實驗室學到的別樣技能

就在不久前，荷蘭的實驗室培育出了人造牛肉漢堡，美國硅谷的汽車實驗室誕生了超級電動車特斯拉，日本實驗室的小發明更是層出不窮……在這個你打個盹都得趕緊刷微博，擔心是不是錯過了什麼的年代，科技比任何時候都離我們更近。

然而，在這些科技品的背后，那些沉默的實驗室卻鮮為人知。日前，美國《大科學》雜誌推出了美國大學年度10大最酷實驗室。小到無重量看不見的中微子，大到席捲天地的龍捲風；歷史悠久如白堊紀的古生物化石，新潮的又有最前沿的服裝材質；上溯至無盡的太空天體；下潛到地球上最神秘的洞穴……實驗室裏天高地闊。各個實驗室研究對象雖各不相同，但相同的是，未來最尖端的科學家很可能從這裏走出，下一秒我們身邊隨手拈來的實用品，都可能有它們的功勞。

威斯康辛大學麥迪遜分校 冰立方中微子天文台

去南極點觀測中微子

冰立方中微子天文台位於亞孟森-斯科特南極站的冰層之下，是世界上最大也最偏遠的中微子天文台。

深埋地下2.5公里

中微子几乎是無質量的粒子，很少與物質相互作用。每秒鐘有上萬億的微中子經過地球，其攜帶的信息或有助於解釋超新星的物理性質、高能量宇宙射線的來源及神秘黑洞的成因等。

因這些微中子的路徑非常微弱罕見，科學家必須在南極冰層中垂直深埋探測絲，厚厚的冰層可以阻斷太陽光和宇宙射線中的光子干擾。

冰立方天文台深埋在漆黑的地下，一旦微中子碰撞到冰層中的原子，會發出微弱的藍光，透過透明的冰層，讓探測器可以比較容易觀測到。

科學家們正是通過上述原理在南極冰下架設了一座名為“冰立方”的中微子天文台，這座天文台由86根裝備了感測器的電纜所組成，電纜一頭連在地表實驗室中，另一頭從冰洞向下延伸至2.5公里的深度。天文台耗資2.79億美元，是同類天文台中最大的一座，它的使命就是去搜尋可以穿透几乎所有物質的神秘亞原子微粒——中微子。

每年4名學生現場觀測

每年都有來自威斯康辛大學麥迪遜分校(或來自其國際合作研究機構)的幾十名大學生獲得冰立方天文台研究職位。但對大部分學生來，這個機會只意味可以在美國或歐洲“遙控”遠在南極的探測器。只有少數幸運兒，可以獲得南極之旅。

經過身體檢查，他們首先長途飛行72小時，到達位於南極海岸的麥克默多站( McMurdo research station)，然后再乘坐有滑雪裝備的螺旋槳飛機，抵達850英裏(約1368公里)之外南極點——冰立方中微子天文台的所在地。考慮到資金花費，威斯康辛大學麥迪遜分校一般會在南極的夏季派4名學生到這個天文台工作3周。

到達之后，等他們適應了這裏9000英尺(約2743米)海拔的環境，就可以去實驗室觀測檢測器的信號了。而這時候還必須面對華氏零下20到30度(約零下29到34攝氏度)的低溫環境。這項工作可能會讓人非常不舒服，觀察到目標的幾率也非常非常小，但這些學生也有可能幫助解答宇宙中的最大難題。

[NT:PAGE=$]加州理工學院 噴氣推進實驗室

踏錢學森的腳步研究太空

今年夏天，噴氣推進實驗室(JPL)在全美招來450名大學生，在加州帕薩迪納市進行為期10周的實習。期間，學生們可能參與行星科學、天體物理學、天體生物學、機器人學等項目。

100名實習生會被錄用

而在過去的幾年間，學生們曾幫助改進用於好奇號火星探測器的設備；分析過開普勒飛船發回的數據，開普勒飛船旨在尋找潛在的可居住的地外行星；他們還分析過地球上極端環境下的生物，以猜測宇宙中生物可能的存在方式。

這些實習生“在人類知識的前沿思考，”噴氣推進實驗室高等教育主管阿德裏安·龐塞稱。一旦這些學生畢業，大約會有100名左右的前實習生會被考慮吸納為這個實驗室的正式工作人員。

錢學森參與創辦

噴氣推進實驗室的歷史可以追溯到1936年。它由當時包括錢學森在內的加州理工學院的師生創辦。

當時德軍在火箭研製工作中的迅速進展，使美國軍方坐立不安。美國五角大樓派人前往加州理工學院，要求馮·卡門主持研製新式火箭這一重大任務，盡快提出具體方案。

馮·卡門和馬林納、錢學森等經過研究后認為，當務之急就是必須建立一個新的、大型的火箭實驗室。不過，馮·卡門經過考慮，以為“火箭”這個名字最初出現在科幻小之中，容易給人一種不嚴肅的感覺，所以他建議把實驗室的名字改為“噴氣推進實驗室”簡稱“JPL”。

[NT:PAGE=$]每年有兩天對公開放

1958年，美國航天局正式接管噴氣推進實驗室，將其主要研究任務定位於星際無人探索，目前該機構共有各類員工約5000人，此外還有不少參與特定項目研究的外聘科學家與專業人員。

噴氣與推進實驗室在每年的五月份的一個周末向公開放。大被邀請參觀實驗室的設施，目睹實驗室有關科學技術的演示。如果事先約定好，一些有限制的參觀也是被允許的。每年有數以千計的來自加州及其他各州的中學生們來參觀實驗室。

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田納西大學 法醫鑒證人類學中心

從肉身到枯骨有大學問

熱播美劇《犯罪現場調查》(CSI)最新一季又將到來，這部電視用高科技進行屍檢幫助破案令人印象深刻。而在這些高科技的背后，或許就有田納西大學法醫鑒證人類學中心的研究成果。

精確推測死亡時間

美國田納西州諾克斯維爾市有一處3英畝的森林覆蓋的陡峭崖壁，這裏可以俯瞰田納西河。每個學期，大約75名大學生協助田納西大學的斯特德曼教授來這裏處理屍體。斯特德曼教授研究法醫鑒證人類學，鑽研屍體腐爛的各種方式。

學生們協助她檢測100具左右的屍體，這些捐贈來的屍體處於不同的腐爛階段。他們的研究可能涉及食腐動物的生命周期，如綠頭蒼蠅、皮蠹甲蟲等，進而精確推測死亡時間。

他們還會獲取屍體的DNA，並測試屍體上的微生物或有毒物質，通過這些東西，專家們可以確定謀殺案件中的屍體身份，以及毒理學問題。有時，在法律允許的範圍內，學生們甚至幫助斯特德曼教授還原犯罪場景以證實此前的假設，如將屍體塞進汽車行李箱等。

一旦微生物將屍體上的大多數肉都腐蝕掉后，學生們將其他屍骸帶回實驗室，穿上工作圍裙，帶上手套，學習鑒定骨頭，進行骨骼的病理學研究，尋找各種不同的創傷。最后將骨骼添加到學校的收藏中：目前至少已經有1100具骨骼。

受中國古代法醫發

據這個研究機構的創始人，著名法醫人類學家比爾·巴斯博士的法，他當時是受了中國古代法醫學權威宋慈的發。

700多年前，中國有位名叫宋慈的官員，編寫了一本法醫調查手冊——《洗冤錄》。這本書提出的屍檢方法令人嘆為觀止。如書中提到：若死因可疑，就應該在死后初期，即幾個小時或幾天之內進行這些程序。更重要的是，那本書還生動地描述了屍體經歷幾個星期、幾個月后，從肉身轉換為枯骨的歷程。

巴斯博士稱：“此后700多年間，有關死后較長時段的變化，卻几乎沒有其他發現或作。”

[NT:PAGE=$]創立故事 爛屍體嚇到清潔工

比爾·巴斯博士在其作《法醫鑒證實錄》中談到了創立研究機構的動因。

一次，漁夫在河中發現了一具浮屍，羅恩郡的副警長把屍體帶給巴斯鑒定。死者身上的大部分衣物還在，可惜頭沒了，這就很難確定他的身份。更麻煩的是，在搜尋遺失的顱骨期間，屍體開始發臭——所周知，多數大城市都有停屍間，可以存放屍體，等鑒定完成再下葬，而學校裏沒有這種設施。警方不想把屍體帶回去，因此拜託巴斯把它留在校內。

可巴斯自己也沒有冷藏設備。眼看周末到了，只得用塑膠袋把屍體裹起來，密封妥當后藏進放拖把的柜子。豈料偏偏有位清潔工進來拿拖把，打開臭烘烘的包裹並看到了裏面的東西。當時，室內的所有人再加上室外開車經過的司機，全都聽到了他的嘶吼。星期一上午，這位工人宣佈：管你是系主任還是誰，無論在哪種情況下，都不准把爛屍體擺在拖把櫃裏，也不可以放在樓裏的其他地方！巴斯寫道：“我估計，再有一次違規，我自己的無頭屍體就會被人發現了。”

一系列的挫折和刺激，終於讓巴斯下定決心在田納西大學建立全世界無僅有的研究機構，系統地研究死亡。“我要讓大自然為所欲為，在各式各樣的條件下處理屍體。科學家則會在每個階段觀察進程，記錄溫度和濕度等變化，並標出人體分解的時間。”他稱，“簡而言之，我們會繼承宋慈在7個世紀之前的成果，並將它發揚光大。”

1980年秋，在學生們的幫助下，被稱為“人體農場”的研究機構最終開張了。幾年后，便蜚聲業內。

“置身於‘人體農場’，你會感覺到這裏好像是一輛大火之后，銹跡斑斑的破火車，屍體在裏面慢慢腐爛。隨歲月的流逝，灰飛煙滅，塵歸塵，土歸土，只有在巴斯教授的精心詮釋下，才會讓這些的語言來譴責罪惡，伸張正義。”巴斯的《法醫鑒證實錄》一書的推薦語或許最能明這個研究機構的價值所在。

北卡羅萊納州立大學 紡織品保護與舒適度研究中心

燒出來的真知灼見

北卡羅萊納州立大學羅傑·巴克的紡織品實驗室中最重要的老師是服裝模特。實驗室會再現真實世界中的極端環境，通過3個模特的測試，研究極端環境對紡織品的影響。模特“火人(PyroMan )”處在模仿建築燃燒的環境中，它有122個熱感應探頭，當巴克將模特置於丙烷氣體燃燒器中時，這些感應探頭可以紀錄熱流情況。

模特“輻射人(RadMan)”目前正在研發中，身上有可以紀錄仿真深林大火時輻射的熱量。而第三種沒命名的模特有熱量感測器，鉸接式關節以及超過100個出汗毛孔，巴克用它來測試制服和戶外服裝的性能。

每年大約10名北卡州立大學的大學生協助貝克處理不同研究項目。例如，2012年，貝克的一個測試小組研究殺蟲劑浸泡過的軍服(防止蟲咬)的安全性，確定這些化學藥品在環境保護署的限定範圍內。

學生們甚至親自扮演模特：一個小組的志願者衣服上涂滿冬青油——一種芥末氣體仿製品，以確定受到化學武器攻擊時，這種安全服不會讓毒氣泄漏進去。

根據實驗室助理教授布賴恩·奧蒙德的法，在這裏，學生們唯一無法替代的就是放在燃燒室內的一模特“火人”。

除了測試防高溫和防化學衣物之外，這個實驗室還對紡織品進行舒適度測試，研究纖維材質與服裝設計、氣候、生理、心理等複雜的相互關係，測試吸汗性、透氣性等，最終得出衣物的舒適度指標。

[NT:PAGE=$]為航空制服提供防火準

羅傑·巴克和其團隊開發出一種獨特的測試儀和測量協議，兩者結合可讓消防員利用身穿的防火服測量他們是否可避免或讓燒傷最小化。

實際上，防火服實際上遠非只有消防人員才需要。美國空軍軍需部舒瓦茨將軍曾提出要求：飛行員穿的制服應具有更多功能，更有保護性更舒適更能防火保溫。因為，美國飛行員在執行全球任務過程中或多或少遇到無法適應各種氣候的問題，飛機發生故障或被擊落時，防火的制服就可最大限度地保護飛行員不被燒傷。舒瓦茨將軍，順應當前空軍制服的特種需要已成為能否提高戰鬥力的一環。

然而，許多美國空軍飛行員都反映，他們身穿的制服“過熱”，過重，舒適度不夠。為順應美國空軍中央司令部的需求，美軍士兵研究與工程開發中心為保護飛行員不被爆炸引起燒傷，也開始研究高防火功能的制服。其中防火功能已成為空軍軍需部研究的重點，包括陸軍士兵襯衫的防火功能都將在項目範圍內。並且，舒瓦茨將軍還批准，設立新的航空制服防火準，測試準也將重新設計。

巴克和其團隊測試各種防火服的目的也正在於，開發相關數據，通過這些數據確立新的國家準，進一步開發各種場合的保護性防火服。

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新墨西哥科技大學 含能材料研究與測試中心

以炸毀東西為生的學生

和大多數學生的想法不同，范·羅梅羅的學生既不想成為醫生也不想成為律師。他們想以摧毀東西為生。

羅梅羅是新墨西哥科技大學研究和經濟發展中心的副主任，他手下的同事需要監督學生，這些學生負責將各種爆炸物引爆，不管是C4塑膠炸葯還是TNT(三硝基甲苯炸葯)。

含能材料研究與測試中心占地40平方公里的含能材料研究與測試中心坐落在沙漠荒野的無人區，如此偏遠的好處時，一天之內可以進行幾十次爆炸物測試。

該中心建立於第二次世界大戰初期，是美國最重要的炸葯研究實驗室之一，擁有一切必備的設施，從地雷嗅探機器人訓練場地，到供學生炸毀汽車、坦克和建築物的區域。

典型的實驗室包括將數千磅的硝酸銨包裹在碳容器周圍以製造工業鑽石，或研究暴露在真實的爆炸中時，建築物和物質的安全性。學生參與到研究的各個方面中，包括實施爆破，分析數據，以及構想新的測試方案。

德州理工大學 風科學與工程研究中心

新技術新設計是吹出來的

德州理工大學的學生們正在嘗試如何預防颶風、龍捲風及其他危險風暴帶來的肆虐。通過研究極端風暴的形狀和演變，以及它們造成的破壞，這些年輕的工程師可以設計出對抗風暴的建築。

在該實驗中心的殘塊碰撞設備上，研究團隊用特製的高衝擊槍，向墻體、避難室等發射颶風中最常見尺寸的木料，以測試目標材料和設計的強度。

除了拋射物體外，風科學與工程研究小組的學生也親身投入到真正的龍捲風和颶風中。

颶風來襲之前，這些學生搶先在預測颶風即將登陸的地方安裝探頭，在現場建立一個流動研究中心，進行幾十項測量，包括風速和風暴眼的強度。他們的儀器往往是風暴中唯一能保持完好無損的。現在風科學與工程研究中心擁有唯一一份卡特里娜颶風登陸時風暴眼強度的完整記錄。

[NT:PAGE=$]基於實驗室測試和風暴期間及之后的災難現場數據，該中心還建立了更準確的龍捲風技術測定方法，稱為增強的藤田級數。它證實了最近的發現：低速風造成的破壞比之前預想的要大。利用這些研究成果，學生們設想如何使風力發電效率更高或設計能更好地抵禦颶風的房屋。

今年，這個實驗室的兩個畢業生甚至到聯邦緊急事務管理署工作，負責一個基金項目——評估今年5月襲擊奧克拉荷馬州的龍捲風過后，風暴避難所的狀況。

佛羅里達大學 野生動物生態與保護中心

在非洲收集長頸鹿糞便

每年夏天，在學生們去非洲斯威士蘭之前，野生動物生態學教授羅伯特總要給他們一個很長的生存提示，其中包括：營地永遠要防範狒狒；不要染上瘧疾；別在河流周圍漂流，因為有河馬、鱷魚以及寄生吸血蟲出沒。

有這些知識武裝頭腦，佛羅里達大學的15名學生啟程開始為期一個月的生態與野生動物保護研究。期間，學生們給蝙蝠戴上無線電設備，或者收集長頸鹿的糞便對其進行生殖分析。他們還可能在Malolotja自然保護區薄霧籠罩的山地尋找黑羚羊的蹤跡，在低地的熱帶稀樹草原研究黑斑羚和斑馬。

他們的日常表上還有這些安排：在夜間尋找灌木叢中的靈長類動物寶寶，在鄰近的南非克魯格國家公園的實地考察。

對那些渴望在叢林中待更長時間的人來，羅伯特教授會將其選出來，讓他們在自己在斯威士蘭的永久營地實習到暑期結束。

這個營地由佛羅里達大學大學畢業生運營，工作人員來自All Out Africa——一家非政府組織。這個項目任何佛羅里達大學的學生都可以申請，“除了一個生態學課程，我沒有其他要求。我看重學生對野生動物生態學的激情，這種激情能讓他們求知若渴，工作起來不知疲倦。”羅伯特教授稱。

科羅拉多州立大學、科羅拉多學院 丹佛自然和科學博物館

敲敲打打發現古生物化石

美國猶他州南部有一片著名的不毛之地：有高低崎嶇、形似迷宮的沙岩峭壁和峽谷，將夏日的氣溫放大似烤爐。然而這裏並非自古就是這樣。

7500萬年前，白堊紀后期，這個地區是一片廣闊的森林，酷似今天的德克薩斯海灣，有青蛙、蜥蜴甚至霸王龍活動。而當這些動物死后，他們就變成沉積物永久保存。結果就是，猶他州南部成為美國化石最多的地區之一。

丹佛自然和科學博物館脊椎古生物學家約瑟夫教授每年都要來這裏幾次，帶學生們尋找古生物，這同時也是一次背包探險的旅行。

鎬頭、斧子以及氣動的岩石切割機都是研究必備的工具，每次出行，學生們都得跋涉7英裏到已開挖的地點，然后再走更遠去尋找新的、未開鑿的地址。一些開挖地點太偏，工具只能通過直升機空運過去。到現場，學生們需解開化石的真面目，如豌豆大小的蜥蜴頭骨化石，整個鴨嘴龍的骨骼化石等。

大部分學生在現場只待幾周，但也有學生延長時間到一兩個月，將研究做成畢業論文。“這些學生已成為項目運轉的關鍵因素，”約瑟夫稱。

[NT:PAGE=$]密蘇裏科技大學 爆炸工程實驗室

想學做炸葯可沒那麼簡單

密蘇裏科技大學負責這個爆炸項目研究的保羅教授近日為其學生增添了一門新課程：煙花製作。他們將可燃燒的化學物質研磨，將它們做成專業級別的煙花品，其最終計劃是做成5英寸的煙花，然后將其引爆。

學生們也可選修商業煙花和舞台煙火課程，在這些課程上，他們會學到如何設計、製作以及燃放公共場合觀賞煙花，不管是用於國慶慶祝，還是在音樂會或摔跤比賽現場製造氣氛，甚至還可以為電影拍攝做煙火特技。

該課程對學生的篩選過程嚴格程度可以與進美國中央情報局相提並論。考生必須提交一份詳盡的背景審查材料，非美國公民可能還要通過煙酒火器局審查。

密蘇裏科技大學還設有炸葯工程的科學碩士學位，是美國該類別的首個正式課程。科學碩士的課程包括聚能裝藥、在金屬上切割或打孔做小型精密炸彈，軍事中的爆炸緩和技術，甚至還有為了更好地採礦而改變地震等課程。

俄亥俄州阿克倫大學 巴頓實驗室

有NASA支持的黑暗洞穴研究

只有最能吃苦、最步履穩健的學生才能申請黑茲爾·巴頓實驗室的榮譽論文項目。如果想成為這16個幸運的本科生之一，就必須喜歡狹窄空間、黑暗、蝙蝠，不怕被弄得髒兮兮，而這一切僅僅是為了得到細菌。

巴頓教授研究微生物，和其他學校整天擺弄顯微鏡和培養皿的微生物學研究不同，巴頓實驗室學生的學習場所在極端微生物茁壯成長的地方：洞穴。學生們經常得去巴西的洞穴進行田野作業，這些洞穴只能身穿防蛇靴，手拿大砍刀在亞馬遜叢林砍出通道進入。

通過分析洞穴中的岩石樣本和洞中的微生物(許多是在岩石中吃鐵為生的微生物)，學生們會學到如何更好地預測這些洞穴的形成。巴頓和她的學生也研究不同微生物之間的競爭，通過敏的洞察，可以找到新型的抗生素。

此外，在NASA的支持下，有一些學生還曾隨巴頓對這個星球上最長的石英岩洞穴進行探索，這是一個罕見的16公里長，由粉紅色和琥珀色砂岩組成的迷宮，位於委內瑞拉的洛力莫高原。

研究人員認為洞穴中盛的微生物，可能為我們了解火星上生物的生活方式提供線索。大多數洞穴由石灰石形成，這是一種碳酸鹽岩。但洛力莫高原的岩石，主要成分是硅酸鹽，與火星上發現的岩石相同。

該小組收集居住在洞穴壁上的奇怪生物。回到實驗室裏，學生將在不同的條件下觀察細菌的行為，並收集信息，以協助NASA尋找外星生命的研究。