人體能量——不同能量間可相互轉(zhuǎn)化
眾所周知，人體運(yùn)動(dòng)可以產(chǎn)生大量能量，科研人員把人類的許多運(yùn)動(dòng)，比如行走、跳舞、穿衣等方式都與轉(zhuǎn)化能量聯(lián)系在了一起，怎樣把這些能量變成能源成了一些科學(xué)家感興趣的話題。
這種聯(lián)想并不是天方夜譚，科學(xué)家早就從理論上證明此種想法是可行的。依據(jù)能量守恒的原則，自然界不同的能之間可以相互轉(zhuǎn)化，這些能包括動(dòng)能、機(jī)械能、電能和熱能等。
1/3以上的人體能量被浪費(fèi)掉
據(jù)測算，一個(gè)體重50公斤的人一晝夜所消耗的熱量約2500千卡，若將這些熱量收集起來，可將50公斤的水從0℃加熱到50℃。有科學(xué)研究認(rèn)為，一個(gè)人一生中有1/3以上的能量被白白浪費(fèi)掉，全世界有60多億人口，如能將這部分人體生物能開發(fā)利用起來，就相當(dāng)于建造了10座百萬千瓦級(jí)的核電站。
而人體的大部分能量是在維持各個(gè)器官運(yùn)轉(zhuǎn)以及人體運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)中散發(fā)出來的，如果能將這些能量再轉(zhuǎn)化成電能，將是人類應(yīng)對(duì)全球能源危機(jī)的另一種出路。
人體的動(dòng)能和熱能轉(zhuǎn)化成能源有三種模式：動(dòng)能—機(jī)械能—電能、動(dòng)能—熱能和熱能—熱能的回收。怎樣把人體動(dòng)能轉(zhuǎn)化成其他能量，成了科研人員的目標(biāo)。
——?jiǎng)泳陀心堋芰哭D(zhuǎn)換原理早已得到應(yīng)用
為把人體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能，科學(xué)人員做了諸多嘗試，最初的是自動(dòng)手表、手搖微型發(fā)電器等。
自動(dòng)手表是大家不陌生的東西，“小東西，大道理”，它的工作原理，可以讓我們領(lǐng)會(huì)一些很重要的知識(shí)。自動(dòng)手表是在普通機(jī)械手表的基礎(chǔ)上，增加了一部分自動(dòng)機(jī)構(gòu)裝置，通過戴表人在日常生活中手臂運(yùn)動(dòng)的作用自動(dòng)上發(fā)條。在自動(dòng)機(jī)構(gòu)中，由重錘(自動(dòng)擺陀)擺動(dòng)，通過自動(dòng)上條輪系和原動(dòng)系相聯(lián)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上條這一特殊功能。利用這個(gè)方式，就可以達(dá)到動(dòng)能—機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。
手搖發(fā)電器也是大家近幾年慢慢熟悉的東西，市面上已經(jīng)有相關(guān)產(chǎn)品。手搖發(fā)電是把人的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。這個(gè)原理的應(yīng)用范圍比較廣泛，比如，電筒和收音機(jī)通過手搖微發(fā)電器產(chǎn)生的能量就可以重新被充電。
自動(dòng)手表、手搖發(fā)電器用到的都是最基本的能量轉(zhuǎn)化原理，但是通過這些原理，更多的用于轉(zhuǎn)化人體能量的裝置將被開發(fā)出來。
——奇思妙想——“人體電池”能量多多
從這些基本的原理得到啟發(fā)，法國科研人員發(fā)明了一種“人體電池”，即能把身體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化成電能的微型裝置。
這個(gè)裝置被固定在人的髖部，在髖部運(yùn)動(dòng)的作用下，利用慣性原理，一個(gè)質(zhì)量為50克、兩端拴有彈簧且經(jīng)過磁化的慣性重塊在一個(gè)10厘米長的圓筒里上下移動(dòng)，圓筒的內(nèi)壁上環(huán)繞著線圈。重塊的運(yùn)動(dòng)形成感應(yīng)電動(dòng)勢，最后被收集起來，形成電流。
“人體電池”經(jīng)科研人員反復(fù)試驗(yàn)表明，其所產(chǎn)生的電能足夠滿足各種便攜電器的需要，人們將可以隨時(shí)隨地、隨心所欲地使用隨身攜帶的手機(jī)、手提電腦、計(jì)算器、全球定位裝置等，而不用擔(dān)心電池會(huì)在關(guān)鍵時(shí)刻耗盡。對(duì)于那些必須隨身攜帶呼吸輔助裝置或體內(nèi)安裝了人造心臟膜的患者，這種裝置帶來的便利就更大了，因?yàn)樗麄冊(cè)僖膊挥脼椴粩喔鼡Q電池而操心了。
跳舞可以產(chǎn)生能量
如果把改裝后的“人體電池”放到腳下，那么就可以有更多的用途。
在同一原理基礎(chǔ)上成立的第一個(gè)綠色夜總會(huì)WATT，位于荷蘭的鹿特丹市。該夜總會(huì)建立在彈性材料上的舞池，收集到的能量能夠給室內(nèi)的照明系統(tǒng)和音響設(shè)備提供大部分的電能。
另外，利用相關(guān)原理，香港的加利福尼亞健美俱樂部，已經(jīng)開始回收會(huì)員們運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的能量，來照明健身房。
膝上“發(fā)電機(jī)”產(chǎn)生電能
研究發(fā)現(xiàn)，一個(gè)人走一步能產(chǎn)生6—8瓦的電能。但是，能量怎樣回收，回收效果是否理想，這個(gè)結(jié)果值得大家等待。
不過，最近，英國西蒙菲沙大學(xué)人體運(yùn)動(dòng)學(xué)專家MaxDonelan發(fā)明了“人體發(fā)電機(jī)”，在腿部安上一個(gè)重1.6公斤的皮帶連著的機(jī)械裝置，就可以發(fā)電。
Donelan稱，這個(gè)裝置受到了混合燃料汽車剎車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量再循環(huán)利用的啟發(fā)，并利用了電磁在振動(dòng)中產(chǎn)生電流的物理原理，在人體運(yùn)動(dòng)時(shí)，這個(gè)裝置就將小腿和膝關(guān)節(jié)進(jìn)行有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)為電能。
穿衣也能產(chǎn)生能量
穿襯衫這個(gè)簡單的動(dòng)作也可以被轉(zhuǎn)化為電能。美國喬治亞理工學(xué)院王中林研究員發(fā)現(xiàn)，利用氧化鋅納米光纖和芳綸纖維，人體的任何活動(dòng)都可轉(zhuǎn)化為能源。
由于納米氧化鋅具備其本體塊狀材料所不具備的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等，根據(jù)特殊的設(shè)計(jì)，配上絕緣性的新型材料(芳綸纖維正好滿足了絕緣性的條件)，可以把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。此項(xiàng)研究正在進(jìn)行中。
人類釋放的熱能也能回收
人體產(chǎn)生甚至是人體釋放的能量是可以回收的。在瑞典，每天在斯德哥爾摩中央火車站穿梭的25萬旅客釋放的熱量就足夠給一棟樓供暖。“不用打開窗子釋放這些熱量，我們可以用通風(fēng)系統(tǒng)把它們收集起來?！杯偦羲固胤慨a(chǎn)公司的卡爾·桑德姆說。這些熱量通過簡單的管道和泵可以加熱循環(huán)水和供樓房取暖。
這個(gè)設(shè)想聽起來很新奇，理論上也可行，但是在具體的實(shí)施上令人擔(dān)憂。因?yàn)椴淮蜷_窗子，雖然熱量不散發(fā)出去，但是室內(nèi)環(huán)境還是令人擔(dān)憂。
6月15日，我國第18個(gè)全國節(jié)能宣傳周正式啟動(dòng)，主題是“依法節(jié)能全民行動(dòng)”。在居高不下的油價(jià)給世界政治、經(jīng)濟(jì)和人民生活帶來巨大壓力之際，開展全民節(jié)約能源具有特別重要的意義。
而科學(xué)家們面對(duì)能源短缺及環(huán)境惡化的挑戰(zhàn)，正努力尋找更具可持續(xù)性和更加生態(tài)的新型能源。目前，一些科學(xué)家們正在研究將人體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為能源。
納米發(fā)電衣，“綠色發(fā)電”零污染
據(jù)英國《自然》雜志報(bào)道，美國華裔科學(xué)家王中林領(lǐng)導(dǎo)的科研小組最新研制出一種能產(chǎn)生電能的新型納米纖維。借助這種“纖維納米發(fā)電機(jī)”，走路、心跳這樣司空見慣的運(yùn)動(dòng)將來都能用來發(fā)電。整個(gè)過程無排放、無污染，堪稱最具潛力的“綠色發(fā)電”。
據(jù)報(bào)道，現(xiàn)年47歲的王中林是美國佐治亞理工學(xué)院教授、著名材料學(xué)家。實(shí)驗(yàn)過程中，他們把凱夫拉合成纖維放入化學(xué)溶液中，在纖維絲上鍍上氧化鋅。鍍?cè)诶w維絲上的氧化鋅會(huì)徑向生長，“長”出直徑僅為頭發(fā)1/1800的納米線。長滿納米線的纖維絲就像“女士卷發(fā)用的發(fā)卷”。將兩個(gè)“發(fā)卷”平行放置，給其中一個(gè)鍍金或其他金屬，金屬可以和氧化鋅形成類似二極管的導(dǎo)電效應(yīng)。然后在馬達(dá)帶動(dòng)下，兩個(gè)“發(fā)卷”相互錯(cuò)動(dòng)摩擦，一拉一松。由于氧化鋅的“壓電效應(yīng)”，納米線的形變便可產(chǎn)生電能。
據(jù)了解，王中林等人的這項(xiàng)成果其最大吸引力在于，只要衣服穿上身無須做任何特別的動(dòng)作，織物就可自行發(fā)電。王中林說：“這項(xiàng)研究的重點(diǎn)在于如果你被風(fēng)吹、聽到聲波或者受到震動(dòng)，衣服都會(huì)發(fā)電，你不必做特殊的運(yùn)動(dòng)?！焙唵蔚卣f，“只要你能動(dòng)，就能發(fā)電?！?nbsp;
利用纖維成功進(jìn)行納米發(fā)電，意味著“發(fā)電衣”等柔性、可彎曲的發(fā)電體在不遠(yuǎn)的將來都會(huì)成為現(xiàn)實(shí)，甚至微風(fēng)吹動(dòng)的帳篷也能發(fā)電。
心臟起搏器、植入式耳蝸、血糖監(jiān)測儀……醫(yī)學(xué)的進(jìn)步使得人類健康越來越依賴于各種電子設(shè)備?？茖W(xué)家還在嘗試多種可植入電子設(shè)備的研制和開發(fā)，比如大腦刺激器，有的能夠阻斷饑餓信號(hào)，具有減肥功能；有的可治療帕金森氏癥或者慢性疼痛。另外還有一些傳感器，可用于檢測癌癥或心臟病發(fā)作時(shí)肌體發(fā)出的警告信號(hào)。不過，所有這些植入式設(shè)備都有一個(gè)缺陷：雖然它們的輸出功率都很小，大約不過10微瓦或者幾毫瓦，但是一旦電量耗盡，周期性地更換電池不僅麻煩而且也相當(dāng)不現(xiàn)實(shí)。比如，心臟病人不得不每隔幾年就得重新接受一次手術(shù)更換起搏器電池，每次費(fèi)用多達(dá)2萬美元。
為此，研究人員試圖找到一種一勞永逸的方法，那就是利用人體內(nèi)部能量來為這些醫(yī)療設(shè)備供電。這當(dāng)然不是什么神秘的超自然力，而是將身體內(nèi)部儲(chǔ)存的化學(xué)能、身體釋放出來的熱能或者肌肉脈動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。研究人員希望，未來的醫(yī)療設(shè)備可以良性“寄生”在人體內(nèi)，在需要的時(shí)候從人體內(nèi)部能量中“偷取”一點(diǎn)點(diǎn)來維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
人體內(nèi)有“1000節(jié)AA電池”
葡萄糖廣泛存在于各種食物中，是新陳代謝不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)，也是人體活動(dòng)所需能量的重要來源。人體每天攝入的食物所產(chǎn)生的能量相當(dāng)于1000節(jié)AA電池，因此對(duì)于植入式醫(yī)療設(shè)備而言，人體內(nèi)的葡萄糖無疑是最充足的能量來源。
2005年，日本東北大學(xué)教授西澤松彥領(lǐng)導(dǎo)的研究小組新開發(fā)出了一種利用血液中的糖分發(fā)電的燃料電池。電池的電極上涂有分解血液中葡萄糖的酶，葡萄糖分解后，電子在電池兩極之間移動(dòng)，從而產(chǎn)生電流。利用人民幣1分硬幣大小的電極，研究人員得到了相當(dāng)于0.2毫瓦的電量。這樣的生物電池可為植入糖尿病患者體內(nèi)的測定血糖值的裝置或者心臟起搏器提供充足電量。
到目前為止，大部分在實(shí)驗(yàn)室中研制出來的植入式生物燃料電池都是使用酶作為催化劑，加快反應(yīng)過程，同時(shí)也產(chǎn)生更多電能。這種電池的缺點(diǎn)在于，酶往往在幾個(gè)小時(shí)后就會(huì)自動(dòng)分解，從而嚴(yán)重影響電池的使用壽命。為此，研究人員也嘗試采用從溫泉細(xì)菌中提取的更為持久的酶來進(jìn)行催化。美國密蘇里州圣路易斯大學(xué)的電化學(xué)專家甚至將酶裝進(jìn)薄膜“口袋”中，但是在“外衣”的保護(hù)下，酶的生命也僅延長到了兩天，因此酶燃料電池走向?qū)嵱眠€有待進(jìn)一步改進(jìn)和完善。
玩的就是心跳
2006年12月，英國工貿(mào)部宣布啟動(dòng)一項(xiàng)開發(fā)體內(nèi)微型發(fā)電機(jī)的計(jì)劃，投資額高達(dá)百萬英鎊。該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作大部分由南安普敦大學(xué)附屬的一家公司負(fù)責(zé)。該公司已經(jīng)研制出了一套原型，大小約是預(yù)期裝置的5倍，并已在實(shí)驗(yàn)室中開始測試。公司首席執(zhí)行官羅伊·弗里蘭表示，他們分別從心跳以及肢體運(yùn)動(dòng)兩個(gè)方面來研發(fā)這種利用人體動(dòng)能發(fā)電的裝置，但出于商業(yè)考慮，他不肯透露有關(guān)發(fā)電機(jī)工作原理的具體細(xì)節(jié)。
這個(gè)研究項(xiàng)目的帶頭人、英國桌聯(lián)(Zarlink)半導(dǎo)體公司商業(yè)開發(fā)部經(jīng)理馬丁·麥克休說，他們的最終目標(biāo)是制造一個(gè)直徑6毫米、長20或30毫米的發(fā)電設(shè)備，大小與煙頭相當(dāng)，輸出功率達(dá)到100微瓦—150微瓦，可以驅(qū)動(dòng)心臟起搏器或者生物傳感器，并希望這樣的裝置能夠在5年內(nèi)上市銷售。
另一種將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的方法是利用壓電效應(yīng)。壓電敏感元件受到外力作用時(shí)就會(huì)產(chǎn)生電流，但由于材料的脆弱性以及輸出功率有限，其開發(fā)前景并不被看好。
1987年1月24日，《光明日?qǐng)?bào)》一版報(bào)道：“北京清華大學(xué)氣功科研協(xié)作組采用雙盲實(shí)驗(yàn)。觀察高級(jí)氣功醫(yī)師嚴(yán)新發(fā)功后的‘信息水’的變化，發(fā)現(xiàn)外氣能使對(duì)生物有生理效應(yīng)的一些物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，初步揭示氣功的機(jī)理，即導(dǎo)致生理效應(yīng)發(fā)生變化是氣功能治病的原因所在，這項(xiàng)研究工作，使我國氣功研究由細(xì)胞水平進(jìn)入分子水平?！薄斑@個(gè)協(xié)作組的一位負(fù)責(zé)人，催化研究室的講師李升平，在向記者解釋他們觀察到的以上現(xiàn)象時(shí)說：……我們認(rèn)為：進(jìn)一步開展這方面的實(shí)驗(yàn)研究，不僅有利于在分子水平上闡明外氣對(duì)生物的效應(yīng)，而且對(duì)于現(xiàn)代生物物理和生物化學(xué)的基礎(chǔ)研究都將具有很大意義?！?月26日，《人民日?qǐng)?bào)·海外版》和英文《中國日?qǐng)?bào)》也轉(zhuǎn)載發(fā)布了這條消息。香港《文匯報(bào)》對(duì)此也有報(bào)道。
由此我們可以看出，清華大學(xué)這樣的高等學(xué)府的專家們是通過實(shí)驗(yàn)才發(fā)言的，他們看到并證明了氣功的異能這一事實(shí)，雖然他們并沒有明白氣功的真實(shí)原理。
氣功的浪潮由知識(shí)和文化的人掀起原因：
首先，是由于氣功的大量事實(shí)。中國知識(shí)分子近代的觀念是唯物主義無神論，科學(xué)是他們心目中的信仰，而科學(xué)注重事實(shí)。他們中有的人是通過參與氣功的實(shí)驗(yàn)，從而承認(rèn)這一事實(shí)，而他們的觀點(diǎn)通過媒體的報(bào)道是很有影響力的。在中國人的心目中，科學(xué)家是可以信任并值得尊敬的。更多的知識(shí)分子最初接受氣功只是為了健身，而后他們中間的一些人獲得了治病的效果和特異功能，也有很多知識(shí)分子看到嚴(yán)新、張寶勝等人的神奇表演，在事實(shí)面前折服，開始把氣功作為一門新的科學(xué)；他們忽然明白了從前批判的封建迷信的一些傳說現(xiàn)象不是瞎編的，而是確有其事。雖然他們還不能接受有神論，但他們開始懷疑唯物主義的部分觀點(diǎn)，并以新的角度重新看待這個(gè)世界和自己。
其次，中國知識(shí)分子的無神論的文化觀念造成心靈饑渴。人們的本性中有潛在的“神”的觀念，有一種“崇拜”的本能心理，這是不可否認(rèn)的事實(shí)。而1949年以后人們的觀念以無神論無主。人們不相信有超自然的能力，“人定勝天”成為觀念之一，人們很容易崇拜“人”。當(dāng)氣功的特異現(xiàn)象出現(xiàn)后，知識(shí)分子原先的觀念無法給予合理的解釋，也不知道應(yīng)該用什么理論來應(yīng)付，從心里也不愿承認(rèn)“鬼神論”，但他們對(duì)這一新鮮事物有強(qiáng)烈的興趣，心理上有較大的滿足，于是引出了“人體生命科學(xué)”這一新名詞。
