爱华网原刊于《三联生活周刊》，2000年
迄今为止，摩尔定律已经应验了35年，可以说整个信息时代都是这一伟大预言的产物。但最终，计算能力持续的成倍增长会趋于停止。那时会发生什么？
孩子们期望每个节日都得到一个新的电子游戏系统，并理所当然地认为它会比上一个节日得到的那个快上一倍。你会在生日那天收到一个音乐贺卡，它的计算能力比二战时期盟军所有的计算机加在一起还要强大。 这一切都要拜摩尔所赐。摩尔定律催生出了一个数千亿美元的产业，令人瞠目。但如今，全世界的经济命运和繁荣都悬于同一个问题：2020年之后，以芯片(或硅)为基础的计算机技术是否依然会遵循摩尔定律？ 芯片制造者可以在一个指甲盖大小的芯片上使其容纳的晶体管数量成倍增加，做法是通过紫外线照射把显微镜下才能看到的极小线路蚀刻到硅晶片上。一个奔腾芯片上的典型线路的宽度只有人的头发的1/500，绝缘层只有25个原子那么厚。 然而物理学原理显示，芯片上集成电路的数量不可能永远成倍地增长下去。最终，晶体管会变得很小，使得其硅元件的大小接近分子的水平。在如此不可思议的微小空间里，奇异的量子力学原理将发挥作用，电子不需要穿越彼此的空隙就可以跳来跳去。就像水会从有裂隙的水龙带中渗出一样，电子会从原子大小的线路和绝缘体中喷射而出，形成极短的电路。其实，电子预言家们几十年前就为摩尔定律敲响了警钟。物理学家卡瓦尔-米德说：“天要塌了是一个重复出现的主题。”但他承认，在2014年以前，物理学定律还会有最后的辉煌。晶体管元件正在接近可怕的最后极限--宽度达到0.1微米(10-7米)，绝缘层厚度达到几个原子的水平。去年，英特尔的工程师保罗·派肯在《科学》杂志上公开撰文，警示摩尔定律可能失效。他写道：“对这类问题，目前没有已知的解决办法。” 没有“已知的”，是不是就没有呢？寻找硅的替代品的活动已经成为一场运动，成为使用计算机的人所追求的一个神圣目标。物理学家们已经开始了创建下个世纪硅谷的竞赛，而且已经在理论上探讨了一些替代方案。 ●光纤计算机 这种计算机以光束代替电流。不像线路，光束可以彼此穿越，有可能制造出三维的微处理器。光纤晶体管已经问世，不过元件还过于庞大和笨重。目前相当于一部台式机的光纤计算机有一辆汽车那么大。 ●DNA计算机 最天才的想法是利用DNA来进行计算，把双结构的分子作为一种生物计算机磁带(与二进制中用“0”和“1”编码不同，它使用“A”、“T”、“C”、“G”四种核酸来编码)。这一手段为压缩巨大的数字提供了光明的前景。大的银行和机构也许有朝一日会用上它。不过，DNA计算机是一种尚不实用的发明，它是一堆充满了有机液的管子，在近期不会取代台式机。 ●分子和点式计算机 另一种奇思妙想。分子计算机和量子点式计算机分别用单分子和单电子取代硅晶体管。目前这两种思路面临巨大的技术问题，比如批量生产原子线路和绝缘体。还没有造出切实可行的原型机。 ●量子计算机 这是整个竞赛中最大的一批黑马。量子计算机有时也被称作超霸计算机(ultimate computer)，其原理是将激光或无线电光束导入一群有序排列的原子核，每一个原子核都像陀螺一样旋转。当光束从原子身上反射回来的时候，带动某些原子旋转。通过研究旋转是如何产生的，可以实现非常复杂的计算。 美国中央情报局现在焦急地盯着这些新发明。
在这些发明中，量子计算机的威力尤其强大，有朝一日它们也许可以破译CIA对付不了的最艰深难解的密码。在近期之内，实验室里的量子超级计算机不会使CIA的系统陷于瘫痪。这些计算机极为敏感，哪怕是极小的扰乱--比如偶然穿过的宇宙射线--也会改变从事计算的原子的定位，从而破坏计算。现在，量子计算机只能在5个左右的原子上进行极小的计算。要想真正对人类有用，它们必须能用上亿个原子进行计算。 显然，所有这些设想都不够成熟，大多还停留在纸上的阶段，即便是那些已经做出了原型机的也过于粗糙，根本无以对硅的传统与效率构成挑战。 不过，科学技术最终会把一个个不可能变成可能，把可能变成更好。几十年前的人不能想象手机和互联网，今天的人也许不能想象硅纪元之后的计算时代。但有一点确定无疑：不可思议的事情还会不断地发生。
