中國有機古話：“物極必反”。這個現(xiàn)象在石墨和石墨烯上得到驗證。學過材料的都知道石墨是單層碳原子網格層狀結構疊加構成的，而石墨烯就是單層碳原子網格。我們從小學自然課本就學習到自然界最軟的物質是石墨，石墨因為是層狀結構，層與層之間的作用力很弱，緊靠范德華力結合在一起，所以石墨成為自然界最軟的物質。人們一直以來已為石墨的單層物質不能在自然界穩(wěn)定存在，因為他只有一個原子層厚度，根據(jù)傳統(tǒng)理論，如果存在單原子層的材料，根據(jù)吉布斯自由能原理，那么其表面能將非常巨大，單原子層材料必將扭曲重新聚合在一起。
2004年，這一論斷被科學界所打破，俄羅斯籍學者安德烈?海姆（Andre Geim）和康斯坦丁?諾沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）在英國通過最原始的方法，通過透明膠布反復粘貼鉛筆芯的方法，把單原子層的石墨烯片從石墨中提純出來。他們的發(fā)現(xiàn)打破了吉布斯自由能理論在石墨烯上的誤區(qū)，在自然理論上具有較大意義，因此獲得2010年諾貝爾物理學獎。
后來科學研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯這種材料是我們人類已知材料中強度最大、最硬的物質。從石墨的自然界最“最軟物質”，到石墨烯的“最硬物質”竟然離的如此之近，這反而印證我國那句古話“物極必反”的道理。從這里可以看出，西方看似復雜的科學理論，在我國傳統(tǒng)哲學里面早都給出了答案。
我們知道自然界各種各樣的植物、動物都以碳為基本元素，這是因為碳具有豐富的化學性質，便于構造各種各樣的化學物質。正因為碳的存在，自然界才有各種各樣的植物和動物，才有如此豐富多彩的自然世界，可以這樣說我們的文明就是建立在碳為基礎的碳基文明。然而近代以來，由西方社會引發(fā)的科學革命對物質的認識并非從碳開始的，而是是從重金屬鐳開始的。
19世界末，當牛頓和伽利略等人建立了以萬有引力理論為主的力學體系，法拉第和麥克思維等人建立了電磁場理論體系，玻爾茲曼等人建立了熱力學體系后，物理學界基本完成人類常規(guī)尺度的理論體系構架。當物理學界為此歡欣鼓舞的時候，認為物理學即將完結的時候，居里夫人發(fā)現(xiàn)鐳，并由此引發(fā)光電效應、黑體輻射等問題成為物理學界的兩朵烏云之一（另一朵烏云是證明以太假說的克爾遜-莫雷實驗）。正是物理學界對這“兩朵烏云”的深入研究，人類對物質世界的認識從常規(guī)尺度分別向宏觀和微觀邁進，并因此建立了以量子力學為主的微觀物理學體系和以相對論為基礎的宏觀物理學體系。
量子力學的出現(xiàn)加大的促進人們對物質世界的認識，人類對物質的認識深入到原子尺度，人類根據(jù)此理論對分別對重元素和氫元素進行研究，發(fā)明了鐳元素為核心的核彈、以氫為基礎的氫彈。從此，人類對物質的認識從分別從高原子和輕原子兩頭開始，逐漸向中間元素聚集。 后來人類對以Si原子的原子尺度的深入研究，并因此發(fā)明了計算機從而引發(fā)計算機革命，后來互聯(lián)網的出現(xiàn)，人類由此進入信息文明時代，可以這樣說目前的信息文明是建立在Si的基礎上。目前，我們已經處于信息文明的末端，隨著移動互聯(lián)網和智能手機的發(fā)明的出現(xiàn)和大規(guī)模應用，信息文明即將迎來最輝煌的高潮。這個世界上，高潮也意味著結束，在未來的若干年以后，隨著信息文明的謝幕，人類將回到最初構成人類本身的碳基文明時代及綠色文明時代。
目前，構筑現(xiàn)代社會的基本元素都非碳基。最早建立汽車、輪船、鋼鐵等工業(yè)生產體系都是以金屬Fe為主的金屬元素，后來建立的飛機產業(yè)是以Al元素為基礎，建筑業(yè)常用的水泥、磚等都以硅元素為主，現(xiàn)代建筑業(yè)是鋼鐵和水泥的堆積，則是以Fe和Si元素的結合，計算機、光纖是建立的Si元素的基礎上，最近鋰電池材料是以Li元素的基礎上，現(xiàn)在人們常用的智能手機則是Si和Li的結合。從中可以看出越是先進、出現(xiàn)較晚的物質或工具，起構成元素離C越近。
碳是構成人體物質的最基本元素，研究天文學都知道，宇宙中各種天體中碳元素是如此的少，在除地球之外的其他星球中很難找不到碳元素，這使得尋找外星文明的過程變成尋找碳元素的過程。以前人們認為，恒星核聚變是產生碳元素的主要原因，但最近的研究表明碳-12的合成非常困難，還帶有很大的偶然性。所以宇宙中C元素如此的少，導致人們認為碳是上帝賦予的。實際上，碳是宇宙中最珍貴、最神秘、最富靈性的元素。正是地球中有了C的存在，才有生命的可能。只有C元素構成的生物界的才有自組織能力，其他元素都是逐漸從有序變成無序，生物界才可以完成把物質從無序轉變成有序。因此歷史注定由碳元素完成最后一次科技革命的飛躍。
目前，構筑人類社會現(xiàn)代社會的各種工業(yè)產品，如汽車、飛機、電腦、手機高層建筑等都不是建立在C的基礎上，都是無機物。這些無機物都必須從自然界各種礦物中提純，而提純這些無機物需要浪費大量的能量，現(xiàn)在這些能量主要來自于地球以往存儲的化石燃料，隨著化石燃料的枯竭，人類的文明將無以為繼。
化石燃料的燃燒也帶來了越來越多的環(huán)境問題，人與自然界和生物界的矛盾越來越大，我們不僅要問人類將走向何方，如何才能找到一條可持續(xù)的發(fā)展之路�；卮疬@些問題的答案可能就在我們的生物界里，生物界的各種植物，只要利用光合作用便可以合成自身所需要的所有物質，這種高效率的能量利用方式值得我們借鑒。人類什么時候能夠像植物那樣靈活運用碳元素的特性，合理控制光合作用，那將是人類向高級文明進步的階梯。
目前出現(xiàn)的太陽能發(fā)電裝置、風能發(fā)電裝置都不盡人意，不經利用效率低，而且制造這些零部件所耗費的能源可能遠大于這些零部件在其生命周期所發(fā)的電能，這意味著以目前的風能和太陽能發(fā)電裝置推廣意義并不大，這些并不能代表未來綠色科技文明的發(fā)展方向。另一方面，盡管目前建立在硅基礎上的計算機非常發(fā)達，但目前計算機芯片面臨著不能于人體大腦結合的瓶頸，這意味這我能創(chuàng)造的各種工業(yè)品只能是工具，都是身外之物。這不符合中國關于“天人合一”哲學體系，把人與物割裂開來，未來世界，我們用的各種工具必將朝著與人體相融合的方向發(fā)展，這才是人類的最終歸宿。
目前，人類正處于回歸C基文明的前夜�，F(xiàn)在，隨著移動互聯(lián)網，物聯(lián)網等信息文明最高級形式的到來，建立在硅基文明上的信息文明慢慢走向謝幕。我們將迎來建立在C基礎上的高級文明。我們將能夠控制物質的合成，我們可以隨心所欲根據(jù)需要合成人類所需的大多數(shù)材料，在新的文明里，我們的能源不再用化石燃料，我們將植物進行光合作用那樣，高效獲得能源。我們能夠與自然界和諧共處，我們制造的工具都是C材料，人與機器的融合將達到全新的高度，人類的能力將被無限放大。
石墨烯的發(fā)現(xiàn)是解開人類進入高級文明的一把最好的鑰匙。人類對材料的認識都是從宏觀到微觀的深入，對微觀物質的認識越深刻，人類的進步也就越快。
近代計算機芯片的出現(xiàn)，正是由于量子力學的出現(xiàn)，人類對硅基材料深入到原子級別，芯片才得以發(fā)明，人類才能邁進信息文明的偉大時代。目前，建立硅基礎的芯片越來越暴露其缺陷性，我們的CPU芯片很難在超過100℃下使用，我們不得不想各種方法來給芯片降溫，隨著計算機頻率的提高，硅基的計算機芯片將離其理論峰值越來越近，也就是我們計算機性能在原有硅材料已經不可能有大的提高了。例如，目前我們只能利用多核CPU的增加運算性能。C材料的穩(wěn)定性遠高于硅材料。石墨烯的熔點高達3000多度，這意味著未來如果以石墨烯制成芯片將不用再擔心散熱問題，石墨烯的導電性意味著更少的發(fā)熱，高導熱性意味更好散熱能力，這一切都預示這新一輪計算機文明即將到來。
石墨烯是人類首次制造出可以穩(wěn)定存在的原子級材料，石墨烯只有一個原子層厚，人類首次真正可以和原子打交道，這種物質是人類叩開微觀世界大門的鑰匙。石墨烯也最簡單的原子級別的碳材料，正因為簡單，所以才容易理解，人類對物質的認識都是從最簡單的開始的，逐漸深入進去的。自然界恐怕很難找到像石墨烯這樣簡單可以穩(wěn)定存在并被分離的原子尺度的物質，石墨烯的特殊性就像上帝故意留給人類超越自身局限性的bug。對石墨烯基礎性的原子級別研究，將引發(fā)人類對物質世界的新認識，人類也將可能因此實現(xiàn)對物質的進行原子尺度的構造的新篇章。在未來，人們可能會像植物制造蛋白質那樣精確構造自己想要的物質，這也將必然引發(fā)新的能源革命。我們未來的許多工業(yè)體系必將因此改寫。石墨烯是偉大不僅從中國傳統(tǒng)哲學可以看出，也可以從科技發(fā)展史可以看出。
石墨烯的曙光已經顯現(xiàn)，最近石墨烯制造的電池可以實現(xiàn)一分鐘充電，石墨烯制造的CPU也即將變成現(xiàn)實，這都是黎明前的曙光。石墨烯改變不是一個領域，而是整個社會，整個工業(yè)體系的變革，鎖著石墨烯的深入，我們必將迎來全新的文明。在這場文明即將到來之際，希望中國人能夠認識到石墨烯的偉大，抓住機遇，爭取趕超，利用石墨烯這把鑰匙打開未來綠色文明的大門，做新時代的引領者。
2004年，這一論斷被科學界所打破，俄羅斯籍學者安德烈?海姆（Andre Geim）和康斯坦丁?諾沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）在英國通過最原始的方法，通過透明膠布反復粘貼鉛筆芯的方法，把單原子層的石墨烯片從石墨中提純出來。他們的發(fā)現(xiàn)打破了吉布斯自由能理論在石墨烯上的誤區(qū)，在自然理論上具有較大意義，因此獲得2010年諾貝爾物理學獎。
后來科學研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯這種材料是我們人類已知材料中強度最大、最硬的物質。從石墨的自然界最“最軟物質”，到石墨烯的“最硬物質”竟然離的如此之近，這反而印證我國那句古話“物極必反”的道理。從這里可以看出，西方看似復雜的科學理論，在我國傳統(tǒng)哲學里面早都給出了答案。
我們知道自然界各種各樣的植物、動物都以碳為基本元素，這是因為碳具有豐富的化學性質，便于構造各種各樣的化學物質。正因為碳的存在，自然界才有各種各樣的植物和動物，才有如此豐富多彩的自然世界，可以這樣說我們的文明就是建立在碳為基礎的碳基文明。然而近代以來，由西方社會引發(fā)的科學革命對物質的認識并非從碳開始的，而是是從重金屬鐳開始的。
19世界末，當牛頓和伽利略等人建立了以萬有引力理論為主的力學體系，法拉第和麥克思維等人建立了電磁場理論體系，玻爾茲曼等人建立了熱力學體系后，物理學界基本完成人類常規(guī)尺度的理論體系構架。當物理學界為此歡欣鼓舞的時候，認為物理學即將完結的時候，居里夫人發(fā)現(xiàn)鐳，并由此引發(fā)光電效應、黑體輻射等問題成為物理學界的兩朵烏云之一（另一朵烏云是證明以太假說的克爾遜-莫雷實驗）。正是物理學界對這“兩朵烏云”的深入研究，人類對物質世界的認識從常規(guī)尺度分別向宏觀和微觀邁進，并因此建立了以量子力學為主的微觀物理學體系和以相對論為基礎的宏觀物理學體系。
量子力學的出現(xiàn)加大的促進人們對物質世界的認識，人類對物質的認識深入到原子尺度，人類根據(jù)此理論對分別對重元素和氫元素進行研究，發(fā)明了鐳元素為核心的核彈、以氫為基礎的氫彈。從此，人類對物質的認識從分別從高原子和輕原子兩頭開始，逐漸向中間元素聚集。 后來人類對以Si原子的原子尺度的深入研究，并因此發(fā)明了計算機從而引發(fā)計算機革命，后來互聯(lián)網的出現(xiàn)，人類由此進入信息文明時代，可以這樣說目前的信息文明是建立在Si的基礎上。目前，我們已經處于信息文明的末端，隨著移動互聯(lián)網和智能手機的發(fā)明的出現(xiàn)和大規(guī)模應用，信息文明即將迎來最輝煌的高潮。這個世界上，高潮也意味著結束，在未來的若干年以后，隨著信息文明的謝幕，人類將回到最初構成人類本身的碳基文明時代及綠色文明時代。
目前，構筑現(xiàn)代社會的基本元素都非碳基。最早建立汽車、輪船、鋼鐵等工業(yè)生產體系都是以金屬Fe為主的金屬元素，后來建立的飛機產業(yè)是以Al元素為基礎，建筑業(yè)常用的水泥、磚等都以硅元素為主，現(xiàn)代建筑業(yè)是鋼鐵和水泥的堆積，則是以Fe和Si元素的結合，計算機、光纖是建立的Si元素的基礎上，最近鋰電池材料是以Li元素的基礎上，現(xiàn)在人們常用的智能手機則是Si和Li的結合。從中可以看出越是先進、出現(xiàn)較晚的物質或工具，起構成元素離C越近。
碳是構成人體物質的最基本元素，研究天文學都知道，宇宙中各種天體中碳元素是如此的少，在除地球之外的其他星球中很難找不到碳元素，這使得尋找外星文明的過程變成尋找碳元素的過程。以前人們認為，恒星核聚變是產生碳元素的主要原因，但最近的研究表明碳-12的合成非常困難，還帶有很大的偶然性。所以宇宙中C元素如此的少，導致人們認為碳是上帝賦予的。實際上，碳是宇宙中最珍貴、最神秘、最富靈性的元素。正是地球中有了C的存在，才有生命的可能。只有C元素構成的生物界的才有自組織能力，其他元素都是逐漸從有序變成無序，生物界才可以完成把物質從無序轉變成有序。因此歷史注定由碳元素完成最后一次科技革命的飛躍。
目前，構筑人類社會現(xiàn)代社會的各種工業(yè)產品，如汽車、飛機、電腦、手機高層建筑等都不是建立在C的基礎上，都是無機物。這些無機物都必須從自然界各種礦物中提純，而提純這些無機物需要浪費大量的能量，現(xiàn)在這些能量主要來自于地球以往存儲的化石燃料，隨著化石燃料的枯竭，人類的文明將無以為繼。
化石燃料的燃燒也帶來了越來越多的環(huán)境問題，人與自然界和生物界的矛盾越來越大，我們不僅要問人類將走向何方，如何才能找到一條可持續(xù)的發(fā)展之路�；卮疬@些問題的答案可能就在我們的生物界里，生物界的各種植物，只要利用光合作用便可以合成自身所需要的所有物質，這種高效率的能量利用方式值得我們借鑒。人類什么時候能夠像植物那樣靈活運用碳元素的特性，合理控制光合作用，那將是人類向高級文明進步的階梯。
目前出現(xiàn)的太陽能發(fā)電裝置、風能發(fā)電裝置都不盡人意，不經利用效率低，而且制造這些零部件所耗費的能源可能遠大于這些零部件在其生命周期所發(fā)的電能，這意味著以目前的風能和太陽能發(fā)電裝置推廣意義并不大，這些并不能代表未來綠色科技文明的發(fā)展方向。另一方面，盡管目前建立在硅基礎上的計算機非常發(fā)達，但目前計算機芯片面臨著不能于人體大腦結合的瓶頸，這意味這我能創(chuàng)造的各種工業(yè)品只能是工具，都是身外之物。這不符合中國關于“天人合一”哲學體系，把人與物割裂開來，未來世界，我們用的各種工具必將朝著與人體相融合的方向發(fā)展，這才是人類的最終歸宿。
目前，人類正處于回歸C基文明的前夜�，F(xiàn)在，隨著移動互聯(lián)網，物聯(lián)網等信息文明最高級形式的到來，建立在硅基文明上的信息文明慢慢走向謝幕。我們將迎來建立在C基礎上的高級文明。我們將能夠控制物質的合成，我們可以隨心所欲根據(jù)需要合成人類所需的大多數(shù)材料，在新的文明里，我們的能源不再用化石燃料，我們將植物進行光合作用那樣，高效獲得能源。我們能夠與自然界和諧共處，我們制造的工具都是C材料，人與機器的融合將達到全新的高度，人類的能力將被無限放大。
石墨烯的發(fā)現(xiàn)是解開人類進入高級文明的一把最好的鑰匙。人類對材料的認識都是從宏觀到微觀的深入，對微觀物質的認識越深刻，人類的進步也就越快。
近代計算機芯片的出現(xiàn)，正是由于量子力學的出現(xiàn)，人類對硅基材料深入到原子級別，芯片才得以發(fā)明，人類才能邁進信息文明的偉大時代。目前，建立硅基礎的芯片越來越暴露其缺陷性，我們的CPU芯片很難在超過100℃下使用，我們不得不想各種方法來給芯片降溫，隨著計算機頻率的提高，硅基的計算機芯片將離其理論峰值越來越近，也就是我們計算機性能在原有硅材料已經不可能有大的提高了。例如，目前我們只能利用多核CPU的增加運算性能。C材料的穩(wěn)定性遠高于硅材料。石墨烯的熔點高達3000多度，這意味著未來如果以石墨烯制成芯片將不用再擔心散熱問題，石墨烯的導電性意味著更少的發(fā)熱，高導熱性意味更好散熱能力，這一切都預示這新一輪計算機文明即將到來。
石墨烯是人類首次制造出可以穩(wěn)定存在的原子級材料，石墨烯只有一個原子層厚，人類首次真正可以和原子打交道，這種物質是人類叩開微觀世界大門的鑰匙。石墨烯也最簡單的原子級別的碳材料，正因為簡單，所以才容易理解，人類對物質的認識都是從最簡單的開始的，逐漸深入進去的。自然界恐怕很難找到像石墨烯這樣簡單可以穩(wěn)定存在并被分離的原子尺度的物質，石墨烯的特殊性就像上帝故意留給人類超越自身局限性的bug。對石墨烯基礎性的原子級別研究，將引發(fā)人類對物質世界的新認識，人類也將可能因此實現(xiàn)對物質的進行原子尺度的構造的新篇章。在未來，人們可能會像植物制造蛋白質那樣精確構造自己想要的物質，這也將必然引發(fā)新的能源革命。我們未來的許多工業(yè)體系必將因此改寫。石墨烯是偉大不僅從中國傳統(tǒng)哲學可以看出，也可以從科技發(fā)展史可以看出。
石墨烯的曙光已經顯現(xiàn)，最近石墨烯制造的電池可以實現(xiàn)一分鐘充電，石墨烯制造的CPU也即將變成現(xiàn)實，這都是黎明前的曙光。石墨烯改變不是一個領域，而是整個社會，整個工業(yè)體系的變革，鎖著石墨烯的深入，我們必將迎來全新的文明。在這場文明即將到來之際，希望中國人能夠認識到石墨烯的偉大，抓住機遇，爭取趕超，利用石墨烯這把鑰匙打開未來綠色文明的大門，做新時代的引領者。
