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第45章 其他科技大发明(11)

1977年,美国两个来自加州的中途退学的大学生史蒂文·约布斯和史蒂文·沃兹尼亚克,第一次向市场推出了他们设计的第一部真正专门面向家庭的廉价简便的“苹果Ⅰ型”家庭电脑,从而揭开了电脑走向人类生活方方面面的序幕。苹果公司也从此由一家小作坊工厂式企业一跃成为美国历史上发展最快的公司。

1981年,世界上最大的数据处理机器制造企业IBM公司创造出了自己的家庭电脑——PC机,从而标志着电脑走入普通家庭的时代已经来临。IBM公司的PC机的核心是英特尔公司生产的微处理器和一个新诞生不久的公司——微软公司生产的操作系统。由于致命的疏忽,IBM公司没有阻止英特尔公司和微软公司向其他电脑制造商销售微处理器和操作系统,结果使得更多的类似于IBM PC机的廉价“兼容机”充斥了市场:到了20世纪90年代中期,由于微型计算机工业生产基本实现了完全标准化,几乎全世界90%的家庭型电脑都是IBM机和兼容机。英特尔公司由此成为世界上最大的芯片制造商,微软公司的神童比尔·盖茨也成了世界上最富有的人。虽然兼容机的泛滥使IBM公司一度陷入经济困境,但也使家庭电脑以更迅速的方式渗透到世界的各个角落:1976年,全世界还只有微型计算机200万台,可到了1977年就猛增到800万台;1981年,美国全年共销售了75万台微型计算机,而1990年则销售出3000万台。到今天,在美、日、西欧等先进的工业化国家,微型计算机就像电视机一样几乎成为每个家庭不能缺少的必需品。

微型计算机的问世和广泛应用已经彻底改变了人类的生活。在军事指挥室里,在机床控制台上,在医院、学校、广播电台和图书馆里,甚至在汽车和厨房里,到处都可以见到它们。微型计算机的发展已经创造了这样一个世界:由无数台微机联接成的一个一个计算机网络——信息高速公路,使人们真正进入到了一个数字化的时代,神奇地创造出了一个虚拟的世界。

而就单个微型计算机而言,现在除了具备运算和记忆能力外,还具有初级逻辑思维能力,可以进行简单的推理判断。由此,可以命令计算机和人弈棋或者代替人工进行翻译,这在今天已经不再是什么科技新闻了。

纳米科技的诞生

进入20世纪尾声的时候,随着人类对物质微观世界认识的不断进步,一门新兴的学科诞生了。1990年,在美国举行了第一次纳米科技大会,并且正式创办了《纳米技术杂志》,纳米科学技术由此正式宣告“开宗立派”。

所谓纳米科学,是人们研究纳米尺度,即100纳米至0.1纳米这个微观范围内的物质所具有的特异现象和特异功能的科学;而纳米技术则是指在纳米科学的基础上制造新材料、研究新工艺的方法和手段。虽然纳米科技问世的时间不长,但是它带来的冲击却是明显的。越来越多的科学家相信,这项新兴科学技术将带来新的一轮技术革命,人们将凭借它进入一个奇妙的崭新世界。

其实,从比较准确的意义上来讲,纳米科技诞生的时期应该还要早一些。

1984年,德国著名学者格莱特利用现代技术把一块6纳米的铁晶体压制成纳米块,并详细研究了它的内部结构,结果发现它比普通钢铁的强度要高12倍,硬度要高2~3个数量级。而且这种纳米金属在低温下甚至会失去传导能力,并且随着尺寸的缩小,纳米材料的熔点也会随之降低。

格莱特的研究实际上只是开了一个头,从而却导致了科学家们对物质在纳米量级内物理性能变化和应用的广泛研究。一般来讲,纳米颗粒的尺寸通常不超过10个纳米。在这个量级内,物质颗粒的大小意味着它已经很接近一个原子的大小了。在这种状态下,物质的性能和结构的变化已经是非连续性的了。就是说,量子效应开始发生作用。因此,用纳米颗粒最后制成的材料与普通材料相比,在机械强度、磁、光、声、热等方面都有很大不同,由此会产生许多完全不同的功用。

很显然,纳米科学技术是一门以物理和化学这两个基础学科的微观研究理论为基础,以先进的解析技术和工艺手段为前提的内容广泛的多学科综合体。它既不是某一学科的延伸和发展,也不能说是某一工艺技术革新的产物或转化。它是基础理论学科和当代高新技术紧密结合的产物。纳米科技的诞生还表明了这样一种发展态势,即在当今的科学技术领域里,基础科学研究与应用技术发展的结合,已经呈现出一种越来越密不可分的趋势,以至于在相当多的情况下,人们已经很难完全区分出研究和应用之间的差别。按目前的研究状况,纳米科技一般分为纳米材料学、纳米电子学、纳米生物学和纳米制造学、纳米光学等等,这其中的每一门学科又都是跨学科,集研究与应用于一体的边缘学科与综合体系。

在上述这些学科中,纳米材料学是纳米科技领域比较成熟的组成部分,也是纳米科技的发展基础。在这方面,科学家们已经取得了一些重要进展。以陶瓷材料为例,普通陶瓷材料具有强度高而韧性差、熔点高而难以加工成形的特点;但利用纳米技术加工成的纳米陶瓷不仅保持了原有特性,还具有超塑性质,并可在较低温度下加工成耐高温的器件,从而大大拓宽了陶瓷材料在工业制造领域的应用范围。在另一方面,纳米电子学也被认为是微电子技术向纵深发展的必然结果。科学家们指出,开发具有纳米量级分辨率的工艺是取代现有集成电路生产工艺向微电子技术发展的方向;而纳米电子器件的研究与开发,也为新一代电子计算机的发展奠定了基础。基于这一点,西方国家对这一领域都投入了大量资金,许多大企业也纷纷跻身这一领域的研究开发。据了解,日本东芝公司已经率先取得了量子器件集成化的成果,并且大规模纳米级的集成器件也正在研制之中。用纳米器件制作机器人和纳米信息处理系统,在分子生物研究及医学研究领域,更是具有诱人的前景:将这些具有特殊功能的纳米机器人注入人体血管内,可以有效地进行全身健康检查和治疗,使脑血栓、心肌梗塞等疾病将不再成为威胁人类生命的“杀手”。

不过,尽管目前科学界在纳米科学技术领域已经取得了一系列重要的进展,并开发出了不少纳米材料和器件,但从严格的意义上讲,纳米科学技术在20世纪,仅是刚刚露出其尖尖角的小荷,它的灿烂和美丽将是属于21世纪的。因而,这门学科的诞生可以说是20世纪的科学家们献给21世纪的一份珍贵的礼物。

信息高速公路的诞生

古往今来,几乎每一个人都希望自己有限的生命能在这个无限的时空中多做一些停留。虽然这种努力最终是徒劳的,但聪明的人类的确找到了越来越多的办法,使自己的交流直接而广泛,使自己的行动神速而有效,从而相对使有限的生命得到了无限的延长。因特网的出现,从某种意义上来说,正是实现了人类的这种愿望。

1969年,美国国防部出于战略考虑,开始把电脑并入电话网,形成一个电脑网络。结果,这一举措产生了神奇的应用效果,并由此吸引了全世界的模仿和介入。到了20世纪70年代晚些时候,随着家用电脑问世并开始进入千家万户,人们已不满足微型电脑“与世隔绝”的工作状态,由此引发了将众多计算机联系起来实现资源共享的设想。同时,美国军事机构五角大楼的电脑网络逐渐演变成容纳了其他政府部门、大学和图书馆的网络中心。1980年,技术上的发展和完善,拉开了建立全球电话电脑网的序幕,全世界越来越多的电脑开始通过电话线被联接起来,组成了一个人类有史以来最大的机器网络。这个庞然大物,就叫做国际互联网络,也就是人们习惯上所说的因特网(英文Internet的音译)。

1989年3月,英国核子研究中心首先提出了信息查询浏览系统——万维网(World Wide Web-WWW)的设想,并于其后公布了程度。作为一个标志,一场改变人类生活方式的网络通讯革命就此开始了。

进入20世纪90年代,随着电脑对文字、声音、图像和动画的综合处理能力的提高,这部人类历史上最庞大的机器,也进入了高速运转阶段,并以每小时约100台电脑加入的速度,飞快膨胀。1993年,美国国家科学基金会用一种新的更高速的系统代替了原有的因特技术中心枢纽,从而使因特网从一个普通的信息通道发展成为全球化的信息高速公路。这一年,全世界约有1500万人周期性地进入这个系统,通过文字、声音、图像在这个网络上把自己和别人联系起来,参与自由交流的“新团体”,同时把大大小小的电脑信息网和数据库并入这个网络,从而形成了一个和地球空间相对应的信息空间。人们坐在自己家里的电脑前,便可以随时进入这个空间,手指轻轻一点,世界尽在眼前。

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