数字文明

郝柏林，1934年6月生于北京市。1959年毕业于乌克兰国立哈尔科夫大学物理数学系。后在中国科学院物理研究所工作。1978年晋升为研究员、副所长。1980年11月当选为中国科学院院士。现任物理学系研究员、博士生导师。兼任中国博士后基金会副理事长、陈嘉庚国际学会常务董事。曾任中国科学院理论物理研究所副所长、所长。 主要从事理论物理、计算物理、非线性科学和理论生命科学的研究。涉及固体电子能谱和声子谱、金属红外性质、高分子半导体理论、统计物理模型、相变和临界现象、临界动力学、闭路格林函数方法、动力电网计算、天线计算、地震活动性统计分析、群论知识工程系统、计算机程序设计、混沌动力学和符号动力学、DNA序列分析等领域。 1997年夏，在把英文专著《实用符号动力学与混沌》书稿送出之后，郝柏林着重转向理论生命科学领域研究。早在1985年，他就着手补充生物学知识。之后，又访问国际生物学数据库并下载软件。1995年与生物学部邹承鲁院士，共同组织香山会议，并主编出版《理论物理与生命科学》一书。1999年郝柏林在一份《院士建议》中提出，尽快建立国家级的生物医学信息中心，引起政府有关部门的重视。第二年，他与合作者共同撰写《生物信息学手册》。之后又在联合举办的研究生班系统讲课，批量培养年青一代生物信息学人才。 发表论文130余篇，出版中英文著作11种。“套磁介质天线的研究”，获1978年中国科学院重大成果奖；“三维晶格统计模型的封闭近似解”，获1987年中国科学院重大成果奖；《漫谈物理学和计算机》一书，获1990年中国物理学会第一届优秀科普书刊编著奖；“实用符号动力学的研究”，获1992年中国科学院自然科学奖一等奖和1993年国家自然科学奖二等奖；《实用符号动力学》一书，获1995年国家新闻出版署第7届全国优秀科技图书奖二等奖，1997年获国防科工委科技进步奖二等奖；“统一描述平衡和非平衡系统的格林函数理论研究”，获1999年中国科学院自然科学奖一等奖和2000年国家自然科学奖二等奖，相关论文获美国ISI颁发的1981-1998年度“经典引文奖”。2001年获“何梁何利基金科学与技术进步奖”。

《物理改变世界:数字文明物理学和计算机》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可能前景。电子计算机的发展使人类进入了数字文明时代。计算机原来应物理学的需求而出现，也由物理学准备了它诞生的物质条件。在20世纪，物理学首先成为立足于实验、理论和计算三大支柱之上的成熟的科学。在21世纪，包括生命科学在内的整个自然科学正在沿相似的道路前进。电子计算机正在全面进入生产技术、科学研究和社会生活的各个领域，彻底改变着整个人类文明的进程。

序言 再版前言 初版前言 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4 卡片计算机6 什么因素限制了计算速度8 数的进制和存储10 大数和小数15 第二章 用真空管和延迟线制造的电子计算机 “逻辑控制”：一问便知是天才18 “蛤蟆”继电器和逻辑电路21 真空管“开关”28 记忆屏幕和延迟线存储器31 内部程序控制的冯·诺伊曼计算机32 一张假想的“机器指令”表35 磁性存储元件43 我国的第一台电子计算机46 第三章 “于无声处听惊雷”——半导体的崛起48 没有用武之地的半导体49 电子能带、p型和n型半导体51 半导体器件的崛起58 MOS和硅“平面工艺”63 半导体逻辑电路68 半导体存储器72 SSI、MSI、LSI、UISI、VLSI和GSI76 半导体异质结构83 磁盘和光盘86 第四章 计算机世界91 计算机和“算计”机93 软、硬、虚、实的关系95 计算机语言100 从POP到OOP106 操作系统110 知识产权和软件共享115 巨机不巨、微机不微119 从单机到网络127 并行计算的兴起133 从网络到超级计算机139 第五章 物理学家的好助手146 实验控制和数据采集147 模拟信号和数字信号147 中断处理149 并行接口和串行接口150 USB 通用串行总线152 PCI 外部设备连接总线153 核电子学标准的兴衰155 高能物理实验159 从头算起161 计算机“代数”164 物理学中的人工智能167 第六章 计算机带来的物理学171 费米-巴斯塔-乌勒姆“实验”171 “孤子”和“孤波175 遍历问题和“反KAM”定理178 非线性系统中的混沌现象181 分子动力学和“长尾巴”行为185 “夸克禁闭”和“渐近自由”189 计算物理和实验数学的诞生193 生物信息学和计算生物学195 第七章 计算方法中的物理学202 人工黏滞性202 列昂多维奇边界条件204 采样定理和测不准关系式205 由演化过程计算定态分布208 差分格式里的物理211 元胞自动机和格子流体力学213 重要性抽样法216 遗传算法221 NP 完备问题和“自旋玻璃”223 可算性、有限性和递归226 语言和计算机的复杂性228 第八章 计算机受到的物理限制236 最快能多快?237 最小能多小?239 可以不消耗能量进行计算吗?241 发热和冷却244 联线问题248 有没有量子限制?250 第九章 物理学和未来的计算机254 量子阱、量子线和量子点255 光计算机261 自旋微电子学265 超导计算机268 分子电子学272 DNA计算273 量子信息和量子计算 第十章 没有结束的话 英汉对照兼索引 后记