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发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Physics
标  题: 计算物理→科学计算→战略计算(1)
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计算物理→科学计算→战略计算
张锁春（中国科学院应用数学研究所）

1. 计算物理
　　据查证“计算物理”一词首次正式出现是美国在1963年开始出版的“计算物理方法

”丛书。
　　1959年5月美国总统发布命令，可以揭开曼哈顿计划的内幕，部分内容可以解密。故

以“计算物理方法”丛书的名义陆续编辑出版。这套丛书从1963年到1977年共出版17卷

，内容涉及到统计物理、量子力学、流体力学、核粒子运动、核物理、天体物理、固体

物理、等离子体物理、原子与分子散射、地表波、地球物理、射电天文、受控热核反应

和大气环流等方面的物理问题，在计算机上进行计算所需要的计算方法以及反映当时水

平的研究成果。这套丛书也大致反映了“计算物理”的概貌。
　　我们常说：计算物理的物质基础是计算机；
              计算物理的关键技术是“计算方法”和“程序设计”；
              计算物理发展的原始动力是美国核武器研制的刺激。

　　下面稍微介绍一点计算物理形成和发展前前后后的情况。

三位计算机设计大师的贡献

　　一位是H.Aiken(1900-1973)，哈佛大学的博士研究生。因做博士论文涉及到空间电

荷传导问题计算，想设计一个计算机来求解。1937年提出方案，1939年得到IBM资助，1

944年建成投入使用。这是继电式计算机桵arkⅠ，在美国原子弹的研究设计中立了大功

（中国的104机相当）。
　　一位是J.W.Manchly(1907-1980)，宾夕法尼亚大学物理博士，因从事天气预报需要

想设计计算机，后接受美国陆军弹道研究所弹道计算任务。1942年提出计算机方案，19

45年底竣工，这就是世界上第一台电子计算机桬NIAC机。
　　一位是J.Von Neumann(1903-1956)，普林斯顿高级研究所，参与美国核武器研制。

1944年参与ENIAC的改进，1945年提出EDVAC机设计方案（存储程序计算机），后在普林

斯顿研制成MANIAC机，有力地支持美国氢弹研制，称为计算机之父。（中国的109丙机、

J-501机相当）

美国从1942年8月13日开始曼哈顿计划，到1945年制造出三颗原子弹：代号为“三一”，

用于试验（7月16日），“瘦子”投于广岛（8月6日），“胖子”投于长崎（8月9日）。

历时三年，涉及到理论物理、爆轰物理、中子物理、金属物理、弹体弹道等计算。

1945年8月11日日本宣布无条件投降后，作为原子弹之父的奥本海默（J.R. Oppenheime

r）等人辞职，纷纷离开，洛斯阿拉莫斯呈现一片  凉景象。直到1947年春，军工部门为

实验室拨款，一些科学家处于自身难保的境地，又纷纷回到实验室，从事理论研究，并

扩大在物理、化学、工艺和生物等方面的研究范围。

由于核武器研制需要，大大刺激计算机的发展。道路一旦打开，一门新兴的战略工业—

电子计算机行业便以雪崩之势席卷全球。1950年全球只有15台，到了1962年9月仅美国就

有16187台计算机。

60年代中期，由于硅平面工艺的出现，集成电路成为独立的工艺，而且可借助于计算机

本身的力量而精益求精。硅的集成度平均三年增加4倍，而计算机本身每三年更新一次。

60年代中期开始推出小型计算机，70年代末推出个人计算机，80年代中期又推出高性能

的超级微机。计算机的短期市场效益，严重地冲击研究的长期利益。而计算物理发展所

需要的大型计算机却得到发展。

1981年以哈佛大学普雷斯（W.H.Press）为首的11位著名科学家联名上书，向美国国家科

学基金会（NSF）呈送“发展计算物理的建议书”，大声疾呼计算物理发展正处于一个危

机阶段，是NSF采取实质性行动的时候了。提出建立国家范围内的网络计算系统，包括管

理通讯的网络，大型超级计算机，可供用户使用的阵列处理机，图像显示设备等。这会
给计算物理带来所需要的存储容量和计算能力。

1981年，戈尔在美国科学与电视艺术研究的一次演讲中，首先提出“信息高速公路”这

个很前瞻性的概念，可能受到其父亲以前曾向美国国会提出“洲际高速公路”提案的影

响。



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