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大象如何站在铅笔上：超乎想象的科学解读 [:1707615277]
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大象如何站在铅笔上：超乎想象的科学解读
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遭遇智能马桶
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两个抽水马桶的故事。
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2006年8月初，我收到一则来自印度孟买的消息，那里正在拍摄宝莱坞大片《加油！穆纳拜》（Keep at It, Munnabhai）。剧组人员在一个公共洗手间拍摄时遇到了麻烦：每当演员经过自动冲水便池，传感器就会自动启动，哗哗的冲水声随即响起，这一场戏的胶片也就报销了。“这么多剧组工作人员挤在厕所里，常常会同时触发便池的传感器，冲洗声此起彼伏，响成一片，”电影导演拉库马·希拉尼（Rajkumar Hirani）对美联社记者抱怨道，“事实上，我们不得不暂时离开厕所，等待冲水完毕。”
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孟买的自动冲水厕所让我回忆起自己关于自动冲水厕所的倒霉经历。那次遭遇发生在个人计算机的先行者——微软公司总部。
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那是1997年：科学家宣布了克隆羊多利的存在，《辛普森一家》（The Simpsons）超过《摩登原始人》（The Flintstones）成为美国有史以来连续播放时间最长的电视动画片，新出炉的自动冲水厕所使美国的保洁工作受益良多。总而言之，那是迅猛发展的一年。
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那年2月，我正在西雅图参加美国科学促进会（American Association for the Advancement of Science）年会。与会记者受邀参观雷德蒙德附近的微软总部，我也理所当然地加入了参观的行列。其间，我离开了报告会场（我还记得报告是关于可靠的声音识别软件的研究进程，给人留下的唯一印象就是这种软件还存在着无法解决的问题），东游西逛了一会，找到了一个洗手间。我走进去，把马桶盖子掀起来，然后按照正常流程解决内急问题。搞定之后，本着对公众利益负责的态度，我试图冲水。意想不到的问题出现了。
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在寻找任何手柄、按钮甚至拉绳未果以后，我发现了一个很小的黑色方框，中间还有一个闪亮的红点。我意识到自己遇到了电子技术。
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显然，这是一个传感器，它应该在终端用户提裤走人的同时，触发自动冲水系统。但是，我既没有见到水流涌出，也没有看到马桶被清洗，更没有目睹流水呈漩涡状退去。在没有清除所有的“罪证”之前，我是绝不会离开的。于是，我开始了一场极其细心的调试分析。通过对马桶上所有部件的几何性质、相对位置和功能进行了详细分析之后，我得出结论：根据传感器的安装位置，它只能被一样东西阻隔，那样东西就是掀起的马桶盖。只要马桶盖子呈掀起状态，系统就会默认马桶还在使用之中。于是，我放下了马桶的盖子。
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这个简单的动作，在解决了上百万场婚姻危机后，终于成了我的救星。这个被我们称为“电子眼”的东西突然意识到，人类的任务完成了。水开始向大海奔流，把很小一部分经过处理的咖啡因送入皮吉特海湾。
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在洗手的时候，我开始反思在微软的如厕经历，有两种可能的答案可以解释我遇到的问题。一种可能是：安装自动冲水部件的人运用最先进的运动传感技术和深层次的人体工程学理论，促使人们养成放下马桶盖的习惯。另一种可能性是：马桶盖和传感器只是偶然组合在一起，形成了鲁布·戈德堡式（Rube Goldbergian）1串联，因此，马桶盖起到了旧式冲水手柄的作用。作为一个通过点击“开始”来关闭计算机的视窗操作系统（Windows）的用户，或者作为一个知道大多数人对冲洗马桶并不会如此敬业的人，我打赌是后一种可能造就了这个自动冲水马桶。（翻译 徐蔚）
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1.鲁布·戈德堡（Reuben Lucius Goldberg，1883.7.4～1970.12.7），美国国家漫画协会的创始人及主席，美国历史上最著名的漫画家，因在漫画中设计“鲁布·戈德堡机械”而闻名于世。这个机械的特点是用非常复杂的设计来完成极其简单的任务。后来，Rube Goldbergian这个词常常被用来形容那些过于复杂的事物。
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大象如何站在铅笔上：超乎想象的科学解读
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大象如何站在铅笔上
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一个关于石墨烯、大象和铅笔尖的故事。
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这是@qikipedia在2011年9月1日发的一条推特（Twitter）全文：“如果有一层保鲜膜那么厚的石墨烯（graphene），那么想把它刺穿就需要一头大象平衡地站在一支铅笔上。”一番侦察工作显示，这个说法源自哥伦比亚大学（Columbia University）的机械工程学教授詹姆斯·霍恩（James Hone），他在2008年说过：“我们的研究证明，石墨烯是人类所知最坚韧的物质，比结构钢还坚韧200倍左右。如果有一层赛伦保鲜膜（Saran Wrap）那么厚的石墨烯，那么想把它刺穿就需要一头大象平衡地站在一支铅笔上。”
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这位教授的宣言引发了一系列问题，第一个问题：“什么是石墨烯？”微软的Word软件就不知道，它一个劲地在“graphene”底下画红色波浪线，那意思是“你要写的是不是‘grapheme’（字母）？”（当然不是，尽管我的确在这个页面上堆满了各种字母。）
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幸好，维基百科总算是收录了石墨烯的定义，它来自安德烈·海姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）合写的一篇论文（这两位就是凭借对这种神奇物质的研究获得了2010年度的诺贝尔物理学奖）。他们的定义如下：“石墨烯是一种紧密组装成二维蜂窝状栅格结构的单层碳原子（原文如此），也是构成其他各种维度石墨材料的基本成分。它可以变成零维的富勒烯，卷成一维的纳米管，或者堆成三维的石墨。”请想象一张铁丝网，再将网上的每个节点替换成一个碳原子，你想象出来的这个怪东西就是石墨烯了。（好吧，是虚拟的石墨烯。）
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霍恩教授是宁愿设法将几层石墨烯堆叠成保鲜膜的厚度，也不愿意为我接下来的问题费心的。那么，善良的读者，我就把这些问题都留给您吧，我们这就开始。
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首先，那支铅笔是垂直的还是水平的？就权当它是垂直的吧。这样一来，那头大象的全部体重就都集中在石墨烯的一点上了。水平的铅笔在多数状况下都是没有用处的（比如躺在铅笔盒里时），除非是在墙壁上写字。
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其次，那支铅笔是用什么做的？普通的铅笔头不可能承受大象的体重。那么答案肯定是被卷成巨大纳米管的石墨烯。（对纳米管来说是巨大的，但对铅笔来说正好。）制笔的时候不妨在石墨烯卷里加入一根较细的石墨柱体，这样就真的可以书写了，可那样又太学究气了一点。（不过话说回来，不能写的还能叫铅笔吗？大概不行吧。有人跟我说过我不能写，而我也显然不是一支铅笔。）
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总之，我们现在有了石墨烯保鲜膜和石墨烯铅笔。下一个问题是：那头大象要怎么弄到铅笔上去？且慢，稍等片刻。这大象是体重6,800千克的非洲象呢，还是体型较小、仅重4,500千克的亚洲象？