不过，这个“答案”的整个计算过程耗时长达10小时。谈及未来的发展，钱璐璐说：“我们想要制造出更加尖端的生化电路来完成更加复杂的任务，让分子设备根据具体环境做出行动。这个领域的梦想是，合成生化电路终有一天会达到生命本身的复杂度，现在的成绩仅仅是科研道路上的重要起点。”生化电路会使科学家在设计应用于生物、化学工程的化学反应方面拥有了前所未有的掌控力，但就从现在的计算出平方根就需要10小时的“计算时间”来看，要使这一研究达到实用的准备过程必然是艰辛而漫长。
而超重元素114和116成为元素周期表家族的正式成员，也经过了“漫漫岁月”的研究准备阶段。
1999年，俄罗斯杜布纳核研究联合科研所的物理学家用高能粒子钙-48冲击钚-244，产生了很快衰变的第114号元素的原子，2000年，他们又发现了第116号元素。不过，经过了之后长达10余年研究的以及长达3年的审查准备。国际纯粹化学和应用化学联合会（IUPAC）于2012年6月1日才正式将这两种新元素添加到元素周期表中。
现在，114号和116号是元素周期表中最重的元素，原子量分别为289和292。这两种新元素的放射性极强，会在不到1秒的时间内衰减成更轻的原子，116号元素会快速衰减为114号元素，紧接着又会转变为更轻的元素鎶。
从元素的“被发现”到“被承认”，确实让俄罗斯的科学家准备了太长时间。不过，也是在粒子世界，另外一个“长时间”却让科学家求之不得，欣喜若狂。
欧洲核子研究中心的科研人员在2011年6月5日在英国Nature Physics杂志上报告说，他们成功地将反氢原子“抓住”了长达1000秒的时间。
这可是神秘莫测的反物质研究中的重大进展！2010年11月，欧洲核子研究中心研究人员首次成功地用“磁场陷阱”束缚住了反氢原子，但时间仅有172毫秒，而此次的新研究在束缚时间上取得了巨大突破，他们先后用磁场陷阱抓住了112个反氢原子，时间从1/5秒到1000秒不等。分析还显示，这次抓住的反氢原子大多数处于基态，也就是能量最低、最稳定的状态。而且这有可能是人类迄今首次制造出的基态反物质原子。如果能让反物质原子在基态存在10分钟到30分钟，就可以满足大多数反物质实验的需要。目前创造的新纪录把储存时间延长了5000倍，反物质性质的研究可能进入“精确测量”的阶段，从此为解开宇宙起源之谜做好充足的物质上的准备。
任何事都需要经历一个过程，不可能一蹴而就，这种艰辛便是准备阶段的必然，所以有时候“准备”也意味着无数次的失败。2011年6月5日，是首个艾滋病病例出现30周年纪念日，国际艾滋病协会当选主席、诺贝尔生理学或医学奖获得者、法国科学家Fran■oise Barré-Sinoussi就在6月4日的《纽约日报》上就撰文说：“30年时间很长。是的，我们仍然没有找到治疗办法，但科学表明我们或许应当行动起来，假如我们不认真开始寻找，难道我们想在以后的30年里后悔不曾尝试吗？”也许，“可能”与“不可能”之间，永远不会有简单的定论。
4 奇异仿生“设计”材料新前沿
为什么细胞能形成一定的组织和器官，而不会呈现为一堆混乱松散的细胞团块呢？换句话说，细胞间的黏合是肾脏的细胞归肾脏，肝脏的细胞归肝脏，那它们是靠什么方式顺序整齐地黏合在一起的呢？
每当科学家兴致勃勃地探究一种生物奥秘时，就有可能成就一种新的“仿生”设计方式。这一次，美国纽约大学物理学院副教授Jasna Bruji■在实验室里给出了答案。
在生物体中，细胞间巧妙而精致的黏合来自于其表面存在着一种奇异的细胞黏合剂——一种神经细胞粘合分子，这类分子定位于细胞膜上并向外伸展， 能将“同类”细胞彼此黏合成完整的组织和器官。Bruji■的研究小组从中汲取灵感，设计出一种原始仿生乳剂，能模拟出生物组织中细胞之间黏合剂的主要特征，使人们有可能制造出“有凝聚力”的液体器件，也许将来还会很快用来改善人造器官的特性。
这种原始仿生乳剂的组成有点类似“水中油”，“油滴”如同生物细胞，“水”即为黏液。真正的细胞组织中存在着引力和斥力，以匹配不同的组织形成，仿生乳剂也“照学不误”，通过改变压力大小来挤压“油滴”，并用一种离心法和改变乳液中盐的含量，筛选出最佳的黏合条件，让“油滴”之间所有的接触面能根据人们的需求黏合在一起，就像生物细胞一样，最后形成特定功能的“组织”。
奇异的细胞黏合方式为人们带来了一种新的材料合成方式，通过重新组装分子为能制造出更坚实、功能更强的产品开辟了新的途径。一如既往，生物在进化过程中形成的极其精确和完善的机制，再次为人类的工业设计提供了灵感。
近年来，“细胞”级别对人体的仿生炙手可热。美国加州大学研究人员就“仿生”出了人造血小板，几乎完全可“以假乱真”，替代天然血小板的功能，这一进展在人体仿生中具有里程碑的意义。
研究发现，有一种聚合物粒子可以很好地模拟天然血小板的大小、形状及其表面功能，但科学家所面临的挑战是，聚合物粒子要比血小板坚硬得多。为了解决这个问题，研究人员采用了一种巧妙的“模拟”方式。他们先用多层蛋白质和聚合电解质，通过沉积、分层、交联创建出稳定却较坚硬的人造类血小板粒子，随后，在特定的溶液中让这些坚硬的粒子溶解，表面变得柔韧而富有弹性。然后被涂抹在活化的天然血小板表面发现的蛋白质上，就十分漂亮地完成了天然血小板的“山寨版”，基本上完全可以在止血、伤口愈合、炎症反应和血栓形成等过程中发挥天然血小板的作用。此前，这个研究小组还成功合成了人造红细胞。由于天然血液的需求量远远大于献血量，血库告急是经常性的世界性难题，在某些紧急、大量用血的危机状态中，用“仿生”血暂时替代天然血无疑是一种出色的解决方法。
“出淤泥而不染”的亭亭荷叶，总能保持叶面光洁，连露珠也待不住，其优良的表面性能一直是科学家钟爱的“仿生”对象。美国麻省理工学院研究人员就“以荷为师”，再结合沙漠甲虫甲壳以及蛾的眼睛的特性，创建出一种纳米结构的玻璃，集多种功能于一身，可自洁、防雾和防反光。
更让人怦然心动的是，这种纳米玻璃的生产过程非常简单，只要先在玻璃表面涂上几个薄膜层，其中包括光阻层，然后用蚀刻技术连续产生高1000纳米、基底宽200纳米的圆锥形状阵列就可，它只比普通玻璃增加了极小的制造成本，但改进带来的益处却是难以计数。
例如，太阳能光伏板表面容易积聚灰尘和污垢，6个月后效率损失可达40％，而采用可自洁的玻璃便可消除这种烦恼；“抗反射”和“抗雾”对于在潮湿的环境中显微镜和照相机堪称雪中送炭；如果让它做iPad的触摸屏，不仅可消除反射，还可抵挡汗渍沾污；应用于汽车上，长久以来困扰司机的冬季车玻璃结霜、起雾等难题将迎刃而解……
英国牛津大学教授Andrew Parker评价说：“‘荷叶’的自洁效应已被广泛仿生，不过据我所知，‘抗反射’和‘抗雾’是第一次从自然界中常见动物和植物的多功能表面学习而来，而‘师法自然’的方式会构造一个更加绿色的工程学。”
从结构上看，蚕茧重量轻、强度大、多孔，也是开发仿生复合材料的理想参照物。英国牛津大学的研究人员David Porter和陈复加就通过检测蚕茧，发现了一类非常轻巧但异常坚韧的结构，这类结构可用于制作保护性的头盔和轻巧的装甲，也是生产汽车外壳的好材料。
蚕茧看似柔软，但其独特的结构却可以保护蚕蛹不受外界各种威胁的伤害，利用这种结构开发能够消散攻击的新型材料，制作保护性的头盔，让爆炸时产生的对人体危害最大的那部分能量散失掉，而不是让其发生偏斜，对比现在所用的头盔材料，重量更轻，缓冲作用也更强。如果以此设计出新的轻量级汽车外壳，这项研究结果将具有更大的商业前景。Porter表示，下一阶段的目标是寻找复制蚕茧结构的办法。
人类的“仿生”古已有之，但仿生学作为一门独立学科的诞生是在1960年，当时在美国召开的第一届仿生学会议还为仿生学确定了一个有趣的标志：一个巨大的积分符号把解剖刀和电烙铁“积分”在一起。现在，随着分子物理、神经科学、基因科学的渗透，仿生学早已超越原始的概念，全面发展到一个从分子、细胞到器官的人工生物系统开发的时代。
5 最低温度：“无限逼近”开辟材料新领域
-273.15℃，稍具物理常识的人对这个数字都不会陌生——绝对零度，理论上所能达到的最低温度，在现在的认识范围内，是不可能达到的一个最低温。目前所知，宇宙中最寒冷的地方是距地球5000光年的布莫让星云，温度为-272℃，被形象地称为“宇宙冰窟”，但它也比绝对零度高出了1.15℃。
不过，绝对零度虽然无法达到，却可无限逼近。2011年12月，美国哈佛大学的科学家就创造出当今地球上最低的温度记录：他们使用一种被称为“光学晶格”的技术，可以让原子冷却到“皮度”级别，即绝对温度以上一万亿分之一度的数量级。这个数值与绝对零度的差异之小令人难以置信。在此方面，人类似乎比自然界做得更出色。
绝对温度的数量级逼近，是人类挑战自身能力的实验场。2003年9月，一个国际科研小组创造出“0.5纳开”的最低温的纪录，即所谓的“纳度”级别，已经到了绝对零度以上十亿分之一度的数量级，这是人类历史上首次达到绝对零度以上1纳开以内的极端低温，曾在物理界引发强烈轰动，对精确测量和科学研究具有里程碑的意义。现在，从“纳度”到“皮度”，最低温度又产生了一次新的飞跃，挑战极限成功的科学家对此充满了兴奋与自豪之情。
科学家创造最低温度的方法需要用到原子构成的“光学晶格”，“光学晶格”内部交叉光线构成强度峰值区和凹槽区，凹槽区是能量最低的区域，留在此处的原子“最冷”，科学家有选择性地将其中不在凹槽区“热原子”剔除，就可以帮助逼近最低温度的极限。
但是，当从最低温度的极值从“纳度”到“皮度”跨越时，出现了一些障碍。因为当原子被加入到这些凹槽区中后，其他后续原子的进入会变得愈来愈困难，温度则无法降低。但以Waseem Bakr为首的研究人员发明了针对这一效应的修正版本，他们小心翼翼地调节交叉光束的强度，确保只有那些最活跃的原子接收到激光束能量，成功地将光学晶格中那些最活跃，因而也“最热”的原子剔除出系统，只留下那些“最冷”的原子。多次剔除，从而能多次添加后续原子，这一方法的设计被证明非常巧妙，他们也因此终于等来了激动人心的“皮度”时刻。
在极端低温环境下，物质的基本性质常常会发生奇异的改变，例如，液态氦在超低温下会出现从缝隙中溢出的“喷泉”现象，量子力学原理下的神秘特性也会显出端倪，如产生著名的玻色-爱因斯坦凝聚态。因此，每一次最低温度的极限逼近都会引发物质的新特性浮出，从而开辟出新的研究领域，科学家正不遗余力地努力，探索隐藏在最低温度深处的奥秘。
“无限逼近”的精度也决定着精确测量的精度。德国的研究人员就在研制出世界上最稳定的环形激光器的基础上，对地球自转进行史无前例的精确测量。这也是有史以来首次对地球自转摆动情况进行直接测量。
地球的自转并非是完美地平稳旋转。而是摆动的，即自转轴会发生移动——虽然仅仅是30英尺（1英尺≈0.3米），我们在地球表面根本察觉不到，但是在绘制全球定位系统地图、预测向太空发射航天器的运行轨道或测算卫星相对于地球的轨道位置时，还是会带来不小的麻烦。环形激光器使用两束对转式激光，当整个仪器发生旋转时，两束光会因距离差产生光频差，通过一系列高深的数学运算，研究人员就能从这种差异测算出地球自转的摆动情况了。
不过，环形激光器只有在免受外部影响的条件下才能保持稳定，因此，环形激光器位于地下掩体的深处，上面有一条65英尺长的地道，并要锁上五道又厚又重的冷库门，充分证明了“精度越极限，条件越苛求”的理论。现在，科学家正在让“最稳定”的环形激光器变得“更稳定”，以求精度测量的再次突破。
而在超级计算机领域，对信息传输的速度和带宽的极限挑战也结出了硕果。美国珀杜大学的研究人员已经研制出一种新型光学二极管装置，使用该装置可获得极高的信息处理速度和能力，让超级计算机变得更快、更强大。
当今导致超级计算机受限的一个主要因素就是，光缆传输的光学信号须转换成电子信号才能在计算机上使用，而进行这种转换需要十分昂贵的设备。而新型的光学二极管无需进行这种费劲的光学-电子信号的转换，就可以获得大量带宽，安全方面也会大有保障。而且，这种新型的光学装置体积极小，一个计算机芯片就足以安装数百万个，较之于其他光学二极管，无需外部能源就能传播信号，珀杜大学的电子教授齐明豪认为：“种种优良的特性表明我们研制的这种二极管为实现光信息处理敞开了大门。”
极限挑战开辟出的新领域，总会带给我们出乎意料的惊喜。美国卡内基地球物理实验室的Ronald Cohen带领的科学团队在实验室中模拟出地核和地幔交界处，即高达140万个大气压、温度2200℃极端环境时惊异地发现，氧化亚铁从绝缘状态变成了一种导电性极强的金属，但它的结构并未发生变化。而之前认为其金属化与其晶体结构的变化有关联。这一研究结果意味着，由温度和压力条件而定，氧化亚铁既可以是一种绝缘体也可以是一种金属，由于氧化亚铁是地幔中含量第二大的矿物铁方镁石的成分，这一发现可能极大的改变我们对地球深处的动态和磁场的现存认知。看来，“极限逼近”所带来的科学震动，其强烈性现在已然不可估量。
