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无处不在的生物质能

1997 年第 9 期 · 知识窗 · 沈善濠 严建培
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  据说,曾经有人将鸡蛋紧贴自己的皮肤,揣在怀里战战兢兢、诚惶诚恐地日夜小心呵护,经过一段时日,仅仅靠自己的体温,居然孵出了小鸡!这实际上是对人体能源的绝佳的利用。我们当然不提倡大家用体温去孵小鸡,但人体能源的开发却值得人们去探索研究。     人体能,即人体散发的能量,主要表现为热能和机械能。在人的生命过程中,人体能源随时作用于周围环境,如运动时大量出热,行走时压着路面作功等等。这些能量至少有1/3被白白浪费掉。据专家测算,一个质量为50千克的成年人,一昼夜所消耗的热量为2500千卡(合10467焦),可以把相当于本人体重的水由0℃加热到50℃。全世界五十多亿人,每人浪费掉的人体能加起来,相当于10座中型核电站生产的电能所需要的能量。   “窃取”能源和体温发电     美国桑托斯公司的超级市场,每天都在“窃取”顾客的能量,将其用来发电。该超级市场在出入口处安装了旋转门,每天数以万计的顾客进进出出,推动旋转门的能量统统被收集起来;此外,顾客还要在旋转路上停留1~3秒钟,他的“重力能”也被收集起来,转化为电力供该公司照明,驱动电梯、电扇。     无独有偶,美国新泽西州电信电话公司新近设计建造了一座新颖的办公大楼,它的房间内壁能有效地吸收全楼三千多名职工散发的热量,再转换为电能,储入蓄电池,供照明、电脑打字和调节楼内室温之用。     有一种袖珍温差电池可以把人体中的热能转化为电能,为小型晶体管收音机或其他电器供电。现在利用人体的热能来供电的小型助听器、收发报机、小型电视机等都研制成功了,它们携带起来十分方便。体温供电手表也已出现,这种手表的后盖就是一块微型温差电池,只要戴在腕上,手表就能准确运转了。   计步器和步行器     前几年,国外有人利用行走时身体的自然摆动来带动计数装置,设计制造出一种计步器,把它戴在腰间就能随时显示走了多少路程。计步器虽小,但它是有意识地利用原被浪费了的人体能的例子,这种计步器可以用于对竞走运动员步伐频率的测量。     最近,一种新型个人步行器在美国问世。它不需外加能量,完全靠弹簧和杠杆的连动作用,每小时能行进30千米。一般人在行走时,所付出的能量总有一部分要浪费在垂直运动上。步行器则不仅能加大步幅,而且能避免能量浪费。在行走时,步行者脚的作用力通过缆索、滑轮和杠杆传递到高能弹簧,导致弹簧伸缩,弹簧伸缩产生的能量再传递到机械腿,以达到行走的目的。这里弹簧的作用是贮存能量并在下一步释放,将人抬高,弥补了行走时垂直运动所消耗的能量。   行走发电     在热闹的大街上,成千上万的人们穿着五颜六色、样式不一的鞋子,或漫步在街头,或急行于人行道上,摩肩接踵,熙熙攘攘。但就在这个时候,人们却在不知不觉地干着一件极其有益的事情——发电!     这到底是怎么回事?原来,美国佛罗里达州的一位工程师设计出一种利用步行来发电的新装置。他将这种装置埋在公共场所地毯下,上面是一排踏板,当行人踏在上面时,体重压到板上,使与之相连的摇杆也被压下。摇杆从一个方向带动中心轴旋转,从而带动发电机发电。     当众多行人连续在踏板上行走时,摇杆不断被压下,使中心轴不停地转动发电。这种装置安装在大街、商场、火车站等处,所发出的电可以用来照明和驱动电风扇。     这种方法用于汽车,便可以利用汽车的重量来发电。     在美国纽约一条繁华的马路上,人们铺设了20块高出路面的金属板,他们在每块板下面再放一个橡皮容器,容器内存满循环水。汽车在金属板上驶过,金属板受压,将板下容器内的水高速挤出。高速水流经地下管道通往路边的发电机房,驱动水轮发电机发电,水最后仍回到橡皮容器内,以备再次受压。如此往复循环,就能源源不断地发电。据测量,一辆质量为5吨的汽车压在金属板上,就可产生7千瓦电能。     科学家和制鞋工厂还共同研究出一个新发明:在制鞋厂预先把磁铁装在鞋底或鞋跟里,同时在街道和人行道下安装一种特殊线圈,当人们在行走时,鞋内磁铁的磁力线,会接连不断地切割线圈,线圈的导线中就产生了电流。接上线路,就可以用来照明。     事实上,这种办法还可以用于各种车轮,也就是说,我们可以把磁铁装在车轮的外胎里。于是,车水马龙的公路干线,就变成了一座座大型发电站。     根据摩擦生电的原理,德国的科学家发明了一种用地毯发电的新方法。这种地毯采用一种特殊纤维制成,当人们在地毯上行走时,地毯就能发出电能。   健身房里能源的回收     有位外国科学家为鞭策迷上了电视的女儿坚持锻炼,防止因长期呆在荧光屏前引起“电视病”,便专门设计了一辆固定的“自行车”。他的女儿必须骑在车上不停地蹬踏板以驱动发电机,才能保证电视机的供电,想偷懒就看不成电视。事实上,随着生活水平的提高,人们越来越注重健身了,但美中不足的是,现有的健身器具大都忽略了对人体能的收集利用,致使大量人体能被白白消耗,这种现象在运动员训练基地表现得尤为突出。如将现有的健身器具稍加改进,配上小型发电装置,让健身者和运动员在举、压、推、拉、蹬、踢、打、弹跳时带动发电机,就可将自身多余的人体能转化为有用的电能,供家用电器使用。   血液发电     科学家还发现,人类的血液也能发电,因为血液中有一些化学物质,在发生反应时会产生能量,所以可将它转变为电能。根据这一原理,美国医学专家研制成了一种奇妙的人体生化电池,这种电池体积很小,可以通过手术植入人的血管或内脏附近。它昼夜不停地发电,一点也不影响人体正常的生理活动。现在有些病人因病情需要装心脏起搏器,用这种电池来供电是最理想不过了。   脑电波的利用     在美国俄亥俄州空军基地的一间实验室里,一位科学家用“意念”进行了一项飞行模拟实验,他没有用手去掌握方向盘或按动键钮,没有用脚去踩踏板,而仅仅靠“意念”轻轻地操纵着“飞机”向左拐或向右拐。这里所谓的“意念”不是指那种口中念念有词的咒语,而是在头皮内接上若干电极,接收大脑神经发出的脑电波,经计算机处理后发出相应的操纵“飞机”的指令。在这以前,这个实验室里的科学家通过“意念”已成功地完成了开灯、关灯、转换电视频道等简单工作。这项实验的名称是“脑力驱动控制”。     实验证实脑电波是存在的,那么如何利用脑电波呢?科学家认为关键在于设计一个复杂的程序来根据脑电波分析大脑想干什么。当人在做某一特定工作时,其脑电波也是特定的,问题是让计算机“学会”如何理解脑电波。     一位叫A·琼克的科学家将一条装有3张邮票大小的电极的布条捆在头上,并运用信号软件成功地用脑电波操纵了一艘10.7米长的“吉卜赛月亮”号游艇。     奥地利科学家成功地使一位瘫痪病人用脑力驱动控制完成他原来无法自控的排尿。一位匹茨堡的四肢瘫痪病人已经能用脑电波玩电子游戏。科学家正在研究怎样用脑力驱动控制机体,使瘫痪病人行走自如。     脑力驱动控制从设想伊始至今不过几年,但它所展示的前景却是无可限量的。     人体能源同太阳能、风能一样是廉价的,且不受气候变化影响,取之不尽,用之不竭,又没有污染,收集转换也并不很复杂,既能自收自用,也能“零存整取”。我国是世界上人口最多的国家,许多城市人口密集,众多的交通要道、出入口、台阶、天桥、车站、商场、机关、学校等处都便于大量收集人体能。人体能源如果能在我国得到广泛的应用,其效益是相当可观的。□
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生活中的谬误 1993 12 知识窗 解建东
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轻蔑的一瞥 1993 11 文苑 库尔特·库什贝格
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