|
最近一个月，科技头条都被嫦娥五号登月返回给承包了。 我们国家过去的科研成果，占据大家眼球也就只有一天时间，但是嫦娥五号从发射到落月，到挖土，到月球展国旗，升空，返回地球，每一步都全网直播。使得嫦娥奔月从一锤子买卖，变成了连续剧。在这部连续剧播出的同时，我们国家还有两部科技成果大电影上映，可惜只能共享一天的流量。那就是12月4日，凌晨，中国量子超级计算机——九章，实现量子霸权，震惊世界物理学界以及谷歌等超级计算机的领先玩家。同一天下午，中国宣布成都研制的“人造太阳”放电成功，并且放电时间，突破历史纪录，证明我国可控核聚变研究领先世界。量子超算，可控核聚变，都是人类上世纪预言，21世纪决定人类前途命运的研究，居然在同一天取得重大突破。
广大网友感叹国运来临之后，却难免感叹，可控核聚变，量子超算都离我们太远了，理解门槛很高，只觉得牛逼，但说不出为什么牛逼？北风在网上看到一个有趣的讨论：可控核聚变和量子超算两大科技，到底哪一个未来更能改变人类呢？这是一个颇有关公战秦琼味道的有趣话题，网上的解答大多非常高身专业。我倒觉得可以形象一点：未来，如果让你在财务自由和成为超级学霸之间二选一，你怎么选？可控核聚变目前已经在物理学界出圈，基本上被能源学家，社会学家公认，未来改变人类生活方式，改变人类架构的新型能源。注意，核聚变可是和风能，水电，太阳能等等完全不同领域的新能源。在人类预设的未来场景里，可控核聚变，就仿佛一人类造一个人造太阳，通过电能转化装置，几乎无穷无尽的放电。那时候人类的电能取之不尽，生产力无线提高，满足人类所有的生活需求和娱乐需求，而且实现核聚变的元素在地球和月球上的量，够人类用上万年。有了可控核聚变，我们再也不用担心拉闸限电了，人类再也不用为了一两个产油国爆发世界大战。这种生活无限富裕，生产力无限发达，欲望无限满足的世界，简直就是最高级的财务自由!这种科幻片都不敢描述的完美世界，真的会诞生么？可控核聚变，又是如何做到的呢？其实核聚变并不是很新颖的技术，在人类最初研究决定利用原子能的时候，核裂变，以及核聚变，就是两种实现方式。他们的原理，都是爱因斯坦的相对论e=mc2。爱因斯坦的相对论指出，能量与物体质量之间是可以转化的。从能量转化的角度来说，就是当原子发生反应，一点点质量的损失，因为要乘以c2，将会爆发出无比巨大的能量。
通俗地讲，核裂变，就是用一个很小的中子，去撞击铀，钚这些元素周期表中，排名靠后，相对巨大的原子。原子撞击后，发生裂变，一分为二，损失的质量，爆发出巨大的能量。而核聚变，则是氢，氦这样元素周期表里最小的原子，进行合并，聚合反应，这样产生的能量损失，释放更大的能量。目前的核能应用，主要就是用核裂变来实现核电站与原zi弹。核聚变是用来制造氢弹。想要知道核聚变比核裂变释放的能量牛逼在哪里，比较一下氢弹和原zi弹的威力，你就明白了。勇等质量下的核聚变，比核裂变释放出的能量，高出百倍。美国二战在广岛扔下的原zi弹“小男孩”，部分摧毁了广岛市，带来二十万的人命伤害。冷战期间，苏联试爆的沙皇氢弹，让全人类的无线电通讯，中断了一个多小时。如果把原zi弹的威力和氢弹放在一个图中比较，需要把原zi弹进行放大呈现才行。那是因为，氢弹，是不可控的核聚变，原子的无序反应，最终导致了大爆炸。而人类目前设计的可控核聚变，需要的资源是氘，这在海水中非常普遍，几乎烂大街，另一个元素是氚，相对难以提取一些，但是在地球的含量也够人类用一万年。另外月球上大量存在的氦3也是非常好的核聚变原材料。相反，现阶段，核武器与核电站用来进行核裂变的放射性元素，对人伤害极大，而且地球上存量极小。核能发电，产生能量后，还会有反应生成物，核聚变反应的生成物，都是没有放射性的，而目前核裂变核电站的生成物，都有超高放射性，而且放射时间特别长。人类排斥核电站的主要原因，就是害怕切尔诺贝利或者日本福岛那样的核事故重演，给周边人民带来不可逆的一生伤害。经过比较，我们会发现，核聚变比核裂变的优势，好太多了，氢弹是核聚变，我们都造出来了，为什么不能用来发电呢？因为可控核聚变，这项科技的难点，不在于核聚变，而在于“可控”。氢弹制造的目的是为了制造伤害与杀戮，因此不用控制，反应剧烈，直接爆炸就行。可你要用来稳定发电，显然就要解决核聚变的一些稳定反应的必备条件。氢弹是如何具备这一条件的呢？实际上氢弹就是在设立时，里面预装一个小型原zi弹。引爆时，原zi弹先爆炸，产生巨大的高温，达成氢弹引爆的条件，爆炸成功。这就是为什么所有国家，都是先研制出原zi弹，再研制出氢弹的原因。现在要造一个核聚变装置发电，当然不能装一个原zi弹上去。前苏联时期，物理学家们就研制出了托卡马克装置。通俗地讲，托卡马克装置就是一个带有磁场的容器，通过超强的磁场，能够让极致高温下的等离子状态下的原子核，电子，处于有序状态。这次中国成都的人造太阳，就是中国最新一代的托卡马克装置。托卡马克装置也是有局限的，他要维强大的磁场，才能控制住核聚变的等离子体，而超强磁场的维护需要在超导环境下，耗费巨大的电能。
这也是为什么，中国成都的这次“人造太阳”放电，持续几百秒，就已经算是打破了世界纪录。既然成都的人造太阳放电成功了，以后继续研究，延长时间不就行了么？那么人造核聚变，离我们应该不太远才对！那你就错了，目前人造太阳放电，时间短只是一个小弊端，真正的死穴，是人类一百年都没攻克的发电能耗比。形象的解释人造太阳的放电过程，就是分为点火和放电两个环节。点火环节，需要消耗巨大的电能制造极致高温，又需要巨大电能才能维系系统的磁场。然后才是放电过程。就是说，目前人类对核聚变的研究，全部都是消耗巨大的电能，去生产一点点电能。这显然是无法服务于人类的。在四十年前，苏联人发明托卡马克装置，进行第一次核聚变试验后，就推断人类要将这项科技发展到可以商用，需要四十年。可是四十年后的今天，我们判断将人造太阳的发电能耗比，降到石油，煤炭，水力发电一样的级别，还需要四十年。介绍了被预言决定人类命运的超级能源，可控核聚变之后，我们再来看看，和他并称的量子科技。可控核聚变都能让人类无限能源，无限生产力了，还有科技和他并称？如果你知道一个段子，就明白他的牛逼了：遇事不决，量子力学。人们对生活中不能理解的高深现象，通通推给量子力学，以体现他的神秘与高端。量子力学，在上世纪被提出之后，一直被物理学家认为，是未来可以颠覆牛顿经典力学的牛逼存在。二十世纪的爱因斯坦为什么是近代以来最伟大科学家？因为他的相对论，动摇了牛顿经典力学的根基，而物理学家都预测，量子力学，将在本世纪，动摇爱因斯坦的相对论。可见量子力学在物理学的地位。呢么这么牛逼的地位，生活中如何改变呢？量子力学涵盖的学科太多，仅仅和当代信息学交叉，就形成了新的研究方向，量子通信。而在量子通信的浩瀚海洋里，重要的研究对象是量子超算，以及量子算法。比如，这一次中国的“九章”实现量子霸权，就被自媒体热炒，但是科学界，反应相对低调一些。首先，我要说的观点，就和“人造太阳”放电距离可控核聚变还差四十年一样，“九章”的量子霸权，与人类幻想的量子通信，摧毁比特币算法，在计算机领域通行无阻，破解所有密码之类的，也隔着几十年的距离。而且“量子霸权”，这本来就是美国人喜欢拿出来吹牛的一个概念，中国人比较含蓄，称为实现了“量子优越性”。中国的“九章”到底牛在哪里？是不是吊打去年的谷歌悬铃木几百万倍？用学术的说法，中国的九章实现了73个光子的稳定输出，在高斯玻色采样模拟这个单一项目的研究上，实现了“量子优越性”。在这个项目的计算上，九章用200秒，就能完成现阶段最快的电子超级计算机，日本富岳，需要计算6亿年，如果换上中国目前电子超算第一的神威~太湖之光，需要25亿年。
去年谷歌悬铃木量子计算机，实现的量子霸权，额是一样的研究方法，就是选择“随机量子电路取样”这个项目，与传统电子超级计算机进行比赛，当时谷歌的悬铃木计算这一课题，也只花了200秒，而去年的世界第一电子计算机“顶峰”，需要两天。去年，悬铃木PK顶峰，200秒，VS2天，实现量子霸权。中国的自媒体，就根据两个比赛尽心换算，就说中国的九章比谷歌悬铃木快100亿倍，这其实是伪命题。我还是选择通俗的奖罚，现阶段，所有研制出来的九章减速机，就只能就单一课题，进行计算，而电子超级计算机，则可以普遍应用在许多领域。电子超级计算机，能够进行所有的体育项目比赛。悬铃木在围棋领域，选择了一个极为刁钻的规则与下法，比电子计算机，厉害十倍。九章则是在跑步领域设计一个很复杂的比赛规则，例如跑步要多少步翻一个跟头，多少步蛙跳几步，最终，九章比电子超级计算机，快1000倍。但是九章不会下围棋，谷歌的悬铃木，也不会跑步，你能就此推断，九章比谷歌，要强100倍么？所以，其他标题党的自媒体，都忽略了不公平的规则，以及两个计算机完全不同的领域。当然，中国的九章之所以能够快的倍速更多，是因为能够稳定输出73个光子，谷歌的悬铃木只有53个光子，所以理论上，九章可以比悬铃木快2的二十次方倍，但前提，他们要能够计算同一个事物。现阶段，所有的量子计算机，都只能针对某一个单独的研究课题，单独制造，配套单独的算法，利用量子比特的优越性，当然要强于传统电子计算机。可如果量子超算，不能普及到一个计算机，处理各种浮渣计算问题，那这就是个鸡肋。量子超算，目前还这么肉？未来的方向又在哪里？哪个国家能够解决呢？我前文其实埋下了伏笔，量子通信，包含量子计算机，以及配套的量子算法。为什么量子超算现在还不完备，还这么局限性呢？因为他的设计之初，就是单一算法，来解决单一难题的。所以量子超算未来的提高，就在于算法的通用性提高。比起量子计算机这一硬件科技，量子算法，就是软件的积累。说白了，就是要无限码农的不断积累。那么这个世界上，哪个国家能够提供更多的软件工程师，更多的码农去进行量子算法的升级呢？没错，就是中国，就是那个你觉得过去十年，批量造就太多软件工程师，同质化严重的中国。再接下来，需要基础软件工程师拼人头，拼智力积累的算法领域，中国吊打西方之和已成必然。未来，随着量子算法与量子超算一同进步，演化，最终会实现什么呢？人类预测的场景很多，里大家最近，最直观的就是辅助学习与人工智能。科学界一直有发明芯片，植入人体大脑，帮助人类学习的宣传，但是在现阶段的半导体芯片制造工艺，难以完成与人体的生物兼容。未来，量子芯片，才是实现与人脑无缝衔接的最佳载体。现阶段，物理芯片，只能帮助残障人士，仿佛能够复明，但是正常人，不会有这个需求。但是未来量子芯片+人工智能，真的可以帮你成为全知全能的超级学霸。当然，科学界，永远都有光明论与末世论。可控核聚变，以及量子通信，未来是已经到来的路上，还是永远不会到来？没人说得清楚。其实人类历史上，我们见证了许多科学预测的成功，但更多的是失败，许多科学畅想，二十年，实现了50%，五十年，实现了99%，一百年，实现了99.99%，到那时才发现，最后的0.00001%永远无法实现，猜想本身，是个错误。所以，我们总是追问，九章的发明，意味着我们离量子通信完成了百分之多少？成都的这一次可控核聚变放电，距离我国的可控核聚变改变能源格局的道路走了百分之几十？就算现阶段完成了90%，也不代表，四十年后，一定就会有你的财务自由，或者人工智能。2006年，台积电的张忠谋，将集团第一技术大牛梁孟松，派去“超越办公室”，而不给他技术副总裁的管理职务。
梁孟松愤而离职，并且后来在法庭上哭诉自己没有被尊重，坐冷板凳，“超越办公室看不到希望”！张忠谋则说，推动东亚半导体不断演进升级的“摩尔定律”已经越来越接近物理极限，14纳米，7纳米，3纳米，2纳米……未来呢？我们总要寻求“超越摩尔定律”的芯片新的未来。张忠谋觉得，这个世界上，要是有人能够超脱摩尔定律，那个人就是梁孟松。但梁孟松的理想，就是不断升级，不断达到电子芯片摩尔定律的物理极限。你跟我说量子芯片，取代电子芯片？你跟我说我信仰了一辈子的物理芯片，最终会在极限中消亡？怎么可能？
提出进化论的达尔文，以及相信苹果是因为万有引力而掉落的牛顿，在他们的晚年，都选择了改信神学。因为他们在自己的领域，研究到极限，依旧不能验证他们的发现，他们丧失了希望！
无论可控核聚变与量子超算还有多远的道路要走，我们要满怀希望，三十年后，本世纪中叶，财务自由与超级学霸，我们都能实现！【我一直有个观点，就是人们对遥不可及的科技成就无限拔高，但对即将实现的科技缺乏尊重，上世纪七十年代，人类定义了二十一世纪，决定人类命运的三大研究领域。】
转载声明：本文转载自「北风雪林」，搜索「beifengxuelin」即可关注，[阅读原文]。
花猫写作网拥有一帮喜欢读书、喜欢写作、喜欢分享传播正能量的朋友每天与你一起学习成长，在这里你不仅仅是收获知识。转载请联系花猫说（id:hmshuyouquan）进行授权转载。
花猫写作平台拥有一帮喜欢读书、喜欢写作、喜欢分享传播正能量的朋友每天与你一起学习成长，在这里你不仅仅是收获知识。转载请联系花猫说（id:hmshuyouquan）进行授权转载。
| 
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
千斤顶
照妖镜
京公网安备 11011502005747号