物理改变世界 物理学和计算机(修订版)/数字文明 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 文明进步

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030477248

版次：1

商品编码：12213310

包装：简装

丛书名： 物理改变世界

开本：32开

出版时间：2017-05-01

页数：264

内容简介

本书从数字文明的高度回顾了物理学与计算机相辅相成的历史，讨论了计算机和计算机中的物理，分析了计算机发展所面临的物理限制和物理学为未来计算技术所提供的的可能前景。本书内容丰富、取材多面，可帮助理工科大学生、研究生以及物理和计算机专业的科学技术工作者开阔眼界、了解全局。

目录

目录

丛书修订版前言 / i

丛书序 / iii

2017年修订版说明 / v

2005年再版前言 / vii

初版前言 / xi

第一章从“结绳记事”到卡片计算机 / 1

人类有史以来进行过多少次算术运算？ / 2

曼哈顿计划 / 3

卡片计算机 / 5

什么因素限制了计算速度？ / 6

数的进制和存储 / 9

大数和小数 / 12

第二章用真空管和延迟线制造的电子计算机 / 15

“逻辑控制”：一问便知是天才 / 15

“蛤蟆”继电器和逻辑电路 / 18

真空管“开关” / 24

记忆屏幕和延迟线存储器 / 26

内部程序控制的冯？诺伊曼计算机 / 27

一张假想的“机器指令”表 / 30

磁性存储元件 / 36

我国的第一台电子计算机 / 38

第三章“于无声处听惊雷”——半导体的崛起 / 40

没有用武之地的半导体 / 41

电子能带、p型和n型半导体 / 42

半导体器件的崛起 / 48

MOS和硅“平面工艺” / 52

半导体逻辑电路 / 56

半导体存储器 / 59

SSI、MSI、LSI、UISI、VLSI和GSI / 63

半导体异质结构 / 68

磁盘和光盘 / 71

第四章计算机世界 / 75

计算机和“算计”机 / 77

软、硬、虚、实的关系 / 78

计算机语言 / 82

从POP到OOP / 87

操作系统 / 90

知识产权和软件共享 / 94

巨机不巨、微机不微 / 97

从单机到网络 / 104

并行计算的兴起 / 109

从网络到超级计算机 / 113

第五章物理学家的好助手 / 122

实验控制和数据采集 / 122

模拟信号和数字信号 / 123

中断处理 / 124

并行接口和串行接口 / 125

USB通用串行总线 / 127

PCI外部设备连接总线 / 127

核电子学标准的兴衰 / 129

高能物理实验 / 132

从头算起 / 134

计算机“代数” / 137

物理学中的人工智能 / 139

第六章计算机带来的物理学 / 142

费米-巴斯塔-乌勒姆“实验” / 142

“孤子”和“孤波” / 146

遍历问题和“反KAM”定理 / 148

非线性系统中的混沌现象 / 151

分子动力学和“长尾巴”行为 / 154

“夸克禁闭”和“渐近自由” / 157

计算物理和实验数学的诞生 / 160

生物信息学和计算生物学 / 162

第七章计算方法中的物理学 / 167

人工黏滞性 / 167

列昂多维奇边界条件 / 168

采样定理和测不准关系式 / 170

由演化过程计算定态分布 / 172

差分格式里的物理 / 174

元胞自动机和格子流体力学 / 175

重要性抽样法 / 178

遗传算法 / 182

NP完备问题和“自旋玻璃” / 183

可算性、有限性和递归 / 186

语言和计算机的复杂性 / 188

第八章计算机受到的物理限制 / 194

最快能多快？ / 195

最小能多小？ / 196

可以不消耗能量进行计算吗？ / 198

发热和冷却 / 201

联线问题 / 203

有没有量子限制？ / 205

第九章物理学和未来的计算机 / 208

量子阱、量子线和量子点 / 209

光计算机 / 213

自旋微电子学 / 217

超导计算机 / 219

分子电子学 / 222

DNA计算 / 224

量子信息和量子计算 / 227

第十章没有结束的话 / 231

英汉对照兼索引 / 238

后记 / 242

《文明的织锦：技术、社会与人类命运的交响》 引言： 人类文明的演进史，本质上是一部技术迭代与社会结构重塑的历史。从钻木取火的微光到信息洪流的奔涌，每一步飞跃都根植于对自然规律的深刻洞察与对工具的巧妙运用。本书并非专注于某一特定学科的硬核剖析，而是以一种宏大的、跨学科的视角，审视技术革新在不同历史阶段如何如同强大的驱动力，深刻地改变了人类的生存状态、思维模式乃至文明的整体走向。我们试图描绘一幅技术、社会、文化相互作用的复杂织锦，探究那些塑造了我们今日世界的关键转折点，并展望未来可能出现的图景。 第一部分：古老的回响——基础技术的奠基 第一章：火种与石器：生存哲学的初啼 本章将追溯技术的最原始形态。这不是对考古学发现的简单罗列，而是探讨早期技术行为对人类心智结构的奠定作用。石器制作中的几何思维，火的驯服所带来的时间观念和社会凝聚力的改变，如何构建了人类对“改造自然”的最初认知。我们会深入分析农业革命——一项技术奇点——如何从根本上重塑了定居模式、食物盈余与社会等级的诞生。讨论的重点在于，这些看似基础的技术，实则预示了复杂的社会组织和对资源分配的永恒焦虑。 第二章：文字与轮子：信息与流动的革命 轮子象征着对空间限制的突破，它不仅改变了运输效率，更在军事、贸易和城市规划中留下了深刻的印记。而文字的发明，则是信息存储和远距离、跨代际传播能力的质变。本章将分析书写媒介（从泥板到莎草纸）的演变，如何影响了知识的精英化与权力的集中。我们将探讨早期官僚体系的建立如何依赖于信息记录和传递的技术支持，以及由此催生的法律、税收和行政管理的复杂性。 第三章：轴心时代的智慧与工程的结合 轴心时代（Axial Age）不仅仅是哲学和宗教的爆发期，它也与当时冶金术、水利工程等应用技术的发展密不可分。本书将考察古希腊的机械思维如何影响了其城邦的民主实践（例如计时器、攻城器械的复杂性），以及罗马帝国如何通过其无与伦比的土木工程（水道、道路系统）实现了大规模的、持久的统治。这不是关于工程学的细节，而是关于工程思维如何成为维护和扩张文明结构的重要工具。 第二部分：中世纪的沉潜与文艺复兴的勃发 第四章：技术的中转站：丝绸之路与知识的汇流 中世纪并非一个技术停滞的时代。本章聚焦于技术知识在不同文明间的传播与融合。阿拉伯世界的学术继承与创新，以及他们对数学、天文学的贡献，如何通过贸易路线反哺欧洲。重点讨论造纸术和印刷术的早期发展及其对知识传播的潜力，尽管其全面爆发尚需时日。我们将探讨手工艺传统中蕴含的实用智慧，以及炼金术等边缘探索如何为后来的科学范式转换积累了必要的实践经验和实验精神。 第五章：印刷术：认知革命的加速器 古腾堡的活字印刷术被视为西方现代化的关键催化剂。本书将详细分析印刷术如何颠覆了知识的稀缺性，降低了教育门槛，从而直接或间接地推动了宗教改革、科学革命和民族主义的兴起。我们关注的不仅仅是书籍的数量增加，更是信息传播速度和广度带来的社会心理变化——例如，公众舆论的形成、标准语言的固定化，以及对权威解释的挑战。 第三部分：工业的洪流——力量的重新定义 第六章：蒸汽、钢铁与工厂的诞生：能量的解放 工业革命是人类历史上第一次真正意义上摆脱了对生物能源（人力、畜力、风力、水力）的绝对依赖。蒸汽机的发明标志着人类对热能的驾驭，它不仅是机械上的进步，更是一场社会生态学的重构。本章将探讨工厂制度如何重塑了时间概念（从自然节奏到机械节拍），家庭结构的变化，以及城市化进程中出现的新的社会矛盾与阶级划分。我们将分析钢铁冶金技术的进步如何为基础设施建设奠定物质基础。 第七章：电力与通信的交织：距离的消融 电力技术，特别是爱迪生和特斯拉的竞争，彻底改变了人类的昼夜节奏和生活方式。从工厂的自动化到城市照明，电力渗透到社会肌理的每一个角落。更重要的是，电报和电话的发明，首次实现了信息的“实时”远距离传输，极大地加速了全球商业和外交的速度。本章将探讨这种即时性如何开始培养现代社会对“速度”的依赖感和对“连接”的渴望。 第八章：规模经济与组织的复杂化 工业化不仅需要技术，更需要组织技术。大型企业的出现、现代管理理论的萌芽，都是对新生产力和复杂供应链的回应。我们将考察铁路网的铺设如何成为国家统一和市场整合的强大力量，以及这种对系统效率的追求如何反过来要求更精密的社会管理和更强大的国家干预能力。 第四部分：信息时代的先声——计算思维的萌芽 第九章：从机械计算到逻辑抽象：图灵的遗产 虽然本领域的研究往往聚焦于数字时代，但本章将回溯计算思维的哲学根源。从莱布尼茨的通用语言构想到巴贝奇的分析机，再到阿兰·图灵对“可计算性”的严格定义，我们将梳理出人类如何将复杂的逻辑过程抽象化为可执行的、机器可理解的指令集。讨论的重点在于，这种抽象化的能力，本身就是人类心智对世界进行模型化的最高体现。 第十章：电子的黎明：晶体管与小型化的必然 晶体管的发明是技术史上最伟大的“降维打击”。它意味着计算能力不再被庞大、昂贵且耗能的真空管所限制。本章将分析半导体技术的突破如何为微电子时代的到来铺平了道路，使得计算能力开始从政府和大型机构走向更广泛的应用。我们会探讨这种小型化对电子设备设计哲学的影响，以及它如何为个人化技术的爆发埋下伏笔。 结论：技术图景的延展与人类的选择 本书的最后一部分将超越历史回顾，转向对技术影响的深刻反思。技术不是价值中立的工具，它们携带着设计者的偏见、时代的局限和经济的驱动力。我们将讨论技术进步所带来的伦理困境（例如，工业污染对环境的长期影响、信息传播对真相的侵蚀），以及社会结构如何塑造技术，反之亦然的动态反馈回路。最终，我们希望读者能够以更具批判性的眼光来看待当下正在发生的变革，认识到技术的“改变世界”并非宿命，而是需要人类智慧去引导和审视的持续过程。我们提倡一种有意识的技术参与，而非被动的接受。 本书特色： 本书摒弃了纯粹的技术编年史叙事，而是专注于技术与社会形态的互动关系。它跨越了数千年，将从农业革命到信息时代的诸多关键技术节点，置于宏大的文明演进框架下进行考察。语言力求清晰、富有洞察力，旨在为非专业读者提供一个理解“技术如何塑造了我们”的全面框架。

评分☆☆☆☆☆

我被这本书的书名所吸引，它直接传递了一种强烈的因果关系：“物理改变世界”。这让我思考，究竟是怎样的物理定律，以何种方式，深刻地影响了我们所处的这个世界？而当“物理学和计算机”这两个词汇并列出现，并与“数字文明”相连接时，我的好奇心更是被点燃了。我一直觉得，我们如今所处的数字时代，离不开计算机的强大能力，而计算机的强大能力，其根源又在于对物理世界的深刻理解。我非常期待这本书能够为我揭示这种隐秘而又深刻的联系。它是否会讲解，从经典力学到量子力学，物理学的每一次重大突破，是如何为计算机技术的进步铺平道路的？又或者，它会探讨，计算机的计算能力，如何反过来帮助我们更深入地理解那些复杂的物理现象？我希望这本书能够提供一个宏观的视角，让我看到物理学作为一门基础科学，如何不仅仅是描述自然，更是推动着人类文明，尤其是我们这个日益被数字技术渗透的文明，不断向前发展。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名，一开始就吸引了我。“物理改变世界”，这句话本身就蕴含着一种震撼人心的力量。我一直觉得，物理学是最基础、最普适的科学，它解释了我们周围的一切，从微小的粒子到浩瀚的宇宙。而“物理学和计算机”的组合，更是让我眼前一亮。在我的印象中，计算机科学的发展，很大程度上就是建立在物理学的基础之上的，比如半导体技术，比如信息的存储和传输。所以，当这本书标题中同时出现这两个关键词时，我立刻联想到了它可能要讲述的，是物理学的原理如何赋能计算机技术，进而推动整个“数字文明”的进程。我迫切地想知道，那些在实验室里被发现的物理定律，是如何一步步转化为我们今天所使用的各种数字设备的？是什么样的物理思想，孕育了如今蓬勃发展的数字世界？我希望这本书能够带领我进行一次穿越科学史的旅程，让我看到物理学的发现如何成为了计算机革命的催化剂，最终塑造了我们现在所生活的这个高度互联、信息爆炸的数字时代。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就吸引了我，深邃的蓝色背景，点缀着抽象的电路和星辰，似乎在预示着一场跨越微观粒子与宏大宇宙的探索。我迫不及待地翻开第一页，想着那些我曾经在课堂上只敢仰望的物理定律，是否能在这本书中找到更生动、更直观的解读。我总是对物理学的力量感到着迷，它如何从最基本的规则出发，塑造了我们所见的整个世界，从手机里的芯片到我们头顶的星空，无一不遵循着物理学的法则。而当计算机科学的概念被引入时，我更是充满了期待。我常常在想，这两者之间究竟有着怎样深刻的联系，计算机的逻辑和计算能力，是否能够帮助我们更好地理解那些抽象的物理现象，反之，物理学的原理又如何为计算机的发展奠定基石。这本书的书名，本身就传递了一种强大的信息，物理的改变，或许就是数字文明的基石，也可能是数字文明的催化剂。我希望这本书能够为我揭示更多关于这两大领域的奥秘，让我能够用一种全新的视角去审视我所生活的这个科技日益发达的时代。我对那些复杂的公式不畏惧，只要它能带领我窥探到事物运作的本质，我愿意投入全部的注意力去理解。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本书的时候，正是对现代科技的发展感到一丝困惑的时候。人工智能、大数据、量子计算，这些词汇如潮水般涌来，让我觉得既兴奋又有些无所适从。我一直觉得，要真正理解这些日新月异的数字技术，绕不开物理学的根基。毕竟，我们今天所享受的数字便利，很大程度上都是建立在对物质世界深刻理解的基础上的。比如，半导体芯片的原理，不就是量子力学的应用吗？我们手机里储存的海量信息，其背后是怎样的物理机制？而这本书的名字，《物理改变世界 物理学和计算机(修订版)/数字文明》，似乎恰恰点中了我的痛点。它暗示了物理学不仅仅是描述自然规律的工具，更是推动人类文明进步，尤其是数字文明诞生的核心驱动力。我期待这本书能够为我梳理清楚这种内在的联系，帮助我理解那些看起来遥不可及的科技概念，究竟是如何从基础的物理原理一步步演化而来的。我希望它能像一座桥梁，连接起我脑海中碎片化的知识，让我能够更清晰地看到科学发展的脉络，从而对这个正在被数字技术重塑的世界，有一个更深刻、更全面的认识。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对科技发展充满好奇心的普通读者，我对“物理学”和“计算机”这两个词汇的结合总是充满惊喜。在我看来，物理学是探究宇宙万物运行规律的基石，而计算机则是我们理解和改造这个世界的重要工具。两者结合，必然会激发出无数的火花。这本书的书名《物理改变世界 物理学和计算机(修订版)/数字文明》直接点出了它所要探讨的核心主题。我一直好奇，那些我们日常生活中看似寻常的电子设备，它们内部是如何运作的？是什么样的物理原理让信息得以传输和处理？而计算机本身，是否也借鉴了某些自然的物理模型？我希望这本书能够用一种易于理解的方式，将物理学中那些精妙的定律，与计算机科学中的核心概念巧妙地联系起来，让我明白，我们今天所处的“数字文明”的崛起，并非空中楼阁，而是深深植根于物理学的土壤之上。我期待能够通过阅读这本书，获得一种“拨云见日”的顿悟感，能够更加透彻地理解技术革新背后的科学逻辑，也能够对未来科技的发展趋势，有一个更清晰的预判。

评分☆☆☆☆☆

院士写的书，有深度！好书！

评分☆☆☆☆☆

不错不错不错

评分☆☆☆☆☆

很不错的书呢赞一个好评

评分☆☆☆☆☆

送货快，质量好，学习中。。。。

评分☆☆☆☆☆

文芸を性命にするものは今少しうつくしい夢を見なければ幅が利かない。

评分☆☆☆☆☆

很详细，也比较好懂！

评分☆☆☆☆☆

这套丛书真是不错，这次再版也是修订了很多内容。

评分☆☆☆☆☆

价格实惠。活动给力，下次再来吧

评分☆☆☆☆☆

物理极致详解，感谢著者，感谢科学出版社。