哪些科学技术一旦获得突破，将会让人类文明实现飞跃？为什么？:绝对是可控核聚变反应堆!目前，美国和中国都正在花费巨大的人力物力刷这个科技树。可以说，一旦掌

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绝对是可控核聚变反应堆!

目前，美国和中国都正在花费巨大的人力物力刷这个科技树。可以说，一旦掌握这个技术，人类将得到近乎零成本的清洁能源，势必将引发第四次工业革命，然后会形成以核聚变电厂为中心的工业辐射状发展，引领社会变革。

现在社会上的很多问题，归根结底都是能源问题。现代社会直接在能源方面的消费，能占到社会所有消费的40%到50%，假如我们有了又多又便宜的能源，直接表现是我们身边各类工业用的原材料都会变得很便宜（因为比如像金属冶炼等都是能源消耗的大老虎）。

我们开开脑洞，假如我们有了可控可持续核聚变反应堆，我们可以拿它来做什么:

1：解决淡水荒的问题： 我们完全可以通过电解海水的方式来获得纯净的淡水，甚至污水处理厂都可治这么干，不仅解决了污染问题，还实现了城市中水的无限利用，沙漠地区可以用大功率制冷装置来让空气中的水蒸气凝结，我们将解决缺水的问题。

2：无线供电技术的普及： 我们周围所有的用电器甚至汽车都可以通过无线来供电，尽管这种供电方式的效率很低，但我们的电多的用不完啊。

那时候，我们的各类手持设备移动终端，只要在基础设施建设良好的城市里，就不需要充电，由于没有电池这个瓶颈的限制，很多移动终端性能可以做的非常强大。

我们的家中的家用电器，也不再需要通过电源线来供电（此处参照刘慈欣的《三体黑暗森林》中的一段，连水杯都有加热功能）。

汽车可能以基本不需要加油了，因为只要有公路的地方，道路两旁就有微波电力辐射的装置。

3：粮食的工业化生产： 我们可以用便宜的原材料建造粮食工厂，再用便宜的电能来制造强光，高密集度的种植粮食作物，粮食成本也会变低。

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如果中国有了这项技术，画面太美好，不敢想像。

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人类文明的进步往往是建立在科学技术发展之上的，科技的重大突破甚至能够给人类带来新的产业革命，将人类的文明快速向前推进。历史上，蒸汽机的发明与改进促成了第一次产业革命的发生；发电机、电动机等电力设备的发明促成了第二次产业革命的发生。第三次、第四次产业革命也是由科技的重大突破催生出来的。

一般而言，人类很难准确预测下一次产业革命会是由怎样的科技突破催生出来的，不过可以大体知道一项技术的突破能够产生怎样的影响。可以推动人类文明发展的重要技术有很多，这里简单地提几个：

1.电池

锂电池的发明者已经获得了诺贝尔化学奖。锂电池的出现为人类进入信息时代发挥了非常重要的作用，若是没有锂电池，你的手机可能会有砖块那么大，并且安全性也没有太好的保障。可是锂电池仍然满足不了人类对电池的需求，汽车产业有朝着以电力作为动力来源的趋势方向发展，而锂电池难以作为动力来源规模化地用在汽车产业上。目前比较有潜力的是氢燃料电池，也许这种电池能够给人类带来一次电池方面的革命，进一步推动其他产业的发展。

2.可控核聚变

很多年前，人类就为实现可控核聚变努力着，并且在托克马克、仿星器中取得的成果已经让人看到了希望。一旦实现了可控核聚变，能源问题就可以在很长一段时间内得到根本性的解决。

3.免疫细胞治疗、干细胞治疗

大约有三分之一的人在一生中会遭遇癌症。癌症之所以难以被攻克，一个主要原因是免疫系统不会将其视为另类。通过调控人体的免疫系统，使其对肿瘤细胞进行精准的应答，就能够实现抗肿瘤的目的。目前这一技术已经有了快速发展。干细胞法治疗疾病也有了越来越多的临床应用。

4.量子技术

上世纪是量子力学建立以及催生半导体等产业发展的时期，本世纪里量子技术有望进入突飞猛进的快速发展期。量子技术目前主要在量子通信、量子计算、量子精密测量领域小试牛刀。虽然是身手小试，可做出的工作却是传统技术所难以实现或无法实现的。中国的量子通信技术已经有了应用，谷歌也实现了“量子霸权”，量子技术会在本世纪对人类的文明发展产生巨大影响。

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第一，要突破最小化高能显微镜。这样的显微镜对物理化学、人体结构、医学治疗、天文观察等等领域非常重要。

第二，突破地球大气实现每秒超过四十公里的太空旅行。

第三，找到超耐高温、低温的、千年不变的材料。

这样将会让人类文明实现质的飞跃。

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美国已经运行了量子计算机，是当前最能让人类文明获得飞跃发展的技术突破。它的计算速度比超级计算机快100万倍，它可以模拟人的思维，还可能超过人的智慧。5G6G是高科技应用的手段，量子计算机是高科技应用的大脑。非常可怕，万能的魔鬼来了。

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超级容量电池。试想一辆电动汽车安装一块笔记本电脑大小的电池，续航能力达2000公里，且充电一次只需十几分钟；这种电池用在手机上，充一次电可续航半年；一组超级电池组用在波音777飞机上，一次充电可从北京飞到纽约?，那时可控核聚变发电已相当成熟安全，一度电的成本只有现在的十分之一?你想想，人类社会会有多大的变化！

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题有野心挺好。谈点直觉仅供参考。科学技术突破，若按碰巧发现青霉素，怕是不再可能。未来的高科技，需以深层科学原理为先导。

本文重点谈物理思维的突破与创新，旨在跳出某些神逻辑的怪圈与陷阱。然后就技术装备的创新给一些思路与设想。

物理思维的突破口是“密度分布法”

●数学，是建立抽象模型的操作技术，特定的模型只适用于特定的场合，既不能精确过度，也不能误差太大，模型不能乱套，这是常识。

●物理，研究物态系统动力学关系。“动”表现为实体的运动，“力”依赖于场的传递。物理学≡动力学，研究实体与场之间的关系。

●现行动力学模型，如，矩阵方程、波动方程、波函数、路径积分，并不适合场效应。

●笔者认为，引力·能量·电流·磁强·波频——都是实体运动扰动空间所激发的场效应。

●场，也叫真空场、空间场、场空间。场有多种：引力场、电磁场、电场、磁场，

●场效应的操作，可简化为真空场密度，包括场的质量密度、能量密度、概率密度。

●费米子，主要是电子(e?)与质子(p?)，或者说是正负电子，既有基于自身自旋半径的净密度，也有基于在附近震荡的毛密度，不能只在本地自旋而不在附近震荡。

●质子内部的夸克环相当于一个正电子，其余相当于玻色子或高密度场介质，作为繆核。

●中子本质，不过是在特定约束条件下由电子与质子强电磁力作用(即弱核力)的复合粒子。

●基本原子，电子与质子构成二体系统是氕原子，作为构造复合原子的基本原子。

●实体逻辑，在氕原子的内空间，核外电子与核内电子，二者的动量矩守恒。

●各种原子，在大质量天体如超新星内部，氕原子相互叠加，有了轻重原子与超重原子。

●矿物来源，由于超新星爆炸，有了地球，密度分布不同原子混乱分布，成为地球矿物质。

电子的概率密度分布的意思

概率密度，主要指核外电子在原子内空间与核内电子在核子内空间之高速运动轨迹出现的次数或点数的概率。其中：

原子内空间核外电子活动半径≈原子半径，r=0.1纳米，平均以v=2200千米/秒循环震荡，每秒循环次数n=v/2πr=14万次。由此可推：

①核外电子的径向概率分布的线密度：

ρ?=n/r=1.4×10?/10?1?=1.4×101?[m?1]

②核外电子的切向概率分布的面密度：

ρ?=n/πr2=1.42×102?[m?2]

③核外电子的径切双向概率分布的体密度：

ρ?=n/4.2r3=3.4×103?[m?3]

核子内空间核外电子活动半径≈核子半径，r*=2.8费米，平均以v=22万米/秒循环震荡，每秒循环次数n*=v/2πr*=140万次。由此可推：

④核内电子的径向概率分布的线密度：

ρ*?=n*/r*=1.4×10?/(2.8×10?1?)=5×102?[m?1]

⑤核内电子的切向概率分布的面密度：

ρ*?=n*/πr*2=1.42×103?[m?2]

⑥核内电子的径切双向概率分布的体密度：

ρ*?=n*/4.2r*3=3.4×10??[m?3]

从核外电子与核内电子的概率分布密度可见，原子与核子的内空间几乎被1个电子填满。

而且，电子欲争自由活动的抗简并压在密度分布上的综合效应，导致原子与核子的刚性。

核外电子的概率密度分布的意义

意义1：解释原子光谱的超精细结构

电子在概率分布各个点位，都在扰动原子内空间的场介质，激发不同频率的电磁波，面密度电子点数=电磁波的波数：ν(~)=ρ?。

由此可见，核外电子轨迹的概率密度分布，决定了原子外空间分布了密不可分的电磁波。

意义2：解释脑细胞电池的记忆结构

显然，人类大脑海马体的脑细胞电池的核心要素是核外电子。核外电子在脑细胞电池的概率分布，取决于不同的外界刺激性信号，而信号的本质，就是特定频谱的电磁波。

场介质的质量密度与能量密度

根据正负电子湮灭反应，电子发生器释放在真空管中的光电子(e?或e↓)被置入互为反向的强磁场，有一个电子颠倒了南北极，变成正电子(e?或e↑)，当正负电子分别被加速到光速时，设法将二者碰撞，即可发生湮灭效应：

e↓+e↑+2×?m?c2≡γ↓+γ↑+2hc/λ?

湮灭的本质是电子急剧膨胀为场量子(引力子兼光量子)，实物质与场介质之间突变，其中：

电子质量?场量子质量，电子的自旋势能?引力子自旋势能，电子动能?光子辐射动能。

由此容易得到几个推论，构成场效应方程组：

推论1：场量子质量(γ)≡电子固有质量

即：γ=m?=9.11×10?31kg=0.511MeV/c2

推论2：引力子自旋势能≡电子自旋势能

即：Ep=hc/λ?=m?c2，有：h=m?cλ?

推论3：光子辐射动能≡电子位移动能

即：Ek=hc/λ=?m?v2，有：λ=2hc/m?v2

推论4：光子自旋半径=光子波长÷2π

即：r(γ)=λ/2π=c/2πf

推论5：光子质量密度=电子质量÷光子体积

即：ρ(γ)=m?/4.2r(γ)3

推论6：光子势能密度=电子势能÷光子体积

即：σ(γ)=m?c2/4.2r(γ)3

推论7：大粒子场效应≡n个电子当量场效应

即：?mv2=(m/m?)hc/λ，有：λ=2hc/m?v2

场量子是模拟的充满空间的拓扑单元

真空不空，已经为科学界公认。既然真空充满了无空隙的场介质，场量子就不能是球体。

否则，如果按面心体分布，就会有25%的空隙，此空隙就是光子与超距论的致命瑕疵。

因此，场量子只能是随机应变的拓扑性的在本地震荡的飘带，很像大海的波浪。

但是，由于“本地波节的浪涌”与“本地漩涡的旋转”，皆可作为等效的谐振子。因此，为了简明扼要，我们仍可把光子当作漩涡球。

场量子可以是连续性递弱的场密度

真空，是物质存在的特殊形式，也可以叫无形物质。无形，意味着无定形或无量子。

换句话说，空间密度随着引力场半径延伸而递减，没有像电子一样独立存在的场量子。

但为了定量，场量子可以是对场介质属性所模拟的引力子和或光量子的统计学模型。

不妨规定：把电子自旋运动扰动场介质所对应的场量子叫引力子或空子，把电子轨道运动扰动场介质所对应的场量子叫光量子或光子。

光子不是光源发射出来的光子弹，而是(核外/核内/自由)电子位移扰动场介质激发的光子。

光子是电磁波的一个波节或漩涡体，光子只在本地以光速震荡，光子与光子之间相互推涌。

光子有三大功能：①吸能，将电子动能吸收进来；②载波，承载电磁波；③传力，把引力与电磁力通过辐射方式传递出去。

就一束单色光而言，根据熵增原理，相邻光子，频率在递减(降频)，波长在递增(红移)。

但根据哈勃定律，类星体激发的电磁波在深太空的降频红移的幅度很小。

类星体附近的光子是高频光子(如伽玛线)，经漫长历史长河，浪涌到射电望远镜附近是低频光子(如毫米线)。

因此，在近光程范围，单色光沿途的各个本地光子，可以做近似处理，但不是全同粒子论。

如此看来，如何看待光子计算机的前景，如何看待所谓的暗物质与暗能量，读者自有判断。

基于密度分布法，展望未来的高科技

自从1905年爱因斯坦揭示了光电效应的动力学方程，eU=△?m?v2=△hc/λ，光电子技术突飞猛进，极大推动了微电子技术领域的进步。

其实光电效应方程，是最典型的场效应，蕴涵着场介质的分布密度，可以简化为笔者的场效应方程：?m?v2=hc/λ。

笔者认为，物理思维有必要基于场密度分布变化的场效应，调整一下基于路径积分法。

展望1：基于电子概率密度的脑科学方向

鉴于目前脑科学研究，并没有涉及电子概率密度。笔者认为，基于场效应方程组，研究海马体脑细胞电池的电子概率密度的分布结构。

展望2：基于场密度分布的低温场效应

低温场效应，尤其表现在朱棣文激光制冷效应。有人认为激光制冷源于原子震荡极慢。

而笔者认为，是核外电子运动被周围激光锁定，大大削弱了核外电子的概率分布密度。

除了环形分布的激光约束法，导致场密度急剧下降，还可以用磁约束法，来锁定电子运动。或许是高温超导技术的最佳选项。

展望3：基于电子概率密度的超大容量电池

鉴于某种原因，包括不敢贬低读者智商，这部分内容，恕不解释。我想读者可以见仁见智。

Stop here。物理新视野与您共商物理前沿与中英双语有关的疑难问题。

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人类文明的进步，从来都是建立在生产力大发展的基础上。科学技术是提高生产力的最重要因素，自然也是人类文明进步的一大驱动力。特别是蒸汽机的出现曾引起了18世纪的工业革命，直到20世纪初才逐渐被内燃机和汽轮机等替代。电的发明以及电力驱动更是现代工业的基础，而计算机在上个世纪40年代的出现，则再次大大提升了人类文明的层级。

随着通信、当代计算机等技术的发展，人类文明发展又到了一个新的阶段。目前可以预测的几十年内可能实现突破的科学技术领域量子计算、受控核聚变，可能会推动人类文明实现质的飞跃，再上一个台阶。

量子计算将彻底实现人工智能所需的中心计算能力。一旦量子计算成熟，通过量子计算+边缘计算+持续连接，推动人类进入人工智能时代，可以让人类的生产效率提升百倍千倍。让人类从绝大多数领域生产、学习活动中得以解放出来，从而可以完全聚焦于创造，并有足够精力回归生活的本质，从而推动文明实现飞跃。

受控核聚变则可以为人类提供接近无限丰富的能源，从而彻底满足人类文明飞跃所需的指数倍数的能源需求增长。并彻底改变人类对化石能源的依赖，大幅度减少化石能源造成的污染。有了足够的、不会枯竭的清洁能源，才会有人类文明的大突破。

不过上述两个领域仅仅是理论上的科技突破是不够的，都是需要大量的技术积累和不断的工业化磨砺成熟，才会产生实质性效果。而且这些科技领域不是孤立的靠自身就可以达成改变人类文明的能力，还必须同步发展相应的一系列科学技术，打造出完善的工业4.0、工业5.0体系，并在此基础上积累极大的生产能力、社会财富，才会促成文明的飞跃，这个积累过程可能需要数十年甚至更多。

这两大领域科学技术的理论突破可能需要的几十年时间，加上大规模的产业化及推广应用至少也是数十年。然后在这样高效的生产力下再积累社会资源和财富数十年，人类文明这次大的提升可能需要上百年时间。

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吃穿住行的科技发明都很重要！吃的方面食物贮存压缩技术发展将使人类太空旅行能决食物问题！穿的方面，飞行服隐身衣的发明将使人类彻底摆脱二维旅行，实现真正立体无障碍随心所欲旅行。住的方面，大型长时间滞空飞艇舰将使人类把空间变成大海，人类居住空间将彻底立体化。行的方面，空气能动力的发展，核聚变成功与小型化将带领人类走得更远的星空，而生命医学的进步，如长生药，仿生机械的发展将使人类寿命大大延长！??

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聚变技术，合成食物和反重力技术对人类进程会有推动作用。

聚变技术让电力变得廉价，整个世界建造Tw级别的核聚变变电站+兆伏级别的输配电线路的运作，核聚变顺带让昂贵的氦气变得廉价，而且还多，顺带让航空业得到很大发展，高铁和邮轮变得没必要，如果出现时速300公里的空艇，邮轮没必要了，都让空艇代替。高铁也没必要了按照空艇受电面积足以支持，再不行直接让空艇挂线直接走特高压线路也行。而聚变堆的冷却管道顺带变成温泉水，哪里要送到哪里。

合成食品技术。

通过生物技术合成食品，这项技术一旦成功，农业，养殖业变得没必要。一旦粮食，肉类制品，蔬菜能实现合成制造，结合先进廉价的聚变堆发电，生产成本变得十分廉价并十分美味。

反重力技术让重型机械搬运变得简单，让机器反重力，直接手推进去的技术。而且，反重力一旦可以重型化，直接把楼层飘到楼顶嫁接，还有风力发电机安装。

这几张技术，可以让人类等级升高几倍

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按难度吧：第一是量子计算与量子通信，二是受控核聚变，三是常温超导，四是基因编码，五是生物计算。有了这些人类无所不能。