内流动而不会衰减。这种现象就被称为“超导现象”。
一般来讲，具有超导性质的物体都被称为“超导体”，而使超导体电阻突然消失的温度则被称为“临界温度”。超导体的电阻在临界温度以下为零。也就是说，电流可以在超导体中通过而不会有所消耗。
众所周知，当电流通过金属时，金属会发热。用熔点高的金属丝制成的电热原件，当有电流通过时，电能将转换为热能，从而获得高温。金属之所以在电流通过金属（或合金）时发热，就是因为金属内部存在阻碍电流通过的电阻。随温度的升高，电阻会增大，而电阻的增大反过来又会促进金属的发热。这样“恶性”循环，用金属导线传输电时，电流通常会受到金属材料电阻的限制，随温度的增高而流量减小。而超导现象，则可以使这种情况得以避免。
1911年，荷兰人海克·卡默林·翁内斯发现了超导现象。几十年中，没有人能解释这奇妙的现象。物理学家约翰·巴丁、利昂·库珀和约翰施里弗在半个多世纪后推出了“BCS”原理。他们认为，由于金属离子阻碍了电子流动，所以导致了电阻的产生，而阻碍的原因是原子本身的热振动及它们在空间位置不确定。而电子在超导体中，一对对地结合构成了所谓的“库珀对”，它们中的每一对都以单个粒子的形式存在。这些粒子抱成一团流动，不顾及金属离子的阻力，像液体一样在流动。这样，就不存在任何潜在的阻力因素了。
超导体有两个重要特性：超导电性（零电阻）和抗磁性。同样，直径的高温超导材料导电能力是普通铜材料的100倍以上，并且输电损耗小，制成器件体积小、重量轻、效率高。由于在超导状态下超导材料具有零电阻和完全抗磁性，因此要获得10万高斯以上的稳态强磁场，只要消耗极小的电力。而要产生如此大的磁场，用常规导体做磁体就需消耗3.5兆瓦的电力及大量的冷却水。电流在临界温度的情况下，通过时超导体不发热，允许通过的电流可达到数万安培/平方毫米。将超导材料放入磁场中，内部产生的磁感应强度为零，具有完全抗磁性。
材料科学家和物理学家们经过数十年的努力，目前已经跨越了超导材料的磁电障碍。也正是由于这些优点，它被视为制成大功率发电机、磁流发电机、超导储能器、超导电缆、超导磁悬浮列车等的绝佳材料。目前已发现具有超导性能的元素的单质有近30种，化合物和合金有8000多种。
人工智能能否取代人脑
人工智能是一门新的技术科学，研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统。作为计算机科学的一个分支，人工智能试图认识智能的本质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。
计算机技术的发展，使得人工智能有了突破性的进展。电脑不仅能代替人脑的某些功能，在速度和准确性上也大大超过了人脑。它不仅能模拟人脑部分分析和综合的功能，还越来越显示出某种意识的特性，真正成了人脑的延伸和增强。
那么，电脑机真的可以像人脑一样具有思维能力，甚至比人更聪明呢？我们必须承认，世界上很多大胆的设想都是有可能实现的。
人工智能的提出
20世纪40年代，电子计算机刚刚问世，就有人提出了人工智能的概念和理论。人工智能的任务，就是研究和完善人造思维系统（等同或超过人的思维能力）。人工智能的应用研究，是指根据人工智能原理构成的智能信息处理系统，或者称为智能系统。它是专家系统、神经网络、模糊控制三者的总称，也是在知识获取和知识表达基础上，通过问题求解策略进行知识信息处理，求得问题的解答，或做出决策，或做出行为反应等。
人工智能的应用研究目前重点研究思维和记忆的机制。由于人工智能学科本身很广泛，所以它的应用研究也已经逐渐深入到各个学科和领域，并且成果显着。
人工智能能超越人脑吗
有些科学家认为，依靠某种计算程序而运转的机器具有一定的思维能力。计算机技术近年来发展非常迅速，也影响到了脑科学；同样，对脑的工作原理的认识也施惠于计算科学技术。在这两门科学共同发展的过程中，有过许多关于大脑和机器思维问题的激烈争论。
科学界认为，正确的程序设计加上正确的输入和输出方式，就可以实现大脑式的智力过程。根据一项检验有意识智能的试验：如果计算机能完成一个拥有正常认知能力的人所完成的相同工作，那么就认为这台计算机也拥有同等的能力，那也就得承认，计算机可以实现有意识的思维。
有些科学家也对此提出了不同的意见。他们认为，对人类认知能力的模拟，计算机在某种意义上是形式上的，但是，人类所具有的按环境变化及利用广阔背景知识储备知识的能力是计算机所缺少的；计算机程序只是符号的处理，而大脑却能赋予符号以一定的内涵。因此，人脑产生精神现象的方式不可能仅靠计算机程序的执行就能实现。
曾经有过一场着名的“人机大战”：美国IBM公司制造的计算机“深蓝”，战胜了国际象棋界的棋王卡斯帕罗夫，且在这场对弈的最后一局较量中，“深蓝”仅用了1小时就轻松地战胜了这位国际象棋特级大师，以3.5：2.5的总比分获胜。
作为国际象棋之王，卡斯帕罗夫的水平无人能敌。名为“深蓝”的超级电脑，也是IBM公司开发的世界上最好的“下棋机器”。为此IBM公司投入了大量的人力和物力，一批杰出的计算机专家也为之奋斗多年。“深蓝”重达1.4吨，有32个节点，每个节点有8块专门为进行国际象棋对弈设计的处理器，平均运算速度为200万步／秒，可以说综合了计算机问世以来的许多新成果和新创造。在RS／6000SP并行计算系统中集成了256块处理器，从而拥有超过2亿步／秒的惊人速度。
“深蓝”研究小组在比赛结束后公布了一个秘密：专家小组在每场对局后，都会相应地根据卡斯帕罗夫的情况修改特定的电脑参数。因此这些工作实际上起到了强迫它学习的作用，虽然“深蓝”不会思考。
“深蓝”的出现代表了计算机技术的一个重大改进，是计算机人工智能化研究的里程碑。有人认为，人的失败几乎是注定的，因为“深蓝”每秒钟思考两亿步，而世界顶尖棋手卡斯帕罗夫每秒钟仅能思考三步。但也有人表示反对，因为“深蓝”也“人机大战”中输了一局。那既然“深蓝”每秒思考两亿步，大大超过了卡斯帕罗夫的三步，为什么会输了一局呢？
其实，数字的对比只能说明电脑比人脑具有某些优越之处，并且它不代表人脑不如电脑，因为它不会思考。所以，我们不能由“深蓝”的胜利得出电脑战胜人脑的结论。许多专家认为，目前，人工智能的水平还处在婴儿时期，没有什么重大的突破性的进展。
人工智能的未来发展
在1956年的世界第一次人工智能大会上，人们曾因为计算机的一些进展和成果而显得过于乐观，有些专家甚至预言：不出10年，计算机将会成为国际象棋世界冠军。然而即便是这一时刻也迟到了20多年。由此可见，人工智能的发展并不是一帆风顺的，至今，人们在一些理论问题上仍然存在诸多争论。
电脑的功能在某些方面要超过人脑是完全有可能的，全面超过人脑可以说仍然是遥遥无期。因为毕竟人类还没有深刻认识自己，其未知空白还难以计数。还需要相当长的时间才能弄明白人脑的思维和智能机制，因此究竟何时才能超过它，还是一个未知数。
瑞士一名心理学家给“智力”下的一个定义非常通俗但同时含义深邃：“计算，乃至逻辑推理，都只是智力的一部分。而智力，是你不知道怎么办时动用的东西。”这一定义表明智力其实是一种创造性能力，或说智力的核心是创造性。也正是有了这种创造性的智力，才实现了社会、科学和艺术的发展。
虽然计算机也有创造性，但在任何意义上它都无法与人脑相比。随着人脑奥秘被逐渐揭示，随着人工智能理论、技术的迅速发展，我们可以想见，计算机在功能上会逐渐接近大脑，甚至在某些方面也可能会超过人脑。但人脑水平从整体上尤其是在创造力上来说，是计算机技术难以超越的。因为人脑的基础是由1011个神经元、1014个突触组成的庞大神经网络，长期的进化已让它产生了无穷的创新潜力。而且，人脑的智力也是在不断发展的，并非一成不变。而计算机在智能上可以逐渐逼近人脑，但绝不可能取代人脑。
新知博览——探测生物导弹
爱国者与飞毛腿在海湾战争中曾展开过一场导弹大战，令世人瞩目。作为现代化战争中一种必不可少的武器，导弹正日益受到广泛关注。
在医学工程中也有一种导弹，它利用高度的准确率将一枚枚载有杀死特定物质的药物，发射到预定目标。目前研究中的生物导弹，就是执行这种特殊功能的载体。
战争中应用的导弹之所以能准确击中目标，是因为在它的弹头上装有一种先进的制导系统。专家称，一枚优良的导弹，能在几千千米以外发射而击中预定目标，误差范围不超过15米。与这种现代化的高精尖技术被用于屠杀生命不同；生物导弹主要用于解救生命。
生物导弹作用大小的关键是对生物导弹制导系统的研究。目前，作为人类难以攻克的顽症，癌症的主要治疗措施就是化疗和治疗。科学家们发现，将从机体组织中提出的一部分癌细胞移植到裸鼠体内，经过多次繁殖后，癌细胞会逐渐失去原有的生物活性，这时将其与抗癌药物相结合重新注入人体内。结果发现，这种载有抗癌药物的癌细胞，具有极高的方向辨别力，进入人体内后迅速回到原来癌细胞生长的部位，并将结合于其身上的抗癌药物也一同带到原有的癌组织中，这时抗癌药物释放出来，有效地杀死了癌细胞。这些最初被提取出来的癌细胞是一种极为理想的导弹头，因为其减毒移植后仍带有较强的认亲性。
这种实验目前已已有临床应用，通过对胃腺癌的研究，医学已经制成了生物导弹，并收到了良好的临床效果。不过，这种水平目前只停留在胃腺癌的水平上，因为相对其他类型的癌细胞来说，腺癌比较容易被培养分离。在针对其他癌细胞的生物导弹研究中，科研人员遭遇到了极大的困难。
作为生物化学和医学领域中的一门新兴科学，生物导弹已经受到广泛重视。国内外许多医疗科研单位目前都在积极研究，但其提取、分离、结合载体等过程都相当复杂，且有较长的制作周期，还很难广泛应用于临床。因此，科学今后努力的方向，是对于这方面的研究改进。
磁悬浮列车的原理
作为一种没有车轮的陆上无接触式有轨交通工具，磁悬浮列车时速可达到500千米。它的结合能，是利用常导或超导电磁铁与感应磁场之间产生相互吸引或排斥力，使列车“悬浮”在轨道后或下面，进行无摩擦的运行，从而克服传统列车车轨粘着限制、机械噪声和磨损等问题，并且具有启动、停车快和爬坡能力强等优点。
磁悬浮列车的出现
19世纪初，根据电磁作用原理，俄国托木斯克工艺学院的一位教授曾设计并制成一个磁垫列车的模型。在行驶时，这种模型可以不与铁轨直接接触，而是利用电磁排斥力使车辆悬浮起来，与铁轨脱离，并用电动机驱动车辆快速前进。
美国科学家到了1960年又提出磁悬浮列车的设计，并利用强大的磁场将列车提升至离轨几十毫米，以时速300千米行驶而不与轨道发生摩擦。遗憾的是，美国政府没有重视他们的设计，而是让德国和日本捷足先登了。
1969年，在德国出现了世界上第一列磁悬浮列车小型模型。像一条蛟龙一样列车，静静地卧在高高架起的“T”字型车轨上。通过舷梯乘客可以走进车厢，车厢非常宽敞，中间是走道，两边各有三个座位。有的座位前有小桌，小桌旁有电源插座，可接通便捷式电脑在车上办公。
列车是平稳启动的，几乎没有噪音。在时速222千米时，列车进入了一个弯道。在时速320千米时，列车开始不减速爬坡。时速达到400千米时，车厢内依然相当平稳。
日、英、美等国在德国磁悬浮列车试验成功后，也相继开始了磁悬浮列车的研究。1984年，英国在伯明翰建成低速磁力悬浮式铁路，并很快投入使用。这两磁浮列车由一台异步线性电动机驱动，运行时高出轨面15毫米。它由两个车厢组成，每个车厢能载40名乘客。列车由计算机自动控制，无驾驶员。
磁悬浮列车的特性
其实磁悬浮列车的原理并不深奥，就是使磁铁抗拒地心引力，即“磁性悬浮”，运用的是磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质。科学家将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路运输系统上，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，成为“无轮”列车。也称之为“磁垫车”。
由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式，因此磁悬浮列车相应的形式也有两种：一种磁悬浮列车的电磁运行系统是利用磁铁同性相斥的原理设计的铁路，它通过车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力，使车体悬浮运行；另一种磁悬浮列车是利用磁铁异性相吸原理设计的电动力运行系统的，它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在“T”形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10～15毫米的间隙，并让导轨钢板的吸引力与车辆的重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。
简单地说，就是在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电，将线圈变为电磁体。它与列车上超导电磁体的相互作用来使列车运行。列车的前进是由于列车头部的电磁体（N极）被安装在靠前一点的轨道上的电磁体（S极）所吸引，且同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体（N极）所排斥。当列车前进时，线圈里流动的电流流向就反转过来了，其结果就是原来那个S极线圈现在变为N极线圈了；反之亦然。列车在电磁极性的转换作用下，就可以持续向前奔驰了。
与当今的高速列车相比，磁悬浮列车具有许多无可比拟的优点：
第一，处于“无轮”状态，因为磁悬浮列车是在轨道上行驶的，导轨与机车之间不存在任何实际的接触，因此它几乎没有轮、轨之间的摩擦，时速高达几百千米；
第二，可靠性大，维修简便，成本低，能源消耗量仅为汽车的一半、飞机的l／4；
第三，噪音小，当磁悬浮列车时速达300千米以上时，声音仅相当于一个人大声地说话，比汽车驶过的声音还小；
第四，由于它以电为动力，在轨道沿线不会排放废气，无污染，因此又是一种名副其实的绿色交通工具。
不过，磁悬浮列出也有车厢不能变轨这样的缺点，不像轨道列车可以从一条铁轨借助道岔进入另一铁轨。如果是两条轨道双向通行，一条轨道上的列车只能从一个终点驶向对方终点，然后再原路返回，不像轨道列车可以换轨到另一轨道返回。因此，一条轨道只能容纳一列列车往返运行，非常不节约。而且其使用效率会随着磁悬浮轨道长度变长而越来越越低。
相关链接——上海磁悬浮列车
上海磁悬浮列车是世界第一条磁悬浮列车示范运营线，它西起上海地铁2号线的龙阳路站，东至上海浦东国际机场，专线全长29.863千米，运行时间仅需要7分20秒，是吉尼斯世界记录认证的“现今世界上最快的陆上交通工具”。431千米/小时的最高时速和700千米/小时的两车交汇，让乘客感受到了前所未有的极速。
作为目前全世界第一条也是唯一的一条磁浮列车商业运营线。上海磁浮列车示范运营线项目工程于2001年3月正式开工兴建，2002年12月31日由中德两国时任总理亲临剪彩，首列3节编组的磁浮列车成功实现单线VIP通车试运行。
上海磁悬浮列车带车头的车厢长27.196米，宽3.7米；中间的车厢长24.768米。上海线是世界上第一条磁浮商业示范运营线，它大大改善了市区到浦东机场的交通条件。由于其快捷、经济、准点磁浮列车这种全新的交通方式已经被越来越多的人们接受，并逐渐成为了上海最时尚的看点之一。
上海磁悬浮列车是利用“异性相吸”原理设计的，是“常导磁吸型”（简称“常导型”）磁悬浮列车，是一种吸力悬浮系统，利用安装在列车两侧转向架上的悬浮电磁铁和铺设在轨道上的磁铁，车辆在磁场作用下产生的吸力浮起来。
网络时代催生电子图书
千百年前，我们祖先手中的“书”还只是一块泥坯、一段木头或者一片龟壳、一捆竹简。直到造纸和术活版印刷术的应用引发了出版历史上的一次巨大变之后，书籍的呈现形式便发生了翻天覆地的变化。如今，我们心目中的“书”指的是那些装订整齐、散发着淡淡油墨香味的一摞纸。
然而书籍的革命并未就此终止。随着网络时代的到来，各种新生事物层出不穷，电子图书在这种条件下应运而生。生活中我们习惯称电子图书为“E-book”——这是一种以互联网为流通渠道、以数字化内容为流通媒介、以网上支付为主要交换方式的崭新的信息载体。
今天，“电子图书”已经融入了普通大众的生活。凭借着在互联网上出版和发行、能够通过便携式阅读终端进行阅读的优点，电子图书不断地冲击着传统图书长久以来的垄断局面，并成为一种全新的电子商务模式。因为相对传统意义上的书籍，电子图书的传播更加迅捷便利，不受地域和时间的限制；出版成本低，市场风险小；销售价格低廉；占用空间小；信息量丰富，节约印刷耗材，不存在库存短缺或者绝版的等问题。
电子图书的格式及构成要素
电子图书种类齐全、名目繁多，但是面对众多提供商和各类阅读设备，我们有必要了解一些常用电子书图文件的格式。
目前网络上流行的电子图书的主要格式有PDF、EXE、CHM、UMD、PDG、JAR、PDB、TXT、BRM等，而且大多流行移动设备都是支持其阅读格式的。例如手机终端常见的电子书格式为UMD、JAR、TXT这三种。
电子图书阅读器是一种便携式的手持电子设备，专为阅读电子图书设计。这些设备通常都有大屏幕的液晶显示器，内置上网芯片，可以从互联网上随时随地购买及下载数字化图书，且其大容量内存可以储存大量数字信息。一般的设备一次可以储存大约30本传统图书的信息量，而且特别设计的液晶显示技术可以让人舒适地长时间阅读图书。
电子图书这种便于携带、易于操作、容量大的特点，非常适合现代的生活方式。而数字版权贸易和互联网技术的发展，更使得电子图书的用户能以更低的价格方便地购买到更多的图书资源，为电子图书的流行奠定了市场基础。
一般来说电子图书主要由三个部分构成。一是内容，它由特殊的软件程序制作而成，可在有线或无线网络上进行传播，一般由专门的网站组织而成；二是阅读器，包括桌面上的个人计算机，个人手持数字设备以及专门的电子设备等。如“翰林电子书”；三是电子书的阅读软件，如ADOBE公司的AcrobatReader、Glassbook公司的Glassbook、微软的MicrosoftReader以及超星公司的SReader等。可以看出，无论是电子书的内容、阅读设备，还是电子书的阅读软件，甚至是网络出版，都以电子图书的头衔来命名。
电子图书带来的改变
电子图书的出现在不经意间改变了我们的生活。然而，任何新生事物都会存在一定的缺陷。比如，电脑屏幕是横的，传统书本的形状却是竖直的。如果把传统书本做成电子图书的形式，显示器连传统书本的一页都塞不下。如果读者在电脑上阅读完整的一页书，就必须拉动窗口的卷动轴，这就比翻书麻烦多了。因此，电子图书的内容及呈现形式必须要根据电脑这个阅读工具而改进。
所幸，随着随身装置的迅速发展与普及，电子阅读机出现了。这使得电子图书这种原本只能在台式电脑上阅读的东西一下子变得可移动起来，在使用的便捷性上大大缩小了与传统书籍的差距。这种类似掌上电脑的电子阅读机，被人们亲切地称为“掌上书房”。它不仅体积小、容量大，而且上面的信息还能流动和变换，能为不同的读者免费提供自己喜爱的图书；而读者也可以通过专门开设的网站，随时更换“书房”里的藏书。而且，购买最新上市的电子图书，最多只需不超过纸质图书l／3的费用。
现在，电子技术开发者已经将目光投向了电子阅读领域，很多厂商也推出了拥有自己标准和规格的电子图书。但是，由于制作的电子图书软件不尽相同，很多电子图书一旦放到其他阅读机上就无法显示。如果读者只有一台阅读机，就无法看尽天下所有的电子图书，这必然又会降低人们购买阅读机的意愿。因此，电子书籍要想更好地自由流通，就必须有统一的格式，也只有统一了格式，才能使阅读机成为一种成熟的大众化家电产品。
电子图书开创数字化阅读时代
电子图书并不是传统图书的终结者，因为无论如何，阅读传统图书时独特的“书香”感是电子书无法做到的。但是电子图书的诞生，却昭示着一个崭新的数字化阅读时代已经到来。由于电子图书的出现，信息出版、发行和阅读方式也都将被重新定义。
1998年年底，日本企业率先开始电子书标准的制订，并形成了由130家企业组成的联盟，共同制定各种电子书标准。这个联盟在版权问题、电子书内容创作、发行、收费，以及电子书阅读器的标准等5个领域成立了专门委员会。由于日本卫星通信发展迅速，所以他们想以通信卫星作为数字化出版的媒介。
新加坡也研制出了一种“电子书包”。这种“书包”使用插卡式储存器，每门学科使用一张卡。几克重的卡片可以把书本的内容全部复制进来，不仅份量轻，而且还能传给下一级的学生继续使用。深受家长、学生和老师的青睐。
目前，国际市场上有两种电子书——彩色显示与单色显示，且有单页和双页显示之分。这两种电子书在生产技术上并不存在多大的差异，主要是在价格上相差较大。到底选择那种电子书与读者个人的阅读要求和习惯有关。黑白单页的电子书目前售价是150美元，彩色单页的售价则为600美元；双页显示的电子书一般价格在1000美元以上。
电子图书以其鲜明特点和的多重优越性成为一些大出版公司的出版趋势。用电子的方式发行不仅可以减少印刷成本，而且能够出版更多印数极少的非主流书籍而不担心积压。着名的出版公司如贝塔斯曼出版集团、McGraw-Hill出版社、Simon&Schuster出版社、麦克米兰出版社、华纳出版社、圣马丁出版社、IDG出版集团及HarperCollins出版社等，都预计在几年内出版电子图书，并为此积极介入标准的制订工作。《Times》、《Fortune》、《TheIndustryStandard》、《InfoWorld》及《PCWorld》等杂志，也准备开辟电子图书的发行渠道。就连几家成功的网络电子商务站点（如美国的网上书店亚马逊等）也加入了电子书及出版发行标准制订的行列。由此可见，一个由多种行业共同策划的新出版体系将在几年内掀起巨大的网络出版浪潮。
延伸阅读——什么是网络电视
网络电视又简称为IPTV（InteractivePersonalityTV），它以电视机、个人电脑及手持电子设备作为显示终端，通过机顶盒或计算机接入宽带网络，实现数字电视、时移电视、互动电视等电视服务。
网络电视的出现给人们带来了一种全新的电视观看方法，改变了以往被动的电视观看模式，实现了电视按需收看、随看随停的需求。
总的来讲，网络电视可根据显示终端分为三种形式，即PC平台、TV（机顶盒）平台和手机平台（移动网络）。
通过PC机收看网络电视是当前网络电视收视的主要方式，因为互联网和计算机之间的关系最为紧密。目前已经商业化运营的系统基本上都属于此类。基于PC平台的系统解决方案和产品的高度成熟化程度，PC平台逐步形成了部分产业标准，各厂商的产品和解决方案都有较好的互通性和替代性。
基于TV（机顶盒）平台的网络电视，是以IP机顶盒为上网设备，利用电视作为显示终端。虽然电视用户大大多于PC用户，但由于电视机的分辨率低、体积大、不适宜近距离收看等缘故，这种网络电视目前还处于推广阶段。
严格地说，手机电视是PC网络的子集和延伸，它通过移动网络传输视频内容。由于它可以随时随地收看，且用户基础巨大，所以可以自成一体。
网络电视作为极有发展潜力的新兴产业，其产业链已经初步形成，它的出现无疑将改变人们的生活，为人们带来全新的生活方式，同时也给运营商带来了新的业务增长点。
可怕的生化武器
生化武器是生物武器和化学武器的统称。这2种武器人类在战场上的使用由来已久，大约从冷兵器时代就已经开始。
当时的战场上，任何投毒行为，比如在敌方的水源如水井或河流下毒，都可以被视为是生化武器攻击行动；而利用动物身上的传染病来使敌人患病，属于典型的生物战战例。据史书记载，第一个生物战战例发生在1346年。当时，鞑靼人正在围攻黑海港口城市卡法城，却在无意中染上了鼠疫。但是鞑靼人却并未因此而退兵，而是利用笨重的弹射机将感染病菌的尸体投进敌人的阵营中，结果使得守城的热那亚人也感染上了黑死病。
什么是生物武器
生物武器就是以生物战剂杀敌方死有生力量和毁坏植物的武器。所谓的生物战剂是指军事行动中用以杀死人、牲畜和破坏农作物的致命微生物、毒素和其他生物活性物质的统称，旧称细菌战剂。可以毫不夸张地说，生物战剂是构成生物武器杀伤威力的决定性因素。这些致病的微生物一旦进入机体（人、牲畜等），便会在短时间内大量繁殖，从而导致破坏机体功能、发病甚至死亡。而且它还能大面积毁坏植物和农作物等。
根据不同的的特点，生物战剂可分为以下几类：
神经性毒剂：这是一种作用于神经系统的剧毒——有机磷酸酯类毒剂，分为G类和V类神经毒。G类神经毒是指甲氟膦酸烷酯，或二烷氨基氰膦酸烷酯类毒剂，主要代表有塔崩、沙林、棱曼等；V类神经毒是指－二烷氨基乙基甲基硫代膦酸烷酯类毒剂，主要代表物有维埃克斯（VX）。
糜烂性毒剂：这是一种能引起皮肤起泡糜烂的毒剂。人或牲畜中毒后，会缓慢而痛苦地腐烂死去，且没有特效解药。它的主要代表物有芥子气、氮芥和路易斯气。
窒息性毒剂：这类毒剂会损害人或动物的呼吸器官，引起急性中毒性肺气而造成窒息死亡，代表物有光气、氯气、双光气等。光气在常温下为无色气体，有烂干草或烂苹果味，难溶于水，易溶于有机溶剂。在高浓度光气中，中毒者几分钟内就会因反射性呼吸、心跳停止而死亡。
全身中毒性毒剂：这是一类破坏人体组织细胞氧化功能、引起组织急性缺氧的毒剂，主要代表物有氢氰酸、氯化氢等。氢氰酸有苦杏仁味，可与水、有机物混溶。战争时的使用状态为蒸汽状，主要通过呼吸道吸入中毒，中毒者呼吸困难，重者可迅速死亡。
刺激性毒剂：这类毒剂会刺激眼睛和上呼吸道，按毒性作用分为催泪性和喷嚏性毒剂两种。催泪性毒剂主要有氯苯乙酮、西埃斯；喷嚏性毒剂主要有亚当氏气。
失能性毒剂：这是一种能让人的思维和运动机能暂时发生障碍，从而丧失战斗力的毒剂，主要代表物是1962年美国研制的毕兹（二苯基羟乙酸-3-奎宁环酯）。该毒剂为白色或淡黄色结晶，不溶于水，微溶于乙醇。战争使用状态为烟状，主要通过呼吸道吸入中毒。中毒者会瞳孔散大、头痛幻觉、思维减慢、反应呆痴，甚至死亡。
认识化学武器
化学武器是以毒剂的毒害作用杀伤有生力量的各种武器、器材的总称，是一种大规模的杀伤性武器。
化学武器是在第一次世界大战期间逐步形成具有重要军事意义的制式武器的，主要包括装备各军种、兵种的装有毒剂的化学炮弹、航空炸弹、火箭弹、导弹、枪榴弹、地雷、布毒车、毒烟罐、航空布洒器和气溶胶发生器，以及装有毒剂前体的二元化学弹药等。战争时，持有化学武器者可以灵活机动地实施远距离、大纵深和大规模的化学袭击。
化学武器按毒剂的分散方式可以分为爆炸分散型、热分散型、布撒型3种。爆炸分散型通常由弹体、毒剂、炸药、爆管和引信组成。借助炸药爆炸的力量，把毒剂分散成气雾状和液滴状；热分散型则常以烟火型、火药的化学反应产生的热源或高速热气流，将毒剂蒸发或升华，形成气溶胶；而布洒型通常由毒剂容器和火药或压缩空气压源装置等组成。
与常规武器相比，化学武器的杀伤途径较多，可以通过口、鼻、皮肤等部位的接触而中毒；而且持续时间长，可以延续几分钟、几小时，甚至几天、几十天；杀伤范围也相当广泛，染毒空气能随风扩散，渗入无防护设施的工事、舱室，滞留于沟壕和低洼处。
而同核武器相比，化学武器造价低，来源方便。比如以1平方千米面积内杀伤人畜计算，常规武器需要花费2000美元，核武器需要花费800美元，而化学武器仅需要花费600美元即可。不过，化学武器受环境的影响较大，恶劣气候条件和不同地形地物等都可能会影响或限制某些化学武器的使用。
生化武器的多次使用
冷兵器时代的生化武器或生化武器攻击行为的原料都是取自自然界，但是那么到了20世纪后，这些原料大多都是人造的了。人类第一次在战场上使用人造生化武器是在世界第一次大战期间。
1915年1月3日，德军在东部战场用炮弹发射苄基溴（benzylbromide）。这是一种催泪毒气，也是战史上首次出现的人造生化武器。几个月后，德军又在西部战场释放了168吨的氯气，这些氯气很快扩散成方圆5英里的毒雾，给藏身于战壕内的法国和阿尔及利亚联军造成了极大的伤亡。英军也不甘示弱，同年9月25日，对德军阵地发射了氯气弹。可是当时风向突然发生了转移，都头来反而伤害了自己。
据第一次世界大战的统计数字显示，在1916～1917年战事最激烈的时期，交战双方总共有1.77万人死于毒气。当时的毒气主要分成三大类型：催泪毒气、窒息毒气和起疱毒气。
而到了第二次世界大战期间，随着科技的进步，生化武器的种类也越来越多。且不说交战双方在战场上兵戎相见时所使用的各种毒气，纳粹德国用来屠杀犹太人的利器就是煤气——这是一种最“价廉物美”的化学武器。
除了化学武器，生物武器在二战期间也初露锋芒。比如日本关东军“七三一部队”，从1932年开始就以中国东北城市哈尔滨为基地，把活生生的中国人作为试验对象，在11个城市内展开了惨无人道的细菌战试验。他们所试验的生物武器包括炭疽杆菌、霍乱病菌、志贺氏菌痢疾、沙门氏菌、鼠疫菌等，在这场细菌战中，日军至少杀害了1万多中国人。
二战结束不久，以美国为首的西方民主国家和以苏联为首的东方共产集团展开了持续多年的冷战。东西两大集团除了研制常规武器和核子武器外，还发展了生化武器。到了1969年，美国已成功研制能传播炭疽病、腊肠中毒、布鲁士菌病、兔热病、委内瑞拉马脑炎和Q型感冒等生物武器。
由于生化武器杀伤力强且不易储存，冷战双方都担心会因此引起安全问题。所以1969年，尼克逊总统在美国成功研制大量生化武器后不久，宣布单方面停止研制计划；而苏联也在1972年和美国签订了裁减生化武器的公约。
不过，由于种种原因，美国和和现今的俄罗斯都没有全面销毁生化武器。当然，美俄无法尽快销毁生化武器库存的一个关键因素是因为销毁成本太高。
相关链接——世界最危险的三大生化武器
随着国际形势的发展，生化武器恐怖袭击的话题也被传得沸沸扬扬，人们关注的焦点也自然聚集到了三大最危险的生化武器：炭疽热病菌、天花病毒和沙林。
炭疽热是一种由炭疽热杆菌引发的急性传染病，主要以孢子形式存在，孢囊具有保护功能，使细菌能不受阳光、热和消毒剂的破坏而在自然界中长期存活。炭疽热主要发生在牛、羊等低等脊椎动物身上，人类感染的几率只有万分之一。它主要有3种类型：通过皮肤接触造成的皮肤性炭疽热、通过空气传播的呼吸性炭疽热以及通过食用受染肉类造成的肠道性炭疽热。其中，呼吸性炭疽热后果最为严重，致命率约为95％～100%。
炭疽热杆菌的培养相对容易，而且便于大量生产，还能长期保存，因此一些国家已将它作为生化武器的重要开发项目。不过，现在人类已研制出可有效地防治炭疽热的疫苗和抗生素，所以现在即使感染了炭疽热，初期的治疗也非常容易。只要发现及时，对症下药，感染者一般不会因此丢掉性命。
天花病毒最初出现在古埃及，主要通过空气传播。天花是世界上传染性最强的疾病之一，这种病毒不仅繁殖速度快，空气中的速度传播也非常惊人。而且人在感染太华病毒后，在短短15～20天内致命率就高达30%！一些恐怖分子之所以青睐天花病毒，除了它具有极大的传染性和杀伤性外，还有一个重要原因，就是目前全世界的人都已失去天花免疫力。因为在1980年，联合国卫生组织正式宣布天花绝迹，此后所有成员国都相继停止接种牛痘疫苗。而且天花病毒的免疫期只有10年，也就是说，现在全世界的人都已不再具备天花病毒免疫能力，尤其是那些从未接种过牛痘的人，更容易受到天花病毒的侵袭。可是再接种牛痘也不是那么简单的，因为它往往会引发一些导致生命危险的并发症。
尽管自然界中的天花病毒已不存在，但恐怖分子要想弄到它却也并非难事。天花肆虐期间，世界上曾有100多个国家的实验室内保存过天花病毒，这些病毒很难全部被销毁。目前，世界上还有两处获得联合国卫生组织许可保存天花病毒的正式场所，一个是美国的亚特兰大疾病控制中心，另一个就是俄罗斯新西伯利亚的维克托实验室。如果恐怖分子愿意出高价，就难保不会从国际黑市弄到天花病毒。
沙林学名甲氟膦酸异丙酯，是二战期间研出的一种致命神经性毒气，它可以麻痹人的中枢神经。如果人吸入了一粒米般大小的沙林，在15分钟内便会死亡。它无色无味，杀伤力极强，一旦散发出来就可以使1.2千米范围内的人死亡和受伤。
恐怖分子们虽然很容易得到和储存沙林毒气，但却难以进行大规模生产，因此这种毒气只能够发动个别的、小规模的恐怖袭击。1995年，奥姆真理教就曾在日本东京地铁站制造沙林毒气袭击事件。
全球卫星定位系统是怎样定位的
全球卫星定位系统又叫GPS（GlobalPositioningSystem），即“全球定位系统”的简称。这个系统最初是由美国国防部为其星球大战计划投巨资而建立的，其作用是为美国军方在全球的舰船、飞机导航并指挥陆军作战。伊拉克战争中涌现了大量高科技装备，GPS全球卫星定位系统就是其中使用最广泛的一种。利用这个系统，不论是美国的舰船、飞机，还是每一个士兵，都能随时知道自己所在的位置，随时与上级和友邻取得联系。
GPS卫星定位系统的组成及原理
GPS卫星定位系统由地面控制站、GPS卫星网和GPS接收机三部分组成的。地面主控站得主要作用是实施对GPS卫星的轨道控制及参数修正；GPS卫星网是向地面发射两个频率的定位导航信息（电磁波），其中包括两个定位码信号，即C/A码（供世界范围内的民用）及P码（只供美国军方使用）；GPS接收机则是为接收GPS卫星信号进行解算的，即可确定GPS接收机的位置。
GPS之所以能够定位导航，主要是因为每台GPS接收机无论在任何时刻、在地球上任何位置，都可以同时接收到最少4颗GPS卫星发送的空间轨道信息。接收机通过对接收到的每颗E星的定位信息的解算，便能够确定该接收机的位置，从而提供高精度的三维（经度、纬度、高度）定位导航及授时系统。而且和以前各种定位系统大不一样的是，GPS接收机结构简单，小型接收机大约只有香烟盒般大小，重约500克，价格仅几百美元。任何人只要拿着这种接收机，就可以准确地知道自己在地球上位置。GPS自动接收机是被动式全天候系统，只接收不发射信号，因此不受卫星系统和地面控制系统的控制，用户数量也不受限制。
GPS接收机的性能
GPS接收机的性能因机种不同而各有差异。接收机根据用户不同的使用需要又可分为大地型GPS接收机和导航型GPS接收机两类。但是，所有的接收机都具有国际通用的标准仪器接口，可以和自动驾驶仪、电台、话音通道及计算机等仪器实行对接，以便能够迅速地将导航定位信息传送到交联的相应系统。
GPS的定位方式有两种——单点定位方式和相对定位方式。单点定位方式就是用一台GPS接收机接收3颗或4颗卫星的信号，从而确定接收点的位置。单点定位方式测定的位置误差较大，在移动性一次观测定位中，其误差在使用P码时约10~25米，使用C/A码时约100米。如果进行固定点定位测量时，用两种码的相应误差分别为1米和5米。
相对定位方式就是在两个地点同时进行定位测量，并求出两点间的相对位置关系。相对定位方式测定的位置误差较小，尤其是在采用差分技术进行修正的话，定位精度便可大大提高。
GPS载体信息管理系统
随着GPS接收机的广泛应用，GPS载体（即用户）已不只局限于单一独立的运动载体，而是发展成为了一个GPS载体的相关群体。群体管理部门需要及时了解各个载体的运动情况，载体之间也需要知道彼此的运动状态。这就需要建立一个GPS载体的信息管理系统。
GPS载体信息管理系统就是对数个运行着的GPS自载体用户进行导航定位联网的一种现代化管理方法，可以使数个GPS载体形成一个相互关联的群体，可以集导航、定位、通讯、报警、防盗等功能于一体。它的应用使现代导航、定位、通讯指挥由常规领域进入了一个崭新的空间领域。
GPS载体信息管理系统基本由三个部分组成，即数个GPS接收机及其载体、载体上配置的通信链（电台），以及数码处理及显示的基地指挥中心。对于导航定位精度要求高的用户，还需要配备一个差分基准站。
GPS载体信息管理系统的工作原理是：载体上的GPS接收机显示载体方位，并且引导其正确运行，同时还会通过接口和电台向基地指挥中心发送编码信号。指挥中心经过解调、计算机处理等，再将载体的位置置于该地区的数字化地图及信号库，同时在屏幕上显示出来，从而使指挥部能及时了解所属全部载体的位置及运动状况，这样就更利于高效、安全地管理和灵活机动地调动指挥。
GPS载体信息管理系统的组合非常灵活，根据需要可大可小。基地指挥中心监控台可以是单独的一个，也可以是多个组成网络；可以是移动的，也可以是固定的，甚至还可以由固定和移动的指挥中心监控台混合组网。在通常情况下，一个基地指挥中心管理系统可以管理几百个运动的GPS接收机载体，其管理范围视通讯设备能力而定，通常可达到50~500千米。
相关链接——全球四大GPS系统
美国GPS：由美国国防部于20世纪70年代初开始设计、研制，并于1993年全部建成。1994年，美国宣布在10年内向全世界免费提供GPS使用权，但提供的只是低精度的卫星信号。据称，该系统有美国设置的“后门”，一旦发生战争，美国就可以自行关闭对某地区的信息服务。
欧盟“伽利略”：1999年，欧洲提出计划，准备发射30颗卫星组成“伽利略”卫星定位系统。2009年，该计划正式启动。
俄罗斯“格洛纳斯”：这一GPS系统尚未部署完毕。始于20世纪70年代，需要至少18颗卫星才能确保覆盖俄罗斯全境；如要提供全球定位服务，则需要24颗卫星。
中国“北斗”：2003年，我国“北斗一号”建成并开通运行。不同于GPS的是，“北斗”的指挥机和终端之间可以双向交流。2008年5月12日四川大地震发生后，北京武警指挥中心和四川武警部队运用“北斗”进行了上百次交流。“北斗二号”系列卫星2009年起将进入组网高峰期，预计在2015年形成由三十几颗卫星组成的覆盖全球的系统。
十大超越人类极限的未来技术
目前，世界上有十项技术被认为是超越人类极限的未来技术，它们依次为人工智能、意识上传、兆观工程、分子制造技术、自我复制的机器人、电子人、太空移民、基因疗法/核糖核酸干预、虚拟现实和人体冷冻。
所谓超越人类极限，就是指通过先进技术提高人类的能力。这里说的技术，当然不是iPod、iPhone、Playstation这些目前最流行的电子设备所采用的技术，而是为消灭疾病、向世界上最穷的人提供廉价而又质量的产品、改善生活质量、社会交流及其他事项所采用的一种重大的战略性技术。一般的普通大众是不会注意到这些技术的，因为它们混合在世界的架构中。但是，一旦技术变得可以获取，我们就会立即注意到它的存在。而且技术无所谓贵贱，如果一项技术真的有效，它会创造出数倍于自身价值的价值。
以下就是这十项超越人类极限的未来技术：
人工智能
未来学派认为，人工智能是完全有可能的。如果这真的能够实现，那么思维、感知、想象、发现、交流等人类的思想活动就都可实现人工合成的智慧了。而串行运算之充分，并行运算之必需，也都在技术范围所能达到的范围之内。
一旦人工智能得到发展，那么世界将受到即将到来的人工智能风潮的巨大冲击。不过现在谁也无法说明其中的细节。如果像沙子一样的物质也能被制作成电脑芯片并具有一定的智能性，那么最终太阳系中的绝大多数物质都会变成智能化的，其结果将是“智力复兴期”：智能化的不断扩展超出了人们的想象；但是相反的，如果没有感情和理智因素的指导作用，人工智能会将人类带向世界末日。因此，即使人工智能实现了，我们也必须设立最基本的条件，否则必将自酿苦果，追悔莫及。
意识上传
意识可以依附于一种载体，就可以依附在另一种载体上。意识上传，有时是指非生物学智慧，即围绕着认知处理过程可以通过本源培养而不是现有的神经元来实现。考虑到神经生理学几十年来的成功经验和近期世界上首次脑修复术——人工合成海马体实验的成功，这些预想似乎真的可行。
其实，我们的意识更多是由自身表达特性的信息模式，而不是其特有的硬件配置来决定的。虽然很多哲学家早已认识到了这点，但要使公众在更广泛的范围内接受，似乎还需要一些时间，因为人们并不愿意承认自己只是个在生物学神经元上安装了自动计算功能的数据处理装置。但很难想到另一点：一旦我们否认了非实质性灵魂的存在，我们就必须承认精神也是安装在肉体之上的一种物质形式。但如果除了现有神经元之外的物质能完成这一功能，那么为什么不能说智慧和意识也能通过其它形式存在呢？
超大型工程
我们大多熟知那些称为超大型的工程的东西，因为像《死亡之星》之类的科幻作品中到处可见。比如，典型的大型工程指那些至少长达1000千米的巨物，如太空电梯、戴森球体等。如果采用上面所说的自我复制机器人技术，这么大规模的建筑就可以大部分通过自动控制系统完成，我们这些智慧生命只需负责其中最高端的功能与设计部分就可以了。考虑到人类进入太空还需要较长的时间，目前太空中也并没有适合人类居住和使用的建筑物，我们要做的东西还有很多。不过如果真能建成这些巨型建筑，那将是一件无比伟大的事情。
分子制造技术
如果自我复制是机器人技术的圣杯，那么分子纳米技术就是制造业的圣杯了。分子纳米技术最初由自我复制技术分化而来，应用范围十分广泛，能够以原子的精度生产绝大多数产品。这一概念也被称为“纳诺工厂”。
从实用角度来看，“纳诺工厂”的出现意味着几乎每种产品都可能由钻石造成，发动机也会变得非常强劲，只需1立方厘米就足以驱动一辆汽车；纳诺医疗设备还可以用来愈合伤口，并在不动手术的前提下修复患者的患病器官；气悬浮纳诺设备（“效用雾”）在实际生活中可用来模仿所需的物品。另外，它还可以用于制造有效载荷足以杀死上千人的毒药的微型机器人，或用来生产一种可以用极快速度从U-238中分离出U-235的、只有笔记本电脑大小的设备，或自我复制人工合成海藻，等等。这些大量使用的干净应用方法，将会直接将以往肮脏的应用方法淘汰出局。
自我复制的机器人
当机器人能够为我们完成一切工作之后，人类自己还能干些什么呢？自我复制被认为是机器人技术中的圣杯。据美国航空航天局（NASA）以“航天飞行中先进的自动控制技术”为题进行的里程碑式的研究结果表明，机器人的自我复制只是机械问题，并不需要进行重大的基础性理论突破。该研究计划将重达100吨的东西送往月球，并给它一年的自我复制时间，让其进行自我复制，直至达到人类预期的水准。
这一计划的构想来自工厂内常见的行驶在铁轨上的电子车，使用这种叫做“pavingmachinesa”的东西可以传导太阳光，并融化月球表面的风化层。机器人矿工负责收集原材料，装备一个太阳能电池为其提供全部能源。10年之后，月球工厂的生产量即可达到10万吨，并且全部实现全自动化。如果人类移民月球成功，也可重新掌控工厂的生产管理，并利用它生产家居用品，提供足量的太阳能。
如果地球上也能建成类似的自我复制系统，那么几乎可以足量提供所有人类所需的物质。自我复制工厂可以通过从海洋抽水，将澳大利亚广袤空荡的荒地变成繁华似锦的大花园；可以融化北冰洋的冰雪，并建成一座适合人类居住的巨大的透明屋顶；可以通过自动控制的潜水装置，深入无生命生存的大洋底部，挖掘那里的沉沙为人类移民兴建新的居住地；……
如果真能这样在地球表面开辟如此大面积的新大陆，人们起码暂时不用再担心人口膨胀等问题了。而当今后人类再次觉得地球过于拥挤之时，还可以选择移居月球、火星、甚至小行星带，只需使用自我复制的机器人技术为上万亿人类太空移民选择适宜居住的场所就可以了。
电子人
在科幻作品中，电子人往往都是千人一面——要么是维护公平的超人，要么是电子杀手，要么是超级警察。其实，在我们的生活之中已经出现了电子人——他们看起来与正常人一模一样，而且这一趋势还将持续下去。一些升级换代的电子人会在本世纪20年代或30年代投入市场，如助听器、助视器、新陈代谢促进器、人造骨骼、人造肌肉、人造器官等，甚至会有不易被人发现的在皮下植入的电子脑。
电子人是人与机器的结合，这并非一个科幻的概念。英国着名控制论专家凯文·沃里克早在几年前就开始了相关试验。由于他大胆地将电脑芯片植入身体，也因此被称为“世界上第一个电子人”。尽管沃里克的研究招来一片骂声，但他并没有停止自己的研究，而且还断言：“我们人类可以进化成电子人——部分是人，部分是机器。”
沃里克预言，如果控制论进一步发展下去，那么它将用红外雷达帮助盲人“看”东西，通过超声波让耳聋的人“听”到声音。他甚至担心，如果人不与机器合二为一的话，人类可能会在未来变成一种较低等的生命。所以，人类应该从现在开始就着手做这件事，防止这一结果的出现。
太空移民
如果我们人类可以向整个宇宙扩张的话，那我们就再也不必担心地球上的人口太多。早期的欧洲国家曾通过将其过剩的人口运往新大陆而解决人口过多的问题，为什么我们现在就不能这样做呢？有人已经为人类的太空计划指出了道路。
在未来学派的哲学体系里，太空移民是超越人类科技极限的重要部分；同样，由于超越人类科技的发展，才使太空移民成为可能。因为人类依靠天生条件是不可能在太空中生存的，从生理学上讲就会有诸多不可能之处，如肌肉萎缩、肠胃胀气等。如果人类到金星上，则会因高温而融化掉；到火星上则会被冻僵。那么最行之有效的解决办法，就是升级人类身体的能力。也就是说，不是把宇宙地球化，而是将人类宇宙化。
基因疗法/核糖核酸干预
简单地说，基因疗法就是用好的基因替换掉不好的基因，而核糖核酸（RNA）干预则可以有选择地将不好的基因剔除掉。两项技术结合起来，人类就有了一种前所未有的控制我们的基因代码的能力。
现代医学正在试图重新定义“老年”。可能用不了多久，人类就可以轻松活过目前的寿命上限——120岁，这一目标一旦实现就要归功于基因疗法。剑桥大学的生物医学专家指出，在理想环境下，人是能够活到1000岁的。他们认为利用干细胞、基因疗法和其他技术对人的身体进行定期维修，就可能最终完全制止人体的衰老。如果每一种维护方法都可以将寿命延长30年或40年，那么随着科学的发展，死亡就完全可能被推迟。
基因是“生命的设计图”，所以当基因由于突变、缺失、转移或不正常的扩增而“出错”时，细胞制造出来的蛋白质数量或形态就会出现问题，人体也因此生病。所以，要治疗这种疾病，最根本的方法，就是找出基因发生“错误”的地方和原因，然后把它矫正回来或者干脆替换掉，疾病自然就会痊愈。
虚拟现实
虚拟现实技术我们在前面已经进行了详细的讲述，这里不再多说。用不了多久，虚拟现实就不仅仅是视觉上的逼真了，还会具有逼真的触觉——它会让你的感觉相信触觉技术正在传递真实的事情。到那个时候，哪是现实，哪是虚拟现实，恐怕就更加难以区分了。
人体冷冻
人体冷冻是一门新兴科学，主要研究内容是体温对人的寿命的影响。目前，降低人体体温的实验已经取得了一定的效果。据说，如果将人的体温降低2℃，那么一个人便可以多活120~150年。如果真能如此，我们就能像《圣经》里描述的那样，活到700甚至800岁。但是，实验现在才刚刚开始，现在就向世人宣称人类已征服了死亡还为时尚早。
人体冷冻可以被视为一种变相的葬礼。在美国，富人可以选择被埋在地里或被冻起来直到人类发明了重生的技术，但在自然死亡前被冰冻起来会怎样呢？事实表明：这样做，体内产生的冰晶体不会损坏细胞，它们只是将其一分为二。我们现在是不可能让冰箱里的鱼再活过来，但它也不会变成其他的东西，因为它只是被简单地冻了起来。当然，让细胞不死，科学家们还需要创造更多的条件。
为了研究人体冷冻，科学家们需要建一些具备特殊用途的“农场”，里面安置生产液态氮的装置。人体冷冻这项技术对大多数人来说或许是很经济的：冷冻一个人体的价格大约只需要2000美元。经过这样处理的人，实际上就是停止了死亡。这种疯狂的想法在20年后也许真的会变成现实。
不过，人体冷冻术还面临着一个道德方面的问题——一个经冷冻处理的人能适应100或200年后的全新生活吗？这里不排除一个“复活”的人对新生活感到绝望甚至发疯的可能性。因此在不朽的“人群”出现之前，人们必须要先考虑好这些问题。
新知博览——让机器人像人一样行走
科学家预言，若干年以后，机器人能够做到想怎么行走就怎么行走——不仅在平地上，而且能在楼梯、塌陷的路面和斜坡上行走。
目前，大多数机器人的活动是采用轮子或履带的方式。轮子在平坦的地方活动非常灵便，然而在不规则的地面就寸步难行了。即使是履带式的，也并非完全没有问题，大面积接触地面会损坏地面并减慢移动的速度。还有一种方法与这两种方法截然不同，那就是采用特殊的“腿”，以便机器人获得近似于动物或昆虫行走时那种灵巧飘逸的动作。为了达到这种理想状态，研究人员正在研究具有2条腿、4条腿和6条腿的机器人。
对于这类机器人而言，为防止它们跌倒，就需要格外注意它们身体的平衡。为保持这种平衡，必须在其行走时考虑它们身体重心的变化。如果重心不能改变，机器人就会因失去平衡而跌倒。
在研究用腿运动的机器人时，业界内就哪个是改变中心的最佳系统这一问题的争论非常激烈。如果机器人在行走过程使用6条腿，那问题就变得简单了：每次3条腿贴在地面上，利用三角形的稳定性，就能相对容易地保持平衡。但是，腿的数量越多，控制系统就会越复杂，需要的能量也就越多。
为此，人们希望以2条腿行走的机器人的研究能够获得成功，使其成为具有多才多艺的机器人。这类机器人的最大优点在于：凡是人能去的地方，它们也可以到达。从简化机器人身上实现像人一样灵活的行走，难度还是非常大的。事实上，只要能够做到在正常运动（动态平衡）是的那种条件下保持平衡就可以了。利用动态平衡的方法，即使只有一条腿，也能平稳地站立。
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