设计|不需外力能用一万年,美发明家设计出“万年时钟”,原理是什么

不论你在做什么,是在工作和学习,还是在打游戏和睡觉,时间总向同一个方向不停流逝,永不会停止,而钟表是用来记录时间流逝的一种工具,在21世纪今天,时钟应用可以说是非常广泛,人造卫星,航天器,太空望远镜,手机,电脑等等都内置了时钟,时钟能让我们合理安排时间,准确告诉我们,现在应该去做什么事情。
 设计|不需外力能用一万年,美发明家设计出“万年时钟”,原理是什么
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在日常生活中,一块手表使用时长一般不超过15年,就算再精密手表使用年限不超过30年,而手机应用时长就更短了,因为碎屏和更换新机的原因,大多数手机使用一般不超过3年,但是现在有一个名为“万年时钟”的机械时钟据说可以在不需要更多外力的情况下使用10000年,它的原理是什么?
“万年时钟”由美国发明家丹尼·希利斯(Danny Hillis)于1986年提出构想,世界首富杰夫·贝索斯(Jeff Bezos)的贝索斯探险队(Bezos Expeditions)出资4200万美元,由Long Now Foundation按设计制造,首台原型时钟已在20世纪末首次亮相,直径约两米,1999年12月31日开始工作。2000年1月1日0时,即跨年时刻,日期指示器从01999更改为02000,钟声敲响两次。
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如今,首台原型时钟存放在英国伦敦科学博物馆,它既被看成是一项超长科学实验,旨在测试时钟内部机械零件耐力,将会创造吉尼斯纪录,未来它又可能被当作一个20世纪古董,如果没有其它特殊的原因,它将一直被存放在伦敦科学博物馆中,千百年后继续存在。
设计|不需外力能用一万年,美发明家设计出“万年时钟”,原理是什么】事实上“万年时钟”并非只有一台,截止2018年6月,美国旧金山梅森堡中心的Long Now Museum&Store存放了一台原型机,美国内华达州伊利市附近的华盛顿山顶的Long Now Foundation也存放了另一台原型机,位于海拔3000米高度上。
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可能有不少怀疑,上“万年时钟”真能持续运行1万年吗?如果真如设计者所说能够运行1万年,那么“万年时钟”将成为历史最悠久的高科技历史文物,我们来了解一下“万年时钟”内部的工作原理。
为何“万年时钟”被认为能运行10000年,原理是什么?
最初,希利斯考虑将电源作为“万年时钟”的动力,就像1840年开始实验的“牛津电铃”一样,180年后的今天电铃仍在敲击,继续几百年应该不成问题,但仍然无法能够让时钟运行一万年,由于无法满足要求,这套方案很快被拒绝。
随后,希利斯考虑了核电和太阳能系统,被称为核电池的放射性同位素热电发生器(RTG)是现在最先进核电池技术,RTG内部存放半衰期87.7年的“钚-238”氧化球,每过去87.7年,钚-238减少一半,几百年就基本没电了,要知道旅行者1号上同位素热电发生器(RTG)42年过去了电力剩下不到一半。而作为绿色能源的太阳能电池板系统就更不靠谱了,一般寿命只有20年,最多不超过50年,根本无法作为“万年时钟”的动力系统。
最后,希利斯决定使用巧妙方式来给“万年时钟”来提供永久动力,设计出一种能够膨胀或收缩的气密箱,它能根据每日温度变化和大气压力变化来获取能量,只需要昼夜温差变化超过6摄氏度,那么就可以创建足够压力,产生出相当于0.113焦耳能量,足够每天运行所需能量,所以“万年时钟”能获得源源不断动力,被物理学家认为能使用10000年。
然而这个世界上没有物品是不坏的,一辆汽车里程60万公里,但中途要经过多次维修,“万年时钟”也是如此,在未来1万年时间里不可能不需要维修,在设计之初,专家预计它需要定期进行人工维护,所以留下了人工上弦端口,不过这种方式至今还没有被使用过。