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，你就會得到和現代硬碟差不多的東西，它所包含的資訊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資訊呢？

在每個硬碟的中心都有大量高速旋轉的磁碟，每個磁碟的表面都有高速掃過的記錄磁頭。每個磁碟上都覆蓋著一層薄薄的微小的磁化金屬粒，資料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資料。每一組，又稱之為位元（bit），所有微粒都按照自身的磁性排列形成兩種狀態之一，對應0或者1。將位元資訊透過電磁鐵轉換成電流，資料就能被讀寫在硬碟上。這塊磁鐵會產生一個強大磁場，足以改變金屬微粒的磁性。當資訊寫入磁碟，驅動使用磁讀取器將其還原成有意義的形式，類似於留聲機針將唱片紋路轉化成音樂。但是你是怎麼從0和1得到這麼多資訊的呢？其實是將很多很多個0和1組合在一起。例如，一個位元組（byte），即8位元可以代表一個字母，你平均每張相片有好幾兆位元組，每一兆位元組相當於800萬位元。由於每一位元必須寫在磁碟的實體表面上，

所以我們總在尋求方法增加磁碟磁錄密度，或者說是增加每平方釐米能塞下的位元數。現代硬碟的磁錄密度大約是每平方釐米93千兆位元，是1957年IBM第一款硬碟的3億倍。儲存容量的巨大提升不僅僅是歸因於將所有東西縮小，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。數學演算法的出現可以讓位元被更緊湊地排列在一起能過濾電磁干擾產生的噪音，並且能從大量回讀資訊中，找到最有可能的位元順序。磁頭熱膨脹的控制是透過在磁性記錄器下面放上一個加熱器，使其能懸於磁碟表面5奈米以內，大約是兩條DNA鏈的寬度。

在過去的數十年，電腦儲存容量及效能的大幅度增長遵循著一種模式，稱為“摩爾定律”，這一定律於1975年預測資訊密度每兩年會增長一倍。但是若每平方釐米超過15。5千兆，繼續縮小磁性顆粒，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，導致位元的朝向發生混亂，從而引起資料丟失。科學家們採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釐米0。155太（1000千兆）位元組。最近，透過熱輔助磁記錄技術，磁錄密度又提升了。這種技術採用了一種熱穩定記錄介質，透過在區域性進行鐳射加熱來短暫減小磁阻力，從而實現寫入資料。儘管這些驅動磁碟還處於原型階段，

科學家們已經又玩出了新花樣：位元規則媒介，位元對應的位置被安置於獨立的奈米大小的結構，潛在地實現了磁錄密度至每平方釐米3。1太位元組，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。