被元素統治的科技公司與未來世界

被元素統治的科技公司與未來世界

沒有科技就沒有真正的人類文明。幾千年來,一直是科學技術的進步推動了人類社會的發展。

今天,我們已經可以走出太陽系,飛向月球和火星,窺視人類的基因,製造正在接近智能化的交通工具,幾小時內到達地球的任意地點,大批量的生產人們生活所需的各種物資。

當我們為現代科技能夠達到的成就而感嘆的時候,是否要探究科技進步的基礎?因為人類對於元素物質使用技巧的提升,導致科學技術的進步,釋放出來的生產力,才最終推動了人類社會的發展。

沒有碳,沒有有機物,更有沒自然界,也沒有火。

沒有鐵,工業革命不會開啟,甚至我們現在只能生活在原始社會中。

沒有硅,就不會有信息時代的到來。

頂級的科技公司所擁有的技術和能力的基礎,也是由各種元素或元素組合提供的。如果在某個應用領域,發現新的高適應元素,顛覆式的技術創新會說來就來。

被元素統治的科技公司與未來世界

火,碳、氧元素,原始社會。

火種的保存和利用為人類掀開統治這個地球的新篇章。狩獵,取暖,燒烤或煮熟食物,燒製陶器,冶煉金屬......對碳、氧元素的表象認知和使用,讓人類獲得了第一次科技和生產力的爆發。雖然那時候的人們不知道火為何會燃燒的原理,但不影響對火的利用。

被元素統治的科技公司與未來世界

燒製陶器,對粘土的利用,極大的改善了人們的生活條件。

粘土,是顆粒非常小的(<2μm)可塑的硅鋁酸鹽。除了鋁外,還包含少量鎂、鐵、鈉、鉀和鈣,是一種重要的礦物原料。

被元素統治的科技公司與未來世界

冶煉青銅,進而締造青銅時代。火的使用,幫助人類開始利用自然元素,開啟攀升科技樹的第一顆火種。

青銅是金屬冶鑄史上最早的合金。10-25%的錫與銅配比冶煉青銅。由於錫的加入,青銅的熔點為800度左右,冶煉難度大為降低。銅的熔點在1083度。

被元素統治的科技公司與未來世界

鐵,鐵器時代。鐵(iron)是一種金屬元素,原子序數26鐵在生活中分佈較廣,佔地殼含量的4.75%。鐵的使用經歷了漫長的時期。鐵質農具,鐵釘,干將莫邪,漢劍唐刀,歐洲中世紀騎士的板甲,都是鐵元素在歷史上的廣泛應用。

被元素統治的科技公司與未來世界

鐵+橡膠,工業革命的基礎。沒有鐵的使用,沒有發現橡膠,就不會有工業革命。

十五世紀末,哥倫布發現美洲,讓歐洲人發現了橡膠和更多的黃金。1826年,漢考克發現了用機械使橡膠獲得塑性的方法,奠定了現代橡膠加工方法的基礎。18世紀中葉,英國人瓦特改良蒸汽機之後,密封問題困擾蒸汽機的發展。直到發現橡膠是一種密封性很好的材料時,工業革命才解決了最核心的動力問題。

有了橡膠,工業革命才有在技術上實現的基礎。由於蒸汽機的使用,機器內部構件也發生了本質變化。木質構件無法承擔新的動力。有了鐵,才有了煤鐵爐、珍妮紡紗機、鐵路、火車頭、工作母機,這些意義非凡的發明最終幫助西方各國完成工業革命。

1839年,一位名叫查爾斯·固特異的美國人,在一次偶然的機會,用硫磺處理過的橡膠燒製之後能得到一種即結實又有延展性還耐高溫的新材料。這個新材料就是硫化橡膠。橡膠製品絕大部分是硫化橡膠,至今成為最重要的工業材料之一。

被元素統治的科技公司與未來世界

硅,連接了信息時代。硅,原子序數14,在地殼中,它是第二豐富的元素,構成地殼總質量的26.4%,僅次於第一位的氧(49.4%)。

1969年德國人尤爾根·戴德羅夫赫爾穆特·格羅特羅普發明了芯片,讓我們的世界從此步入快車道,至今還在影響著人類的文明進程。

硅是人類最容易獲得的元素之一,特殊之處在於它本身是接近與完美的半導體,這個特性幫助人類最終進入到信息時代。硅在晶體管市場佔據了主導地位。可以這樣說,離開硅,世界經濟會馬上崩潰,科技和生產力水平也會退回到工業時代。

被元素統治的科技公司與未來世界

跟硅相關有一個大名鼎鼎的摩爾定律。被稱為計算機第一定律的摩爾定律是指存儲器上可容納的晶體管數目,約每隔18個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。摩爾定律是由英特爾名譽董事長戈登·摩爾發現的。

被元素統治的科技公司與未來世界

現代社會中,除了硅構成了信息時代的基礎之外,還有很多元素與我們密切相關。

鈾,進入核子時代的基礎元素。鈾(Uranium)是原子序數為92的元素,其元素符號是U,是自然界中能夠找到的最重元素。1789年M.H.克拉普羅特(Martin Heinrich Klaproth)首先從瀝青鈾礦中發現了“鈾”。

因為發現了自然界的鈾元素,才有了後續的很多事情。

1938年,德國物理學家奧托·哈恩、莉澤·邁特納和哈恩的助手弗裡茨·斯特拉斯,在實驗中開始使用中子轟擊重元素鈾的原子核,發現了核裂變。這項技術最終用在了核能和武器等方面,改變了人類歷史。

被元素統治的科技公司與未來世界

甲烷和液氧,化學火箭的動力,人類走向太空的動力。化學火箭是用化學火箭發動機推進的火箭。其中,液體火箭常用作人造衛星、飛船、航天飛機等航天器的運載火箭。

被元素統治的科技公司與未來世界

液氧甲烷推進劑此前並沒有得到多少關注,隨著馬斯克的SpaceX和藍色起源選擇液氧甲烷作為新航天發動機的動力,新一代的液氧甲烷發動機卻成為火箭工業的新寵。SpaceX猛禽發動機、藍色起源BE-4是液氧甲烷發動機,中國的藍箭、星際榮耀、九州雲箭等公司也在研製液氧甲烷發動機。

SpaceX、藍色起源致力研發的重複使用航天運載器讓廉價航天成為了現實中的事情。

被元素統治的科技公司與未來世界

新能源車領域的特斯拉汽車是行業標杆之一。特斯拉成功的打破美國少數車企壟斷的市場格局,並在全球新能源市場開花結果。最近暴漲的股票也顯示了特斯拉的發展前景。

隨著最近特斯拉與寧德時代的一紙合作,讓磷酸鐵鋰電池站上風口。

目前動力電池分磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池兩類,磷酸鐵鋰電池因成本和安全優勢應用於商用車領域,三元鋰電池因較高的能量密度應用於乘用車領域。以特斯拉Model 3為例,其基礎版50度電,如果使用磷酸鐵鋰電池成本是3萬元,而使用三元鋰電池則需要6萬元。

無鈷電池對國產特斯拉成本產生重大影響。而鈷元素做為三元鋰電池的核心原料,近幾年鈷價翻了十幾倍。

如果有更廉價的適用元素出現,新能源領域的突破也就指日可待了。

被元素統治的科技公司與未來世界

被稱為“黑金的”石墨烯,其實也是碳元素的一種形態。

石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。

石墨烯是目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料,是一種屬於21世紀的材料。石墨烯可以被廣泛應用於智能汽車、無人機、航空、機器人、智能穿戴、健康醫療、VR/AR等領域。

被元素統治的科技公司與未來世界

這個地球上無處不在的元素,其實是科技的基石和磚瓦,從而成為人類社會科技和生產力進步的最初源泉。科技時代和巫術時代的最終走向,其實在歷史上有過較量。因為我們掌握了元素應用帶來的力量,並選擇了科學的力量來戰勝了意圖走向巫術、迷信的力量,人類社會才成為現在的樣子。

在現代社會發現了那些依然生活在原始社會的部落,因為當地環境和元素礦物的制約,在沒有外力的干預下,直接導致無法自主的攀升科技樹,甚至直到今天還停留在刀耕火種的時期時代。

還有一個例子是滿清政府,拒絕火藥武器和科技進步的乾隆,選擇的方向是愚民和愚昧,沒有保護國家的力量,也沒有釋放生產力來養育越來越多的人口,導致後來中國社會和民生的全面崩潰和凋敝。而西方文明依靠工業革命中釋放出來的力量,逐漸成為當時世界的中心。

現在的中國也因為銅礦資源的匱乏,甚至影響到武器彈藥的研發和生產,到今天還是鋼彈殼。對比之下,銅彈殼在武器領域的性能要略強於鋼彈殼。這很現實,也很無奈。

日本是國家層面的多種元素礦產匱乏,影響科技發展,導致科技樹有點畸形的典型例子。比如在新能源領域,大多數國家都在選擇電能作為新能源汽車的動力,日本卻是氫能這種看似另類的選擇。

鐵、鉛、銅、銀、金、鋰、鈷、氮化鎵、碳化硅、針狀焦、石墨烯......是今天科技時代需要的元素基礎。有了這些元素,我們才能在能源存儲、芯片技術、半導體以及所有農業、工業、第三產業領域得以發展。

被元素統治的科技公司與未來世界

也只有這些元素的廣泛存在和可利用,成為當下科技公司能夠利用科技力量創新發展的基礎和必要條件。

我們可以從科研機構、科技公司對元素認知的程度,來管窺可以預見的未來。

隨著我們對於各種元素的認知加深,科技樹進化到更高的層級,也許會發現暗物質、曲速引擎元素、零點能元素......新的顛覆式改變,在於科技的進步,更是對新元素的良好利用。


分享到:


相關文章: