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第一章 惊世成果(1 / 1)

科学是什么?

西方哲学家、社会学家认为“科学是反映客观世界(自然界、社会和思维)的本质联系及其运动规律的知识体系”(《自然辩证法百科全书》),它具有客观性,真理性和系统性,是真的知识体系。简单来说科学就是事物运动的客观规律,因而能够指导人们认识和改造现实世界。随着人类历史的进步,科学也在不断地发展,并且对社会各个方面发挥着越来越重大的促进作用。人类利用它甚至已能上到太空、外星,下入到地底、深海,大到了解星河、宇宙,小到了解分子、原子、夸克。看看你的身边!哪里没有它的影子?人类已经再也离不开科学了。

科技是什么?科技就是科学的实际应用,是人类生存发展所必需的手段。而在现今还有国界之分时它更是一个国家国力的重要组成部分,所有国家都在全力提高本国的科技水平。因为它们都知道一旦落后就会处处受制于人,甚至有亡国灭种之祸!所以在东方慧看到我军因为科技落后于美国而倍受欺侮时(电子战中大败,我军部分系统遭到干扰破坏,而却拿对方全无办法。美国空军、海军也是耀武扬威,他们的侦察机甚至侵入我国海域上空,且在我军出动军机下还敢掉头与我军机擦肩而过,后逃之夭夭嚣张之及。),激愤之下决定利用手里的科技在最短的时间内缩短或消除这种差距,好增我国力扬我国威。

可是他真的下定决心后又有些不知所措,不是他有什么困难无法展开研究,而是可选的领域太多不知从何入手。当今科技前沿又可分为生命科学、信息科学、能源科学、海洋科学、材料科学、空间科学、环境科学、软科学八大领域,每一领域又都十分重要、一样也不能忽视,既然要选就要选最有用的,不能浪费自己的才能与宝贵的时间。(东方慧拥有部分另一时空的先进科技,而那些科技最少要比现在先进百年。按说有了这些他在科技方面应该是几乎无所不能了吧?不,他只是比其他人知道多点,研制起来容易点罢了!一来,那些科技毕竟不是这个时空的,虽说相对先进,但研究方向、基础、各种因素并不一样,能用到的只是部分其它只能作为参考。二来,小灵通的资料也不全,而不完善的科技既危险也无法发挥它应有的作用,特别是先进的科技都不是单独存在,它们之间存在着很紧密关系,一样新科技的实用化必然要有大量其它科技来支持。三来,当今的条件还无法把那些科技真正实用,‘基地’中的设备有限且能用的只有一部分,只能少量制造无法大量生产,而一个国家真正强大不是光靠一、两件先进产品就行的,这需要各方面的提高。就拿科技来说,纸上谈兵是没用的,只有投入实际应用才真正发挥它的作用。比如一个国家因为没有核武器而倍受有核大国的欺侮,为了不被欺负用各种方法是偷、是抢、是自己研制都好,总之掌握了制造核武器的技术,但是既没核原料又没设备,最后还不是抱着一堆废纸,继续承受原来的痛苦。)经过左思右想后终于选定了纳米技术作为这次研究的目标。

纳米的英文名称是:nanometer,简称nm。是一种物理概念,也就是一种长度单位,一纳米为百万分之一毫微米,即一毫微米,也就是十亿分之一米,千分之一微米。大约是三、四个原子的宽度,相当于十个氢原子一个挨一个排起来的长度,20纳米相当于1根头发丝的三千分之一。而纳米技术则是指在纳米尺寸范围内,通过直接操纵和安排原子、分子来创造新物质。简单说,纳米世界就是一个微观世界,纳米技术是我们操纵微观世界要使用的技术。

纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术,它是现代科学(混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)结合的产物,又将引发一系列新的科学技术,例如纳电子学、纳米材科学、纳机械学等。对东方慧来说再没有比这更好的选择,因为它不仅仅会影响材科学、电子学,还将影响物理学、化学、生物学、材料、医疗卫生、通信、能源、航天航空、环境保护、制造业等等--实际上没有不受纳米技术影响的领域。可以说未来几乎所有现代技术领域的创新和技术进步都离不开纳米技术。

特别是它在军事领域里的作用更大,既可以研制出全新武器又能对传统武器装备纳米技术改造和提升。如只有麻雀大的‘纳米卫星’重量不足100克,且成本低、功能强、又可批量生产和部署,一枚中等火箭即可将成百上千颗这种卫星射入近地轨道;‘蚊子导弹’可神不知鬼不觉潜入目标内部摧毁它;‘蚂蚁士兵’既可无声无息潜入敌方搜集情报,也可对电脑网络和通信线路进行破坏;‘间谍草’状似小草,实为战场微型传感网络,装有敏感电子侦察器、照相机和感应器,具有人的‘视力’功能,可将感受到的如坦克车行进等情报传回指挥部。此外,纳米技术还可用以研制超级隐形涂料、智能灵巧军服和成分金属颗粒的新型发射药等。生产纳米武器装备,所耗极小,且可靠性极高,研制、生产周期都大大缩短,而使用起来也非常方便。

纳米技术除了研制新武器外,对传统武器也具有非常大的意义。就拿轻武器来说,就完全可以作到脱胎换骨。首先重量将减轻许多,轻武器的大部分都是金属机件,在使用强度高几十倍又像橡胶一样富有弹性的纳米金属后,会使它们的质量减少到原来1/10。这样一只步枪只有0.5公斤,而一只大口径的狙击步枪也只是1-2公斤左右。再有现代瞄准具已经发展到第三、四代,发展趋势之一就是观、测、瞄一体化和自动化,要实现就必须制造出体积小、质量轻、性能好的电子元件。而纳米技术就完全可以做到。特别是目前我军装备的轻武器如步机枪对付敌武装直升机、巡航导弹、轻形装甲等目标显得力不从心时,如果能够在不长的时间里研制出利用纳米技术制造的轻武器,就可以从根本上解决这个问题。

因此纳米科技可以说是未来最重要的科学技术,各国当然不会放过,从大西洋到太平洋,从日本到欧洲,一些国家纷纷制定相关战略或者计划,投入巨资抢占纳米技术战略高地。许多国家调整了现有的研究机构,加强基础设施的建设和人才的争夺。尤其是一些发达国家对现有的科研机构进行了调整和改组,建成若干新的以纳米科技为主要研究方向的组织机构,加强综合研究实力和技术转化能力,同时纷纷建立新的纳米科技研究、开发中心达90余个,以此资助杰出的研究群体和网络,建设必要的先进研究设施,吸引优秀人才,并培养人才满足未来产业界的需求,以保持持续发展能力和长期领先地位。环球同此凉热,纳米科技有我国也逐渐受到重视。早在纳米科技兴起之时,中科院就紧跟国际水平,用原子“写”出了“中国”和中国地图。近年来,科技部、中国科学院和国家自然科学基金委等部门纷纷在立项和资金上对纳米研究给予支持。中国科学院更是在知识创新试点工程中,将纳米材料的研究和开发列入首批20个重大项目之一,并投入2000多万元予以强力支持,纳米研究的专门机构中国科学院纳米科技研究与发展中心也在筹建之中。

但是,差距也是十分明显的。第一,发展纳米科技需要大量的,长期的经费投入。而光美国政府每年投入经费就有上亿美元,且每年都在增加。在纳米领域内,各国的投入占全球总投入的比例为:美国为33%,日本为29%,欧洲占24%,其他国家为14%。相比之下,中国在纳米科技的投入实在太低,仅为美国的1-3%,比台湾和韩国还少。

第二,国外政府对纳米科技领域的投资集中在长期的、战略性的研究项目。日本准备设立纳米材料研究中心,把纳米技术列入新5年科技基本计划的研究开发重点;德国也把纳米技术列为21世纪科研创新的战略领域,19家研究机构专门建立纳米技术研究网;美国更是将纳米计划视为下一次工业革命的核心,如美国能源部筹建的6个国家纳米科技中心,每个建设费为3000-5000万美,元试图像微电子那样在这一领域独占老大地位。从我国在纳米科技不同的领域的投资来看,纳米材料方面的投入明显高于其它领域的投资,而目前在建设基础设施和发展基础技术方面的投资却极少。

第三,我国在纳米科技的主流科技方面,如纳米电子与器件、纳米生物、纳米探测的仪器和技术等领域的科学基础和工业科学基础薄弱,在这方面缺乏竞争力。

这些不利因素却恰恰是东方慧能解决的,而作为一个真正的中国人,又有谁能眼睁睁的看着祖国落后而不顾?这当然是不可能的!首先重要的财力他有,虽然总共不过才150亿人民币,能马上拿出来的也只有几十亿。作为发展纳米技术的启动资金还是够的,且现在相关产业一年的营业额就已经达到了100亿美元。有预测说,到2010年,纳米技术的市场容量将达14400亿美元。这样,只要能出成绩先期的投入能很快收回,而且还会有非常大的利润,再投入研究,再收获,只要能形成良性循环,一切就都好办了。这样一来也能在基础设施和发展基础技术方面大量投资了。最后的科学基础虽然不是一天两天就能赶上的,不过东方慧还是有办法,那就是利用远超他国的科技。

不过因为前面所说原因,他不能直接使用必须另想办法把那些知识转化成现实生产力,这就需要大量的研究。

公元1996年农历丙子年(鼠)

7月1日星期一农历五月十六(中国共产党建党日、世界建筑日)

“哒哒哒”伴随着清脆的声音东方慧十指在不停的敲击着键盘,眼睛也同时目不转睛的盯着显示器上飞快变换的画面,神情也显得非常紧张。因为经过一个月的研究实验,现在已经是最后关头了,只要这最后一步能完成就大功告成。

这一个月来东方慧可以说是废寝忘食,吃住都在这间东方集团所属的‘纳米实验室’(新设立的,西门他们为了他的研究专门购进了一批研究器材,并把正在组建中的实验室挑最好的拨出了一个给他专用),还是第一次辛苦到这种程度(以他的才华和先进的器械,以前的实验都没费吹灰之力,即使没有条件的只要用电脑作模拟实验,结果也能很快出来,甚至比实际实验还方便)。没办法,不用现有器材实际操作就没有意义了,如果使用那些特殊器械来实验是很容易,不过他现在是寻找纳米科技的实用而不是研究新科技,现有器材用不上就等于失败(如果不是先进器械有限,他也不会选这种麻烦的方法)。

不过也不是没有好处,起码对东方慧日后成为人类历史上最伟大的科学家(名声超过爱因斯坦)起到了锻炼的作用。以前他从没遇到真正的困难,读书有一目十行、过目不忘、举一反三的能力,对别人深奥的知识对他来说却十分简单。后来有了小灵通和地下基地,甚至连现在的最好科学家都没法相比,他的知识已经远远超过了现在的范畴,对那些所谓最先进的科技更是不放在眼里了。更别说现在还是一家国际性上市集团的老板,身家已过百亿且还在增长中,成为世界首富只是早晚的事。他可以说是一帆风顺没遇过什么困难就有了现在的成就,这并不是好事,没有经过千锤百炼的刀剑再好看也成为不了真正的利刃,非常容易折断。所以适当的困难反而有益无害。

开始的时候他确实遭遇了巨大难题,两个文明的差异实在太大,就如同让19世纪的人来研制火箭,其中的困难可想而知。就算这样,东方慧也比其他人要好的多,和小灵通相处的三年也不是白费的,对另一文明的了解敢说不次于那边的普通人。而且起码他有了具体的研究方向、目标,还可以作为参考。如同作一道非常难的数学题,在作不出来时看下最后答案再作就容易多了,可能其中的过程要复杂曲折不少,但有一线曙光总比完全在黑暗中摸索要好的多。何况他的电脑还安装了最好模拟实验系统,正确率几乎是100%,有了这个进展也加快不少。渐渐的一切都上了轨道,在他的不懈努力下居然创造了一个奇迹,只用二十天就完成了所有的基本实验(实际上主要是通过大量的电脑模拟实验,真的实验时才挑出最有用和最接近的)。

可是结果却让他非常不满意,成功的案例只有几个,和他定下的目标相差太多。这里的原因除了差距太大还有这里的设备不够好,用现在的标准来说也只是不错而不是最好。(高有能球磨机2台、差热分析仪2台、金相显微镜一台、各类管式电炉4台、高温箱式炉2台、显微硬度仪1台、各种精密天平4台、超声波清洗仪一台、恒电位仪和超低频信号发生器及X-Y函数记录仪等辅助设备一套、快速凝固条带机一台、电镀设备2套、化学镀设备5套等等。时间太短,这些精密仪器国内又很少,而在国外又属于管制品,能弄到的只有这些)

于是东方慧开始进行反思,以找出解决之道。他对两个文明之间的纳米粒子制备方法进行了比较,在所有的纳米科技里只有它还比较成熟一点,有希望实用化,其它的只能作为一种理论就如同爱因斯坦的相对论,不经过长时间的摸索研究没有任何用处。

现代的纳米粒子制备方法分物理法和化学法两大类。

1物理方法

(1)真空冷凝法:用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等粒子体,然后骤冷。其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控,但技术设备要求高。

(2)物理粉碎法:通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子。其特点操作简单、成本低,但产品纯度低,颗粒分布不均匀。

(3)机械球磨法:采用球磨方法,控制适当的条件得到纯元素、合金或复合材料的纳米粒子。其特点操作简单、成本低,但产品纯度低,颗粒分布不均匀。

还有放电爆炸法、机械合金化法、严重塑性变形法、惰性气体蒸发法、等离子蒸发法、电子束法、激光束法等。

2化学方法

(1)气相沉积法:利用金属化合物蒸气的化学反应合成纳米材料。其特点产品纯度高,粒度分布窄。

(2)沉淀法:把沉淀剂加入到盐溶液中反应后,将沉淀热处理得到纳米材料。其特点简单易行,但纯度低,颗粒半径大,适合制备氧化物。

(3)水热合成法:高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合成,再经分离和热处理得纳米粒子。其特点纯度高,分散性好、粒度易控制。

(4)溶胶凝胶法:金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化,再经低温热处理而生成纳米粒子。其特点反应物种多,产物颗粒均一,过程易控制,适于氧化物和Ⅱ~Ⅵ族化合物的制备。

(5)微乳液法:两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液,在微泡中经成核、聚结、团聚、热处理后得纳米粒子。其特点粒子的单分散和界面性好,Ⅱ~Ⅵ族半导体纳米粒子多用此法制备。

还有气相燃烧合成法、气相还原法、等离子化学气相沉积法、溶胶一凝胶法、共沉淀法、碳化法、微乳液法、络合物分解法等。

另一文明则通过能量进行操控(他们对能量的了解和使用都已非常成熟,操纵起来也是如臂指使,几乎可以作到所有事,只是需要的能量太庞大了,不过一次制造的数量非常惊人)和直接使用已经制作好纳米机器人(这种方法更容易一些,再细微的地方也能既快又容易的改变,其实再有大量后速度不比前一方法慢,不过,为防止造成灾害对纳米机器人有各种极之严格的限制,数量也被严格控制)。

我们的方法数量虽多但效果却根本无法与他们的相比,复杂程度、技术要求都实在太高了,以现在的技术就是知道了结构组成、制造工艺也没用,缺少了一种适合现在能使用的方法。经过反复思索东方慧灵光一闪终于想到了办法,以前和小灵通学习时曾听它说过有一种特殊物质可以影响原子、分子的排列,有一段时间里是另一文明纳米技术的重要方法,不过后来有了更好的办法就被放弃了。如果这种物质现在就能合成的话,所有的难题将迎刃而解。

专门联系上小灵通后通过详细了解,发现制造这种物质以现有条件也不是完全没希望。经过电脑计算终于找到了合成的方法,有意思的是制造它也需要大量的纳米技术,不过异常复杂。东方慧于是把所有都精力投入了这里,进行了频繁的实验。现在就是在检验成品,虽然失败了许多次,不过他很有信心这次一定能成功。

敲下最后一下回车键,东方慧停止了所有动作,如同等待判决的犯人,所有心神都集中到显示器那尺寸之地。在他全神贯注下所有图象消失了,剩下的只有检验中的字样和微小的机器声。只过了一分钟电脑就在“叮”的一声后显示出了最后结果。

东方慧先是木雕泥塑般静止不动,这样足足过了5分钟才有了后续动作,只见他抬起右手缓缓划过屏幕上‘检验已完成,符合率达100%’几个不断闪动的红色大字,口里也低声念了出来,而脸上还是面无表情。当右手完全离开液晶显示器后却立刻握紧成拳头并举了起来,并高呼:“呀!~~成功了、成功了,终于全都完成了!哈哈哈!”伸手抓过电脑不远一篮球大小充满金属感的奇异仪器,兴奋中不断亲吻着,甚至抱着它在实验室内四处乱晃。

稳定心神停止亲吻后小心放好‘球形仪’,接着如同弹钢琴般在表面敲击了几下,它就立刻起了变化。先是1/4的部分被收入了里面,再来伴随一阵稀薄的白气从暴露的内部升出一支半满试管,里面是一些白色颗粒状物质。视若珍宝般抽出试管后就小心翼翼捧在手里,升到与视线平行时就左右转动欣赏起来,眼中满是得意与笑意,还不住赞叹道:“真是太完美了!在我所有成就里没有比这更完美的了!我这一个月来的努力总算没白费!有了它我能作的事情就更多了,许多的不利因素与不足之处都能克服和弥补了,祖国也能在这场世界性的角逐中获得胜利。”这次成功对他的意义要超过以往任何一次,以前都是在自己拥有绝对优势下成功的,付出的努力远不如这次,依靠自己克服重重困难最后获得成功还是首次。

“啊……”兴奋过后东方慧打了个哈欠觉得眼皮都快睁不开了,在这一个月里他每天平均只休息不到5个小时,特别是最后几天睡眠时间更是减少到3小时以下。不过,因为神经绷的太紧了反而感觉不到疲惫,都成功了精神也放松下来这才觉出困来。

本来还想找人一起好好庆祝一下,但实在是太累了,只有移后。看来他这个月来没少遭罪,这不,才收拾好一切躺到床上,头刚沾到枕头就进入了梦乡!

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