材料的发展过程经历了哪四个阶段

材料的发展过程经历了哪四个阶段,第1张

人类文明的进程中,材料大致经历了以下五个发展阶段. 1.使用纯天然材料的初级阶段 在原古时代,人类只能使用天然材料(如兽皮、甲骨、羽毛、树木、草叶、石块、泥土等),相当于人们通常所说的旧石器时代.这一阶段,人类所能利用的材料都是纯天然的,在这一阶段的后期,虽然人类文明的程度有了很大进步,在制造器物方面有了种种技巧,但是都只是纯天然材料的简单加工. 2.人类单纯利用火制造材料的阶段 这一阶段横跨人们通常所说的新石器时代、铜器时代和铁器时代,也就是距今约10000年前到20世纪初的一个漫长的时期,并且延续至今,它们分别以人类的三大人造材料为象征,即陶、铜和铁.这一阶段主要是人类利用火来对天然材料进行煅烧、冶炼和加工的时代.例如人类用天然的矿土烧制陶器、砖瓦和陶瓷,以后又制出玻璃、水泥,以及从各种天然矿石中提炼铜、铁等金属材料,等等. 3.利用物理与化学原理合成材料的阶段 20世纪初,随着物理学和化学等科学的发展以及各种检测技术的出现,人类一方面从化学角度出发,开始研究材料的化学组成、化学键、结构及合成方法,另一方面从物理学角度出发开始研究材料的物性,就是以凝聚态物理、晶体物理和固体物理等作为基础来说明材料组成、结构及性能间的关系,并研究材料制备和使用材料的有关工艺性问题.由于物理和化学等科学理论在材料技术中的应用,从而出现了材料科学.在此基础上,人类开始了人工合成材料的新阶段.这一阶段以合成高分子材料的出现为开端,一直延续到现在,而且仍将继续下去.人工合成塑料、合成纤维及合成橡胶等合成高分子材料的出现,加上已有的金属材料和陶瓷材料(无机非金属材料)构成了现代材料的三大支柱.除合成高分子材料以外,人类也合成了一系列的合金材料和无机非金属材料.超导材料、半导体材料、光纤等材料都是这一阶段的杰出代表. 从这一阶段开始,人们不再是单纯地采用天然矿石和原料,经过简单的煅烧或冶炼来制造材料,而且能利用一系列物理与化学原理及现象来创造新的材料.并且根据需要,人们可以在对以往材料组成、结构及性能间关系的研究基础上,进行材料设计.使用的原料本身有可能是天然原料,也有可能是合成原料.而材料合成及制造方法更是多种多样. 4.材料的复合化阶段 20世纪50年代金属陶瓷的出现标志着复合材料时代的到来.随后又出现了玻璃钢、铝塑薄膜、梯度功能材料以及最近出现的抗菌材料的热潮,都是复合材料的典型实例.它们都是为了适应高新技术的发展以及人类文明程度的提高而产生的.到这时,人类已经可以利用新的物理、化学方法,根据实际需要设计独特性能的材料. 现代复合材料最根本的思想不只是要使两种材料的性能变成3加3等于6,而是要想办法使他们变成3乘以3等于9,乃至更大. 严格来说,复合材料并不只限于两类材料的复合.只要是由两种不同的相组成的材料都可以称为复合材料. 5.材料的智能化阶段 自然界中的材料都具有自适应、自诊断合资修复的功能.如所有的动物或植物都能在没有受到绝对破坏的情况下进行自诊断和修复.人工材料目前还不能做到这一点.但是近三四十年研制出的一些材料已经具备了其中的部分功能.这就是目前最吸引人们注意的智能材料,如形状记忆合金、光致变色玻璃等等.尽管近10余年来,智能材料的研究取得了重大进展,但是离理想智能材料的目标还相距甚远,而且严格来讲,目前研制成功的智能材料还只是一种智能结构.

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有现成的答案

众所周知,人类的每次重大发展都伴随着材料材料的进步,人们根据人类所使用材料的不同将人类文明划分为新石器时代、青铜时代、铁器时代、水泥时代。到了十七十八世纪,由于钢铁的大规模使用,工业革命如火如荼的进行,人类进入了真正意义上的现代文明。二战结束后,也就是20世纪50年代,开始进入了硅时代,引发了信息技术产业革命,对当今世界产生了深远的影响。如果要定义我们现在所处的时代,恐怕新材料时代再合适不过了。 奇哥告诉你的

如果不提供设备、电力、现成的材料等,计算机肯定做不出来。集成电路肯定不行了,只能用电子管制作第一代计算机,那至少也有半导体和导体,这就需要冶金和化工,冶金就需要勘探矿石和测绘、开采运输,这起码都得一万人。化工需要溶解、炼制、萃取、蒸馏、提纯等。然后就是制作电路板,塑料面板,金属线布局布线,半导体,绝缘材料,烙铁等。程序和存储设备可以使用打孔硬纸带,需要造纸工艺、指令设计、编程、相关设备驱动(比如手摇+机械时钟发生器)。另外,计算结果需要呈现在输出设备,比如8位机至少用8盏灯或者机械杆(倒下0、抬起1)表示一个字长,灯的驱动需要手摇发电机、灯丝制作、玻璃、绝缘气体制作、真空工艺,机械杆驱动需要手摇发电机、齿轮、轴承、润滑油、液压装置、螺丝螺栓扳手。。。。。以上任何一个过程工具都未必是一万个人能做出来的。仅商代司母戊鼎制作至少花费人力上万,历经几十年,死伤无数。计算机即便放在30-40年代现代美国,借助先进强大的工业体系,依然耗费十几年一二十万人才勉强研发出了一台基本用不成的巨型计算机。总之,1万人穿越到史前时代,即便不考虑温饱住宿伤病,想利用原始生态跨越三次工业革命那是绝对没有机会的

假如10000个现代人回到150万年前,需要多久才能制造出计算机?

一万现代人回到150万年前,在一个什么都没有的时代,从生存下来一直到发展出农业时代、工业时代一直发展到电气时代,再到计算机时代,我们这条时间线上大约发展了一万年,那么现代人穿越回去能比现在更快发展到计算机时代吗?

一万人穿越回去如何生存下来?

回到150万年前,咱根本就不需要考虑怎么造出计算机的问题,先想想怎么生存下来吧,因为会有一个超丧的问题必须考虑,150万年前的细菌和病毒是人类根本无法免疫的,所以这一点很重要,首当其冲就是如何生存!我们假设仅只能携带必要的工具和部分种子,不能携带任何大型机械等设备。

如何生存?吃什么?穿什么?住什么?

吃什么是最重要的,各位放心你所熟悉的所有水果和禾本主粮植物当时都不可能有,只有携带的种子种植才能获得谷物等粮食,所以唯一的可能就是请植物学家鉴别能吃的野菜祖先和野果祖先,另外就是组织猎杀动物,当时猛犸象多得一塌糊涂,北美的野马、欧洲的野牛等等吃不完,以现代人的智慧,应该没有什么特别严重的问题。

150万年天气比现在要冷得多,所以吃饱肚子赶紧造避难所,当然携带的工具用木结构房子是最容易的,人群中的建筑学家与工人合作,估计能在数月内制造出大片木结构房子,现代人制造的木屋绝对够用,只是在这段时间中的露宿会不会减员不清楚,希望不要穿越到高维度的冬季吧!

穿啥?这是个大问题,棉花种子必须次年才能收获,当年除了身上这套,其他衣服只能兽皮啦,这也不错,至少还是能保暖的。

和原来 历史 相比,这一万人会经历怎么样的发展?

活下来的问题已经解决了,那么要开始发展了,我们假设这一万人中有我们所需的各科类科学家,包括医生与农业专家,以及各行各业的高级技术,工程师与工人等,那么首先要建立什么?

首先就是法律:采集后吃饱了肚子,没事干就容易出事,法律就是约束他们的,所以必须先立法。

然后是规划农业区域:因为光靠采集的日子难以为继的,必须建立大规模的农业才能存活下去,而且收获可以储存,度过漫长冬季或者欠收的年份。农业时代顺便可以规划交易规则,建立初步货币制度。

再是规划教育体系:因为很可能在当代无法建立大规模的工业,必须要将这些知识留存下来,因此著书立说,就成了活下来后非常关键的要素,造纸工业还是比较简单,不需要大规模工业基础,手工即可。

冶炼工业:制造工具是必须的,携带的工具磨损后就无法再使用了,必须要在这些工具破损以前建立起探矿与冶炼工业,铁矿和铜矿还是比较容易寻找的,要不然人类首先开始的是青铜时代和铁器时代呢,所以这点问题不大。

化工与制造业必须要开始发展:化工非常重要,这是未来多种材料合成的基础,还有初级制造业,生产工农业所需的工具,再用工具生产更高级的工具。

电气时代必须要开始规划,有了初步的化工和制造业,就必须快速规划建造电站,和用电设备,使人类尽早进入电器时代,一个发电机的制造看起来很简单,但却涉及冶炼、农业纺织、工业制造、化工合成以及机械加工等多个工业领域。

为什么还涉及农业纺织?因为有现代技术的人类冶炼出铜并不困难,但要制造出发电机用的漆包线可很难,因此只能先制造纱包线,用棉线绝缘,用清漆固定,所以这就涉及了初步的化工和农业种植以及轻工业纺织。这个时代需发展发电机与电动机技术。

电子管时代:制造业发展后,半导体技术一时间发展将会比较困难,在工业与电气时代早期,电子管不妨先来充个数,至少可以让我们先进入电子时代,甚至无线电时代,在这个时期同期可以发展出半导体技术。同时这个时代必须发展出来的是激光技术,高精密光学技术,与高精度机械加工技术。

电子管

再未来就是半导体技术,当然初期不可能集成电路化,当然也对体积不敏感,所以用电子管和半导体元件,其实装出一台计算机来也不是特别难,只是根本就没有想象的那么高速度,只能做些简单计算!

大规模集成电路时代,有了前面的铺垫,中小规模的集成电路可以开始制造了,成功后再用这些技术为制造大规模集成电路做准备,到了这个时代,指令设计与编程以及程序和存储等都需要提上日程,因为一个计算机系统,就是集现代工业大成,存在一个短板,那么真正能凑合着用的计算机是造不出来的。

这是必须要考虑的一个问题,地震或者火山喷发,或者海啸都可能让一个聚居区的人类被一锅端,或者元气大伤,那么这一万人必须要迁徙,随着工农业的发展,逐渐向周围扩散,形成不同的聚居区,而且这些区域可能会形成不同的城邦,也许还会有纠纷和战争,因为随着发展,原来到这个时代的初衷再也不会有人记得,更不会有人来继承一致努力的思想。

其实从一路发展下来,是从来没有考虑过外需和内需的,这个计划经济时代不可能持续太久,一定要被自由贸易的市场经济取代,否则 社会 的发展是畸形的,经济政策可作为导向,但主体必须以市场为主,否则不要说造出计算机,可能连发电机都很困难,因为没有人会为了一个虚无缥缈的遥远目标而努力,必须要给他们一个看得见,且努力得到的目标。

准确的说非常难估计这发展程度,从理论上来看,一万人符合优生优育的条件,可以自由繁衍不会出现近亲结婚的问题,但对于 社会 发展、自然灾害与 健康 卫生事件以及对于整个 社会 价值观走向等等,这些都是发散的,种花家的估计是以上过程没有300-500年的发展是不可能达到的。

也许有朋友认为这个是高估了,因为想要用300-500年跨过这人类一万年的 历史 ,容不得半点差错,而且知识传承与人才体系可能会出现断档,因为人口基数不够,科学家的后代出现科学家的概率并不高,当然也有朋友认为可能根本就不可能实现,因为再来一次就可能不是再来一次那么简单了,而是完全朝着一个极权制的体系发展,未来可能是不可控的。

只能让150万年前的远古人知道150万年后人类能发展到什么程度,别的什么也做不了。150万年后考古队偶尔发现150万年前地球曾经存在过高度文明。

看是什么人了。一万个黑人回古代,地球没啥变化。

一万个工程师穿越回去,人类文明加速发展。

主要看这1万人的职业技能。如果都是制造业的技术精英。比如100人是采矿专业,100人是冶炼专业,100人是铸造专业。。。以此类推。用不了多久工业就能重建。

大概也就10年吧。

首先要对这10000个现代人进行分配。

2000个特种兵,这个是非常重要的,没有2000个特种兵保护,现代人很容易被150万年前的动物或是古人给弄死了。所以安全是第一要义的。剩下的就是顶级的科学家了。1000个物理学家,1000个生物学家,1000个化学家,1000个计算机方面的专家,2000个技术工。1000个普通男人和1000个普通女人,用于传宗接待。

以现代人的智慧造火是很容易的,有了火以后就能更大程度的保护自己。再就是造铁,造铜,造电,发明火药,造q。然后就可以制作计算机了,当然制作计算机前还要先制造各种工具。这对专业的科学家而言,并不会很难。我预计顶多10年就可以造出计算机。

如果要造出计算机的话,等于要把现有的基础工业和高精产业全部走一遍,才能开始造计算机,所以你的一万个人远远不够,就算这一万人全都是院士级别,也无法完全复制出完整的产业链。

首先是采矿,采矿就需要大型机械和遥感探测设备以及多普勒卫星,还有炸药、运输设备等等;

然后是冶炼,冶炼就需要锅炉、物理化学实验室,分析检测设备、传送带等自动化机械设备;

然后是材料……铸造……精密仪器……半导体……电子原件……精密光学仪器……激光……

你这一万个人够赶什么吃的?我国14亿人都造不出高精度光刻机,美国也不行,是全球联合制造。

当然了,如果你对计算机要求不那么高的话,我一个人过去就可以了,给你做个算盘

塔斯马尼亚效应了解一下,再过150万年也不一定能造出来。人类文明有很大的偶然性,也许过了150万年后会发展出不一样的文明,但想要发展出类似现在的文明高度,时间不会少于150万年。根据这个理论,假如地球发生一场毁灭性战争,最后仅剩下10000人,将很快进入原始 社会 ,然后重新发展。

这个假设非常的好,计算机已经成为我们日常必不可少的工具了。现在在流水线上生产计算机那简直是太容易不过了。但如果在150万年前制造出计算机,有两座大山挡在我们这10000人面前啊。

一、硬件构成

一台完备的计算机主要由几大核心部件构成:CPU、主板、内存、硬盘、显卡、当然还需要有显示器啦。如果说现在,我们在电商网站上买各部件的成品件来自行组装都不是难事。但要说在150万年前,那我们就要做好生产这些计算机的配套产线了。

使用电脑必要条件就是先有电了,何况我们制造电脑对电力的需求就更大了。电怎么来?150年前要有电那可不容易,发电的方式有很多种,风力、火力、水力、光伏等等。火力发电是比较传统,也是最好控制的。150万年前一定很多森林树木等现成的资源,通过简单的砍伐即可拿来用。(当然是假设啦,在现在提倡环保绿色能源的我们可不要照做喔)通过火力发电还需要锅炉来带动汽轮机,产生动力使发电机转动,从而产生电。那么难度来了,除了本步骤我们需要电力工程师以外。我们还需要机械制造人才来制造锅炉、汽轮机、发电机。另外总还要有电线作为电力疏导吧?那么就得需要冶金,锻造等前置人才和技术。

材质加工

制作电脑主板、内存的主要承载材料就是PCB板。而PCB板又分为玻纤布基、玻纤和纸的复合基板、纸基覆铜板、金属基覆铜板(铝,铁)

制作电脑芯片的主要材料——硅。如果要提炼硅,那我们还需要搞一个高达两千度的电弧熔炉,能够提炼出纯度约为 98% 的纯硅。再经过经蒸馏与化学作用等进一步提纯,最终提炼出纯度高达 99.999999999% 的多晶硅。然后将已提炼好多晶硅放在石英坩埚中,通过高温将其融化,然后提供一个籽晶即过冷度,边旋转边提拉,冷却后就生长成了单晶硅棒。再通过切割、研磨、抛光等物理步骤,才可以为芯片所用,那么此部分衍生出的前置人才和技术有化工、物理、以及高端科研人员。

就算我们硬件部分的前置人才和技术全部到位,总算能生产出所有的电脑硬件了。不过这就能使用了吗?非也,非也!接下来就要面对挡在前面的另一座大山了

二、软件构成

底层软件、单片机开发

我们在硬件部分说到的很多机械制造,都会涉及到机械编程、单片机编程,这些都需要相应的机械制造程序员来进行协助。

驱动程序

各类元器件做成之后,也要开发相应的硬件驱动程序,否则硬件是不会聪明到自己工作的喔~

*** 作系统开发

没有 *** 作系统的话,驱动程序往哪装呢?如何运行指令输入呢?如何人机交互呢?当然 *** 作系统又是少不了的一关。

应用程序开发

终于能够开机正常进入系统了,但我们的目的总不能是看着桌面发呆,或者拿计算机当电子表用吧?还需要有相关的应用程序开发人员,对我们软件、应用来进行开发、适配,打造生态。

总结

到了这步可以说真正能够在150万年前使用计算机了,但这也只是理想化的结果。现实时代中我们的发展并没有这么快。冶金、发电、各项技术也是经过相当漫长的实践来逐渐发展的。更不用提你带的这10000人中的人员配置是否足够,知识储备是否丰富,寿命、 健康 等很多中因素来影响这庞大的工程实施。

计算机是现在 科技 发达的证明,其背后我们还有很多理论和技术来支撑。就连做芯片的光刻机我们都还没有谈到,很多东西拿我们现在来改进和提升都具备很大的难度。也希望我们早日强大到自主生产自己的芯片,不受其他国家 科技 制约!

人类的祖先灵长目大概是在6600~6700万年出现在地球上,人属的第一个人种能人是在大概200万年出现在地球上。从能人一直持续至今,人类走过了漫长的征途。当今的人类文明是十分璀璨的,如果非要挑选一项技术来代表这个时代,很可能是智能手机或者计算机。尤其是这当中的芯片,是一项极其复杂的科学技术。

那么问题来了,如果有10000个现代人穿越回到150万年前,他们大概需要多久才能制造出计算机呢?

人类 社会 的演化

客观地说,如果10000个现代人穿越回去,最可能发生的事情可能是集体灭绝了。为什么这么说呢?

这是因为现代人根本无法适应那个时代的生存环境。150万年前,当时地球上存在着能人、匠人、直立人,他们很有可能是食腐动物,这是从现代人类的胃酸PH推测出来。

这意味着,当时人类的一部分食物,尤其是蛋白质来源于大型食肉动物捕猎后留下的残羹剩饭。而当时的植物都还未被人类所驯化。因此,并没有白米饭可以吃,而当时的果子也是极其难以吞咽的,如果仅仅依靠果子来填饱肚子,可能一整天都要不断地吃东西,就像熊猫一样,一天大多数时间都在啃竹子。

因此,现代人回去不会有多么风光无限,而可能的是因为食物短缺以及无法适应环境,出现大规模的灭绝。

不过,我们这里可以假设,这群人很能吃苦,并且足够机智,最终坚强地活了下来,那么,他们需要多久才能发明计算机呢?

要快速地了解这个问题。我们就需要知道,人类 社会 的演化。简单来说,150万年前已经进入了旧石器时代,到了公元前10000年左右,进入了新石器时代,同时农业也进入了人类 社会 ,再然后是青铜器时代,铁器时代。从铁器时代一直持续至今,中间出现了欧洲的三次扫盲运动,分别是文艺复兴、宗教改革、启蒙运动,还有地理大发现,还大大扩大了人类的视野,把世界上的各大文明联系到了一起,出现了最早的全球化。

除此之外,还有三次工业革命,分别是瓦特的蒸汽机革命,电力革命以及近代的信息革命。

如何加速人类 历史 的进程?

假设这10000人掌握了这其中的所有知识,那他们能够加速这个人类发展的进程吗?

答案是: 可以 。但他们能做的有限,他们首先要通过已有的知识把纸张发明出来,并且把他们所知道的一切都记录下来,以便可以把知识传承下来。

之所以要这么做,是因为接下来的路很长,一代人根本无法成功。那接下里的路要咋走呢?

首先,第一要务是 人口规模 。要知道我们都是智人,但在150万年前,智人还没有出现。这就意味着这10000人只能依靠自己,因为理论上它们和当时的人种都存在着生殖隔离或者部分的生殖隔离。

想要扩大人口规模,就得确保能量的供给,没有什么捷径,能做的就是培育植物和驯化动物。这些都不是一时半会就能搞定的,不过好在可以提前发明出一些必要的工具,比如:

所以,整个过程的时间都会消耗在培育植物和驯化动物方面。按照如今的考古发现,我们还无法考证这个过程需要多长时间,但至少都是千年级别的,我们可以就按1000年来算。

有了农业的保证,人口规模就可以大规模地增加,继而可以形成大规模的城市群,出现 社会 分工,相当于可以达到美索不达米亚文明的水平。

这里最需要消耗的时间就是扩充人口规模,说白了就是使劲生孩子。这个过程其实也需要千年级别的时间,不过由于穿越过去的原因,所以可以加快进程,可以要求一个家庭有好几个孩子,我们就把这个进程按照200年来算,是完全够用的。

我们还可以加速进程,比如:上文说到的青铜器和铁器的发展。还有可以通过教育快速跨过文艺复兴、宗教改革、启蒙运动,同时可以直接进入蒸汽机的时代,当生产力上来之后,又可以快速进入到电气时代的,继而进入信息时代。人类从蒸汽时代迈入信息时代大概花了200多年的时间。对于穿越回去的人来说,理论上是可以加快这个进程的,不过,我们暂且就按200年来算。

因此,这么算下来,从穿越回去开始算,这10000人最后要实现发明电脑和手机,大概就需要1400年的时间。其中最消耗时间的就是早期培育植物和循环动物的过程。


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