我們曾經(jīng)把這臺從2112年偷渡過來的“機器人”叫作“阿蒙”“機器貓”或“小叮當”,甚至有人把這個系列的動漫叫作《只愿此生不再讓你哭泣,讓我穿越時空來拯救你》。不管有多少種稱呼,為了尊重藤子·F·不二雄先生本人的遺愿,我們還是統(tǒng)一地把這個可愛的胖家伙叫作“哆啦A夢”吧!當然,劇中其他人物的名字也有很多種版本。為了方便大家理解,我們統(tǒng)一一下稱呼。那個老被欺負,卻幸運得一塌糊涂的懶鬼叫大雄;那個清純可愛的小蘿莉,也就是后來下嫁給大雄的MM叫靜香;那個患有典型性兒童肥胖癥,歌聲堪比狼嚎的家伙叫胖虎;那個尖嘴猴腮,喜歡從后腦門看人的富家子弟叫小夫。
你知道哪位動漫人物最有愛心?是哆啦A夢!因為他總是伸出圓(援)手。哪位動漫人物最怕石頭剪刀布的游戲?還是哆啦A夢!因為他的只能伸出圓手。這家伙的身高、體重、腰圍、逃跑速度等數(shù)值統(tǒng)統(tǒng)都是129.3。最重要的是,哆啦A夢擁有各種神奇的法寶,這讓我們的童年充滿各種想象。如今,哆啦A夢都50歲了,童年不在的我們,除了緬懷一下年少時的快樂,也不禁思考,幾十年過去了,哆啦A夢里的那些黑科技道具如今能實現(xiàn)嗎?對了,雖然說漫畫里的各種道具很厲害,其實哆啦A夢本身才是最厲害的黑科技,有能在黑暗中看清任何東西的紅外線眼睛,有能找回遺失物品但常年處于故障中的雷達胡須(不知道能不能找回遺失的愛情),以及比普通人敏銳20倍的鼻子和可以裝得下任何東西的四度空間百寶袋,除此之外,哆啦A夢的肚子里面還有一臺原子爐,無論吃下什么皆可化為原子動力。所以哆啦A夢才是黑科技本體。
竹蜻蜓
法寶描述
你只要把它帶在身體某個較為堅硬的部位(一般是帶在頭上),那么它就能讓你騰云駕霧足足4個小時。據(jù)說這玩意兒是耗材,用過一次之后就要丟掉。
原理分析—竹蜻蜓能讓你七竅生煙!
咱可以負責任地告訴你,就算你擁有竹蜻蜓,也High不起來。為什么?讓我們來做一道簡單的物理題:當氣體以不同的速度流過某一物體的兩個表面時,流速快的一面氣壓將減小,從而產(chǎn)生壓強差,即產(chǎn)生向上的升力。固定翼飛機的機翼和直升機的旋翼橫截面都是如此。直升機要獲得足夠的升力,要么旋翼夠長,要么轉速夠快。
假設竹蜻蜓的旋翼的縱截面為0.2m×0.03m=0.009m2,橫截面的角度也足夠大(角度不能過大,否則會截斷尾部空氣,造成危險),則空氣流經(jīng)上表面的速度是下表面的1.07倍。而旋翼的轉速再快,翼尖的速度也不能超過音速,即340m/s。我們可以用伯努利定理算出,竹蜻蜓在亞音速旋轉時的最大升力僅有180牛頓,即18kg。這時,竹蜻蜓每秒將旋轉500圈,而普通風扇的最高轉速不會超過每秒10圈。
我們姑且不算重達129.3kg的哆啦A夢和患有典型性兒童肥胖癥的胖虎,就算是要載起體重30kg的大雄,竹蜻蜓的翼尖也必須做超音速轉動。那樣的話,噪音會相當大,多大不好形容,不過震到耳膜出血,七竅生煙是絕對沒有問題的。
竹蜻蜓能把你擰成麻花!別以為咱說這句話是嚇人的。去看看牛頓第三定律,作用力與反作用力的原理吧!直升機旋翼在旋轉時會讓機身向相反方向旋轉。因此,哆啦A夢在使用竹蜻蜓時,必須像普通直升機那樣,讓尾巴高速旋轉來做反方向推動,并靠調(diào)整尾巴速度來實現(xiàn)轉向;或者不斷地威猛地放屁,用附壁效應實現(xiàn)推力平衡;或者像CH-47那樣,在頭上和屁股各裝一個旋轉方向相反的旋翼;或者干脆像KA-52那樣,將兩個共軸反向旋翼上下排列。而原著中單旋翼式的竹蜻蜓在高速旋轉的同時也會產(chǎn)生巨大的扭矩,恐怕還沒飛起來,人已經(jīng)被擰成麻花了。還有一點咱一直沒搞懂,竹蜻蜓是如何抵抗大于體重的作用力,“黏”在頭發(fā)上卻不會飛掉。
可行性評估
這玩意兒在地球上絕對不可行。如果哪位覺得在火星上可行,可以回火星去試試。要玩竹蜻蜓,就得加長旋翼,采用共軸反向雙旋翼結構。不過那樣的話,恐怕地球人的腦袋頂不起如此碩大的結構。
間諜裝置
法寶描述
對于純潔的大雄和哆啦A夢來說,這套裝置能夠讓他們通過視頻跟音頻來觀察同學們的一舉一動。要是這玩意兒落入口味很重的怪叔叔手里,后果就不堪設想了。
原理分析—我看你怎么飄?
哆啦A夢的間諜裝置除了一個能夠輸出視頻和音頻的接收器之外,還有一只“眼睛”和一只“耳朵”,它們飄著飄著就飄向目標了。我們實在沒法把它們和空氣動力學聯(lián)系起來,難道它們采用了傳說中的反物質(zhì)動力?要在大氣層內(nèi)執(zhí)行間諜任務,動力問題總得解決吧?高大威猛的“全球鷹”似乎超出了大雄和哆啦A夢的承受范圍;而小巧玲瓏的“大烏鴉”又顯得不夠火星。
其實,美“燈塔國”曾經(jīng)搞出過和哆啦A夢的這個法寶類似的東西,這款概念機的翼展只有7.4cm,僅重10.5克,它能依靠鋰電池和微型電機在100米的高度巡航1小時,不過要懸停還是有點困難。它能用高精度硅元CCD攝像頭偵查1公里范圍內(nèi)的目標,并通過21GHz的數(shù)據(jù)傳輸器傳回圖像。只是這種像模型飛機一樣的東西明顯沒有如今的四軸飛行器對于固定目標的探索來得穩(wěn)當。只是四軸飛行器目前只適合拍照,不太適合監(jiān)聽。
因為微型CCD和微型紅外成像技術的進步使迷你飛行器捕捉到的畫面越來越清晰,但要精確地捕捉聲波信號并不容易。傳統(tǒng)的做法是讓微型高靈敏度麥克風盡量靠近被竊聽對象。也有人將微型超高頻收發(fā)器放入子彈,再用微聲沖鋒槍把它發(fā)射到目標附近。還有人發(fā)射一束極細的激光到被竊聽房間的玻璃上,通過玻璃的輕微振動來還原室內(nèi)的聲波振動。不過,這些方案中的監(jiān)聽設備都不會靠近飛行器這樣的噪聲源。我們相信,隨著納米技術和降噪技術的發(fā)展,高靈敏微型竊聽器被裝上微型飛行器也只是時間的問題了。
可行性評估
這玩意兒要去偷窺至少也得飛起來先??!雖說目前的微型視頻捕獲設備已經(jīng)很強大了,但要從微型飛行器這樣的噪聲源上精確捕獲遠處的聲波信號似乎很有難度。如果只需視頻偷拍功能,那這玩意兒可就多了去了,可以說這東西是目前而言最接近實現(xiàn)的黑科技產(chǎn)物,感謝以大疆為代表的國內(nèi)公司吧,正是他們不斷創(chuàng)新,才有如今便宜的飛行器。
撞倒手
法寶描述
只要大雄給這個“撞倒手”小機器人投入10日元(相當于6毛人民幣,真便宜啊?。缓蠛耙宦暎骸芭只?!”,“撞倒手”就會接受指令,接近胖虎,并用各種方法放倒胖虎3次。不幸的是,大雄剛剛投入硬幣,靜香卻突然飄了過來,并溫柔地呼喚道:“大雄!”……要想取消指令?對不起,請支付100日元的違約金先。
原理分析—機器人并不難造!
按照極客的分析思路,要弄出這么一個“撞倒手”并不困難。首先我們需要一個能夠自主移動的機器人。履帶式的武裝機器人早就在伊拉克和阿富汗證明過自己了。其次,這個機器人需要具備語音識別功能。在獲取目標人物的姓名后,機器人需要通過戶籍數(shù)據(jù)查詢、網(wǎng)絡搜索、手機信號掃描、調(diào)用監(jiān)控攝像頭、甚至調(diào)用衛(wèi)星數(shù)據(jù)來確定目標的大致方位。要是你經(jīng)??磭a(chǎn)電視劇和韓劇以外的電視節(jié)目,那你應該知道這些手段都不算太難。機器人在接近目標之后,還需要通過人像識別和語音識別技術對目標的身份進行最后的確認,要是認錯了人可就不好玩了。至于最后放倒目標的動作,這根本不用我們擔心。以現(xiàn)有的機器人技術,至少有一百種放倒你的辦法。
別忘了機器人三定律!這個“撞倒手”涉及的技術大多已經(jīng)比較成熟,在這方面出問題的可能性不大。但它主要的問題都集中在社會學領域。首先,機器人很難通過一個名字判斷出準確的目標,在國內(nèi)這種重名比較普遍的地方尤其如此。如果說這個問題還可以通過辨識指令發(fā)布者的身份來進行精確的判斷,那么要在網(wǎng)絡上拿到精確的個人信息將是一個更為復雜的問題。這會牽涉到行政管理、隱私保護、社會倫理學等復雜的問題。這些問題使得“撞倒手”的使用和管理變得非常不可行。相比這個復雜的問題,“撞倒手”違背“機器人三定律”的事實基本可以忽略不計。畢竟沒有幾個研究機器人技術的科學家會把哪個科幻小說作家的話當真。
可行性評估:
咱不認為“撞倒手”是不可行的,但是這并不代表我們認為“撞倒手”是可行的。要是你不明白我們在說什么,就當我們什么都沒說好了。
地板上的稻田
法寶描述
地板上的稻田只能在室內(nèi)使用。這東西能讓你在室內(nèi)的地板上種出水稻。當然,要滿足水稻的生長條件,還得用上“膠囊里的秧苗”“室內(nèi)小型太陽”和“罐子里的云”等道具。但最詭異的是,這種水稻只需要兩個小時就可以收割了。有了它,農(nóng)民伯伯真的能告別面朝黃土背朝天的日子了。
原理分析——地板上的稻田就是無土栽培!
這個所謂“地板上的稻田”其實就是一個為植物定制的室內(nèi)生長環(huán)境。在這個環(huán)境中,哆啦A夢和大雄用人工設備為植物提供生長所需的光、熱、水、氣四種主要元素。在現(xiàn)實中,我們也已經(jīng)有了類似的解決方案,即:無土栽培技術。所謂無土栽培,就是在室內(nèi)環(huán)境中,用培養(yǎng)液代替土壤來栽種植物,植物所需的各種養(yǎng)分會配制成營養(yǎng)液,按比例加入培養(yǎng)器皿中。由于這種環(huán)境是在室內(nèi),所以日照、溫度等自然條件可以采用人工模擬的方式來提供。這就更容易進行精確地控制,從而提高產(chǎn)量,縮短生長時間。無土栽培的成本比普通栽培高出很多,但它可以被用于多層建筑物內(nèi),單位面積的產(chǎn)量會相當高。除作為科學實驗以外,無土栽培技術對于可用耕地較少的國家來說具有很大的價值。
只是漫畫里兩個小時就能收割的水稻確實是個大問題。即使是擁有近乎完美的養(yǎng)分供給和環(huán)境控制,我們也沒辦法像哆啦A夢那樣在兩個小時之內(nèi)獲得收成,因為植物必須有足夠的時間來進行細胞分裂和成熟。最近幾年,基因技術的發(fā)展使我們能把生長較快的植物的基因注入農(nóng)作物的基因中。就算要以這樣的方法來培育出能夠在兩小時內(nèi)收割的水稻,我們至少得先找到一種能夠在兩小時之內(nèi)成熟的植物才行吧?在找到這樣的植物之前,我們只能用周期較長、效果也有限的人工篩選法來縮短水稻的生長時間。目前最好的水稻品種,也只有在南方部分氣候溫暖的地區(qū)能達到一年四熟。而成熟時間最短的紀錄是一些蔬菜品種,能夠達到一年七熟。這似乎離兩個小時的成熟期還遠著呢。
可行性評估:
在地板上種水稻可不是什么新技術,我們現(xiàn)在就能做到。真正的難點在要能在兩小時之內(nèi)就要割稻子,恐怕要到21世紀中葉之后才有機會實現(xiàn)。
未知世界呼喚機
法寶描述
只要你按下按鈕,這臺機器就會向外太空發(fā)射信號,外星人會在短短數(shù)秒之內(nèi)趕來。不過要小心,如果你不能讓外星人高興而來,滿意而歸的話,說不定會引起外星人入侵地球的災難。讓外星人高興的方法也很簡單,請外星人喝啤酒,送他玻璃珠就行了。
原理分析—發(fā)射功率是個大問題!
以哆啦A夢129.3cm的身高作為標尺,未知世界呼喚機連天線加在一起的高度不會超過40cm。比一個無線路由器大不了多少,很難想象這東西發(fā)射的電波能在短短數(shù)秒之內(nèi)讓外星人收到,并且讓外星人趕到地球。1974年,人類已經(jīng)使用阿雷西博射電望遠鏡(Arecibo Observatory)向距離地球25000光年的球狀星團M13發(fā)送了一串由1679個二進制數(shù)字組成的信號。如果信息被地外星人所接收,會讀到的信息依次為:用二進制表示的1~10的數(shù)字;DNA所包含的化學元素序號;核苷酸的化學式;DNA的雙螺旋形狀;人的外形;太陽系的組成;望遠鏡的口徑和波長。
之所以向球狀星團M13發(fā)送信息,是因為其中的恒星分布比較密集,被地外星人接收的可能性相對較高。這臺固定在地上的望遠鏡非常壯觀,其直徑足足有350米,發(fā)射功率高達150千瓦。雖然它不能轉動,但卻可以通過改變“鍋蓋”上方饋源天線的位置來改變掃描區(qū)域。我們再回頭看看未知世界呼喚機,它沒有定向天線,只有兩根全向天線,長度也不超過20cm。咱粗略估計,這玩意兒發(fā)射信號的有效距離會非常有限。當然,哆啦A夢是來自2119年的,我們姑且認為它很強大,但這玩意兒的信號能不射能出大氣層依然是個問題。
時間更是問題!功率問題我們就不深究了,假設呼喚器的功率足夠大,外星人一定收得到,并且弄得明白。我們來算算外星人來一趟要花的時間。還是用阿雷西博射電望遠鏡這個例子來說明吧,它發(fā)射信息的星團距離地球約25000光年(光年是什么意思就不用解釋了吧?)。太陽系離銀河中心的距離也差不多這么遠。也就是說,假如外星人在收到信號3秒內(nèi)就讀懂了,并且向我們反饋一個信號,我們也得等上5萬年零3秒才能收到信號,更不用說外星人親自來要多久了。至于外星人能不能超光速飛行,相信你在看了后面分析時光機的文章后就會明白。
可行性評估
目前來看,這玩意兒很難實現(xiàn),至少時間問題很難解決。如果你是外星人的粉絲,那么還是看看好萊塢大片算了。如果你對此非??駸幔囋囎约阂褂^星象,看能不能接收來自宇宙的信息。
原理分析—請你溫柔一點!
很明顯,小真是一個高度仿真的機器人。開發(fā)她的目的完全是為了模仿真人,這既包括外觀與行為上的模仿,又包括思想感情上的模仿。從技術角度講,仿真機器人是對控制論、機械電子、計算機、人工智能、材料學和仿生學的高度整合。要造出完美的仿真機器人需要哪些條件呢?首先我們要解決人工智能的問題,即:能不能像人類一樣分析、推理并解決問題,也就是像人類一樣思考。其次是仿真度的問題,即:能否完全模擬人類的外觀,并把行為和思想完美地結合起來。從小真身上看,22世紀的這種整合技術似乎仍然不夠成熟。雖然她的外形和真人沒什么區(qū)別,但是她的思維和行為卻差得遠。例如:小真看見胖虎和小夫欺負大雄,就會用她那100萬匹馬力的力量來以暴制暴;看見靜香和大雄說兩句話就氣得想要把靜香大卸八塊。姑且不說100萬匹馬力的動力來源問題,就算只看以上行為,小真也是一個“瘋子+醋壇子”。她已經(jīng)嚴重違反了“機器人三定律”。一個不遵守“機器人三定律”的機器人完全有可能變成一臺可怕的殺人機器。
換個角度思考!很顯然,哆啦A夢將一個仿真女機器人送給處于青春期萌芽狀態(tài)的大雄(別懷疑日本男生荷爾蒙的分泌能力)是有其深刻含義的。這讓我們想起了一種在日本很盛行的物品—充氣娃娃。你想想看,同樣是模仿人體構造,體積符合使用者的尺寸,身體柔軟易推到,皮膚有彈性手感好,最重要的是可以反復使用。此外,小真比一般充氣娃娃更強的是她能自己動、有自己的思想,并且絕對忠于大雄。這樣大雄能用的姿勢,哦,錯了,是能獲得的知識更多(知識就是力量、知識決定命運?。>退愦笮鄄欢矝]關系,小真會認真地調(diào)教他。想想機器人的存儲能力,你就該知道小真腦子里關于這方面的知識有多少了。雖然小真的脾氣不好,但你得換個角度來思考。如果你經(jīng)過千辛萬苦調(diào)教出來的MM,會被人打破頭,甚至被其他人給勾引跑了,你還能保持理智嗎?所以說,我們不能拘泥于機器人三定律來判斷一個機器人是否成功。要知道,人類在愛情面前都是不可理喻的,我們又憑什么要求人類造出來的機器人就得隨時保持理智呢?
可行性評估:
從機器人助手或者機器人幫手這個角度來說,小真是一個徹頭徹尾的失敗品。但是從另外一個角度來思考,小真非但不失敗,反而非常成功。她不但自己對大雄進行言傳身教,并用人類一樣的思考及行動來護衛(wèi)大雄,以及自己的尊嚴,還有什么比這還讓人感動的嗎?失敗也好,成功也好,要以目前的技術來實現(xiàn)這些功能是比較困難的。不過,仿真機器人的發(fā)展前景一片大好。也許22世紀的人類真能造出一個小真來。
機器人小真
法寶描述
為了讓大雄那脆弱的心靈有個依托,哆啦A夢從未來世界帶來了機器人玩伴小真。通過設置,小真打心眼里喜歡大雄。不過別以為這是好事,萬一惹怒了她,100萬匹馬力的力量可不是開玩笑的。
太空船操作訓練機
法寶描述
大雄看了一本宇宙探險的書后,一直纏著哆啦A夢帶他去太空探險。如果誰有膽量讓大雄當導游,帶20個人的旅游團去風景區(qū)的話,那估計最后只有2個人能回來,其中還不包括大雄。面對死纏爛打的大雄,哆啦A夢只能乖乖地拿出太空船操作訓練機,讓他在家里遙控“飛碟”過過癮。最后,大雄還是一如既往地把這玩意兒給弄壞了。嗯,都坐下,不要急,常規(guī)操作。
原理分析—強大的虛擬現(xiàn)實技術
在我們看來,這臺太空船操作訓練機實在不夠神奇。以現(xiàn)有的技術,我們完全可以搞一臺比這更好的設備。說白了,這套設備就是應用了VR(Virtual Reality,虛擬現(xiàn)實)技術。目前的VR技術已被廣泛應用于娛樂、教育、藝術、軍事、航空、醫(yī)學、制造業(yè)和機器人等領域。
20世紀60年代,VR技術以圖形仿真器的形式出現(xiàn);20世紀80年代,VR技術逐步興起;到了20世紀90年代,VR產(chǎn)品問世。而現(xiàn)在,VR技術早已進入各位的家庭,各種VR游戲系統(tǒng)就是最好的證明。在醫(yī)療領域,VR技術被用于解剖教學、復雜的手術過程和遠程手術。在航天領域中,VR技術則能逼真地模擬出太空中的情景,幫助宇航員習慣在太空的環(huán)境。美國航天局(NASA)在“哈勃太空望遠鏡的修復和維護計劃”中就大量采用了VR技術來訓練航天員。此外,工業(yè)設計中的風洞模擬和軍事領域中的“虛擬現(xiàn)實訓練系統(tǒng)”都采用了VR技術。隨著計算機技術的發(fā)展,VR技術與我們的生活日益密切,說不定哪天咱還能虛擬一個嬌美的老婆出來。大家還記得《黑客帝國》講的是什么吧?
問題的關鍵是反重力飛行,這臺機器能夠遙控一個小型實體飛碟。請注意這個小飛碟是如何飛行的!沒有任何螺旋槳,沒有任何噴射裝置,難道這玩意采用了傳說中的反重力?不愧是來自未來世界的先進玩意兒。不過對于身處21世紀初的我們來說,造出反重力裝置的可能性幾乎為零。雖然很多科學家倒騰反重力幾十年了,也獲得了一些極具價值的理論研究成果,但現(xiàn)在確實還沒人能整出反重力設備來。不過,這東西的前景絕對不錯。在能源越來越緊張的未來,誰要是能整出反重力設備,絕對能發(fā)大財。
可行性評估
說實話,除了那個反重力飛碟,這機器實在沒啥技術含量。CRT顯示屏、立體聲音箱之類的配置也實在是爛了點。在那個年代,可憐的大雄甚至連上古游戲《極品飛車》都沒得玩。等咱有錢了,怎么也得整個全范圍顯示屏或者頭戴式顯示器、再來一套7.1聲道的音箱。至于那個小飛碟,完全是多余的東西。現(xiàn)在電腦這么強悍,還要那玩意兒干嗎?
心電感應機器人
法寶描述
大雄生病了,哆啦A夢看到大雄的老媽做家務太勞累,又要滿足大雄的要求,于是拿出了心電感應機器人照顧大雄。大雄這個懶家伙為了滿足自己的欲望而濫用心電感應機器人,讓機器人端茶遞水,偷人家點心,拐騙靜香來自己家,痛扁胖虎……結果,大雄惹怒了眾人,最終嘗到了苦頭。
原理分析—你了解自己的大腦嗎?
像大雄那樣用思想來控制機器人,現(xiàn)在已經(jīng)不是什么新鮮事了。只要你的腦子能正常工作,你也可以用思維遙控機器人。
我們的腦子像一顆花椰菜,大腦皮質(zhì)(又稱為灰質(zhì))相當于花椰菜綠色的部分,它包覆在髓質(zhì)(又稱白質(zhì))的外圍?;屹|(zhì)由六層共約一百億至三百億個神經(jīng)元細胞體組成,它們之間有著錯綜復雜的聯(lián)結,并以細胞膜上的電位變化來交換信息。盡管這些電位變化形成的電流雖然微弱,但早在1929年,德國的精神科教授漢斯·伯格就已經(jīng)把腦子里電流的變化記錄下來了,這就是我們常說的腦電波。
經(jīng)過多年的研究和實驗,科學家發(fā)現(xiàn)腦波按頻率可分為四種:δ波(0.4Hz~4Hz)、θ波(4Hz~8Hz)、α波(8Hz~14Hz)以及β波(14Hz以上)。當正常人安靜閉眼,但維持清醒時,腦波以α波為主。α波在枕葉部位特別明顯,并且在眼睛張開后便會被抑制。δ波和θ波統(tǒng)稱為慢波,一般出現(xiàn)于睡眠時期,若是成人在清醒狀態(tài)下出現(xiàn)慢波,則多半是有異常。波又稱為快波,臨床意義較為多樣化,依出現(xiàn)的時期、情境和部位而定。
除了上述的這四種波,科學家還發(fā)現(xiàn)大腦會發(fā)出一種有趣的波—μ波。μ波的頻率和幅度與受測者的α波相似,但頻率略快些,分布位置也和α波不相同。最有意思的是,當人的手指有動作時,μ波就會被抑制。如果被測試者只是想象手指的活動,μ波也會被抑制。正因如此,μ波可作為人腦與計算機通訊的接口。所以,有廠商開發(fā)出一套“緊箍咒”,只要把這東西套在你頭上來跟蹤μ波,你就可以用思維來控制電腦甚至機器人了!
可行性評估
以目前的科學技術來實現(xiàn)用思維控制機器人完全是小菜一碟。來自22世紀的哆啦A夢能搞到這玩意兒也絕對不奇怪?,F(xiàn)在有很多玩具廠商都做了類似的玩具出來,你完全可以去買一臺腦電波控制器來玩玩。等一下,為什么是玩具廠商?因為這東西現(xiàn)階段并不穩(wěn)定,所以只能當玩具。至于要控制啥東西,就得看你自己的胃口了。不過,人的思想難免有邪惡的時候,就不要讓機器人把各位邪惡的思想都一一表現(xiàn)出了吧!
任意門
法寶描述
除了竹蜻蜓和時光機,恐怕任意門要算是哆啦A夢用得最多的道具了。有了任意門,大雄和哆啦A夢想去哪兒,就去哪兒。要是咱也有了任意門,那春運的時候就再也不用花什么冤枉錢去買高價機票或火車票了。
原理分析
相信看過哆啦A夢的人,沒有一個會不想擁有這個法寶。不過,目前還真沒人能造出這東西來。但我們也不能說哆啦A夢的任意門完全是YY出來的,因為這東西是有理論依據(jù)的。從愛因斯坦的廣義相對論來看,如果物體的引力或外部能量足夠大,那么空間將發(fā)生扭曲,使三維空間中的兩個點被拉近。當這種能量強到能讓兩個點幾乎重合時,只要你從幾乎重合的三維空間的兩點之一穿過,就能直接跨越兩點間的三維空間,即:在同一時間出現(xiàn)在另外一點。這就是傳說中的瞬間移動。除了使用能量壓縮空間的辦法外,如果各位還能找到傳說中的蟲洞,也可以實現(xiàn)瞬間移動。不過,目前沒人能在地球上搞出能壓縮空間的能量,也沒人能找到傳說中的蟲洞。所以,咱還是勸你還是死了這份心好了。
瞬間移動的后果,按照愛因斯坦的相對論,時間是相對的,也就是說,不管哆啦A夢和大雄的任意門是采用了能量壓縮空間的方法還是尋找蟲洞的方法,只要大雄和哆啦A夢瞬間移動了,那么,盡管他們本身的時間不變,但周圍的人(大雄父母、靜香等未使用任意門的人)的時間會變快。或者說,周圍人的時間沒有變化,但哆啦A夢和大雄的時間會變慢。假如哆啦A夢和大雄真的瞬間移動了,那等他們回到家時(他們回來時可能沒有家了,為了便于描述,還是稱之為家),大雄的父母至少應該是白發(fā)蒼蒼了,甚至有可能已經(jīng)去世了。這點諾蘭的神作《星際穿越》講得很清楚了,同學們可以自行復習一下。
可行性評估
盡管有愛因斯坦的理論作依據(jù),但就目前的科學技術水平來說,想用任意門來實現(xiàn)瞬間移動還是不太現(xiàn)實。不過,大家也不用太灰心,科學家們已經(jīng)通過實驗成功將一個原子的量子傳遞給了另一個原子。這就證實了隱形傳物的可行性。等到了哆啦A夢所在的22世紀,說不定咱們真的可以擁有任意門。
自家用衛(wèi)星
法寶描述
哆啦A夢和大雄將幾種不同功能的微型衛(wèi)星安裝到微型火箭上,并發(fā)射到了太空。他們用這些衛(wèi)星來監(jiān)視和監(jiān)聽別人的言行、控制天氣、甚至是用塑料子彈攻擊目標。雖然這玩意兒很強大,但運行幾個小時就會自動墜入大氣層。
原理分析
現(xiàn)實中的偵察衛(wèi)星大多屬于軍事范疇。大雄用這東西來看看房頂也就罷了,但他卻要觀察別人在房間內(nèi)的一舉一動,要求還真高。好在大雄是個天真的好孩子,沒有什么邪惡的想法。我們都知道,衛(wèi)星隔著厚厚的大氣層,而可見光在空氣中會受到干擾。雖然可見光并非嚴格按照直線傳遞,但是要光線九曲十八彎地拐進房間內(nèi)是不是玄了點?就目前的技術來說,衛(wèi)星直抓取房內(nèi)圖像的功能還不能實現(xiàn)。如果用遙感技術,那我們將無法獲取直觀的畫面。你去用用衛(wèi)星地圖就明白了。
哆啦A夢和大雄可以用衛(wèi)星監(jiān)聽別人的談話,甚至還能直接拿衛(wèi)星當高音喇叭用。我們姑且不考慮聲音在真空中無法傳遞的常識,姑且不考慮這是近地衛(wèi)星還是地球同步衛(wèi)星,姑且忽略大雄的聲音信號從控制臺傳到衛(wèi)星的時間,就算我們按照340m/s的音速和500km的近地軌道高度來算,大雄的聲音從衛(wèi)星垂直傳達到達胖虎和小夫所在的位置也需要24分31秒。就算互相“問候”一句也得49分零2秒。
除此之外,哆啦A夢還使用了氣象衛(wèi)星。它的作用不是預報天氣,而是控制局部地點的天氣。這種“局部”的范圍居然精度到了幾平方米的的面積,而不影響周圍。我們雖然已經(jīng)可以通過發(fā)射含有干冰或碘化銀的炮彈來實現(xiàn)人工降雨,但是要用衛(wèi)星對大氣層中的水滴進行精確控制,暫時還是離譜了點。
對了,哆啦A夢的衛(wèi)星還可以發(fā)射核子子彈(這名字確實夠恐怖),但實際上這只是塑膠子彈。就算這種未來世界的塑膠子彈強悍得能夠穿越大氣層,就算從大雄按下開火按鈕到胖虎或小夫被擊中的時間長達5秒(動畫片中實測的時間為2. 5秒),那么其末速度將高達100. 025km/s(294馬赫),這大大超過了第三宇宙速度(16.7km/s),這玩意兒飛出太陽系都綽綽有余。如果這樣的彈頭擊中胖虎或小夫,恐怕就不止動畫片里那種疼痛的感覺了。我們再來做一道物理題:忽略彈頭受到的空氣阻力和摩擦產(chǎn)生的巨大熱量,就算彈頭僅重1g。那么根據(jù)動能公式計算,彈頭的動能將高達5×106焦耳,而Ak-47的子彈槍口動能也不過1992焦耳。這玩意兒把人燒成灰都沒問題。這可真是居家旅行,殺人滅口的必備武器啊!
可行性評估:
把衛(wèi)星造小不難,把小衛(wèi)星打上天也不難。難就難在從衛(wèi)星獲取建筑物內(nèi)的真實畫面,難就難在于太空和地面之間實現(xiàn)聲波傳遞,難就難在用衛(wèi)星控制地面某一精確面積內(nèi)的天氣。當然,用那種打塑料子彈的衛(wèi)星來殺人還是相當有威力的。
徽章追蹤器
法寶描述
奸詐的大雄讓他的伙伴們都戴上不同形狀的徽章,無論這些上當?shù)募一锸窃跁辏€是躲在空地的水管中,大雄都能清楚地在電子地圖上看到他們的位置。
原理分析
如果有人認定徽章追蹤器應用了GPS定位技術,那可就大錯特錯了。首先,徽章追蹤器是哆啦A夢在22世紀百貨公司買的玩具。而1989年2月4日,第一顆GPS工作衛(wèi)星才被發(fā)射上天。而這個故事發(fā)生在20世紀70年代,那么,這玩意兒怎么能接收到GPS衛(wèi)星發(fā)出的信號呢?因此,徽章追蹤器如果采用GPS衛(wèi)星定位技術就與GPS衛(wèi)星的發(fā)射的時間產(chǎn)生了悖論。那么徽章追蹤器又是采用了什么定位原理呢?簡而言之,它不過是采用了并不稀奇的無線電定位技術而已。
要利用無線電進行定位,我們首先要了解自己所在的位置(絕對位置),比如:大雄的房間。然后,獲得兩個相當關鍵的數(shù)據(jù)—目標的距離與方位(相對位置)。然后再結合預先準備的地圖,我們就可以準確地對目標進行定位。要算出目標的距離也非常簡單:收發(fā)器先向徽章發(fā)射—個脈沖信號,該信號被徽章接收后,立即向收發(fā)器發(fā)送一個相同的脈沖信號,收發(fā)器接收到該信號就完成了一次定位。我們只要了解了脈沖信號一個來回的時間,就能算出目標的距離。假設脈沖信號一個來回的時間為3微秒,那么我們就能夠根據(jù)無線電波的傳播速度算出目標的距離,即(300000×0.000006)÷2=0.45km。也就是說,目標就所在的范圍就是以收發(fā)器為圓心的,半徑為450米的圓上的任意一點。
獲得了目標的距離后,我們只需要獲得目標的方位就能進行準確的定位了。其實,要獲得目標的方位很容易—我們只要采用圓周掃描雷達,依靠接收信號時的天線朝向就能標定目標的方位。之前已經(jīng)測定了距離,現(xiàn)在又有了方位,還怕找不到圓上的一個點?
可行性評估
徽章追蹤器是可行性為100%的法寶,只不過在22世紀,它已經(jīng)淪落為百貨公司中出售的玩具而已。其實,無線電定位系統(tǒng)的組件很容易買到。很多極客都DIY出了無線電定位系統(tǒng),只不過天線笨重了一點而已。他們還會經(jīng)常聚集在一起,漫山遍野地找人玩。你要是有興趣,也可以DIY一套出來?。?/p>
時光機
法寶描述
大雄的書桌抽屜就是時光機的入口。時光機看起來就像一個帶著控制臺的簡單平板,控制臺上方懸掛著一只有5根指針的時鐘。時光機的出口可以開在任何時刻、任何地點。
原理分析
目前,時間旅行雖然沒有被證實,但也沒有被證偽。所以,我們還是可以在相對論的基礎上探討一下哆啦A夢時光機的可行性。讓我們從相對簡單的開始:哆啦A夢帶著大雄乘坐時光機去未來的大雄結婚前夜,根據(jù)狹義相對論,他們只要以接近光速的速度飛行,就能在短時間內(nèi)到達十幾年以后的地球,這就是著名的時間延緩效應—在運動參照系中,時間的流逝會變慢。
目前人類最厲害的強子對撞機L H C 能將粒子加速到光速的99.99991%,我們假設哆啦A夢、大雄以及他們屁股下面的時光機也能達到這樣一個驚人的速度(即便如此,他們也需要花幾天的時間才能完成穿越),如果哆啦A夢等人的質(zhì)量為200kg,那么他們所擁有的動能將是8.99×1018焦耳!問題是,時光機所用的能量從何而來呢?假如時光機用的是野比家的民用電,那么哆啦A夢帶著大雄玩這么一次穿越,至少需要2.50×1012度電,也就是說,全世界人民要經(jīng)歷一次差不多一個月的大停電,并想辦法把電能都儲存起來,才能滿足大雄窺探一次成人版靜香的欲望。所以,在家里玩時光機絕對不是好主意!
要知道,狹義相對論不允許超光速旅行,大雄這樣玩只會有去無回。但愛因斯坦在提出廣義相對論時論衍生出了“蟲洞”理論!從理論上講,只要在蟲洞的出入口以光速運動,就可以讓蟲洞變成時間機器。雖然目前人類的研究僅限于量子級別的微觀蟲洞,不過哆啦A夢既然來自于未來,那么我們完全可以樂觀地假設那個時代的人類已經(jīng)能夠建造出大尺寸的蟲洞了。而半徑1米,也就是抽屜大小的蟲洞就允許時光機通過了嗎?我們看到大雄跳進了抽屜……蟲洞出口打開了……大雄出來了,不過已經(jīng)變成了一串亞原子粒子!這種尺度的蟲洞產(chǎn)生的張力會把穿越者打回原形。如果一個蟲洞要達到可被人類穿越的標準,那它產(chǎn)生的張力就要足夠小,這種蟲洞的半徑要遠遠大于1光年!如果哆啦A夢的時光機入口可以在地球上,那我們可以說:大雄家的抽屜是宇宙最大的抽屜?
可行性評估:
咱不得不揭露一個悲觀的事實:在現(xiàn)有的物理理論體系和技術水平下,時間旅行是可望而不可即的?;艚鹛岢龅臅r序保護假設已經(jīng)把宏觀物體穿越的可能性封殺了。想制造時光機?那你從今天起開始研究相對論和量子物理吧!如果運氣好的話,若干年后也許真有人能發(fā)明一臺。