未来物质科学将使生活更便捷

2011-09-09      来源：网络

　　物质科学大显身手的地方有很多，不仅仅局限在科技领域，同样引领文化的传承与发展。也许这会让人疑惑，一向分门别类的科学事业和文化事业，怎样在物质科学前沿技术的发展下，统筹前行，共促发展呢？
　　
　　在日前举行的第三届江苏省青年科学家年会上，中科院院长白春礼为我们指点迷津。
　　
　　纳米绿色制版：
　　
　　引领印刷业技术新变革
　　
　　文字传承文化，活字印刷术被誉为我国古代最具影响力的四大发明之一，这是印刷行业的第一次飞跃。20世纪，第一台汉字激光照排机诞生，我国重大工程技术成就——激光照排技术实现了我国印刷技术跨越式发展。
　　
　　虽然激光照排技术比古老的铅字排版工效至少提高5倍，被印刷业广泛应用。但是这种技术也不是十全十美的。白春礼指出，因为激光照排是将文字通过计算机分解为点阵，然后控制激光在感光底片上扫描，用曝光点的点阵组成文字和图像，带来的废液排放严重污染自然环境。
　　
　　面对印刷业对资源的浪费和环境的污染，物质科学在纳米尺度的研究基础上，将一种纳米绿色制版技术提上研究日程。白春礼介绍说，这种纳米制版技术不避光、低成本、无污染、高度自动化，将解决目前感光化学成像带来的污染和浪费问题；这种直接物理成像过程大大简化了工艺流程，降低了成本，也使印刷的控制变得更加简单、方便和高效，真正实现了直接制版的绿色数字化时代；纳米粒子有效增强转印材料的耐摩擦性，可同时避免微米颗粒复合引起的打印头堵塞及分辨率低等问题，纳米科技的应用，不仅大大提高了耐印力，而且有效地提高了影像的精度。不需要感光成像、不会污染环境、印刷流程缩短……
　　
　　由物质科学纳米尺度研究领域，催生出以“非感光、低成本、无污染、高度自动化”为特征的纳米绿色制版技术，将推动我国印刷行业的技术进步，成为取代激光照排和计算机直接制版技术的前沿印刷制版技术。
　　
　　量子密码：
　　
　　未来网络通信安全守护神
　　
　　21世纪的今天，我们过多地依赖网络去工作和生活，网络通信、电子商务、电子金融……大量敏感信息通过网络去传播，为了保护个人信息的安全性，防止被盗和篡改，信息加密成为解决问题的关键点。有没有绝对可靠的加密方法？加密密钥被窃取或破译的可能性有多大？在物质科学量子尺度的研究领域里，量子密码研究给了我们一个很好的答案。
　　
　　白春礼指出，经典的保密方式理论上已经被证明是可以破解的，而基于量子学原理的保密方式，则在理论上是不可破解的。量子密码术是密码学与量子力学结合的产物。这种加密方法是用量子状态作为信息加密和解密的密钥。简单来说，量子加密就是利用具有特殊量子性质的光子产生密码的技术，量子的一些神奇性质是量子密码安全性的根本保证。
　　
　　他举例说，2004年在北京与天津之间成功实现了125公里光纤的点对点的量子密钥分配，解决了量子密码系统的稳定性问题。2009年国庆60年庆典，在关键区域之间也构成绝对安全的实时语音加密量子通讯热线，保证了信息传递的安全和准确性。
　　
　　量子通信技术的发展，让人们看到了信息安全的曙光，但是白春礼同时指出应用的一个难题：光纤存在固有的光子损耗，所以光量子传输难以通过光纤向远距离拓展。目前利用卫星平台，克服地表曲率的量子通信技术已经在研究之中。
　　
　　微观物质研究：
　　
　　解密奇幻未知空间
　　
　　物质科学中，还有空间尺度和未知尺度的研究。空间尺度研究的基本科学问题，是天体提高分辨率观测方法，天文甚长基线干涉技术推动了我国探月工程的进程；在未知尺度领域里，暗物质和暗能量的发现，大尺度的天文观测技术和微观粒子的实验探测，将使物质世界得到全新认识。
　　
　　在谈到未知尺度的研究时，白春礼指出，暗物质和暗能量是21世纪最大的科学之谜，暗物质存在于人类已知的物质之外，已知物质的能量和暗物质的能量相比小于三分之一。暗物质的问题源于天文观测，但最终解决则依赖于物理学与天文学的结合，它是天文学与物理学的交叉与融合的前沿。

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