量子计算机
与常规物质在一个时间瞬间的空间坐标只有一个位置不同,量子可以是无限个(这实在是难理解的问题,也是量子的诡异性所在),即便是量子会衰减,但量子瞬间坐标也可以达到成千上万个。1982年,物理学家理查德·费曼提出可以将量子的诡异性用于计算。
量子计算机的概念应运而生,其运算效率将是脉冲计算的几何倍数。量子计算机巨大的应用潜能和发展前景吸引了无数科学家“竞折腰”,希冀在量子计算机的研发上有所斩获,以名垂千古,流芳百世。
不过,遗憾的是,这种情况短期内很难发生改变。关于量子计算的理论汗牛充栋,但是,尽管取得了一些进步,大多数著名的量子计算理论还是简单如:把15分解为3和5的乘积。
科学家认为,量子计算机能够解决最复杂和艰涩的计算,诸如发现脑波的运行模式、精准地预测天气等。与传统计算机相比,它们的计算速度不仅呈指数级增长,从理论上来讲,它们还能同时运行每个可能的数据排列。
然而,麻省理工学院的计算机专家斯科特·阿伦森一针见血地指出,量子计算机最大的拦路虎在于退相干(decoherence),也就是用于计算的“量子比特”在同其他事物接触时会失去其特殊属性的趋势,结果就会出现“第二十二条军规”(用来形容任何自相矛盾、不合逻辑的规定或条件所造成的无法摆脱的困境、难以逾越的障碍,或者是一件事陷入了死循环,或者跌进逻辑陷阱等等)。
阿伦森说:“对于量子计算来说,必须让量子比特一直保持在一种非常孤立的环境中,同周围的一切环境隔离开,但是,你又必须操纵量子比特,让它们执行我们的计算。这就产生了一种无法摆脱的困境。”最后,他幽默地说:“要是有一台量子计算机能够帮助我们解决这个问题就好了。”
其实,早在2008年,阿伦森就在《科学美国人》上撰文对量子计算机的强大功能提出了质疑。他指出,许多人相信,依靠量子力学的神奇魔力,量子计算机可以瞬间破解一切密码,甚至轻而易举地搞定所有难题,而实际上,量子计算机的能力也会受到数学上的诸多限制。除了少数特殊问题,量子计算机的运算能力并不比现有计算机强大多少。破解一切密码,对于量子计算机而言,也是一件不可能完成的任务。
个性化医疗
现在,我们可以根据我们的DNA来定制药物吗?我们能够通过一次基因扫描来预测某种治疗是否会对我们起作用,并且预测治疗所需药物的剂量是多少吗?
更加“聪明”的药品正向我们走来,但是,其到来的速度非常慢。首先,制药公司必须摒弃不断对一些销量大的药品进行更新换代并大肆生产的陋习,优先生产出满足小众病人的药品。即使那样,新药要想获得美国食品和药物管理局(FDA)的批准还需要花费几年,而且,研发出验证人与药品相匹配的测试手段也需要很长时间。
因此,很多人将希望寄托在了个性化医疗上。科学家已经证明,基因变异会决定一个人将如何代谢出口服的防凝血素或阻凝剂;而且,很多医生在开处方之前,都会进行遗传学方面的测试。
癌症治疗从药理基因组学那儿获益良多。很多疾病都与基因有着千丝万缕的联系。比如,赫赛汀(Herceptin)能够拯救乳腺癌病人的生命,在这些病人的癌症肿瘤中,HER2基因被过度表达;在某些直肠肿瘤中,也有两个靶向基因被过度表达。更重要的是,今年6月份,几个癌症研究中心结成了联盟,宣布使用DNA测序结果来帮助病人选择正确的疗法,种种迹象表明,个性化医疗正大踏步朝我们走来。
超音速飞机
在1977年到2003年间,任何人只要手头有足够的钱,就可以只花3个半小时,从纽约直达伦敦,这都拜“协和”号超音速客机所赐。
“协和”号超音速客机由法、英两国于1969年联合研制成功,是当时全世界惟一的超音速客机,两倍音速的高速飞行让其成为尊荣与高贵的象征。
然而,“协和”号存在两个重要的缺陷。一是客机的耗油量大得惊人,是波音747客机的两倍,由于耗油率过高,载客量偏小,其昂贵的票价让大多数乘客望而却步。
另外一大缺陷是噪音污染严重。“协和”号超音速客机由于音爆水平高,所以被限制不得在大陆上空进行超音速飞行。噪音可以说是“协和”超音速客机商业失败的关键性因素。
在“协和”号飞机于2003年光荣退出历史舞台后,许多国家和风险投资者都在加紧研制下一代超音速客机,延续“协和”号的光荣和梦想。
美国AERION航空技术公司希望尽快推销其新式的超音速商务机。该公司的商用超音速飞机同“协和”号类似,但是,其机翼设计更为先进,在人口稠密的地区,其速度可以达到声速,在西伯利亚等地的上空,令人讨厌的音爆不会影响任何人,速度可以达到1.6马赫(音速的1.6倍)。目前,该飞机正在紧锣密鼓地研发中,最快于5年内研发成功。
日本的航天主管机构日本航天探测局(JAXA)也在研制下一代超音速飞机,下一代超音速飞机有望在15年内投入商业运营。他们的目标是制造能搭载300名乘客的超音速客机,从伦敦到东京只需4个小时多一点。
这款飞机将使用一种特殊的低阻力结构,从理论上来讲,其超空气动力的形状使得它能够穿越声音的壁垒,几乎没有隆隆声。另外,该飞机也通过使用更安静、效率更高的发动机来降低起飞时的噪音。该飞机可能至少于5年内将速度达到1马赫,10年后速度有望超过5马赫。