改变科学的十大机器，你知道几个？

科学发展史上，“四肢发达”的机器可不简单。它们动力强劲，举重若轻，它们是服务科学的巨大机器。从梦幻的深潜器到动感的地震模拟装置，从天上失重的大厅到地下亚原子粒子的牢狱——这些强大的设备为发现而生。

撰文  Erin Blakemore

制图  Timba Smits & Eric Heintz

翻译  高云浩

审校  张士超

人们曾利用这些设备揭示早期宇宙的奥秘、探索未来说走就走的星际旅行， 但其作用并不局限于此。说起科学这件事， “四肢发达”的机器可不简单。然而， 大机器并不代表大成功：其中一些酷炫的庞然大物似乎冥冥之中注定会命途多舛。现在，让我们走近这些影响科学的巨大机器。

大型强子对撞机（The Large Hadron Collider）

有此圆环， 我击碎你。

这一环形“质子云霄飞车”是世界上最大的单体机器之一。接近光速的质子射入27公里长的地下隧道中，为人类揭示宇宙奥秘。质子高速相撞， 人们由此得以发现先前尚未认知的粒子。你或许已经听说“上帝粒子"——希格斯玻色子的发现创造了2012年科学界的大满贯。要知道产生那强力一击的环境异常寒冷： 大型强子对撞机的电磁铁工作环境温度甚至比外太空温度还要低，达到零下456 ℉（约-271 ℃）。有朝一日， 大型强子对撞机将可能颠覆物理学的标准模型，亦有可能开启探索宇宙新维度的大门。现在， 人们正在致力于应用大型强子对撞机来模拟宇宙大爆炸。

国际空间站（The International Space Station）

在罐头中漂流：

它是近地空间最好的科学合作场所，拥有52台太阳能电池板供电的计算机、超过100 处研究区域，重达四百多吨，且在不断更新以适应需要。国际空间站是富有冒险精神的地球人远离地球的居所， 站内空间比五居室住宅还要大，在这里工作能参与各种突破性的科学研究，并借此结识各国友人。

当前，在国际空间站进行的实验旨在使我们的科学活动走出近地轨道： 宇航员们大口咀嚼着实验室种出的生菜，为火星农场做准备，而科学家则会监测机体在长期远离地球环境下的微妙变化。附送奖励： 太空行走自拍。

大型震动台（E-Defense）

就问你够不够直接——

摇摆地面上进行抗震能力测试。在活塞和水力学的帮助下，大型振动台这一科学巨兽得以尽情摇摆。这个巨兽的机械肌肉， 足以撼动六层公寓楼的全比例复制品。在日本1995地震余波的启示下， 这一研究给予模型城市来自地狱的地震体验，城市规划者借此学习如何应对现实环境下的地震。它动力强劲，能够产生各种拟地震活动。如果它模拟的7.5 级地震无法摧毁您的房屋， 那么大自然也做不到。

国家点火装置（National Ignition Facility）

哇哦，满是激光。

既然有能力造激光器，为什么不造192台？所有这些光束都聚焦在一个 BB 弹大小的目标上， 使其承受超过1000亿倍大气压的压力。真正目的是——使一个微小的氢燃料球发生类似恒星的爆炸。试想一下，技术成熟的核聚变将可能在未来为全球的现代化家庭供电。这种极端的实验灵感源于太阳产生能量的反应过程， 装置可轻松制造1亿摄氏度的高温。这一个超级高能激光由超过4万个镜子和光学元件组成。终有一日，这一实验会帮助我们产生清洁、可持续的能源，或将我们炸得尸骨无存。

阿塔卡玛大型毫米波天线阵（Atacama Large Millimeter Array）

更多，更强。

在海拔五千多米世界上最干旱的荒漠中，星空纯净，观测环境绝佳，这里一大组天线阵正高高地矗立着。并不是说这些天线阵需要黑暗环境来探索天空的秘密：接收可见光的是光学望远镜， 而相比之下， 这里可以调谐到来自遥远恒星发出的无线电波。66座天线组成的射电望远镜（大部分天线直径达12米）， 能追踪遥远的星系。特有的28轮牵引器来回移动， 用以牵引沙漠中的天线元组成不同天线阵列， 以放大的外星目标。结果：获得一些最清晰的图像。

远古望远镜（Ancient Telescope Tunnel）

志在观星，死而无悔。

这七块巨石构成的建筑很可能具有两种用途，一是坟墓，再是中石器时代人初窥主要星座的工具。他们为观测恒星营造了一种光学错觉：定格夜空，透过黑暗隧道狭窄的门， 使星星看起来更大。这种现代望远镜技术的初级版本，也许能证明史前人类的天文知识。七大块花岗岩石板，史前巨石阵样设计，与初升的太阳对齐，也许还发生过一些充满迷幻感的葬礼。对于约6000年前的人类来说， 这是一项严肃的好科学。

傅科摆（Foucault Pendulum）

摆动，跟随世界的“脚步”。

 地球在转，摆锤在动。1851年的一项科学实验成为了此后许多博物馆重要组成部分。物理学家莱昂·傅科希望通过实验证明地球的自转，传奇的傅科摆由此诞生。傅科摆包含一个足够重的重物，一条足够长且能够摆动自由的缆绳。摆锤的运动方向似乎没有发生改变，但摆锤的运动轨迹却在圆圈内缓慢转动。地球一直在自转， 而地球上一切事物都是在惯性下一同运动。这一实验看似简单， 但一下就证明了地球一直处于运动状态。钟摆在赤道以南按逆时针旋转， 在赤道以北按顺时针方向旋转， 正如同地球自转方向。一些傅科摆可以持续摆动几十年。

海底实验室 II（Sealab II）

再见，感谢所有鱼儿的陪伴。

宇航员变身深海潜水员，以证明人们可以在水下短期生活。造访者曾测试水下工具、种植植物、开采矿石，并研究海底。舱室中的空气注入了氦气，且地处危险的峡谷边缘，因而这个昵称"蒂尔顿希尔顿" （Tilton Hilton）的舱室远非理想的度假地。科学家们困居潮湿的窝里，只有尤克里里琴与尖锐的说话声（译注：吸入氦气的效果）作伴，不过测试显示，他们在海下的生活中仍保持较好的体力和脑力。宇航员斯科特·卡彭特（Scott Carpenter）曾在此处生活整整30天，时任美国总统的林登·约翰逊还曾与其进行了一次“高音”通话。最佳表现： 塔菲（Tuffy），训练过的海豚， 作为鲸目信使传递乘员信件。

特斯拉线圈（Tesla Coil）

电火花如生命般绚丽。

一位声名狼藉的塞尔维亚人惊艳的发明。他的惊人计划是——远距离无线输电。可惜的是实验失败了， 也将这位发明家逼向情绪的谷底。虽然他们无法将电发送到未知地点，但线圈的确可以将电流发送穿过整间屋子。每个线圈封装一个电容器来储存电能。当一对线圈接近， 将其中一个通电， 电流将会击穿二者之间的空气。思索关键词： 闪电， 潜在的致命电压， 些许狂笑。

这项技术曾为各种电气设备供电， 现在已为更优良的技术所取代，若非审美需求已不常用。

天空实验室（Skylab）

飞得越高……

美国第一个升空的空间站，也是唯一一个掉下来的。多层建筑、太空浴，大到足以在室内测试太空行走设备……简而言之，这里是宇航员的乐土。无休止的工程问题曾困扰着这一史诗般的计划。飞船上需要解决的问题太多，甚至有一个乘员太过疲惫而罢工。随后其预算遭到削减，地心引力为它的旅程画上了句号。毫无疑问这是一次伟大的征程： 近300个科学实验证明人类可以在太空长期生存。重约8吨的技术结晶在沿轨道运行3.4万次后最终奔向地球怀抱。地球大气层将太空实验室粉碎， 碎片散布于澳大利亚西部地区。

原文链接：http://www.popsci.com/big-machines-of-science