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。再將其縮小成手掌大小，你就會得到和現(xiàn)代硬盤差不多的東西，它所包含的信息比你們當?shù)貓D書館還要多。那么它是如何在這么小的空間儲存這么多的信息呢？

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。每個磁盤上都覆蓋著一層薄薄的微小的磁化金屬粒，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。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態(tài)之一，對應0或者1。將比特信息通過電磁鐵轉換成電流，數(shù)據(jù)就能被讀寫在硬盤上。這塊磁鐵會產生一個強大磁場，足以改變金屬微粒的磁性。當信息寫入磁盤，驅動使用磁讀取器將其還原成有意義的形式，類似于留聲機針將唱片紋路轉化成音樂。但是你是怎么從0和1得到這么多信息的呢？其實是將很多很多個0和1組合在一起。例如，一個字節(jié)（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(jié)，每一兆字節(jié)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(shù)?，F(xiàn)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將所有東西縮小，而是包含了許多項創(chuàng)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(fā)現(xiàn)可以讓讀取器變得更加敏感。數(shù)學算法的出現(xiàn)可以讓比特被更緊湊地排列在一起能過濾電磁干擾產生的噪音，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納米以內，大約是兩條DNA鏈的寬度。

在過去的數(shù)十年，電腦儲存容量及性能的大幅度增長遵循著一種模式，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(xù)縮小磁性顆粒，或者將它們塞得更緊，則會導致“超順磁效應”。即當磁粒體積過小，它的磁性很容易受到熱能干擾，導致比特的朝向發(fā)生混亂，從而引起數(shù)據(jù)丟失。科學家們采用了一種非常簡單的方法解決了這個問題：將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(jié)。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(wěn)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(xiàn)寫入數(shù)據(jù)。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(guī)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(xiàn)了磁錄密度至每平方厘米3.1太字節(jié)，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，無比精確的小工具才能在你手掌中旋轉。