改變科學的十大機器，你知道幾個？

科學發展史上，「四肢發達」的機器可不簡單。它們動力強勁，舉重若輕，它們是服務科學的巨大機器。從夢幻的深潛器到動感的地震模擬裝置，從天上失重的大廳到地下亞原子粒子的牢獄——這些強大的設備為發現而生。

撰文 Erin Blakemore

製圖Timba Smits & Eric Heintz

翻譯 高雲浩

審校張士超

人們曾利用這些設備揭示早期宇宙的奧秘、探索未來說走就走的星際旅行， 但其作用並不局限於此。說起科學這件事， 「四肢發達」的機器可不簡單。然而， 大機器並不代表大成功：其中一些酷炫的龐然大物似乎冥冥之中註定會命途多舛。現在，讓我們走近這些影響科學的巨大機器。

大型強子對撞機（The Large Hadron Collider）

有此圓環， 我擊碎你。

這一環形「質子云霄飛車」是世界上最大的單體機器之一。接近光速的質子射入27公里長的地下隧道中，為人類揭示宇宙奧秘。質子高速相撞， 人們由此得以發現先前尚未認知的粒子。你或許已經聽說「上帝粒子"——希格斯玻色子的發現創造了2012年科學界的大滿貫。要知道產生那強力一擊的環境異常寒冷： 大型強子對撞機的電磁鐵工作環境溫度甚至比外太空溫度還要低，達到零下456 ℉（約-271 ℃）。有朝一日， 大型強子對撞機將可能顛覆物理學的標準模型，亦有可能開啟探索宇宙新維度的大門。現在， 人們正在致力於應用大型強子對撞機來模擬宇宙大爆炸。

統計數據：

團隊主力：王牌加速器

造價： 37億美元

首秀年份： 2008年

地點：法國與瑞士邊界

擊球頻率：每秒大約6億次粒子碰撞

國際空間站（The International Space Station）

在罐頭中漂流：

它是近地空間最好的科學合作場所，擁有52台太陽能電池板供電的計算機、超過100 處研究區域，重達四百多噸，且在不斷更新以適應需要。國際空間站是富有冒險精神的地球人遠離地球的居所， 站內空間比五居室住宅還要大，在這裡工作能參與各種突破性的科學研究，並藉此結識各國友人。

當前，在國際空間站進行的實驗旨在使我們的科學活動走出近地軌道： 宇航員們大口咀嚼著實驗室種出的生菜，為火星農場做準備，而科學家則會監測機體在長期遠離地球環境下的微妙變化。附送獎勵： 太空行走自拍。

統計數據：

團隊主力： 高端實驗室

造價： 1070億美元（持續增長中）

首秀年份： 1998年

地點： 地球上空400公里

設備： 擁有超過12公里的電線

大型震動台（E-Defense）

就問你夠不夠直接——

搖擺地面上進行抗震能力測試。在活塞和水力學的幫助下，大型振動台這一科學巨獸得以盡情搖擺。這個巨獸的機械肌肉， 足以撼動六層公寓樓的全比例複製品。在日本1995地震餘波的啟示下， 這一研究給予模型城市來自地獄的地震體驗，城市規劃者藉此學習如何應對現實環境下的地震。它動力強勁，能夠產生各種擬地震活動。如果它模擬的7.5 級地震無法摧毀您的房屋， 那麼大自然也做不到。

統計數據：

團隊主力： 搖擺裝置

造價： 5億美元

首秀年份： 2005年

地點： 日本 兵庫縣

戰鬥重量： 上千噸

國家點火裝置（National Ignition Facility）

哇哦，滿是激光。

既然有能力造激光器，為什麼不造192台？所有這些光束都聚焦在一個 BB 彈大小的目標上， 使其承受超過1000億倍大氣壓的壓力。真正目的是——使一個微小的氫燃料球發生類似恆星的爆炸。試想一下，技術成熟的核聚變將可能在未來為全球的現代化家庭供電。這種極端的實驗靈感源於太陽產生能量的反應過程， 裝置可輕鬆製造1億攝氏度的高溫。這一個超級高能激光由超過4萬個鏡子和光學元件組成。終有一日，這一實驗會幫助我們產生清潔、可持續的能源，或將我們炸得屍骨無存。

統計數據：

團隊主力：大型激光

造價： 35億美元

首秀年份： 2009年

地點： 加州 利弗莫爾

耗能： 200萬焦耳

阿塔卡瑪大型毫米波天線陣（Atacama Large Millimeter Array）

更多，更強。

在海拔五千多米世界上最乾旱的荒漠中，星空純凈，觀測環境絕佳，這裡一大組天線陣正高高地矗立著。並不是說這些天線陣需要黑暗環境來探索天空的秘密：接收可見光的是光學望遠鏡， 而相比之下， 這裡可以調諧到來自遙遠恆星發出的無線電波。66座天線組成的射電望遠鏡（大部分天線直徑達12米）， 能追蹤遙遠的星系。特有的28輪牽引器來回移動， 用以牽引沙漠中的天線元組成不同天線陣列， 以放大的外星目標。結果：獲得一些最清晰的圖像。

統計數據：

團隊主力： 望遠鏡陣列

造價： 14億美元

首秀年份： 2011年

地點： 智利 阿塔卡瑪沙漠

相當於：一架4公里寬的單天線望遠鏡

遠古望遠鏡（Ancient Telescope Tunnel）

志在觀星，死而無悔。

這七塊巨石構成的建築很可能具有兩種用途，一是墳墓，再是中石器時代人初窺主要星座的工具。他們為觀測恆星營造了一種光學錯覺：定格夜空，透過黑暗隧道狹窄的門， 使星星看起來更大。這種現代望遠鏡技術的初級版本，也許能證明史前人類的天文知識。七大塊花崗岩石板，史前巨石陣樣設計，與初升的太陽對齊，也許還發生過一些充滿迷幻感的葬禮。對於約6000年前的人類來說， 這是一項嚴肅的好科學。

統計數據：

團隊主力： 藉助石頭的觀星者

造價： 血汗 岩石

首秀年份： 約 公元前4000年

地點： 葡萄牙和西班牙境內的186 個地點

鏡頭數： 0

傅科擺（Foucault Pendulum）

擺動，跟隨世界的「腳步」。

地球在轉，擺錘在動。1851年的一項科學實驗成為了此後許多博物館重要組成部分。物理學家萊昂·傅科希望通過實驗證明地球的自轉，傳奇的傅科擺由此誕生。傅科擺包含一個足夠重的重物，一條足夠長且能夠擺動自由的纜繩。擺錘的運動方向似乎沒有發生改變，但擺錘的運動軌跡卻在圓圈內緩慢轉動。地球一直在自轉， 而地球上一切事物都是在慣性下一同運動。這一實驗看似簡單， 但一下就證明了地球一直處於運動狀態。鐘擺在赤道以南按逆時針旋轉， 在赤道以北按順時針方向旋轉， 正如同地球自轉方向。一些傅科擺可以持續擺動幾十年。

統計數據：

團隊主力： 周期性擺動的擺錘

造價： 重物*1 金屬絲*1

首秀年份： 1851年

地點： 法國 巴黎

世界最大傅科擺： 位於俄勒岡州波特蘭， 擺線長達70英尺（約21米）。

海底實驗室 II（Sealab II）

再見，感謝所有魚兒的陪伴。

宇航員變身深海潛水員，以證明人們可以在水下短期生活。造訪者曾測試水下工具、種植植物、開採礦石，並研究海底。艙室中的空氣注入了氦氣，且地處危險的峽谷邊緣，因而這個昵稱"蒂爾頓希爾頓" （Tilton Hilton）的艙室遠非理想的度假地。科學家們困居潮濕的窩裡，只有尤克里里琴與尖銳的說話聲（譯註：吸入氦氣的效果）作伴，不過測試顯示，他們在海下的生活中仍保持較好的體力和腦力。宇航員斯科特·卡彭特（Scott Carpenter）曾在此處生活整整30天，時任美國總統的林登·約翰遜還曾與其進行了一次「高音」通話。最佳表現： 塔菲（Tuffy），訓練過的海豚， 作為鯨目信使傳遞乘員信件。

統計數據 ：

團隊主力 ： 航海控

造價： 200萬美元

首秀年份： 1965年

地點： 加利福尼亞 拉霍亞海底峽谷

訓練海豚數：1條

特斯拉線圈（Tesla Coil）

電火花如生命般絢麗。

一位聲名狼藉的塞爾維亞人驚艷的發明。他的驚人計劃是——遠距離無線輸電。可惜的是實驗失敗了， 也將這位發明家逼向情緒的谷底。雖然他們無法將電發送到未知地點，但線圈的確可以將電流發送穿過整間屋子。每個線圈封裝一個電容器來儲存電能。當一對線圈接近， 將其中一個通電， 電流將會擊穿二者之間的空氣。思索關鍵詞： 閃電， 潛在的致命電壓， 些許狂笑。

這項技術曾為各種電氣設備供電， 現在已為更優良的技術所取代，若非審美需求已不常用。

統計數據：

團隊主力： 精巧的遙控裝置

造價： 足以使特斯拉本人破產

首秀年份： 1891年

地點： 科羅拉多州 科羅拉多斯普林斯

功率： 最大1200萬伏

天空實驗室（Skylab）

飛得越高……

美國第一個升空的空間站，也是唯一一個掉下來的。多層建築、太空浴，大到足以在室內測試太空行走設備……簡而言之，這裡是宇航員的樂土。無休止的工程問題曾困擾著這一史詩般的計劃。飛船上需要解決的問題太多，甚至有一個乘員太過疲憊而罷工。隨後其預算遭到削減，地心引力為它的旅程畫上了句號。毫無疑問這是一次偉大的征程： 近300個科學實驗證明人類可以在太空長期生存。重約8噸的技術結晶在沿軌道運行3.4萬次後最終奔向地球懷抱。地球大氣層將太空實驗室粉碎， 碎片散佈於澳大利亞西部地區。

統計數據：

團隊主力： 高端實驗室

造價： 25億美元

首秀年份： 1973年

地點： 地球上空440千米

隕落時間： 1979年7月11日

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