趣谈计量单位光年和纳米

作者: 叶运佳

宇宙之大,颗粒之微,科学家都给以恰当的度量——光年和纳米。

通常在谈到较大距离或高度、深度时,用米(公尺)(m)、千米(公里)(km)为度量单位就足够了。如几万米高空,几千米深海底,两地相距数千公里等等。即使地球到太阳的距离也只一个天文单位——1.5亿公里。然而,在浩瀚宇宙中,这种度量单位显得太小,用起来不方便。于是,科学家采用了“光年”这个单位,用以测定恒星之间及星系之间的距离。

光年,就是光在一年中传播的距离。由于光速是每秒30万公里,或记作3 ×105公里,故可算出1光年=9.46 ×1012公里,或简写为1光年=1013公里。这是个天文数字,而有了它,科学家可估算出星际间的距离。例如,肉眼可见到的仙女座大星云距我们220万光年;离太阳系最近的恒星(比邻星),距我们约4. 3光年;而我们熟知的织女星,也距我们26光年。这就是说,我们现在所见到的织女星,乃是26年前的“她”。

光年大得不可思议,而我们生活中也能出现这样的天文数字,将普通纸(厚约0. 1毫米)对折100次,重叠的厚度就大得惊人。稍知对数计算的人就可算出:这个厚度为1023公里,等于100亿光年!

由宏观转向微观,让我们来了解什么是纳米。

我们平常度量很小的距离,用厘米(cm)、毫米(mm)就够用了。1毫米=10-3米,它是米尺上最小的刻度;而1微米=10-6米,乃是一个细胞的大小。当物质分割到它的极限——分子时,其大小便是1纳米(nm) =10-9米,即十亿分之一米。通常,头发丝的直径为0.05毫米,若将这直径分割为5万等分,那么每一份的尺度便是1纳米。

科学研究表明:1克纳米尺度的微粒,其面积可达几万平方米。由于表面积增大,活性就会大大增强,故容易引起燃烧和爆炸。在素以坚硬耐磨著称的结构陶瓷中,加入纳米粒子,会出现令人惊奇的超瓷现象,延伸率可提高两倍。而光盘一旦进入纳米级,其信息储存量将是现在光盘的106倍,可以储存300万亿个汉字。专家计算,北京图书馆的现存藏书,在一张巴掌大的纳米级光盘上,只能占到三十分之一。

在1纳米到100纳米这一特定空间为研究对象的纳米科技,是近年来迅速发展起来的一门交叉性很强的综合学科,其研究内容涉及现代科技的广阔领域。我国的纳米科技异军突起。纳米电子超高密度信息存储研究获突破性进展,得到的信息存储点阵的点直径为1.3纳米,比国外的最小存储点的直径10纳米小了近一个量级。在1997年中国十大科技排行榜中,转基因水稻、三峡截流、纳米技术名列前茅,轰动神州。