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大会开幕式
“二十一世纪的科技”- 香港中文大学博文讲座教授暨北京清华大学教授杨振宁
中国, 南京- 2001年9月17日
二百多年以前,富兰克林(1709-1790)在讲到未来年代时曾经说过“人类的知识将会大大增长,今天我门想不到的新发明将会屡屡出现。我有时几乎后悔我出生过早,不能知道将要发生的事物。”
他说得不错,这二百年来,人类知识确实大大增长了,也确实出现了许许多多新生事物。举凡火车、轮船、高楼、电灯、电影、电话、无线电都是富兰克林所没有看见过的。到了二十世纪后半,新生事物更是层出不穷:计算机、核能发电、电视、超音速飞机、人造卫星、激光、生物工程、器官移植、网络通讯、等等,等等,不但都是富兰克林所没有见过的,也是比他晚一百年的人都梦想不到的事物。
为什么人类历史发展到了二十世纪能有如此高速的进步?回答很简单:科学发展通过五、六个世纪的蕴酿、萌芽与成长,到了二十世纪达到了技术起飞的地步,从而使人类的生产力以指数的速率年年增长,使致力于新技术的人数年年增加,使投资于新技术的资金年年增长,所有这些发展造成了二十一世纪的今天的兴旺前景。
举两个简单数据来证实上面所说的高速发展情况。第一个数据:二百年前世界农业人口占总人口80%以上;而今天美国农业人口只占全人口1%到2%。以这么少的农业人口,而农业产品还可以出口,表示农民生产力已达以一挡百的效率。第二个数据:近三十年来新成立的科技公司之总资产已接近一万亿美元(见美国 Fortune 杂志1998 年4月27日),这是史无前例的加速重点投资。
在讨论二十一世纪科技发展前景以前,让我门先看一下二十世纪两个极重要的科技发展的起源:近代计算机与 DNA 的双螺旋结构。
近代计算机
1930年代开始就已经有了用许多真空管连接起来的计算机,可以说是近代计算机的远祖。可是要进化成近代计算机还须要两个关键性的新观念与新技术。第一个是数学家 J. von Neumann (1903-1957) 所提出的观念。他在1945年于讨论一个新计算机的结构时,曽写道:
The overall logical control of the machine will be effected from the memory... by orders formulated in a binary digital code.
(此机之总体逻辑将由记忆部门之程序控制,这些程序用二进位数字表示。)
这是革命性的新观念,因为程序记在记忆中,极容易,也极迅速地,可以更改,不必经过人的操作。所以近代计算机实际应称为“储存程序的计算机”(Stored puter)。
为什么引进此观念的人是数学家 von Neumann 而不是工程师呢?这里面有一令人深省的道理:von Neumann 曽在数理逻辑领域做研究,而此领域一重大突破是Godel(1906-1978)所引进的 Godel 数:用数字表列所有可能的逻辑命题(Propositions)与证明(Proofs)。 Von Neumann 对 Godel 数有极深的认识,所以想到应把此逻辑领域的突破引到计算机结构中,从而产生了储存程序的计算机。
第二个是 1950年代的半导体的发现。半导体代替了真空管,而半导体体积可以非常小,所以今天可以很便宜地大量制造功能相当于一百