来自实验的奥秘
字体: 16 + -

19 实验行为的现代内涵

    19 实验行为的现代内涵



    对照已发生的诸多事件,我们发现创新行为模式因为应用领域不同,



    与此相关的科学实验活动的目的指向也是不同的。有些实验旨在发现,其成果将推动科学理论的发展,有些实验旨在发明,其成果将改变人类现状,使技术水平大幅度提升。实验原理不但适用于科学发现与发明,而且在社会任何领域都有实践意义。



    至少目前可以从三个方面理解实验活动:



    (一)在科学学术领域的探索与求证行为,即科研实验。对科学理论的探讨,未知科学的研究,为最新科学理论寻求证据等等,由此而开展的实验。持续的实验探索,正在拉近哲学与存在的距离,人们正从哲学时代走向自然实体认知的时代。



    2015年度中国科学盛典表彰大会上,有一位科学家在液体金属领域的研究令人瞩目。由于常温下呈液体状态的金属极为稀少,可提供研究的资源非常有限,因此,已有数百年历史的现代科学中,液体金属的研究几乎空白。但是我国科学家打破了数百年的沉寂。由刘静研究员带领的研究小组,有两个世界上的首要发现:(1)电控可变形液态金属基本现象,即将液体金属通电,液体金属会做出复杂的几何运动。这一特性预示着制造液体机器人成为可能;(2)液体金属的生命现象。研究揭示,置于电解液中的镓基液态合金可通过“摄入”铝作为食物或燃料提供能量,实现高速、高效的长时运转,一小片铝即可驱动直径约5 mm的液态金属球实现长达1个多小时的持续运动,速度高达5cm/s。这种柔性机器既可在自由空间运动,又能于各种结构槽道中蜿蜒前行;令人惊讶的是,它还可随沿程槽道的宽窄自行作出变形调整,遇到拐弯时则有所停顿,好似略作思索后继续行进,整个过程仿佛科幻电影中的终结者机器人现身一般。从而为研制实用化智能马达、血管机器人、流体泵送系统、柔性执行器乃至更为复杂的液态金属机器人奠定了理论和技术基础。



    目前,实验室根据上述原理已能制成不同大小的液态金属机器,尺度从数十微米到数厘米,且可在不同电解液环境如碱性、酸性乃至中性溶液中运动。试验和理论分析表明,此种自主型液态金属机器的动力机制来自两方面:一是发生在液态合金、金属燃料及电解液间的电池效应会形成内生电场,从而诱发液态金属表面的高表面张力发生不对称响应,继而对易于变形的液态金属机器造成强大推力;与此同时,上述电化学反应过程中产生的氢气也进一步提升了推力。正是这种双重作用产生了超常的液态金属马达行为,这种能量转换机制对于发展特殊形态的能源动力系统也具重要启示意义。



    应该说,液态金属机器一系列非同寻常的习性已相当接近一些自然界简单的软体生物,比如:能“吃”食物(燃料),自主运动,可变形,具备一定代谢功能(化学反应),因此作者们将其命名为液态金属软体动物。这一人工机器的发明同时也引申出“如何定义生命”的问题。



    中国科学家还展示了首个无需外界电力的液态金属泵,通过将其限定于阀座内,可达到自行旋转并泵送流体的目的,据此可快速制造出大量微泵,满足诸如药液、阵列式微流体的输运等,成本极低;若将此类柔型泵用作降温,还可实现高度集成化的微芯片冷却器;进一步的应用可发展成血管或腔道机器人甚至是可自我组装的液态金属智能机器等。



    外国科学家对中国科学家的成就感到惊讶。预言“终结者机器人或许就由这种自主行走的液态金属制成”;认为“机器人工业正迈向不可思议的突破”



    据初步统计,文章发表两周左右即已有数百个科学或专业网站对此进行了评介和转载,说明了本项研究工作的影响。



    而这一切,基于两个科学实验。一个是液体金属的通电实验,一个是金属与另一金属的接触实验。都是改变液体金属存在条件获得相对应的存在状态的同类实验。即存在域改变引起存在状态变化的一种实验。这种实验在现代科学发现的早期是大量存在的一种实验类型。因为有着共同的哲学原理,因此获得新的发现也是必然的。本人认为,中国科学家在这一领域的发现,可以和“阴极射线”的发现相媲美。可以促使众多的边缘科学的发展,它引起的工业运动将是革命性的。



    之所以这样说,除了前面所说,还根据如下几点:



    它可以无外力作用而自旋,能量来自本身。不再需要电能转换为机械能。在此之前,我们知道电子是自动旋转的,但人们除了设想用它存储信息用于计算外,尚无手段利用它。宇宙中的星体都是在旋转的,液体金属的旋转也可能会给人以启示。



    现在只是一个现象。但金属液体表现出的生命特征的背后,也许隐藏着另一个世界。目前人们所看到所知道的,也许只是冰山一角。



    开启另一扇微观世界里的工业之窗。它很有可能在微缩工业制造方面提供更多的可能性。为未来微缩的工业帝国发挥神奇的作用。



    运用科学的发现造福于人类,是人类的主题活动之一。也是人类行为的归宿。其间,科研实验活动无疑是具有主题意义的主要内容之一。我们祝愿液体金属科学能涌现更多成果,我们也祝愿当代科学家有更多的科学发现。



    



    (二)在工具、工艺领域的探索与求证行为,即科技实验。科研实验往往伴随着科技实验。因为科学技术比人类任何需求都来的更为迫切。科研成果的取得首先要解决的前提就是科研工具的改进和创新。科技实验可以存在于任何需要更高、更强、更好的劳动领域。科技实验的成功,将会给人类带来迅猛的工艺革命、材料革命、能源革命、新技术革命和设计革命。最后由完美的纳米技术、生物化学和人工智能引领整个世界。 由新技术引发的人类财富增长让成功者充满喜悦。但新技术的源头却离 不开科技实验。



    (三)在以上范围之外的领域探索与求证行为,我们可视为是“实验性 行为”。在此我本人更愿意把“实验性 行为”看成是“方法合理性的探讨”。与前面两点相同,它更需要大脑的智慧。中国的开发改革,将中国变成了一个大工地,变成了一个追梦的试验场。谁也不能说自己能成功,但勇于创新肯定就有希望。更重要的是,根据半个多世纪的资本积累,我们有了足够量的“暗物质”去支持一个人、一群人、一个民族去践行前所未有的设想。完成属于自己的“科学实验”。



    当一个民族避开战乱、避开内耗,客观上全力围绕着这一宗旨展开行动时,它无疑是幸运的。也是人类的希望所在。中国正在做这样的事情。而且一定能做好。