数字文明：半个世纪的巨变

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数字文明：半个世纪的巨变 ■戴光曦 　　在全球庆祝世界物理年之际，郝柏林和张淑誉出版了他们的科普作品《数字文明：物理学和计算机》。该书介绍了现代物理学与计算机相互促进、相互发展的 历史，篇幅不大，内容却特别丰满，读来很有收获。 　　什么是20世纪科技上最大的成就呢？恐怕要数计算机技术了。在20世纪的后50年中，电子计算机从初创到成熟，发展迅速，很快实现了全民普及，不但带动了科学技术的发展，而且深刻地改变了人类文明的形态。可以说，这半个世纪，正是数字文明发生、发展的辉煌50年。 　　现在，当我们坐在笔记本电脑前浏览新闻时，拿起数码相机拍照时，用MP3听一段音乐时，阅读一本电子图书时、用“E百分”学习英语时……都是在享受数字文明。数字文明早已渗透到我们每个人的日常生活中去了。《数字文明：物理学和计算机》指出，基本粒子物理与计算机技术是联系在一起的。.这个观点令人耳目一新，并且非常重要。计算机原来应物理学的需求而出现。计算机的元件，是基于物理原理制成的。二进制最早在核放射测量中被采用。大面积集成电路中材料的提纯、掺杂，门与管单元制作：光刻、外延、离子注入等等……均离不开物理学的指导。 　　目前电子计算机的发展远没有达到物理学的极限，书中对此进行了讨论。作者指出，如果利用物理学原理改进计算机的设计和制造，解决好降低能耗和散热等问题，则电子计算机的能力还可以提高上百倍。 　　作者对编程作了全面的阐述。以前的编程语言主要是FORTRAN，属于“结构化的程序设计语言”；现在则发展为“面向对象的程序设计语言”：如目前流行的C 与JAVA。 　　对于未来计算机可能的类型，作者逐一进行了论述，其中涉及到诸多重要的知识点：量子阱、量子线、量子点、光计算机、自旋微电子学、超导计算机、分子电子学、DNA计算，等等。作者详细讨论了量子计算的问题。量子位中的纠缠态是多粒子叠加态；把纠缠态的两个光子分别送到两地，这两个光子的状态密切相关——这一原理就为进行远距离的量子密码通信或量子态隐形传输提供了坚实的物理基础。为了实现量子密码通信，就要求事先让距离遥远的两地共同拥有最大的“量子纠缠态”。此前，几个国际小组都在这一领域进行工作，已经实现了4个粒子的纠缠态。而5个粒子的纠缠态长期以来难以实现。中国科学家攻克了种种技术难关，用单光子探测器“观察”到的特殊电脉冲，在国际上首次实现了5个粒子的量子纠缠态。 　　全书从数字文明的高度回顾了物理学与计算机相辅相成的历史，讨论了计算机、计算物理学的诞生，分析了计算机发展所面临的物理限制，介绍了物理学为未来计算技术所提供的可能前景。这本书让物理学和计算机专业的研究者和学生大开眼界。 　　（《数字文明：物理学和计算机》，郝柏林、张淑誉著，2005年7月第1版，32.00元） 《中华读书报》2006年1月11日