近年來(lái)，技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。它以令人印象深刻的速度運(yùn)行，要跟上它并不容易。想想智能手機(jī)及其多種形式的電信技術(shù)，從 4G 到 5G。光纖是一種簡(jiǎn)單的玻璃結(jié)構(gòu)，通過(guò)發(fā)射簡(jiǎn)單的光量子：光子，使我們的家中以可承受的價(jià)格擁有非常高速的有線互聯(lián)網(wǎng)成為可能。

不僅如此，物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè) 4.0 使我們的系統(tǒng)更加智能，通過(guò)超高效的無(wú)線技術(shù)遠(yuǎn)程控制它們，以優(yōu)化我們?cè)诩彝ズ凸I(yè)方面的功能。人工智能的出現(xiàn) 即將到來(lái)的量子計(jì)算機(jī)將能夠解決相對(duì)論量子力學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域以及從宇宙接收到的信號(hào)研究領(lǐng)域的幾個(gè)與科學(xué)相關(guān)的問(wèn)題，以試圖回答以下問(wèn)題：我們是孤獨(dú)的嗎？在宇宙中？但最重要的是，為什么我們“被迫”留在地球上，卻發(fā)現(xiàn)很難“簡(jiǎn)單地”離開(kāi)并訪問(wèn)屬于我們太陽(yáng)系的其他“附近”行星？如您所知，離開(kāi)大氣層需要巨大的能量，并且需要很長(zhǎng)時(shí)間才能到達(dá)附近區(qū)域（如月球）。我們受到懲罰了嗎？光速存在并且不可能達(dá)到光速的事實(shí)本身就是一種懲罰。

一切都圍繞著量子力學(xué)。想想我們將詳細(xì)看到的量子計(jì)算機(jī)，或者帶有晶體管和集成電路的基本電子設(shè)備，它們按照電氣工程定律適當(dāng)組裝，讓我們的智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備工作，然后想想所有的電子設(shè)備我們?cè)絹?lái)越多的連接和眾多的電動(dòng)汽車。

本系列文章的目的是突出（在我看來(lái)）純物理和技術(shù)的主題。從量子力學(xué)開(kāi)始，我們將最終談?wù)撃芰俊?/p>

在每篇文章的末尾，您會(huì)找到一個(gè)簡(jiǎn)短的文章和書籍列表，以深入了解該主題。顯然，在某些情況下，需要高水平的物理和數(shù)學(xué)知識(shí)，但我試圖簡(jiǎn)化并讓每個(gè)人都有機(jī)會(huì)接觸量子物理學(xué)和技術(shù)的不同方面。您會(huì)注意到，一些技術(shù)知識(shí)需要進(jìn)行布局。

我在 12 歲時(shí)愛(ài)上了電子產(chǎn)品，當(dāng)時(shí)我第一次打開(kāi)了電子管電視，然后構(gòu)建了一個(gè)簡(jiǎn)單的 RC 電路（工程師會(huì)明白我在說(shuō)什么）。從那時(shí)起，我享受著冒險(xiǎn)的每一分鐘。在完成工程學(xué)習(xí)后，我的另一愛(ài)好——物理學(xué)完成了我的科技之旅，在此過(guò)程中我結(jié)識(shí)了來(lái)自許多國(guó)家的科學(xué)家和工程師，并有機(jī)會(huì)討論各種話題?？茖W(xué)和技術(shù)的知識(shí)，科學(xué)家和工程師的視野，反之亦然，讓我從研究的角度（為什么我們會(huì)被引力波轟炸？）以及從工程的角度看待事物（我們?nèi)绾螜z測(cè)引力波？）。

在這個(gè)系列中，我邀請(qǐng)您乘坐我的時(shí)間機(jī)器，并通過(guò)不同的階段潛入物理和技術(shù)。

你準(zhǔn)備好了嗎？你坐得舒服嗎？這輛車是 DeLorean，但相信我，內(nèi)部 LED、LCD 屏幕和聲音會(huì)解釋所有細(xì)節(jié)。我忘了提到它沒(méi)有停車傳感器。

我們將從量子力學(xué)開(kāi)始。為什么是量子力學(xué)？我們對(duì)構(gòu)成物質(zhì)的粒子性質(zhì)的最好描述是由這門仍然被誤解的科學(xué)描述的。任何物質(zhì)的圣杯都是量子力學(xué)。

然后，我們將了解如何 創(chuàng)建量子計(jì)算機(jī) 并解釋相對(duì)論，愛(ài)因斯坦的理論，隨著引力波的探測(cè)和未來(lái)的太空旅行，它已經(jīng)改變并正在改變物理學(xué)。時(shí)間旅行可以嗎？我們?yōu)槭裁匆ピ虑?？人工智能將帶領(lǐng)我們探索其他行星的存在。人工智能將成為新的愛(ài)因斯坦。所以我們會(huì)從各個(gè)方面來(lái)談人工智能，包括工業(yè)方面。

在這個(gè)主要集中在物理學(xué)的廣泛概述之后，我們將轉(zhuǎn)向電信領(lǐng)域的技術(shù)，特別是電動(dòng)汽車、微電子和能源。我們將應(yīng)用量子力學(xué)的概念，從宏觀角度分析技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的目標(biāo)。

隨著云計(jì)算的興起、人工智能的普及以及物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)的大數(shù)據(jù)的更多使用，數(shù)據(jù)通信層從未像現(xiàn)在這樣更快和更多，電信從未像現(xiàn)在這樣參與硬件和軟件挑戰(zhàn)，需要更高效的電子設(shè)備（想想 5G 和即將到來(lái)的 6G）。

影響我們所有人的一個(gè)問(wèn)題是能源。我們周圍有很多能源，我喜歡稱之為自由能源或開(kāi)源能源，只是應(yīng)用物理學(xué)來(lái)為每個(gè)應(yīng)用程序收集大量電力，為各種電子系統(tǒng)供電或充電。物理學(xué)家正試圖發(fā)現(xiàn)每天影響我們的所有這些能量的科學(xué)意義。工程師想要收獲它，以便能夠以綠色方式為他們的設(shè)備供電。我們希望我們的設(shè)備無(wú)需電池。我們還在等什么？智能電網(wǎng)如何提高能源管理效率？

幾年來(lái)，配電系統(tǒng)對(duì)能源效率的需求，以及可再生能源的大規(guī)模整合，在新材料的出現(xiàn)推動(dòng)下對(duì)新技術(shù)的需求增加。電力電子是解決許多效率挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。隨著支持 5G 和快速充電的高傳輸速度的新型微電子技術(shù)的出現(xiàn)， 氮化鎵 和碳化硅等新型寬帶隙半導(dǎo)體將參與其中。 GaN 和 SiC 將在電動(dòng)汽車、5G、音頻和整個(gè)動(dòng)力總成領(lǐng)域等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。技術(shù)演進(jìn)正在加速其應(yīng)用，硅將很快離開(kāi)大功率領(lǐng)域。

在家加油：DC墻盒是您自己車庫(kù)的快速充電解決方案，可以連接到您的家庭光伏系統(tǒng)。

功率器件將提高 汽車 和節(jié)能應(yīng)用以及所有高壓 工業(yè) 應(yīng)用的效率和性能。具有高功率密度的強(qiáng)大、高效且具有成本效益的功率器件在使全球經(jīng)濟(jì)有效減少碳排放方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。氣候變化正在推動(dòng)替代能源的使用，緊隨其后的是汽車電氣化。Covid-19 大流行增加了對(duì)個(gè)人電腦、平板電腦、手機(jī)和服務(wù)器等電子設(shè)備的需求，以更有效地轉(zhuǎn)換能源。隨著 5G 設(shè)備和整個(gè) 物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的推出，這一趨勢(shì)將繼續(xù)下去。 管理能源轉(zhuǎn)換和消耗對(duì)于企業(yè)降低成本也至關(guān)重要。所有這一切都發(fā)生在一個(gè)會(huì)有越來(lái)越多的居民、越來(lái)越多的電子設(shè)備、越來(lái)越少的資源、被氣候變化破壞的土地和越來(lái)越多的垃圾的星球上。技術(shù)進(jìn)步是推動(dòng)人類復(fù)蘇和未來(lái)的唯一武器。

與冠狀病毒大流行相關(guān)的一個(gè)好消息是，這場(chǎng)危機(jī)似乎正在加速 從基于化石燃料的能源向可再生能源的轉(zhuǎn)變。隨著能源生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向綠色，大流行可能會(huì)加速這一進(jìn)程。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家正在實(shí)施更雄心勃勃的氣候政策和增加碳稅，重點(diǎn)關(guān)注綠色轉(zhuǎn)向以刺激經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇。電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車和氫動(dòng)力汽車銷量的增長(zhǎng)也將抑制對(duì)石油的需求。

總之，我們將通過(guò)歷史回顧來(lái)了解過(guò)去和不久的將來(lái)之間的差異。我們準(zhǔn)備好迎接下一個(gè)技術(shù)了嗎？教育應(yīng)該扮演什么角色？

但是等等，還沒(méi)有結(jié)束；我將帶你進(jìn)入一個(gè)平行的幻想世界，在那里你會(huì)遇到四個(gè)標(biāo)志著一個(gè)時(shí)代的科學(xué)家：愛(ài)因斯坦、麥克斯韋、牛頓和 特斯拉。在一次想象中的相遇中，他們將面對(duì)當(dāng)代技術(shù)，并表達(dá)他們對(duì)我們的生活如何因他們的發(fā)明而進(jìn)化的反應(yīng)和想法。