電子發(fā)燒友網(wǎng)最新前沿技術(shù)精彩賞析（二）

電子發(fā)燒友網(wǎng)訊：一個(gè)優(yōu)秀的技術(shù)工程師不可能只是沉浸于一個(gè)狹小的技術(shù)領(lǐng)域中閉門(mén)造車(chē)，足夠優(yōu)秀的工程師總是能在工程設(shè)計(jì)中運(yùn)用發(fā)散思維整合各種最新科技或前沿技術(shù)，打開(kāi)創(chuàng)意產(chǎn)品設(shè)計(jì)之門(mén)，為通往優(yōu)秀工程師之路上積聚點(diǎn)滴技術(shù)精華而添磚加瓦。為供電子發(fā)燒友網(wǎng)工程師讀者參考之需，電子發(fā)燒友網(wǎng)整合了令人拍案叫絕的《電子發(fā)燒友網(wǎng)最新前沿技術(shù)精彩賞析》系列絕對(duì)新科技文章，本文為第二期，后期還將陸續(xù)推出其他相關(guān)系列，敬請(qǐng)留意。

1、MIT研發(fā)電源轉(zhuǎn)換效率達(dá)230%的LED技術(shù)

據(jù)美國(guó)媒體近日?qǐng)?bào)導(dǎo)，美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）的研究人員通過(guò)一種插座轉(zhuǎn)換設(shè)備使發(fā)光二極管（LED）能夠比其消耗的電功率釋放出更多光功率，電源轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到100%以上。

LED發(fā)光原理是將電能轉(zhuǎn)換為光。目前，設(shè)計(jì)出既明亮又高效的LED燈的最大障礙之一，是增加LED燈的輸出功率反而導(dǎo)致其效率下降。而麻省理工學(xué)院的研究人員解釋說(shuō)，他們的研究成果大大降低了外施的電壓。根據(jù)計(jì)算，當(dāng)電壓減少到一半，輸入功率降低了4倍，而發(fā)出的光功率與電壓保持一致，也達(dá)到一半。換言之，當(dāng)輸出功率下降時(shí)LED發(fā)光率卻在增加。

在實(shí)驗(yàn)中，研究人員減少了LED的輸入功率，僅30皮瓦，而測(cè)量到輸出達(dá)69皮瓦的光量，效率高達(dá)230%。將相同的物理機(jī)制作用于任何LED，在外施電壓作用下，電子和空穴有一定的概率產(chǎn)生光子。研究人員并沒(méi)有像其他的研究一樣試圖增加這種概率，而是利用發(fā)生于設(shè)備里原子晶格的振動(dòng)所散發(fā)的少量余熱產(chǎn)生更多電力。

這種利用余熱發(fā)光的過(guò)程可使LED稍微冷卻，其操作類(lèi)似一個(gè)熱電冷卻器。雖然在室溫條件下，冷卻不足以提供實(shí)用性的溫度，但它有可能被用于設(shè)計(jì)不產(chǎn)生熱量的燈。當(dāng)作為熱泵時(shí)，該設(shè)備可有助于固態(tài)冷卻應(yīng)用程式，甚至是發(fā)電機(jī)設(shè)備。

理論上，這個(gè)低壓策略能夠在低電壓下產(chǎn)生任意高效的光子，研究人員希望該技術(shù)能提供一種新的測(cè)試節(jié)能極限電磁波通訊的方法。雖然在科學(xué)上這個(gè)方法很有趣，但其還不會(huì)立即促使超效率的LED商業(yè)化，因?yàn)槭痉俄?xiàng)目?jī)H能用很低的輸入功率產(chǎn)生少量的光。

2、機(jī)器人繪制大腦圖譜成功，類(lèi)人腦計(jì)算機(jī)有望實(shí)現(xiàn)

機(jī)器人的存在使得人類(lèi)基因組圖譜有望在12年內(nèi)完成繪制，但在機(jī)器人的協(xié)助下，由微軟聯(lián)合創(chuàng)始人Paul Allen贊助、上月底完成的大腦圖譜項(xiàng)目只花了四年時(shí)間。麻省理工學(xué)院和喬治亞理工學(xué)院的研究人員現(xiàn)在希望利用機(jī)器人繪制大腦組成表和線(xiàn)路圖，幫助 IBM這樣的公司研發(fā)未來(lái)的感知計(jì)算機(jī)。

佐治亞理工學(xué)院工程教授Craig Forest表示：“通過(guò)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)腦內(nèi)活動(dòng)自動(dòng)測(cè)量以后，我們現(xiàn)在開(kāi)始真正理解人腦的運(yùn)作原理。想象一下，能夠模擬腦內(nèi)的任何細(xì)胞、記錄它的反應(yīng)以決定每種神經(jīng)元的具體電子功能。再想象一下自動(dòng)測(cè)量神經(jīng)元之間的交流，比如學(xué)習(xí)過(guò)程中丘腦和大腦皮層之間的交流，或者手從熱爐灶縮回時(shí)海馬體和皮層之間的交流。”

過(guò)去三十年間，大腦科學(xué)的進(jìn)展一直受需要手動(dòng)方法鎖定、記錄神經(jīng)元活動(dòng)的限制。但新的機(jī)器人與智能計(jì)算機(jī)算法能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化，根據(jù)電子屬性為神經(jīng)元分類(lèi)。研究人員有望完成大腦必備器官及其內(nèi)聯(lián)方法的類(lèi)目，并據(jù)此打造未來(lái)的類(lèi)人腦計(jì)算機(jī)。

發(fā)展順利的佐治亞理工學(xué)院在讀博士Suhasa Kodandaramaiah在Forest的實(shí)驗(yàn)室工作，與麻省理工教授Ed Boyden合作用機(jī)器臂在活體大腦里引導(dǎo)微管。該探測(cè)器以?xún)晌⒚椎牟骄嘟咏?、觸碰神經(jīng)元，測(cè)量電阻抗。

和幾乎每次都會(huì)在接觸中致使神經(jīng)元破裂的手動(dòng)方法不同，機(jī)器人可以在傷害神經(jīng)元之前立刻停止。緊接著開(kāi)始吸氣，然后將細(xì)小的電子探針插入、在動(dòng)物依然存活時(shí)記錄下它的正常電子活動(dòng)。記錄完成后，一組細(xì)胞基因構(gòu)成樣本可以被取出以分析哪種基因當(dāng)前正被激活。研究人員將在大腦各區(qū)域重復(fù)此流程，以期獲得大腦神經(jīng)器官列表，包括它們的電子屬性。接下來(lái)研究人員計(jì)劃采用多尖端探針讓機(jī)器人同時(shí)在多點(diǎn)測(cè)量電子活動(dòng)，從而獲得大腦不同區(qū)域交互的接線(xiàn)圖。

MIT和佐治亞理工學(xué)院發(fā)明了一種機(jī)械探針（中間）。它被用來(lái)創(chuàng)建大腦器官列表和接線(xiàn)圖，以供芯片生產(chǎn)商模擬

Forest表示：“目前我們只在實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物身上進(jìn)行過(guò)實(shí)驗(yàn)，但我們最終希望能將此技術(shù)用于人腦手術(shù)，以替代通過(guò)試錯(cuò)判斷哪些神經(jīng)元受損、需要移除。”

研究人員希望能夠判斷多種大腦病變的電子跡象，比如帕金森綜合癥、自閉癥和癲癇。這不只是用來(lái)移除病變的神經(jīng)元，還要幫助發(fā)現(xiàn)能夠讓神經(jīng)元重歸正常的藥物。

研究人員還期望微芯片生產(chǎn)商能夠使用他們的大腦器官表和接線(xiàn)圖輔助類(lèi)大腦的感知計(jì)算機(jī)項(xiàng)目，例如美國(guó)防務(wù)高級(jí)研究項(xiàng)目局（DARPA）的SyNAPSE（神經(jīng)形態(tài)自適應(yīng)塑料規(guī)?？煽仉娮酉到y(tǒng)）。

這兩所實(shí)驗(yàn)室希望新型機(jī)械探針?lè)椒軌蛴糜贏utoPatcher.org提供的自制設(shè)備，或者直接從Kodandaramaiah、Forest和Boyden成立的新公司Neuromatic Devices購(gòu)買(mǎi)完整機(jī)器人解決方案。

項(xiàng)目研究資金來(lái)自美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究所（NIH）、國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）以及麻省理工媒體實(shí)驗(yàn)室。項(xiàng)目的其他貢獻(xiàn)者還包括麻省理工在讀博士Giovanni Talei Franzesi以及麻省理工博士后Brian Chow。

3、MIT成功制造液態(tài)金屬電池，可產(chǎn)生可再生能源

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)導(dǎo)，美國(guó)麻州理工大學(xué)（MIT）教授DonaldSadoway及其學(xué)生團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)成功地制造了液態(tài)金屬電池。在將來(lái)某一天，液態(tài)金屬電池將可以產(chǎn)生像太陽(yáng)能這樣的可再生能源，并建造更可靠的電網(wǎng)。液態(tài)金屬電池的構(gòu)造其實(shí)很簡(jiǎn)單，兩邊為液態(tài)金屬電極，中間夾著熔鹽。

事實(shí)上，這一液態(tài)金屬電池是“借助現(xiàn)有材料，創(chuàng)建更廉價(jià)產(chǎn)品”項(xiàng)目的產(chǎn)物。DonaldSadoway帶領(lǐng)自己的學(xué)生團(tuán)隊(duì)參與了這一項(xiàng)目，并決定研發(fā)一塊巨大的廉價(jià)電池。

“擁有一塊巨大的電池，我們就可以解決間歇性問(wèn)題，以現(xiàn)煤、氣體和核所使用的方式，保護(hù)電網(wǎng)不受風(fēng)、太陽(yáng)的影響。”DonaldSadoway在今年年初時(shí)曾解釋道。液態(tài)金屬電池的第一個(gè)原型還沒(méi)有鏡頭玻璃大，而最近的產(chǎn)品足有6英寸寬，電量存儲(chǔ)容量上升了200倍。更大的電池，其工作效率最終可能會(huì)使太陽(yáng)能電池板和風(fēng)力渦輪機(jī)上的能量存儲(chǔ)變得更容易。

據(jù)悉，Sadoway和他的學(xué)生DavidBradwell近日已經(jīng)成立了液態(tài)金屬電池公司（LiquidMetalBatteryCorp），也許不久后，我們就能在市場(chǎng)上看到了。

4、石墨烯再曝“神奇材料”特質(zhì)：可自我修復(fù)

石墨烯是曾給研究者帶來(lái)諾貝爾獎(jiǎng)的熱門(mén)材料，它有著多種奇特性質(zhì)。英國(guó)一項(xiàng)最新研究又發(fā)現(xiàn)，這種“神奇材料”還具有自我修復(fù)的能力。

石墨烯是只有一層碳原子的世界上最薄的材料，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家諾沃肖洛夫和同事因?yàn)樵谑澜缟献钤缰瞥墒┒鴺s獲2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，有他參與的一個(gè)研究小組在新一期英國(guó)《納米通訊》雜志上報(bào)告了本次最新發(fā)現(xiàn)。

為進(jìn)一步探索石墨烯在電學(xué)方面的特性，諾沃肖洛夫等人嘗試讓石墨烯薄層與金屬不斷接觸，這個(gè)過(guò)程在石墨烯薄層上造成了許多孔洞。研究人員用電子顯微鏡觀察這些孔洞發(fā)現(xiàn)，孔洞中可能會(huì)嵌入金屬原子，但如果孔洞周?chē)€存在額外的碳原子，這些碳原子會(huì)將金屬原子“趕”出來(lái)，自己嵌入孔洞之中，并與石墨烯薄層中原有的碳原子相連接，使整個(gè)石墨烯薄層修復(fù)如初。

研究人員認(rèn)為，這一現(xiàn)象說(shuō)明石墨烯具有良好的自我修復(fù)能力，這將可以提高石墨烯的應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)一步拓寬這種“神奇材料”展示身手的舞臺(tái)。

5、“時(shí)間隱形斗篷”研發(fā)成功，40皮秒僅是開(kāi)始

據(jù)英國(guó)每日郵報(bào)報(bào)道，在諸多科幻電影中曾出現(xiàn)時(shí)空穿越的故事，但現(xiàn)實(shí)生活中人們是無(wú)法穿越時(shí)間，讓時(shí)間消失。然而，美國(guó)科學(xué)家使用一種非常先進(jìn)的高科技技術(shù)，能夠精確地做到這一點(diǎn)。

科學(xué)家現(xiàn)已研制出一種“暫時(shí)隱形”裝置可以從視野中隱藏物體的活動(dòng)過(guò)程，演示中通過(guò)加速和減速光束的不同部分，可隱藏物體的活動(dòng)過(guò)程40皮秒。光束的不同部分之后反饋在一起，因此任何觀測(cè)者不能探測(cè)到“隱藏時(shí)間段”所發(fā)生的事情。被隱藏的信息和活動(dòng)過(guò)程不能被讀取或者重建。

科學(xué)家現(xiàn)研制一種“時(shí)間隱形斗篷”，能夠從視覺(jué)上隱藏事件活動(dòng)過(guò)程。現(xiàn)已示范通過(guò)加速和緩慢光束不同部分能夠隱藏40皮秒的時(shí)間

迄今為止，這項(xiàng)技術(shù)僅能隱藏40皮秒的短暫時(shí)間。或許未來(lái)警察將無(wú)事可做，做惡的犯罪分子會(huì)巧妙地利用這項(xiàng)技術(shù)，將他們做案的過(guò)程從時(shí)間上隱藏消失。同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)還可應(yīng)用于超級(jí)保密通信。科學(xué)家認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)甚至能與近期改進(jìn)的“光學(xué)隱形斗篷”結(jié)合在一起，從空間和時(shí)間上隱藏事物的活動(dòng)過(guò)程。

美國(guó)紐約羅徹斯特大學(xué)的羅伯特-博伊德和施志敏（音譯）指出，這就好像一個(gè)裝置能夠悄無(wú)聲息地使一個(gè)物體處于隱形狀態(tài)，研究人員目前證實(shí)這個(gè)系統(tǒng)能夠在時(shí)間上將一個(gè)事件隱藏起來(lái)。由于空間和時(shí)間隱形斗篷能在不同物理尺度下（空間和時(shí)間）分別生效，沒(méi)有根本的原因使這兩項(xiàng)技術(shù)無(wú)法結(jié)合在一起，未來(lái)有望出現(xiàn)一個(gè)完全的空間-時(shí)間斗篷。

如圖，這是美國(guó)康乃爾大學(xué)提供的一張插圖，科學(xué)家現(xiàn)已證實(shí)一種新型隱形技術(shù)，能夠遮掩短暫時(shí)間內(nèi)發(fā)生的事件整體經(jīng)過(guò)

盡管如此，博伊德等研究人員現(xiàn)已證實(shí)首個(gè)單向暫時(shí)隱形裝置可投入多項(xiàng)應(yīng)用，例如：增強(qiáng)光導(dǎo)纖維系統(tǒng)的安全通訊。未來(lái)可增大物體的隱形時(shí)間，從微秒等級(jí)提高至毫秒等級(jí)，并建造一種裝置能夠在不同方向入射光線(xiàn)下實(shí)現(xiàn)同步操作。

科學(xué)家通過(guò)加速和減慢光束的不同部分，能夠隱藏40皮秒的時(shí)間。從理論上進(jìn)，在該時(shí)間空隙發(fā)生的任何事情都將隱形和無(wú)法探測(cè)，因此它并不存在于我們的時(shí)間感知能力。這項(xiàng)裝置可以用于超級(jí)保密通信，或者在科幻情節(jié)中，甚至能夠與光學(xué)隱形裝置結(jié)合起來(lái)，在空間和時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)隱形。

這種隱形效應(yīng)可通過(guò)使用分裂時(shí)間透鏡，將光線(xiàn)分為較慢和較快“部分”，從而建立一個(gè)較小的時(shí)間間隙。不同于其他隱形裝置的折射物體周?chē)饩€(xiàn)原理，這種時(shí)間隱形裝置是使用特殊透鏡壓縮穿過(guò)光纜的光線(xiàn)，從而使光線(xiàn)分成加速部分和減緩部分。這一過(guò)程使光線(xiàn)分離，而另一個(gè)透鏡則將分離的光線(xiàn)部分再次結(jié)合在一起，最終結(jié)果是光纜末端的光線(xiàn)未被改變，意味著兩個(gè)透鏡之間的空間并未發(fā)生任何事情。美國(guó)康乃爾大學(xué)莫蒂-弗雷德曼教授和同事稱(chēng)，從觀測(cè)者角度，探測(cè)光束中隱藏著一個(gè)“時(shí)間洞”。他們指出，這項(xiàng)基于加速探測(cè)光束前端部分和減緩探測(cè)光束后端部分的實(shí)驗(yàn)，將建立一個(gè)在事件活動(dòng)過(guò)程中充分受控的時(shí)間間隙，這個(gè)探測(cè)光束在實(shí)驗(yàn)中并未出現(xiàn)任何形式的改變。

之后這個(gè)探測(cè)光束通過(guò)逆向彌散控制存儲(chǔ)在它的原始形態(tài)中，總的來(lái)講，我們完成了第一個(gè)暫時(shí)隱形時(shí)間斗篷實(shí)驗(yàn)，在時(shí)間域中成功地隱藏了一個(gè)探測(cè)光束的活動(dòng)過(guò)程。我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明現(xiàn)將向獲得一種復(fù)雜時(shí)間和空間隱形斗篷邁出重要的一步，科學(xué)家現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)通過(guò)扭曲電磁場(chǎng)和操控一定空間體積周?chē)饩€(xiàn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)制造隱形斗篷的途徑，最終在空間內(nèi)的任何事物都將消失。

研究人員使用叫做光電調(diào)幅器的兩個(gè)透鏡建造這個(gè)時(shí)間隱形裝置，他們發(fā)送一束光線(xiàn)穿過(guò)透鏡，第一個(gè)透鏡壓縮光線(xiàn)，第二個(gè)透鏡解壓光線(xiàn)，從而在時(shí)間域上產(chǎn)生一個(gè)短暫的間隙或者洞，從時(shí)間上這個(gè)短暫間隙并未記錄任何事件。對(duì)于人類(lèi)肉眼，來(lái)自第二個(gè)時(shí)間透鏡的光線(xiàn)處于不間斷狀態(tài)，就好像未被扭曲變形。

從本質(zhì)上，當(dāng)光線(xiàn)穿過(guò)兩個(gè)透鏡時(shí)，透鏡之間將存在著一個(gè)空間-時(shí)間空隙，能夠遮掩這一短暫時(shí)間內(nèi)發(fā)生的事件。如果編碼信息能夠隱藏在這個(gè)時(shí)間間隙，則很難被解碼，從而形成非常安全的保密通信信號(hào)。

另一方面，如果像這樣的隱藏時(shí)間間隙能夠脈沖式開(kāi)啟和關(guān)閉，則可以用于攔截未被記錄的信號(hào)數(shù)據(jù)。研究人員在《自然》雜志撰文指出，未來(lái)此項(xiàng)技術(shù)有望突破隱形40皮秒的時(shí)間，或許未來(lái)這種時(shí)間隱形斗篷能夠隱藏任何事物的活動(dòng)過(guò)程。

6、英國(guó)新型鋰電池儲(chǔ)能效率達(dá)95%，大幅降低光伏系統(tǒng)成本

英國(guó)南安普敦大學(xué)（University of Southampton）和REAPsystems合作研究發(fā)現(xiàn)了一種新型鋰電池，作為光伏系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置，儲(chǔ)能效率可提高至95%，可大幅度降低太陽(yáng)能發(fā)電成本。

目前的大部分光伏系統(tǒng)還采用鉛酸電池作為儲(chǔ)能裝置，但相比而言，磷酸鋰鐵電池替換能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，包括提高儲(chǔ)能效率，延長(zhǎng)使用壽命，降低單位成本等等。該 類(lèi)型鋰電池用作儲(chǔ)能裝置，可把能源效率提高至95%，遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)鉛酸電池的80%，并且擁有1600次充放電使用壽命。

該項(xiàng)目由REAPsystems贊助，由MSc可持續(xù)能源技術(shù)院的學(xué)生岳武（Y***和他的主管Carlos Ponce de Leon博士，Tom Markvart教授，John Low博士領(lǐng)導(dǎo)。該項(xiàng)目特地研究使用鋰電池作為光伏系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置。

學(xué)生岳武說(shuō)，“鉛酸電池是傳統(tǒng)用于大多數(shù)光伏系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置。然而，作為儲(chǔ)能裝置，鋰電池，特別是我們使用的LiFePO4電池，擁有更有利的特點(diǎn)?！?/p>

這些數(shù)據(jù)的收集，需要連接磷酸鋰鐵電池（lithium iron phosphate battery）和光伏系統(tǒng)，光伏系統(tǒng)安裝在大學(xué)的建筑物上，使用由REAPsystems提供的特別設(shè)計(jì)的電池管理系統(tǒng)。

岳補(bǔ)充說(shuō)，“研究表明，這種鋰電池有95％的能源效率，而目前常用的鉛酸電池，只有80％左右。而鋰電池的重量較輕，且有比鉛酸電池更長(zhǎng)的使用壽命。充放電次數(shù)能達(dá)到1600個(gè)周期，這意味著他們不需要經(jīng)常更換。”

雖然在投入商業(yè)光伏發(fā)電系統(tǒng)之前，電池還需要進(jìn)一步的測(cè)試。但研究已經(jīng)表明，LiFePO4電池有望提高太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的效率，并有助于降低其安裝和保養(yǎng)費(fèi)用。Carlos Ponce de Leon博士和John Low 博士正計(jì)劃和一群新的學(xué)生做進(jìn)一步項(xiàng)目研究。

REAPsystems 的創(chuàng)始人和南安普敦大學(xué)的前研究員Dennis Doerffel博士說(shuō)：“對(duì)于各種能源（可再生或不可再生），儲(chǔ)能裝置，如電池，在能源利用方面起著重要作用，與傳統(tǒng)的鉛酸電池相比，LiFePO4電 池具有更高的效率，更長(zhǎng)的使用壽命，重量更輕，成本更小。我們有望能看到這種電池被廣泛用于光伏系統(tǒng)用，以及其他可再生能源系統(tǒng)?！?br />

7、微軟人機(jī)交互模式顛覆出世，Kinect將具備讀唇“神功”（圖）

導(dǎo)語(yǔ)：科技網(wǎng)站TechCrunch 2月6日發(fā)表評(píng)論文章指出，微軟正在開(kāi)發(fā)顛覆性的人機(jī)交互模式，希望通過(guò)自然用戶(hù)交互模式來(lái)幫助電子產(chǎn)品識(shí)別人類(lèi)用戶(hù)的各種動(dòng)作表情，徹底改變傳統(tǒng)的電腦輸入輸出模式。

微軟正努力將Kinect融入PC

以下為文章全文：

在西雅圖的某個(gè)地方，微軟研究實(shí)驗(yàn)室部門(mén)正投入一項(xiàng)創(chuàng)新研發(fā)中，希望徹底重塑人機(jī)互動(dòng)方式。雖然該研究還未公開(kāi)，研究?jī)H停留在原型形式階段，但該項(xiàng)工作毫無(wú)疑問(wèn)正在大力推進(jìn)過(guò)程中。

上周有消息顯示微軟正致力于將Kinect植入筆記本電腦上，之后還有可能引入到平板和手機(jī)中。此舉不僅僅是讓產(chǎn)品可以提高游戲體驗(yàn)，還使電子產(chǎn)品具有下一代的識(shí)別特性。 iPhone 開(kāi)創(chuàng)了觸摸式智能機(jī)的新時(shí)代，而微軟正致力于開(kāi)辟下一個(gè)新時(shí)代，那就是產(chǎn)品能夠全方位感知用戶(hù)的時(shí)代。

作為人類(lèi)的一個(gè)個(gè)體，你如何體驗(yàn)周?chē)氖澜缒?？通常是通過(guò)觀察和聽(tīng)覺(jué)，還可以通過(guò)觸覺(jué)、味覺(jué)、嗅覺(jué)感知環(huán)境。但目前的產(chǎn)品卻被嚴(yán)重限制在極其有限的觸覺(jué)識(shí)別性能中，它們?yōu)槭裁床荒芫哂腥祟?lèi)一樣的識(shí)別性能呢？

這方面實(shí)際上有一個(gè)不錯(cuò)的理由，那就是電腦不需要像人類(lèi)，因?yàn)殡娔X不是人類(lèi)。多年來(lái)人們都是這樣認(rèn)為的。數(shù)十年來(lái)，電腦的主要作用即是安靜地?cái)[放在那里，從事人類(lèi)無(wú)法完成的計(jì)算工作，與一部電腦展開(kāi)的互動(dòng)完全僅限于輸入和輸出。

但是手機(jī)、觸摸屏和筆記本電腦的出現(xiàn)使人類(lèi)開(kāi)始改變對(duì)電腦的看法，電腦變得更人性化、交互式更強(qiáng)、更強(qiáng)調(diào)雙向交流。科技的存在使電子產(chǎn)品變得更像人類(lèi)。

交互顛覆

這與微軟的想法不謀而合。盡管在科技發(fā)燒友心目中，微軟只是一家平庸的大型科技公司，憑借1990年代末、21世紀(jì)初的PC大發(fā)展一躍而起，但是微軟的研發(fā)部門(mén)卻是世界一流的，一直致力于創(chuàng)新思想的構(gòu)建及創(chuàng)新產(chǎn)品的研發(fā)。但要將創(chuàng)新思想轉(zhuǎn)變成適應(yīng)微軟生態(tài)系統(tǒng)的產(chǎn)品并非易事，即使這不難，微軟也不具備這樣的天賦。

而致力于自然用戶(hù)交互（NUI）方面的研發(fā)前景更廣闊。人們通過(guò)游戲接受這種概念：Wii開(kāi)創(chuàng)了這種模式，而 Kinect 將這種模式引入了家庭。雖然這種模式在應(yīng)用中反應(yīng)不太靈敏，音控表現(xiàn)欠佳，人們只是對(duì)能與內(nèi)容和產(chǎn)品進(jìn)行互動(dòng)的新方式感到好奇。多年來(lái)，人們總是對(duì)互動(dòng)興趣不減，在互動(dòng)實(shí)現(xiàn)方面做出了各種嘗試，通常以科幻電影和電視的方式。

因此，人們需要互動(dòng)，而微軟想要實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的互動(dòng)，微軟也掌握著技術(shù)。收購(gòu)Kinect知識(shí)產(chǎn)權(quán)是極其聰明的舉動(dòng)，可能比微軟想到的更聰明。Wii先是創(chuàng)造了這個(gè)新的市場(chǎng)，隨后這種模式迅速發(fā)展成為一種與電腦交互的全新形式，一種使微軟在將來(lái)顯得與眾不同的新方式。

讀唇“神功”

據(jù)報(bào)道，新型Kinect及深度紅外傳感器能讀唇語(yǔ)。乍一聽(tīng)起來(lái)這種想法有些愚蠢，但為什么想到開(kāi)發(fā)這種模式呢？也許是因?yàn)樽岆娮赢a(chǎn)品在整個(gè)房間或在嘈雜的環(huán)境中都能更好地識(shí)讀用戶(hù)指令，這樣用戶(hù)不必關(guān)掉音樂(lè)也可在電視或平板電腦上搜索信息和瀏覽網(wǎng)頁(yè)。

這足以看出，它只是產(chǎn)品所具有的整體感官系統(tǒng)的一部分。這些新型設(shè)備將具備面部及語(yǔ)音識(shí)別功能，因此設(shè)備只接受用戶(hù)本人口述的密碼輸入，而不會(huì)接受其他人的密碼口述。他們能在擁擠的人群中或嘈雜的環(huán)境中識(shí)別出用戶(hù)，并能感知用戶(hù)何時(shí)下達(dá)指令，因?yàn)樗麄兡茏R(shí)別用戶(hù)的眼神交流或唇語(yǔ)。這聽(tīng)起來(lái)似乎荒謬至極，但卻是一種完全自然的方式。

這種模式的另一個(gè)特性是3D桌面，支持用戶(hù)用手抓取文件并隨意放置。這個(gè)功能以前曾試驗(yàn)過(guò)。當(dāng)然，Windows 8正在研發(fā)二維顯示性能，因此3D更可能是一項(xiàng)研究項(xiàng)目，但仍具有趣味性。試想你可能做的基本姿勢(shì)。其中描述的一個(gè)姿勢(shì)是拉開(kāi)抽屜。在富有活力的文件和文件夾桌面中，下列哪種模式更加自然呢：是手掌向上展示任務(wù)列表，還是手指沿逆時(shí)針?lè)较蚴侨∠僮?，而順時(shí)針則是下達(dá)重做指令？

用戶(hù)體驗(yàn)反映了用戶(hù)需求及設(shè)備能力。數(shù)年來(lái)，人們滿(mǎn)足于用手指觸摸玻璃屏幕發(fā)送電子信號(hào)的性能，主要是因?yàn)?a href="http://wenjunhu.com/tags/電容/" target="_blank">電容式屏幕性能好且便宜，沒(méi)有人希望在手機(jī)里插入鼠標(biāo)進(jìn)行操作。但是，與新移動(dòng)產(chǎn)品及信息交互的方式很多。很快，玻璃觸摸屏將與命令行界面一樣離我們?cè)絹?lái)越遠(yuǎn)。

然而，一些人無(wú)疑會(huì)想，目前一些命令行界面仍在使用。當(dāng)然，鼠標(biāo)與鍵盤(pán)便于提高生產(chǎn)率，筆和紙更利于于勾畫(huà)想法，耳機(jī)便于在公共場(chǎng)所聽(tīng)音樂(lè)。雖然此類(lèi)應(yīng)用不計(jì)其數(shù)，但需要認(rèn)識(shí)到的是，一種模式可能需要讓路給新模式，或干脆就是這種模式已不再適用。

微軟正在此方向努力研發(fā)，而蘋(píng)果很可能并沒(méi)有袖手旁觀，只不過(guò)是沒(méi)有公開(kāi)相關(guān)信息而已。這次，蘋(píng)果在這方面似乎錯(cuò)失了先機(jī)。微軟在NUI領(lǐng)域搶先起步，至少兩年來(lái)已經(jīng)收購(gòu)并研發(fā)了深度的個(gè)人傳感器產(chǎn)品。雖然蘋(píng)果在這方面完全有能力加大投入，但無(wú)疑微軟已經(jīng)發(fā)覺(jué)了這個(gè)先機(jī)，并將盡力維持這種先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

8、RIM燃料電池專(zhuān)利可望突破移動(dòng)設(shè)備續(xù)航能力瓶頸

雖然RIM最近少有新的產(chǎn)品推出，但是遠(yuǎn)在滑鐵盧的RIM工程師們并沒(méi)有停下手中的工作。最近在美國(guó)專(zhuān)利局又通過(guò)了一項(xiàng)RIM申請(qǐng)的專(zhuān)利，內(nèi)容就是燃料電池。該技術(shù)試圖將燃料電池引入移動(dòng)設(shè)備，來(lái)幫助設(shè)備在續(xù)航方面有所改善和突破。

電池放置的位置位于鍵盤(pán)與主板之間。專(zhuān)利說(shuō)明原文如下：

A mobile device having： a keyboard; a printed circuit board having at least one contact responsive to the keyboard; and a fuel cell assembly having： a fuel cell located between the keyboard and the printed circuit board， the fuel cell having a membrane and at least one aperture corresponding with the at least one contact; a tank adapted to store a fuel for the fuel cell; and piping connecting the tank with the fuel cell， where the fuel cell ventilates through the keyboard. Alternatively， the fuel cell acts as the printed circuit board and at least one contact for the keyboard is printed onto the fuel cell.

據(jù)了解，燃料電池和鋰離子（聚合物）電池的區(qū)別是，前者將化學(xué)能轉(zhuǎn)為電能，需要補(bǔ)充反應(yīng)物。

燃料電池（FuelCell）是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池，電就被奇妙地生產(chǎn)出來(lái)。它從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等，像一個(gè)蓄電池，但實(shí)質(zhì)上它不能“儲(chǔ)電”而是一個(gè)“發(fā)電廠”。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是利用化學(xué)反應(yīng)電荷轉(zhuǎn)移發(fā)電。這樣應(yīng)該就能解決容量問(wèn)題，但問(wèn)題是反應(yīng)物的填充，就像需要加油站作支持一樣，好處就是，用完補(bǔ)充就可以了。不用等待充電。

9、22納米Ivy Bridge處理器芯片拆解分析

研究機(jī)構(gòu)UBM TechInsights已著手進(jìn)行英特爾最新一代處理器Ivy Bridge的拆解分析；該款芯片是英特爾首款采用22納米工藝以及3D晶體管技術(shù)的產(chǎn)品，尚未正式上市。有一些媒體猜測(cè)，英特爾可能最快會(huì)在4月29日發(fā)表該款產(chǎn)品，也有傳言指出，該芯片的上市時(shí)程可能會(huì)延遲至7月。

一位英特爾發(fā)言人表示，Ivy Bridge處理器“很快”就會(huì)正式發(fā)表，他補(bǔ)充：“我們從去年底開(kāi)始就已經(jīng)進(jìn)行該芯片的生產(chǎn)。”他的意思應(yīng)該是指該芯片樣本，而UBM TechInsights已經(jīng)取得了一顆在馬來(lái)西亞封裝，標(biāo)記為3.3GHz Core i5-3550的Ivy Bridge處理器芯片，其裸晶面積尺寸為170mm2，小于目前Sandy Bridge i7 2600K處理器的208mm2。

在初步測(cè)試中，UBM TechInsights發(fā)現(xiàn)該處理器芯片內(nèi)含柵極間距（gate pitch）為90納米的嵌入式SRAM陣列，還發(fā)現(xiàn)柵極長(zhǎng)度為22納米的邏輯區(qū)塊。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)界大多認(rèn)為，下一個(gè)重要工藝節(jié)點(diǎn)是28納米；包括 Altera與Xilinx都已經(jīng)推出28納米工藝FPGA，AMD與高通（Qualcomm）也正在委托GlobalFoundries 、臺(tái)積電等晶圓代工廠生產(chǎn)28納米芯片。

英特爾的獨(dú)特22納米工藝技術(shù)是采用了又稱(chēng)為FinFET的3D晶體管，該種技術(shù)號(hào)稱(chēng)可降低漏電──這也是目前尖端工藝芯片最大的問(wèn)題。其他芯片廠商也表示，他們將在次20納米工藝采用類(lèi)似的技術(shù)。

UBM TechInsights將于5月分兩階段公布對(duì)Ivy Bridge芯片的拆解報(bào)告，第一階段將包含詳細(xì)的邏輯架構(gòu)分析，包括該芯片的制程技術(shù)、嵌入式存儲(chǔ)器、邏輯柵與I/O晶體管，并有高分辨率的芯片內(nèi)部圖像；第二階段的報(bào)告則將分析該款處理器的晶體管特性，包括其N(xiāo)MOS、PMOS晶體管的DC電氣特性分析、柵極數(shù)據(jù)與溝道泄漏電流。

此外該報(bào)告還將顯示在三個(gè)溫度階層的處理器性能測(cè)試結(jié)果；分析師將采用掃描與隧穿電子顯微鏡、擴(kuò)展電阻測(cè)試（Spreading Resistance Profiling）以及X光等技術(shù)。以下先披露報(bào)告中的幾張精彩圖片：

　
圖為Ivy Bridge的隧穿電子顯微鏡斷面圖，可看到內(nèi)部的3D晶體管

較上方的圖片是Ivy Bridge的裸晶，下方則是Sandy Bridge i7 2600K

10、實(shí)驗(yàn)證明中微子超光速？愛(ài)因斯坦時(shí)代將會(huì)結(jié)束（圖）

李淼是中國(guó)科學(xué)院理論物理研究所的研究員， 曾任中國(guó)***大學(xué)和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)客座教授。他主要研究量子場(chǎng)論、超弦理論以及宇宙學(xué)， 最近致力于研究超弦中的黑洞物理、超弦宇宙學(xué)以及暗能量。

如果OPERA 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果得到其他實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，相對(duì)論，這個(gè)已經(jīng)被檢驗(yàn)了無(wú)數(shù)次的物理學(xué)基礎(chǔ)之一將被動(dòng)搖，后果和影響將是巨大的。

撰文李淼

2011 年9月22 日下午，意大利格蘭· 薩索國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的 OPERA（Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparaturs 的縮寫(xiě)）項(xiàng)目組宣布，他們探測(cè)到的中微子速度超過(guò)了光速，同時(shí)將一篇學(xué)術(shù)論文發(fā)布在著名學(xué)術(shù)論文網(wǎng)站arXiv 上。

意大利格蘭薩索國(guó)家實(shí)驗(yàn)室底下的中微子探測(cè)器。

在文章中，項(xiàng)目組謹(jǐn)慎地表示，他們反復(fù)檢查了所有可能出現(xiàn)的誤差，但還是解釋不了中微子為何會(huì)比預(yù)計(jì)時(shí)間早到了約60 納秒（中微子是從歐洲核子研究所發(fā)出，目的地是意大利格蘭· 薩索國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，兩地相距約730 千米。通常來(lái)說(shuō)，中微子應(yīng)該和光同時(shí)到達(dá)），因此只得將測(cè)量結(jié)果公之于眾，希望整個(gè)物理學(xué)界幫助他們找出可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

一納秒是十億分之一秒，光速約為每秒30 萬(wàn)千米。一納秒內(nèi)，光可以前進(jìn)30 厘米，由于中微子速度和光速差不多，因此中微子在60 納秒內(nèi)比光多跑了18 米，說(shuō)明中微子的速度比光速快了四萬(wàn)分之一倍。這個(gè)相對(duì)增速并不大，但恰好在OPERA 實(shí)驗(yàn)可以探測(cè)到的范圍內(nèi)。如果將數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和實(shí)驗(yàn)儀器的不確定性加起來(lái)，OPERA 實(shí)驗(yàn)的誤差在10 納秒左右，所以60 納秒這個(gè)數(shù)字，絕不能簡(jiǎn)單地用誤差來(lái)解釋。

如果該結(jié)果得到驗(yàn)證，相對(duì)論，這個(gè)已被檢驗(yàn)了無(wú)數(shù)次的物理學(xué)基礎(chǔ)理論將被動(dòng)搖，后果和影響將是巨大的。所以，物理學(xué)家在采取謹(jǐn)慎態(tài)度對(duì)待這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的同時(shí)，還懷著強(qiáng)烈的期待——不論這期待是什么。

不可思議的實(shí)驗(yàn)

我們來(lái)回顧一下OPERA 實(shí)驗(yàn)的過(guò)程。首先，歐洲核子研究所的超級(jí)質(zhì)子同步加速器產(chǎn)生出4 000 億電子伏的質(zhì)子流。這些質(zhì)子經(jīng)過(guò)一段管道后，擊中一塊長(zhǎng)為兩米的石墨，產(chǎn)生κ介子和π介子，這些介子繼續(xù)前行一千米，在此過(guò)程中衰變成μ子和μ子型中微子。接著，所有這些粒子與一個(gè)鐵－石墨靶碰撞，除了中微子外，其他粒子都會(huì)被阻擋。

由于中微子能穿過(guò)任何物體，因此它們直接飛往格蘭· 薩索國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。同時(shí)，研究人員會(huì)測(cè)量μ子的數(shù)量，所得結(jié)果將和格蘭· 薩索實(shí)驗(yàn)室測(cè)量到的中微子數(shù)相比較。中微子從歐洲核子研究所到格蘭· 薩索實(shí)驗(yàn)室的旅行都是在地殼中進(jìn)行，距離是732 千米。這個(gè)距離是用全球定位系統(tǒng)（GPS ）來(lái)測(cè)量的，兩地時(shí)鐘也是通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)來(lái)校準(zhǔn)。OPERA 項(xiàng)目組稱(chēng)，距離的測(cè)量誤差不會(huì)超過(guò)20 厘米，時(shí)鐘的誤差也不超過(guò)10 納秒。通過(guò)長(zhǎng)達(dá)半年的數(shù)據(jù)分析，項(xiàng)目組終于宣布了驚人的初步結(jié)果。

把初步結(jié)果公布在arXiv 上之后，OPERA 項(xiàng)目組又要求歐 洲核子研究所提供新的質(zhì)子流，因?yàn)榇饲暗馁|(zhì)子流太長(zhǎng)，這會(huì)引起不必要的誤差。新的質(zhì)子流不到一米長(zhǎng)，相當(dāng)于光速運(yùn)行 3納秒的距離，遠(yuǎn)短于60 納秒，這就排除了最可能出現(xiàn)的誤差。進(jìn)行了半個(gè)月的重復(fù)實(shí)驗(yàn)后，研究人員探測(cè)到20 個(gè)中微子，結(jié)果中微子的到達(dá)時(shí)間仍提前了62.1 納秒。同時(shí)，不同的研究人員還重新分析了此前的數(shù)據(jù)，得到的結(jié)果是，中微子的到達(dá)時(shí)間平均提前了57.8 納秒，這與重復(fù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是吻合的。經(jīng)過(guò)近兩個(gè)月的細(xì)心檢查和重復(fù)實(shí)驗(yàn)，OPERA 項(xiàng)目組把9月23 日的那篇文章加長(zhǎng)了10 頁(yè)后，終于正式向?qū)W術(shù)期刊投稿了。

質(zhì)疑

盡管經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)分析和重復(fù)實(shí)驗(yàn)，OPERA 項(xiàng)目組自認(rèn)已經(jīng)排除了所有可能出現(xiàn)的誤差，但在學(xué)術(shù)界，大多數(shù)科學(xué)家仍對(duì)OPERA 實(shí)驗(yàn)持懷疑態(tài)度。要判斷這個(gè)結(jié)果到底有多大可信度，我們首先要考慮它是否與以前的高能物理實(shí)驗(yàn)相矛盾。

在此之前，科學(xué)家就做過(guò)與中微子速度相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。比如，美國(guó)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室就曾做過(guò)這類(lèi)實(shí)驗(yàn)，給能量在300 億到2 000 億電子伏之間的中微子定一個(gè)速度范圍——不論低于還是超過(guò)光速，它們與光速的速度偏差都不應(yīng)該超過(guò)兩萬(wàn)五千分之一（也就是說(shuō)，這是誤差允許的范圍）。這個(gè)范圍與OPERA 實(shí)驗(yàn)并不矛盾，因?yàn)樵谠搶?shí)驗(yàn)中，中微子的速度只超過(guò)光速四萬(wàn)分之一。不過(guò)在2007 年，費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)研究組在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，30 億電子伏的中微子的速度似乎比光速快了兩萬(wàn)分之一倍，明顯超出上述速度范圍，但在當(dāng)時(shí)，這個(gè)結(jié)果沒(méi)有引起物理學(xué)界的重視，主要原因是誤差太大，實(shí)際結(jié)果可能低于光速。

看上去直接與OPERA 實(shí)驗(yàn)相矛盾的，是在1987 年針對(duì)一顆超新星的觀測(cè)實(shí)驗(yàn)。這顆超新星被命名為1987A ，當(dāng)時(shí)，科學(xué)家觀測(cè)到這顆距離我們近17 萬(wàn)光年的超新星的同時(shí)，也觀測(cè)到了大約20 個(gè)中微子。比較光子和中微子到達(dá)地球的時(shí)間，研究人員得出的中微子的速度范圍是，與光速的偏差不會(huì)超過(guò)五億分之一，這遠(yuǎn)小于四萬(wàn)分之一，因此與意大利實(shí)驗(yàn)相矛盾。但是，該觀測(cè)實(shí)驗(yàn)卻與OPERA 實(shí)驗(yàn)有幾個(gè)不同之處：第一，超新星輻射出的中微子中，絕大多數(shù)是反電子型中微子；第二，地球上探測(cè)到的中微子的能量只有1 000 萬(wàn)電子伏，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 OPERA 實(shí)驗(yàn)探測(cè)到的中微子能量——后者的能量范圍是140 億到400 億電子伏；最后，超新星發(fā)出的中微子絕大多數(shù)是在太空中旅行，而OPERA 的中微子則是在地殼中前行。因此，超新星觀測(cè)實(shí)驗(yàn)與OPERA 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是否真的矛盾，還值得商榷。

在網(wǎng)上，9月23 日的那篇論文已經(jīng)被引用160 多次，而引用該論文的文章，半數(shù)以上都是研究超光速中微子相關(guān)問(wèn)題的。這些文章中，多數(shù)是用不同的理論來(lái)解釋中微子的超光速現(xiàn)象，少數(shù)是質(zhì)疑這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的。而在眾多質(zhì)疑的文章中，美國(guó)科學(xué)家安德魯· 科恩（Andrew Cohen ）和1979 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主謝爾頓·格拉肖（Sheldon Glashow ）的文章最引人注意（參見(jiàn)本期前沿掃描《超光速中微子》）。他們指出，根據(jù)弱相互作用理論，如果中微子的速度超過(guò)真空光速，中微子會(huì)輻射電子和正電子，損失能量。不論歐洲核子研究所發(fā)出的中微子起始能量有多大，到達(dá)格蘭· 薩索的中微子的能量都不能超過(guò)125 億電子伏，這顯然與OPERA 的測(cè)量結(jié)果相矛盾。當(dāng)然，在科恩和格拉肖的計(jì)算中，他們假設(shè)了中微子的能量與速度存在依賴(lài)關(guān)系，很多人認(rèn)為，如果改變能量與速度的依賴(lài)關(guān)系，中微子也許就不會(huì)損失能量。但我們的計(jì)算發(fā)現(xiàn)，不論如何改變這種的依賴(lài)關(guān)系，中微子都不可避免地會(huì)損失很多能量。

為了規(guī)避“科恩－格拉肖問(wèn)題”，有些極端的理論物理學(xué)家提出，超光速中微子如果發(fā)生弱相互作用，能量不再?lài)?yán)格守恒，取而代之的是一種新的能量守恒定律。在這種新的守恒定律中，中微子的能量要乘以一個(gè)“破壞因子”，這樣就徹底規(guī)避了“科恩－格拉肖問(wèn)題”。這種觀點(diǎn)看上去很有吸引力。

當(dāng)然，更多的物理學(xué)家選擇無(wú)視OPERA 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，例如 1979 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主史蒂文·溫伯格（Steven Weinberg）說(shuō)： “這個(gè)實(shí)驗(yàn)令人印象深刻，但更多的粒子并沒(méi)有超光速，而涉及中微子的實(shí)驗(yàn)通常又極端困難。就像有人說(shuō)，在花園深處有一些小仙女，但我們只能在漆黑和有濃霧的夜晚才能看到?！?/p>

我也在很多場(chǎng)合談?wù)撨^(guò)中微子超光速現(xiàn)象，但我也一直表示，這個(gè)結(jié)果正確的可能性并不高，即使OPERA 項(xiàng)目組做了重復(fù)實(shí)驗(yàn)后，我也沒(méi)有徹底改變我的態(tài)度。因?yàn)槿绻@個(gè)不可思議的結(jié)果被證實(shí)，將會(huì)給物理學(xué)界帶來(lái)一場(chǎng)“大地震”。

修改相對(duì)論？

很多人都知道，愛(ài)因斯坦相對(duì)論，特別是狹義相對(duì)論，是建立在光速不變基礎(chǔ)上的。不論我們以什么速度勻速運(yùn)動(dòng)，我們測(cè)得的光速總是一樣。另外，無(wú)論光源相對(duì)我們做什么運(yùn)動(dòng)，我們測(cè)得的光速也是一樣。測(cè)量光速是否變化的一個(gè)著名實(shí)驗(yàn)是邁克爾遜－莫雷實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)很簡(jiǎn)單，讓光從一個(gè)光源發(fā)出，經(jīng)過(guò)兩個(gè)不同路徑后，到達(dá)同一個(gè)地方，然后發(fā)生干涉。

如果光速與方向有關(guān)，并與我們的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，那么當(dāng)我們轉(zhuǎn)動(dòng)邁克爾遜干涉儀，就會(huì)看到干涉條紋的移動(dòng)，或當(dāng)我們運(yùn)動(dòng)起來(lái)，也會(huì)看到干涉條紋的移動(dòng)。我們知道，地球相對(duì)太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度大約是每秒30 千米，所以冬季和夏季地球有一個(gè)每秒60 千米的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。但在實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，也就是說(shuō)光速與地球的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。

19 世紀(jì)末，邁克爾遜和莫雷所做的實(shí)驗(yàn)得出了光速變化的范圍：不會(huì)超出每秒8千米，與30 萬(wàn)千米相比，不到三萬(wàn)分之一。到了本世紀(jì)，光速的精確度已經(jīng)達(dá)到10 -17 ?，F(xiàn)在，光速已成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，被定義為每秒299 792 458 米。又由于*原子鐘非常精準(zhǔn)，一天的誤差也不會(huì)超過(guò)一納秒，因而我們可以用光速和時(shí)間來(lái)定義距離。在OPERA 實(shí)驗(yàn)中，歐洲核子研究所到意大利格蘭·薩索實(shí)驗(yàn)室的距離，就是通過(guò)全球定位系統(tǒng)利用光速來(lái)測(cè)量的。

因此，愛(ài)因斯坦并沒(méi)有錯(cuò)，至少，光速是不變的。那么我們就會(huì)問(wèn)，不是說(shuō)在相對(duì)論中，光速是一個(gè)不可超越的極限嗎？回答這個(gè)問(wèn)題并不容易。原則上，相對(duì)論并沒(méi)有排除超越光速的可能。超光速的粒子通常被稱(chēng)為快子，相對(duì)論告訴我們，快子的行為很古怪，速度越高，能量越低。這種古怪特性加上量子力學(xué)，使得人們認(rèn)為快子不可能存在，因?yàn)榱孔恿W(xué)允許快子不斷地輻射能量，在快子輻射能量之后，它的速度反而加快了。這個(gè)現(xiàn)象與不穩(wěn)定性有關(guān)，也就是說(shuō)，如果存在快子，那么快子會(huì)使我們生活的空間很快發(fā)生爆炸。

在OPERA 實(shí)驗(yàn)中，超光速中微子并不簡(jiǎn)單地意味著它們就是快子。事實(shí)上，項(xiàng)目組在4個(gè)不同的能量水平上測(cè)量了中微子的速度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)中微子的速度是不變的，也就是說(shuō)，在140 億到400 億電子伏這個(gè)能量范圍，中微子都超光速，而且超出的部分都大約為光速的四萬(wàn)分之一?？熳拥哪芰亢退俣鹊年P(guān)系肯定不是這樣的。另外，1987A 超新星的中微子能量更低，速度也更低，這也和快子的行為矛盾。

那么我們能得出什么結(jié)論？因?yàn)榭熳邮窍鄬?duì)論允許的，而中微子不是快子，所以，盡管我們肯定光速不變，但相對(duì)論還是錯(cuò)了；所以，如果一年后新的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了OPERA 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，我們可以肯定地說(shuō)，相對(duì)論必須修改！

OPERA 實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)結(jié)果也非常奇特。過(guò)去三年中，研究人員在不同的季節(jié)統(tǒng)計(jì)了中微子速度，速度也與季節(jié)無(wú)關(guān)。也就是說(shuō)，中微子速度雖然超出光速，但和光速類(lèi)似，它與季節(jié)也就是與地球的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。如果我們假定，一個(gè)理論中存在兩個(gè)不變的速度，這個(gè)理論中的時(shí)空將是特別怪異的。例如，我們可以利用光速不變定義距離，也可以用中微子速度不變定義距離，但在不同的參照系中，這樣定義出來(lái)的距離并不一致！這個(gè)例子說(shuō)明，長(zhǎng)度的定義不絕對(duì)。而比長(zhǎng)度定義不絕對(duì)更令人驚駭?shù)氖?，事件這個(gè)概念也不絕對(duì)了。

總之，中微子超光速的結(jié)論很可能經(jīng)不起其他實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，但是，萬(wàn)一通過(guò)了檢驗(yàn)，我們的時(shí)空觀就將徹底改寫(xiě)，物理學(xué)的基礎(chǔ)理論之一粒子物理也將改寫(xiě)。甚至，愛(ài)因斯坦的另一個(gè)著名理論——萬(wàn)有引力的時(shí)空彎曲理論同樣會(huì)改寫(xiě)。