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。整个系统的建设花了十多年,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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