我们在写励志的文章时,喜欢把“光”放到我们的文章中,作为励志的代言词。比如,
“我要活成一道光,照亮前进的路”;
“我们的生活就像光,折射出多姿多彩的生命”;
“阳光照进我的房间,不仅照亮了房间,也照亮了我的心田” 等等。
你看,这些对“光”的赞美,体现了对“光”的热爱和敬仰,就连我在自己的文章中,也曾经情不自禁地引用过泰戈尔的话:
“你今天受的苦,吃的亏,担的责,抗的罪,忍的痛,到最后都会变成光,照亮你的路” 。
所以,“光”在我们的心目中充满着美好和希望。但是你可能并不知道,“光”在我们心目中的美好,绝不仅仅是这些。在一次偶然的对话节目中,听到了北大经济学教授曹和平对“光”的描述,颠覆了我以往对“光”的认知。
原本这个对话是聊当今 “芯片荒”的,可是最后,却是给了我们做了一次“光”的科普。
曹先生从芯片开始了这次对话:
芯片由两部分组成,一是材料,二是设计。设计相当于芯片的电路,材料是芯片的附着物,就是芯片的物理载体。这两个部分在制造芯片的过程中都重要,并且缺一不可。
芯片的材料称为单晶硅或多晶硅,在一片高纯度硅的底片上,15寸的晶源就可以放置36亿个晶体管。由此可见,芯片的材料在工业的应用中,是相当重要的。
但我们受制约的是,把设计的电路刻到芯片上的生产制造技术,也就是芯片制造的核心设备-光刻机,而光刻机的核心就是-“光刻刀”的技术,光刻机的刻刀,实际上就是一束 “光”。
光刻机的刻刀应用的 “光”,是硬X光。“光”作为刀在应用的时候,并不是我们想象的那样,把要刻的物理材料一刀一刀地切开,实际上,“光”把物理材料挤开了,挤出一条条狭小的缝隙,从而完成了芯片的制造。1根头发丝等于6万纳米,如果光刻刀用头发丝的六千分之一的技术去刻,它就能刻出十纳米的芯片。现在芯片越做越小,它的物理极限,可以做到4纳米这个级别。但在我们应用的层面上,4纳米和10纳米实际区别并不大。
我们用手机扫描二维码,用的是光的波动特征;拍照片,也是用光的波动特征。就像水的应用那样,把水当成波动的物体的来运用的话,江河里的水,是可以行船的。可是要是把水作为材料使用的话,我们就可以把水喝到肚子里。
过去,我们人类没有认真思考过,“光”仅仅是一束波吗?“光”能够当做材料吗?如果把“光”也作为材料去应用。那么“光”是否也像水一样,可以喝进人们的身体里,这岂不是吸收了“日月之精华”吗?
曹教授的这样一番话,打开了我们对“光”的认知空间。
我们用的三棱镜,把光可以拆分成赤橙黄绿青蓝紫。在光的全频谱波段里边,大概有七束光特别厉害,光刻机用的就是最厉害的硬X光那个波段。像这样应用的光刻机,一天就可以生产1000万个芯片。
如果有一天,我们可以采用数字的方式来进行生产,也就是使用“光”的材料属性,进行现在的芯片生产,就厉害多了。
曹教授说:“21世纪人类的竞争,在某种意义上说不再是芯片,也不再是操作系统层面上的竞争,而是你是否能把“光”做为材料应用的竞争。”
数字方式生产是个什么概念呢?曹教授举了一个例子:
一盆花里边有三公斤的土,经过三年以后,花儿长高长大了,由一颗小苗长成了3公斤又高又壮的植物。但是我们发现,花盆里的土一丁点都没少,而这个将近3公斤的植物,是如何生长出来的呢?它又是从哪儿来的呢?
我们可以说是光合作用,也可以说是浇水,促使了植物的生长。但光合作用和浇水,为什么花盆里的土壤,一点都没有减少?然而,这盆花如何长高长大的呢?同时,它的硬邦邦的枝干是从哪儿来的呢?
曹教授抽丝剥茧,为我们演绎了“光”的传奇。
植物上的这片叶子上面大约有39亿个碳原子,在环境温度和湿度没有达到临界点的时候,叶子上的碳原子是静止的,一个摞着一个,安静地趴在那里。
阳光照射了之后,温度、湿度上升到临界值的时候,趴在叶子上的碳原子开始活跃了,并且站立起来了,开始吸收空气中的物质。而在碳链最边缘的碳粒子力量最大,相当于有三十九亿双张开的手,在空中不停地抓东西。
人们在一个房间里,每时每刻都吸进新鲜空气,吐出二氧化碳。也就是说,人是这个房间里的污染源。当呼出的二氧化碳,遇到植物,通过光合作用,并被叶子上“张开的手”抓住之后,一方面变成氧气,释放回到空气当中;另一方面演化形成裸体样的碳离子,粘到植物的最表面,然后钻进叶脉里边。
我们知道,植物的外皮,负责输送养料和水分,钻到里边的碳离子,变成一个线粒体,密密麻麻、整整齐齐地排列在那儿,一层接一层,就好像树的年轮一样,久而久之,就形成了植物硬邦邦的枝干。
我们的思维可以跳跃一下,如果用39亿个纳米的生产方式,来进行现在的生产;使它现在从量的拓展,上升到质的飞跃,就像“光”演绎了这盆植物的神奇一样。从这个角度来看,不仅仅光刻机算不了什么,就连芯片和操作系统,这些人类的尖端技术,也就是数字技术爆发前夜的狂欢而已。
中国在数字技术的突破方面,并不输给美国人,芯片也不是卡住中国人的绝对手段。他预测,解决芯片慌的问题,首先要突破光刻机的核心技术,由于我们的光刻胶,就要具备应用的能力了。他预计大约还要3年的时间,我们可以做到17纳米的芯片。
曹教授最后说:
我们今年两会,确立了2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳中和”的目标,为了实现这个目标,我们国家将有一大批科学家,全力向着这个目标努力。也许到了2049年,我们建国100周年的时候,整个国民经济,如果达到了应用“光”材料的特性来生产的话,我们的心情真的会像阳光般的灿烂。
曹教授的一席话,不仅驱散了我们头上的阴霾,还像光一样驱散了黑暗,甚至还为我们带来了无限的憧憬。我们向“光”而行,也期待着“光”能够像水一样,走进我们的心田。
2021年12月14日星期二
李印华
后记:
这篇追忆的文章,我真的不满意。
这个对话节目,自己被“光”演绎的故事打动了,尤其是听了花成长的故事,并由此演绎到“碳达峰,碳中和”,似乎让我明白了两会提出的“碳达峰,碳中和”的真正含义。所以就想把这份收获分享给大家,没想到,整理别人说的话,是这样困难。
这篇文章改了又改,耗时十多天,始终不满意。为什么在口语中讲的头头是道,整理成文章,却不如原有的精彩。首先缺乏专业知识,同时文字表达的能力太欠缺,甚至也许还会有误解曹先生寓意之处,特意为能够读到最后的战友致歉。
认真地写吧,边写边思考,边写边提高;写完100万字了,也许就具有一定的驾驭文字的能力了。
感谢阅读!