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【不可思议】科学家利用黑洞制取激光
据国外媒体报道，激光是令人敬畏的发明，我们可以利用它控制虫子的大脑、制作音乐、或许还能用来抵御侵袭地球的小行星，但我们还没从黑洞中制取过激光。
　　据国外媒体报道，是令人敬畏的发明，我们可以利用它控制虫子的大脑、制作音乐、或许还能用来抵御侵袭地球的小行星，但我们还没从黑洞中制取过激光。不过最近，一个由物理学家和工程师组成的小组认为他们不仅发现了&霍金辐射&存在的证据，而且可以利用它来制取一种激光。　　一般我们认为，光线是不能从黑洞中逃脱出来的，所以从黑洞中制取激光看起来有悖直觉。但从理论上讲，应该会有一些粒子从黑洞的事件视界（event horizon）辐射出来，这就是著名的&霍金辐射&（1974年由霍金预言，但迄今仍没有观测到）。　　来自爱丁堡赫瑞瓦特大学的物理学家丹尼尔&菲克西欧（Daniele Faccio）以及他的小组并没有在实验室真正制造出黑洞，不然的话会把地球吞噬掉的。实际上，他们进行的是用计算机模拟黑洞&事件视界&上的情况。如果目前的理论是正确的，那么他们的工作将能够检验霍金辐射的种类是否与期望的一致。　　正常激光中，光子通过在镜面间的反射进行聚焦，然后射向一个能发出更多相同频率光子的工作介质进行增强放大。菲克西欧和他小组的论文发表在了《经典和量子引力》上。如果他们的论文是正确的，那么就可以分别用两种不同的事件视界取代传统中的镜面，一个视界来自黑洞，另一个视界来自白洞。　　白洞完全是理论上的物体，与黑洞的性质完全相反。在黑洞中，事件视界标志着粒子无法逃出的边界（你可以跨越它进入到黑洞中，但不能回头重新跨越出来）。白洞正相反，粒子可以从白洞中出来，但任何飞向它的物体都无法进入其中。如果我们目前的量子力学理论是正确的，那么白洞应该是可能存在的。即使我们在可观测的宇宙中还没有发现任何白洞存在的证据。　　2010年，菲克西欧和他的小组用穿过一个玻璃棱镜，制造出了白洞事件视界的模型，那时他们产生了利用黑洞和白洞事件视界的性质构建激光器的设想。
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3D打印让6岁男孩再次站起 霍金称人类掉入黑洞或可逃脱
& | & 来源： & | & 编辑：杜军帅 & | &
　　原标题：3D打印让6岁男孩再次站起 霍金说人类掉入黑洞或许可以逃脱
　　国际在线消息（记者 柳青）：本周，多款国产最新智能手机发布，中国智能手机市场这块大蛋糕正在迎来越来越多竞争者；深圳一个医疗团队日前借助3D打印技术，成功让一名6岁的小男孩再次站了起来；目前的科学理论认为，一切物质一旦陷入黑洞都无法逃脱，但是著名物理学家史蒂芬?霍金最近说，也许还有别的情况。　
　　本周，奇虎360发布了“奇酷”手机，锤子科技推出了“坚果”手机，再加上日前中国知名家电制造商格力也宣布要开卖自家的智能手机，中国智能手机市场竞争再次进入白热化。早在3年前，中国已经超过美国，成为全球最大的智能手机市场。近年来，中外厂商谁都不愿放弃中国这块大蛋糕。而国产厂商在千元左右的价位市场上竞争的尤为惨烈，近几年不断有满怀豪情的进场者，同时也有黯然神伤的离场者。比如百度的百分百手机，还有其他一些互联网品牌。
　　有行业内人士认为，互联网模式对于传统手机行业的冲击很大，但这并不代表所有的互联网企业都能把手机做好。智能手机创新已经进入瓶颈期，各个厂商要更用心地做好细节。
　　互联网分析人士张鹏指出，左右未来的智能手机市场的参数不止一个，而注重用户需求将会是其中最重要的方面之一：“行业已经过了当年那种野蛮生长的阶段，现在可能更多是细分的一种机会，同时在产业里面，拼产品可能会拼的更加的综合，还有更多的所谓对用户需求的理解，这些东西还是有空间的。未来的用户的选择已经不是被性价比所左右、硬件参数所左右了，也不是被简单的外观工艺所左右了。” 　
　　下面关注一项医疗科技进展。成骨不全症，又称脆骨病，是一种罕见的遗传性疾病，在小儿骨科领域，成骨不全的畸形手术一直是一道难题。近日，香港大学深圳医院的医疗团队通过3Ｄ打印技术，帮助一名6岁的男孩重新站了起来，这也是全国首例成功完成的3D打印辅助成骨不全矫形手术。
　　据了解，这名贵州男孩小峰生下来就像瓷娃娃一样，轻微的碰撞都可能导致骨折。而小峰的双腿因为骨折过多，慢慢弯成了交叉环状，无法站立。 香港大学深圳医院骨科主治医生杜启峻介绍说，如果没有运用3Ｄ打印技术，很难想象像小峰这样的病人如何治疗：“我看到这个病人时，基本上无法检查他关节的活动有多少，变形位置怎样，CT素描也不能够完全看到里面变形的情况。3D打印出来，我就可以看到每个骨头变形怎样，可以很清楚知道哪个位置应该切开。”
　　港大深圳医院医疗团队通过三维CT扫描患者下肢，然后建立3D模型，为患儿打印出一个仿真度达到100微米的下肢模型，再在模型上设计手术方案，再实施其他辅助治疗，帮助患者恢复。据了解，小峰今年6月顺利进行手术，经过康复锻炼，已经可以重新站立起来。
　　去年硬核科幻影片《星际穿越》的粉丝们一定记得，影片中宇航员驾着航天飞机，小心翼翼避开黑洞的场景。这是因为依照现在通行的科学理论，黑洞拥有巨大的吸引力，包括光在内的任何物质，一旦被吸进黑洞，就不可能逃脱出来。不过，权威物理学家斯蒂芬?霍金近日对这一理论提出了新的看法，引起了科学界和舆论界的广泛关注。据了解，霍金日前在瑞典皇家理工学院发表演讲时说，被吸进黑洞的东西并不一定永远要留在那里。　　
　　几十年来，物理学家一直在思索粒子信息在经过黑洞时会发生什么。量子力学认为，信息不能被永久消灭，但如果信息进入黑洞后无法逃脱，从实际上说，它就等于被消灭了，而这似乎违背了量子物理学定律。霍金现在认为，这些信息可能从一开始就没有真正进入黑洞，而是在它的边界，科学术语叫做 事件视界。事件视界就像将黑洞包裹在内的“外壳”，一旦越过这一边界，任何物质都将被黑洞捕获。举个例子来说，加入你本人掉进了黑洞中，但你的本质特征――也就是关于你的信息――仍将留存在这层外壳之中。霍金还由此进行大胆假设，如果人类掉入黑洞可能也不会消失。不幸的太空旅行者不会被困在黑洞里，而是可以逃逸，但他们将无法回到原来的宇宙，而是会逃往另一个宇宙。他说“这是有可能的，不过黑洞必须足够大。如果黑洞在旋转，可能会生成通往另一个宇宙的通道。” 　　　
　　所以，如果你感觉你掉进了黑洞，不要放弃，还是有办法出去的。
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&#149;&&#149;&&#149;&&#149;&&#149;&&#149;&3D 生物打印的犀牛角真的能做到以假乱真吗？原理是什么？ - 知乎有问题，上知乎。知乎作为中文互联网最大的知识分享平台，以「知识连接一切」为愿景，致力于构建一个人人都可以便捷接入的知识分享网络，让人们便捷地与世界分享知识、经验和见解，发现更大的世界。16被浏览<strong class="NumberBoard-itemValue" title="分享邀请回答2添加评论分享收藏感谢收起1添加评论分享收藏感谢收起写回答听说3D打印了人造卵巢？还有什么是3D打印不能做的？_中国科普博览_知道日报_百度知道
听说3D打印了人造卵巢？还有什么是3D打印不能做的？
出品：科普中国制作：大阪大学张昊监制：中国科学院计算机网络信息中心近日，媒体报道，研究人员利用水凝胶打印出多孔支架，并将卵泡细胞填充进孔洞中，成功组成人造卵巢。含有生物假体的卵巢，让小鼠成功诞下了健康的幼崽。不禁令人想问：神奇的3D打印，还有什么是“你”做不到的？3D打印 不能盲目迷信不知从何时起，3D打印这个名词开始被媒体铺天盖地的提及。如今，不知道这个词的年轻人简直是有如上古神兽一般的化石级存在。但是要真的刨根问底的话，恐怕就没有几个人能把3D打印到底是个什么东西说清楚了，甚至从来没见过3D打印机或者3D打印产品的人也绝对是大有人在。可谓是没吃过猪肉，也没见过猪跑，光知道猪咋叫唤。从形式上来看，3D打印确实比较高大上，机器轰鸣、热火朝天的场面变成了轻点鼠标、纤尘不染，大汗淋漓、脸颊黢黑的工人师傅变成了一切尽在掌握的都市白领，一杯咖啡的功夫，任务完成，so easy！图1左：某工业用3D打印机，成型材料应为塑料（来源网络）；图1右：以金属作为原材料3D打印成的饰品（来源网络）那么，3D打印真的像媒体渲染的那么神乎其技吗？首先明确一点，3D打印绝非21世纪的新生事物。上世纪八十年代相关概念就已提出，商用产品也早已面世了。十多年以前我还是大学一年级的懵懂少年，在金工实习的基地就曾经见过利用3D打印手段成型的产品。那是一个白色的人头雕塑，类似于美术生临摹的石膏像。只不过，当年3D打印这么洋气的叫法还没有流传开来，我们所用的说法是相对土气的“三维成型”（实际上3D打印是三维成型技术中比较有代表性的一种）。于是乎，3D打印被媒体热炒的起初，笔者是不屑一顾的。我的英文名叫xiao shen yang说白了，3D打印就是一种材料成型（机械制造）技术，跟锻造、铸造、轧制、冲压以及包括车钳洗刨磨在内的机械加工手段一样，都可以把材料加工成具有某种形状的部件。与传统加工手段相比 3D打印确实独具特色不过，3D打印又具有诸多独到之处，不然也绝对不会与上述这些一直与人类同成长、共进退的元老级技术相提并论，并在媒体上大出风头了。比如，用传统的冲压方式生产一个小型的车用零件，“拢共”要分几步呢？首先得有冲压用的模具，这个模具好比月饼印一样，决定了零件的形状。一般是用专门的模具钢制造，硬度高而且韧性好。模具分为上模和下模，上模安装在压力机上，可以以很高的速度压向下模。要加工的材料好比是做月饼的面团，被这么瞬间一压，就变成了模具的形状，之后用车床除去多余的部分，再进行一些研磨抛光一类的机械加工，零件就完成了。图2：冲压工艺制成的车用小型零件（来源：名古屋丰田博物馆参观纪念）那么3D打印制作同样的零件又是个什么套路呢？首先，在电脑上绘制好零件的设计图，然后将设计数据导入3D打印机，就可以开始制造零件了。以熔融沉积式3D打印机为例，事先准备好的低熔点线材如塑料，石蜡等经由3D打印机的喷嘴加热后喷出。图3左：某塑料熔融沉积式低端工业用3D打印机，白色线卷即为塑料原料；图3右：该打印机的喷头部位特写，双喷头设计，可同时打印两种不同塑料在电脑的控制下，喷嘴在空间中由低到高逐层进行描画，最后形成零件，基本无须任何的后处理。上面这个例子已经把3D打印最为本质的两个特点反映得很清楚了。首先，3D打印与计算机辅助设计（CAD）以及计算机辅助制造（CAM）密不可分，任何3D打印的零件都要从电脑设计图开始自己的生命历程。假如事先只有图纸，没有电脑可以直接利用的造型数据，也得重新在电脑中建立模型，绘制设计图。其次，3D打印是一种增材制造技术，也就是说与传统的车床机械加工一类减材制造技术不同，产品是由原料直接在空间中堆砌而成。可以把车床机械加工比作石雕，刀斧锤凿齐上阵，最终的作品比起最初的原石只少不多。另外一方面，3D打印好比泥塑，塑造形象的组成部分不断叠加，最终的作品比起最初的泥胚只多不少。有了这迥异于其他前辈的两大特色，3D打印能在机械制造技术的武林之中自立门户也就不足为奇了。3D打印为制造业带来的变革那么，3D打印到底为制造业带来了怎样的变革呢？下面的几个例子可以提供一些参考。铸造技术，作为有着上千年历史的古老技术，堪称制造业的基石之一。中国先民们在两千年前的商代就已经掌握了大型青铜器的铸造技术，也留下了司母戊大方鼎，四羊方尊等等无价之宝。铸造技术的优点是可以形成复杂的形状，也方便制造空心形态的产品，如发动机机箱等。图4左：司母戊大方鼎（来源网络）图4中：四羊方尊（来源网络）；图4右：四羊方尊局部，体现出铸造便于形成复杂形状的特点（来源网络）传统铸造的通常工序是，首先利用容易成型的材料，比如石蜡，木头等，加工出一个与产品有着类似外型的母模。然后，在这个母模的四周覆盖上具有一定粘度的型砂，用机器震实后再取出母模，型砂中就会自然形成母模也就是产品的形状，这样的铸模称为砂型。最后，通过预留的浇注孔把熔融的金属液灌入砂型中，冷却后去掉周围的砂型再进行一定程度的机械加工即可。图4左：司母戊大方鼎（来源网络）图4中：四羊方尊（来源网络）；图4右：四羊方尊局部，体现出铸造便于形成复杂形状的特点（来源网络）图5：典型的铸件生产过程，木制母模取出后形成浇注空腔（来源网络）3D打印的出现，首先给铸造行业带来了前所未有的变革。图6左：传统木制母模（来源网络）图6右：利用3D打印技术制成的塑料母模（来源网络）传统工艺中的母模不需要再特意去加工了，用3D打印技术可以轻松的调整设计并实时生成母模，极大的节省了制作母模的时间和效率。好比用活字印刷代替了雕版印刷，无需因为一个制版错误就废弃整块板，可以随时方便的进行调整。同时，3D打印生成的母模可以根据具体情况选择不同的材质，对耐久度要求高的场合可以采用金属材料，对成本要求高的场合可以采取树脂材料，无论是哪种情况都不存在传统木模对温度湿度敏感，易变形寿命低的缺陷。甚至制作母模的工序都可以略过，利用3D打印技术能够直接生成铸造砂型，当然这个时候所用的原料就是可以耐高温的陶瓷了。这种3D打印砂型可以最大限度的还原铸件原本的形态，极大的提高了成品的精度和良率。生物相关的3D打印也是该项技术的亮点应用。比如文初提到的3D打印人造卵巢。现在，医用钛合金人工骨，人工关节等已经广泛采用了3D打印技术。首先通过CT或者核磁共振等成像技术获知患者身体的精确三维结构，然后将数据利用计算机进行处理并完成个性化设计。之后利用3D打印生成独一无二的专属人工骨，极大的提升了患者的治疗质量。图7左：利用3D打印技术制成的人工骨（白色部分）（来源网络）；图7右：利用3D打印技术制成的隐形牙套（来源网络）又如，3D打印在口腔医学，尤其是口腔正畸医学界也呈现星火燎原之势。时下十分流行的隐形牙套，就无法缺少3D打印技术的支持。该技术利用功能强大的行业软件，精确分析患者经过佩戴正畸牙套后牙齿的移动情况，再配合3D打印技术生产出一系列适应于不同阶段的牙套。这样的隐形牙套不影响美观，对牙齿和口腔伤害很小，并且不影响进食，患者只需要遵照电脑计算的结果定期更换牙套即可。最后的一个例子来自于较为前沿的一项研究。美国西北大学的一个课题组上周在国际顶级期刊上发表了关于3D打印的最新研究成果，他们利用3D打印技术将明胶打印成类似于卵巢组织的结构，然后将从小鼠体内提取出的卵泡和激素生成细胞植入这种明胶骨架，得到3D打印的人工卵巢组织。该人工卵巢在移植入摘除卵巢的小鼠体内后，表现出了功能健全卵巢的特性，可以正常排卵，在小鼠经过多代繁殖后也未见后代异常（图8）。虽然离人工制造组织或者器官这样的人类终极梦想仍然遥远，3D打印还是帮助我们迈出了开拓性的一步。图8左：将明胶用3D打印技术制成与卵巢组织类似的结构（来源网络）；图8右：人工卵巢排出的卵子繁殖出的小鼠，利用基因编辑技术，处理植入人工卵巢的卵子，繁殖后的小鼠将通体呈现荧光。绿色荧光作为标记，以便于确定小鼠确实繁殖于该人工卵巢（来源网络）3D打印绝非完美 缺陷不少3D打印虽然在特定的领域具有独到的应用价值，目前该技术本身仍然存在诸多缺陷。首先，3D打印可以成型的材料虽然种类日渐广泛，离我们生活较近的消费级3D打印机却只能打印塑料。这是因为无论是陶瓷成型还是金属成型，都需要极高的温度和能耗，适用于上述两种材料的激光加热和电子束加热方式，很难出现在消费级产品上。此外，一台几千人民币的消费级电子打印机可以给你带来什么呢？笔者个人除了打印一些劣质DIY手办以外基本想不出别的点子来。拿笔者实验室的一台加热熔融式塑料电子打印机为例，起初购买的目的是为了能制造一些实验中可能用到的小型夹具，治具等等。后来打印了一个电镀用夹具后，发现了一个严重的问题，这个塑料小零件的致密度太低，低到漏水。这是因为3D打印机在工作时都是以层为单位向上堆积，为了实现最经济的堆积，并不是整个空间都会填充上塑料。图9左：外弱中干，年少体虚的3D打印小兔子；图9右：3D打印的逐层扫描叠层堆积构造，可见致密度相当低这就好比建筑房屋，想让房顶不塌下来只要有几道承重墙就好了。这个例子从一个侧面说明现阶段的消费级3D打印机在性能上的表现仍然不够出色，成本和价格方面尚存大量下行空间。在传统的重工业领域，3D打印机虽然已有一定的高光表现，仍然不能作为主流技术看待，大型零件的首选加工方式在很长一段时间内仍然会是以铸造、锻造等为代表的传统技术。比如，C919大型客机的机翼已经有部分钛合金构件采用了3D打印技术。这固然可喜可贺，不过要说3D打印已经全面进军大型零件制造这一领域，恐怕是言之过早。首先，即便是最为大型的金属3D打印设备，也只能制造大概一个长沙发那么大的零件。而实际工业生产中的大型零件，却远远超过这一尺寸。比如包裹核电站堆芯的压力容器，就是直径数米，高度几十米的庞然大物，且在几十年的服役期间内，不能有任何的质量隐患，目前为止也只有传统的锻造方式可以加工（图10）。又如三峡各个机组的水轮机，每片叶轮都高达十几米，因为形状特殊，目前只能采用铸造的方式加以生产，每片叶轮价格达到两百万元。所以，我们在听取媒体关于3D打印的报道时，一定要区分真正的技术进展和商业噱头。比如所谓的3D打印蛋糕，技术上毫无新意，不过是满足公众猎奇心理的营销手段罢了。图10左：核电站压力容器吊装（来源网络）；图10中：三峡水电站某水轮机转轮出厂仪式（来源网络）；图10右：该水轮机转轮叶片铸造完成后的形态（来源网络）机械制造技术的江湖上风起云涌，门派众多，各大帮会瓜分天下，目前谁也没有能力鲸吞寰宇，今后也很难有某种技术可以雄霸武林。3D打印作为其中的新生力量，虽有蓬勃奋起之势，却终无改天换日之能。同时，我们必须要注意到3D打印得以兴盛的时代背景，那就是计算机运算能力的稳步前进和相关软件的功能提升。3D打印技术诞生以来的30多年里，相关的材料和机电等领域并未发生革命性的重大突破，然而计算机的运算能力却提高到了当年的上千倍，并最终彻底的改变了我们的生活和生产形态，也极大地促成了3D打印技术的大发展。一言以蔽之，3D打印仅仅是数字化浪潮中的一朵浪花，与其说是英雄造时势，不如说是时势造英雄。“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。本文由科普中国融合创作出品，转载请注明出处。
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