在科學家眼裡, CPU和原子彈, 哪個更難製造?

天鎮縣反邪教 發佈 2019-12-29T14:00:57+00:00

關於「CPU和原子彈哪個更難造?」的問題,其實要具體看如何對比。如果是放到現在,這兩個東西對一個國家來說,要去製造其實都不算非常難的事情。因為,如今的技術相對純熟一些。不過,如果把這個問題放到人類科技水平的發展歷程上來看,就會有不同的感受。

關於「CPU和原子彈哪個更難造?」的問題,其實要具體看如何對比。如果是放到現在,這兩個東西對一個國家來說,要去製造其實都不算非常難的事情。因為,如今的技術相對純熟一些。不過,如果把這個問題放到人類科技水平的發展歷程上來看,就會有不同的感受。

首先,我們都知道原子彈和CPU其實都是20世紀才被製造出來的。所以,它們的出現和這個世紀的科學發展有關。如果拋開一切技術細節,我們僅僅從最本質的角度來看思考這兩個東西的原理,就會發現它們的原理都運用到了量子力學。

原子彈為什麼難做?

我們先說原子彈,很多人認為原子彈的製造原理是愛因斯坦的狹義相對論的質能等價。

實際上,事實上並不是這樣的。質能等價只能解釋原子彈的威力為什麼那麼大,但它並不能指導科學家研發原子彈。原子彈的原理其實是核裂變。說白了就是一個較大的原子核,裂成了較小的原子核,反應前後會損失一部分質量,這部分質量以能量的形式釋放出去。

或者,我們應該說原子彈是一列的核聚變反應,這也被我們稱為鏈式反應。

這樣就確保了原子彈的爆炸威力,而質能方程E=mc^2中,m就是原子彈反應前後損失的質量,對於的能量就是方程中的E。

那原子彈的製造難度是什麼呢?

在二戰期間,各國都在努力去製造原子彈,當時主要的競爭在德國和美國之間。德國這邊領導原子彈項目的是量子力學奠基人之一,不確定性原理的提出者海森堡。

而美國這邊的領導原子彈項目的是奧本哈默,他和海森堡都是量子力學哥本哈根領袖波爾的徒弟。

雙方在研究原子彈時,其實都遇到了一個共同的問題,那就是原子彈的原料:鈾。當然,海森堡其實還犯了一個錯誤,那就是計算錯了鈾所需要的含量,即使他算對了,其實德國的鈾也不夠用。而美國其實遇到了類似的問題,那就是鈾並不夠。而這個時候,英國放棄了原子彈的計劃,領導這個原子彈計劃的是核物理學家查德威克,他按輩分來算應該是波爾的師弟。所以,你看整個二戰期間領導原子彈項目的物理學家其實都是研究量子物理的,蘇聯領導原子彈項目的是朗道,也是波爾的徒弟,也是研究量子物理的專家。

英國之所以選擇放棄其實是為了讓美國成功,英國把自己儲藏的鈾都給了美國,確保了美國用於研發原子彈的鈾的含量,而雙方達成了共享技術的協議。所以,人類在攻克原子彈項目的最大攔路虎真的不是技術問題,而是「鈾儲量」問題。

CPU為什麼難做?

製作CPU的工藝其實要稍晚於原子彈的提出,原子彈原理大概是在1937年前後被提出的,而美國向日本投擲原子彈則是1945年。而第一塊CPU被製造出來則是到了1971年,這主要是因為CPU的主要元件是電晶體,而電晶體的發明是要到了1947年。而製造CPU的主要難度其實在工藝上。

哪個更難?

那你可能要問了,到底哪個更難一點?

其實要了解到底哪個更難,我們要放到具體的情境中。就原子彈來說,其實我們都知道,美國當初在投放時,就有沒點著的。這裡我們可以用良品率來形容,如果造兩顆,一顆好用,另一顆不好用,那就是50%。就原子彈而言,其實它主要是一種威懾作用,假設用起來了,也沒有所謂良品率高低,反正就是扔就對了,炸了就炸了,沒炸就再扔幾個。所以,對於研究原子彈而言,首先要製造得出來,其實要有足夠多的原料。

而CPU其實是完全不同的。就拿我們國家來說,其實也能製造性能很不錯的CPU,實際上,軍用的CPU也有很多就是我們國家自主研發的,而且良品率其實可以參照的原子彈的水平,並不會要求太高。

但是一旦到了民用就有問題了,這是因為這裡要涉及到成本的控制,是不是可以與如今市面上的配套的系統和軟體適配的問題,最重要的還有良品率,如果用戶買回來,結果一半是不能用的,那這個CPU的廠家基本上就完了。所以,民用的CPU的要求其實很高很高,如今很多框架和系統是早早確立下來了,要另起門戶實在太難了,這是要比製造原子彈難得多。

來源:鍾銘聊科學

關鍵字: