想象一架飛機以離地面1毫米的高度飛行，每25秒繞地球一圈，還能覆蓋每一寸表面。再将其縮小成手掌大小，你就會得到和現代硬盤差不多的東西，它所包含的信息比你們當地圖書館還要多。那麼它是如何在這麼小的空間儲存這麼多的信息呢？

在每個硬盤的中心都有大量高速旋轉的磁盤,每個磁盤的表面都有高速掃過的記錄磁頭。每個磁盤上都覆蓋着一層薄薄的微小的磁化金屬粒，數據以一種肉眼無法分辨的形式存在。

很多組微小顆粒形成的磁化圖案記錄形成了數據。每一組，又稱之為比特（bit），所有微粒都按照自身的磁性排列形成兩種狀态之一，對應0或者1。将比特信息通過電磁鐵轉換成電流，數據就能被讀寫在硬盤上。這塊磁鐵會産生一個強大磁場，足以改變金屬微粒的磁性。當信息寫入磁盤，驅動使用磁讀取器将其還原成有意義的形式，類似于留聲機針将唱片紋路轉化成音樂。但是你是怎麼從0和1得到這麼多信息的呢？其實是将很多很多個0和1組合在一起。例如，一個字節（byte），即8比特可以代表一個字母，你平均每張相片有好幾兆字節，每一兆字節相當于800萬比特。由于每一比特必須寫在磁盤的實體表面上，

所以我們總在尋求方法增加磁盤磁錄密度，或者說是增加每平方厘米能塞下的比特數。現代硬盤的磁錄密度大約是每平方厘米93千兆比特，是1957年IBM第一款硬盤的3億倍。儲存容量的巨大提升不僅僅是歸因于将所有東西縮小，而是包含了許多項創新技術。一種稱之為薄膜光刻的技術使得工程師們可以縮小讀寫器。除了尺寸，利用物質磁性和量子特性上的新發現可以讓讀取器變得更加敏感。數學算法的出現可以讓比特被更緊湊地排列在一起能過濾電磁幹擾産生的噪音，并且能從大量回讀信息中，找到最有可能的比特順序。磁頭熱膨脹的控制是通過在磁性記錄器下面放上一個加熱器，使其能懸于磁盤表面5納米以内，大約是兩條DNA鍊的寬度。

在過去的數十年，電腦儲存容量及性能的大幅度增長遵循着一種模式，稱為“摩爾定律”，這一定律于1975年預測信息密度每兩年會增長一倍。但是若每平方厘米超過15.5千兆，繼續縮小磁性顆粒，或者将它們塞得更緊，則會導緻“超順磁效應”。即當磁粒體積過小，它的磁性很容易受到熱能幹擾，導緻比特的朝向發生混亂，從而引起數據丢失。科學家們采用了一種非常簡單的方法解決了這個問題：将磁記錄方向由水平改為垂直，這使得磁錄密度增加到接近每平方厘米0.155太（1000千兆）字節。最近，通過熱輔助磁記錄技術，磁錄密度又提升了。這種技術采用了一種熱穩定記錄介質，通過在局部進行激光加熱來短暫減小磁阻力，從而實現寫入數據。盡管這些驅動磁盤還處于原型階段，

科學家們已經又玩出了新花樣：位元規則媒介，比特對應的位置被安置于獨立的納米大小的結構，潛在地實現了磁錄密度至每平方厘米3.1太字節，甚至更多。多虧了一代又一代工程師、材料科學家，還有量子物理學家們的共同努力，這個擁有不可思議的能量，無比精确的小工具才能在你手掌中旋轉。

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