王淦昌
毛主席在最近發表的“中國農村的社會主義高潮”序言上指示我們說:“中國的工業化的規模和速度,科學、文化、教育、衛生等項事業的發展的規模和速度,已經不能完全按照原來所想的那個樣子去做了,這些都應當適當地擴大和加快。”這個指示,充分地說明了,在當前祖國社會主義建設中,加速地發展科學和文化事業,已經成為我們,特則是青年人們的迫切任務了。
布爾加寧同志說:“我們面臨新的科學技術和工業革命的前夕。這個革命就它的意義來講,遠遠超過由于蒸汽和電氣的出現而產生的工業革命。”祖國需要科學,而目前的科學又在這樣一個偉大的革命時期。我們新中國的青年一代,生長在這偉大的祖國和偉大的時代里,該是多么幸福!我們青年一定要下決心為祖國的科學事業,獻出自己的力量。因此,這個新的“工業革命的前夕”的科學面貌究竟是怎樣的?最近幾年來世界科學發展到什么樣的地步?這就不能不成為每個青年所關心的問題。這篇文章里,我想簡單地談談目前科學中發展特別的幾個主要部門(原子能、電子學、半導體)的一些情況。
首先談談原子能的問題。原子能的發現,是近代科學上一件最偉大的事件。科學家們發現了原子的內部即原子核蘊藏著很大的能。這種能經過一定的原子核轉變,例如鈾原子核的分裂成氫原子核的凝集,和所謂鏈式反應,就可以大量地釋放出來。這些釋放出來的能,比同樣重量的物質經過化學變化(例如煤的燃燒)所釋放出來的要大幾百萬倍。我們平常改進工作,若能把效率增加一倍或兩倍,已經是不很容易,試想若能增加幾十倍以至幾百倍,簡直是不可想像!而原子能的發現和利用,實質上等于增加燃料的效率至幾百萬倍。蘇聯在前年7月,建立了世界上第一個原子能發電站。這個發電站的功率為5,000千瓦,但每晝夜只“燃燒”30克的鈾(體積不到2立方米)。而在同樣時間發同樣電功率的熱力發電站卻需煤120噸。這是何等重大的區別!目前,原子堆的基本“燃料”是鈾和釷。它們在地球的蘊藏量是非常豐富的,估計可用1,000年到2,000年。但科學家還可以從海水里的氫,提煉出重氫核和氫核,從而獲得能。這些都為動力提供新的取之不竭的來源。這難道還不是史無前例的工業大革命嗎?
蘇聯的第一個原子能發電站的出現,還不過是原子能在動力方面運用的開始。更大的更重要的還在將來。目前蘇聯和其他國家已在設計大至十萬千瓦的原子能發電站,并設計各種各樣的原子堆。其中體積和重量比較小的原子堆,可以裝在火車、輪船和飛機中,進行長距離無限制的航行,而不加燃料。那時,飛機可以飛出同溫層,在空氣稀薄的高空中飛行,繞地球一周的時期,將不到一晝夜。而原子火箭的出現,將使人們長久夢想的星際航行成為事實。當然,利用原子堆和加速器生產出各種放射性同位素,在工、農、醫和其他科學方面作示蹤原子和其他用途,其范圍將越來越擴大,而作用也將越來越顯著。
原子能是由于科學家們對于物質構造的研究而被發現的。可是,我們目前對原子核的了解是非常不夠的。例如,所謂“核力”(使原子核內中子和質子凝聚在一起的力)究竟是怎樣的?中子和質子的性質又是怎樣的?……這些,都是需要進一步研究的問題。蘇聯今年將完成一架世界上最大的同步穩相粒子加速器,它將產生100億電子伏特的質子。這為更深入地研究原子核問題創造了更有利的條件。可以相信,蘇聯對原子核進一步的研究,將會給人類做出更大的貢獻。
其次,讓我們來談談電子學(有時更廣泛地稱為無線電電子學)的問題。這是一門應用最廣的學科,它已經有60年的歷史,到今天它已幾乎滲透到一切科學和技術部門之中。電子學的主要內容是,利用物質中最趣最小而帶電的粒子(電子)的快速運動(近乎光的速度,即每秒30萬公里),及由電于的運動所引起的高頻率(每秒振蕩幾十萬次至幾百萬萬次)的電磁波(即無線電波),來解決一切
要求快而精確的問題。電子學對國民經濟和國防有重大價值。像無線電廣播、無線電報、電視和無線電測位(雷達),這是大家所熟知的。但近代電子學的成就,已遠遠超過這些。例如,五彩電視已試制成功。蘇聯最近已制造出一種快速電子計算機。這種計算機在一秒鐘之內,可以做8,000次十位數字的演算動作,而準確度可以達到十萬萬分之一。這就是說,一部電子計算機可以代替幾萬人的智力勞動。除此之外,電子計算機還可以將英文翻譯成俄文,還能下象棋、找資料等等。電子學儀器還可以作為自動控制和遠距離控制的工具:應用在原子能工廠和實驗室,可以使人不受放射性的損害;應用在無人管理的工廠和無人駕駛的飛機和火箭,可以代替人的繁重及危險性的勞動。可以預期,第一架飛向月球的原子火箭,將由電子學儀器來控制。此外,電真空器件,可以產生各種頻率和很大功率的電磁振蕩,還可以產生高能和強流的電子。這對于原子核物理研究:國防以及其他部門的研究,都有很大的作用。
電子學對研究天文、氣象也有很大的幫助。我們知道,有幾種天體(如太陽)除了發光外,還發出高頻率的無線電波;有的星球則并不發光,而只發射無線電波。以前我們用光學的望遠鏡看不到這些天體,現在用電子學儀器來探測出這些天體的無線電波,就可以“看見”這些星球了。電子學還可以利用不同波長的無線電波被在大氣中各種氣體成云、雨、雪所吸收、折射或散射的特性,來研究大氣的情況以及云、雨、雪的形成等問題。
因此可以這樣說:如果在我們目前面臨著的第二次工業革命中,原子能是新的動力源泉,那末,無線電電子學就是不可缺少的新的技術。它的作用是非常重大的。
還應該特別提出的,是近代科學關于半導體的研究問題。半導體是導電率介于金屬和絕緣體之間的一類物質,如鍺、硒、亞氧化銅和硫化鎘等均是。它們有許多特殊的性質,例如,可以使交流電變直流電、可以在受到光或熱時改變電阻等等,因而有很多用途。半導體物理學是物理學中最年輕、最重要的一個新的部門,它為科學技術開辟了新的途徑。半導體儀器可以代替真空管,其優點是體積小而輕巧(一個半導體三極閥還沒有一粒黃豆大),制造簡單,成本低,并且耐用。例如,它可以裝在飛升高空的儀器上而感到非常便利。又如,一個數值電子計算機需要幾萬個真空管一體積有幾個房間那么大,但假如都改用了半導體,體積就可以大大縮小,成本更可以降低幾十倍。因此,隨著電子學的發展,半導體儀器的需要將會極迅速地增加,它將在極大多數場合代替真空管,而引起電子學的技術上的革新。
半導體還可以直接把光能和熱能變成電能,因而可以被大量推廣到日常生活用途上。在蘇聯,已利用半導體來,作非常便利的電源供給器。人們只須把它放在一盞普通的煤油燈上,就可以產生一架小型收音機所需的電;一個爐子的熱,可以供一所房子所需的電。這種裝置,在缺乏電力的地方(如農村),有極大的用處。半導體器件也可以將太陽光變成電能。當太陽能能充分為人們所利用時,人類又將獲得了除原子分能以外的新的強大的動力奇源。當然,半導體也可以將人工產生的熱(煤、石油、原子能產生的熱)改變為電能。這樣,我們就得到一種嶄新的電力站。它不需要巨大的滑輪機和發電機,而是輕巧靈便的、具有強大能力的工作物。這樣,就可以節省大量的鋼鐵來作別的建設用途,使我們的建設加快。
此外,半導體儀器還有很多其他用途,例如制造整流器,光敏電阻,等等。這里不再一一細說了。目前,半導體的研究正在蓬勃發展時期。蘇聯和一些資本主義國家,都有很多科學家進行這方面的研究工作。
以上所述,只是目前時期世界科學技術部門中幾個比較大的部門發展的最概略的情況。但就從這些情況中,也可以看出,近年來世界科學飛躍進展的情況,以及科學發展的光明遠景。目前,這些科學仍在日新月異地變化著。我們國家的科學落后得太遠,我們必須急起直追,迅速地培養大批科學干部,特別是青年科學干部。我們必須老老實實地向蘇聯學習,鉆研最新的科學。我們必須大力加強和發展我們的科學研究事業,消滅科學研究工作中的空白點。這樣,才能在較短的時期內,趕上世界先進科學的水平。我們相信,我們一定能完成這一光榮的任務。因為我們有黨和毛主席的領導,有全國人民,特別是青年一代的積極努力,有蘇聯的無私幫助。我們一定能在很短的時期,把我國的科學事業繁榮起來,使它居于世界先進科學的行列中,而毫無愧色!