另類科學家的超酷研究(二)

看完上期的思想者機器人、太空牛仔和蜜蜂皇后，你是不是被科學家們的超酷超炫的研究震撼到了呢?別急，后頭還有更

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艾德·亞當斯和丹·米勃——曾地爆破手

如何弄明白雪崩是怎么一回事?最好的辦法莫過于親自引發一次雪崩。艾德·亞當斯和丹·米勒就是這么做的。他們是蒙大納州立大學的土木工程師，經常滑雪進入一些荒僻無人的地方，用炸藥測試新的雪崩預防方法。很多雪地巡邏救生人員會提前炸掉一些雪堆，以防它們積聚下去引發雪崩，但他們并不總是做得很好。如果爆破地點選得不對，更可能發生滑坡。2008年以來，在美國，在原以為控制住險情的地方發生的雪崩已經掩埋了至少26人，其中7人遇難。

對于這種危險，亞當斯和米勒深有體會。到蒙大納州立大學攻讀工程學博士學位之前，亞當斯在猶他州滑了好幾年雪；而出生于蒙大納州的丹·米勒基本上是在滑雪撬上長大的。親眼看著亞當斯進行了幾次實驗后(有一次，亞當斯故意把自己困在一個小房子里，然后在屋頂上制造了一次雪崩)，米勒覺得自己可以轉行幫亞當斯一起干。“這些都是那種‘別在家里嘗試’的危險行為，但我盡量告訴自己我們是安全的。”亞當斯說。

如今他們的試驗沒有那么初級和小兒科了。他們在研究霜層，這些凍結的灰白色物質被雪壓住后會變得粉碎，進而引發雪崩。一般來說，雪地巡邏人員會使用直接爆炸的辦法摧毀霜層，但米勒認為，更好的辦法是用沖擊波來將整個雪堆壓實，他使用傳聲器加速計來測量爆破實驗造成的沖擊波(他的日常工作是為空軍進行超音速地面測試)。

他們發現，總的來講，炸彈放置地點比爆破規模更加重要。雪堆里含有的空氣就像減震器，有緩沖作用。他們還發現，把炸藥安放在竹竿上，能讓沖擊波有更多時間向外擴張，作用于更大范圍，把積雪壓得更實。峽谷的兩壁是很好的放大器。“我們認為這解決了最基本的問題，”米勒說：“目前還沒人發現這一點。”當然，除了研究的樂趣，一邊引爆炸彈一邊從難度極高的雙黑道上滑下，也是美妙的享受。

串斯·杰克遜——種植高手

一萬年來，人類耗盡了地下水，污染了土地和海洋，把曾經肥沃的原野變成了貧瘠的荒地——而這都是為了能種點吃的。植物遺傳學家韋斯·杰克遜希望改變這一切，他的計劃是：培育出多年生農作物，讓農業重新煥發生機。

杰克遜認為，傳統農業幾乎所有問題都源于一個事實：農作物是一年生的——在一年之內，它們發芽、生長、結出果實，然后死掉。每季都要重新種植，撕碎了土地，擾亂了脆弱的土壤生態系統。但我們不能簡單地責怪20世紀的“大農業”或高投入、高產出的“綠色革命”，要怪只能怪新石器時代那個率先省下一把種子撒到地里，而沒有把它們放到鍋里煮了吃的人。

最初的農民“馴化”的都是一年生作物，比如小麥、玉米、大麥、小扁豆、豌豆，這些作物種子最大，產量也最高，但它們只是“寄生”作物，對環境回報有限。只有多年生植物才會生長出發達的根系，造就健康的土壤，能保存水分并循環利用養分(秋天收割之后，春天它們又會從根部重新長出來)。只有多種多樣的物種共同生活在起，自然界才處于最佳的運轉狀態。但我們的做法卻是讓遺傳意義上同質的作物覆蓋了大片土地，而且我們還犁地、噴藥、施肥。杰克遜認為，現代農業這樣的做法是無法持續發展的，“不來一次新的綠色革命，我們將毀掉整個土壤。”

因此，過去30年來，杰克遜都在尋找替代方法。他在堪薩斯州薩利納成立的土地研究院現在蓬勃發展，吸引了不少擁有博士學位的科學家。

研究院里有可以抵御龍卷風的種子儲存設備，有種子分揀機器人，也有相應的研究計劃。杰克遜說，最近培育的“克恩莎”(小麥的親緣植物，多年生)在10年內就可以投入實際種植；一種多年生的向日葵和耶路撒冷洋薊雜交品種也在培育中，產量尚待提高；伊利諾斯合歡草(一種美國本土豆科植物)或許會成為最先被馴化種植的多年生豆科植物之一。畢竟，同1萬多年土地耕種的漫漫歷史相比，再進行30多年的努力也是值得的。

鮑哲楠——皮膚制造者

一個人得臉皮很厚才能在這個瘋狂的世界好好生活下去，但是皮膚又必須保持高度的敏感性。今時今日，因為有了鋁合金和碳纖維等材料，制造機器人和義肢面臨的初步問題已經解決。但是臉面問題呢?要知道，沒有什么覆蓋物可以與真正的皮膚媲美——人類皮膚的觸覺敏感度很難再創造，特別是大面積柔韌的表層。

化學家鮑哲楠立志解決這個問題。她一直在研發“壓力像素”，它由可以伸縮、尺寸微小的有機場效晶體管制成，別小看這種彈性的薄片，它融合了硅片設計和納米制作領域40年來的尖端科技。去年，鮑哲楠在斯坦福大學領導的團隊精心地將一種名為聚二甲基硅氧烷(簡稱PDMS)的聚合體片插入有彈性的電極內，創造出了“電子皮膚”。當你施加壓力，PDMS便會收縮，引起可以測量的電容變化。理論上說，這種材料可以“察覺”3帕斯卡那么小的壓力(大約與一只蒼蠅站在上面的壓力相當)，而且感應速度很快，蒼蠅每邁出一步，它都能覺察到。

鮑哲楠的目標是讓人造皮膚可以完全摸擬人類皮膚的功能，但“這還需要很長時間”。高度敏感的人造皮膚應用很廣，它可以成為燒傷皮膚移植手術的材料，給假肢以觸覺，使它能夠掌控小件物體，幫助機器人在拿起精巧的物品時不碰壞它們，或者用來制作遙控外科工具，使得外科醫生不僅能看到，還能感覺到他們正在探索的內臟。

最酷的是，人工皮膚可以走得更遠，而不只是停留在復制人類皮膚功能的水平上。“我們可以引進超越皮膚之外的其他功能，”鮑哲楠說。比如制作化學傳感器——可以幫助美國交通運輸安全署安檢人員“摸”到火藥的手套，或者制作生物探針，如果義肢與人體的接觸點受到感染就能檢測到等等。

目前，鮑哲楠和其他研究小組正專注于開發新的傳感材料，提高其信號處理能力。她說，人工皮膚與人類神經系統的全面融合“還十分遙遠”，“但是隨著技術的進步，你可以看到它們逐漸融為一體。”

(完)