量子能反应堆

首先,以(多个)单向阀和(泰祺)起搏器组成的一个特殊的龙头,能够像机器心肺一样,从大气圈、空气中吸取水份,获取能量。 此龙头的内部能产生真空,利用大气压的势能,可以将水从低处提上高处。

将以上的吸水龙头接上配套的管道系统之后,就能构成一个小型的用真空、特殊虹吸系统发电的能源装置。该装置能从大气圈中种植、耕耘,然后收获、汲取量子能。

若将单个的量子能感应、收集、发电装置看做是一块多米诺骨牌的话,层叠连接起来后,就可以形成滚雪球一样的链式反应的发电机组。正如在原子能反应堆中的链式反应一样,量子能反应堆中链式反应也能迅速地增加整个系统的能量密度。

将链式反应的量子能发电机组安装在低矮楼房中,可以形成绿色建筑物,达到清洁用水、清洁能源的自给自足。当把链式反应的量子能发电机组安装在摩天大楼式的建筑物中以后,就可以形成为周围社区提供清洁用水和清洁能源的量子能反应堆。

光电农场、风电农场

在一般的农场里有耕耘,有收获。在当今可再生能源的农场里,我们常常看到有收获,但是耕耘、种植的过程在哪里啊?

光电农场似乎没人种植“光”,风电农场里见不到有人种植“风”。即使是搞水电的,也很难说有人种植了“雨”。应用和储藏这些形式的能量的时候,人们常用“采集”、“收获”(harvest)这样的动词。就好像原始社会人类打猎,采集获得食物,储藏能量一样。从事采集和收获的人们,心里边儿的词汇表里还没有产生“耕耘”、“种植”这样的动词。

人类发展了,原始的、靠天吃饭的采集和打猎的产业变成了农业和畜牧业。凡从事农、牧业的人都知道,有耕耘和养殖才有良好的可依赖程度高的收获。

那么风、光、水可不可以耕耘、种植之后,再收获呢?答案是肯定的。21 世纪了,我们生活在一个量子的时代。所谓“量子”,就是不连续和小包装。不连续、小包装的风雨和光,都可以在这量子的规模让普通的农民工播种,然后发芽、长叶、开花、结果。

首先说说如何在一个小的空间种植“风”的问题。风的定义是“空气的流通”。空气的流通是可以通过形成气压梯度这样的环境来实现的。生命现象中的心、肺、枝叶中都存在着气压的梯度变化。虹吸管中可以存在着真空。这些装置、环境在人们大谈“人工智能”的今天,制造对偶的“机器心肺”,应该说是轻而易举的。将制造好的机器心肺以多米诺骨牌的形式,有组织地排列起来,就可以像滚雪球一样地提高能量密度,形成与“原子能反应堆”产生的能量相当的“量子能反应堆”。这以后,“风电农场”的生产就可以摆脱靠天吃饭的窘境了。

由于“呼吸”机制将空气带动起来以后,空气中的水份是跟着风在体系中处于运动状态的,所以种植“风电”的过程,也就附带着种植和培育了“水电”的能量来源。风和雨是分不开的。“呼风”就会“唤雨”。虽然唤来的“雨”很少,每一次呼吸只能唤来量子规模的那么一点点雨。但是久而久之,像滚雪球一样,积累起来的能量密度可以是非常大的。把水放在高层建筑物顶楼上,让雨水“飞流直下三千尺”所产生的能量会是非常可观的。把呼唤来的水放在特殊的地方和场合,这就完成了一个精心计划、播种的过程。

从以上所说,我们可以看到,光电的来源的“光”也是可以播种、培育和耕耘的。因为“光”是没有质量的一种波,一种“电磁波”。在与原子能对偶的公式中,艾因斯坦提出了光的波粒二象性(duality: 对偶性)。

mc2 = E = hv

这个公式的后半部描述了在没有质量的环境中,只要有量子的变化,仍然可以产生与原子能(粒)相对偶的量子能(波)。这一公式在20世纪到21世纪的前半部,曾被理解为只对阳光,有着实际上的工程应用价值和社会经济价值。但是基础物理研究的结果从来没有把应用只局限于“阳光”。马克思·普朗克提出过黑体会辐射,斯蒂文·霍金成名于黑洞也发光(非可见光)的理论,所以说量子能的公式,其应用范围是可以延伸至阳光以外,其他形式的“光”的。

从中文的意义理解,“光”有着“空”的意思;从英文的意义上理解,“光”有着“轻”的意思。这一切人类生活和探索的历史都指引着我们得出一个结论:只要在我们生活的周围环境中,种植相对的“真空”,就可以得到一个有效地收获量子能的现代农业化的不再过份依赖于老天爷的清洁能源和清洁水的农场。

新的生产力必将带来新的生产关系。我们拭目以待“悟空”以后的新能源思维,将给社会带来什么样的变革。

虚拟的,也可以有历史

时间过得好快,转眼 Stephen W Hawking 离开我们所生活的这个时空已经一年了。真可谓“此事古难全”。

“明月何时有 把酒问青天 不知天上宫阙 今夕是何年”,究竟是何年啊?2019 是相对于耶稣这个历史人物,参照、测量出来的一个数。苏轼、高俅、蔡京、梁山伯108条好汉、钦宗、徽宗、岳飞、赵构……还有千千万万的宋朝百姓,例如按他们的“靖康”多少、多少年的纪年方法,今年就数不出2019这样的数字。

“时间是相对的”,这个对于东方人来说,本应该是极其简单的事实和道理,到了20世纪被艾因斯坦提出来了以后,仍然受到宗教文化熏陶出来的科学家们的打压和质疑。“A brief history of time”对于我这个近代的西方科学培养出来的理科生来说,像一根“从地到天、从天到地”的主线一样,把我在大学听到的大多数的理科课程,如教学大纲一样地串了起来,真正的起到了传道、授业、解惑的作用。”Time” 这么一个抽象的东西,居然会有历史?读完《时间简史》以后,仔细想一想,原来“time”这么一个看不见摸不着的、虚拟的东西,跟“space”这样的人们习以为常的,可观察到的空间,在数学上没有什么区别,是对偶的。只是思维中的一“维”和另一“维”罢了。

我曾经把”A brief history of time” 过了一遍又一遍, 每次读一遍或听一遍都会发觉更多的喜欢这本书的原因。首先全方位多维地看,Hawking 教授的人品让我感动。不到中年就身患绝症,被许多人在心理上判了死刑的他,活过了“人活70古来稀”的年龄。 即使他在理论物理上没有任何成就,就凭着一个身残志坚的励志故事,已经可以被评上新长征路上的好青年了。

更特别的事,作为我们时代的先知和圣人,霍金教授是一个很接地气的老师。在时间简史的开篇,就展示了他喜欢自讽自嘲的幽默感。把自己的传世巨著说成是:”it’s turtles all the way down”. 这样的描述,对于像我这样的追求低级趣味:“颜如玉,黄金屋”的不喜欢讲大道理的理科生来说,起到了特别好的科普效果。许多告诉我关于某某诺贝尔奖得主,某某权威人士,和某某修养极深的德高望重的有信仰人士,对我语重心长地阐述的真理,在他们摆完亮相的架势以后,后面说什么我就没听进去了。 真的就是真的,假的就是假的。最终想要说服别人,尤其是想要忽悠有文化的高手,包装起到的作用不那么大。

我对霍金、霍教授最佩服的地方,在于他对神的质疑: “who created him?”。同时也很佩服霍教授一生中能与那么多的宗教人士,保持着良好的生活和工作的关系。他能在梵蒂冈,做个报告否认大爆炸理论的,还没让宗教人士没听懂他在说什么。《时间简史》里面记载的这段故事,充分地显示了霍金教授,对党的宗教民族政策的深刻理解和领会,以及在实际工作中的执行和贯彻统战工作政策的艺术。

做为一个理科的顶级学者,却能旁征博引把许多复杂的道理讲得清清楚楚、头头是道,写出一篇文里通顺的大部头文学作品。以上这段描述便把< 文科 | 理科> 两种不同但是对偶的社会分工,概括到了霍金教授一人的特长之中。由此引出了我们今天要说的话题:theory of everything.

在《时间简史》的最后,霍教授提到了theory of everything将是一个哲学家、科学家和普通人都容易理解,并能参与讨论的理论。这个理论将是一个关于人类思维、推理的理论(the ultimate triumph of human reasoning), 同时又是一个关于上帝的思想(the mind of God)的理论。theory of everything 被人们翻译成各种不同的中文词组,我认为最合适的翻译应该是:“宇宙观”。因为中文中宇宙包含一切,而在自由思想的诸子百家中,任何理论仅仅只能代表一种观点。

霍金教授在《时间简史》的最后章节中还提到了哲学家Ludwig Wittengstein,并且略带一些贬义地把他与康德做了比较。这一努力正好把霍老师所想贬低的用语言学来研究科学的研究方法变得时髦起来。从某种意义上说,这也是霍金<有心栽花花不开 | 无心插柳柳成阴 >的给予未来的对偶的宇宙观的贡献吧。用最基本的语言学常识来分析“宇宙”这个单词的话,无论中文中所代表的“时空”还是英语中所指的”uni verse”,在意义上说都是对偶的。将来正确的宇宙观应该承认宇宙来源于一个duality 而不是来源于一个singularity。宇宙是< 相对的 | 量子的 >而不是 < 绝对的 | 连续的 > 。

霍金教授在《时间简史》的最后还给世人科普了欧洲中世纪以后,对现代科学最有影响的三位科学巨匠的生平趣事。这些文字看似与将来科学的发展无足轻重,实则寓意深远、重大。“我之所以看得远,是因为踩在巨人的肩膀上”曾被许多人引用,做为证明牛顿的伟大人格的证据。爱因斯坦的大脑曾被人偷盗、研究,那是因为不少“爱粉”希望研究“爱大师”的大脑结构,来探究如何增强和发展人类整体智慧的途径。霍金教授将科学巨匠们的凡人的一面展示在大众面前,是将来的人类能够更频繁、更习惯性地避免<把伟人推上神坛 | 把巨人孤立成偶像 | 把天赋误认为天才> 的错误。更重要的是,霍金教授心中有着每个人的参照系、坐标系有着平等的地位的,相对论的基本概念。他提醒人们,相对论的学生和支持者正在以每年数以千计的毕业生速度迅速增长。这是给了今天各国教育体制中,对牛顿物理学的过份的偶像化,给出的委婉的批评。既然“人人平等”是比“君权神授”更加符合现实社会中所能观察到的实验现象,那么巨人的肩膀也是应该、可以给后来的普通人们踩踏的。东方传说中的巨人盘古死后,后代人们便一直踩在他的身上,登东山而小鲁,登泰山而小天下……

大统一理论

霍金(Stephen W Hawking) 说过,大统一理论一旦被揭示给世人,应该是一个科学家、哲学家、普通人都觉得简单易懂,能够加入讨论的理论。我们每一个人和每一件事,都自己是自己,时时刻刻都趋向于自己做自己。简而言之,这就是大统一理论思想。

无论在社会科学还是在自然科学领域,我们经常可以观察到“自己是自己”“自保”“维持生存”的现象。 从“热力学第一定律”到“牛顿第一定律”都是在描述 事物的一种希望延续已经存在的状态的“惯性”。惯性力、自然力、顺势而行的导致“势能”的“(趋)势力”,就是宇宙中 大统一理论所涉及的那种神秘的力量。

以上是宏观宇宙的惯性力。惯性力又叫“想象的力”(fictitious force)。被物理学工作者们认为是一种不实际存在,由于坐标系、参照系的变换产生的力。与艺术工作者们搞大统一思想,可以说:惯性力又是想象力。

以上是微观世界中的惯性力。惯性力又可以称为惰性(inertial force)力。是在没有发生主观能动性的运动的情况下,坐标系与坐标系之间,参照、比对所产生的力。在这些情况下这种“自己要坚持是自己的力”,若与社会科学工作者们搞大统一理论的话,可以统一思想地说:惰性力,是人们好逸恶劳。穷则思变,富则思安;生于忧患,死于安乐……推动着社会进步的力量。

在一个集体,“群”的内部人们窝里斗或是互相关心的力是弱相互作用力。在群体的外部这个坐标系上观察,“物以类聚人以群分”的凝聚力是一种强相互作用力。强相互作用力与弱相互作用力之间是相生相克的。这一双对偶的力就构成了微观世界中的基本粒子核内的强相互作用力和弱相互作用力。

有趣的是,在宏观世界中看,从物体内部到外界的空间之间,跨过交界处,也有着互相之间排斥对抗,以至于物质会弯曲周围的时空的作用力。这种“自己坚持要做自己”的力,就是广义相对论中所提出的想象中的重力。

从物体的内部到外界的时空,跨过交界之处,延长的电场,能使电子排列成同样的“+”和“-”的顺序,使这个形成的方向“自己坚持做自己”的“同性相斥、异性相吸”的力,就是电磁力。

mc2 = E = hv

是一个关于有无相生的公式。前一半是相对论的总结。后一半是量子理论的开始。

从一个角度,在一个坐标系中看,观察者能看到宇宙中的物质“从有到无”的能量转换和释放过程。

在另一个对偶的矩阵向量时空中,从另一个角度,在另一个坐标系中看,观察者能看到宇宙中“从无到有”的能量转换和吸收过程。

而原子能和量子能,与所有其他的能量形式一样,最终都是一种势能。能量的来源应该与用哪一种燃料,和在哪个地方开采无关。

Energy is Energy – 我是我

1905年,被称为是爱因斯坦的奇迹年。因为那一年他出版了一系列文章讨论关于“光”的理论。光在西方语言中有“轻”的意思,但是在中文里,毫无疑问就是与”空、真空”有着同一种定义。

E=mc2

E=hv

可以被写成

mc2 = E = hv

因为所有形式的能量,最终都是同一种能量-势能。.

The equation E=mc2 and E=hv can be written as mc2 = E = hv, because energy is energy. They are all ultimately one or another form of potential energy.

以上是颗粒、物质在物理世界中产生能量的公式。

“波动”、势、场、精神、光,产生能量有另一些公式。

以上是悟空以后的“粒”。

以上是悟空以后的“波”。

波粒二象性:传播速度的讨论

Particle Wave duality

 

在物理世界中,颗粒的传播相对于波浪的传播来说,即使同出一源也表现得缓慢了许多。比如海水中的一个漂流瓶,要从一个海岸漂到另一个海岸,可能需要漂很久很久的时间。而海浪,可能已经在几个月以前,早已从一个海岸拍打到另一个海岸了。

在电磁波中,“波”和“粒”传播的速度相差得也很大,这样的现象表现得更加明显。比如一个人从北美打电话到澳大利亚,谁能说会有某一个电子在两个电话之间飕飕地穿过来穿过去呢?可能等到猴年马月也见不到一个电子,从地球的另一面传到了这一面。 但是电波的传送,却好像是不需要任何时间就已经从起点传到终点了。

但是如果说电话的通话者两端,有一端是没有电子的运动的,那么远程对话, 实际上还是不可能实现的。

从以上的现象归纳总结中我们可以看到,波粒二象性,实际上在有质量的粒子和没有质量的粒子的波浪传输中,都是存在的。波浪产生时基本粒子之间都是用量子纠缠的形式,把运动的信息从一个粒子接力传递给下一个粒子。量子纠缠的传播速度应该很快,所需要的传播时间应该为“0”。

在没有质量的基本粒子之间的波动的传递中,玻色子、光子、重力子、真空子… 从一个点传到另一个点,所需要的时间是:n * 0,还是几乎为“0”。

在有质量的基本粒子之间的波动的传递中, 费米子、电子、质子、中子、强子…从一个点传到另一个点,因为在有质量的物理世界中,可以遇上电阻和粘滞系数,所需要的时间是:n * 0 + m * x,这就说不定需要多少时间了。甚至也有可能在中间被阻隔了,就永远也传不到另一端了。

“数学是上帝的语言”,许多年前伽利略这样说过。他还说过:所有的真理在被发现以后都是浅显易懂的,难点就在于“发现”。到了20世纪以后,下面这句话就应验了伽利略的对于属于数学、科学和文科、语言的学科的关系的论断: The limits of my language mean the limits of my world.

以上说的关于波粒二象性的现象的描述,适用于宏观世界中我们经历的所有的人和事,微观世界、宏观世界,自然科学以及社会科学范畴,发现了,就好理解了。

比如要扶贫,把物质文明传到一个边远贫困的国家或地区,可能需要很长的时间,甚至对于没有缘分(也可以理解为成功的概率小)的地区,可能要等十几代人。但是看看历史从东方到西方,从春秋战国、罗马帝国、阿拉伯崛起、文艺复兴到巨龙腾飞年代,想一想越洋电话中,“波”与“粒”的传播,就会发现:当精神文明的波、向、势、场从远处通过真空传过来以后,只要能引起某个角落足够的颗、粒、群、众的共鸣和共振,也就是接受新的思想、新的参照系/坐标系、思想方式/行为准则,原是被世人嘲笑的贫瘠的地区,如阿拉伯半岛、或纽约、上海、深圳,便可能在历史的缩影中一夜暴富了。

在量子理论刚提出时,人们曾认为波粒二象性只是一个存在光波之中的物理现象。随着人类的进步和社会实践的记录,波粒二象的传播性质被发现是在宇宙中普遍存在的。例如:知行合一,知识的传播像“波”;行为的传播像“粒”。<生产力|生产关系>, 生产力的改变,传播缓慢,像“粒”的传播;生产关系、意识形态的变化,却传播迅速,像“波”。新产品、技术的推广,做市场、打广告像“波”,搞销售、兑现产品价值则像“粒”的传播。要掀起巨浪和海啸,近处的量子纠缠,力量和影响很小,但是是必须的。只要在远方存在着,飞速接收到的“波”的,方向感、势、场、潜在能力,那么蝴蝶效应、滚雪球、雪崩的巨变,就有着在不远的将来酝酿、出现和发生的可能。

天尊地卑,乾坤定矣,甚至天地、阴阳的变化也似乎有着波粒二象性。翻天覆地的变化,天变化得快,如同“波”;地则总是变化得慢,如同“粒”……

All the world’s a stage – by William Shakespeare, 1564 – 1616

All the world’s a stage,
And all the men and women merely players;
They have their exits and their entrances,
And one man in his time plays many parts,
His acts being seven ages. At first, the infant,
Mewling and puking in the nurse’s arms.
Then the whining schoolboy, with his satchel
And shining morning face, creeping like snail
Unwillingly to school. And then the lover,
Sighing like furnace, with a woeful ballad
Made to his mistress’ eyebrow. Then a soldier,
Full of strange oaths and bearded like the pard,
Jealous in honor, sudden and quick in quarrel,
Seeking the bubble reputation
Even in the cannon’s mouth. And then the justice,
In fair round belly with good capon lined,
With eyes severe and beard of formal cut,
Full of wise saws and modern instances;
And so he plays his part. The sixth age shifts
Into the lean and slippered pantaloon,
With spectacles on nose and pouch on side;
His youthful hose, well saved, a world too wide
For his shrunk shank, and his big manly voice,
Turning again toward childish treble, pipes
And whistles in his sound. Last scene of all,
That ends this strange eventful history,
Is second childishness and mere oblivion,
Sans teeth, sans eyes, sans taste, sans everything.