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教育须常改革

热度 1已有 1160 次阅读2018-5-16 19:03 |系统分类:科技教育分享到微信

【原创】量子规模效应

量子科学新见解

/简浩

当今世界,全球掀起“量子热潮”,都在紧锣密鼓的群雄逐鹿量子科技制高点。21世纪,人类将要由信息化社会过渡到量子化社会,这是世界的科学大势。

潘建伟研究团队,率先开发实现量子通信,中国已经引领世界量子通信的发展。

目前,科学界和社会上却把量子科学描述的神乎其神、一知半解。量子论和相对论被称为现代物理学两大理论支柱,但令人遗撼的是两大理论不能“融汇贯通、统一解析”。显然,两大理论都有缺陷,都不是“系统完整”的最终科学理论。

量子科学的现状。基本都是“段章取意,避重就轻,轻理论,重应用,轻发展,重功利”。很少有人愿意踏踏实实做量子理论的基础研究。

什么是量子?量子科学研究的是微观世界,探究微观物质粒子的运动规律。用攻关开发人员通俗的话说:量子就是最小的物质单元、最小的能量单元、最小的信息单元。比如:分子、原子、电子、比特,等等,物质由一个个粒子构成,能量由一份份量子构成,光线由一个个光子构成,信息由一组组比特构成。

然而,我认为,量子科学不是那么简单。量子虽小,量子规模效应却能构成万物百态,万物却能汇聚成精彩壮观的宇宙天地。

量子运动的基本规律

由成千上万数不清的自由状态下最小的物质单元粒子,也称量子,组成了各种物质。早期发现的粒子有原子、电子、质子、光子,原子由电子、质子和中子组成,后又发现介子、夸克、轻子、强子族等粒子。

物质粒子存在着通常的相互作用。有强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用,其中引力相互作用非常弱。

物质粒子(量子)有很多奇异的物理现象。比如:

——量子的波粒二象性。光子、粒子、空气分子等都具有波粒二象性,既可用粒子(量子)的术语描述,也可用波的术语描述。生活周围的光,就是由大量的一个个光子(就是量子)犹如珍珠串一样构成,其中的一个珍珠就好比是一个光子,也就是一个量子。

——量子纠缠。量子纠缠是发生在量子系统中的奇异现象,简单的说,就是这一个粒子是什么状态,而另一个粒子也会跟随着是什么状态,这种现象就称为量子纠缠。至于为什么会有量子纠缠,机制如何,现在还是谜。

——量子叠加。在微观的量子世界中,利用量子纠缠这种状态可以表达三种信息:一是可视为0,二是也可视为1,三是也可视为既是0也是1,即0+1。这就称为量子叠加,量子通信就是利用量子叠加状态这种原理,进行数据传输。

——量子比特。就是最基本的信息处理单元,比特是由英文BIT音译而来,是信息量的度量单位,也是信息量的最小单位。一个量子比特,打个比方,它不仅可处于01两种状态,但也可既是0也是1,即0+1,这就称为量子叠加。一个量子比特的信息,打个比方,就好象是一个汉字或一字母,由四位或六位组成的密电报码,但不象密电码固定不变,而是灵活多变,量子叠加的比特信息就是处在不断的千变万化中。

——量子自旋。各种物质的粒子行为,都处于自旋螺旋的运动状态,而且永不停息,没有静止。量子自旋的量子螺旋行为,需要用微积分才能描述表达它的复杂运动状态。另外,在量子自旋的微观状态下,产生量子的力、能量、电荷、磁场、热能、辐射等物理量,需要创造新的量子数学计算公式和量子算法,才能表达反映出微观量子运动的各种物理量,现有的物理公式都不适用了,因为现有的物理公式都是描述广义物质的宏观物理量。

这些,需要我们今后完整系统的来完善量子理论。

目前,量子理论描述表达的是:一是反映的是静态粒子、静态量子,而不是量子自旋、动态量子。二是没有专用的量子自旋物理量的计算公式,三是没有量子自旋螺旋动态的量子算法。四是缺少量子时间,时间会随着物质的量子运动变化而变化,更没有量子时间的算法,有人还否认有量子时间。这些,就是我上面说的量子论的缺陷、不足、漏洞。

生活中量子自旋的规模效应。比如,一是放大后和慢镜头后各种枪炮的子弹穿行,都是螺旋前进、步进前进。二是宇宙中的所星系、恒星、行星等,也是遵循螺旋前进、步进前进的自然法则。这些,就是量子自转行为转变为规模行为,这也是我上面说的量子科学没有那么简单的道理。

量子自旋电子学还处于边缘科学,将是未来开发的重要电子产业和电子元器件。

——量子震荡。粒子处在高于绝对温度(-273.15℃)以上时,就会不停的震荡,物质为什么会发热?就是因为粒子震荡(频率)的结果。震荡越快,温度越高,震荡越慢,温度越低。同时,量子震荡还会随着环境的物理条件变化而变化,比如温度、压力、磁场、电场、速度等。

——量子方向。量子(粒子)方向是粒子运动始终保持着“有头有尾”运动方向,称为量子方向。量子方向不是随机、盲目的运动,而是有规律、有方向、有时间的保持着运动方向。量子方向所释放出的势能和动能都特别强,并受环境的物理条件比如温度、压力、磁场、电场、速度等变化而变化,量子方向是至今还没有被人们发现的是一种量子行为。

粒子运动不仅有方向、又是步进、又有时间,而不是线性运动、横冲直撞,这是量子论没有描述的理论漏洞。

生活中的量子方向规模效应。比如:1、电脑复制或删除文件时,指示窗口界面就是步进量而不是线性量。2、有些软磁材料物质,它的物质粒子在特定条件下,能够都朝着同一个方向运动,这时它的软磁性能就会变为最强的特殊状态。3、超导材料,它的粒子物理性能就会随着环境温度的降低,变为消失电阻的超导状态。

总之,上述仅列举部分量子行为的运动规律,还有很多奇特的量子运动规律没有被发现。

规模的意义

人类的科技进步和社会发展的各个领域,都在不断的上规模、上质量、上水平、上层次,不断取得繁荣与进步,归根结底,都是因为规模效应。反之,由于防御不足和监管不力,自然和社会中的各种规模有时也会产生负面效果,这也是因为规模效应,而会遭到不同程度的损失毁坏。

规模描述的是事物宏观的度量,在物理领域,描述的是宏观物质的度量。然而,规模效应是由一份份的量子行为、量子能量的集合所构成,这就是为什么要研究“量子规模效应”的意义所在。

规模效应在自然和社会中的体现。比如,1、在企业,一个人的行为能量,就是一个量子能量。2、在经济领域,投资一定数量的资金,得到了不同的投入产出比,那么,一分钱就是量子能量。3、在宇宙中,一个星球或一个星系的质量大小,所产生的运动引力会不同,那么,它的巨量物质中的一个粒子,就是量子能量、量子行为,集合而产生巨大的引力和能量,就是量子规模效应。利用巡天望远镜中的全息光谱分析仪器,就能遥感、评估、测算星系天体各种量子规模效应的物理量。

物质规模的不同,会形成各种不同能量的势能、动能、效能、电能、磁能、光能、热能、风能、核能、水能、化学能、辐射能、太阳能、引力能、潮汐能等。这些不同形式能量,可以通过物理效应或化学反应而相互转化,同时,各种场也具有一定的能量。

这些能量概念,目前被定义为两个通用衡量模式:一个是物质质量和其速度的平方的乘积,另一个是爱因斯坦的质能关系式:E=MC^2

到处都有量子规模效应

人们生活在量子规模效应的科学现象中。比如:

——飓风、台风、龙卷风。当一个空气分子在静态时,微不足道,你会感觉不到它的存在,然而,当巨量规模的空气分子在巨大空间中加速度流动时,就会产生巨大的飓风、台风、龙卷风,同时产生巨大的破坏力。当空气分子低速流动时,你就会感到和风扑面。这就是空气分子的量子规模效应的表现。诗曰:“解落三秋叶,能开二月花。过江千尺浪,入竹万竿斜。”“不知细叶谁裁出,二月春风似剪刀。”

——云,小雨、中雨、大雨、暴雨。一个水分子非常渺小,你不会感觉到它的存在,然而,当巨量规模的水分子升腾到巨大的对流层空间,就会形成满天乌云,带来倾盆暴雨,或带来千里冰雪,造成泛澜成灾的洪水。当和风细雨时,植被万物会茁壮成长。这就是水分子的量子规模效应的表现。诗曰:“好雨知时节,当春乃发生。随风潜入夜,润物细无声。”

气象遥感卫星就能评估风雨运动的量子规模效应,并能测算风雨的各种物理量。

量子规模效应的演算

量子规模效应的物质动态能量:

m=F/a               1-1

m代入下式

E=mC^2             1-2

式中:m=质量,F=力,a=加速度,E=能量,C=光速。

爱因斯坦的质能公式展示的是物质静态能量,而不是物质的动态能量,这是缺陷。量子规模效应学说展现的是物质动态能量。

宇宙中的一切事物,呈现的都是由量子集合到量子规模效应的物质运动的自然现象,我创立的量子规模效应学说,就是解析和描述这一自然现象。

结语:量子规模效应学说,可以很好的解析微观与宏观、量子论与相对论的辨证统一。本文既有基础、常识的层面,也有创新、发现的层面。自然科学的基础性研究,要做深、做实、做精、做宽,才能会发现更多的奥秘。我70多岁了,孤独,本文是我的感悟与想象,描述的浮浅,仅供研讨。常人谋温饱,世俗看名利,高手看价值,大师看未来。21世纪,人人都是学生,需要学习再学习,才不会落后淘汰,由物质文明上升到精神文明、科学文明。

电子信箱:jh070115@163.com

2019/1/13










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