第117章华国科学家们智慧的闪光（求月票！）

    第117章华国科学家们智慧的闪光（求月票！）
    因为这相当于告诉她，她带领同事们做的计算机毫无意义。
    不过大家很快都意识到了不对劲。
    因为这玩意压根就不是当下华国能造出来的。
    他们都是华国半导体和计算机的一线专家，华国不可能能绕开他们造出这玩意。
    至于苏俄或者其他国家进口，也不太可能。
    因为去年林燃的缘故，此时华国还能和外界的学术期刊接触，甚至比之前还要更放开了一些。
    前几年完全依赖苏俄的期刊，相当于苏俄把西方学术期刊咀嚼一遍之后，然后再分享给华国。
    这件事最经典的案例应该要属李森科。
    因为李森科的存在，当时苏俄的学术期刊压根不会刊登孟德尔遗传学和现代生物学研究内容，反对李森科的论文几乎无法发表。
    像《苏俄植物学杂志》和《农业科学进展》在40年代末至50年代初，几乎只刊登支持李森科理论的文章。
    伊萨克·阿加波夫试图在《遗传学杂志》上发表反驳李森科的文章，但被编辑部拒绝。
    这同样影响到了华国，一直要到60年之后，华国的《遗传学报》（1978年创刊，但其前身研究在60年代已恢复）等刊物才开始刊登基于基因理论的论文。
    过去两年，虽然毛子不提供学术期刊了，但大家能接触到来自欧洲和阿美莉卡的一线学术期刊。
    尽管可能比出版时间晚那麽四五个月甚至半年时间拿到手。
    但他们也没和国际一线的研究结果脱轨。
    实在很难想像，有什麽计算机有如此威力。
    甚至它的体积只有一张卡片大小。
    钱院长叹了口气：「如果不是因为这个，也不会让你们在元旦这天离开燕京，千里迢迢来到西南边陲。
    我在看到的时候和你们一样震惊，甚至比你们还要震惊。
    但这就是事实，它就摆在我眼前。
    世界是唯物的，哪怕它再怎麽离奇，再怎麽超出我的认识，但它是真实存在的，那我们就要接受它的存在。
    把它给利用起来。
    后续会提供它的使用手册给各位，各位可以尽情的去检验它的性能，来验证我说过的话。
    各位，我们时间不多了。
    我不能跟你们解释着东西从哪里来，但我可以告诉你们，这东西绝对不止我们有，其他国家也有。
    无论是它的应用还是它的复刻，我们都得抓紧时间摸索透。」
    夏培肃举手：「能不能让我先对它做个判断？」
    她实在是憋不住了。
    钱院长点头：「你暂时只能看，不能用手接触。
    我想要告诉各位，它比我们的命还更重要。
    你们明白吗？」
    大家内心有一种沉甸甸的使命感，在听到这玩意其他国家也有之后。
    虽然不知道国家为了获得这个名叫「树莓派」的小玩意付出了多大的代价。
    但光是脑补都知道一定付出了很大的代价，不知道要牺牲多少隐秘zx的同志。
    老实讲，大家脑补都挺厉害的。
    钱院长等第一批接触到树莓派的人，脑补阿美莉卡肯定有树莓派，说不定苏俄也有。
    他们有了极度的危机感。
    而被带到这里来的华国科学家们则在脑补，脑补这玩意这麽牛逼，华国想弄来肯定很不容易。
    大家已经想到和过去华国近代历史上无数仁人志士，为了传递一份有价值的信息而献出生命。
    而这块叫做树莓派的计算机，显然比他们能够想像到的任何信息有价值的多。
    对应的代价肯定也不是他们所能猜到的。
    联想到这里之后，大家对于被强行安排到这里来工作的怨言几乎在一瞬间就烟消云散了。
    夏培肃贴的很近，观察了整个树莓派从开机到运行，再到钱院长用电传打字机操作的全过程。
    她说：「钱院长，我猜测这是基于电晶体打造的计算机，又或者是其他我所不知道的元件打造的计算机。
    但至少不是电子管。
    因为我没有上手碰，所以不谈体积和重量，单纯只谈它的开机速度和发热情况就不可能是电子管。
    一方面是这里的电源设备显示它用到的是12V的铅酸电池加电压调节器，靠5V的直流电为它供电。
    电子管起码都需要100V以上的高压电源，以我参与的107为例，它要用到的功耗高达数千瓦。
    另外电子管的底层运行逻辑与其温度密切相关。
    电子管的物理基础来源于理查森-杜什曼方程，热电子发射电流密度J与温度T的关系为：J=AT2e/kTJ。其底层运行逻辑依赖于热电子发射，通过加热阴极使电子获得足够能量逸出表面。
    也就是说温度越高，电子发射越多，电流越大。若温度不足，发射电子量减少，电子管无法正常工作。
    所以电子管需要预热，从启动到等待灯丝将阴极加热到工作温度，起码要等数秒钟时间。
    所以它的元器件应该不是电子管。」
    夏培肃说完后，钱院长内心感慨，专业人士就是专业人士，只是看了一眼就知道这不是电子管，还是得把华国最专业的一批人集中在一起，才有可能研究出个所以然。
    他内心则又叹了一口气，如果有的选，他还真不想带大家离开燕京，带到这鸟不拉屎的地方来。
    在座各位半导体专家里，不乏是因为他回国而跟着回国的，像吴锡九就属于这类。
    不仅自己要来这，妻子和子女都要跟着来。
    钱院长内心想着自己能做的也就给他们争取好点的待遇了。
    夏培肃接着说：「不过也不一定。
    它作为远超我想像的造物。
    电子管也不是不可能。
    毕竟电子管也不仅仅只有热电子发射这一种原理，还有场致发射和光电发射，FieldEmission和Photoemission。
    前者是是指在强电场作用下，电子通过量子隧穿效应从材料表面逸出，无需加热阴极至高温。其理论基础由福勒·诺德海姆在20年代的时候提出，主要依靠的是电子在高电场下的隧穿行为。
    这个对温度没要求，但当前我们的理解，用到场致发射是需要超高电压的，起码是数千伏，甚至是数十千伏在尖端阴极产生强电场，使电子隧穿发射。
    和这个情况也不符。
    另外场致发射电子流难以像热电子管的栅极那样精确调控。
    也不太像。」
    别说什麽华国科学家在那个时间点不知道场致发射。
    X光就是基于场致发射原理研发出来的，1961年冷阴极X射线管已经在医学和工业中实用化了，1958年华国科学院物理所就开始研究X射线管了。
    其实在早年间，华国在很多前沿技术领域都有跟踪，甚至是追赶。
    夏培肃接着说：「另外一种是光电发射，光电发射也就是光子激发材料表面电子，使其克服功函数逸出。
    这个是靠爱因斯坦的光电效应理论，但它需要外部光照射阴极。同样不太符合。
    但我之所以说电子管的可能性不能排除，是因为它太先进了，先进到超出我们当下的认知，万一是我们所不知道的电子管类型，我们因为误判而导致浪费时间，那样就太糟糕了。
    对我们而言时间就是生命。」
    吴锡九补充道：「从现在来看，至少它不是我们所了解到的任何一种类型的电子管。
    另外一个方向是电晶体，从功耗来看它更像是电晶体。
    像我1955年的时候还在阿美莉卡念书，我在学术期刊上看到的TRADIC计算机，就和这个类似，体积小丶功耗低丶运行电压低，且无需预热。
    当然我说的体积小是和电子管计算机比起来，从过去要占整整一个仓库，缩小到一个房间。
    包括TRADIC的内部电路图和这个也很像。」
    TRADIC，TransistorizedAirborneDigitalComputer，电晶体化机载数字计算机，由贝尔实验室为阿美莉卡空军开发的第一台全电晶体计算机，其开发始于1951年，并于1954年完成。
    多说一句，这台设备虽然是给空军打造的，但它并没有被藏着掖着，1955年3月14日，贝尔实验室通过新闻发布正式宣布TRADIC为「第一台全电晶体计算机」，并配有照片，就是上图。
    包括《大众电子》的1955年6月刊也报导了TRADIC，称其为「超级计算机」。
    当时在麻省理工念书的吴锡九不知道TRADIC才不正常。
    「但还是不符合常理，虽然电晶体能够进一步小型化，但小到这个程度，还是超出了我的想像。」
    电晶体于1947年由贝尔实验室发明，1950年代进入实用化阶段。
    TRADIC计算机使用了约700个电晶体。
    1958年，德州仪器和仙童半导体的分别发明了集成电路，将多个电晶体集成到单一晶片上。
    但哪怕是仙童的创始人罗伯特，他也只觉得未来能够集成数千个电晶体顶天了。
    无论如何都想不到能集成到纳米级。
    更别说此时华国对电晶体的认识还仅仅停留在不稳定的毫米级。
    「咳咳，抱歉，我说两句。」谢希德举手道：「我认为我们不能浪费时间，要勇于做出判断，咳咳。」
    谢希德是麻省理工学院的博士，也是复旦第一位女校长，常年从事表面物理和半导体物理的理论研究，56年被借调到燕京大学参与筹建半导体专业组的工作，58年的时候又回到申海。
    她比燕京的专家们到的还要更早一点，在身体不适的情况下还是选择举家来攀枝花工作。
    她说：「从理论的角度，它应该就是电晶体。
    基于量子力学，矽的禁带宽度是1.12eV和晶格常数是0.543nm，这二者已经被精确测定了。
    电晶体的核心是PN结，通过掺杂控制电子和空穴的运动。
    PN结的数学模型，描述了载流子扩散和漂移。而固体物理研究表明，材料的物理性质可能随尺寸减小而改变。
    薄膜和微粒的研究已涉及微米级效应。海森堡测不准原理和波粒二象性表明，电子在微小尺度下表现出波动性，具体到纳米级会出现量子隧穿效应。
    也就是矽晶体的晶格常数约为0.543纳米，原子间距在0.2-0.3纳米之间。理论上，电晶体的最小尺寸可能接近几个晶格单位，也就是纳米级。
    一个10纳米的结构能够包含18-20个矽原子。
    而载流子运动，电子和空穴的平均自由程在矽中约为10-100纳米。
    若电晶体尺寸缩小至此范围，载流子仍可有效传输信号，理论上支持纳米级运行。
    PN结的耗尽区宽度会随掺杂浓度增加而减小。固体物理表明，通过高掺杂和强电场，耗尽区可缩小至纳米级，维持开关功能。
    电子的德布罗意波长在常温下约为10到50纳米。当器件尺寸接近这一尺度，量子效应会显着影响电子行为。
    这暗示了电晶体可能在纳米级运行，但也可能面临干扰。而树莓派的存在，让我意识到，电晶体就是能够在纳米级运行。
    另外固体物理研究表明，尺寸减小时，表面原子占比增加，这为小型化提供了理论依据。
    也就是说如果制造工艺突破微米限制，电晶体尺寸是可以接近晶格尺度。
    我去年看了费曼的书，他在《底部有无限空间》中提出，物理规律允许在原子尺度操作器件。
    里面提到了用原子堆砌电路的可能性，这与纳米级电晶体理念契合。
    你们明白吗？虽然我们不知道它是怎麽制造出来的，是怎麽实现的制造工艺的突破，但我认为就是电晶体。
    这是理论物理给我的启发。
    这设备，我相信阿美莉卡有，苏俄也有，我们应该是最晚拿到的，我们如果要追赶他们，无论是复刻，起码做到微米级的电晶体，也得尽快确定方向。
    我以我的专业判断，它就是纳米级的电晶体，我们得沿着电晶体集成化丶小型化的路线走下去。
    我们没有多条技术路线探索的时间，也没有多条技术路线同时并进的资源。
    我们现在这里看似很多人，但如果分散，只会把白白的时间窗口浪费掉。
    我认为它就是电晶体！而且就是纳米级的电晶体以我无法想像的方式堆迭在这块小小的设备上。」
    林燃如果能听到当下华国科学家们的推测，一定会欣慰的开怀大笑。
    (本章完)

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