近年來，技術(shù)取得了長足的進步。它以令人印象深刻的速度運行，要跟上它并不容易。想想智能手機及其多種形式的電信技術(shù)，從 4G 到 5G。光纖是一種簡單的玻璃結(jié)構(gòu)，通過發(fā)射簡單的光量子：光子，使我們的家中以可承受的價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，通過超高效的無線技術(shù)遠(yuǎn)程控制它們，以優(yōu)化我們在家庭和工業(yè)方面的功能。人工智能的出現(xiàn) 即將到來的量子計算機將能夠解決相對論量子力學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域以及從宇宙接收到的信號研究領(lǐng)域的幾個與科學(xué)相關(guān)的問題，以試圖回答以下問題：我們是孤獨的嗎？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“簡單地”離開并訪問屬于我們太陽系的其他“附近”行星？如您所知，離開大氣層需要巨大的能量，并且需要很長時間才能到達(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)看到的量子計算機，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，讓我們的智能手機和可穿戴設(shè)備工作，然后想想所有的電子設(shè)備我們越來越多的連接和眾多的電動汽車。

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

在每篇文章的末尾，您會找到一個簡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，但我試圖簡化并讓每個人都有機會接觸量子物理學(xué)和技術(shù)的不同方面。您會注意到，一些技術(shù)知識需要進行布局。

我在 12 歲時愛上了電子產(chǎn)品，當(dāng)時我第一次打開了電子管電視，然后構(gòu)建了一個簡單的 RC 電路（工程師會明白我在說什么）。從那時起，我享受著冒險的每一分鐘。在完成工程學(xué)習(xí)后，我的另一愛好——物理學(xué)完成了我的科技之旅，在此過程中我結(jié)識了來自許多國家的科學(xué)家和工程師，并有機會討論各種話題。科學(xué)和技術(shù)的知識，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測引力波？）。

在這個系列中，我邀請您乘坐我的時間機器，并通過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 屏幕和聲音會解釋所有細(xì)節(jié)。我忘了提到它沒有停車傳感器。

我們將從量子力學(xué)開始。為什么是量子力學(xué)？我們對構(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)建量子計算機 并解釋相對論，愛因斯坦的理論，隨著引力波的探測和未來的太空旅行，它已經(jīng)改變并正在改變物理學(xué)。時間旅行可以嗎？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因斯坦。所以我們會從各個方面來談人工智能，包括工業(yè)方面。

在這個主要集中在物理學(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)。

隨著云計算的興起、人工智能的普及以及物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動的大數(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 和即將到來的 6G）。

影響我們所有人的一個問題是能源。我們周圍有很多能源，我喜歡稱之為自由能源或開源能源，只是應(yīng)用物理學(xué)來為每個應(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，配電系統(tǒng)對能源效率的需求，以及可再生能源的大規(guī)模整合，在新材料的出現(xiàn)推動下對新技術(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 將在電動汽車、5G、音頻和整個動力總成領(lǐng)域等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。技術(shù)演進正在加速其應(yīng)用，硅將很快離開大功率領(lǐng)域。

在家加油：DC墻盒是您自己車庫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大、高效且具有成本效益的功率器件在使全球經(jīng)濟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 大流行增加了對個人電腦、平板電腦、手機和服務(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 物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的推出，這一趨勢將繼續(xù)下去。 管理能源轉(zhuǎn)換和消耗對于企業(yè)降低成本也至關(guān)重要。所有這一切都發(fā)生在一個會有越來越多的居民、越來越多的電子設(shè)備、越來越少的資源、被氣候變化破壞的土地和越來越多的垃圾的星球上。技術(shù)進步是推動人類復(fù)蘇和未來的唯一武器。

與冠狀病毒大流行相關(guān)的一個好消息是，這場危機似乎正在加速 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，大流行可能會加速這一進程。經(jīng)濟發(fā)達(dá)國家正在實施更雄心勃勃的氣候政策和增加碳稅，重點關(guān)注綠色轉(zhuǎn)向以刺激經(jīng)濟復(fù)蘇。電動汽車、混合動力汽車和氫動力汽車銷量的增長也將抑制對石油的需求。

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

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