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日本细思极恐的5个全球顶尖科技,连“大哥”美国都自叹不如!
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2022.06.15 江西

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日本凭什么是科技强国?这6种尖端技术,连美国都望尘莫及!与中国相比,仅有37.8万平方公里国土面积的日本,一直被很多人当作是弹丸之地。但如果从人口数量和经济体量上看,日本可是一个名副其实的大国,这一点是事实,不容我们小觑。因为日本在一些科技领域,连他们的大哥美国都要甘拜下风。那么日本的尖端科技有哪些呢?今天就带大家了解一下。

一、仿星器

这是用来研究可控核聚变的实验装置,二战时期,日本因石油发动战争,又因为石油而战败,能源可以说是日本的心头之痛。而可控核聚变是人类普遍认为的终极能源,任何国家如果掌握了可控核聚变,并大规模使用,那么这个国家将不用再担心资源问题。目前,在可控核聚变的研究上有两条路可以走,其中一条就是仿星器。仿星器主要是磁约束受控核聚变装置。它能把等离子态的氢同位素——氘和氚约束起来,并加热至1亿摄氏度左右发生聚变,从而获得巨大的能量输出。现在世界上最大的仿星器是直径16米的德国“螺旋石7-X”,而第二大的就是日本的LHD。

这两个国家也是世界上仅有的成功建造大型仿星器的国家。即便是美国也曾因为其工程难度和难以估量的资金投入铩羽而归。那么我国仿星器的研究表现如何呢?基本上是一片空白。不过先别急着失望,刚刚说过了,在可控核聚变的研究方面一共有两条路可以走,这第二条路“托卡马克”装置,就是我国的选择。它和仿星器一样,都是磁约束受控核聚变装置,只是工作原理和仿星器有所区别。目前,中国在托卡马克方面的进展是领先世界的,早在2017年,中国的全超导托卡马克核聚变实验装置就实现了稳定运行101.2秒,成为世界上首个可以稳定运行100秒以上的装置,运行温度更是达到了太阳核心温度6倍以上的1亿摄氏度。

二、世界最大规模的射电望远镜阵列ALMA

据悉,ALMA是由日本领衔制造的世界上功能最强大、技术最先进的综合孔径射电望远镜阵列参与ALMA建设的成员有欧洲、美国、日本、智利等国家,该射电望远镜阵列由54台12米直径和12台7米直径的射电望远镜组成,散布在南美智利5千米的高原上。整个系统的建设了十多年,总投资14亿美金,被誉为二十一世纪的金字塔工程。望远镜一般根据两种情况进行系外行星的搜寻:一是,当行星围绕恒星运行时,导致的恒星轻微晃动。二是,当行星在恒星面前经过时造成的恒星亮度微小变动。自从1995年发现第一颗系外行星以来,科学家们已经找到了数千颗可能是系外行星的疑似目标。只不过都是些木星大小并且已经成型的行星体。而行星形成的早期阶段却没办法观测,根据现有科学理论,科学家认为太阳系是在早期的原始太阳星云中形成的。随着这些尘埃颗粒之间的相互碰撞,积聚,成长,原始的行星开始形成。然而年轻的恒星系统周围往往“云遮雾绕”,哈勃望远镜难以窥见其全貌。而这便是ALMA设备施展其能力的舞台。

有数据表明,整个ALMA系统的角分辨率比哈勃太空光学望远镜还要强五倍!当然也比我国的单口径射电望远镜FAST要强。不过,综合孔径射电望远镜技术也并非完美无缺,单口径射电望远镜也不是一无长处,相比之下,单口径射电望远镜的收集信号能力强、信号信噪比高、质量好、数据处理相对方便,也许不久的将来它们可以联网合作,优势互补。况且,我国在综合孔径望远镜方面也并非没有发展。事实上,中国主导的国际SKA项目就是要建设世界最大的综合孔径射电望远镜系统,其中英国、荷兰、意大利等10个国家都是参与国综合孔径射电望远镜的基础是电动力学和信号处理技术,中国不缺这方面的人才和经验,所以SKA项目会和ALMA一样未来可期。

三、重离子放疗设备

不得不说,日本在医疗领域的确很厉害,这一点连美国都自愧不如。尤其是在治疗癌症方面,日本是世界第一。全球仅有的6台重离子治癌放疗设备,有5台在日本。而重离子放疗是当前国际上先进的肿瘤放射治疗方法之一。一般来说,传统的放疗技术在杀伤癌细胞的同时,还会伤害正常细胞,从而产生很大的副作用。而重离子放疗可以准确靶向肿瘤病灶,实现定点照射,在强力杀灭肿瘤细胞的同时,可以较大程度减少对健康组织和器官的损伤。目前全世界80%的重离子放疗都是在日本进行的。其中,日本QST医院是世界上最早开展重离子放疗的医院,并在该领域有着27年的深入研究。相较于其他国家,日本重离子放疗技术确实领先世界。

四、镱原子光晶格钟

光晶格钟其实就是原子钟的一种,它被认为是世界上最精密的钟表。理论上最精密的光晶格钟运行300亿年才会产生1秒的误差。在日本研究出镱原子光晶格钟之前,美国的铯原子钟占据绝对的领先地位,美国的GPS卫星系统采用的就是铯原子钟。但铯原子钟有它的局限:它是依靠原子内部的电子,在两个能级间跳跃时辐射出的电磁波,来控制钟的走动,而和光波相比,电磁波的频率要低得多,这也就限制了铯原子钟的精确性。于是,看到有机会在原子钟领域超越美国的日本科学家,决心开发一种比铯原子钟还精确的时钟。

2009年日本产业技术综合研究所宣布,该所研究人员在世界上首次利用镱原子开发出光晶格钟。顾名思义,光晶格钟在技术上采用了比电磁波频率更高的光波,这种光晶格钟运转60万年仅误差一秒。由于镱原子受黑体辐射的影响小,其核自旋也较小,所以用镱原子制成的光晶格钟,可以比铯原子钟性能更高。但镱原子光晶格钟由于光源的开发非常困难,所以日本研发的第一个镱原子光晶格钟还需要改进。2015年,东京大学香取秀俊教授领导的研究小组宣布,已制作了2台“光晶格钟”。而这次的镱原子光晶格钟比铯原子钟精确100倍以上。据介绍,即使从138亿年前宇宙诞生时开始计时至今,2台“光晶格钟”之间的误差也将不足1秒。

五、工业机器人

日本发那科数控工业机器人在全球销量稳居第一,并且曾经占据了全球70%市场份额。东京巴黎银行分析师佛斯特曾评论道:“在一般人看来,发那科可能有些默默无闻,但其实他们是机器人界的微软。从全球汽车制造到iPhone订单,可以说到处都有发那科机器人的身影。如果富士山火山爆发摧毁了在山脚安家的发那科,那么全球可能都会因此暂时停止运作。根据发那科公布的全球安装统计数据显示,截至2019年,发那科机器人全球累计安装台数超过60万台,远超其他几家机器人制造商。

以上这些都是日本比较具有代表性的尖端科技,当然他们还有很多领先世界的科技技术。例如,高精度机床、光学技术等等。我们要承认日本的科技实力和一丝不苟的工匠精神。说这么多并非是要鼓吹日本有多么厉害,而是想让大家知道,日本的很多东西确实值得我们学习,我们可以敌视日本,但绝不能轻视日本!

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