日本憑什么是科技強(qiáng)國(guó)？這6種尖端技術(shù)，連美國(guó)都望塵莫及！與中國(guó)相比，僅有37.8萬(wàn)平方公里國(guó)土面積的日本，一直被很多人當(dāng)作是彈丸之地。但如果從人口數(shù)量和經(jīng)濟(jì)體量上看，日本可是一個(gè)名副其實(shí)的大國(guó)，這一點(diǎn)是事實(shí)，不容我們小覷。因?yàn)槿毡驹谝恍┛萍碱I(lǐng)域，連他們的大哥美國(guó)都要甘拜下風(fēng)。那么日本的尖端科技有哪些呢？今天就帶大家了解一下。
一、仿星器
這是用來(lái)研究可控核聚變的實(shí)驗(yàn)裝置，二戰(zhàn)時(shí)期，日本因石油發(fā)動(dòng)戰(zhàn)爭(zhēng)，又因?yàn)槭投鴳?zhàn)敗，能源可以說(shuō)是日本的心頭之痛。而可控核聚變是人類普遍認(rèn)為的終極能源，任何國(guó)家如果掌握了可控核聚變，并大規(guī)模使用，那么這個(gè)國(guó)家將不用再擔(dān)心資源問(wèn)題。目前，在可控核聚變的研究上有兩條路可以走，其中一條就是仿星器。仿星器主要是磁約束受控核聚變裝置。它能把等離子態(tài)的氫同位素——氘和氚約束起來(lái)，并加熱至1億攝氏度左右發(fā)生聚變，從而獲得巨大的能量輸出。現(xiàn)在世界上最大的仿星器是直徑16米的德國(guó)“螺旋石7-X”，而第二大的就是日本的LHD。
這兩個(gè)國(guó)家也是世界上僅有的成功建造大型仿星器的國(guó)家。即便是美國(guó)也曾因?yàn)槠涔こ屉y度和難以估量的資金投入鎩羽而歸。那么我國(guó)仿星器的研究表現(xiàn)如何呢？基本上是一片空白。不過(guò)先別急著失望，剛剛說(shuō)過(guò)了，在可控核聚變的研究方面一共有兩條路可以走，這第二條路“托卡馬克”裝置，就是我國(guó)的選擇。它和仿星器一樣，都是磁約束受控核聚變裝置，只是工作原理和仿星器有所區(qū)別。目前，中國(guó)在托卡馬克方面的進(jìn)展是領(lǐng)先世界的，早在2017年，中國(guó)的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置就實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定運(yùn)行101.2秒，成為世界上首個(gè)可以穩(wěn)定運(yùn)行100秒以上的裝置，運(yùn)行溫度更是達(dá)到了太陽(yáng)核心溫度6倍以上的1億攝氏度。
二、世界最大規(guī)模的射電望遠(yuǎn)鏡陣列ALMA
據(jù)悉，ALMA是由日本領(lǐng)銜制造的世界上功能最強(qiáng)大、技術(shù)最先進(jìn)的綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡陣列。參與ALMA建設(shè)的成員有歐洲、美國(guó)、日本、智利等國(guó)家，該射電望遠(yuǎn)鏡陣列由54臺(tái)12米直徑和12臺(tái)7米直徑的射電望遠(yuǎn)鏡組成，散布在南美智利5千米的高原上。整個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)花了十多年，總投資14億美金，被譽(yù)為二十一世紀(jì)的金字塔工程。望遠(yuǎn)鏡一般根據(jù)兩種情況進(jìn)行系外行星的搜尋：一是，當(dāng)行星圍繞恒星運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)致的恒星輕微晃動(dòng)。二是，當(dāng)行星在恒星面前經(jīng)過(guò)時(shí)造成的恒星亮度微小變動(dòng)。自從1995年發(fā)現(xiàn)第一顆系外行星以來(lái)，科學(xué)家們已經(jīng)找到了數(shù)千顆可能是系外行星的疑似目標(biāo)。只不過(guò)都是些木星大小并且已經(jīng)成型的行星體。而行星形成的早期階段卻沒(méi)辦法觀測(cè)，根據(jù)現(xiàn)有科學(xué)理論，科學(xué)家認(rèn)為太陽(yáng)系是在早期的原始太陽(yáng)星云中形成的。隨著這些塵埃顆粒之間的相互碰撞，積聚，成長(zhǎng)，原始的行星開始形成。然而年輕的恒星系統(tǒng)周圍往往“云遮霧繞”，哈勃望遠(yuǎn)鏡難以窺見其全貌。而這便是ALMA設(shè)備施展其能力的舞臺(tái)。
有數(shù)據(jù)表明，整個(gè)ALMA系統(tǒng)的角分辨率比哈勃太空光學(xué)望遠(yuǎn)鏡還要強(qiáng)五倍！當(dāng)然也比我國(guó)的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡FAST要強(qiáng)。不過(guò)，綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡技術(shù)也并非完美無(wú)缺，單口徑射電望遠(yuǎn)鏡也不是一無(wú)長(zhǎng)處，相比之下，單口徑射電望遠(yuǎn)鏡的收集信號(hào)能力強(qiáng)、信號(hào)信噪比高、質(zhì)量好、數(shù)據(jù)處理相對(duì)方便，也許不久的將來(lái)它們可以聯(lián)網(wǎng)合作，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。況且，我國(guó)在綜合孔徑望遠(yuǎn)鏡方面也并非沒(méi)有發(fā)展。事實(shí)上，中國(guó)主導(dǎo)的國(guó)際SKA項(xiàng)目就是要建設(shè)世界最大的綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，其中英國(guó)、荷蘭、意大利等10個(gè)國(guó)家都是參與國(guó)。綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡的基礎(chǔ)是電動(dòng)力學(xué)和信號(hào)處理技術(shù)，中國(guó)不缺這方面的人才和經(jīng)驗(yàn)，所以SKA項(xiàng)目會(huì)和ALMA一樣未來(lái)可期。
三、重離子放療設(shè)備
不得不說(shuō)，日本在醫(yī)療領(lǐng)域的確很厲害，這一點(diǎn)連美國(guó)都自愧不如。尤其是在治療癌癥方面，日本是世界第一。全球僅有的6臺(tái)重離子治癌放療設(shè)備，有5臺(tái)在日本。而重離子放療是當(dāng)前國(guó)際上先進(jìn)的腫瘤放射治療方法之一。一般來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的放療技術(shù)在殺傷癌細(xì)胞的同時(shí)，還會(huì)傷害正常細(xì)胞，從而產(chǎn)生很大的副作用。而重離子放療可以準(zhǔn)確靶向腫瘤病灶，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)照射，在強(qiáng)力殺滅腫瘤細(xì)胞的同時(shí)，可以較大程度減少對(duì)健康組織和器官的損傷。目前全世界80%的重離子放療都是在日本進(jìn)行的。其中，日本QST醫(yī)院是世界上最早開展重離子放療的醫(yī)院，并在該領(lǐng)域有著27年的深入研究。相較于其他國(guó)家，日本重離子放療技術(shù)確實(shí)領(lǐng)先世界。
四、鐿原子光晶格鐘
光晶格鐘其實(shí)就是原子鐘的一種，它被認(rèn)為是世界上最精密的鐘表。理論上最精密的光晶格鐘運(yùn)行300億年才會(huì)產(chǎn)生1秒的誤差。在日本研究出鐿原子光晶格鐘之前，美國(guó)的銫原子鐘占據(jù)絕對(duì)的領(lǐng)先地位，美國(guó)的GPS衛(wèi)星系統(tǒng)采用的就是銫原子鐘。但銫原子鐘有它的局限：它是依靠原子內(nèi)部的電子，在兩個(gè)能級(jí)間跳躍時(shí)輻射出的電磁波，來(lái)控制鐘的走動(dòng)，而和光波相比，電磁波的頻率要低得多，這也就限制了銫原子鐘的精確性。于是，看到有機(jī)會(huì)在原子鐘領(lǐng)域超越美國(guó)的日本科學(xué)家，決心開發(fā)一種比銫原子鐘還精確的時(shí)鐘。
2009年日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所宣布，該所研究人員在世界上首次利用鐿原子開發(fā)出光晶格鐘。顧名思義，光晶格鐘在技術(shù)上采用了比電磁波頻率更高的光波，這種光晶格鐘運(yùn)轉(zhuǎn)60萬(wàn)年僅誤差一秒。由于鐿原子受黑體輻射的影響小，其核自旋也較小，所以用鐿原子制成的光晶格鐘，可以比銫原子鐘性能更高。但鐿原子光晶格鐘由于光源的開發(fā)非常困難，所以日本研發(fā)的第一個(gè)鐿原子光晶格鐘還需要改進(jìn)。2015年，東京大學(xué)香取秀俊教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組宣布，已制作了2臺(tái)“光晶格鐘”。而這次的鐿原子光晶格鐘比銫原子鐘精確100倍以上。據(jù)介紹，即使從138億年前宇宙誕生時(shí)開始計(jì)時(shí)至今，2臺(tái)“光晶格鐘”之間的誤差也將不足1秒。
五、工業(yè)機(jī)器人
日本發(fā)那科數(shù)控工業(yè)機(jī)器人在全球銷量穩(wěn)居第一，并且曾經(jīng)占據(jù)了全球70%市場(chǎng)份額。東京巴黎銀行分析師佛斯特曾評(píng)論道：“在一般人看來(lái)，發(fā)那科可能有些默默無(wú)聞，但其實(shí)他們是機(jī)器人界的微軟。從全球汽車制造到iPhone訂單，可以說(shuō)到處都有發(fā)那科機(jī)器人的身影。如果富士山火山爆發(fā)摧毀了在山腳安家的發(fā)那科，那么全球可能都會(huì)因此暫時(shí)停止運(yùn)作。根據(jù)發(fā)那科公布的全球安裝統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2019年，發(fā)那科機(jī)器人全球累計(jì)安裝臺(tái)數(shù)超過(guò)60萬(wàn)臺(tái)，遠(yuǎn)超其他幾家機(jī)器人制造商。
以上這些都是日本比較具有代表性的尖端科技，當(dāng)然他們還有很多領(lǐng)先世界的科技技術(shù)。例如，高精度機(jī)床、光學(xué)技術(shù)等等。我們要承認(rèn)日本的科技實(shí)力和一絲不茍的工匠精神。說(shuō)這么多并非是要鼓吹日本有多么厲害，而是想讓大家知道，日本的很多東西確實(shí)值得我們學(xué)習(xí)，我們可以敵視日本，但絕不能輕視日本！
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