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1991-12-23第7版面所有文章内容

一年来世界科技的重要成果

第7版(国际)
专栏:年终专稿

  一年来世界科技的重要成果
  高陆
1991年,世界各国科技发展步伐快,竞争激烈,新发现、新理论、新技术、新产品大量涌现。
基础研究
现代高技术的发展有赖基础研究的突破。来自欧洲14个国家的科学家,最近在英国卡勒姆联合欧洲核聚变环形装置上,首次成功地进行了氘氚核聚变反应实验,输出功率近2兆瓦,持续时间达2秒,这是40年来世界范围内核聚变研究的一个重要里程碑,使人类对核聚变的探索从科学可行性阶段进入了工程技术可行性阶段。苏黎世IBM(国际商用机器公司)研究所和美国洛斯阿拉莫斯国立实验室分别发现超导材料的特殊分子结构和超导现象的独特缺陷,揭开了超导电流不衰的奥秘。
瑞士和法国科学家开发出迄今最大孔隙结构的分子筛,是一类极有前途的新催化剂。美国化学家利用激光束激发和控制化学反应获得成功,为更有效地控制化学反应开辟了新路。
今年,天文学方面有一系列重大发现,开阔了人类对银河系和宇宙的认识。美国贝尔实验室用电荷耦合器件组装的灵敏探测器,发现宇宙含有大约200亿个银河。英、美天文学家小组发现宇宙最明亮的星体,其放射量是银河系能量的3万倍。科学家还发现迄今最亮的第三爱因斯坦环,对了解宇宙大小和年龄具有重要意义。澳大利亚天文学家发现一颗称为1991DA的小行星,它的异常轨道用现有太阳系演化理论无法解释。哈勃望远镜发现了距地球17万光年的新星。中国科学院北京天文台观测到太阳大耀斑,爆发强度超过宁静太阳60倍。美国使用大功率雷达系统对水星进行观测,获得迄今世界上第一张完整水星半球雷达照片。天文学家在观测手段方面也有突破。
澳大利亚和美国科学家首次成功地进行了覆盖半球的海底声波试验,为人类控制温室效应的研究提供了科学依据。
光电子信息技术
苏美两国科学家经20年的合作,终于开发出X射线聚焦装置,这项划时代的技术成果将在医学、微细加工、天文和物质分析等方面有重要应用价值。日本推出第五代“会思考”的电子计算机并行网络系统,它既可用于演算,又可进行逻辑推理。美国研制成每秒运算1万亿次的超并列超级计算机;在日本和美国,新的微电子器件不断涌现,制成了高温超导集成电路、光神经芯片、256兆位动态随机存取存贮器等。它们对下一代进一步高速化、智能化、小型化计算机的研制将起关键作用。
在激光领域,美国研制成每秒发光3500亿次的世界最高速半导体激光器,小型、大功率、高效率量子阱激光器和蓝绿色半导体激光器;日本制成室温下连续工作的表面发射半导体激光器。在通信方面,美国实现了传输速率为2.4万亿位的无中继站长距离通信,从而创造世界纪录;日本在氟化玻璃中添加镨,制成新型光纤放大器。日本的“模糊”产品已进入生产部门,高清晰电视节目开始试验播送。
生命科学
 继去年科学家首次在人体内进行基因治疗实验以来,各国在这一领域的研究取得更多进展,科学家们现正对多种临床上难以治愈的人类疾病开展治疗,如高胆固醇血症、帕金森氏综合症、心脏病、肾癌、结肠癌、皮肤癌、卵巢癌等。
动植物生物技术应用前景广阔。美、英科学家运用基因重组技术,成功地培育出奶中含有人体蛋白的母山羊。这种山羊的奶中含有可治疗心脏病的纤维蛋白溶酶活动因子,为生物制药开辟出一条简便、低成本之路。比利时和美国科学家采用基因工程生产出雄性不育油菜,并已进入大田实验。
随着生物学实验方法和手段的日趋完善,各国生物学家在生命科学领域又有一些重要发现。美国科学家发现嗜中性白细胞内存在一种人体自然产生的威力强大的超广谱抗菌素——防卫素,并发现癌基因易发突变点、膀胱癌有关基因P53等。早老性痴呆症的第一个缺陷基因已被英国科学家发现,他们还发现了决定包括人在内的哺乳动物性别的遗传基因SRY。日本科学家发现3种能抑制导致人体衰老的活性氧基因,并已确定了其中一种基因MVRA的碱基序列。美国匹兹堡大学成功地进行了全世界首次小肠移植术,可能成为根治严重消化疾病的一种方法。法国科学家在人体内进行艾滋病病毒疫苗试验。澳大利亚某医院研究出一种“三明治层状结构”的人工皮肤,移植到患者身上并无排斥迹象,可能使严重的皮肤损伤传统治疗发生革命性变化。
新能源 新材料
在人类通过受控核聚变以1升海水代替300升汽油的理想变为现实之前,太阳能可谓最洁净最具吸引力的替代能源。普及太阳能的关键在于提高效率和降低成本。美国开发出光电转换率在地面为35.6%、在宇宙为30.8%的世界最高性能串联型太阳电池;澳大利亚用激光技术制成的太阳电池在不聚焦时转换率达24.2%,且成本降低到与柴油发电相当。苏联发明家利用气体分子结合研制成光热反应器,能把阳光转换成高值热能。美国推出新型太阳能接收器,其热能转换率达90%。日本成功地实现了11兆瓦世界最大规模的燃料电池发电,能源转换效率最高可达73%。美国研制成功世界首台以氢电为动力的汽车,能量转换率比普通内燃机高1倍以上。法国开发出一种薄如纸的新型电池,能反复充电上千次,充电1次可供1辆电动汽车行驶300公里。
今年科学家首次发现掺钾碳60具有超导性,在世界范围内掀起碳60的研究热潮。日、美、德、英等国科学家对碳60及一系列同素异构体材料在批量制备、结构测定、化学物理性质、超导电性等方面连获成果,超导转变温度最高达43K。日本研究人员发现一种新的管状碳分子晶族,是继石墨、金刚石、碳60后的第四种碳晶格结构。
人工合成金刚石向实用化迈进。美国科学家用强激光处理,以铜为衬底制成单晶金刚石膜,这将大大促进微电子工业的发展。
超导材料应用研究喜获进展。美国科学家发明一种用钇钡铜氧材料制造高温超导约瑟夫森结的新技术,将其工作温度从液氦温区提高到液氮温区,开拓了约瑟夫森结的应用范围。
美、日、欧共体相继制定纳诺技术发展计划,已取得初步成果,实现了纳米刻蚀。
航空航天技术
1991年航天飞行进入一个新阶段。苏联发射第一颗“钻石”民用雷达卫星;“联盟TM—12”宇宙飞船与“和平”号轨道站实现了对接。欧空局成功地发射了第一颗地球遥感卫星ERS—1。法国用阿丽亚娜44L型火箭发射,迄今世界上最大的民用通讯卫星。美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机宇航员进入太空行走,测试运载工具后安全返回地球。“哥伦比亚”号航天飞机进行微重力环境下人体适应状态实验,发现微重力环境下人体适应速度非常缓慢。
“麦哲伦”探测器完成首次金星考察,人类获得第一张完整金星地图。“伽利略”木星探测器在世界上首次完成在行星间飞行的航天器自拍飞行图像。

核聚变研究的重大突破——访联合欧洲核聚变实验室

第7版(国际)
专栏:

  核聚变研究的重大突破
——访联合欧洲核聚变实验室
本报记者 陈特安
联合欧洲核聚变实验室的科学家们把今年十一月九日视为“历史性的日子”。就在这一天,他们首次成功地实现了受控核聚变反应,获取了大量的电能,从而使人类多年来获取一种充足而无污染的核能的科学梦想向现实大大靠近了一步。
联合欧洲核聚变实验室位于牛津南面七英里处,泰晤士河经这里蜿蜒东流。最近,记者慕名访问了这个核聚变实验室。
联合欧洲核聚变实验室是英国仅有的重要的国际性实验室。屹立在乳白色建筑群里的联合欧洲核聚变反应堆快中子转换器,也称环形装置(JET),是目前世界上最大的聚变试验装置,高十米,重三千五百吨,状若巨大的“磁瓶”,耗资五亿英镑。实验室发言人约翰·马佩尔强调说,环形装置旨在探索从核聚变中获取新的能源。来自欧共体成员国以及瑞典、瑞士共十四个国家的四百八十名科学家、技术人员和三百名工人在这里工作,其中一半是英国人。实验室现在每年预算七千五百万英镑。
“环形装置在过去的八年里,一直保持运转,而突破性的进展终于在十一月九日晚发生了。”主人一边带着我们参观环形装置控制室,一边带着几分自豪的口吻介绍说,那天晚上七点四十四分,科学家们第一次在聚变“瓶”里加进氚,在世界上首次使用了未来核聚变发电厂所要用的那种燃料——氢的同位素氘和氚的混合物,其混合比为:氚占百分之十四,氘占百分之八十四。科学家们在试验中两次开动机器,两次都产生聚变反应。这次试验的磁约束时间虽然只持续了两秒钟,等离子体的温度达到了二亿摄氏度(比太阳中心的温度还高十倍),结果产生了近二兆瓦的电能。环形装置主任保罗·亨利·里布特博士说,“从受控核聚变反应堆获取大量的电能,这在世界上还是第一次。”
事实上,联合欧洲核聚变环形装置的多年试验,已取得了令人瞩目的成果。据主人介绍,它已取得了所有核聚变机器设计的参数,并取得一份七百一十万安培的等离子体流的记录;它的试验比任何其它核聚变试验更接近于在聚变反应中所需要的那种等离子体;它在分开的试验中已能为受控核聚变反应取得所需求的等离子体的温度、密度等各种参数。
当然,核聚变实验室的科学家也看到,在核聚变能投入商业使用之前,还有很长的路要走。例如,如何使核聚变获取的能量超过所消耗的能量;如何使环形装置能持续自身点燃等离子体,使反应持续时间更长;如何防止用氚量过大可能产生放射性核垃圾等问题。据估计,受控核聚变能要进入商业使用,至少要到二○四○年前后。         
(本报伦敦电)

高技术:西方竞争焦点之一

第7版(国际)
专栏:

  高技术:西方竞争焦点之一
  张友新
随着科学技术的迅速发展,人类社会的诸多方面发生了明显变化,在今年初结束的海湾战争中,高技术发挥的重大作用举世瞩目。面对急剧变化的国际形势,西方国家在高科技领域进一步展开一场“席卷全球的大战”。
当前,西方国家高技术竞争的格局主要由美国、日本和西欧三方构成,其基本态势是:
美国在高科技领域至今仍居领先地位,但近年来其优势不断下降。今年3月,美国竞争委员会发表调查报告说,在94项关键技术中美国有15项远远落在后面,它们是计算机技术、机器人技术、自动化设备、显示材料、存储芯片等,还有18个领域(如激光器等)处于劣势。日本在高科技总体上落后于美国,但日本的攻势却咄咄逼人,与美国的差距日益缩小,在一些关键领域已超过美国。比如,在计算机软件开发方面,日本领先于美国。西欧急起直追,高技术研究进展显著,在不少领域对美、日构成威胁,有些方面已超过美、日。
西方高科技竞争主要在以下几个方面展开——
争夺“制高点”。在高科技总体上,美日欧三方着眼于下个世纪,制定宏大规划,投入巨额资金,力求在高技术战略上夺取优势。尽管苏联和东欧的局势发生了变化,但美国“战略防御计划”经过调整后继续实施,其发展势头不会减弱。该计划重点是研究发展新机理武器,充分开发航空、航天、激光、红外、微电子、信息、遥感、遥测、遥控和新材料等领域的高技术,目的在于夺取高科技竞争中的优势地位。美国战略家认为,该计划的发展,将成为综合国力的“助推器”。西欧国家加紧实施“尤里卡计划”,它是西欧国家集团走向21世纪总体战略的一个重要组成部分,具体的“研究与开发总体规划”(1990年至1994年)已经出台,它以信息为重点和突破口,涉及材料、环境、生命、能源、人力资源等领域,力争取得更多的高科技新成果。面对美欧的挑战,日本另辟蹊径,制定“人类新领域研究计划”,将投入1万亿日元,目前正在积极实施。该计划重点是生命科学和生命技术,力图占领这一高技术前沿,并带动一系列高科技项目的突破。
在高科技局部上,美日欧的争夺呈现争先恐后、日新月异的景象,它们激烈竞争的主要领域有信息、通信、生物、新材料、超导、新能源、航空、航天、海洋和人体等高新技术。例如,美日欧科学家高温超导的研究,不断突破,形成你追我赶之势。高清晰度电视是美日欧高技术竞争的另一热点,日本在研制中一路领先;欧洲成立了国际高清晰度电视公司,急起直追,预定1995年正式在欧洲市场上推出;美国不甘落后,今年初取得两项技术突破,可能异军突起。
争夺人才。世界上科技人才匮乏,因而科技人员成为各国争夺的对象。美国千方百计挖掘别国科技人才,今年初美国10多家大公司以提供科研经费为名从日立、东芝、日产等公司招聘一流科学家,还以奖学金引诱在日本名牌大学最优秀的学生。日本也以其雄厚的经济实力在世界上争夺人才,参加“人类新领域研究计划”科技人员中,将有1/3来自国外。英国科技人才流往美国的现象十分严重,近年来,仅英国皇家学会的会员出走者就有250多人。
争夺市场。发展高技术不只是为了攀登荣誉的高峰,更主要的是为了发展经济。高科技成果转化为高技术产品,并大踏步进入市场,这个趋势今年更加明显。在现实市场上,经济合作发展组织24个成员国的制成品出口中,高技术产品目前已占40%,高技术产品的出口量增长已快于低技术产品的出口量增长;日本高技术产品在国际市场上所占的份额3年前就超过了美国和西欧。据估计,北美和西欧的高技术产业的总收入到1995年将达到1280亿美元。

崛起中的纳诺技术

第7版(国际)
专栏:

  崛起中的纳诺技术
  姜岩 曾飞
近几年来,一种在微观环境下工作的新技术——纳诺技术正在迅速兴起,它将使人类认识和改造自然的能力直接延伸到分子和原子,从而成为实现新技术革命的一种重要手段。
纳诺技术是伴随着微电子技术的蓬勃发展于近几年兴起的。它是一种操纵原子、分子或原子团和分子团使其形成所需要的物质的技术。
实现纳诺技术的途径有二,一是由宏观向微观,即用宏观的方式将机器制造得越来越小,它为纳诺技术的实现和应用提供了必要的参考;二是由微观向宏观,即直接操纵原子和分子,对它们进行不同的排列组合,形成新的物质,制造出具有新功能的机器,这是实现纳诺技术的根本途径。
目前,由宏观到微观的工作已取得一定的成就,超大规模集成电路的结构越来越细微,各种微型机器不断问世。日本科学家现已制成64兆位记忆芯片,在这个只有指甲大小的芯片上,密密麻麻地布满了1.4亿个电子元件,而连接它们的电路只有0.4微米宽,相当于人的头发丝直径的4‰。
由微观到宏观的工作刚刚起步。1990年4月,美国国际商用机器公司(IBM)的两名科学家宣布,他们利用扫描隧道显微镜操纵氙原子,在镍板上拼出了“IBM”字样;1991年7月,该公司的科学家又将单个或成团的硅原子移动到预定的位置上。另外,在分子量级上探讨计算机技术也有初步进展。据英国《科学与公共政策》杂志报道,科学家最近研制出一种大小只有4纳米的复杂分子,它具有“开”和“关”的特性,可由激光驱动并读出处理结果,其开关时间为3微微秒,为新型光计算机的研制提供了可能。
迄今为止,人类对自然界的控制范围绝大多数都在微米级以上,如果人们能够直接操纵分子和原子,那将是技术上的重大突破。
利用纳诺技术可制成万亿次计算机,目前科学家所期望的光芯片和生物芯片也成为可能。纳诺技术可使基因工程技术变得更为可控,人们可以按自己的需要制造出各种各样的生物“产品”,农、林、牧、渔业将因之发生一场深刻的革命,人类的食品也将大大丰富。整个化学工业也将直接建立在原子量级上。人们还可按需要利用原子和分子组装出纳诺机器,其速度、效率都将比现有的机器大大提高,并且很少污染环境。微型机器的问世将解决大量的疑难病症。医生可以利用微型机器直接打通血栓,杀死癌细胞,也可修复受损害的人体组织。微型手术刀只有一根头发的1/100那么小,所以不用开胸就可进行心脏病手术。利用纳诺技术可以制造出大量特效新药,还可以制造出移植手术所需要的各种器官。另外,纳诺技术将使得不同形式能源之间的转换变得简单易行,从而大大满足人类对能源的需要。
目前,以美国、日本、西欧为代表的西方发达国家已开始在纳诺技术领域展开激烈竞争。美国在从宏观到微观的工作中与日本不相上下,而在由微观到宏观的工作则借其发达的基础学科而领先;日本利用其发达的应用技术在由宏观到微观的工作中取得了较大的成果,但因其基础研究薄弱在由微观到宏观的工作中显得力不从心;西欧国家因技术、资金和人才的匮乏,在这一领域竞争中取胜的可能性目前看来不大。

第四宇宙速度

第7版(国际)
专栏:答读者问

  第四宇宙速度
问:何谓“第四宇宙速度”,请解答一下它的含义。
河北读者 马文
答:在近代的火箭技术上,人类早已实现了三种宇宙速度。所谓第四宇宙速度,是指冲出银河系的最低的发射速度。第一宇宙速度是要使航天器绕地球旋转而不掉落到地面的最低发射速度(7.91公里/秒);第二宇宙速度是航天器如欲飞离地球而不再返回的最低的发射速度(11.19公里/秒);飞出太阳系的最低发射速度称第三宇宙速度(16.66公里/秒)。由于人类对银河系的了解尚在进行中,它的精确质量和半径尚未清楚,因此第四宇宙速度的数值只能估算,大约在110—220公里/秒之间。目前,人类还没能实现第四宇宙速度。  
                 (川)

图片

第7版(国际)
专栏:

图为阿根廷建立在南极乔治王岛上的“希望”考察站。
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