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发布时间:2019-05-31 09:40 来源:未知 编辑:admin

  p哇....这个问题好多人邀请我....谢邀! 我就不一个一个at了。。。/ppbr/pp中国已经是一个实质上的科技大国,也正走在科技强国的路上,至于是不是下一个,只能说如果不发生黑天鹅事件的话,有很大可能成功。/ppb“大”“小”在于体量,“强”“弱”在于能力。科技之路从大到强,是质而非量,在于创造而非模仿。/b/pp世界上公认的科技强国有这么几个,美国、日本、英国、德国、法国、以色列、芬兰、瑞典、挪威等等,它们很多都不是大国,却不能阻挡它们在某些科技领域引领世界潮流。/pp我们从它们的科技强国之路开始聊聊。/ppbr/ph2以史为镜,可知兴替/h2pbr/ppb独立之后的美国/b/ppi自从二战以来,不论以诺贝尔奖以及其他奖项得主的数量、科学论文的数量及引文质量衡量,还是以科技投入、实验室规模、对世界的影响力来衡量,美国都牢牢占据世界第一的位置。电子计算机、商用运输机、半导体、固体电子仪器、集成电路、核能、激光、卫星通讯、微波通讯、雷达、抗生素、杀虫剂、新材料、金属制造、精密加工、互联网、人工智能,美国一直在通过连续不断的革命性科技改变世界,奠定自己世界头号科技强国的地位。/i/ppbr/pp这个现实恐怕要大大出乎政治社会学奠基人阿历克西·托克维尔的预料。19世纪30年代,法国人托克维尔在考察美国时观察到:美国科学家规模很小,高水平的科学家少。b在美国,人们只关于科学的纯应用那部分。他怀疑,欧洲社会那种纯理论的研究创新是否能在美国这样一个新生的国家中生根/b。[1]/pp然而,1840年左右,美国的研究创新就开始展现了出来--电报出现了。/pp1876年美国第一所研究型大学,约翰·霍普金斯大学成立。而后,相当多重量级的私立大学成立,并且大学之间竞争激烈。州有公立大学,还有众多私立大学争抢人才,这样激烈的人才竞争给了高水平研究人员相当大的自主权,让他们可以做自己想做的研究。/pp与此同时,杜邦、ATT、通用电气接连成立工业实验室,而到1930~1940年,工业研究实验室已经成为美国的创新主体,让创新一出现就能投入生产。[2]/ppi(这三点似乎都可以在中国找到萌芽)/i/ppbr/pp二战其实对美国的科研体系产生了巨大影响,1950年国家自然基金委员会,1957年NASA(国家宇航局),DARPA(国防高级研究计划署)先后成立,重点资助基础研究和国防技术。b但是需要提醒的是,政府的经费一直都是辅助,科研的主要经费依然来自工业界。/b当时整个RD经费投入的部门比例约为:政府12~19%,工业63%~70%,大学9~13%。/pp从此,美国的现代科技创新体系正式形成,并一直延续至今,展现了强大的生命力,主要在于[3]:/pulli工业研究实验室和大学体系相辅相成,满足市场和基础研究/lili政府在科学技术发展的适当定位和长期而持续的支持/lili政府、大学与企业三者之间的合作/lilib强调自下而上的创造力和自主性/b/lili支撑制度的完善(如风险资本)/li/ulpi(以上,我国1,2,3已经存在萌芽,4,5似乎还有进步空间,这或许就是近些年强调“产学研”的用意)/i/ppbr/ppb90年代的日本/b/ppi18年18个诺贝尔奖!日本正在以年均一个诺贝尔奖证明自己的创新实力,或许“50年30个诺贝尔奖”并不是做梦。/i/ppbr/pp实际上,90年代的日本的科学依然还在依靠技术引进支撑[4],或许能称为--“抄袭”。这对他们80年代初提出的“科学技术立国”的口号显然是一种嘲讽:b与其说是“科技立国”,不如说是“引进技术立国”/b。/pp据当时的调查显示[4],同美国比较,日本在基础研究的生命科学、物质、材料科学、信息电子和海洋地球科学均不占优势。尽管统计结果说明,b日本的研究投入与欧美发达国家相比并不逊色,但是当时的研究经费主要由民间企业承担,政府投入只占很少的比例/b。这意味着,没有经济回报的学科投资会相当低下。/pp然而转折点在1995年的《科学技术基本法》和次年的《科学技术基本计划》,/pblockquote在科学技术领域中 , 所谓追赶型的时代 - 既有先进国家作为自己的目标 , 又在相当广泛的领域中存在着技术引进可能性的时代 - 已经结束 了, 从今以后我们必须作为先头的一员 ,去凭借自己的努力挑战那些尚未开拓的领域, 因此必须最大限 度地发挥创造力去迎接新时代的课题的挑战。”/blockquotep同时投入大量资金支持科学技术研发,推进大学和企业之间的合作,培育风险事业,从此开始了日本二十多年就完成的从科技大国到科技强国的转变。/pp(听起来是不是很耳熟?看起来也很眼熟?)/ppbr/pp历史上的科技强国之路,似乎都是一个套路下的不同走法。/pp那么,我们来看看中国的科技现状。/ppbr/ph2以铜为镜,可以正衣冠/h2pbr/pp中国实质上已经是一个科技大国,不论从任何需要数量的维度都是。。/pp2017年的《国家创新指数报告 2016—2017》给出了如下指标:/pblockquote《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》颁布实施以来,中国科技创新能力显著增强。创新资源投入不断增加。RD经费总额已居世界第2位;RD人员总量长期居世界第1位。br知识创造能力稳步提升。国际科技论文数量居世界第2位;国内发明专利申请量保持世界第1位;国内发明专利授权量已超越日本,居世界第1位。科技对经济发展贡献日益显著。科技进步贡献率稳步提升,已达到55.3%;RD经费投入强度达到2.06%,与创新型国家的差距进一步缩小;知识密集型产业 保持良好发展态势,产业结构持续优化。/blockquotefigureimg src=、RD人员、RD经费、SCI论文与国内发明专利授权量世界分布(《国家创新指数报告 2016—2017》)/figcaption/figurep同时RD经费投入增长也领跑全球,/pfigureimg src=部分国家RD经费增速(按不变价计算)(《国家创新指数报告 2016—2017》)/figcaption/figurep研究人员,支出,专利,论文均占世界前二(日本既视感),/pfigureimg src=那么从大到强的创新之路,我们走的怎么样了呢?/b/pp据世界知识产权组织发布的《2018年全球创新指数》[5]显示:/pp创新指数世界排名第17,按照组别排序的话,在人均收入中等偏上的组别中排名第一。/pp同时,中国从2016年开始位列前 25位,并持续上升至今年的第17位。唯一一个持续接近前25位的中等收入经济体是马来西亚(第35位)。/pp世界知识产权组织认为,中国在不同领域的创新能力愈加凸显。b近几年进步最大的指数是全球研发公司、高新技术进口、出版物质量和高等教育入学率/b。/pp(虽然我个人依然对现在的部分出版物质量非常不满,但是也不得不承认正在逐渐提升)/ppbr/pp详细指标如下图:/pfigureimg src=可以看到,主要的劣势在监管、高等教育、生态可持续性、信贷、投资、海外投资、创意服务部分。可能有人会想知道世界知识产权组织的评估框架是什么,我这里也贴一下:/pfigureimg src=这里有份很漂亮的数据,GII(创新指数)得分和人均GDP的排序,可以看到中国的排名已经很高了,假如我们以法国为基线(蓝色基线) 的话,中国实际上已经接近了法国的创新水平,也就是说,一只脚已经“踏入”了科技强国序列。/pp但是我个人觉得,这个图里,中国受低人均GDP的影响非常大,相比更有意义的还是GII排名。/pfigureimg src=排名如下图:/pfigureimg src=中国排名第17,位列英国,德国,法国,日本,韩国,瑞典,瑞士,荷兰,新加坡,爱尔兰,以色列,香港,卢森堡,丹麦,芬兰等之后。/pp也算比较符合预期。/pp综上所述,可以看到其实我国的创新水平接近了科技强国水平,但是显然和目前的科技体量排名相比,还有一定差距,需要时间才能到复合体量的位置(前5)。/pp未来会怎么样呢?/ppbr/ph2以己为镜,可以明得失/h2p现在世界形势和美国当初崛起时不同,经济有很大的下行压力,不过比日本90年代经济崩溃的时候要强一些。现在我国国内国外也矛盾重重,如果同时考虑这些因素来分析的话,结果几乎不可预料。/ppbr/pp因此,只能根据现有趋势和政策,不考虑未来其他国际因素,综合一些经验做对比[6]:/pp据历史,英国依靠科技和产业的协同,把研究转化成产业结果,推动科技发展;/pp法国依靠戴高乐将军设计的锅里科研机构完成了“辉煌三十年”;/pp德国依靠从柏林大学,到帝国物理研究所,到威廉皇帝学会,马普学会,弗劳思霍夫学会、亥姆霍兹学会和莱布尼兹学会的不断制度创新,维持科技生命力。/pp美国和日本如上所述。/ppbr/pp从成功者的政策来对比国内政策,/pp目前国家自然基金计划逐渐强大,人才引进计划和高校人才竞争,对产学研的逐渐看重,这些政策方向上都没有出现与多个成功历史经验相悖的大问题;/pp虽然目前科学创新依然存在从上到下,导向过于严重,企业资金不多,人浮于事,看量不重质等等问题,但是从目前的新政策(加强自然基金,依靠代表性论文做评价指标)来看,似乎政府正在着手解决。/pp再同时考虑我国其实正接近科技创新强国门槛的现实场景。。/ppbr/pp下一个科技强国成为现实的可能性还是蛮大的。/ppbr/pp[1]托克维尔:《论美国的民主》(下册) 商务印书馆 1991/pp[2]Mees, C. E. K, The Organization of Industrial Scientific Research,McGraw-Hill, New York 1950/pp[3]美国是怎样成为世界科技强国的, 国家自然科学基金委员会科学传播中心/pp[4]节艳丽 ,杨舰, 新时期日本科技政策的转型, 科学研究/pp[5]Global Innovation Index 2018b,/bCornell University, INSEAD, WIPO/pp[6] 解读世界科技强国发展之路,中国高校人文社会科学信息网。/p

  哇....这个问题好多人邀请我....谢邀! 我就不一个一个at了。。。 中国已经是一个实质上的科技大国,也正走在科技强国的路上,至于是不是下一个,只能说如果不发生黑天鹅事件的话,有很大可能成功。

  p并没有吹牛,北斗已经足够是我国航天近些年的超级成就了,在2018年更是实现了1年10箭18星,北斗卫星导航系统建设速度是惊人的!/pp2018年11月19日凌晨2点,随着长征三号乙火箭和远征一号上面级组合顺利从西昌卫星发射中心升空,北斗卫星导航系统第42、43颗卫星进入组网阶段。这标志着今年10次北斗发射任务圆满结束,其中8次为一箭两星任务,共计布置了18颗卫星进入轨道,且所有发射任务均获成功。/pfigureimg src=今天的发射标志着今年的北斗建设大潮告一段落(图源:中国航天科技集团)/ppbr/ppb按照北斗35颗卫星的设计布局,今年无疑是北斗建设史上最核心的一年,也创下了全球卫星导航系统组网最快纪录。/b世界四大系统中,美国GPS系统最快纪录为一年6星,苏联/俄罗斯格洛纳斯(GLONASS)系统为一年9星,欧洲伽利略(Galileo)系统为一年6星。/pp毫不夸张地讲,北斗今年的建设速度是空前的,随着2019年继续布网剩余卫星、且前期卫星陆续度过调试期正式服役,北斗将彻底点亮全球。/pfigureimg src=年11月16日北斗卫星全球可见情况,目前亚太地区已经逐步点亮,全球建网仍在进展中(图自:quot; class= external rel=nofollow noreferrerspan class=invisible)/ppbr/ppb一、为什么建设北斗系统?/b/ppbr/pp想必会有很多人问起这个问题:成熟的GPS系统已经发展了30多年,b商业规模化做得非常廉价、高效,为什么还要花巨额资金建设自己的北斗系统?/b/pp事实上,GPS本质是一个军用卫星导航系统,隶属于美国空军,常年保持32颗在轨工作。这个系统主要包含军用和民用两种信号,显而易见,军用信号和民用单频信号的最高定位精度级别不在一个量级,前者是毫米级别(利用载波相位),后者是分米级别(还是美国取消信号干扰后)。/pfigureimg src=依赖GPS导航的战斧式巡航导弹是“外科手术式打击”的著名武器之一(图自:Wikipedia)/ppbr/ppGPS的出现,为人类战争史贡献了一个新词“外科手术式打击”,该词起源于1990年的海湾战争,GPS精密制导武器崭露头角。最典型的例子是原本需要数十架轰炸机、投弹数百吨才能完成的水坝轰炸任务,变成仅需2枚导弹在数百公里外突袭发射即可,甚至第二枚可以通过第一枚炸开的大坝缺口钻进去。后续战争中,各种精准打击的例子比比皆是。b目前,美军除了子弹以外几乎所有会动的武器、装备、士兵都携带了GPS定位模块。/b/pp它对于民用的意义也极大。我们日常生活中用到的定位服务,包括但不限于地图导航、共享单车/打车等,都依赖GPS。大型电网、金融交易、电信通讯等都需要星上原子钟精密授时。科学领域,很多研究地球重力场、磁场、板块运动、大气、海洋、冰川、自然灾害的卫星,都需要GPS系统帮助卫星精密定轨。大型基建工程,例如高铁、大桥、机场建设,也需要GPS标定。新兴技术中自动驾驶、精准农业亦是如此。/pp但GPS是不以你的利益为第一位的,它是以美国利益为第一位,无可厚非。早期,GPS系统在所有的民用信号上放了干扰。后来为应对俄罗斯/苏联的格洛纳斯系统挑战,取消了这个干扰(2000年5月2日),然后定位精度就得到极大提高。/pfigureimg src=去除主动干扰后,GPS定位精度大大提高(图自:/?target=http%3A//schlaggo.de class= external rel=nofollow noreferrerspan class=invisible)/ppbr/pp作为运营者,停止GPS服务、增加干扰、乃至提供虚假位置服务信息,都具有可执行性,这不仅对于民用,对于军用更是致命的。1999年印巴Kaigil战争期间,美国直接关停了印巴战区的所有GPS服务,导致双方依赖GPS的设备无法使用,给双方造成巨大损失。这件事情之后,印度彻底放弃了原本依赖GPS增强印度地区服务的卫星导航系统建设,决心自己做一套独立的系统(现在仅有日本的QZSS/准天顶系统是依赖GPS)。 /pp欧盟亦是如此想法,可是中国曾经抛出橄榄枝后并没有所以然,核心技术对我们依然是封锁的。b那么问题来了,中国不依赖GPS、改成依赖伽利略系统就是好事情了?/b印度都在搞自己家的系统,我们要不要自己搞一套?/pp于是过去20多年内,中国航天人筚路蓝缕,以启山林,从实验阶段开始走,逐渐实现区域有源定位(2004)、区域无源定位(2012)和全球无源定位(2020),这就是北斗一代、二代和三代,逐步掌握独立自主的核心技术。现在是北斗三代建设的核心期,大概将在2020年完成全部建设。/ppbr/ppb二、北斗有哪几个特点?/b/ppbr/pp在我国长期航天技术积累和导航系统技术发展的后发优势下,我国采取了一套与其他任一导航系统都截然不同的思路。/ppbr/pollib三种轨道/b/li/olp目前另外三个全球卫星定位系统都采用距离地面20000千米左右的中圆卫星轨道,而北斗是唯一采用三种轨道搭配的星座:27颗卫星处在距离地面21500千米的中圆轨道,分布在三个轨道面上,保持55度倾角;5颗卫星采取赤道上空35800千米高的地球静止轨道;3颗卫星处在地球同步轨道(也接近35800千米高)、保持约55度倾角。/pfigureimg src=星座(左)和北斗星座(右)的对比(左图来源:Wikipedia)/ppbr/pp这样带来一定好处:卫星定位需要接收机收到至少4颗卫星信号。27颗中圆轨道卫星为主力,围绕地球一圈的轨道周期约为12小时,可以保持对全球范围内任一点的稳定覆盖,在任意时间、任意地点观测到6颗星以上,符合常规卫星定位系统需求。55度倾角的设计,也增加了对人口稠密的地球中低纬度区域覆盖。/pp北斗的地球静止轨道和倾斜同步轨道则是为中国乃至亚太地区特殊定制而来。日本拥有四颗倾斜同步轨道的准天顶系统,用以提高GPS在日本的应用精度,我国相当于在设计之初就有亚太专属服务。两种高轨卫星的轨道周期与地球自转24小时周期完全同步,因而相对而言5颗卫星静止在赤道上空,3颗卫星由于倾角设置相对地面做固定周期的运动,投影轨迹始终留在亚太及沿赤道对称区域,抗遮挡能力强。因而在亚太地区可以几乎永久保持至少12颗卫星可见,大幅提高该区域定位精度。在配合地面建设的增强基站情况下,实现分米乃至厘米级定位亦很现实。/pfigureimg src=可以从卫星轨迹在地面投影看出北斗的亚太服务专属:蓝色8字形轨迹为倾斜同步卫星,红点为地球静止卫星,绿色为服务全球的中圆轨道卫星(未全部展示)(图自:参考文献1)/ppbr/pp其中,高轨卫星轨道发射和入轨要求比较高,目前只能执行一箭一星任务。但对于中圆轨道卫星而言,随着我国远征系列火箭上面级的逐渐成熟,相当于有了卫星载荷送入太空后的可多次点火启动“太空摆渡车”,能够实现一箭双星,大大提高了效率。因而,今年中8次任务成功部署了16颗中圆轨道卫星,2次任务完成2颗高轨卫星,能够搭载远征一号的长三乙火箭也成为了“金牌火箭”。/pfigureimg src=北斗一箭双星的功臣:长征三号乙火箭(左)和远征一号上面级(右)(图源见水印)/ppbr/ppb2. 三种工作频率/b/ppbr/pp电离层会影响电磁波传播,是卫星导航定位的最大误差源,必须消除。电离层的干扰与卫星信号频率相关,因而采用至少双频信号可以构建电离层延迟修正模型最大限度去除这部分干扰因素,对定位精度的提升非常显著,三频则可以构建更复杂模型消除高阶影响。/pp此外,在三个频段上发射也增加了不同信号(军用、民用)的调制选项,抗干扰能力得到提升,也提高定位可靠性,对于厘米级乃至毫米级定位中最核心的载波相位模糊度解算也大有益处。正因如此,近些年来原本双频信号的GPS系统也在扩展成三频系统。可见,北斗的后发优势不言而喻。/ppbr/ppb3. 短报文系统/b/ppbr/pp北斗还有一个独门绝活:短报文系统,简而言之是通过卫星实现天地双向通信。其他三大系统都不存在接收机和卫星之间的双向通讯,只是单向接收。北斗这功能意味着卫星可以向拥有此项授权服务的接收机发送专属讯息,例如大洋之上、深山老林等特殊情况并没有任何手机信号,发生紧急情况时高轨北斗卫星可以及时与地面互动。对于军事行动的意义更是无法形容。/pp此外,部分北斗卫星还携带了国际Cospas-Sarsat卫星辅助搜索和应急救援计划的有效载荷,在发生紧急情况时可以参与国际合作的应急救灾工作中。/ppbr/ppb4. 星间链路通信/b/ppbr/pp导航卫星系统需要长期维持,这意味着需要地面监控站、主控站、注入站等系列部分。对于全球性导航定位系统而言,这些站点位置分布也有要求,但这会进一步增加系统运营成本。例如GPS就拥有5个监控站,1个主控站和3个注入站,几乎均匀分布在全球的美国领土/军事基地中,每年开销不菲。/pp对于北斗而言,不仅有全球建站安全性的问题,还有运营成本的问题,有必要最大限度开发自身优势:高中轨道搭配的卫星星座,使它们之间可以互相联络,彼此不再孤立。这意味着北斗只需实现中国境内主控、监控和注入,而高轨卫星“登高望远”可以与系统内其他卫星进行星间链路链接。此外,星间链路本身也可以用来测距,对于提高星座轨道精度大有裨益。系统内部的自我通信也可以使得整体抗干扰能力大大增强。/ppbr/ppb三、北斗到底能服务多少用户?/b/ppbr/pp对于需要天地通信的短报文服务而言,数量取决于卫星容量,这个数字目前尚不确定,但肯定会逐渐提升满足用户需求。实际上需要此功能的用户极其有限,对于绝大部分仅需知道自身位置信息的用户而言,北斗卫星定位的理论使用数量上限就是:b没有数量上限,无数个/b。/pp因为北斗三代基本功能是一种无源定位系统,每一颗导航卫星的本质就是告诉你这么一个事情:现在几点了(时间t0),我在哪里(x0,y0,z0)。/pfigureimg src=用户只需接收到四颗卫星信号,即可精确确定自身位置和时间(图自:参考文献2)/ppbr/pp当你(接收机)收到信号时,可以比对得到接收机上时间与接收到的卫星信息显示时间之间差距,这个差距乘以光速就是你和卫星之间的距离(还有一个方法是数中间隔了多少个信号波长)。卫星由于有专门的科学家维持,它的位置极其精确,在1厘米级别;它的钟是原子钟,几千万年才可能错1秒,它的所有信息可以认为无误差。/pp那么你只需要解出四个参数:在地球上的三维坐标x,y,z和钟差(毕竟用户的石英钟不可能和原子钟精度相比,需要把它的误差做一个未知数解出来)。观测到四个卫星,就可以构建四个方程,解出四个未知数。北斗建成后在亚太地区则完全可以保证到12颗以上,数量越多,精度越高。/pp所以,对卫星而言,永远只做一件事情:往地面发信号,一直在说我在哪儿,几点了,卫星不需要做任何辅助你的计算。用户只要能收到信号进行解算即可,与这些卫星没有任何交流,也不消耗它们任何一丝能量,因而理论上无限用户量。/ppbr/ppb四、什么时候能建好?/b/ppbr/pp目前,在最早期的4颗实验性质卫星之外,自2007年起北斗系统已经布网了43颗卫星,其中有一些已经失效退役,保持运行状态的有约20颗,同时今年发射的绝大部分卫星依然处在调试状态,需要到2019年才能投入使用。/pp经过一年的快速建设,北斗三代的中圆轨道卫星已经布置大半,今天发射的两颗是北斗三代中圆轨道第18、19星,地球静止轨道卫星已经布置一颗。在2019-2020年,我国还将发射3颗静止轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星和6颗中圆轨道卫星,届时完整的北斗将会建设完毕。对于全球民用定位而言,可以实现不亚于GPS的定位精度,而在亚太地区由于高轨卫星的存在定位精度将会更高。/ppbr/ppb五、面对的挑战是什么?/b/ppbr/pp实事求是讲,北斗虽然具有后发优势,但并不意味着能够短期实现后发制人。卫星导航系统一经建成便需要长期维持、持续投资,b最有效的方式便是军民融合、从民用市场盈利。/b经过几十年的布局和规模化应用,GPS在民用市场领先优势明显,依然处在绝对领先定位。越大规模服务价格就会越低,总收入却由于规模效应增加,进一步促进建一个更好的系统,进一步垄断。这也是原本军用的GPS系统之所以长盛不衰、甚至依然在快速迭代进步的根本因素。/ppbr/pfigureimg src=卫星导航设备和附加设备产值估计(图自:参考文献3)/ppbr/pp按照欧洲全球定位研究中心的估计,2025年左右世界范围内的卫星导航定位设备需求量将超过92亿部,而年产值甚至超过2680亿欧元,这是个海量的市场,其中亚太市场的增长速度傲视全球,年增速可以达到40%以上,远超欧美的10-20%左右。/pp对北斗而言,现在是一个最黄金的发展时期,但它最大的竞争对手依然是GPS系统。与此同时,面对俄罗斯格洛纳斯系统的重新复苏和也在快速组网的欧洲伽利略系统,北斗只能做到更快。把今年比做是四大导航系统的决战之年并不为过,中国和亚太有海量的市场,快速占据这个民用市场才是导致系统能够长期健康发展的最核心挑战。/ppbr/ppb问题既然已经很明朗,中国航天人应该如何回答?/b/ppb今年,北斗系统用1年10箭18星100%成功的结果,给出了自己的答案!/b/ppbr/ppbr/ppb参考文献:/b/polliLou, Yidong Liu, Yang Shi, Chuang Yao, Xiuguang Zheng, Fu. (2014). Precise orbit determination of BeiDou constellation based on BETS and MGEX network. Scientific reports. 4. 4692. 10.1038/srep04692./liliAdeyemi, Sijuade Omidiora, Elijah Olabiyisi, Stephen Okediran, Oladotun Olufikayo, Adedapo. (2015). Development of a Global Positioning System-Enabled Electronic Voting System. 17. 2278-661. 10.9790/./liliGNSS Market Report, Issue 5, copyright © European GNSS Agency, 2017./li/olpbr/ppb(本文中标明来源的图片均已获得授权)/b/pp非常感谢 a class=member_mention href=//金丝大环刀/a 对本文提出的宝贵意见,多谢指导!/ppbr/ppb出品:科普中国/b/ppb制作:太空精酿/b/ppb监制:中国科学院计算机网络信息中心/b/pfigureimg src=关于卫星系统导航的相关知识,我在live中也进行过详细地介绍和分析:/pa href=在太空中如何实现「毫米级」定位/ap/p

  并没有吹牛,北斗已经足够是我国航天近些年的超级成就了,在2018年更是实现了1年10箭18星,北斗卫星导航系统建设速度是惊人的!2018年11月19日凌晨2点,随着长征三号乙火箭和远征一号上面级组合顺利从西昌卫星发射中心升空,北斗卫星导航系统第42、43颗卫星…显示全部

  pb月亮错觉之谜/b,看起来似乎本应非常简单的一个问题,但时至天文、物理、脑科学已经很发达的今日却仍然无法解开,曾引无数学者竞折腰,这的确相当令人费解。/ppbr/pfigureimg src=很久以前,古人就注意到了满月从地平线升起时看上去非常的大,很多时候要比升到头顶天空时大一倍不止,对于太阳与星座来说也是如此,公元前七世纪亚述帝国就在泥板上用楔形文字提到了这一现象。数千年来众多哲学家与科学家提出了很多分析方案试图解决这个问题,涉及到几百篇研究论文和许多书籍,但令人遗憾和不服气的是仍然无法解释清楚其中的原因,为什么呢?/ppbr/ppb1、大气折射/b/ppbr/pfigureimg src=这可能是多数人最先想到的一个原因,亚里士多德在两千多年前也是这样认为的、托勒密的想法也与此类似,就如同看向水中时池塘变浅了、水里的物体距离我们更近了、好像在表观上被放大了一样;但若是你离水塘足够远,看到的鱼其实只是略微比实际位置高了一点点,拉近的效果早已微不足道。如今我们已经确切的知道,折射只是改变了光线的入射角度、并没有将物体放大。/ppbr/pfigureimg src=越接近地面空气的密度越高、折射率越大,我们就像鱼在水中看月亮一样,只是看到的月亮要比它的实际位置更高,以至于月球实体并没有真正的露出地平线时就能看到它。并且,来自月亮底部的光线要比顶部光线穿过密度稍微更大一点的低层大气,底部折射就比顶部折射更明显,使得月亮的影像在垂直方向上缩小了一些,看起来是一个略扁一点的椭圆,但升高之后就变圆了。/ppbr/pp另外,空气分子对波长更短的蓝光散射作用更强,月光从地平线照射过来时要比在天顶位置穿过更长距离的大气,蓝光大部分都散射掉了,使得初升的月亮看起来更偏红或橙黄色。大气层对月亮影像的影响,除了折射与散射之外,再无其它改变。/ppbr/ppb2、距离变化/b/ppbr/pp有些古人认为可能是月亮距离地球时远时近所造成的,这也实属正常。但在牛顿之后,就能定量的解决这个问题了。/ppbr/pfigureimg src=月球在近地点和远地点时,在视觉直径上带来的差异只有百分之十几左右,而在同一个夜晚之内地月距离的变化完全可以忽略,这不是巨大月亮错觉的成因。并且,月球在地平线位置时,还要比在天顶距离观察者远了一个地球半径,对于地月距离来说也是可以忽略不计的。/ppbr/ppb3、错觉消失/b/ppbr/pp月亮错觉是如此明显而又很奇怪,所以研究者采用了很多不同的方法进行观察来比对。/ppbr/ppbA./b最简单的,是弯下腰从双腿之间倒着看,虽然是个淘气包举动,但令人惊诧的是,错觉的效果大打折扣,月亮看起来没有那么大了。。。/ppbr/pfigureimg src=./b用纸卷成一个筒从中来看月亮,这样会消除地平线、房屋和树木等景物的影响,月亮同样开始变小了;怪异的是,纸筒的直径越小所看到的月亮也会随之变小;将纸筒缩小到只能容纳月亮的尺寸,然后等它升到天顶时再进行观看,会发现月亮仍然只占据了纸筒的直径范围,大小没有任何变化。简便的做法,将手指弯曲成一个小孔,一边看月亮一边改变孔的大小试一试,然后再用同样的方法观察一下远处的楼房,你会发现只对月亮的大小有影响。/ppbr/ppbC./b将胳膊伸直,选择一个合适尺寸的小物品(例如硬币)捏在指尖,仅用一只眼睛来观看,让小物品恰好覆盖地平线月亮的大小;然后等月亮升到天顶看起来已经明显变小时,用同样的方法你会发现小物品不大不小仍然恰好遮挡住了月亮。/ppbr/ppbD./b既然肉眼总能看到不一样大小的月亮,那么用照相机拍下来试试?/ppbr/pfigureimg src=不同高度的月亮,除了开始略扁、越升越圆之外,无论其天空位置如何,对于相机来说大小居然总是完全一样的。。。/ppbr/pfigureimg src=虽然以我们的肉眼来看,月亮在升高的过程中不断变小,但在相机的延时序列中却完全没有变化。从感觉上来说,这个反差很难接受,但事实的确如此。机器是冰冷的,不会自主调节、更没有适应性的概念,天文台的测量结果同样如此,同一个夜晚的月亮视角是恒定的。/ppbr/pfigureimg src=至此,基本可以确定,月亮错觉的产生与天文和物理学无关,这应当是人脑的感觉机制使然,但大脑为何独对月亮与太阳做出如此解释、在观察其它景物时似乎并没有这种感觉呢?/b/ppbr/ppb4、艾滨浩斯错觉/b/ppbr/pp既然从纸筒中看月亮这种错觉就消失了,那么是不是楼宇、树木等景物的对比造成的影响呢?/ppbr/pfigureimg src=与浩瀚广阔的夜空相比,房屋、树木等细节上的景物就显得非常小了,因此它们所环绕的月亮在对比之下就会被衬托得很大。不少人一度认为这应该就是答案了,但夜空中并没有围绕月亮的大物体,实际上是非常空旷的,所以应该用下面这一张图来进行比较才更合理。/ppbr/pfigureimg src=这样看的话,效果就很不明显了,而且在晴朗夜空中布满小星星的时候,月亮反应该被衬托得更大才对。/ppbr/pfigureimg src=但事实并非如此,在晴朗的夜空中,月亮看上去也是初升的时候大、位于天顶时小。关键之处是,按照艾滨浩斯错觉来进行解释的话,若在空无一物的地平线上来观察错觉就应该消失,然而在高空飞行的飞机上虽然看不到任何地面上的细节景物,但月亮错觉仍然存在,在茫茫大海中亦是如此,长河落日圆也能说明问题。/ppbr/pfigureimg src=不过,在前景物体的对比下因为透视失真带来视觉上的尺寸差异的确非常大,如果月亮在你的视线中处于楼顶、树梢等位置时,会比空旷处大上许多。/ppbr/pfigureimg src=感知上相对距离(深度)的变化,会带来视觉上的巨大反差。/ppbr/pfigureimg src=既然排除前景物体的影响之后,对于飞行员和海员来说,月亮错觉依旧存在;那么,将高度再次大幅提升呢?极限也就是在空间站上的宇航员了,事实上月亮错觉的确消失了,在他们的眼中,孤零零的月亮、地球以及太阳的视觉大小几乎是不变的。/ppbr/pp难道这是因为与地球足够远,消除了充满视野的平直的地平线这类地形影响、看到的是真实的曲率地球,使得大脑感知在水平和垂直两个方向上的距离判断不会产生太大偏差了吗?/ppbr/ppb5、庞佐错觉/b/ppbr/pp我们的大脑更擅长水平方向上的距离判断,对于日常生活接触之外物体的垂直高度的估算能力比较差(例如一座山峰)。没有任何参照物的天顶苍穹尤其如此,这也与我们的生活经验有关,因为头顶的云总是很近、而接近地平线的则非常遥远;鸟和飞机也是一样的,飞向地平线时比在头顶距离更远、视觉图像会变得更小,事实与感觉相符。/ppbr/pfigureimg src=这种事实经验可能会在潜意识中改变我们的认知,那就是原本半球形的天空,在感觉上好像变成了更平坦、弯曲更少的扁平圆顶,大脑在潜意识中认为地平线附近的天空比头顶上方的天空距离更遥远。/ppbr/pfigureimg src=庞佐错觉此时就发挥作用了,位于汇聚线上方的物体看起来会更大。/ppbr/pfigureimg src=这是因为上图中两个月亮图像的大小是完全一样的,但背景画面使得视觉透视失真、对深度感觉出现了错误判断、认为上面的月亮距离更远,但二者在视网膜上的投影面积(或视角)是相同的,所以大脑只有将“远处”既上面的月亮解释为更大才能符合它们占据同样大小视网膜面积这一事实。/ppbr/pfigureimg src=上图中前三辆车的实际大小差不多、后三辆也是,但它们是依次离我们远去的,体现在图片中就是所占面积越来越小,可是我们却没有明显的感觉,依然认为都差不多大。这是因为人类具有“知觉大小恒常性”,当一样熟悉的物体离我们远去时,虽然它在视网膜上的投影面积迅速变小,但在一定范围内我们感知到的对象尺寸相较其实际尺寸却没有什么变化。/ppbr/pp例如一个人距离你2米、4米、8米,你不会感觉到他的大小尺寸发生了明显变化,大脑自动的进行了视觉补偿、调整放大,当然几十米开外肯定就变小了。/ppbr/pfigureimg src=事实上这些车的图像尺寸是在迅速减小的,如果将车在图片中的尺寸变成一样大,我们又会如何感知呢?/ppbr/pfigureimg src=上图中三辆车的图像大小是完全相同的、在视网膜上的投影面积也一样,但知觉大小恒常性机制将远处的车解释为更大,进入我们意识中的就是大脑处理之后的错觉结果。图片中的“远”并非真正的远,而是视觉透视的效果是“远”的,我们就会依照经验认为是真的远。如果将庞佐错觉图片缩小或者观看距离拉远,超出大小恒常性的作用范围,效果就会显著下降。/ppbr/pfigureimg src=对于初升的月亮来说,从眼前延伸至地平线、逐渐缩小的地面景物与地形收敛,在我们的视野中似乎起到了汇聚线的作用,而扁平天空也让我们觉得地平线月亮要比天顶月亮更远,但月亮的视角是恒定的、在视网膜上的投影面积是同样大小的,庞佐错觉效应使得大脑做出了地平线月亮更大的解释。/ppbr/pfigureimg src=随着月亮逐渐升到天顶,我们对垂直高度的认知出现了巨大偏差,感觉天顶很低、距离更近,所以在视觉上月亮就变小了。也就是说,b在视网膜上占据同样大小投影面积(或视角)的物体,大脑会将感觉位置远的解释为比距离近的更大。/b/ppbr/pfigureimg src=这种解释看上去比较符合逻辑,但却存在一个严重的问题,那就是b大多数人在主观上,实际上是感觉到地平线的月亮距离自己更近、天顶的更远,与前面的推论恰好相反/b。两小儿辩日,近大远小、晨凉午热,孔子曰:孰远孰近,我也不懂哈~~/ppbr/pp再就是对庞佐错觉的神经机制并不清楚、对非图片的在真景实物中发生的月亮错觉是否生效也很难确定、物体大小远近的反差处理在大脑中并不遵循物理规律。不过,神经学上的发现可能会为此带来转机。/ppbr/ppb6、感知分流/b/ppbr/pp前面说过了,大多数人认为地平线的大月亮距离自己更近,但这却也可能是感知距离远的“因”导致了感觉距离近的“果”。/ppbr/ppb扁平天空 —— 感知地平线远 —— 解释月亮大 —— 因为大所以感觉距离近/b/ppbr/pp这个大小与距离悖论的因果关系有点精分,b意味着感知导致了感知/b,但若在人体中存在两种感知处理系统,而其中一套是意识不到的半自主机制,那么就可能会合乎逻辑。别不信,看下面的实验,两个长方体是完全一样的,但收敛的背景图案让人产生了庞佐错觉,认为上面的长方体要大上许多。/ppbr/pfigureimg src=但当实验者用手去拿时,手指却没有张开得更大,而是正好合适的大小。/ppbr/pfigureimg src=进入眼睛的同一幅影像在大脑中似乎产生了两条信息处理流,一条令人产生了主观上的视错觉,而另一条指挥手部动作的却是完全按照实物大小进行处理的,只是后一条我们根本没有意识到就自动的完成了。/ppbr/pp也就是说,视觉感知和视觉指导动作之间是分离的,手指实际抓握动作的尺度调节不受尺寸感知错觉的影响。这种现象由David Milner和Melvyn A. Goodale在1992年发表的论文中初步确认,认为人类拥有两种不同的视觉处理系统。/ppbr/pp对于腹背双流模型的具体机制与作用过程虽有争议,但其存在是确定的,如果能够设计出与月亮错觉感知有效结合的实验来进行论证分析,我个人认为可能是解决这个千古谜团比较有希望的一个方向。/ppbr/pp目前还没有发现有学者将这两种现象关联在一起进行研究,感知导致了感知过于匪夷所思,这是一个疯狂的错觉叠加领域,当然也可能只是一种臆想。感知是大脑处理的结果,远比感知本身要复杂得多。盲视现象与线索启动效应表明,有些输入信息我们的确是意识不到的,但其处理结果却能影响我们有意识的行为。/ppbr/pp研究者们还提出了一些理论来解释月亮错觉,例如视差、眼动效应等,但都无法逻辑完善或能够得到实证的解答这个问题。虽然令人遗憾,但却可以理解,因为涉及到了大脑究竟是如何整合与处理的,已经进入了意识是什么这个终极领域。/ppbr/pfigureimg src=输入信息经过初级皮层处理之后,就进入了联合皮层,然后究竟怎样形成了我们有意识的体验还远远无法得到答案。以我们的物理、化学和生物学认识,整合必须要有其物质基础和内在的逻辑机制,这些信息的组织和处理怎样让我们“看到”、意识又是如何涌现而出?感兴趣可以看看:/pa href=人的自我意识是怎样产生的? 意识到底是什么呢?/apbr/pfigureimg src=点开这张GIF动图,之后白圆圈内会有一只跳动的红兔子;遮挡住你的右眼,然后用你的左眼专注的盯着图中右边的圆点,在图片宽度三倍左右的距离上前后调整与你眼睛的距离;在合适的距离上,兔子就消失了。。。这是大脑用背景自动的填充了盲点视野、无论多复杂。/ppbr/pp我们眼睛的绝大部分视锥细胞都集中在中央凹,也就是说能够分辩清楚细节的视野范围是比较小的,而注意焦点却又是留意一些东西的同时忽略另一些东西的能力;在双眼扫视的过程中大量的细节实际上都是看不到的,视皮层的处理能力也没有那么强。一旦重新去仔细审视,会发现原来有很多的细节并没有被注意到,变化视盲和不注意视盲是比较典型的现象。/ppbr/pp然而,无论是徜徉在繁华的街头,还是在高速列车上望向窗外,我们都不曾感觉到有任何的空隙和缺失,世界在我们的眼中是连续而完整的,这很可能是大脑自动填补的结果。/ppbr/ppb那么问题来了,如果大脑已经知道什么东西需要填充,这样做的意义是为了让我们感知到完整的世界吗?这可能仅仅是大脑的一个基本功能而已,但关键之处在于:类似的功能会不会作用在其它方面呢?例如月亮错觉。/b/ppbr/pp可以想象的是,如果没有对意识的进一步了解,我们很难研究清楚大脑为什么会将初升的月亮、太阳解释得这么大。所以,b通篇几千字说完,又无奈的回到了起点:月亮为什么辣么大?/b/ppbr/pfigureimg src=身体转移错觉,自我感知可以被人为操控到何种程度?/s/lDLFwhsBECV61S87IIE3VA data-draft-node=block data-draft-type=link-card data-image=一辆在顺风中、被风吹着跑的风力车,能超过风速、跑出逆风吗?扯淡还是物理学不可思议?/ap/pp/pp/p

  ,看起来似乎本应非常简单的一个问题,但时至天文、物理、脑科学已经很发达的今日却仍然无法解开,曾引无数学者竞折腰,这的确相当令人费解。 很久以前,古人就注意到了满月从地平线升起时看上去非常的大,很多时候要比升到头顶天空时大一倍不…显示全部

  p如果允许宇宙舰载武器和散热器达到很高的温度(例如~1000K的数量级),那么辐射散热的效率其实是很高的。又该拿出游戏来参考了:/pfigureimg src=上面是游戏Children of a Dead Earth中预设的散热器数据。可以看到按它的计算(至少据开发者所说,大部分可以查到相关参数的材料在游戏中的表现都是用这些参数计算后设定的),一块4平方米的碳化硅散热片在1500K(大约1200摄氏度)时有高达1.14MW的热辐射功率,对很多现代热武器而言已经是相当可观的散热额度了。/pp如果不考虑火炮类武器身管在高温下可能发生的变形影响射击,那么火炮类武器甚至可以直接依靠炮管本身来进行辐射散热:/pfigureimg src=当然这只是游戏中的设定。如果考虑到高温材料可能对相关模块产生的负面影响,那么辐射散热的功率应该并不如纸面上那么好看。此外,一般而言热总是从高温传向低温,这意味着一块1500K的散热片不仅会向太空中散热,也会向周围舰体低于1500K的部分散热——所以高温散热片的高效率意味着舰体的某些模块本身就需要工作在相当的高温下。这也是个很大的问题。/p

  如果允许宇宙舰载武器和散热器达到很高的温度(例如~1000K的数量级),那么辐射散热的效率其实是很高的。又该拿出游戏来参考了:上面是游戏Children of a Dead Earth中预设的散热器数据。可以看到按它的计算(至少据开发者所说,大部分可以查到相关参数的材…显示全部

  p皮内尔湖灾难(Lake Peigneur Disaster)可能是历史上最壮观的一次工业事故。/ppbr/ppb太长没读版:/b/ppb• 湖上钻井平台钻进湖底的盐矿,湖水涌入,盐被大量溶解/b/ppb• 湖面形成巨型旋涡,整条湖的湖水都被吸进了盐矿/b/ppb• 最后海水倒灌,皮内尔湖从淡水湖变成了咸水湖…/b/ppbr/pp皮内尔湖(Lake Peigneur),位于美国路易斯安那州南部,有一条15公里运河连接着墨西哥湾。原来是一个小型的淡水湖,最大深度也就四五米左右,当地人主要在湖里钓钓鳟鱼。/pfigureimg src=图:皮内尔湖的位置/figcaption/figurep这个地区还有个巨大的盐矿,部分位于湖泊下方。盐矿是当地的主要产业,历史有百年之久。/pfigureimg src=图:盐矿,非皮内尔盐矿,让大家感受一下地下盐矿容量有多大/figcaption/figurep由于地质原因,有盐矿的地方,一般都有油矿(这里就不展开了)。总之,1980年11月,Texaco石油公司在湖上建了一个钻井平台,进行一些勘探活动,希望能够找到石油。/ppbr/pfigureimg src=但由于坐标计算错误,石油钻井平台工人误以为盐矿在更深的地方,钻井平台的的钻头撞击到了盐层顶上,湖水开始缓慢地进入盐矿中。/pfigureimg src=一个常识——盐是极易溶于水的。/b/pp盐矿里最不该出现的,就是水。/ppbr/pp随着水溶解的盐越来越多,盐矿内的空间就越来越大。内外压力差,以及水本身的重力,使得越来越多的水被吸了进来。这反过来又溶解了更多的盐并产生了更多的空间,引发连锁反应。/pp湖面上的石油钻井平台很快坍塌,钻机的残余物被吸入湖底。小小的钻井从一个小洞变成一个巨型的漩涡。/pfigureimg src=湖面的漩涡在吞下钻井平台后,湖面上所有的东西,包括11艘驳船,各种小船,还有鳟鱼都被卷入了旋涡之中。旋涡的规模越来越大,钻井也比一开始粗了好几倍,它开始吞噬湖岸,造成了严重山体滑坡。几座湖边的房屋也被摧毁。/pp当时盐矿内也有正在工作的工人。他们凭借演练过的应急计划,得以在盐矿被洪水淹没之前逃离地下。/pp而地下盐矿内的空气被洪水不断挤压,最终形成一个压力的临界值。盐矿最后爆炸,入口处喷出了100多米高的喷泉。/ppbr/pfigureimg src=盐矿入口处的爆炸/figcaption/figurepbr/pp到最后,皮内尔湖的湖水完全流进入了盐矿,除了湖水本身,还有64英亩被毁土地也被拖进了钻井里。还记得那条通向大海的运河吗?旋涡造成的压力之巨大,改变了运河的方向:来自墨西哥湾的海水向北流过运河,开始倒灌已经干涸的皮内尔湖,形成了当时路易斯安那州最大的瀑布。/ppbr/pfigureimg src=直到一周之后压力平衡,灾难才算结束。最后结果,皮内尔湖发生了翻天覆地的变化:它从淡水湖变成了咸水湖;最大深度从之前的5米变成了现在的60米;面积也得到了扩大,湖面上还看到得到曾经湖景房的烟囱。湖边的植物园,还有许多当地的树木都消失了。/pp盐矿暂时关闭,并在1986年永久停业。Texaco石油公司向盐矿公司赔偿了3200万美元,并向植物园赔偿了1300万美元。它随后被雪弗龙收购。/pp事故奇迹般地没有一人伤亡,矿工和钻井平台工人都在最后一刻逃离了现场。/ppbr/pp今天的皮内尔湖有了和事故前完全不同的生态体系,生物以海洋咸水鱼类为主,比过去只有鳟鱼的小池塘要丰富的多了。?target=https%3A//

  皮内尔湖灾难(Lake Peigneur Disaster)可能是历史上最壮观的一次工业事故。

  pb关于触电的问题与接触电压、通过电流和通电时间相关。伤害主要是从触电初期的神经传导紊乱到中后期的电流热效应,而关于人体阻抗和热效应我们不应把欧姆定律和焦耳热拆散。/b/pp人体表面正常时非毛孔部位的体表电阻可以达到2kΩ左右,同时取决于皮肤接触面积,点接触的电阻就很大了,但在潮湿时电阻骤减,大约十几到几百欧这时候触电是最危险的,即便36V也是危险的,由下图可看出人体在干燥和潮湿情况下接触的电压分别在50V内和25V内时是安全的。(以伤害最大的15~100Hz的交流电为例)/pp人体接触电压有相应关系:/pfigureimg src=人体通过电流有三个指标:/pp1)感觉阈值:即人体能感觉到的最小电流值,一般为0.5mA/pp2)摆脱阈值:即正手握住带电体时能摆脱的最大电流值,一般平均10mA/pp3)心室纤维性颤动阈值:即致死的最小电流值一般视情况而有所不同,取值50mA一般随着时间的增加而减小/pfigureimg src=人体电阻相对金属导体来说要大得多,但在一定程度上人体内部组织及组织液可大致看作是导体,而数百兆欧级的高压验电棒接触高压线路,即便本身绝缘性能很好但也还需要放电电阻对地放电释放表面累积电荷,因此绝缘也只是相对而言,并不是严格界定绝缘就是不导电的。/pp对比一下,高压触电一般是间接触电比较多,直接触电基本瞬间毙命,高压间接触电一般是电弧放电触电和跨步电压触电。/ppb电弧触电/b/pp主要是强电流和电弧高热造成的伤害,人体与高压带电体靠得太近就容易引起空气击穿,从而造成伤害。/ppb跨步电压触电/b/pp以断落点为圆心向四周辐散,电位差由双脚间距决定,通常是高压线断落时跨步电压会非常明显,此时应双脚并拢或单脚跳出危险区域。/ppbr/pp与此同时抛开电流讲伤害是不科学的,高压不一定大电流,大电流不一定高压。比如一些高压包,拉弧电流小,人体受到这种电弧一般就是刺啦的一阵麻痛,而点焊机或者常见的电弧焊,电压往往就几十伏特,但电流却能达到上千安培,看以下一个实验,答主用一个功率300W的环牛/pfigureimg src=在其铁芯环绕了3匝70平方的焊机电缆,开路电压仅仅1.2V,短接电流高达290A,绕了5匝的时候开路电压1.5V,铜导体短接电流徘徊在500A左右,电缆已经很烫手了?target=https%3A//低电压,大电流 data-poster=低电压,大电流span class=z-ico-extern-gray/spanspan class=z-ico-extern-blue/span/span span class=urlspan class=z-ico-video/span答主这个实验开路电压低,螺丝的内阻相对铜导体的大,电流不过200A,由此观之人体的阻值在那一点几伏的电压下难以建立强电流通道,自然就不会受到伤害,而弧焊机输出电压做到六七十伏特才能正常起弧就是为了克服焊接部位的接触电阻从而产生大电流便于焊条熔化焊接。/pp----------分---------割---------线-----------/ppbr/pp获赞的同时也会有各种疑问,看了别的答文,触电的伤害还出现了触电功率……人体不是用电器,其实严格来说不叫功率,而是焦耳热,也就是电流热效应。/pp但触电的初始伤害是不正常的电流破坏了维持人体机能的正常生物电流,热效应是在触电不能摆脱的时候才占据上风,因此触电的初期应是神经传递紊乱导致抽搐和心跳骤停。/ppbr/pp---------分---------割----------线-----------/pp有一定电学知识的知友们出现了三大阵营,电流派为主,电阻派其次,电压派少数,欧姆定律被拆分的差不多了,当然电流是杀伤力主导,但不应忽略电压,而电阻又是电压电流作用的对象,所以把欧姆定律拆了只会让你陷入无限循环的矛盾。/ppb疑问一:电压不断升高,电流不就越小么?/b/pp反问:户外的高压输电线能碰么?答案自然是不能碰,并且不能靠近。对于无限大容量的电网,就意味着高电压的同时能量也很大,若单纯说电压升高能降低电流,那是对于输电线路而言,有人在这儿就开始矛盾了,答主只想说人体承受不了这种能量。/ppb疑问二:电流既然是主导,那关电压什么事?/b/pp反问:没有电位差怎么产生电流?感觉那些逝去的科学家们的棺材板怕是快压不住了……/ppbr/pp所以答文中列举电压电流和时间本意上是分析能量在不同电压电流时间下对人体产生的伤害,在此,我们先搞清楚这些因素的作用联系:/ppb分析了张工答文中的国家标准,答主赞同“人体初始电阻”即接触电压瞬间,限制通过人体最大电流的电阻这一个因素。由此理解为人体触电时电流若超过摆脱阈值,不能自主脱离带电体,随着时间的积累,电流的热效应就会造成伤害。/b/ppbr/pp---------分---------割----------线-----------/ppbr/ppb疑问三:交流电触电伤害为什么要比直流电的大?/b/ppb工频单相交流电在一个周期0.02s内出现两个电压瞬时值,即 /b/ppimg src=//从正幅值过零到负幅值,人体接受了两次电压幅值变化,即0V→311.08V→0V→-311.08V,这只是一个周期,按照50Hz的频率,一秒钟内总计出现50次正负变换,100个正负幅值/pfigureimg src=由于电流是交变的,人体在接触交流电压时就有交流电流通过,麻痛的感觉便是由于电流的交替变换造成的,而直流电则是恒定不变,b由此交流电由于其幅值特性更容易造成神经传导紊乱导致抽搐麻痹而难以脱离带电体。/b/pp用我们年轻群体的话总结为:/ppb交流电伤害=魔法攻击+物理攻击(神经传导紊乱+电流热效应)/b/ppb直流电伤害=物理攻击(电流热效应)/b/pp后续有新疑问可以继续探讨/p

  关于触电的问题与接触电压、通过电流和通电时间相关。伤害主要是从触电初期的神经传导紊乱到中后期的电流热效应,而关于人体阻抗和热效应我们不应把欧姆定律和焦耳热拆散。

  人体表面正常时非毛孔部位的体表电阻可以达到2kΩ左右,同时取决于皮肤接触面积,点…显示全部

  blockquote所有我们现在看到的,无论是基础科学研究的重大成果的缺失,还是社会上经济技术发展的瓶颈,都是由于在前面的二三十年基础科学研究比例偏低。/blockquotepb出品 网易新闻/b/ppb采写 史文慧/b/pa class=video-box href=网易新闻专访王贻芳院士 data-poster=网易新闻专访王贻芳院士span class=z-ico-extern-gray/spanspan class=z-ico-extern-blue/span/spanspan class=urlspan class=z-ico-video/span(一)在高能物理领域,中国的专用科研设备基本都是自己研制/b/ppb网易新闻:有没有可能用简单的语言来解释一下中微子振荡?/b/ppb王贻芳院士/b:/pp中微子振荡,直接的解释就是中微子在飞行的过程当中,从一种变成了另外一种,当然它还可以再变回来。这个在自然界当中应该说没有直接的比拟,(因为)如果从一个东西变成另一个东西的话,一般不可逆、回不来。/pp这是一个量子世界的特殊现象,也是基本粒子的一个非常特殊的性质。这跟整个宇宙的演化发展,甚至是我们银河系、地球的存在都有非常密切的关系。这里面反映了深刻的物理规律。/ppb网易新闻:您负责的中微子振荡实验,曾被《科学》杂志评为2012年度世界十大科学突破,同时获得了2016年的“基础物理学突破奖”。当时大亚湾中微子实验刚刚运行三个月,能取得这样的成绩,您觉得最重要的原因是什么?/b/ppb王贻芳院士/b:/pp原因应该说是很多的,大概很难说某一个原因是最重要的。/pp其实有某一个因素缺失的话,这个项目就做不成,所以人家说做成一件事要每件事情都对,做错一件事情只要有一件事情错了,就可以把它给弄失败了。应该说,在大亚湾实验的过程当中,无论是各方面的支持,包括政府,包括中广核,包括我们方案的设计,包括方案的执行,包括最终数据的科学分析等等,所有的这些方面都必须做对了,不能有任何一个地方有错误。/pp我们的(大亚湾中微子实验)灵敏度是人家的好多倍,我运行一个月是人家的四五个月,甚至半年,所以我们运行三个月,相当于人家运行了好几年。/pp最终这样一个结果是很自然的,这反映了我们一方面在开始的方案设计上面有一个正确的决策,另外在技术上有很多特别的地方,使得最终这个实验能够非常令人满意地完成最初的科学目标。实际上我们已经远超过最初的设计目标,比预想的还要好。/ppb网易新闻:现在中国高能物理研究在世界上是一个什么样的水平?/b/ppb王贻芳院士/b:/pp北京正负电子对撞机,包括大亚湾中微子实验、江门中微子实验这些成绩,无论是科学还是技术的,使得我们基本上站在国际的平均水平。/pp我们可能有个别的地方、个别的成果是别人没有的,当然别人只要没有,你就是领先的。但是在整体上来说,应该说我们还是有很大的差距的。/ppb网易新闻:许多科学领域用到的仪器设备主要靠进口,高能物理这块情况如何?/b/ppb王贻芳院士/b:/pp在我们高能物理的领域,进口的大设备、整体设备是很少的,基本上都是自己研制,我们只买一些像示波器这种所谓通用的设备。专用的设备,都是自己研制的。/ppb网易新闻:您刚才说咱们国家高能物理这块的仪器装置绝大多数都是自己研制的,这个比例大概能占到多少,99%?/b/ppb王贻芳院士/b:/pp99%做不到,因为我们这里通用的仪器设备,(例如)示波器、频谱分析仪等等,另外还有很多芯片,包括FPGA芯片、ADC芯片都是进口的。我们可以研制自己的专用芯片,但是通用芯片只能买,我们不可能真的从种麦子做起,所有的事情都自己做,那是做不到的。/pp class=ztext-empty-paragraphbr/ppb(二)要想有国际领先的技术突破,科学装置本身必须先进/b/ppb网易新闻:许多大科学装置国际上已有类似的,为什么中国还要花几百亿上千亿自己建?/b/ppb王贻芳院士/b:/pp大科学装置分两类,一类是所谓通用的装置,有很多人来用。/pp实际上在设计建设(这类大科学装置)的时候,并没有一个特别具体明确的目的,只是为了某一个领域,比如说凝聚态物理、材料、化学,至于真的是哪个课题来用,是没有办法预先知道的。所以这一类所谓的通用装置,实际上也是每个国家科研实力的一个基础,没有这个基础的话,你这个国家的科研,应该说实力是大打折扣的。/pp也不是说绝对不可以到国外去用,但是如果我们从事物理、化学、生物、材料的人都到国外用这类的装置的话,一个是不方便,使用时间受限制,(另外)有一些也无法出国的,因为一些样品的、各种各样的原因,出不去,所以没法儿在外面做实验。/pp这些装置应该说是国家的基础能力的表现,所以必须要有。/pp第二大类是所谓的专用装置。理论上专用装置可以自己不建,专门去跟别人合作,用别人的专用装置。/pp但是实际上你可以想象,这样的一个合作的专用装置,无论是提出的设想、科学目标、技术方案,还是最终的实施和基础设备的研制等等,都是受很多限制的。你只是做其中的一部分,很难在这里面起到所谓的领导作用,你的科学思想也很难让别人给你体现出来。所以如果我们真的想做世界一流的、科学领先的国家,那必须要有自己的专用的大科学装置。/pp当然你不可能把所有可能的专用大科学装置都做了,(而是)只能做其中的一部分,所以这里有个选择,有些我们自己做,有些我们跟别人合作。/pp在能够领先的地方,在技术上极其重要的领域、方面,在我们有优势的地方,我们希望自己建设;在我们基础有点薄弱,人力资源不够,技术扩展能力有限,重要性不足的方面,我们少投一点人,跟别人合作就可以了。/pp所以这里面有一个优化的问题,也有一个选择、决策的问题,应该说(这)还是一个非常复杂的科学问题。要把它做好不是特别容易的,需要科学界非常仔细地思考和论证。/pp你去看科学发展的历史,在美国,它的这些大型的通用仪器设备都是很多公司研制出来的,在研制的过程当中需要两个条件,一个是需求,一个是人才。我们现在应该说这方面都有不足的地方,特别是人才。人才不可能凭空而来,必须是在科学仪器设备的研制过程当中培养出来。所以大科学装置的建设,实际上就是培养设备研制人才的一个最好的途径。/pp美国从五十年代开始,搞了五六十年大科学装置的研制,在这个过程当中孵化出了很多仪器设备的企业、厂商,比如说最著名的LeCroy做的示波器,就是一位从事高能物理的工程师把这个技术发展出来,然后去做了示波器的这样一家企业。所以没有环境条件,没有基础是很难发展起来的,急功近利、跳过某些发展阶段也是不现实的。所以我觉得我们中国现在应该大力发展像大科学装置这样一种自己动手研制设备的研究方向。/pp简单地说把这个阶段跳过,就去抓最后的成果,那自然你就只有去买人家现成的设备,所以我们还是应该看到科学发展的一个基本的规律,有这样一个过程。美国现在的大科学装置建设遇到很多困难,不代表我们中国就应该跳过这个阶段,跳过这个阶段的最终结果就是我们的基础是非常不扎实的,这就有很多的问题,那自然就会产生刚才说的,大家的仪器都是买来的。/ppb网易新闻:中国这些年也建了许多大科学装置,如果想取得像欧洲发现希格斯粒子这样的重大成就,您觉得大概还需要多久?/b/ppb王贻芳院士/b:/pp如果没有新的大科学装置那是不可能的,目前我们所有的这些已有的装置,无论是在科学还是在技术上,都谈不上领先。它的投入跟国际上已有的这些领先的装置相比,至少还差了十倍以上,所以我们还有很大的一个距离。/pp如果要想有重大的科学成果,类似于希格斯粒子的发现,或者是比如说引力波的发现等等,这些都还需要几十亿美元,也就是说几百亿人民币以上的投入,否则不可能。/ppb网易新闻:美国的许多科研项目往往能带动社会几百乃至上千项新技术的发展,中国的大科学装置建设会给社会带来什么样的影响?/b/ppb王贻芳院士/b:/pp美国的大科学装置总体来说是从五十年代开始建设,高峰到2000年左右,这五十年对大科学装置的投入、建设、运行等等,给他们带来了巨大的收益,也有很多非常重要的技术成果在社会上得到广泛的应用。/pp跟他们相比,我们的北京正负电子对撞机起步是相当晚的,(而且)技术上不是国际领先的,我们基本上是采用国际上已有的成熟技术,所以你可以想象,一个科学上、技术上不是最领先的装置,自然在技术的辐射能力方面会有一定的限制。/pp所以它的最重要的成果应该是填补了很多国内的技术空白,过去国内没有能力研制的设备、我们不掌握的一些技术,通过北京正负电子对撞机的建设,我们能力提高了,水平提高了,(技术)也掌握了。这里面包括磁铁的研制、高精密的机械、真空微波电子等等,这方面的水平有大大的提高。/pp但是它显然不是世界第一的,也不可能说是国外都没有,只有我们有。所以如果要想有所谓的国际领先的、重大的技术突破,能够辐射到社会上,对国民经济有作用的话,科学装置本身必须是先进的。/pp从来没有过的装置、从来没有过的科学的重大成果,自然需要从来没有过的技术,这样的技术才有一个所谓的领先性,才能够有可能有一个新的重大的突破。如果只是采用成熟技术,国外已有的,科学上不领先,那么技术上大概也很难领先。/pp科学的事情都得一步一步来,从零就到世界领先,那是不可能的。所以我们首先第一步,从零到世界平均水平,达到世界平均水平以后,我们再说世界领先。/pp经过三十年的努力,应该说我们已经做到了在世界的高科技领域占有一席之地,达到了世界的平均水平。我们有了这个基础,就要规划设计一些世界领先的科学装置。科学领先,那自然就会有技术领先,自然你所希望的技术的辐射、带动作用,就慢慢会显现出来。/pp class=ztext-empty-paragraphbr/ppb(三)得诺贝尔奖有很多偶然因素,并不能直接反映实际情况/b/ppb网易新闻:如何看待中国和日本在诺贝尔奖获奖数量上的差距?/b/ppb王贻芳院士/b:/pp这个差距确实是存在的。/pp我觉得我们中国现在的研究,无论是在数量上还是质量上,跟日本还是有很大的差距。(这)一方面反映了我们现在仍然存在着差距,其实更反映了我们在过去的一个巨大的差距。/pp它的这些获奖成果都是在上世纪七十年代到九十年代的成果,如果要真讲基础的话,应该是反映了我们六十年代到九十年代对科学投入的一个巨大的差距。所以这个应该说不奇怪,也没有什么可吃惊的地方。/pp得诺贝尔奖有很多的偶然因素在里面,从统计上来说反映了国家的科学实力,具体到个人或者具体的研究内容方向、项目,我觉得它不直接反映很多实际的情况。/ppb网易新闻:对于您来说,做科研最大的动力是什么?/b/ppb王贻芳院士/b:/pp每一个真正从事科学的人,其实心里都有一个对科学的追求,就是我们希望知道自然界的这些规律,希望知道我们看到的一些现象背后到底有什么。/pp在科学研究这个道路上,我们会遇到各种各样的困难,如果没有这样一个兴趣支撑着你的话,你是很难走下去的。/ppb网易新闻:国内长期有这样一种声音,科研投入那么大,为什么不把这个钱用在民生,您怎么看这个问题?/b/ppb王贻芳院士/b:/pp任何一个国家的经费的投入都应该有一个合适的分配方案和比例。民生跟科研是完全不搭界的两件事情,就像说一个人是要吃饭还是要睡觉,两个到底要哪一个,这是没有办法去选择的一个问题。/pp一个国家如果对科研没有一个合适的投入,这个国家的未来就会有很大的问题。实际上长期以来,我们中国对基础科学的投入一直是有一种所谓急功近利的思想,觉得你这个东西又不能吃又不能喝,也不能对民生做出贡献,为什么要投入?所以长期以来我们对基础科学的投入实际上是比例严重偏低的。/pp你去看国际上的这个比例,发达国家一般基础科学投入跟RD(全社会研究与试验发展经费)比的线%,是人家的三分之一。这个恶果实际上现在已经非常明显地体现出来。/pp这表现在几个方面,第一我们社会上人才严重不足。你去问企业研发为什么做得不好,都说缺人,大学也说缺人,研究所也说缺人,到处都说缺人。为什么?因为我们基础研究的水平、能力不够。/pp任何一个大学,你都可以去想一想,(说)这个大学好,好在哪里?都说数学、物理、化学,基础科学好,没有说这个学校好就是基建好,别的什么都不好,不会的。所以基础科学是培养高水平人才的唯一的地方。如果我们对基础科学没有足够的投入,自然就没有足够的人才,自然这个问题就会体现在所有的地方。/pp第二方面就是其实刚才也说过了,像仪器等等,我们所有的这些所谓创新的仪器,不可能说专门教仪器的人才,教的仪器人才都是(只懂)教出来的、现成的仪器。如果要有创新的思维、要有新的发展,其实都是从基础科学里面来。/pp你去看一看美国的这些仪器设备厂家,有多少人是真的学仪器出身的,有多少人是学比如说物理(出身)?所以这方面也体现出来我们对基础科学投入严重不足,体现在仪器研究方面,现在情况也是这样。/pp当然也包括现在大家说的,诺贝尔奖数量很少。那不投入怎么会有呢?所有我们现在看到的,无论是基础科学研究的重大成果的缺失,还是社会上经济技术发展的瓶颈,都是由于在前面的二三十年基础科学研究比例偏低。/pp不是说要不做别的,只做基础研究,只是说要有合适的比例,这个合适的比例,应该是随着经济的发展而逐渐增加和提高的,而且当然也要用在合适的地方。但是不管怎么样,把民生跟科研对立起来,这是完全错误的思想。/ppb作为世界上认知度最高的标签,中国制造(Made in China)正寻求战略升级。「了不起的中国制造」专栏,力邀行业权威、资深玩家,呈现他们眼中的中国创新之路。/b/ppb投稿请联系ne,稿件一经刊用,将提供千字800元的稿酬。/b/ppb欢迎关注《了不起的中国制造》官方微博/b/ppb欢迎关注《了不起的中国制造》网易号/b/pp编辑 史文慧/p

  所有我们现在看到的,无论是基础科学研究的重大成果的缺失,还是社会上经济技术发展的瓶颈,都是由于在前面的二三十年基础科学研究比例偏低。

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