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哪些科学技术一旦取得突破,人类文明就将会突飞猛进?

时间:2022-07-21 13:06:13 热博 我要投稿

回顾人类的历史可以看到,假如某种特别有用的科学技术取得了突破,人类文明就会因此而出现堪称飞跃式的发展。过去是这样,未来理应也会如此,那么问题就来了,对于现代人类而言,哪些科学技术一旦取得突破,人类文明就会突飞猛进呢?

看到这个问题,相信很多人第一时间想到的答案就是可控核聚变,实际情况确实也是这样,关于这项技术相信大家已经比较熟悉了,简单来讲就是,可控核聚变可以给现代人类提供大量清洁且廉价的高品质能量,从而为人类文明的持续发展铺平道路。

值得注意的是,有一种常见的说法是,只要人类掌握了可控核聚变就可以拥有几乎无限的能量,这其实是比较片面的,因为人类目前正在试图突破的是氘和氚的核聚变,而这两种氢的同位素在宇宙中的丰度其实并没有想象中的那么高。

氢有三种同位素,分别是氕、氘、氚,尽管氢元素是已知宇宙中最多的元素,但它们基本上都是氕,其相对丰度大约为99.9844%,相比之下,氘的相对丰度却仅仅只有0.0156%左右,而因为氚具有放射性,其半衰期约为12.46年,所以自然存在的氚几乎可以忽略不计,以至于人类所需要的氚,都只能利用其他元素(如锂、铍)来制备。

因此可以说,只有当人类掌握了基于氕的可控核聚变,才称得上是“拥有了几乎无限的能量”,但话说回来,可控核聚变确实是太香了,所以就算只是突破了基于氘和氚的可控核聚变,人类文明也可以因此而突飞猛进,只有在进一步的发展过程中,才可能会出现“核燃料”不足的情况。

实际上,除了可控核聚变之外,我们还有一个非常值得期待的科技突破——量子计算机。

在人类文明的发展历程中,计算机的出现无疑是一个里程碑,有了计算机的帮助,人类对数据的处理能力得到了巨大的提升,进而使得人类的各种科学技术都得到了长足的发展。

计算机使用的是二进制数据模式,其基本单位被称为“比特”,每一个比特都可以是“0”或者“1”,比特数越多,其能够携带的信息就越复杂,我们可以简单地理解为,计算机对数据的处理其实就是对一大堆的“0”和“1”进行处理。

传统计算机主要用电流或电压的不同来表示“0”和“1”,比如说没有电流表示“0”,有电流表示“1”,除此之外,也有其他的方式来表示“0”和“1”,比如说机械硬盘就是用磁针方向的不同来表示,这些方式都有一个共同的特点,那就是它们表示的每一个比特都是确定的,要么就是“0”,要么就是“1”,这也被称为“经典比特”。

现在假设我们有两个比特,那么我们就可以用它们表示4种“0”和“1”的组合,即“0,0”、“0,1”、“1,0”以及“1,1”,对于“经典比特”而言,每一次都只能表示出其中的一种,而想要把这4种组合全部表示出来,就需要4次。

那有没有什么方法能够利用两个比特将这4种组合一次就全部表示出来呢?答案是肯定的,那就是“量子比特”。

相信大家对“薛定谔的猫”都有一定的了解,也对其中的那只“既死又活”的猫印象深刻,尽管这只是一个思想实验,但其描述的“量子叠加态”却是真实存在的,简单来讲就是,微观世界中的量子可以处于不同量子态的叠加状态。

“量子比特”就是基于这个原理,因此处于“量子叠加态”的“量子比特”就可以同时表示“0”和“1”,也就是说,只需要两个“量子比特”,就可以一次就上述的4种组合全部表示出来。

量子计算机使用的正是“量子比特”,所以这种计算机就可以对多个信息进行并行处理,而这正是量子计算机的强大之处。

随着“量子比特”数量的增多,量子计算机的算力也会呈指数级地提升,比如说两个“量子比特”可以同时处理4个信息,3个“量子比特”就可以同时处理8个信息,4个“量子比特”就可以同时处理16个信息……

从理论上来讲,一台拥有100个“量子比特”的量子计算机,就可以达到世界上所有传统计算机算力总和的大约100万倍。

由此可见,如果这项科学技术取得了实质上的突破,那人类对数据的处理能力将会得到空前的提升,借助量子计算机的强大算力,人类完全可以在短时间内就解决掉那些科学研究中的需要巨量计算的复杂难题,人类文明也将因此而突飞猛进。

值得一提的是,量子计算机甚至还可能帮助人类破解一个终极的谜题:人类的意识到底是什么?

我们知道,大脑是人类意识的物质基础,所以一个合理的推测就是,只需要彻底明白人类大脑的运行机制,就可以知道人类的意识到底是什么,而我们之所以迟迟无法破解这个谜题,其根本原因就是人类的大脑实在是太复杂了。

从本质上来讲,人类的大脑毕竟是一个实物,其复杂程度终究是有限的,所以只要人类拥有了算力足够强大的量子计算机,就具备了全面且细致地分析人类大脑的能力,到那个时候,“彻底明白大脑的运行机制”也就不是什么难事了。

好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。

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