科学技术是第一生产力。——邓小平
创新是引领发展的第一动力。——习近平
2021年5月6日，IBM宣布推出全球首个2nm芯片制造技术。台积电的5nm芯片每平方毫米约有1.73亿个晶体管，三星的5nm芯片每平方毫米约有1.27亿个晶体管，而IBM 2nm芯片每平方毫米约有3.33亿个晶体管，几乎是台积电5nm的2倍，直接变化是体积更小、速度更快、能耗更低。IBM研究室主任吉尔说：“归根结底还是晶体管，计算领域的其他一切都取决于晶体管是否变得更好。但不能保证晶体管会一代又一代地向前发展，因此，每当有更先进的晶体管出现时，这都是件大事。”据报道，与7nm相比，2nm将带来45%的性能提升或75%的能耗降低。更通俗的说：手机电池更耐用，1天1充直接变4天1充。自动驾驶汽车路况识别和驾驶响应更快。当然，软件也必须跟上才行啊！
健客：晶体管这么厉害啊！国内达到什么水平？
云飞：想当初，IBM为了让广大员工了解晶体管，买了100台晶体管收音机赠予那些守着电子管不放的人，让这些人体会晶体管的好处。现在从计算机、智能手机到汽车制动传感器……各种电子设备都离不开晶体管芯片技术。国内芯片企业中，技术最先进的厂商是中芯国际，能够生产14nm、N+1工艺的芯片。差距不小！
健客：我也想要一台复古的晶体管收音机。
云飞：“赠”在促进企业宣传和观念转变上的学问大着呢！
细菌科学发展也离不开技术进步，首先是显微镜技术。早期显微镜玻璃质量较低，镜片的形状也有很多瑕疵，观察物体比较歪曲，需要攻克三个技术问题：一是色差。色差是像差中的一种，是因镜片透射率随波长不同而不同造成的，只有对多色光才显现出来。牛顿曾认为修正色差是不可能的。消色差透镜大约是在1733年英国律师霍尔发明的。他发现如果使用不同形状和不同色差特性的第2镜片，可以重新对齐透射光颜色，无需牺牲第1镜片的放大倍率。第1个消色差透镜的专利权大约是在1758年授予了独立进行理论和实验的多伦德。二是球面像差。光打在不同的镜片部位上，会出现不规则的方向改变。19世纪20年代中期，英国人利斯忒开始研究透镜，他用几个有特定间距的透镜组减小了球面像差。他将成果整理成论文，于1830年发表。据传利斯忒14岁就辍学，跟随父亲一起做生意。顶级学术期刊发表高中生论文，今天也许难以想象。第三个问题是尽可能地聚集更多的光。1827年阿米奇发明了采用了浸液的物镜，用水浸或油浸镜片最大化地完成了光的聚集，改变了使用物镜收集光的物理定律。 高质量消像差浸液物镜使显微镜观察微细结构的能力大为提高。
19世纪中期，显微镜技术在公司化运作模式推动下，得到跳跃性的提升，逐渐走向现代化。1846年，蔡司在德国耶拿创办了一家精密机械及光学仪器车间。1847年，蔡司公司研制出配有双组和三组光学镜头的简易型显微镜，并开始投产。1857年，蔡司公司售出第一台复合显微镜。1866年，蔡司开始与阿贝合作。1872年，阿贝的显微镜成像理论极大地提升了显微镜的质量。1884年，肖特的光学玻璃可以更高效地校准显微镜系统。蔡司、阿贝和肖特建立合作伙伴关系。科赫在寄给蔡司的信中表示，“我的很多研究成果的发现得益于卓越的蔡司显微镜”。而德国另一家显微镜制造企业，莱卡公司则是将第10万台显微镜赠予科赫。
健客：又是赠予吗？
云飞：哈哈，那时还没有IBM呢！IBM实际创始人老沃森的先人19世纪中期因爱尔兰大饥荒移民美国。说起来，这事也跟微生物有关，放到《真菌传》中慢慢说。老沃森年轻时先后从事过卖钢琴、猪肉和证券等工作，原本计划要存钱开肉店，但却遭到证券营业员欺骗，倾家荡产。老沃森改投国际收银机公司（NCR），另译安迅公司，当业务员，成绩优秀，但是因销售手法触犯反托拉斯法，一度被捕、判刑。后来NCR老板与老沃森不和，要求他离开NCR。老沃森改投计算列表纪录公司（CTR）。老沃森借了许多钱发展公司，采用将机器出租的新销售手法，并购买公司股票。1924年，老沃森将CTR改名为IBM。
古典的光学显微镜只是光学元件和精密机械元件的组合，以人眼作为接收器来观察放大的像。但是，19世纪很多细菌学家担心“转译”问题。如何将显微镜中所见的景象忠实地记写下来？如何控制负责描绘的绘图师，避免他们在描绘的过程中添加入自己的风格或者美化描绘对象？如何让科学家不在图像上投射自己的理论预设与个人诠释？为了解决这些问题，科赫很快将制图的任务委予当时新兴的摄影术，并期待借由摄影让细菌自己描绘自己。当初，他甚至刻意保留下在相片中意外留下的刮痕、灰尘等明显的瑕疵，认为它们是图像未经加工、窜改的证明。
1877年，科赫就意识到，拍摄下来的细菌相片在许多时候甚至比细菌标本本身还要重要。许多照片上显示出来的细节、特征，在回到标本本身时却难以被每个人透过显微镜辨识出来。于是，作为一种机械性记写下来的图像，细菌相片不仅被理解为细菌的“客观再现”，更让在现实中必须透过目镜窥看的细菌成为许多人可以同时去观看、讨论，拿来比较、测量的研究对象。除此之外，相片排除了以不同照明方式与不同角度来观看细菌标本的差异，标准化了细菌的观看方式。
健客：现在网上有很多新冠病毒影像，是显微摄影吗？
云飞：和科赫140多年前的细菌相片不同的是，新冠病毒影像是以“电子束”穿透或扫描病毒样本，而非依赖“光”制造出来的。由此看来，它们不能被称作是“摄影相片”因为摄影的原意是“以光线绘图”。但与科赫的细菌相片相同的是，他们都将原本位于我们裸视之外的微生物，显影在我们的眼前。
老实说，无论是以穿透式，还是以扫描式电子显微镜制造出来的影像最初都是无色的，这些病毒的颜色都是科学家为了区分病毒与细胞，或是凸显病毒结构所添加上的色彩。于是，像是在今天这样一个瘟疫肆虐的时期，我们只能徘徊于可见的图像与不可见的病毒之间，一边敬畏着这些可见的不可见之物，一边想像着这些不可见之物的无所不在。
随着显微镜和照相机技术的不断发展，显微摄影技术也进行了一次次的华丽变身。显微镜下的观察越来越清晰，拍摄到的显微图片越来越夺目。现在，数码显微摄影技术不仅限于数码相机与显微镜的简单组合，显微镜已经可以直接输出视频信号传输至计算机显示器，这种技术已相当成熟并渐成主流。
健客：我也想试试显微摄影，能讲讲吗？
云飞：张超，天体物理硕士，小伙很帅，在中科院国家天文台《中国国家天文》杂志编辑部，负责教育活动，以及编辑等工作。他的显微摄影作品曾获全国首届科普摄影大赛二等奖，国际“小世界”、“生物世界”显微摄影赛荣誉奖。
去看看他的文章《微距算什么 看看显微摄影下的奇妙世界》和他的视频《奇妙的显微摄影》，对显微摄影入门一定很有帮助。
纯培养是细菌研究的另一个关键技术。在微生物学开创之初，很难获得单一的纯菌，那时微生物的培养只有液体培养方法。巴斯德和利斯特等人曾经利用液体极限稀释法获得了炭疽杆菌和乳酸菌，但毋庸置疑，液体稀释法获取单一微生物存在很大的巧合，应用非常局限，有可能获得的不是目的菌株，而且容易染菌。科赫决心发明新的方法以获取单一微生物。
1876年，科赫曾经在科恩实验室呆过一段时间，科恩有个学生叫施罗德。这个施罗德在实验室观察到一个现象：放置一段时间的煮熟的土豆片上会有小小的突起，用显微镜观察发现其中有细菌。将这个突起移植到另一个土豆片，会长出一样的突起，将突起的细菌转移到液体培养基就可以获得纯培养微生物。科赫也模仿这种做法，但是发现很多菌在土豆片上生长不了。
科赫并没有盲目的去寻找更多其他类似于土豆片的固体载体，而是尝试在液体培养基中加入东西使其凝固。科赫选择了明胶。明胶固体培养基成功的培养出了一些致病菌。但也存在一个巨大的漏洞：明胶在30-40℃就会融化，而很多的微生物最适生长温度都是30-37℃，特别到了夏天，温度升高，明胶培养基会自发溶解。
1881年，沃尔特和范妮对微生物学做出了最著名的贡献——这一贡献都归功于范妮处理果酱和果冻的技能。沃尔特是一位才华横溢的医生和科学家。大学毕业后，沃尔特开始了他的乡村医生职业生涯。范妮是纽约一位富商的女儿。这对夫妇在邮轮上相识，后来范妮与家人一起游览了欧洲。1874 年，他们结婚，范妮抚养和教育他们的3个儿子，做家务，在实验室帮助沃尔特，为他的科学论文画插图。
行医10多年以后，沃尔特决定研究细菌，因为细菌致病说对医生实在太有吸引力了。1881年，他加入了科赫的实验室。沃尔特的第一个项目是从空气中分离细菌。但是，像他的大多数同事一样，沃尔特经历了一段糟糕的时光。他的选择很少，可以煮一个土豆，用消毒过的刀切薄片，然后给这些薄片接种细菌。然而，马铃薯只含有有限数量的营养物质，许多细菌拒绝生长。另一种可能性是用明胶固化的牛肉汤。细菌在这种培养基上生长良好，但它有一种令人发狂的趋势，一夜之间变成浑浊的液体。许多细菌产生的酶在生长时分解明胶。即使情况并非如此，如果实验室变热，明胶经常会液化。
沃尔特向范妮倾诉了他的不满。她想她可能有办法。当她在纽约长大时，范妮有一个在爪哇住过一段时间的邻居。邻居交她琼脂制作，这是一种用于凝固果冻和使汤变稠的海藻提取物。多年来，范妮在她的果酱中成功地使用了琼脂。她说：“也许，它会奏效。”
沃尔特发现琼脂确实是一种理想的牛肉汤凝胶剂。在 100℃ 时，它可以融化，与液体肉汤混合。新培养基在室温及远高于室温时为固体。细菌在上面生长得很好，但他们无法分解它。琼脂甚至是半透明的，这一特性使得识别细菌菌落及其特征变得更加容易。沃尔特对细菌学做出了许多贡献：他帮助开发了对水样中的细菌进行计数的新技术，致力于结核病的诊断，并帮助将巴氏杀菌法引入德国。范妮提供了详细且高度准确的科学插图。但是沃尔特和范妮在琼脂上的突破才是他们名垂青史的原因。微生物实验室中使用的物质源自范妮的厨房。
1881年，第七届全球医学大会在伦敦召开，59岁的巴斯德与时年38岁的科赫第一次相遇。两人作为一生的对手，一直以来以及今后都是针锋相对，互相抨击。但是当巴斯德看到科赫的固体培养技术和显微摄影术后，震撼的握着科赫的手说：“这是伟大的进步，先生。”
健客：今天讲了这么多技术，什么是科学，什么是技术，我有点恍惚了。
云飞：科学和技术总是在特定的范围内共存，因为它们是密不可分的。科学提供知识，技术提供应用这些知识的手段和方法。
科学是创造知识的研究活动，它所解决的主要是认识世界的问题，要回答“是什么”和“为什么”；而技术则是发明和创造操作的办法、技巧以及相应的物质手段，回答的是“做什么”和“怎样做”。
科学是进行发现，探索未知的活动，带有自由研究的性质；技术则是从事发明，综合利用各种知识进行创造和实践的活动。
科学创造的主要是知识；技术则不同，除了以知识形态出现外，还同时具有一定的物质形态。
科学对经济的作用是隐含的，不太确定，有时需较长时间才能发挥出来；技术对经济的作用则比较确定，关系更直接……
你能想象最初是用什么装载固体培养基进行实验的吗？固体培养基放在长方形的玻璃片上，并且需要保持水平，然后用钟形罩盖上。然而，1887年的一次技术革新，让上述的玻璃片平板培养成为历史。它的命名却饱受争议。
欲知后事如何，且听下回分解。
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