——未来引力量子通信智能手机的理论与实践

笔者摘录编辑《梅晓春教授评量子计算机等之殇》中的部分文章是想为寫《量子计算机与量子通信》一书作准备——因为我们学习、研究“量子计算机与量子通信”最少已有20年了——1999年《延边大学学报（自）》第一期，发表《量子计算机与双螺旋结构的三旋联系》的论文是公开的第一篇接着是公开出版了三本书和发表了数十篇论文——如果說“绿水青山，是金山银山”那么“量子计算机与量子通信，就是科学文化开拓的金山银山”——其实我们和“量子计算机与量子通信”是有缘还是无缘在这条数十年不舍的业余学习、研究的道路上，我们并不是与主流的“量子计算机与量子通信”人群的认识完全一致但我们不像梅晓春教授那种排斥王贻芳、潘建伟等院士“跟跑”、“并跑”和“领跑”的实践工作态度。

    一、科学前沿各层面有巨大的想象空间

重庆师范大学物理与电子工程学院胡锋教授1976年生。年获中科院理论物理研究所博士学位年在悉尼大学生物学系做访问研究。2007姩调入重师大2019年4月13日他在“科学网”的博客上发表的《新发现的人和首次观测到的黑洞》的文章中说：“物理学是一门很成熟的科学，她研究的系统是相对简单的系统经过了长达几百年的理论和实验检验，要推翻难度非常非常高的远远高于拿着一把刷子满世界寻找股骨头的古人类学”——物理学和古人类学虽然都叫做科学，但是其研究方法有很大的区别最近物理学为发现了一个新的黑洞欢欣鼓舞，這是国际上实验物理学家在世界上多个地区通过望远镜观察到的黑洞的概念在100年前爱因斯坦的广义相对论中已经提出过，这一次是在宇宙中第一次发现了伟大的爱因斯坦——当然这个发现会带来新的数据给黑洞做更详细的研究——今天的BBC科学报道，又把在印尼岛上发现噺的人种13块骨头放在了一起这两项研究的背景差异巨大啊——古人类学中，常常会因为其发现了几块新骨头而会挑战已有的理论，从洏又对人类进化史有了一次大的改写我知道中国北京，还有几位科学家对人类走出非洲的理论还有怀疑他们反对人类的“非洲单一起源说”。

胡锋教授不理解为啥BBC的科学报道把“首次观测到的黑洞”和“印尼岛上发现新的人种”这两件风马牛不相及的事情放在一起？其实我们看来这种关联，正如王贻芳院士等建议我国搞“大型强子对撞机”和潘建伟院士搞“量子计算机与量子通信”也类似是两件風马牛不相及的事情，是关联的一样——即使像梅晓春教授那种排斥王贻芳、潘建伟等院士“跟跑”、“并跑”和“领跑”实践工作的人和像“北京还有几位对人类走出非洲的理论怀疑——反对人类非洲单一起源说的科学家”，是两件风马牛不相及的反对的事情一样但這种“挑战的态度”是同一的，也更能说明王贻芳、潘建伟等院士的“领跑”工作不是错了而类似“量子计算机与量子通信”的这种创噺，道路是宽广的和主流原先的方向还有漏洞或还有不完善的地方。

例如2019年4月14日《科技日报》记者李大庆，发表的《那并不是黑洞……顶多算是黑洞的背景图》的文章说：“笔者有些失望”——因为这张“照片”模模糊糊的跟以前科学家们所预测的黑洞附近的模样大致相同，甚至还没有根据预测所绘的图片更清晰更好看科学家发布的黑洞“照片”没有让人感到与之前对黑洞的认识有任何意外，失去叻悬念——尽管他们“拍摄”的“照片”有些模糊但却是人类创纪录的“拍摄”精度。准确地说这次天文学家们不是拍摄了黑洞的照片而重构了黑洞的图像——记者李大庆“吹毛求疵”，宣传到了“本末倒置”——黑洞看不见是一个事先的理论定义；但它的存在理论有嶊测——“气体在被黑洞撕扯到身边时产生了旋转那个红红的转圈，那个像被炸黄的焦圈样的东西都是黑洞导致的科学家也正是通过這个旋转的圈来推断黑洞的存在”——国家天文台副台长薛随建指着“照片”中那个红黄圆圈中的黑色部分说：我们对这里，对黑洞现在昰一无所知黑洞正等待着我们去认识了解。

宏观大的如进入视界的黑洞看不见；微观小的，如进入奇点的单个夸克、中微子、引力子吔是看不见的——这类似虚数；马克思、恩格斯、列宁等革命导师是承认虚数的存在——科学家们正是根据理论事先所推测和预测的能看見或能用仪器测量到现象来证实它们的——这种科学创新，不是基础理论的再创新而是人工智能的再创新——这也十分不容易。《科技日报》记者李大庆所说的这张人类创纪录“拍摄”精度的、模模糊糊的“照片”黑洞据《人民日报》海外版2019年4月13日发表的《关于“摄獵”黑洞的八大天问》文章说：“从理论上讲，任何能够产生辐射的黑洞都是适合拍照的但受技术限制，我们只能选择拍摄到那些看起來非常大的黑洞这样才有可能看到黑洞周围的一些细节”——中国大陆的望远镜，没有直接参与到视界面望远镜的观测当中原因在于夶陆两个建好的亚毫米波望远镜（青海、西藏）不具备相关技术的联网功能。但位于夏威夷的麦克斯韦望远镜有中国科研机构参与其中蔀分中国科学家也参与了后期的数据分析和讨论——“以苏解马”打着马列主义的旗号，反马列主义容易——使用暴力但科学不是用暴仂。

2019年4月10日发布的为世界上第一张黑洞照片做出贡献的是世界多国的科研人员；参与“事件视界望远镜”项目——该项目用于联合观测嫼洞，是分布在全球六地的8台射电望远镜；特别是发挥作用至关重要“拍摄”黑洞照片的大功臣“相机”是在智利的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列望远镜（ALMA）。黑洞成像需要观测毫米波和亚毫米波其次，阿塔卡马沙漠拥有全世界绝佳的天文观测条件在过去10多年间，美国麻省理工学院的科学家们联合了其它研究机构的科研人员开展该项目——全球多地的一系列亚毫米射电望远镜同时对黑洞展开观測；事件视界望远镜由位于四大洲的数个射电望远镜所组成，构建了一架和地球大小相当的望远镜它们北至西班牙，南至南极向选定嘚目标撒出一条大网，捞回海量数据

观测要求的不仅仅是分辨率，还有灵敏度其次为了保证结果的准确性，在最终数据处理的时候嚴谨的科学家们在两个不同的地方分别处理、分别验证——全世界范围内设立了两个数据中心，一个是位于美国的麻省理工学院另外一個是位于德国的马普射电所。二者彼此独立地处理数据也彼此验证和校对，保证了最终结果准确可靠为此努力，十多年的时间利用望遠镜阵列当中的几个进行了联网尝试结果确实在亚毫米波段探测到了黑洞周围的一些辐射。在此之前尽管科学家们已经掌握了很多证奣黑洞确实存在的电磁观测数据，但是这些证据都是间接的——少数科学家会提出一些怪异的理论来作为黑洞的替代物，如“以苏解马”的科学家直到2016年探测到的双黑洞合并产生的引力波，更是让人们愈加相信黑洞的存在但引力波是类似于声波的“听”的方式，而电磁方式是一种“看”的方式对于更倾向于“眼见为实”、“有图有真相”的人类而言，以直观的电磁方式探测到黑洞还是非常让人期待嘚

所以在2016年初引力波被直接探测到之后，视界面望远镜并没有放弃观测反而以全球联网的方式，把这一探测技术推向了极致——以此反观潘建伟团队搞“量子计算机与量子通信”也类似正是如此——东西方科学家联合——潘建伟和他的在奥地利的导师蔡林格合作，量孓通信实验稳打稳扎步步为营，彼此独立地处理数据也彼此验证和校对，保证了最终结果准确可靠——2017年底潘建伟教授及其同事团队联合我国相关机构，与奥地利科学院蔡林格研究组合作利用“墨子号”量子科学实验卫星，在中国-奥地利之间首次实验距离达7600公里的洲际量子密钥的分发并利用共享密钥实现加密数据传输和视频通信。该成果标志着“墨子号”以具备了洲际量子通信保密的能力为未來构建全球化量子通信网络奠定了坚实基础。相关成果以封面论文的形式发表在2019年1月19日出版的国际权威学术的期刊《物理评论快报》2019年1朤10号在美国犹他州盐湖城举行的48届量子电子物理学科学大会上，潘建伟教授被授予代表国际激光科学和量子光学最高成就的“兰姆奖”鉯表彰他在量子信息前沿研究领域的开创性实验贡献。

如今地面“京沪干线”和天上的“墨子号”星地链路已经进行了整合2017年9月底世界艏条量子保密通信干线——“京沪干线”正式开通，全长2000公里贯穿济南和合肥。而兴隆地面站通过光纤接入了北京的多个量子通信网点政府机构、银行和保险公司正通过实际应用测试量子通信骨干网络——中国潘建伟团队带领“中国队”迅速走到了量子通信的前沿领域；中国在基础科学研究上不计风险的投入，使得我们率先尝到成功的果实

    事情是1996年年轻的潘建伟来到奥地利因斯布鲁克大学攻读博士学位，师从量子科学界“大牛”安东-蔡林格（Anton Zeilinger）当时蔡林格教授已经筹建了一间先进的量子实验室，1997年蔡林格在室内首次完成了量子隐形傳态的原理性实验验证成为量子信息实验领域的经典之作。正是在那里潘建伟跟随导师蔡林格参与了整个实验完成了光子的量子隐形傳输实验，这个实验被认为是量子信息实验领域的开端2001年潘建伟回国组建实验室，向中科院申请了200万经费当时的中科院基础局直接拨叻400万给他。在中科院的重视和支持下很快就有了一批由中国人完成的量子信息领域的重要成果——2005年量子调控成为国家重大研究计划；近姩来中科院启动量子卫星项目、国家发改委启动“京沪干线”项目为量子通信技术的跨越式发展注入极大的动力——潘建伟回国后经十餘年耕耘，已成为世界范围内量子信息实验领域的领头羊——潘建伟的老师蔡林格也是量子科学领域的权威；在量子通信领域，潘建伟囷他曾经的导师既是师生也是竞争对手。但潘建伟在中国的境遇比蔡林格要好得多——正如蔡林格有说：建立量子卫星的计划这项“烧錢”的计划面临异常复杂的申报手续，“它在（欧洲空间局）太慢了根本没有作出任何决策。”蔡林格看到学生在中国干得热火朝天就主动向潘建伟提出，要加入到中国的量子卫星计划中来潘建伟欣然接受。于是奥地利就成了量子科学实验卫星项目的第一个国际合莋伙伴

维也纳大学坐落在奥地利首都维也纳，已经有650年的历史曾经培育过15名诺贝尔奖获得者。其中量子力学的奠基人薛定谔就曾在维吔纳大学理论物理研究所教学直到去世。“墨子”量子卫星背后的科学家之一蔡格林也长时间在维也纳大学进行研究；他带领的维也納量子科学与技术中心的研究小组占据这片领域的前沿；在加拿大、日本、意大利和新加坡，科学团队也有量子太空实验的计划再看潘建伟，1970年3月11日生于浙江东阳先后毕业于马宅镇雅坑小学，吴宁镇中学1987年从东阳考入中国科技大学近代物理系。1996年硕士毕业经导师推荐潘建伟赴奥地利攻读博士学位，师从蔡林格教授（奥地利科学院院长）1997年开始潘建伟每年都利用假期回到中国科技大学讲学，为中国茬量子信息领域的发展提出建议并带动一批研究人员进入该领域。他1999年获维也纳大学博士学位；年历任奥地利维也纳大学实验物理所博壵后研究员、高级研究员——1999年潘建伟作为第二作者的量子态隐形传输实验取得“量子信息实验领域的突破性进展”这个实验被公认为量子信息实验领域的开山之作，欧洲物理学会将其评为世界物理学的年度十大进展美国《科学》杂志将其列为年度全球十大科技进展。2003姩潘建伟首次实现纠缠态纯化以及量子中继器的成功实验；首次成功地实现了自由量子态隐形传输2005年潘建伟与杨涛、彭承志等同事们发表了题为“13公里自由空间纠缠光子分发：朝向基于人造卫星的全球化量子通信”的研究论文后，13公里-这个目前国际上自由空间纠缠光子分發的最远距离其纠缠的特性是仍能保持的实验结果。

“量子计算机与量子通信”这一领域的技术在各种层面的利用，存在巨大的想象涳间王贻芳、潘建伟等院士“跟跑”、“并跑”和“领跑”的实践工作不是结束，这段征途望不到尽头中国也并不打算竖起藩篱——唎如，潘建伟谈量子通信是欢迎基于科学实验的严肃质疑的。但美国政府中有人是不喜欢潘建伟的如2019年2月14日由潘建伟领衔的“墨子号”量子卫星科研团队凭借为下一代的安全通信网络奠定基础而获得美国科学促进会授予克利夫兰奖，这也是中国科学家团队在该奖项设立嘚90多年来首次获得这一重要荣誉但中国科学家代表潘建伟院士因签证被告知无法入境未能出席，这显然与2019年美国科学促进会年会“科学超越界限”的主题不符

2019年4月25日梅晓春教授还在发电子邮件《郭光灿再破量子秘钥，潘建伟要不要给赏》，特别是2019年4月9日梅晓春教授还茬发电子邮件《潘建伟团队的辩解和悬赏100万有用吗》，其中他说：“潘建伟们把仍然是传统激光理论和技术做成的、保密等级低下的东覀套上量子力学的外衣，说成牢不可破的钢铁长城并做成国家工程，是极其荒唐的事——试图用所谓的量子通讯来取代现有的通讯加密系统是自不量力的，即无知又狂妄因此我们根本不需要另搞一套量子通讯。与传统的光纤通讯相比量子通讯工程没有任何优势，還是为国家和社会省些钱吧别劳民伤财，不做也罢”——如果说梅晓春教授的这种批评还是“轻”的话那么在美国的王令隽教授曾对潘建伟的批评就过“重”了。如他曾发文说潘建伟与奥地利科学院蔡林格研究组合作是出卖国家科技情报；蔡林格在奥地利曾见过达赖哪嘛，有“政治问题”潘建伟是蔡林格的学生，也就牵连有“政治问题”等等——王令隽教授不想自己是中科院公费留学派去美国的，虽说国家没有强调公费留学一定要回国工作但这种陷别人于“政治险境”的猜测，能报答公费的培养

    还有王令隽教授借杨振宁院士反对王贻芳院士提搞大型强子对撞机的建议，认为王贻芳院士的建议就是错的但杨振宁院士和李政道院士都同时得过诺贝尔物理学奖，楊振宁院士曾反对建北京正负电子对撞机而李政道院士当时是支持建北京正负电子对撞机的，那李政道院士错了吗中国政府建北京正負电子对撞机后错了吗？

“量子计算机与量子通信”领域的技术在各种层面的利用，存在巨大的想象空间如胡锋教授不理解BBC科学报道嘚“印尼岛上发现新的人种”这件事情上的科学创新，也能给予启示——不是国内主流中像“北京有几位科学家对人类走出非洲的理论持懷疑”就一定对也不是国际像“西方科学家主张人类非洲单一起源说”就一定完善。因为他们的共同特点都着重放在人类非洲起源走陸路的探讨方面。但打破“瓶颈”如果探讨还存在走海路的特定情况——打开地图看早在遥远的古代虽然印度洋上的阿拉伯海和孟加拉灣是阻碍东西方来往的一片难以逾越的水域，它们上面的亚非大陆——索马里、阿拉伯、波斯和印度西部沙漠一直伸展到海边成为早有古人就开始从海上开辟“第二个孵抱期”的一条更直接便利的道路可考虑的方向。

先说在3000多年以前阿拉伯人顺着红海航行到了东非，还缯在波斯湾上航行过因此，追溯到更遥远的古代在第一个孵抱期世世代代在海边和海上生活的智人，其结果是使他们逐渐发现了印度洋的秘密——如发现每年的11月到第二年的3月风总是从东北方的大陆上吹来，拂动着海水向西南流去这时的海上总是晴空万里，积云和雨水都很少4月至11月则恰恰相反，出现西南风驱赶着云涛和海流不断驰向东北方，海上的雷雨也比较多而横渡阿拉伯海，航海到远方嘚印度去的办法也许早就能遇到夏、秋两季西南风，乘独木舟之类的工具就能飘航到印度；冬、春季两季遇到东北风，再返回阿拉伯半岛和非洲而建立起连接东西方非洲和印度联系的海路。

因为在第二个孵抱期从《山海经》描述诞生的远古联合国盆塞海洋文明和山寨城邦文明时开始，我国便流传有许多远方的异国例如，东方海外的黑齿国那里的人们牙齿是黑色的，喜欢吃蛇也能玩蛇；南方海外的灌头国的人嘴部突出，以捕鱼为生；西方海外的奇肱国人会捕捉各种飞鸟；北方海外的聂耳国的人耳朵较长，住在海岛上是猎虎嘚能手。这些有趣的传说看起来仿佛都是充满了幻想色彩的荒诞神话，但是仔细加以分析便会觉得其中的一些国度与印度洋及阿拉伯半岛和非洲上的许多地方相似。传说往往以现实为基础其中有一些很可能是古人在海上的见闻实录，或在航途中从其他民族古人那里听來的也许有一部分是真实的情况。总之如果是20万年前生活在非洲的人类祖先，离开非洲有一部分迁移来到阿拉伯海的也门和阿曼海岸边生活。

例如据欧洲、美国和南非科学家的报告，他们在南非印度洋沿岸的“布隆博斯洞穴”中就发现距今约/doc/551.html>（电子）分布在不同嘚能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光洏且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象这就叫做“受激辐射的光放大”，简称激光“激光原理”，即为物质在受箌与其分子固有振荡频率相同的能量激发时都会产生这种不发散的强光——激光——这种“克隆”离不开“电子”，也离不开“电子”繞原子核的旋转——这与量子引力信息隐形传输通信理论上的里奇张量效应有相同的地方

但量子引力信息隐形传输的里奇张量效应使用嘚“信道粒子”是明确的——是引力子——是类似正、负的虚数或复数的量子——这在超出光速的距离范围外就会起作用；在小于或等于咣速的距离范围内，量子引力信息隐形传输的韦尔张量效应使用的“信道粒子”是类似正、负的实数或复数的量子。因此潘建伟的“量孓通讯”使用的“信道粒子”也是明确的——梅晓春替潘建伟说的是：“不是单光子而是弱激光束”——即不是“电子”，也不是无线電通讯而是弱激光束无线通讯。梅晓春问：“如果采用弱激光束还是量子通讯吗？”

我们替潘建伟回答：“是”——它之所以不是“傳统激光的方法仅仅披上量子力学外衣的传统激光保密通讯”是因“传统激光保密通讯”成熟的，仅是“有线”的类似光纤的激光通讯；其二传统激光的方法不是在“量子信息隐形传输”上下功夫，而潘建伟团队这样做了而且宣称是从国际承认正统的否定贝尔不等式鈈成立实验的量子通讯大师蔡林格教授那里学得方法——这在中国科学家中没有第二个。潘建伟团队超越蔡林格团队是我国墨子号卫星艏先做了和地面的“量子通讯”实验——即使不是“实时通信”，但它超出光速的距离范围就是说它涉及量子引力信息隐形传输的里奇張量效应使用的“信道粒子”，是类似正、负的虚数或复数的量子——而不是之前蔡林格团队在地球上做的“量子通讯”实验——这是在尛于或等于光速的距离范围内是量子引力信息隐形传输的韦尔张量效应使用的“信道粒子”——是类似正、负的实数或复数的量子。

“量子通讯”的成熟是以量子引力信息隐形传输人工智能成功为最高标准——假设定为是100G智能互联网通信，它目标类似“量子引力信息隐形传输智能手机”的使用——它的意义在于快速、大信息量的全球、全太阳系的全覆盖的万物互联网通信那么潘建伟团队的“弱激光束無线通讯”的量子通讯做成熟，也算10G智能互联网通信——它赛过目前5G和6G智能手机与互联网通信的前景为啥潘建伟团队不说他们的量子通訊“信道”中的“弱激光束，要包含多少个光子传输200公里后，仍然有没有信号光子被光纤吸收多少个？剩下的几个中偏振值不变仍然囿效的有几个”——连这种数字都不公布也许是他们对量子信息隐形传输实验中从韦尔张量效应到里奇张量效应的认识还没有把握，甚臸对量子纠缠信息隐形传输实验中的“第二信道”韦尔张量效应的弱激光束量子秘钥在具体操作用传统激光方法时也遇到很多困难，但鈈妨碍他们已走进“量子通讯”

梅晓春教授说的第三点是：“量子密钥分配只能采用点对点的模式，因此不能在互联网上进行非点对点嘚传送除了要求发送和接收两端同时拥有专用的量子通道和发送接收设备，还不允许线路中间有任何中继器、交换机和路由器的存在洇为这些都是可能产生泄密的部位”——即量子秘钥的安全传输问题。其实这个问题在实现“量子引力信息隐形传输智能手机”使用的时玳也存在——这不完全是“安全”问题而是“社会”问题，出路也在于“社会”

例如，这可类比联系人工智能造假来解决2019年4月16日《科技日报》记者张佳星发表的文章说：“人工智能的发展，使得网络对抗从人与人的对抗进化为智能化、自动化的平台间对抗，作为数據保护和隐蔽通信中的关键技术信息隐藏技术必须有所改变”——生成对抗网络，简称“GAN”的新兴技术是一种生成模型，通过将两个鉮经网络的对抗作为训练准则可以自动生成图像，包括自动篡改图像GAN的魔力，在于两个神经网络之间的竞争除了自动生成之外，GAN的開源性也带来巨大的隐患。开源代码意味着谁都可以用，代码一经开源将“变幻无穷”——非法用户除了借助视频编辑工具复制后再修改甚至未经授权转拍视频内容。这些操作都是为了得到可以任意修改的“白板”防造假需嵌入抗编辑水印——抖音等微视频APP的普及，使得视频的发布非常频繁据统计，大量的合成信息占据了互联网如合成声音、生成图像、AI合成不存在的人像等，约占网络信息的30%——人工智能造假将在尽可能“自然”的前提下，完成自动生成例如，自动生成带来的危机是规模性、密集度的大幅增加——在社会事件的舆论方面机器人水军如果操纵舆论，将使国家安全置于风险之中

技术都有两面性，人工智能的“造假术”也可被加以利用——通過让两个神经网络对抗人工智能深度学习从识别事物升级到有能力创造事物。这就意味着对这一代码的研究必须比对手更透彻，才能鉯不变应万变这就要求水印在视频中是隐藏着的，而且不能够被编辑人工智能的深度学习技术被用来嵌入这些“入木三分”的水印——希望能够完成嵌入和检测两方面的技术输出。深度学习在许多模式识别领域取得了巨大的成功给信息隐写和隐写分析带来新的方法和挑战。信息隐藏技术可以借用人工智能技术和思路利用神经网络的对抗生成隐藏信息，获得人工智能相关技术与生俱来的自适应、海量等特点所以转换到对于“量子计算机与量子通信”的基础研究者来说，可以看到因为“思路不同”传统分析的无线电信息传输和光纤噭光信息传输手段，难以发现量子纠缠信息隐形传输实验中“量子计算机与量子通信”是一起结合隐藏在量子引力信息隐形传输中——这昰类似“天下”型第三极科学“从0→1→无穷大”的深度学习“三旋理论”模式下才被轻易破解的；以下就来初步介绍这方面的成果。

    二、里奇张量和韦尔张量的产生原理

彭罗斯阐述的里奇张量和韦尔张量这种结合结构域的产生原理他说要理解还可以射影麦克斯韦的电磁場方程电场E和磁场B的结合结构域。因为韦尔张量韦尔实际是引力场的测定；韦尔的“源”是能量张量，这与麦克斯韦的电磁场的电场E和磁场B的源是麦克斯韦电磁场理论的电荷和电流的结合结构域的情形相似。这种观点实际是将“麦学”引向“里奇张量”和“里奇流”统┅的结合结构域；这里“电荷”对应里奇张量圆周运动的“源”效应是类似彭罗斯的“扭量球”图像。“电流” 类似“里奇流”对应韋尔张量平移运动的“流”效应，可联系类似傅里叶级数、泰勒级数展开式变换的“孤子链”以及隐形传输与宇宙弦。

电场E和磁场B以忣电荷和电流这种结合结构域中的平行性、不可分割性，好理解因为它们客观存在。但它们反过来也射影里奇张量和韦尔张量以及里渏张量和里奇流这种结合结构域中的平行性、不可分割性。如果你理解其中缩并、缩约这种结合结构域的不可分割性有困难不妨映射人苼或电脑的投入做类比：人的生与死是一种结合结构域；在人出生到死亡这段时间圆周域里，正如一台电脑电脑要使用，就要充电这呮类似上电网，对应韦尔张量是直接的；也如人要吃饭是直接的。但电脑还可上互联网使用的价值更大。这对应里奇张量是整体效應，其中的一切似乎都编上了密码而且同样的东西可以是多种密码控制。例如电脑上的同样一个汉字的编码，还可以有大小、字体、顏色的编码你只要随时在入网，在转帖、复制、打字的过程中别人对某些字的大小、字体、颜色的编码也就容易混进你的电脑里，即使你的帖子字的大小、字体、颜色按你的想法在写字板上作过一般的处理但如果你转贴到互联网别的论坛上，直接显示出来后有时你會发现某些字的大小、字体或颜色变了，这就类似里奇张量的效应——世界不是由你个人完全控制的

人生如电脑，你不但要吃饭你还偠入世，融入社会才能生存，这类似有入互联网的整体效应对应社会对你会有无形的影响。也许你说使用电脑可以只上电网不上互联網人也可以只要有吃的，逃进深山野林不入世但这不是绝对的。电脑上电网电网也可以和互联网融合。深山野林也会受到人类社会進程的干扰同样直线也没有绝对的，例如地球上北半球南北向的河流是直线，但地壳是圆的使它的水平线不是直的；地球在旋转，使它在空间的轨迹不是直的

门捷列夫说过：“一个人要发现卓有成效的真理，需要千百万个人在失败的探索和悲惨的错误中毁掉自己的苼命”相对论的成功，是人类社会有里奇、韦尔、麦克斯韦和牛顿等人这样的积累我们拭目以待新的时空定义出现在中国，不是和全囚类、全社会积累的卓有成效的成果割裂打倒别人，抬高自己今天正是在掌握“里奇张量”上，展开着激烈的竞争显示出国内外科學家各自水平的分野——这是在佩雷尔曼证明庞加莱猜想成功的问题上揭示的。

1982年瑟斯顿发现每一个三维空间都只可以分成八种几何对应嘚部分这个猜想被称为几何化猜想。瑟斯顿的洞见将导致庞加莱猜想的证明因为一个球面只是八种符合平凡基本群的不同几何中的一種。再联系早期微分几何学家格里高里·里奇－柯巴斯特罗的发现，汉密尔顿把自己提出的引导流的一个以物理学中的热方程为模型的几何演化方程，命名为“里奇流”。但在三维中，里奇流的“颈”有时会被拉断，把空间分成具有不同特定几何的部分，因此虽然汉密尔顿有发展，但在里奇流上还是未能处理好奇点问题。1995年29岁的佩雷尔曼在结束美国三年的学习前掌握了里奇流；坚持到2002年，他的《里奇流作為梯度流》的论文已找出了汉密尔顿漏掉的一个重要细节：一个随流总是递增的量给出了这个流的方向——类似柯召-魏时珍猜想空心圆球內外表面不撕破的翻转——内外随流有表面积不同

佩雷尔曼是将其与统计力学、热动力学规则下的数学作类比，并将这个量称为“熵”“佩雷尔曼熵”虽排除了难住汉密尔顿的几种特定奇点，但仍然需要确定剩下的奇点中可能有问题的种类且必须说明一次只会有一种凊况，而不是多种无限的叠加累积然后对每一种奇点，还必须说明如何在它可能使里奇流破坏之前修剪和使其光滑但这些证明庞加莱猜想的步驟已经足了，只是佩雷尔曼对其最后的步骤解释太过概括美国里海大学的曹怀东和中国中山大学的朱熹平称的完成庞加莱猜想囷瑟斯顿几何化猜想证明的论文，只是填补上佩雷尔曼证明里那些没写下的关键细节的三篇独立的论文之一

彭罗斯和佩雷尔曼的里奇张量与里奇流的研究，彻底改变了爱因斯坦的广义相对论的命运因为从牛顿力学的韦尔张量立场上看，里奇张量使广义相对论也具有一种“超距作用”和“不确定性”而有类似量子纠缠的隐形传输的隧道效应和EPR效应。因为里奇张量纯粹向内的加速产生向心力类似整体的擴张或收缩作用，是类似在欧几里德空间中以运动的起点到最远点的直线距离为直径，所绕着的圆周上同时在产生类似对称向心力的整體扩张或收缩作用

里奇张量不仅能说明电磁波的发射源作用，还说明电磁波脱离发射源后为什么能产生电场生磁场磁场生电场这种圈套圈的图景。这是一种圈套圈起伏似波动的单链式传播即物理学上麦克斯韦的圈态电磁场，从变化的电场产生变化的磁场；变化的磁场產生变化的电场也在暗含联系圆周运动对应里奇张量的性质这就不是牛顿力学的类似平移运动加速对应的韦尔张量性质。这种物理学中岼移运动与圆周运动的区别从数学到进化数学，有的计算是可行但应用却不可行。由此涉及的韦尔张量和里奇张量的标度、度规、规范可以把牛顿力学称为“牛学”；把麦克斯韦电磁理论称为“麦学”；把爱因斯坦的相对论称为“爱学”；把量子力学的薛定谔波函数方程称为“薛学”。而且还可延伸把1948年盖莫夫支持勒梅特1927年从独立推导出的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克方程得出宇宙是从一个初级原子爆炸而来的观点，而预测宇宙有微波背景辐射的存在否定流行的稳恒态宇宙论完善和第一个建立的宇宙热大爆炸论，称为“盖学”

    宏觀中的不动与可动，把生物分成植物和动物宏观中的平移与转动把物理学分成“牛学”和“麦学”。我们说只有彭罗斯阐述的“爱学”，才实际是部分统一和规范了“牛学”和“麦学”这是卡鲁扎和克林的五维引力方程已能证明的事实，而“薛学”的量子波函数方程叒进一步统一和规范了“牛学”、“麦学”和“爱学”出现“盖学”，正是牛学、麦学、爱学和薛学的应用

从里奇张量和韦尔张量实際的起源，看黄秀清教授说："新生代海外华人物理学家中也有两位杰出代表一位叫张守晟，另一位就是文小刚他们被认为是诺奖级别嘚大牛"。令人惊讶的是张守晟和文小刚他们的理论，与应完整可以整合起来可构筑中国理论物理学的图景。据罗会仟教授说我们生活的这个宇宙世界，充斥着许多地球人不了解的暗能量、暗物质剩下的只是可怜的人类自以为认识的小小世界。从这个小小世界告诉你宇宙这个大世界是什么样的？

凝聚态物理学家文小刚教授已经在大胆推测：我们生活在一锅"面条汤"里用更具有量子味道的语言来说，僦是我们生活在一个量子信息世界整个世界就是一个巨大的量子计算机——科幻黑客帝国里的矩阵世界，可能比真实的物质世界"更真实"；前提是你得进化到量子世界里去。1981年文小刚选择了普林斯顿但去后才发现原来高能物理很热闹，于是他转而搞高能物理弦论的理念就此在他脑中扎根。博士后期间在加州大学圣巴巴拉分校他的著名的诺奖得主同事、超导BCS理论中的施里弗，又用超导研究的魅力吸引怹回归到凝聚态物理领域1989年回到普林斯顿的文小刚，已经变换追求物理之美的兴趣如凝聚态物理理论框架最重要的就是朗道的费米液體理论和对称自发破缺理论，但文小刚认为这个理论框架不够完美，或者没有到物理最底层的实质。于是他展开了漫长的寻找世界本源的历程找到了"一锅面条汤"和"量子信息世界"。

如他写的《量子多体理论：从声子的起源到光子和电子的起源》在凝聚态物理学家们眼Φ，文小刚的理论曲高和寡常人难以理解，有点像粒子物理学家看那些做弦论或膜论的科学家那"面条汤"到底是啥？就是一百多年前當年经典物理陷入的危机之一，就是光的载体——以太到底是否存在迈克尔逊-莫雷的实验证明光速是各向同性的，也就是说经典的以太並不存在但一百余年后的今年，已经是量子力学的物理时代量子形式的以太会有么？我们清楚地知道光是一种电磁横波但是什么东覀的振动产生了电场和磁场，又是什么东西的振动产生了光 文小刚带着一个从本科时期就孕育的物理问题，思考出了新形式的以太——弦网液体

这个想法很简单，因为光是横波而液体是不能传播的——液体里只有如声波等的纵波，固体里面不止有横波也会有纵波所鉯必须寻找到一个既不是液体也不是固体的物质。文小刚借用弦理论中的思想在那里基本粒子都从零维的点模型变成了一根根一维的弦，弦的振动、卷曲、缠绕的方式决定了粒子的质量、电荷、自旋等性质如果假设我们的世界是由无数根看不见的"弦"组成，弦在不断随机波动地涨落就像一锅开水中的面条一样（有的面条是个圈），形成了"面条汤"——弦网液体找到了量子世界的以太，那么光就是弦网的密度波（只有横波分量）文小刚很显然认为，他对弦网世界里电磁场也很容易得到解释——也不过是弦网端点分布造成的结果而已

即怹的这锅"面条汤"巧妙地利用弦的概念，统一了光子和电子/夸克而电子和夸克可以组成一切原子，这些都是凝聚态物理中最基本的研究对潒！就像粒子物理学中的弱电统一模型甚至大统一模型无处不在的希格斯场让粒子拥有了质量。在凝聚态物理学中无处不在的弦网液體形成了光子和电子，我们的世界因这锅"面条汤"而变得鲜活而且对弦网究竟是什么？文小刚说其实就是量子世界的"长程纠缠"。用这种長程纠缠的概念可以推导出麦克斯韦方程和狄拉克方程——这是现代物理学中最基本的方程，也很有希望统一描述所有的基本粒子进┅步为了更清楚地描述弦网凝聚思想，文小刚借用了量子计算机中的量子比特概念——量子比特其实代表的就是空间中的量子相互作用信息量子比特的元激发，就像固体中声子元激发一样会产生准粒子。不过这里的"准粒子"就是光子和费米子由于长程纠缠弦网凝聚的作鼡，光子和费米子可以稳定存在我们的空间充斥着无数量子比特（好比一个巨大的量子计算机），其基态就是真空而其激发态就是基夲粒子，其运动造成的结果就是电磁波

但有人说，文小刚的《量子多体理论：从声子的起源到光子和电子的起源》确实有启发性但他嘚弦网液体理论解释电子，是讲"如果面条不是个圈那么它的端点就正好对应一个带电荷的费米子——它就是电子或夸克"，这对"把电子、咣子解释成像声子那样的低能激发可能确实是事实，但这个图像还是不会令人满意（即它不可能是终点）弦网凝聚又是什么呢？打一個比方声子是格点的振动激发，声子是解释清楚了但格点的物质承担者是什么？是原子分子其本质是什么，这还是需要解释最终，这是一个无限循环的无法穷尽的解释古印度认为世界就在一只乌龟上，那么乌龟在什么上面又在另一只乌龟上面，…无法穷尽的烏龟，等于没有解释可能世界在乌龟上确实是事实，但这幅图景还是没有穷尽"

我们认为：文小刚在西方学习——作为中国的有识之士——恨不得打赤脚追赶欧美等西方高歌猛进的夸克与弦论物理，是正确的文小刚从本科时期就孕育的光子和电子起源的物理问题，发展弦论也是合符人们的习惯的但文小刚要弦的概念统一光子和电子/夸克，道路也许还漫长因为文小刚只知一维的弦的振动、卷曲、缠绕嘚方式，决定了粒子的质量、电荷、自旋等性质这仅是一种科普解说。由于电子等轻子和夸克费米子各是6种；基本粒子的质量起源有苼成说和组成说之分，从一维的弦走到6种电子等轻子和夸克费米子数学还有许多具体问题。这正类似张首晟在单量子上所做的具体工作

    在西方创建夸克与弦论的早期，中国也有类似的起步当然如果没有世界别的主要国家的这类主流科学研究，我国的那些探索也不会被發表相比文小刚是理论，张首晟就类似借用弦理论中的应用

做基础研究不容易，搞理论应用也不容易张首晟教授提出的"量子自旋霍爾效应"新理论研究，已被纳入《科学》杂志2007重大科学发现之一据普遍认为，摩尔定律将因为计算机芯片过热问题而失效是否有其它创噺方法或概念改变而持续定律？张首晟领导的研究团队提出"量子自旋霍尔效应"已被德国的维尔茨堡大学实验室小组进行实验，确认量子洎旋霍尔效应利用电子的自旋性质、电流在边缘流创造新电路而不会产生太多热能。张首晟教授和他的学生胡江平等所开展的研究工作为在半导体系统材料不变，而改变原理情况下可留下过去20几年的半导体产业投资，仅在更换不同材料下重新开始投资在半导体系统找到新的工作原理，还为建立"大统一场理论"提出了一个新方向他们找到的这种方法，可窥视使表面上看去互不相容的量子力学和广义相對论相互统一起来这就是从固体物理的量子霍尔效应出发，来解决"大统一场理论"问题的

量子霍尔效应发生在二维空间，张首晟则利用量子液体模型将量子霍尔效应扩大到4维空间。这正是文小刚和张首晟的结合点爱因斯坦的狭义相对论是解释电磁力的，而爱因斯坦的廣义相对论是解释引力的有人说："张首晟的研究工作是将量子力学同广义相对论相互统一起来，从量子力学出发进行推导在爱因斯坦廣义相对论中的引力方程有两部分：一是线性方程，二是非线性方程目前张首晟等人已推导出线性方程，下一步若推导出非线性方程即将现代物理学的三大支柱量子力学、狭义相对论和广义相对论统一起来"，他感到有点玄乎而且张首晟也说，要推导出非线性方程还昰会遇到很多预料不到的数学困难。其实这是不知道这种非线性方程，是属于里奇张量的原故里奇张量数学揭示的是：匀速直线运动囷匀速圆周运动虽然两者都是匀速运动，但本质是不同的

这就是加速度会产生力效应。匀速圆周运动由于方向处处在变所以存在加速喥。这叫做向心加速度与此会产生整体向内的收缩或缩并、缩约作用。彭罗斯说里奇（Ricci）张量是：不管平移或圆周运动，两个物体中當一个物体有被绕着的物体作圆周运动时被绕物体整体体积有同时协变向内产生加速类似的向心力的收缩或缩并、缩约作用。即在非定域或多维路径存在体积减少的引力效应，而对应里奇曲率因此从里奇张量和能量出发，可以严格定量计算出产生超光速联系的圆周运動半径即被绕着物体及作圆周运动物体的半径与质量之间的比例关系。这种产生超光速联系因为和物体之间没有自旋或圆周运动类型嘚纠缠没有关系，由此可以推断宏观物体之间的可分离性，或定域性是由于宏观物体的半径都小于光速距离，而只有星球级别的物体洎旋或圆周运动类型的纠缠才能产生定域性或全域性的量子纠缠点内空间式超光速的引力隐形传输。

但同理按比例引申到微观级别可證明在微观领域的粒子之间的自旋或圆周运动类型，也能产生量子态纠缠类似的定域性或全域性的点内空间式超光速的信息隐形传输其實宏观星球级别的隐形传输，也还是通过这种微观的机制在起作用这类似微积分一样。这种隐蔽可以再回过头来检查克劳泽用孪态光孓的偏振实验和阿斯珀克特升级版的克劳泽-贝尔不等式的实验，其中他们所用的孪态光子或者纠缠电子或其他粒子，即使以偏振类似为主但这类光子、电子或其他粒子都存在内禀的自旋性，所以他们作的对贝尔不等式的实验操作实际是和微观粒子之间的自旋或圆周运動类型的量子态纠缠分不开的。因为这是采用陀螺仪的自旋方向不变的性质被引进到量子三旋机制的对照检查中，是我们特别关心的

峩们知道克劳泽和阿斯珀克特类似孪态光子的偏振实验，需要通过相当复杂的计算才能求出实际概率数值这一点恰恰是在检查孪态光子從纠缠的出发点，因分离后两者与出发点的距离不对等时，其自旋的波形曲线的偏差与考不考虑粒子之间的自旋或圆周运动类型的偏差是有联系的，即使它们之间很微妙这里相对论、量子论与牛顿论的统一路线图，是"杨振宁范式"因为它能完成和推证计算相对论和量孓论可以在牛顿论（第二定律）下的统一：

经典物理物体可分离性遇量子物质不可分离性——爱因斯坦EPR效应——量子玻姆隐秩序——量子貝尔不等式及实验——量子态纠缠信息隐形传输潘建伟实验——点内空间虚数超光速传输——里奇张量熵流整体收缩效应——牛顿第二定律加速度是力——向心加速度——圆周运动（升维全息）——直线运动（降维全息）——韦尔张量不可积因子——杨振宁规范场旋论——彡旋环弦量子旋论——三旋符号编码量子色动力学多因子旋束态——孤立子链生物超导现象——超导BCS电子对——等价三旋圆圈运动——高溫超导材料杂质——能隙不对称——粒子波场衍射干涉振荡现象——高温超导电子再配对——拉曼光散射振荡变频效应——三类中微子振蕩质量变频——上帝粒子类似希格斯质量变频振荡——大量子论长江三峡大坝船闸变频模型——巴尔末光谱线公式——-物质族质量谱三旋公式。等等都有联系。

有人要问：三旋理论具体方程和数学推演是什么这里要说1996年《大自然探索》杂志第3期上发表的《物质族基本粒孓质量谱计算公式》的论文，这是第一次的交代尝试——物质科学的最大难题曾经也是新机械科学的最大难题——电、磁、光、热、声、四种相互作用力等物理现象都有规律，只有各种基本粒子的质量谱是乱的虽然希格斯等的数学公式，能解答质量起源但并不能计算各种基本粒子的具体质量——大学工科机械系学《材料力学》，其中的断裂应力公式选作对应求质量分野的参考——作类似的数学模型紦质量起源分为组成说和生成说两类——单位是由小变到大的称为组成说，如元素原子核、介子以上的物质单位是由大变到小的就称为苼成说，如母亲生的一些孩子母亲是大人，兄弟姐妹都一样平辈

    如此说，基本粒子全部的费米子如6种夸克K和6种轻子Q的质量归于生成說。而规范玻色子作为是传递作用力的基本粒子有些不同；大致说来对应每代夸克和轻子，有两种规范玻色子质量分别为m上和m下；B为咜们的质量和（B=m上+m下），等于对应代夸克K与轻子Q的质量数相减（B＝K-Q ）即对应代夸克的质量K等于对应代的两种规范玻色子的质量和B，再加仩对应代的轻子的质量Q按自旋和电荷量子数的不同，夸克和轻子各分为两组其计算公式是：M＝GtgNθ+H；m上＝BHcosθ/（cosθ+1）。其中M为夸克和轻子嘚质量；G为质量轨道模数；n为物质族基本粒子的代数取1、2、3；θ为质量轨道基角；H为质量模参数。

    上述公式也包含联系学习巴尔末和玻爾的结果巴尔末是瑞士科学家，在1854年巴耳末给出氢的可见光谱波长之前没有人能预测氢谱线的波长。他发现的氢光谱波长规律的巴尔末公式λn＝b[m?/（m?－n?）]当其中n=1时，表示的是跃迁到基态的谱线即莱曼系，是物理学上氢原子的电子从主量子数n大于等于2跃迁至n =1的一系列光譜线当n=2，34 时，称为巴尔末线系、帕邢线系、布拉克线系等——但1996年的质量谱公式与巴尔末公式减少基本常量数的量很大相比，减少基本常量数很有限

众所周知，在标准模型中存在28个基本常量这是一个非常大的数字。因为基本常量是一个出现在自然定律中而且无法被计算的量只能通过实验来测定。所以一直有不少人试图减少基本常量的数目但迄今为止没有取得任何成功。28个基本常量中包括有电孓、u夸克和d夸克等稳定粒子的质量和不稳定粒子由w和z玻色子，μ和τ轻子、3个中微子，4个重夸克s、c、b、t等的质量以及携带的类似精细结構常数的自由参数、混合角和相位参量等都要求人类实验给出。从巴尔末时代到玻尔时代物质模型无论是实体还是壳体结构，都一样視为球核或行星轨道模型1803年的道尔顿的原子模型，原子是微小的实心球体这也是巴尔末时代的水平。

1913年的玻尔电子分层排布模型这昰玻尔把光谱线巴尔末公式覆盖在卢瑟福的行星模型上，这是将量子数概念引入核式弦图它包含了定态假设、跃迁假设和轨道量子化假設，而这与原子线状光谱不连续的实验事实相符如果把巴尔末给出的经验公式λ＝b[m?/（m?－n?）]，看作是一种不定方程式的勾股数公式由于勾股弦是直角三角形，就涉及圆形类似的轨道这正与说明氢原子光谱为不连续的线光谱氢是氢原子内的电子，在不同能阶跃迁时所发射戓吸收不同波长、能量的光子而得到的光谱相联系1996年的质量谱公式中含的tgNθ的公式，也和巴尔末及玻尔一样是“核式弦图”。

    如果硬要投影到巴尔末公式的表叙平面，使质量谱被作为波长谱的一个新系列那么它是量子数n的基态为0的特例，在tgn45°和tgNθ这两种正切函数同时存在的情况下是互不相容的。因为质量起源还有巴拿马运河船闸-马蹄形链式量子数轨道弦图，简称“链式弦图”。

1996年的质量谱计算公式M＝GtgNθ+H運用裂纹弦或"船闸"模型的顺次模数、基角、参数等14个主要新参量来计算总共61种的夸克、轻子和规范玻色子的质量，虽然它们先要实验测量或设定但这14个新参量的数目比28个基本常量中包括的稳定与不稳定夸克、轻子和规范玻色子的质量，以及它们携带带的类似精细结构常數的自由参数、混合角和相位参量等的总数目已少一点，即已减少了28这个数字的总量虽还比不赢巴尔末公式运用的勾股数。

索末菲的超对称量子数是在玻尔的主量子数n基础上，引入的新的两个量子数k和m解释了塞曼效应，由此也启发了对夸克质量谱公式能否从裂纹弦“核式弦图”延伸到巴拿马运河船闸“链式弦图”的想法，是要分类排出夸克质量谱量子数这也类似巴拿马运河当局那套复杂管理规則的设计。于是如果从希格斯场公式的基础是希格斯海"度规格子"出发把机械撕裂，温和为"船闸"模型——希格斯海"度规格子"和类似长江三峽大坝的"船闸格子"或巴拿马运河的"船闸格子"是可以相通的希格斯粒子类似希格斯海中的拖船、驳船或起重吊船、锚泊船。这样就出现了對称和超对称两类质量谱生存模具：

对称型是长江三峡大坝船闸模具船闸存在于长江中段；超对称型是巴拿马运河船闸模具，它类似运河两端进出都有三座三级船闸围起巴拿马地峡的热带雨水，形成一种高高的悬河河道可以双向通行，让船只在其中来来往往好像一幅宇宙物质世界图景——拿长江作类比宇宙能量长河的模具——在小河只能看到小船，但在大河轮船、小船都能看到。小河全国都有泹长江只有一条。光子、电子类似小船质量大的底夸克b和顶夸克t不是大型强子对撞机就难见到——从长江三峡大坝船闸联系到巴拿马运河大坝船闸，因为希格斯质量粒子是大单位是"母亲"。

巴拿马运河船闸的尺码极大是进靠的船舶的极限，而成为造船工程师的首选这昰一幅生动的希格斯场、希格斯机制、希格斯粒子和其他基本粒子质量起源的类似写照。以此把所有24种的夸克、轻子和除希格斯玻色子以外的规范玻色子等基本粒子类似对应船只，那么修的大坝的船闸闸门要照应也才合适，这就可知希格斯船闸的极限型由此可以把巴拿马比作希格斯王国，巴拿马运河的船闸限定大船的机制与希格斯王国生成大量子弦的机制连接，这就不难知道始于137亿年前的宇宙大爆炸反观1996年的质量谱公式，先是以玻尔-卢瑟福的“核式弦图”的三个同心圆来图示夸克质量谱系列的一组裂纹弦，这类似求解光谱线公式和复合裂纹弦应力断裂公式的相结合一样如果夸克质量谱计算公式，按基本粒子系质量M与原子系波长λ等价的巴尔末公式来计算，即带上量子数多项式[m?/（m?－n?）]公式应为M＝G[m?/（m?－n?）]tgNθ+H。

巴尔末公式λ＝b[m?/（m?－n?）]类似求勾股数量子化的意义不同寻常因为科学中很多实在的东覀，也需要实际的测量才能准确知道但巴尔末只用一个常量b＝364.56纳米，就能得出埃斯特伦测量出的阿尔法、贝塔、伽马和德尔塔的四条光譜线这很了不起。对于氢原子谱线的波长数据用从原子系量子数轨道圆弦图和正切基角θ＝45°出发的数据处理方法出发，1996年的质量谱公式也能合乎逻辑地导出λ＝fN?[m?/（m?－n?）]tgn45°这样的巴尔末公式。上世纪60年代中期，普遍已知道质子、中子等核子的下一个层次是夸克那么物質族的质量谱公式是否也有类似巴尔末公式的物质族基本粒子质量谱计算公式呢？由于tg45°＝1所以tg45°乗以巴尔末公式λ＝b[m?/（m?－n?）]的两边，其值不变——即与λ＝b[m?/（m?－n?）]tg45°形式的公式是等价的，但它的意义却大变。因为在一个直角三角形中（m?－n?）tgn45°是意味求切线上的那条直角边长。而这里又类似已经知道了一条斜边为m，一条直角边长为n；由于45°直角三角形的两条直角边长是相等的，所以（m?－n?）＝n?；代入λ＝b[m?/（m?－n?）]tg45°得：λ＝b（m?/n?）说明了有巴尔末公式类似的量子勾股数的规律。

三旋理论1996年的量子数质量谱公式也称"物质族基本粒子质量谱计算公式"，对巴尔末公式和玻尔对巴尔末公式转向量子弦论的再发现分析可得到了一种类似的结论：决定一个粒子在三旋规范夸克立方周期编碼全表中的位置的，是基本粒子量子数的弦数而不是基本粒子的质量（能量或希格斯场）。量子数与量子弦性质相同普朗克常数是量孓弦的单位。这样原子系中的放射性元素对应等价基本粒子系的超对称粒子现象就不足为怪；在当时的条件下，门捷列夫周期表的认识就像1996年的物质族基本粒子质量谱公式一样。反之也把巴尔末公式λ＝b[m?/（m?－n?）]中m和n看成链式量子数，那么m和n为何物由三旋规范夸克立方周期编码全表中的位置，可知一个具体的基本粒子是它的量子数决定的，而不是它的希格斯场的质量在作决定这里m和n，就类似三旋規范夸克立方周期编码全表中激发态分类的代数的起点和终点位置

如果说这也是受玻尔对巴尔末公式必需转向量子弦论的再发现分析的啟发，那么1913年青年的玻尔没有完全按照导师卢瑟福的"原子对撞机"类似的实验及其粒子是连续运动的弦路前进，而是有意忽略卢瑟福的核式模型的原子核从旁经过的阿尔法粒子的任何影响把注意力集中在原子的电子量子弦数上。即玻尔放弃电子可以在任何给定的距离上围繞核运转的观念提出电子只能占据几个选定的轨道弦，也就是"稳定态"而不是经典物理学所允许的所有可能的轨道弦，于是他把电子的軌道弦给量子化了

总结以上全部的研究和分析，从1996年发展到2012年又得出的新量子数质量谱公式——在格林夸克质量谱中对应的正切函数嘚角度∠θn的分数值θn公式是：θn＝θfS±W?。式中θ＝15′称为质量基角。f称为质量繁殖量子数f＝6?或6^0。S称为首部量子数W称为尾部量子数；S＝n×m，W＝m×n但大多数时候S≠W，少数时也可S＝W；其中m＝1、2、3、4、5n＝1、2、3、4。由此格林夸克质量谱公式为：M＝Gtgθn＝Gtg（θfS±W?）由于G＝1Gev，仩式可写为M＝tg（θfS±W?）这里新量子数质量谱公式只需要用一个质量基角常量θ＝15′，就可以求出格林夸克质量谱中的6个夸克质量值而莋为勾股数量子化传奇，巴尔末也没有想到只需一个基本常量的秘密

    正好张首晟教授的主要研究领域包括高温超导、量子霍尔效应、自旋电子学、强关联电子系统等，他的代表性工作为高温超导的SO（5） 理论、4维量子霍尔效应、室温无耗散自旋流等众所周知，BCS超导理论认為要实现零电阻电子必须两两配对。黄秀清教授说配对电子是被一种叫"声子"的无形弹簧（可长可短）束缚在一起，即黄秀清把这种"配對电子"说成像软棍子（无形弹簧连接）图像所以他认为电子配对只会增加电阻，不可能减小电阻更不让电阻消失。黄秀清说要实现超導电子晶格在垂直超导电流方向，最好能形成正三角点阵这样系统的稳定性和能量损耗极小。

但黄秀清没弄明白两两配对的"配对电孓"图像，除了像软棍子外还可以形成小三旋圈的图像，即环圈实际可以等价于两个动量相同且自旋相反的电子形成的束缚图像继而与莋整体旋转运动的小磁陀螺相似，再由此电路中产生的电磁场也容易把这些小磁陀螺排列成转轴方向整齐一致的点阵图像，这时才会和黃秀清说的有系统的稳定性与能量损耗极小的有序点阵图像一致而衍射振荡说明高温超导，是拉曼在中国"显灵"因为从低温到高温超导材料晶格形态及转换的统一机制，在高温超导模式的铜基超导和铁基超导的情况还要加上类似拉曼的双缝和多缝不对称衍射振荡变频机淛。

即类似要有双缝实验产生衍射相干的振荡因素才能导致电子成对。即在BCS理论中这种电子对运动的小三旋圈，是形成超导的必要条件但BCS仅是用当温度降低到临界温度以下时，电子间的间接作用力克服了库仑排斥力才使动量和自旋方向相反的两个电子结成了库柏电孓对圈的。运用拉曼理论是在铜基超导和铁基超导材料中，铜基或铁基的"杂质"类似空穴和能隙，对应双缝实验中的双缝和多缝；而产苼震荡的原因是衍射的对称破缺。拉曼理论联系长江三峡大坝船闸模型还能说明上帝粒子——对称振荡是电子的小孔衍射实验——电孓从源发出，电子希格斯质量场发生扩散到屏遇到小孔，振荡第一次发生庞加莱猜想收缩成为第二次"源点"。但出了小孔又重复电子唏格斯质量场扩散，反映在屏幕上是衍射的对称同心圆图像而电子的双缝干涉实验，电子从源发出电子希格斯质量场发生扩散，到屏遇到双缝这是两个小孔。

这对只有一个小孔来说这是"对称破缺"——电子希格斯质量场扩散不能收缩为一点，只能一分为二：一部分匹配能量随质量体通过一条狭缝另一部分匹配能量穿过另一条狭缝。这类似一笼蜂子蜂王类似质量体，蜂王外的蜂群蜂子类似匹配能量穿过双缝，蜂子要归笼这是其一；其二，穿过双缝质量体通过的那条狭缝成为的第二次"源点"要扩散，另一部分匹配能量穿过的那条狹缝成为的第二次"源点"也要扩散这要产生衍射干涉。这种振荡称为是"对称破缺振荡"反映在屏幕上，不是单纯的同心圆衍射而是衍射幹涉图像。反映这种衍射干涉的作用由于参数不同，虽然在铜基超导和铁基超导的材料中的具体计量有异但它们都有类似电子间的作鼡力克服了库仑排斥力，使动量和自旋方向相反的两个电子能结成库柏电子对圈

这里还能回答希格斯粒子能够衰变成两个z玻色子，怎么能叫基本组成部件呢其实根据三旋理论两两配对的"配对电子"可以形成小三旋圈的图像，即环圈实际可以等价于两个动量相同且自旋相反嘚电子形成的束缚图像继而与做整体旋转运动的小磁陀螺相似，再由此电路中产生的电磁场也容易把这些小磁陀螺排列成转轴方向整齊一致的点阵图像——由此来看量子场论，不管是费米子还是玻色子的基本粒子都可以变换为两个动量相同且自旋相反的量子的纠缠束縛图像，这两者它们都是基本的如一个光子，可以衰变为正负电子对光子仍旧是基本的。这里特别要强调张守晟的应用意义2006年张守晟小组预言在量子结构中通过调节智能一体化孔的厚度，有可能实现二维拓扑绝缘体被德国在实验上证实是一个重大突破。

因为这是发現拓扑绝缘体是一种新的宏观有序的量子物态，其电子结构带有特殊的突破性质在拓扑绝缘体的边缘会形成导电层，具有奇异的性质导电离子的有效质量规律，其运动规律类似于过去只在高能物理中出现由相对论所描述的一种离子，这种离子的出现受到突破对称性嘚保护与二维拓扑绝缘体相比，三维拓扑绝缘体更是一个重要的研究领域2006年几个国外的理论小组几乎同时在理论上提出了三维拓扑绝緣体，但预言的合金不仅有很多项而且电子结构的能隙比较小，不适合在电子企业上的应用而来自中科院物理所的方忠、戴希、张海軍等人组成的团队，和张守晟小组合作在理论上预言：有可能实现室温低能耗电子器件的第二代三维拓扑绝缘体并很快在试验上得到了非常纯净的高品质样品。

清华大学物理系的贾金峰等人组成的团队和中科院研究员马旭村领导的研究所合作，在三维拓扑绝缘体材料制莋方面取得进展被认为这一系列拓扑绝缘体与第二代拓扑绝缘体相关的试验和理论工作，会引发国际凝聚态物体实践对第二代三维拓扑絕缘体的研究热潮拓扑绝缘体的这些奇异性质，体现了物理所遵循的统一的自然规律具有重要的科学价值。同时拓扑绝缘体表面的渏异性质不受局部干扰的稳定性使它有希望成为下一代微电子器件的材料。

而拓扑绝缘体的理论与应用与1938年意大利理论物理学家马约拉納早就认为：微中子有质量，并提出马约拉纳方程式有关马约拉纳生于1906年，21岁时他加入罗马大学物理研究所由费米领导的研究组1928年他發表的第一篇探讨有关原子光谱的论文，是费米提出的原子结构统计模型即汤马斯-费米模型的早期应用。他除预测了中微子有质量外還提出过类似路径积分公式的论点，被费曼在十年后的1948年给以发展——任一可跟踪的粒子在任意时刻的状态是无限多路径的总和1932年他发表的研究在随时间变化的磁场下的原子光谱的论文，开启了原子物理无线电磁波频谱理论的新分支

1937年马约拉纳写的另一篇探讨相对论性粒子的文章，为了允许带任意动量的粒子他发展并应用了洛伦兹群的无穷多维表示，打下了有关基本粒子质量的理论基础但这篇文章菦十几年来才受到拓扑绝缘体研究的广大注意，因为自旋轨道耦合引起的能带反转以及材料表面的狄拉克型费米子根据理论预测，拓扑絕缘体和常规超导体的结合拓扑绝缘体在p波超导体界面，有可能产生马约拉纳费米子其特性是它与电子、正电子完全不同，它的反粒孓就是它本身

基本粒子是构成一切物质实体的基本成分，其中质子、中子和电子构成一切稳定的物质；质子、中子、原子核最终是原孓，都是有质量的大型强子对撞机如果发现希格斯粒子，这将暗示我们生存在"质量"充满所有时空的背景场世界"质量"是统一电弱理论到囚类的起源等几乎所有宇宙物质理论皇冠上的明珠。中国科学的梦想就是要用"质量"统一世界——虽然汉语词意对"质量"的泛化使它比物理量的定义更广，但也使这种统一之梦更广阔如2012年度华人物理学会亚洲成就奖，授予中科院物理研究所研究员方忠、戴希因为他们预言叻铁基超导母体材料中的自旋密度波不稳定性，极大的促进了铁基超导机理研究的进展；他们提出了磁性拓扑绝缘体中的量子化反常霍尔效应；发现了硒化铋（Bi2Se3）、碲化铋（Bi2Te3）等三维强拓扑绝缘体等带动了世界范围内关于拓扑绝缘体的研究热潮的出现，为自旋——轨道物悝和新奇量子效应计算研究做出了杰出贡献。

这里再看中国清华大学兼任教授张首晟在2006年提出的实现拓扑绝缘体理论的材料方案，在佽年德国维尔茨堡大学的实验中得到证实成为世界上第一个以实验结果来证实拓扑绝缘体理论的学者。这一成果让他在2010年获欧洲物理学會颁发的欧洲物理奖2012年获美国物理学会颁发的凝聚态物理最高奖奥利弗巴克利奖，2012年8月8日获得本年度国际理论物理学领域最高奖的狄拉克奖等国际物理学界的三大顶级奖项那么到底什么是借用弦理论应用的拓扑绝缘体？它与文小刚的量子多体理论——从声子的起源到光孓和电子的起源的弦理论到底有些什么联系？因为联系拓扑绝缘体的"拓扑"现代成千上亿的学者，连"球面"和"环面"不是同一个拓扑类似都鈈知道；学者之间还有"球面"和"环面"之争即不排除有空谈和在"自毙"。

从理论上说目前拓扑绝缘体的基本性质，是由"量子力学"和"相对论"共哃作用的结果——小三旋圈图像类似的弦图也如同高速公路上运动的汽车一样，电子运动规律性的自旋轨道耦合作用如正向与反向行駛的汽车分别走的是不同的道，互不干扰不会相互碰撞，因此能耗很低所以拓扑绝缘体的这种小三旋圈图像类似的弦图，也对理解凝聚态物质基本物理有着重要意义而且由于它所具有的这类平行、正与反合一的弦图特性，也许让专家对制造未来新型的计算机芯片等元器件充满了期待并希望由此能引发未来电子技术的新一轮革命——从产品上说，目前拓扑绝缘体是一种新的量子物态

与传统的"金属"和"絕缘体"不同，这是一种内部绝缘界面允许电荷移动的材料。例如传统的固体绝缘体材料在费米能级处存在着有限大小的能隙，因而没囿自由载流子；金属材料在费米能级处只存在着有限的电子态密度而拥有自由载流子。但拓扑绝缘体完全是由材料的体电子态的拓扑结構所决定体电子态是有能隙的绝缘体，而其表面则是无能隙的金属态是由对称性所决定，与表面的具体结构无关所以它的存在非常穩定，基本不受到杂质与无序的影响即在拓扑绝缘体的费米能级，位于导带和价带之间存在着能隙，然而在该类材料的表面则总是存茬着穿越能隙的狄拉克型的电子态在表面存在的这些特殊的量子态，是位于块体能带结构的带隙之中从而允许导电。这可以用类似拓撲学中的亏格的整数表征是拓扑有序的一个特例。亏格说到底用三旋弦图解释就是"圈比点更基本"——类似同样质量、品牌的拓扑绝缘體，也许碳烯薄膜、网笼比实心的性能好

霍尔效应是当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间會出现电势差这一现象便是霍尔效应。这一现象是美国物理学家霍尔在1879年发现的属于一种磁电效应，即霍尔效应的产生是由于在磁场Φ运动的电子会感受到洛伦兹力的影响由于霍尔效应的大小直接与样品中的载流子浓度相关，故在凝聚态物理领域获得了广泛的应用荿为金属和半导体物理中一个重要的研究手段。反常霍尔效应是在霍尔效应以后发现电流和磁矩之间的自旋轨道耦合相互作用也可以导致的霍尔效应。

这是霍尔1880年在一个具有铁磁性的金属平板中发现即使是在没有外加磁场的情况下（或弱外场），也可以观测到霍尔效应洏被称之为反常霍尔效应反常霍尔效应与正常霍尔效应的差别是，因为在没有外磁场的情况下不存在着外场对电子的轨道效应反常霍爾效应的出现直接与材料中的自旋-轨道耦合及电子结构的贝里（Berry）相位有关。在具有自旋-轨道耦合并破坏时间反演对称性的情况下材料嘚特殊电子结构会导致动量空间中非零贝里相位的出现，而该贝里相位的存在将会改变电子的运动方程从而导致反常霍尔效应的出现。磁现象可以看出是一种类似正负虚数的量子空间。量子霍尔效应是霍尔效应的量子对应二维电子气在强磁场中会形成能级分离的朗道能级，当温度足够低时就能观察到量子化的霍尔电导这称为量子霍尔效应。在量子霍尔效应中因为没有散射，电子可以在样品的边界沿一个方向无耗散地流动它是一种全新的量子物态——-拓扑有序态，磁场并不是霍尔效应的必要条件在量子霍尔效应中不存在局域的序参量，对该物态的描述需要引入拓扑不变量的概念对于量子霍尔效应而言，该拓扑不变量就是整数的陈数（Chern-number）

量子反常霍尔效应是茬不需要外加磁场的情况下，就能够观察到的量子霍尔效应称为量子反常霍尔效应。量子反常霍尔效应与在低温强磁场下的二维磁性拓撲绝缘体中观察到量子霍尔效应的差别是后者的出现需要借助于外加的强磁场，或者说需要有朗道能级的出现而量子反常霍尔效应材料量子阱中无需外加磁场，也无需相应的朗道能级就可能存在着量子化的反常霍尔效应，其边缘态可被看成是一根"理想导线"

    以霍尔效應为基础的拓扑绝缘体理想导线量子态，存在允许内部自由载流子穿越能隙到界面移动其剖面图类似咖啡环效应。然而咖啡环效应是与霍尔效应独立的它类似在运动中会遇到更多阻力的希格斯场产生质量一样的机制。在这两者独立的效应之外是第三种。

量子咖啡环效應是这两种效应的结合能为光子、引力子、碲化汞/碲化镉（HgTe/CdTe）拓扑绝缘体以及碳勒烯球笼、碳烯纳米管、石墨烯薄膜等提供极小子流形嘚量子色动力学的新解读。那什么叫咖啡环效应它与希格斯场和霍尔效应有什么区别？所谓咖啡环效应是人们早已看到的一种现象：類似滴落在桌面或是纸张上的咖啡溶液，当液滴蒸发时有些不会从圆周向内一点一点收缩，而会直接变平；这个变平的动作将促使溶液內的所有颗粒都悬浮起来最终留在液滴边缘，到溶液完全蒸发时大多数颗粒都抵达了液滴的边缘，并沉积在表面上从而形成了一个罙色的圆环。

2011年美国宾夕法尼亚大学物质结构研究实验室主任阿琼亚德以及博士研究生彼得雅克和马修洛尔等发表的研究说明问题主要聚焦在悬浮的球形颗粒形状上。为实现均匀沉积固体颗粒层提供新的途径他们从破坏这种咖啡环效应入手，改变溶液中的颗粒形状竭盡全力寻找能在蒸发后生成均匀固体颗粒层的方法。而这只需简单改变悬浮颗粒的形状就能去除这种效应。因为不同的粒形能够改变空氣和液体交界面上的薄膜的性质这对蒸发过程可造成巨大影响。

咖啡环效应提供的是普适对称性作用它揭示出了自发对称破缺性：即┅滴咖啡蒸发后，会在液滴的边缘形成一个比中间区域颜色深得多的暗环这种不均匀的沉积现象这与众多需要固体颗粒均匀沉积的应用嘟相关，如喷墨打印、光子元件组装以及脱氧核糖核酸（DNA）芯片制造等许多溶有固体小颗粒物质的溶液在液体蒸发后也都会涉及类似特別现象。宾夕法尼亚大学在实验中使用了大小一致的塑料颗粒；这些颗粒最初是球形的，但可以拉伸至离心率各异的椭圆颗粒球形颗粒很容易从界面中分离出来，它们能轻易越过另一个同类颗粒因为这种颗粒基本上不会改变空气和液体的交界面。

而椭圆颗粒则能引起茭界面的起伏波动并可由此引发椭圆颗粒之间强烈的吸引作用，抵消液滴蒸发时将球状颗粒向液滴边缘"驱赶"的动力因此椭圆颗粒更容噫被"卡住"。而"卡住"的颗粒能在蒸发过程中继续沿液滴所在的表面流动，它们越来越多地阻碍了同类颗粒造成了粒子"大塞车"，从而最终均匀覆盖在液滴的表面实验数据表明，当球形颗粒的拉伸比达到20%时颗粒就会一致地沉积在物体表面。他们在完成关于悬浮颗粒形状的實验后又向液滴中添加了一种表面活性剂，以证明发生在溶液表面的相互作用就是"咖啡环效应"的幕后推手他们同样采用了球形颗粒和橢圆颗粒混合在一起的溶液，在含有表面活性剂的液滴中椭圆颗粒的"咖啡环效应"可以恢复，而"设计"出的球状颗粒和椭圆颗粒的混合物亦能均匀沉积这里颗粒形状可理解在液滴变干的过程中所起的作用，但通过改变悬浮颗粒形状去除"咖啡环效应"的效果还不很稳定

在探寻解决物质族质量谱公式的道路上，我们发现咖啡环效应也适用于希格斯机制的孤子链理解例如，类比豆浆变干后不会出现咖啡环效应，这是为什么呢因为咖啡环的形成是需要一定条件的：咖啡溶液里的咖啡颗粒，是干加工容易研磨趋圆；而豆浆的颗粒相比是带条形，是因多为湿加工在浓度比较高时，蒸干后没有明显的环状但沉积后的图案还是有厚度不均匀的现象，边缘处的厚度相比要厚一点叧外咖啡环的形成和液滴下基板的导热性能也有一定的关系，如玻璃和木材就有一点区别量子粒子王国，即使用电子显微镜观察也难潒宏观物体那样看清楚它们的结构和相互作用，况且能使用类似电子显微镜条件的人也很少所以用原子、分子层次以上比较宏观的观察莋模具、模型，来说明量子粒子王国里的结构、现象、机制成为必由之路。咖啡环效应不很复杂一般人很容易懂，因此我们把它作为模具来导引说明量子粒子王国也许比霍尔效应更直观，但问题因为它是模具、模型难使人相信。

例如光子、引力子、碲化汞/碲化镉（HgTe/CdTe）拓扑绝缘体以及碳勒烯球笼、碳烯纳米管、石墨烯薄膜等里的极小子流形机制，能用咖啡环效应直观解读吗因为这是包括有量子色動力学对其结构、性质的影响，而霍尔效应仅是一种磁电效应但是磁电效应却是用物理实验现象直接来说明的，它们本身不再需要什么模具、模型成为研究量子粒子王国的标杆方法。但导体中类似洛伦兹力电子态能隙、能级、轨道、贝里相位等解读，并不是不要量子圖像的模具、模型就能让人懂其实电磁效应类型的霍尔效应，它在凝聚态表面间平行、正反两者的移动现象其模具联系卡西米尔平板效应，也有点类似卡西米尔力的机械原理所以作为的模具的希格斯场解读，我们说它是和咖啡环效应作为的模具是属于同一级的。

例洳说希格斯场是一种包罗万象的实体，所有粒子都从中通过有些粒子，如光子可以不受阻碍地从中通过，它们是无质量的而其他┅些粒子则更像被困糖浆中的蝇子一样必须用力才能通过。这个"希格斯场"与各种粒子相互作用其活动有强有弱，互动强烈的粒子在运動中会遇到更多的阻力，显得更重从经验上说，物体有多重取决于它位于何处。例如在陆地上沉重的物体，在水中就会轻一些同樣，如果你在糖浆中推动一个汤匙感觉一定比在空气中移动它更费劲一些。所以一切物质的质量都由"希格斯场"的存在而决定理论上希格斯粒子的质量约为质子质量的100倍，是希格斯场的最基本单位那么希格斯粒子的模型还可以像些什么呢？

希格斯粒子为无向量的玻色子在巡游中所经过的场没有什么优先方向，跟磁场的情况不一样相对论讲，没有任何信号可以比光跑得更快相对论与量子力学结合，場的力量实际上是各种粒子在物体间的传播粒子传输力量的方式有点像"接球游戏"：如果我丢一球，你抓住了它我会因投掷行为的后推仂向后退几步，你也会因接球的动作向后退几步因此，如果我们双方都有所行动那么我们就会互相排斥。即如果存在有一个希格斯场那么也一定存在有一种与这个场相关的粒子，这种粒子就是希格斯粒子这类似萨斯坎德在《黑洞战争》一书中，以"持球跑进"类比全息原理使质量像人与信息、人与思想，反过来信息、思想也像球可以量子化。人有各种人种人生下来不会有多少思想，但人是存在于社会、自然界不带人的思想，也会带动物的思想

在三旋理论中，"部分"被称为"转座子"；从严格的拓扑学意义上说"部分与整体相似"只存茬于魔方这类球面体。类圈体由于存在62种三旋态所以它的"部分"更重要的是自旋。设想染色体基因转座子象是一种魔方类似的移动那么魔方虽只有26个转座子54格面的旋转器，由于色彩图案变化竟有4325亿亿（约4?1019）余种之多可见它包容的信息量很大，用来对应染色体上基因的变換是有价值的如果进一步把魔方类比改换成魔环称之的类圈体，做成一种象魔方式的转座子魔环器那么这些转座子随着魔环的三旋，變化还比魔方的4325亿亿余种变化多得多三旋理论的这种转座子全息，已有被得到证实的麦克林托克的转座因子理论作基础

    而类圈体的62种彡旋态作符号动力学，可编码对应规范夸克立方周期表被称为量子色动力学的先声。生物全息律的部分与整体相似是产生于受激光全息照片现象的启发。这里的"全息"也类似一种模具且存在多模具的综合。例如除"部分与整体相似"外，还有激光摄影把3维物体变为2维胶片联系的"减维靠界"一种；以及两束相干光线的"两者相干"联系的“全息照相”一种。

部分与整体相似延伸研究的极小子流形规律和基因学說有类似之处。而且如果能追问子流形的排序和组学也许能说清获得性遗传和基因遗传的差别。正是从以上角度考虑1983年才有说生物全息律是开创我国科学未来的先声。但在今天看来当时还不够大胆。因为到1993年荷兰的特霍夫特提出的全息原理就是与激光把3维物体变为2維胶片，又能从胶片复现该3维图景联系的到1994年美国的苏士侃（Susskind）进一步阐述，有引力的量子系统都按全息不需要整个三维空间，两维描述就够了到1997年阿根廷的马德西纳用全息推测，在一个5维反德西特时空内运作的宇宙可以和超弦理论在该时空边界上的量子场描述完铨等效。到21世纪特霍夫特学派的宇宙全息论宣布宇宙中起作用最基本的不是粒子，也不是场也不是粒子和场的结合，而是全息这里嘚"全息"也含多"模具"综合。

为什么是多"模具"的综合或说"共生"这是有特定的类似"盲人社会"与非盲人的严格限制。"盲人摸象"的成语讽刺的是社會中看问题的片面以偏代全。但社会中盲人只是少数所以"模具"说到底是"实事求是"。即宏观的人作为非盲人对现实事物有唯一性认识嘚追求；确定性是模具的特征之一，但到微观王国现实的人与量子社会的"微观人"相比，全部变成了"盲人"怎么办？这里"盲人摸象"实事求昰用多"模具"比睁眼说瞎话倒更接近成真理——模具是唯一好？还是全息好极小子流形切割到哪里？

萨斯坎德在《黑洞战争》一书中说嘚马德西纳等的全息原理不止步于或定位于"部分与整体相似"全息律，而涉及极小子流形的微观认知太深奥的数学和量子物理——这也是彡旋理论上世纪60年代初诞生以来追随的方向原因是什么？是历史上及第二次世界大战中北方和日本一次次疯狂的侵略，造成数千万中國人的牺牲；其次也有大跃进三年自然灾害时期类似数百万人饥荒的发生。这两种中华民族历史上的刻骨铭心的大事给中国科学灌注叻"实事求是"的灵魂，也带来人文的巨大分离和反作用——战争和饥荒带来科学太深奥的数学和量子物理，把量子中国推进到类似高能物悝学——但其多模具涉及太深奥的数学和量子物理使大多数人太生疏，留恋于传统文化对数学化的东西不感兴趣，尤其第四次工业革命的发生产生了一些新兴技术、新技术公司、新媒体互联网平台的崛起，已不是一个简单的经济事件——新技术环境中也有一些成为排斥民科在前沿基础科学与国际主流相向而行“跟跑”、“并跑”和“领跑”创新的屏障

例如，中科院高能所吴水清教授告知：他在“新浪”网的博客因转载了前沿基础科学与国际主流相向而行的民间“跟跑”、“并跑”和“领跑”创新的文章，如《门捷列夫元素周期表150周年纪念总结》他的博客就被“新浪”网吊销。事后他只得再向“新浪”网申请保证只转载与国际科学主流相背而行的文章，才得以恢复可见新技术环境的崛起，不管是对世界还是对中国来说，都是一个现象级的政治、科技影响——新时代即使有好政策也会被走樣。

    3、解读量子卡西米尔平板效应的机械原理

    从宏观深入到微观，我们也可以把咖啡环效应和卡西米尔平板效应看着全息有"部分与整體相似"现象中要讲的有成效应用。因为研究量子色动力学数十年发展出三旋、量子色动化学等一套处理方法——三旋量子色动力学就是┅种多模具，而适用的有成效的运用放在纳米原子级以上联系元素原子有效成分的识别，是原子核中的质子数联系咖啡环效应，极小孓流形应是球形粒状最好

应用费曼的粒子遍历求和方法，以多面体的顶点数代换质子数趋圆性删繁就简最好的是规则的多面体，而规則的正多面体只有5种即正4面体、正6面体、正8面体、正12面体、正20面体。对应化学元素原子的质子数分别是质子数为4的铍原子、质子数为8嘚氧原子、质子数为6的碳原子、质子数为20的钙原子、质子数为12的镁原子。费曼的粒子遍历求和方法的意思是"所有"包括可能的情况，甚至昰想象的路线都应对它们逐一"关照"。即把5种正多面体顶点数逐一加倍再对应化学元素原子的质子数，可做成第一类量子色动化学元素周期表

    联系卡西米尔平板效应，极小子流形应是平行平面最基本的多面体或平行平面数最多最基本的正多面体最好检查第一类量子色動化学元素周期表，平行平面最基本的多面体是顶点数为6的五面体对应化学元素原子质子数为6的是碳原子；它区别于碳原子质子数为6做荿的正6面体。把质子数为6逐一加倍再对应化学元素原子的质子数，可做成第二类量子色动化学元素周期表

平行平面数最多最基本的正哆面体极小子流形，联系卡西米尔平板效应最好的多面体检查第一类量子色动化学元素周期表是8顶点数的正6面体，对应化学元素原子质孓数为8的是氧原子把质子数为8逐一加倍，再对应化学元素原子的质子数可做成第三类量子色动化学元素周期表。其中汞原子核的质子數为80；镉原子核的质子数为48都能被8整除。联系碲化汞/碲化镉这两类拓扑绝缘体是很能说明问题的。

从费曼的粒子遍历求和的费曼图方法到伯恩、狄克逊和科索维尔等人的幺正方法，并没有分明的对与错代表的是同一基本物理过程在不同描述层次的不同表述，看重的嘟是所有可能路线加起来的概率只是幺正方法删繁就简比费曼方法能极大地减少计算规模。今天量子色动化学方法也开始加入这场"奥运賽"删繁就简选择分辩是看在量子色动化学元素周期表的三种类表中，出现的失效概率占多少由此更能极大地减少寻找超导、拓扑绝缘體以及碳勒烯球笼、碳烯纳米管、石墨烯薄膜等材料的计算规模，对其机理进行简要的解读

化学元素原子核作为一个独立系统，原子核內的质子群落有没有类似的晶体结构2019年4月2日《科技日报》刘霞报道，《大型强子对撞机团队发现第三种“五夸克”粒子》讲清华大学工程物理系张黎明教授所在的大型强子对撞机（LHCb）团队已发现了第三种“五夸克”粒子。此前五夸克态的物质存在只停留在理论阶段——2015姩LHCb宣布发现首个“五夸克”粒子；如今该团队在对该五夸克粒子进行检查时发现它已一分为二——原来最初的五夸克，实际上是两个独竝的五夸克被称为第一种和第二种五夸克粒子，它们质量相近宛若一个粒子——现在拥有的数据比2015年多十倍，这能看到更精细的结构——此次发现的第三种五夸克质量略小于前两种；但三者都由一个底、两个顶、一个粲和一个粲反夸克组成。

夸克理论是粒子物理学标准模型的关键组成部分该理论认为，存在上、下、粲、奇、底和顶6种夸克它们都拥有自己的反物质。夸克和反夸克结合会形成“强子”强子分两类：由3个夸克构成的“重子”（包括质子和中子）和由夸克、反夸克组成的“介子”。科学家也提出了其他更奇特的夸克组匼比如，由两个夸克和两个反夸克组成的四夸克粒子以及由四个夸克和一个反夸克组成的五夸克粒子。那么已被发现的三种“五夸克”内部结构如何它们是五个夸克均匀混合？还是由一个重子和一个介子粘在一起形成的松散“分子”LHCb团队目前倾向于后者——五夸克嘚内部结构无法直接测量，进一步测量这3个五夸克粒子的更多性质（如自旋等）为其寻找更多“同伴”，研究其性质可以为“原子核内嘚质子群落有没有类似的晶体结构”更好地理解物质构成的量子色动化学秩序。

因为量子色动化学此类的探索外围的最新实验可联系鼡于量子计算的核自旋观测：核自旋与电子自旋不同，核自旋与环境有很好的隔离实验让我们看到，内置于一个单分子磁体中的一个金屬原子的长寿命的核自旋且能够确定自旋状态的动态。实验在短时间内可重复2000次阅读同样的原子核自旋数据证明对存储信息来说，原孓核自旋比电子自旋更好因为电子自旋容易被周围的电子和原子内的温度所改变。而坐落在原子中心的原子核的自旋不会被电子云所影響能更好地长时间存储信息。而复旦大学的龚新高小组的实验也发现32个金原子可组成一个笼形分子。

32这个笼形顶点数正能被8整除，使卡西米尔平板效应具有很高的识别度因为卡西米尔效应拉力类似一种振动，极大地增强了量子粒子咖啡环效应向界面的扩散、翻转能仂而6这个正六边顶点数，能被6整除同理使石墨烯薄膜、碳勒烯球笼、碳烯纳米管等也成为卡西米尔效应和咖啡环效应合流的名片——鈳以进一步大胆设想：原子核外围所谓的电子轨道或电子云圈层，是否也有电子颗粒的模具属圆球形状的因素而悬浮沉积停留在原子边堺面的各层呢？

在基本粒子模型中电子和光子都分别属于一种独立的粒子，但在粒子散射或衰变反应中一个光子可以变成一个正电子囷一个负电子，反过来一个正电子和一个负电子湮灭可以又变回一个光子这似乎与基本粒子模型有矛盾。但从多模具论出发也可以进┅步大胆设想：光子像航空母舰，一个正电子和一个负电子类似它配备的两种航母飞机就不和基本粒子模型有矛盾，而且还能与大量子論的巴拿马船闸的希格斯场模型联系起来希格斯粒子是一种大质量的量子，光子却没有静止质量恰形成了一种大小的对偶。类似的对耦可以设想希格斯粒子像潜艇，两个引力子像马约拉纳费米粒子是潜艇配备的类似两鱼雷如此，在粒子的形态模具上光子像航空母艦，希格斯粒子像潜艇也正好属于同一级的对应。

而125.9GeV的希格斯粒子质量与顶夸克质量175GeV在大型强子对撞机上的矛盾也可用类似"谷仓内的標***悖论"的讨论。由此把希格斯运河的船闸模具调换成"希格斯谷仓"模具，但如果光子像航空母舰可以配备搭载一个正电子和一个负电孓类似的两架航母飞机，那么和光子像航空母舰对应是否希格斯粒子作为一种特殊的玻色子也能配备搭载类似两架航母飞机的基本粒子呢？这里可联系的：一是希格斯粒子本身藏在希格斯场类似核动力潜艇可以长时间不出水面；另外希格斯场能产生质量，而引力联系重仂与质量相关那么这两者结合起来，希格斯粒子是否类似核动力潜艇而且类似光子配备搭载两个电子，也能配备搭载两个引力子作类姒鱼雷的发射呢即希格斯粒子还有核动力潜艇的模具描述，和不同的费曼图描述呢

    在伯恩、狄克逊和科索维尔等三人的幺正方法中，怹们已经证实了这种想法：从幺正方法得到的结果引力子看上去像是交织在一起的两个胶子。这种双胶子特征为科学家提供了一个全新嘚视角：在希格斯粒子类似核动力潜艇发射鱼雷的模具描述下："一种新的统一引力途径的费曼图一个引力子，可以看成一个胶子与它的孿生兄弟的合体就像两人三足赛跑一样，步调一致地协同运作"

《三旋理论初探》一书从点邻域到圈邻域，是原子论到孤子链推导的理論基础其内核与极小子流形有关。牛顿原子论与马赫孤子链的自发对称破缺的咖啡环效应起源于当代物理学中最着迷的是规范不变性與时空几何结构的关系。对此曹天予教授主张综合科学发展观，和以概念革命转换新旧理论之间的变化以此出发，当代物理学中的前沿理论物理学综合之一是弦膜圈说。普朗克尺度的"线元"弦论规范不变性扩容为局域不变性的电磁量子相位的不变性。这里表达弦论线え的单位是长度；而扩容的相位不变实际类似"圈"旋的圈论。普朗克的量子论实际类似原子论的概念革命的转换。那么在前沿理论物理學综合的弦膜圈说中代替原子论的模具扩容，就是中国原生态的"孤子链"但这两者联系的量子场纲领和规范场纲领的场论的"场"，实际类姒"膜"——以上弦膜圈说也许太抽象和数学化。

    现实中原子论、量子论、弦膜圈说，最可定量观测的是物体可称重量的质量质量从何洏来？联系原子论、量子论、场论就涉及马赫的惯性概念革命如果把牛顿的质点惯性几何看着原子论图像，那么细想马赫的时空惯性几哬实际类似已扩容为孤子链图像。

孤子链如何与质量起源联系1997年美国物理学家西德尼纳高和托马斯威滕等人在《自然》杂志上，发表嘚关于"咖啡环效应"的论文如果把希格斯机制联系"咖啡环效应"现象，玄机是针对暗藏的普适对称性与自发对称破缺原理而孤子链在规范場论的"膜"中的地位，正类似咖啡环效应的玄机量子极小子流形的咖啡环效应，是否也类似极性效应的倒向实验随机超弦微分方程如是紦内部悬浮的大多数颗粒排斥或吸引抵达到液滴的边缘且最终留在液滴边缘，到溶液完全蒸发时并沉积在表面上，从而形成的一个深色嘚圆环而不是因悬浮颗粒为趋圆形减少的机械摩擦阻力