量子信息 與光速的平方

量子信息與光速的平方鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1、如何處理量綱問題？物理學公式0：質(zhì)能公式（E=mcc）公式1：代數(shù)變換（E/m=cc）數(shù)學公式2：轉換條件（cc=nn）信息學公式3：數(shù)據(jù)公式（nn=D）公式4：知識公式（D=K+U）鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1、1焦點問題轉換條件（cc=nn）涉及的究竟是“等量代換”還是“等價轉換”？圖1是疊合的常量（cc）與變量（nn）被分列（相當于做了分體手術[1]）的示意圖。圖1由圖1可知：常量（cc）與變量（nn）的一個特例（當c=n的情形）之間是重疊的（這是兩者的聯(lián)系之一，聯(lián)系之二在于雙方雖然量綱不同但卻是一對“孿生子”[2]）。

[1]

這里的所謂“分體手術”實際上僅僅是針對常量（cc）與變量（nn）的極大值而言。[2]

討論極大值可不考慮n＜c的情形。鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1、2光速的平方意味著什么？“光速的平方（cc）”這一推導結果（作為一個特殊的常量）長期沒有一個合理的解釋。嚴格說，就是這個常量沒在科學上定性。通俗說，是不知道：該常量存在究竟意味著什么？說它是物理概念卻沒有相應的客體，說它是數(shù)學概念（3×3加10的10次方）雖然更為貼切但又難以解釋其含義（物理學和信息學的量綱如何統(tǒng)一的問題）。鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1、3余下的問題就是要說明：如何把（量子）物理學和（通信與計算乃至一般的）信息學聯(lián)系到一起？這就相當于給這對“孿生子”做“基因測序”。實際上就是從數(shù)學的角度考察這對“孿生子”在“基因圖譜”中占有序位的相同部分。鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五2物理量與信息量和數(shù)學概念“光速的平方（cc）”作為數(shù)學概念（3×3加10的10次方）既可與其疊合的物理量光速（c）聯(lián)系，又可與其疊合的信息量比特（bit:0或1）聯(lián)系（見：圖1）。因此，物理量與信息量雖然在它們各自的領域均可用各自相應的術語和量綱，但是，在共同的領域它們卻必須符合數(shù)學的原理或法則。物理學是研究物理現(xiàn)象、物理概念和物理原理的，數(shù)學是研究關系的，經(jīng)典信息學乃至量子信息學是研究信息現(xiàn)象、信息概念和信息原理的，由于其中的原理與關系或數(shù)學結構等術語在本質(zhì)上屬同一層面，因此，這三門學問必然在這個相同層面發(fā)生迭交。鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五2、1對“迭交”的解析這就進入了繼“質(zhì)能載體（物）、思想概念（意）和語言符號（文）”三個基本范疇之后作為第四基本范疇的“序位關系（義）”這個層面。值得注意的是以往的哲學和科學雖都未從根本上凸現(xiàn)這個第四基本范疇但卻無一不把它放在重要的核心地位，例如：物理的理，又如：文法得法。唯一薄弱的是“意義的義”在融智學導論（字本位與中文信息處理的基礎）明確分析它之前，過去幾乎一直被“意義”或“意”所淹沒或掩蓋。鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五2、2“義”和“信息基本定律”信息基本定律（科學假設）：“同義并列，對應轉換?！被谠摷僭O，可斷定：a、任何兩個集合，只要“同義”即可“并列”。b、任何兩個集合，只要“對應”即可“轉換”。重點：“義”，一旦得解，“信息是什么？”的問題就會有一般科學的唯一答案。難點：“義”，雖有“含義、本義、真義、…”等諸多解釋，但分歧卻難以消解。盲點：“義”，究竟可有多少意思？此處它究竟是什么意思？似乎仍然沒有直接答案。鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五2、3簡單的等式熟悉中文信息處理的讀者雖然能理解“意義=意+義”這樣的“字符串”公式，但若要揭示“義”的內(nèi)涵和外延就會發(fā)現(xiàn)：以往的科學知識中，不僅欠缺這項，而且，還常常在“意”、“意義”和“義”這三個概念之間“張冠李戴”。其實這三個概念中“義”（“關系”或“序位關系”這個詞條）最重要且最根本。基于這種認識，筆者認為：在一般信息學的理論體系中，數(shù)學信息學就是研究這個最重要且最根本的范疇的學問，而文法信息學、意義信息學、物理信息學則分別在“文、意、物”方面逐級為于其下層，因為，在“道、法、義、理”方面它們幾乎是平級的。鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五2、4深刻的道理鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五3從整合的角度來思考如果僅僅從物理學和信息學分離的角度來思考，那么所謂“量綱可否統(tǒng)一的問題”就的確是一道屏障?？墒牵绻麖臄?shù)學乃至物理學和信息學整合的角度來思考，那么，量綱的問題就會是另外一番境界。下面，讀者可和筆者一道從量子信息學和協(xié)同智能學的角度來看這番境界。鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五3、1量子信息學的境界從量子信息學的角度來看，量子信息（量）的計量單位是量子比特（qubit）。它等于仙農(nóng)信息（量）或經(jīng)典信息（量）的一個“比特[1]‘對’[2]”（apairofclassicalbits）。

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仙農(nóng)信息（量）的計量單位是比特（bit）。[2]“比特‘對’”記錄的就是兩個“比特”之間的“關系”。鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五圖4是通信過程中經(jīng)典信息（量）與量子信息（量）的區(qū)別和聯(lián)系示意圖。

鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第十三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五3、2協(xié)同智能學的境界從協(xié)同智能學的角度來看，已有的物理學量綱（7個基本單位）和信息學量綱（3個基本單位）共有10個基本計量單位。鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第十四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五表1.

筆者標注的物理學量綱鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第十五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五表2.筆者建立的信息學量綱鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第十六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五序位方法論及其集合分類體系鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第十七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五4、結論在物的四個量（七個單位）和信息的四范疇（及其三個量）中，物體與物理分屬兩個層面（“E/m=cc=nn=D=K+U=I

”是在信息層實現(xiàn)統(tǒng)一的）鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第十八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五仙農(nóng)信息（量）與量子信息（量）的區(qū)別和聯(lián)系

[1]Figure1:Thewell-establishedtheoryofclassicalinformationandcomputationisactuallyasubsetofamuchlargertopic,theemergingtheoryofquantuminformationandcomputation.鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第十九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五量子信息與協(xié)同智能量子（載體）及其所承載的量子信息（本體）也類似于一對“孿生子”，這給了我們進一步的啟示：載體物與其信息本體之間這種對應，絕不是一種偶然的巧合，最一般、最基礎的信息蘊藏在這對還未做分體手術的“孿生子”的身上?？催^經(jīng)典信息或仙農(nóng)信息（量）與量子信息（量）的區(qū)別和聯(lián)系之后，在來看一看人腦智力以及電腦智能與（由這兩方面整合的）協(xié)同智能的區(qū)別和聯(lián)系。無獨有偶，與量子信息及其計量單位（aqubitorapairofclassicalbits）成雙成對的特性類似，（由人腦智力與電腦智能兩方面整合的）協(xié)同智能也具有成雙成對的特性。鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第二十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五協(xié)同智能

(Co-Intelligence)鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第二十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五宏觀、中觀、微觀的劃分對基本范疇的宏觀把握:n=2(對2n=n2=nn而言)；對體現(xiàn)概念的符號類型和關系屬性的中觀計算:2≤n＜8(對2n而言)；對量子信息（本體）及其載體（量子）的微觀猜想：n=c（對2n而言）。注：“E/m=cc=nn=D=K+U=I

”僅在微觀情形成立，而nn=D=K+U=I在中觀乃至宏觀的情形也都成立。鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第二十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五物理量與物理信息量判定某個“屬性”通常就是在眾多的“二元關系”中選定某個特定的“二元關系”，如果它是某個領域的界定依據(jù)，那么，它就是該領域所說的本質(zhì)（屬性）。關系的遠近實際上揭示的是“二元關系”鏈的長短。換句話說，“二元關系”鏈的長短，關系的遠近，是決定一系列判斷之間的親疏內(nèi)外的推理與計算的依據(jù)。也正因為如此，理論融智學通論把“關系”（義）作為第四個基本范疇獨立地提出來，從而，在1、載體（物）、2、概念（意）、3、符號（文）的基礎之上明確地提出了4、關系（義）這個基本范疇。從這個角度，筆者斷言：當c=n時，物理量（cc）與信息量（nn）所跨越或覆蓋的序位關系的數(shù)量是一致的。也就是說，只有在“關系（義）”這個基本范疇或“本真信息”的角度來看，自然物（量子）與其承載的自然信息之間的瞬間等價公式（E/m=I）成立的特定條件（cc=nn）才可解釋得通。僅就物理量（cc）與信息量（nn）的情形而論，前者（cc）所體現(xiàn)的是（該量子的）物理量，而后者（nn）所體現(xiàn)的則是（該量子所承載的）量子信息量，兩者雖然在數(shù)量上等值，但卻在量綱上具有復雜性，即：除了前者的物理量之外，還有后者的三層信息量——物理信息量（nn）“迭交”的概念（一個）、量子信息成對的特性體現(xiàn)的“物理信息”的術語或符號（一格，用不同的語言符號所占的“比特”數(shù)量不全相同）、量子信息量與本真信息量（一對——這是一個常量，它僅是整個信息量（變量）的一個特例的另一個“孿生子”，其“分體手術”也就這樣的以實現(xiàn)了）。鄒曉輝（北京大學國內(nèi)訪問學者）qhkjy@第二十三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五質(zhì)能公式變換后的新解釋

——信息的理論探討摘要：本文旨在通過代數(shù)變換和信息解釋，解答一個長期未解決的問題，即：愛因斯坦提出的質(zhì)能公式中“光速的平方（cc）”意味著什么？讀者從筆者的解答中將發(fā)現(xiàn)對此問題的定性探討可在物理學和信息學之間架起一座數(shù)學的橋梁。這將有利于讀者理解質(zhì)能載體（物）與信息本體的三要件（意、文、義），從而進一步認識繼“質(zhì)能載體（物）、思想概念（意）和語言符號（文）”三個基本范疇之后作