第36章 華國科學家們智慧的閃光

　　因為這相當于告訴她，她帶領同事們做的計算機毫無意義。

　　不過大家很快都意識到了不對勁。

　　因為這玩意壓根就不是當下華國能造出來的。

　　他們都是華國半導體和計算機的一線專家，華國不可能能繞開他們造出這玩意。

　　至于蘇俄或者其他國家進口，也不太可能。

　　因為去年林燃的緣故，此時華國還能和外界的學術期刊接觸，甚至比之前還要更放開了一些。

　　前幾年完全依賴蘇俄的期刊，相當于蘇俄把西方學術期刊咀嚼一遍之后，然后再分享給華國。

　　這件事最經典的案例應該要屬李森科。

　　因為李森科的存在，當時蘇俄的學術期刊壓根不會刊登孟德爾遺傳學和現代生物學研究內容，反對李森科的論文幾乎無法發表。

　　像《蘇俄植物學雜志》和《農業科學進展》在40年代末至50年代初，幾乎只刊登支持李森科理論的文章。

　　伊薩克·阿加波夫試圖在《遺傳學雜志》上發表反駁李森科的文章，但被編輯部拒絕。

　　這同樣影響到了華國，一直要到60年之后，華國的《遺傳學報》（1978年創刊，但其前身研究在60年代已恢復）等刊物才開始刊登基于基因理論的論文。

　　過去兩年，雖然毛子不提供學術期刊了，但大家能接觸到來自歐洲和阿美莉卡的一線學術期刊。

　　盡管可能比出版時間晚那么四五個月甚至半年時間拿到手。

　　但他們也沒和國際一線的研究結果脫軌。

　　實在很難想象，有什么計算機有如此威力。

　　甚至它的體積只有一張卡片大小。

　　錢院長嘆了口氣：“如果不是因為這個，也不會讓你們在元旦這天離開燕京，千里迢迢來到西南邊陲。

　　我在看到的時候和你們一樣震驚，甚至比你們還要震驚。

　　但這就是事實，它就擺在我眼前。

　　世界是唯物的，哪怕它再怎么離奇，再怎么超出我的認識，但它是真實存在的，那我們就要接受它的存在。

　　把它給利用起來。

　　后續會提供它的使用手冊給各位，各位可以盡情的去檢驗它的性能，來驗證我說過的話。

　　各位，我們時間不多了。

　　我不能跟你們解釋著東西從哪里來，但我可以告訴你們，這東西絕對不止我們有，其他國家也有。

　　無論是它的應用還是它的復刻，我們都得抓緊時間摸索透。”

　　夏培肅舉手：“能不能讓我先對它做個判斷？”

　　她實在是憋不住了。

　　錢院長點頭：“你暫時只能看，不能用手接觸。

　　我想要告訴各位，它比我們的命還更重要。

　　你們明白嗎？”

　　大家內心有一種沉甸甸的使命感，在聽到這玩意其他國家也有之后。

　　雖然不知道國家為了獲得這個名叫“樹莓派”的小玩意付出了多大的代價。

　　但光是腦補都知道一定付出了很大的代價，不知道要犧牲多少隱秘zx的同志。

　　老實講，大家腦補都挺厲害的。

　　錢院長等第一批接觸到樹莓派的人，腦補阿美莉卡肯定有樹莓派，說不定蘇俄也有。

　　他們有了極度的危機感。

　　而被帶到這里來的華國科學家們則在腦補，腦補這玩意這么牛逼，華國想弄來肯定很不容易。

　　大家已經想到和過去華國近代歷史上無數仁人志士，為了傳遞一份有價值的信息而獻出生命。

　　而這塊叫做樹莓派的計算機，顯然比他們能夠想象到的任何信息有價值的多。

　　對應的代價肯定也不是他們所能猜到的。

　　聯想到這里之后，大家對于被強行安排到這里來工作的怨言幾乎在一瞬間就煙消云散了。

　　夏培肅貼的很近，觀察了整個樹莓派從開機到運行，再到錢院長用電傳打字機操作的全過程。

　　她說：“錢院長，我猜測這是基于晶體管打造的計算機，又或者是其他我所不知道的元件打造的計算機。

　　但至少不是電子管。

　　因為我沒有上手碰，所以不談體積和重量，單純只談它的開機速度和發熱情況就不可能是電子管。

　　一方面是這里的電源設備顯示它用到的是12V的鉛酸電池加電壓調節器，靠5V的直流電為它供電。

　　電子管起碼都需要100V以上的高壓電源，以我參與的107為例，它要用到的功耗高達數千瓦。

　　另外電子管的底層運行邏輯與其溫度密切相關。

　　電子管的物理基礎來源于理查森杜什曼方程，熱電子發射電流密度J與溫度T的關系為：JAT2e/kTJ。其底層運行邏輯依賴于熱電子發射，通過加熱陰極使電子獲得足夠能量逸出表面。

　　也就是說溫度越高，電子發射越多，電流越大。若溫度不足，發射電子量減少，電子管無法正常工作。

　　所以電子管需要預熱，從啟動到等待燈絲將陰極加熱到工作溫度，起碼要等數秒鐘時間。

　　所以它的元器件應該不是電子管。”

　　夏培肅說完后，錢院長內心感慨，專業人士就是專業人士，只是看了一眼就知道這不是電子管，還是得把華國最專業的一批人集中在一起，才有可能研究出個所以然。

　　他內心則又嘆了一口氣，如果有的選，他還真不想帶大家離開燕京，帶到這鳥不拉屎的地方來。

　　在座各位半導體專家里，不乏是因為他回國而跟著回國的，像吳錫九就屬于這類。

　　不僅自己要來這，妻子和子女都要跟著來。

　　錢院長內心想著自己能做的也就給他們爭取好點的待遇了。

　　夏培肅接著說：“不過也不一定。

　　它作為遠超我想象的造物。

　　電子管也不是不可能。

　　畢竟電子管也不僅僅只有熱電子發射這一種原理，還有場致發射和光電發射，FieldEmission和Photoemission。

　　前者是是指在強電場作用下，電子通過量子隧穿效應從材料表面逸出，無需加熱陰極至高溫。其理論基礎由福勒·諾德海姆在20年代的時候提出，主要依靠的是電子在高電場下的隧穿行為。

　　這個對溫度沒要求，但當前我們的理解，用到場致發射是需要超高電壓的，起碼是數千伏，甚至是數十千伏在尖端陰極產生強電場，使電子隧穿發射。

　　和這個情況也不符。

　　另外場致發射電子流難以像熱電子管的柵極那樣精確調控。

　　也不太像。”

　　別說什么華國科學家在那個時間點不知道場致發射。

　　X光就是基于場致發射原理研發出來的，1961年冷陰極X射線管已經在醫學和工業中實用化了，1958年華國科學院物理所就開始研究X射線管了。

　　其實在早年間，華國在很多前沿技術領域都有跟蹤，甚至是追趕。

　　夏培肅接著說：“另外一種是光電發射，光電發射也就是光子激發材料表面電子，使其克服功函數逸出。

　　這個是靠愛因斯坦的光電效應理論，但它需要外部光照射陰極。同樣不太符合。

　　但我之所以說電子管的可能性不能排除，是因為它太先進了，先進到超出我們當下的認知，萬一是我們所不知道的電子管類型，我們因為誤判而導致浪費時間，那樣就太糟糕了。

　　對我們而言時間就是生命。”

　　吳錫九補充道：“從現在來看，至少它不是我們所了解到的任何一種類型的電子管。

　　另外一個方向是晶體管，從功耗來看它更像是晶體管。

　　像我1955年的時候還在阿美莉卡念書，我在學術期刊上看到的TRADIC計算機，就和這個類似，體積小、功耗低、運行電壓低，且無需預熱。

　　當然我說的體積小是和電子管計算機比起來，從過去要占整整一個倉庫，縮小到一個房間。

　　包括TRADIC的內部電路圖和這個也很像。”

　　TRADIC，TransistorizedAirborneDigitaputer，晶體管化機載數字計算機，由貝爾實驗室為阿美莉卡空軍開發的第一臺全晶體管計算機，其開發始于1951年，并于1954年完成。

　　多說一句，這臺設備雖然是給空軍打造的，但它并沒有被藏著掖著，1955年3月14日，貝爾實驗室通過新聞發布正式宣布TRADIC為“第一臺全晶體管計算機”，并配有照片，就是上圖。

　　包括《大眾電子》的1955年6月刊也報道了TRADIC，稱其為“超級計算機”。

　　當時在麻省理工念書的吳錫九不知道TRADIC才不正常。

　　“但還是不符合常理，雖然晶體管能夠進一步小型化，但小到這個程度，還是超出了我的想象。”

　　晶體管于1947年由貝爾實驗室發明，1950年代進入實用化階段。

　　TRADIC計算機使用了約700個晶體管。

　　1958年，德州儀器和仙童半導體的分別發明了集成電路，將多個晶體管集成到單一芯片上。

　　但哪怕是仙童的創始人羅伯特，他也只覺得未來能夠集成數千個晶體管頂天了。

　　無論如何都想不到能集成到納米級。

　　更別說此時華國對晶體管的認識還僅僅停留在不穩定的毫米級。

　　“咳咳，抱歉，我說兩句。”謝希德舉手道：“我認為我們不能浪費時間，要勇于做出判斷，咳咳。”

　　謝希德是麻省理工學院的博士，也是復旦第一位女校長，常年從事表面物理和半導體物理的理論研究，56年被借調到燕京大學參與籌建半導體專業組的工作，58年的時候又回到申海。

　　她比燕京的專家們到的還要更早一點，在身體不適的情況下還是選擇舉家來攀枝花工作。

　　她說：“從理論的角度，它應該就是晶體管。

　　基于量子力學，硅的禁帶寬度是1.12eV和晶格常數是0.543nm，這二者已經被精確測定了。

　　晶體管的核心是PN結，通過摻雜控制電子和空穴的運動。

　　PN結的數學模型，描述了載流子擴散和漂移。而固體物理研究表明，材料的物理性質可能隨尺寸減小而改變。

　　薄膜和微粒的研究已涉及微米級效應。海森堡測不準原理和波粒二象性表明，電子在微小尺度下表現出波動性，具體到納米級會出現量子隧穿效應。

　　也就是硅晶體的晶格常數約為0.543納米，原子間距在0.20.3納米之間。理論上，晶體管的最小尺寸可能接近幾個晶格單位，也就是納米級。

　　一個10納米的結構能夠包含1820個硅原子。

　　而載流子運動，電子和空穴的平均自由程在硅中約為10100納米。

　　若晶體管尺寸縮小至此范圍，載流子仍可有效傳輸信號，理論上支持納米級運行。

　　PN結的耗盡區寬度會隨摻雜濃度增加而減小。固體物理表明，通過高摻雜和強電場，耗盡區可縮小至納米級，維持開關功能。

　　電子的德布羅意波長在常溫下約為10到50納米。當器件尺寸接近這一尺度，量子效應會顯著影響電子行為。

　　這暗示了晶體管可能在納米級運行，但也可能面臨干擾。而樹莓派的存在，讓我意識到，晶體管就是能夠在納米級運行。

　　另外固體物理研究表明，尺寸減小時，表面原子占比增加，這為小型化提供了理論依據。

　　也就是說如果制造工藝突破微米限制，晶體管尺寸是可以接近晶格尺度。

　　我去年看了費曼的書，他在《底部有無限空間》中提出，物理規律允許在原子尺度操作器件。

　　里面提到了用原子堆砌電路的可能性，這與納米級晶體管理念契合。

　　你們明白嗎？雖然我們不知道它是怎么制造出來的，是怎么實現的制造工藝的突破，但我認為就是晶體管。

　　這是理論物理給我的啟發。

　　這設備，我相信阿美莉卡有，蘇俄也有，我們應該是最晚拿到的，我們如果要追趕他們，無論是復刻，起碼做到微米級的晶體管，也得盡快確定方向。

　　我以我的專業判斷，它就是納米級的晶體管，我們得沿著晶體管集成化、小型化的路線走下去。

　　我們沒有多條技術路線探索的時間，也沒有多條技術路線同時并進的資源。

　　我們現在這里看似很多人，但如果分散，只會把白白的時間窗口浪費掉。

　　我認為它就是晶體管！而且就是納米級的晶體管以我無法想象的方式堆疊在這塊小小的設備上。”

　　林燃如果能聽到當下華國科學家們的推測，一定會欣慰的開懷大笑。

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