電器和我，都在成長

ChenyuZHU

曾經的電器個個巨大，如今的它們卻越發渺小。

你學過集成電路，知道它能讓近30噸的電腦變成掌上的玩具，

但你可能不知道，這個世界上還有更多事物，是被物理學推動向前的。

1.初代計算機

世界上第一臺電子計算機的名字叫ENIAC，它于1946年2月15日在美國宣告誕生。ENIAC的構建一共使用了17468個真空管、7200個晶體二極管、1500個繼電器、10000個電容器，還有大約5000000個手工焊接頭。它的重量達27噸，占地167平方米（1800平方英尺），耗電150千瓦/時。這么一個巨大的機器能每秒鐘進行5000次左右的加減運算，在當時被稱為“巨腦”。

2.第四代計算機

得益于物理學在半導體領域的長久發展，現在的一個計算機中央處理器（CPU）縮小成了半個手掌大的薄片，卻能每秒進行10^9次的運算。計算機不僅體積變小了，速度變快了，價格也比從前便宜了許多。半導體行業有個著名的摩爾定律”，即集成電路的性能每18-22個月會提升一倍。從1945年第一臺計算機ENIAC誕生，到現在已經大約過去了70年，按照這一定理，如今的計算機在ENIAC的基礎上大概提升了2^38倍。

3.手機“大哥大”

世界上第一臺手機是摩托羅拉公司的馬丁.庫帕團隊在實驗室中發明的，由于當時的手機碩大無比，形象酷似一塊板磚，因此在進入國內市場后被大家稱之為“大哥大”。第一代通信技術十分落后，主要使用模擬信號進行傳輸，不僅價格貴，還無法確保通話隱私，只需調調頻就可以對電話內容進行監聽，很不安全。第二代通信技術（2G）雖然已經用數字信號代替了模擬信號，但網絡傳輸的速度依舊很慢，無法適應互聯網的發展。

4.智能手機

智能手機時代，人們通過觸屏來實現與手機的交互。隨著通信技術的進步，手機的網速也變得越來越快，3G手機能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式;4G手機能夠傳輸高質量視頻圖像，其圖像傳輸質量與高清晰度甚至與電視不相上下;而在不久后的未來，5G網絡的傳輸速率最高可達10Gbps，這意味著手機用戶在不到一秒時間內即可完成一部高清電影的下載。

5.膠卷相機

膠卷相機的成像主要是依靠化學物質對光的敏感性。世界上第一張照片是法國人涅普斯在1882年制作出來的，主要原理就是鹵化銀遇光會變暗，當光在涂有鹵化銀的屏上成像后，不同點的光有不同的強度，因此變黑的程度也不同，由此形成了黑白相片。膠片相機的照片獲取需要沖洗，這需要一定時間，并且在相片洗出來之前我們不知道照片拍攝效果如何，無法對照片進行后期的修圖處理。盡管如此，膠卷相機在今天仍然獲得了部分人群的喜愛，大導演王家衛就堅持用膠卷相機拍攝電影。

6.數碼相機

數碼相機鏡頭終端的成像位置處是光傳感器，在成像后，傳感器將光信號轉換成數字信號并保存在存儲設備里。數碼相機相比膠卷相機有更多的優勢，首先是信號傳輸和成像所需的時間幾乎可以忽略不計;其次，拍攝時不用攜帶大量的膠卷，只需要一小塊內存就可以走遍天下。照片如果略有瑕疵也沒關系，數字化的照片可以輕松通過PS等后期軟件處理，如果你對照片質量有進一步要求，還可以用一些強大的圖像處理算法來彌補硬件上的不足。

7.“小霸王”游戲機

提到游戲機，很多“80后”“90后”會想起兒時的心頭好“小霸王”，以及裝載了各種游戲的磁卡。當時的集成電路還未充分發展，電子器件無法讓大型游戲運行，因此游戲的畫質和故事性都是初代《超級瑪麗》級別.的，但這并不能阻擋大批青少年對游戲機的喜愛。隨后，掌上游戲機進入市場，例如任天堂的Game?Boy系列和索尼公司旗下的產品PSP，但價格普遍偏高，擁有一臺掌機成為很多人童年時代的夢想。

8.現代游戲機

如今的游戲機已經進行了全方位的革命，首先是顯卡性能的提高讓3D渲染的效果越變越好，當顯卡性能提升后，用來模擬現實中光影的算法也可以設計得越來越巧妙;其次是游戲的內容和故事性越發飽滿，能夠用幾百G的存儲為整個游戲支撐起一個宏大的世界觀，使得玩家有強烈的帶入感。未來，在VR技術的加持下，游戲機還會為玩家增設更多感官體驗，游戲將會成為青少年最重要的娛樂活動之一。

9.老式電視

早期電視是由陰極射線管來進行成像的，通過對射線源加熱使其釋放陰極射線（即電子），再通過加速器進入偏轉磁場，最后轟擊涂有熒光劑的屏幕使其產生亮點，不同的亮點形成的集合隨著時間不斷播放，這就是老式電視的運行原理。不過，使用陰極射線管進行加速使得電視機體型巨大，成像效果也并不理想，而且由于信號的傳輸使用的是模擬信號而不是數字信號，抗干擾能力也不強，動不動就會滿屏雪花。

10.液晶電視

現在的電視機大多數采用液晶屏幕。液晶是一種既具有晶體性又具有液體性的物質。當對液晶外加不同的電壓后，液晶分子排列會發生變化，導致其光學性質改變從而實現成像。由于不需要在電視機里部署一個陰極射線源以及加速器，液晶屏幕的體積和質量大大縮小，并且成像效果也比普通彩電好。由于如今的液晶電視都采用了數字信號進行傳輸，我們甚至可以通過對電視機進行編程來實現一些復雜的功能，例如玩游戲、屏幕投影等。