神奇de一秒 在科学家手中一秒同样有魔力

19.01.2015  18:44

  大约在十年前,远在澳洲的杰文·朗代尔精心设计了一个“陷阱”。澳洲野生动物多,可朗代尔他们设计的“陷阱”不是用于捕猎的,而是用于捕捉“光阴”的。

  杰文·朗代尔是澳洲国立大学的物理学家,他和他的同事用掺有稀土元素镨的硅酸盐晶体,设计制造出了一个“超级光陷阱”。利用这个光陷阱,朗代尔成功地让一个光脉冲“静止”了——本来能以每秒三十万公里速度前行的光束,在那一刻静止不动了。静止的时长,是一秒。

  别小看这短短的一秒,在朗代尔之前,有许多科学家都做过和朗代尔一样的尝试,但大家能让光束静止不动的时间,只有朗代尔做到的千分之一。

  杰文·朗代尔的“一秒钟”,成为了那年的全球十大科技发现之一。

  同样是一秒,一枚要做地球同步飞行的火箭,已经飞出了7.9公里;如果它想要摆脱地球引力的束缚,飞向浩瀚的宇宙,则已飞出了11.2公里。

  也是在这一秒,地球已绕太阳飞翔了30公里,已伴随银河行走了3250公里……

  在一位参加中考的初三学生眼中,一秒很神奇:

  “一秒最大方,不论你我他,人人都一份;一秒最刻薄,不论你我他,瞬间收回每一秒最公平,谁也不会多一秒,谁也不会少一秒每一秒最不公平,珍惜它它就多,浪费它它就少。一秒最廉价,一分不值;一秒最贵重,金山银山无法买回……”

  在科学家手中,一秒同样有魔力。

   一秒

   超级光纤,能传多少数据

  北京的不少小区都实行了“光纤入户”改造,很多人都享受到了一秒M级的上网速率。如果现在告诉你,以后的光纤上网速度,一秒钟传送的数据会是这个的上亿倍,你相信吗?荷兰埃因霍芬理工大学的研究人员和美国同行一起,成功地在一种新型光纤中实现了一秒255TB(1TB=1024G,1GB=1024MB)的数据传输率,这对于我们这些看到上网速率到M级就兴奋不已的网民来说,简直是逆天了。

  现在,即使是最先进的光纤,一根光纤传输数据的核心通道也只有一条,而荷兰埃因霍芬理工大学的研究人员应用新的技术,让一条光纤里拥有七条不同的核心通道可供数据传输使用。与此同时,这七条核心通道中,每条上还叠加了两条额外的垂直信道。这就好比原来一条车道的道路,现在扩成了七条车道,每条车道上还加上了两座高架线,由此,能同时行驶的车数量大增。

  研究人员说,这种新型光纤的直径不超过200微米,和现有的光纤没有多大区别,但传输效率却获得了极大的扩展。目前这个项目已经成为欧盟“视野2020”研究计划中的项目之一,以便早日完成实用化。

   一秒

   星际互联网,速度有多快

  家用互联网在提速,用于宇宙探索的星际数据传送技术也在提速,现在的最新技术,地球和火星之间的数据传输速度也只能达到一秒270MB左右。研究人员正在使用激光通信技术,让星际互联网的通信传输速率,提高到一秒几个G的水平,让星际探索中的最新发现,能更快更准确地传送回地球。

  目前,地球和外太空间的激光通信是使用脉冲调制技术,信息被编码成红外激光脉冲的时序。一个给定的时间段被分割成短窗口,在一个特定窗口期间,激光向探测器发送编码好的数据。为了编码字母表,时间段被分割成26个窗口,每个窗口一个字母,你也可以将每个时间段分割成更小的窗口,以此提高带宽,但代价是更昂贵和更耗电。亚利桑那大学的光通信专家伊凡·乔德维奇发现了一种全新的方法,放弃了现行的基于时间的编码,改用光的其他属性,从而可以将互联网连接速度提高到一秒100GB左右。

   一秒

   无线上网,下载多少电影

  复旦大学曾经成功研发了LiFi光传输技术,利用室内的可见光无线传输网络信号,上网速度最高可达到一秒钟150M英国科学家最近又进一步改进了光传输技术,让LED灯的三种初始颜色的传输速率提升到一秒3.5GB左右,三色相加,一秒的传输速率就达到了10GB以上。

  与此同时,人们最常用的无线上网WiFi,也在不断改进来获得更快的上网速率,来自德国卡尔斯鲁尔理工学院的研究人员成功测试了一个新 WiFi网络,网络速度非常惊人,数据传输速率达到了一秒钟 40GB的惊人速度。通常大小在25G左右的蓝光高清电影,在这种网络中,不到一秒钟就下载完成了。

  这还不是最快的,美国和以色列研究人员一起提出来的,正在研究另一种高速无线网络。这种高速无线网主要采用漩涡光束式的数据电磁波。与我们现在使用的网络相比,这种新型无线网络就可以一次传输更多的数据。这种无线网络的速度有多快?告诉你,一秒钟里,只要你的硬盘够大,七部高清电影就下载完成了。卢文