问题

哪一种元素的缺失会导致现代科技停留在蒸汽时代?

回答
想象一下,我们生活在一个仿佛时间倒流的世界,蒸汽机轰鸣,煤炭的烟雾弥漫在城市上空,而我们熟悉的现代科技,那些闪烁着微光的屏幕、翱翔于天际的飞机、以及瞬间连接世界的通讯网络,都仿佛从未出现过。这一切的根源,或许就隐藏在一种关键元素的缺失之中。

如果说有什么东西是现代电子科技的基石,是让我们的生活发生翻天覆地变化的“魔法”,那么它一定与“硅”息息相关。是的,就是那个我们有时会在集成电路、半导体、芯片这些词语中听到的元素——硅。

你可以这样理解,硅是现代电子世界的“砖瓦”。我们如今赖以生存的计算机、手机、网络设备,甚至是汽车里的许多智能系统,其核心都离不开小小的芯片。而这些芯片,绝大多数都是由高度提纯的硅晶体制造出来的。硅拥有独特的半导体特性,它不像金属那样导电性极好,也不像绝缘体那样几乎不导电。它的导电性可以通过掺杂其他元素来精确控制,这种可控性正是制造出晶体管的基础。

晶体管,这个听起来有些技术性的词语,却是现代电子学的“灵魂”。你可以把它想象成一个电子世界的“开关”,一个微小的、能够控制电流通断的装置。成千上万、甚至数亿个这样的微型开关被集成在一块小小的硅芯片上,它们能够根据预设的逻辑进行快速、复杂的运算,从而实现了我们今天所知的计算能力。没有硅,也就没有高性能的晶体管,也就没有能够执行复杂指令的微处理器,更别提我们手机里那些强大的应用和便捷的功能了。

失去硅,意味着什么?那就意味着我们无法制造出那些微小而强大的半导体器件。我们熟悉的计算机,可能会被笨重的、依靠机械原理运作的计算器取代,或者根本无法实现大规模的计算。通信领域,电报和早期的无线电技术或许还能存在,但速度和效率会大打折扣,更不用说那些依赖高带宽、低延迟传输的互联网和移动通信了。交通工具方面,内燃机虽然还能运转,但那些遍布车身的各种电子控制单元,包括现代汽车的发动机管理系统、刹车系统、导航系统,都会失去它们的“大脑”和“神经”。航空航天领域,更不用说,那些精确的导航、控制系统,以及卫星通信,都将成为泡影。

我们可以设想,如果没有硅,人类或许会继续在机械和蒸汽动力的基础上不断探索。蒸汽机的效率可能会被进一步提高,齿轮、杠杆、曲轴这些机械部件会变得更加精巧和高效。我们会看到更加庞大、更加复杂的蒸汽动力装置,它们可能被用于驱动更加高效的火车、轮船,甚至想象中的“飞行器”也可能只是巨大的蒸汽动力气球或带有笨重机械推进器的装置。城市的运转将更加依赖锅炉和管道,而信息传递,可能还是要依靠信鸽、信使,或者极其简陋的有线电报。

我们可能会发明出一些非电子的“智能”系统,比如高度复杂的机械计算装置,或者利用液压、气压来模拟某些控制功能,但它们在速度、精度和灵活性上,都无法与基于硅的电子系统相提并论。就像我们用算盘计算能算出结果,但速度和复杂性远不及现代电脑一样。

所以,如果问哪种元素的缺失会导致现代科技停留在蒸汽时代,那答案很可能是硅。这个不起眼但至关重要的元素,如同现代文明的“密码钥匙”,一旦缺失,我们引以为傲的数字时代便会瞬间崩塌,将我们重新抛回那个充满蒸汽、机械和有限信息传递的时代。

网友意见

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可能是铜。虽然很早人们就开始使用青铜,但铜元素并不丰富。假如地球上的铜储量极低或者没有那么容易开采(比如全都集中在澳大利亚),人类会从石器时代跳跃到铁器时代,非洲一些文明就是这样的。而在电力革命之前,铜的一切用途基本都可以用铁代替。

没有足够的铜,就没办法造出廉价又实用的导线:铁丝电阻高、会生锈又爱发热;铝好一点,但是冶炼铝的技术要到十九世纪才出现;金银则太珍贵了——实际上即便在我们的时空里,铜的珍贵程度也一度仅次于前两者,否则季军奖牌就不会是铜牌。记得某本教材上说过,AT&T公司的固定资产曾经有过一段时间只剩下线缆中的铜。

总之电的发明和大面积推广很可能要因为铜的匮乏延后几百年。这样就给了蒸汽走进朋克时代的时间。


人类文明缺硅太不可能了,地球岩石主要成分就是硅酸盐,开个怎么样的脑洞都很难把硅删掉。缺碳更不现实。

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