數(shù)字文明

前言

　　20世紀(jì)是科技創(chuàng)新的世紀(jì)。世紀(jì)上葉，物理界出現(xiàn)了前所未見(jiàn)的觀念和思潮，為現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。接著，一波又一波的科技突破，全面改造了經(jīng)濟(jì)、文化和社會(huì)，把世界推進(jìn)了嶄新的時(shí)代。進(jìn)入21世紀(jì)，科技發(fā)展的勢(shì)頭有增無(wú)減，無(wú)窮盡的新知識(shí)正在靜候著青年們?nèi)プ非?、發(fā)現(xiàn)和運(yùn)用。早在1978年——我國(guó)改革開(kāi)放起步之際， 一些老一輩的物理學(xué)家就看到“科教興國(guó)”的必然性。他們深知科技力量的建立必須來(lái)自各方各面，不能單靠少數(shù)精英。再說(shuō)，精英本身產(chǎn)生于高素質(zhì)的溫床。群眾的知識(shí)面要廣、教育水平高，才會(huì)不斷出現(xiàn)拔尖的人才。科普讀物的重要性不言而喻?！拔锢韺W(xué)基礎(chǔ)知識(shí)叢書(shū)”的編輯和出版，是在這種..

內(nèi)容概要

電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展使人類進(jìn)入了數(shù)字文明時(shí)代。計(jì)算機(jī)原來(lái)應(yīng)物理學(xué)的需求而出現(xiàn)，也由物理學(xué)準(zhǔn)備了它誕生的物質(zhì)條件。在20世紀(jì)，物理學(xué)首先成為立足于實(shí)驗(yàn)、理論和計(jì)算三大支柱之上的成熟的科學(xué)。在21世紀(jì)，包括生命科學(xué)在內(nèi)的整個(gè)自然科學(xué)正在沿相似的道路前進(jìn)。電子計(jì)算機(jī)正在全面進(jìn)入生產(chǎn)技術(shù)、科學(xué)研究和社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，徹底改變著整個(gè)人類文明的進(jìn)程。    本書(shū)從數(shù)字文明的高度回顧了物理學(xué)與計(jì)算機(jī)相輔相成的歷史，討論了計(jì)算機(jī)和計(jì)算中的物理，分析了計(jì)算機(jī)發(fā)展所面臨的物理限制和物理學(xué)為未來(lái)計(jì)算技術(shù)所提供的可能前景。本書(shū)內(nèi)容豐富、取材多面新穎，可幫助理工科大學(xué)生、研究生以及物理和計(jì)算機(jī)專業(yè)的科學(xué)技術(shù)工作者開(kāi)闊眼界、了解全局，為進(jìn)一步深入鉆研準(zhǔn)備背景知識(shí)。

作者簡(jiǎn)介

郝柏林，1934年6月生于北京市。1959年畢業(yè)于烏克蘭國(guó)立哈爾科夫大學(xué)物理數(shù)學(xué)系。后在中國(guó)科學(xué)院物理研究所工作。1978年晉升為研究員、副所長(zhǎng)。1980年11月當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。現(xiàn)任物理學(xué)系研究員、博士生導(dǎo)師。兼任中國(guó)博士后基金會(huì)副理事長(zhǎng)、陳嘉庚國(guó)際學(xué)會(huì)常務(wù)董事。

書(shū)籍目錄

序言再版前言初版前言第一章 從“結(jié)繩記事”到卡片計(jì)算機(jī)1  人類有史以來(lái)進(jìn)行過(guò)多少次算術(shù)運(yùn)算?2  曼哈頓計(jì)劃4  卡片計(jì)算機(jī)6  什么因素限制了計(jì)算速度8  數(shù)的進(jìn)制和存儲(chǔ)10  大數(shù)和小數(shù)15第二章 用真空管和延遲線制造的電子計(jì)算機(jī)  “邏輯控制”：一問(wèn)便知是天才18  “蛤蟆”繼電器和邏輯電路21  真空管“開(kāi)關(guān)”28  記憶屏幕和延遲線存儲(chǔ)器31  內(nèi)部程序控制的馮·諾伊曼計(jì)算機(jī)32  一張假想的“機(jī)器指令”表35  磁性存儲(chǔ)元件43  我國(guó)的第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)46第三章 “于無(wú)聲處聽(tīng)驚雷”——半導(dǎo)體的崛起48  沒(méi)有用武之地的半導(dǎo)體49  電子能帶、p型和n型半導(dǎo)體51  半導(dǎo)體器件的崛起58  MOS和硅“平面工藝”63  半導(dǎo)體邏輯電路68  半導(dǎo)體存儲(chǔ)器72  SSI、MSI、LSI、UISI、VLSI和GSI76  半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)83  磁盤和光盤86第四章 計(jì)算機(jī)世界91  計(jì)算機(jī)和“算計(jì)”機(jī)93  軟、硬、虛、實(shí)的關(guān)系95  計(jì)算機(jī)語(yǔ)言100  從POP到OOP106  操作系統(tǒng)110  知識(shí)產(chǎn)權(quán)和軟件共享115  巨機(jī)不巨、微機(jī)不微119  從單機(jī)到網(wǎng)絡(luò)127  并行計(jì)算的興起133  從網(wǎng)絡(luò)到超級(jí)計(jì)算機(jī)139第五章 物理學(xué)家的好助手146  實(shí)驗(yàn)控制和數(shù)據(jù)采集147  模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)147  中斷處理149  并行接口和串行接口150  USB 通用串行總線152  PCI 外部設(shè)備連接總線153  核電子學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的興衰155  高能物理實(shí)驗(yàn)159  從頭算起161  計(jì)算機(jī)“代數(shù)”164  物理學(xué)中的人工智能167第六章 計(jì)算機(jī)帶來(lái)的物理學(xué)171  費(fèi)米-巴斯塔-烏勒姆“實(shí)驗(yàn)”171  “孤子”和“孤波175  遍歷問(wèn)題和“反KAM”定理178  非線性系統(tǒng)中的混沌現(xiàn)象181  分子動(dòng)力學(xué)和“長(zhǎng)尾巴”行為185  “夸克禁閉”和“漸近自由”189  計(jì)算物理和實(shí)驗(yàn)數(shù)學(xué)的誕生193  生物信息學(xué)和計(jì)算生物學(xué)195第七章 計(jì)算方法中的物理學(xué)202  人工黏滯性202  列昂多維奇邊界條件204  采樣定理和測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系式205  由演化過(guò)程計(jì)算定態(tài)分布208  差分格式里的物理211  元胞自動(dòng)機(jī)和格子流體力學(xué)213  重要性抽樣法216  遺傳算法221  NP 完備問(wèn)題和“自旋玻璃”223  可算性、有限性和遞歸226  語(yǔ)言和計(jì)算機(jī)的復(fù)雜性228第八章 計(jì)算機(jī)受到的物理限制236  最快能多快?237  最小能多小?239  可以不消耗能量進(jìn)行計(jì)算嗎?241  發(fā)熱和冷卻244  聯(lián)線問(wèn)題248  有沒(méi)有量子限制?250第九章 物理學(xué)和未來(lái)的計(jì)算機(jī)254  量子阱、量子線和量子點(diǎn)255  光計(jì)算機(jī)261  自旋微電子學(xué)265  超導(dǎo)計(jì)算機(jī)268  分子電子學(xué)272  DNA計(jì)算273  量子信息和量子計(jì)算第十章 沒(méi)有結(jié)束的話英漢對(duì)照兼索引后記

編輯推薦

　　極少數(shù)"聰明人"研制出五花入門的"自動(dòng)"、"遙控"、"智能"設(shè)備，供大多數(shù)普通人在勞動(dòng)中使用，在休息時(shí)"享受"。億萬(wàn)"傻瓜"們正在不自不覺(jué)、舒舒服服地成為計(jì)算機(jī)的奴仆?！　慕Y(jié)繩記事到卡片計(jì)算機(jī)，可以不消耗能量進(jìn)行計(jì)算嗎？一問(wèn)便知是天才的馮·諾伊曼，巨機(jī)不巨，微機(jī)不微……　　電子計(jì)算機(jī)是人類學(xué)會(huì)用火以來(lái)最偉大的發(fā)明。步行和乘坐空中客車，速度提高不超過(guò)200倍。從1945到2005年60年中，電子計(jì)算機(jī)的速度提高了1000億倍。1958年一只半導(dǎo)體三極管的價(jià)值，在2000年可以購(gòu)買一枚含1億只管子的功能強(qiáng)大的芯片。性能價(jià)格比的大幅度提高并不來(lái)自生產(chǎn)廠家的經(jīng)濟(jì)核算，而是源于物理學(xué)家從自然規(guī)律中發(fā)掘出的可能性和工程師們把科學(xué)可能性變成技術(shù)現(xiàn)實(shí)性的努力。正是物理學(xué)的發(fā)展把人類推入了數(shù)字文明的時(shí)代。　　《物理改變世界：數(shù)字文明物理學(xué)和計(jì)算機(jī)》內(nèi)容豐富、取材多面新穎，可幫助理工科大學(xué)生、研究生以及物理和計(jì)算機(jī)專業(yè)的科學(xué)技術(shù)工作者開(kāi)闊眼界、了解全局，為進(jìn)一步深入鉆研準(zhǔn)備背景知識(shí)。

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