２０世紀(jì)的“四大發(fā)明”

在歷史上，指南針、造紙術(shù)、火藥、印刷術(shù)這“四大發(fā)明”，為人類科技的進(jìn)步譜寫(xiě)了光輝的篇章。光陰飛逝，不知不覺(jué)間人類已經(jīng)跨人21世紀(jì)，在剛剛過(guò)去的上個(gè)世紀(jì)，人類科技又向前邁進(jìn)了巨大的一步，新四大發(fā)明——原子能、半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)、激光器，又徹底改寫(xiě)了世界科技發(fā)展的歷史。

原子能

1911年，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)電子的中心是帶正電的原子核。1913年，玻爾提出電子在不同軌道上繞原子核運(yùn)動(dòng)。1919年，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福用帶正電的粒子轟擊氮和氫，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。1932年，盧瑟福的學(xué)生和助手——查德威克發(fā)現(xiàn)中子，進(jìn)而提出原子核由質(zhì)子和中子組成。

1938年，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)重原子核裂變。

核能的威力首先被用于戰(zhàn)爭(zhēng)。1942年6月，美國(guó)政府啟動(dòng)了代號(hào)為“曼哈頓工程”的原子武器制造計(jì)劃。1945年7月16日，世界上第一顆原子彈在美國(guó)新墨西哥州的荒漠上試爆成功。此后，前蘇聯(lián)于1949年、英國(guó)于1952年、法國(guó)于1960年、中國(guó)于1964年10月分別研制出并成功地爆炸了原子彈。

和平利用原子能，成為整個(gè)世界的呼聲。1942年，世界上第一座裂變反應(yīng)堆在美國(guó)建成；1954年，莫斯科附近的奧布寧斯克原子能發(fā)電站投入運(yùn)行，標(biāo)志著人類和平利用原子能時(shí)代的到來(lái)。

1991年，中國(guó)的第一座核電站——秦山核電站起用，繼而大亞灣核電站投產(chǎn)。

半導(dǎo)體

1947年，美同電報(bào)電話公司(ATT)貝爾實(shí)驗(yàn)室的三位科學(xué)家巴丁、布萊頓和肖克利在研究半導(dǎo)體材料——鍺和硅的物理性質(zhì)時(shí)，意外地發(fā)現(xiàn)了鍺晶體具有放大作用，經(jīng)過(guò)反復(fù)研究，他們用半導(dǎo)體材料制成了放大倍數(shù)達(dá)100量級(jí)的放大器，這便是世界上第一個(gè)固體放大器——晶體三極管。

晶體管的出現(xiàn)，迅速替代電子管占領(lǐng)了世界電子領(lǐng)域。隨后，晶體管電路不斷向微型化方向發(fā)展。1957年，美國(guó)科學(xué)家達(dá)默提出“將電子設(shè)備制作在一個(gè)沒(méi)有引線的固體半導(dǎo)體板塊中”的大膽技術(shù)思想，這就是半導(dǎo)體集成電路的思想。1958年，美國(guó)德克薩斯州儀器公司的工程師基爾比在一塊半導(dǎo)體硅晶片上把電阻、電容等分立元件放人其中，制成第一批集成電路。1959年，美國(guó)仙童公司的諾伊斯用一種平面工藝制成半導(dǎo)體集成電路，“點(diǎn)石成金”，集成電路很快成了比黃金還誘人的產(chǎn)品。1971年11月，英特爾(Intel)公司的霍夫?qū)⒂?jì)算機(jī)的線路加以改進(jìn)，把中央處理器的全部功能集成在一塊芯片上，另外再加上存儲(chǔ)器，制成世界上第一個(gè)微處理器。

隨著硅片上元件集成度的增加，集成電路的發(fā)展經(jīng)歷了小規(guī)模集成電路、中規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路(VLSl)階段。1978年，研制成的超大規(guī)模集成電路，集成度達(dá)10萬(wàn)以上，電子技術(shù)進(jìn)入微電子時(shí)代。80年代末，芯片上集成的元件數(shù)突破1000萬(wàn)的大關(guān)。

計(jì)算機(jī)

1946年，世界上第一臺(tái)電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)——埃尼克(E—NIAC)在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院誕生。ENIAC猶如一個(gè)龐然大物?重達(dá)3b噸、占地170平方米、內(nèi)裝18000個(gè)電子管，但它運(yùn)算速度卻比當(dāng)時(shí)最好的機(jī)電式計(jì)算機(jī)快1000倍。EINCA的問(wèn)世，猶如石破天驚，開(kāi)辟了信息新時(shí)代。

1954年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室制成第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)——TRADIC，使計(jì)算機(jī)體積吠大縮小。1958年，美國(guó)IBM公司制成全部使用晶體管的計(jì)算機(jī)，第二代計(jì)算機(jī)誕生了。第二代計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度比第一代計(jì)算機(jī)提高了近百倍。

60年代中期，隨著集成電路的問(wèn)世，第三代計(jì)算機(jī)誕生，其標(biāo)志產(chǎn)品是1964年由美國(guó)IBM公司生產(chǎn)的IBM360系列機(jī)。

第四代計(jì)算機(jī)以大規(guī)模集成電路作為邏輯元件和存儲(chǔ)器，使計(jì)算機(jī)向著微型化和巨型化方向發(fā)展。計(jì)算機(jī)的微處理器從早期的8086，發(fā)展到80286、80386、80486、奔騰(Pentium)、奔騰二代(PentiumⅡ)和奔騰三代(Pen—tiumⅢ)。

當(dāng)前，第五代計(jì)算機(jī)——智能計(jì)算機(jī)的研究正漸人佳境。智能計(jì)算機(jī)的主要特征是具備人工智能，能像人一樣思維，并且運(yùn)算速度極快，它不僅具有一種能夠支持高速運(yùn)行和推理的硬件系統(tǒng)，還具有能夠處理知識(shí)信息的軟件系統(tǒng)。

世紀(jì)之交，計(jì)算機(jī)科技的前沿領(lǐng)域包括：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、超導(dǎo)計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)和光計(jì)算機(jī)等。

激光器

1958年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的湯斯和肖洛發(fā)表了關(guān)于激光器的經(jīng)典論文，奠定了激光發(fā)展的基礎(chǔ)。1960年，美國(guó)人梅曼發(fā)明了世界上第一臺(tái)紅寶石激光器。1965年，第一臺(tái)可產(chǎn)生大功率激光的器件——二氧化碳激光器誕生。1967年，第一臺(tái)X射線激光器研制成功。1997年，美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員研制出第一臺(tái)原子激光器。

激光器的出現(xiàn)，大大改變了人類的生產(chǎn)與生活：

在通信技術(shù)領(lǐng)域，光通信依賴的基礎(chǔ)器件便是激光器，用于存儲(chǔ)信息的CD—ROM光盤(pán)，可存儲(chǔ)數(shù)百兆比特的信息；越洋光通信已進(jìn)入1萬(wàn)億的開(kāi)發(fā)階段；光計(jì)算機(jī)的研究也正日益深入。

在能源領(lǐng)域，激光可用于工業(yè)、軍事上的能量源，大功率激光器被用于受控核聚變研究。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，激光治療已在外科、內(nèi)科、婦科、牙科、五官科、腫瘤科得到應(yīng)用，可治療數(shù)百種疾病；激光針灸可以無(wú)痛、無(wú)菌地穿透皮膚，達(dá)到治療的目的。

此外，激光在軍事、生物工程等領(lǐng)域也嶄露頭角，應(yīng)用范圍日益拓寬。由此，激光被人們譽(yù)為20世紀(jì)的“世紀(jì)之光”。