量子通信、量子力學(xué)、量子計(jì)算機(jī)技術(shù)預(yù)研報(bào)告

量子通信、量子安全、量子計(jì)算機(jī)

技術(shù)預(yù)研報(bào)告

2016年6月

版本日期修訂人說(shuō)明

1.02016-6-12王智民初稿

目錄

1弓?言................................1

2量子力學(xué)......................................................2

2.1歷史淵源...................................................2

2.1.1四種基本作用力...................................................2

2.1.2尋找超作用力.....................................................2

2.1.3黎曼.............................................................3

2.1.4愛(ài)因斯坦.........................................................4

2.1.5克魯查?克萊因理論................................................4

2.1.6經(jīng)典物理學(xué)遇到困境..............................................5

2.1.7量子力學(xué).........................................................5

2.1.8相對(duì)論與量子力學(xué).................................................6

2.1.9超重力論.........................................................8

2.1.10尤拉與超弦.......................................................8

2.1.11羅摩奴詹與M理論................................................9

2.2宇宙起源..................................................10

2.2.1宇宙誕生........................................................10

2.2.2宇宙毀滅.........................................................11

2.2.3上帝之手........................................................11

2.2.4平行宇宙........................................................12

2.2.5高維宇宙........................................................12

2.2.6重獲新生........................................................12

2.3基本假設(shè)..................................................13

2.3.1波函數(shù)..........................................................13

2.3.2厄密算符........................................................13

2.3.3力學(xué)量測(cè)量值的幾率..............................................14

2.3.4薛定謂方程......................................................14

2.3.5全同性原理......................................................15

2.4基本概念..................................................15

2.4.1量子............................................................15

2.4.2普朗克常數(shù)......................................................15

2.4.3普朗克時(shí)間......................................................15

2.4.4算符對(duì)易........................................................16

2.5基本原理..................................................16

2.5.1態(tài)疊加原理......................................................16

2.5.2不確定原理......................................................17

2.6基本方程..................................................17

2.6.1薛定謂方程(Schrodingerequation)................................................................17

2.6.2德布羅意方程組(ThedeBroglieRelaiions)..................................................18

2.6.3麥克斯韋方程組(TheMaxwell'sEquations).................................................18

2.6.4傅立葉變換(TheFourierTransfoirn).............................................................19

2.6.5歐拉公式(EulefsIdentity)...............................................................................19

2.7兩大悖論..................................................19

2.7.1EPR悖論與量子糾纏..............................................19

2.7.2薛定蹲貓與平行宇宙.............................................21

3量子信息技術(shù)..........................23

3.1量子通信與安全...........................................23

3.1.1信息安全發(fā)展瓶頸................................................23

3.1.2量子秘鑰分發(fā)....................................................23

3.1.3量子隱形傳態(tài)....................................................27

3.2量子計(jì)算與模擬............................................29

3.2.1信息技術(shù)發(fā)展瓶頸................................................29

3.2.2量子比特........................................................30

3.2.3量子計(jì)算機(jī)原理..................................................32

3.2.4量子計(jì)算應(yīng)用....................................................33

3.2.5量子計(jì)算算法....................................................35

3.2.6量子模擬........................................................36

3.3主要挑戰(zhàn)..................................................38

3.3.1量子秘鑰分發(fā)面臨挑戰(zhàn)...........................................38

332量子計(jì)算與模擬面臨挑戰(zhàn)..........................................40

3.4國(guó)際態(tài)勢(shì)..................................................41

3.4.1國(guó)家戰(zhàn)略........................................................41

3.4.2行業(yè)態(tài)勢(shì)........................................................42

3.4.3量子通信........................................................42

3.4.4量子計(jì)算、模擬、測(cè)量...........................................43

3.5中國(guó)進(jìn)展..................................................44

4量子計(jì)算機(jī).......................“??44

4.1量子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史........................................44

4.2量子計(jì)算機(jī)的優(yōu)越性........................................45

4.3量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)路徑........................................45

4.4量子門(mén)....................................................47

4.5量子線路..................................................49

4.6實(shí)現(xiàn)通用量子計(jì)算機(jī)........................................52

4.7量子計(jì)算機(jī)的挑戰(zhàn)..........................................53

4.8IBM量子計(jì)算云服務(wù)........................................55

5量子力學(xué)與佛教.......................55

5.1閱讀前提..................................................55

5.2佛教基本觀點(diǎn)..............................................56

諦

二56

5.2.1

滅

生56

5.2.2

常

無(wú)57

5.2.3

性

空57

5.2.4

果

因57

5.2.5毒

三57

回

5.2.6輪57

涅

5.2.7磐57

5.2.8

5.3科學(xué)的局限性..............................................58

5.4從科學(xué)角度解釋佛學(xué).......................................58

5.4.1波粒二象性與空性................................................58

5.4.2弦論與6道......................................................58

5.4.3唯物與唯心......................................................59

5.4.4平行宇宙與輪回..................................................59

5.4.5量子糾纏與阿賴(lài)耶識(shí).............................................59

5.4.6超導(dǎo)與禪定......................................................60

6參考資料…….-.......................-.61

引言

最近不斷聽(tīng)到理論界有關(guān)量子力學(xué)的好消息：

?2015年12月11日，英國(guó)物理學(xué)會(huì)旗下期刊《物理世界》公布2015年度國(guó)際物理學(xué)領(lǐng)域

十大突破，中科大潘建偉院士團(tuán)隊(duì)的“多自由度量子隱性傳態(tài)”的研究成果榮登榜首；

?2016年2月11日，清華大學(xué)LSC引力波研究團(tuán)隊(duì)參與發(fā)現(xiàn)了引力波，再次證明愛(ài)因斯

坦廣義相對(duì)論的正確性；

?2016年6月22日，國(guó)際頂級(jí)物理學(xué)刊物《物理評(píng)論快報(bào)》(PhysicalReviewLetters)在

線發(fā)表了上海交通大學(xué)教授賈金鋒及其合作者的論文，上海交大領(lǐng)銜中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)“捕

獲”困擾物理學(xué)界80多年的神秘“粒子”：正反粒子同體的特殊費(fèi)米子，也是未來(lái)制造

展子計(jì)算機(jī)的可能候選對(duì)象：

同樣在量子力學(xué)應(yīng)用方面也不斷有好消息：

?2015年2月，工行宣布運(yùn)用量子通信技術(shù)疾現(xiàn)信息安全傳輸：

?2015年7月，阿里云聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院在上海成立全新的“中國(guó)科學(xué)院-阿里巴巴量子計(jì)算

實(shí)驗(yàn)室”;

?2015年10月，阿里云與中科院聯(lián)合發(fā)布量子加密通信產(chǎn)品，被輿論界評(píng)為“對(duì)全球量子

研究和云計(jì)算發(fā)展具有里程碑意義”；

?2015年11月，“中國(guó)科學(xué)家自主研發(fā)的世界首顆“量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，將于2016年6月

前發(fā)射，這有望使中國(guó)先于歐美擁有量子通信覆蓋全球的能力”；

?2016年5月4口，IBM的科學(xué)家首次將該公司的量了訂算機(jī)接入了端服務(wù)向大眾公開(kāi)。

并且IBM希望幾年之內(nèi)就能開(kāi)發(fā)出可用于量子計(jì)算機(jī)的實(shí)驗(yàn)芯片；

?2016年6月，谷歌團(tuán)隊(duì)用模擬量子計(jì)算機(jī)制構(gòu)建了一個(gè)超導(dǎo)量子芯片來(lái)模擬9個(gè)相互之

間存在磁力作用的原子。這種設(shè)計(jì)方法使得之前為數(shù)字量子計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)的糾錯(cuò)技術(shù)可以

被采用：

2量子力學(xué)

2.1歷史淵源

亞里士多德牛頓高斯黎曼麥克斯韋爾

愛(ài)因斯坦楊振寧霍金維藤

2.1.1四種基本作用力

人類(lèi)2000多年來(lái)，歸納總結(jié)所有宇宙現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)存在四種基本作用力：

1、電磁力（electromagneticforce）：包括電力、磁力和光本身,合稱(chēng)為電磁力◎電荷［磁級(jí)）

正負(fù)相同為排斥力，相反為吸引力。由光子傳遞，與電量成正比，距離成反比。長(zhǎng)程力，在四

種力中第2強(qiáng)。

2、強(qiáng)核力（strongnuclcarforce）：是夸克之間的吸引力，由膠子傳遞（束縛質(zhì)子和中子于

原子核中的是其附加效果由丸介子傳遞）。在有效距離內(nèi)，距離越大，力約大。短程力，在四

種力中最強(qiáng)，也是恒星燃燒能量的自然力，氫彈的爆炸正是運(yùn)用強(qiáng)核力的原理。

3、弱核力（weaknuclearforce）：弱核力左右了部分放射性物質(zhì)的衰變形態(tài)，是造成8衰變

一類(lèi)的衰變的力。由希格斯粒子（W+、W-、Z0）傳遞，較弱，短程力，作用在夸克級(jí)的粒子。是

四種力中第3強(qiáng)的。

4、重力（gravitationalforce,或稱(chēng)引力）：由引力子傳遞（引力子是否存在當(dāng)前還未得到

證實(shí)，量子力學(xué)統(tǒng)一了前三種作用力，原因就在于這三種作用力可以用“粒子”來(lái)描述，但是

重力在量子力學(xué)中無(wú)法得到統(tǒng)一），與質(zhì)量成正比，距離成反比。長(zhǎng)程力，在四種力中最弱。

2.1.2尋找超作用力

科學(xué)家們于是開(kāi)始希望存在一種“超作用力”，將四種作用力統(tǒng)一為一種作用力。為什么有這

-2-

種想法？我們回顧一下人類(lèi)發(fā)展的歷史就會(huì)發(fā)現(xiàn)是一部日“力”推動(dòng)的歷史：

1）人類(lèi)誕生的歷史超過(guò)數(shù)千萬(wàn)年，在99.99與時(shí)間里，人類(lèi)能夠掌握的能量只是雙手和肌肉的

力量，大概只有八分之一馬力；

2）十萬(wàn)年前，隨著手持工具的發(fā)明，人類(lèi)的能量輸出倍增，達(dá)到一乂四分之一馬力；

3）牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力和運(yùn)動(dòng)定律，讓力學(xué)被簡(jiǎn)化成條理分明的方程組?，F(xiàn)代機(jī)械原理催生出

蒸汽機(jī)，人類(lèi)掌握的能量達(dá)到數(shù)十到數(shù)百馬力；

4）麥克斯韋爾方程式，啟迪了愛(ài)迪生等發(fā)明家，人類(lèi)進(jìn)入電力時(shí)代，能量級(jí)數(shù)獲得飛歡，極

大地改變了人們的生活。

5）愛(ài)因斯坦的相對(duì)論為人類(lèi)打開(kāi)了核能利用的時(shí)代，人類(lèi)掌握的能量提升到足夠摧毀自己所

居住的行星的程度。

所以可以看出，每當(dāng)人類(lèi)在制一項(xiàng)自然力，都能大幅提升人類(lèi)所能掌握的能量，讓整個(gè)社會(huì)

改頭換面。

如果我們能夠?qū)⑺姆N作用力統(tǒng)一成一種“超作用力”，那么，就如物理學(xué)家PaulDavies寫(xiě)到：

“我們能夠改變時(shí)空的結(jié)構(gòu)，了解寧宙萬(wàn)物的來(lái)龍去脈，讓物質(zhì)變得井然有序。控制超作用力

后，我們便能任意地組合與改變粒子，制造出前所未有的物質(zhì)形態(tài)。我們甚至能左右空間的維

度數(shù)，制造出具有不可思議屬性的人工世界。我們將成為宇宙的主宰。”

那么，未來(lái)的人類(lèi)需要多大的能量？10E+2（）億電子伏特起步，超過(guò)了現(xiàn)在的一千億倍。否則，

我們將無(wú)法使空間彎曲，解決航行到遙遠(yuǎn)星際的難題；或者，在宇宙崩潰的瞬間，有足夠的能

量打開(kāi)六維宇宙，逃離滅亡的劫難。

為了統(tǒng)一這四種作用力，科學(xué)界的努力如下圖所示:

2.1.3黎曼

黎曼，偉大的數(shù)學(xué)家，挑戰(zhàn)幾千年以來(lái)的歐幾里得幾何；挑戰(zhàn)了幾百年以來(lái)的牛頓超距作用力,

認(rèn)為作用力是幾何結(jié)構(gòu)扭曲的必然現(xiàn)象。

黎曼的重要貞獻(xiàn)：

-3-

1、他以多維空間理論簡(jiǎn)化了所有自然作用力；認(rèn)為電力與磁力和重力一樣，只是高維空間彎

曲產(chǎn)生的結(jié)果。

【貢獻(xiàn)】為后來(lái)的“克魯查-克萊因理論”、超重力論、超弦理論提供了一條思路：要想將

多種作用力統(tǒng)一起來(lái)，可以在更高維的空間得以實(shí)現(xiàn)

2、他提出了蟲(chóng)洞(warmheles)的概念，黎曼切口是多直連結(jié)空間的一個(gè)最簡(jiǎn)單范例

3、他以“場(chǎng)”來(lái)描述重力，以“度量張量”(Riemannmetrictensor)描述空間里每一個(gè)點(diǎn)

的重力場(chǎng)。提出了作用力與空間彎曲的關(guān)系。

【貢獻(xiàn)】為愛(ài)因斯坦統(tǒng)一“時(shí)空”和“質(zhì)能”，也就是統(tǒng)一描述光和重力，提供了思路：場(chǎng)論

2.1.4愛(ài)因斯坦

愛(ài)因斯坦利用麥克斯韋爾方程，假設(shè)光速在任何恒動(dòng)體系中不變的情況下，推導(dǎo)出“質(zhì)能轉(zhuǎn)

換”方程，挑戰(zhàn)了質(zhì)量守恒和能量守恒定律。

但是，“光速在任何恒動(dòng)體系中不變”這個(gè)假設(shè)如何解釋?zhuān)繍?ài)因斯坦的解釋是：物體運(yùn)動(dòng)得越

快，時(shí)間就會(huì)越慢，量尺也會(huì)越短，所以光速能夠保持天變。

光速恒定。時(shí)間變慢今質(zhì)量不恒定"“質(zhì)量-能量”相互轉(zhuǎn)換"E=mc2

俠義相對(duì)論，統(tǒng)一了“時(shí)-空”，也統(tǒng)一了“質(zhì)-能

統(tǒng)一了“時(shí)一空”以及“質(zhì)-能”之后的愛(ài)因斯坦，進(jìn)一步思考“時(shí)空”與“質(zhì)能”之間的關(guān)系,

也就是狹義相對(duì)論所忽略的加速度，還有重力。這導(dǎo)致了他的下一個(gè)巨大成就：廣義相對(duì)論。

需要注意的是，狹義相對(duì)論的前提是“光速在恒動(dòng)體系下保持不變”，那如果在有加速度的體

系下，比如存在重力的體系下，光速還不變嗎？愛(ài)因斯坦帶著這樣的疑問(wèn)，借助兩個(gè)原理：等

效原理和最短時(shí)間原理，推導(dǎo)出，質(zhì)能導(dǎo)致空間彎曲，光線會(huì)沿著曲面前進(jìn)。即廣義相對(duì)論。

等效原理：在加速度架構(gòu)下的自然律和重力場(chǎng)的定律是一樣的

最短時(shí)間原理：光線會(huì)采取兩點(diǎn)之間的最短時(shí)間路徑前進(jìn)

愛(ài)因斯坦再次得出一個(gè)令人震懾的結(jié)論：如果我們可以觀測(cè)到光線以曲線前進(jìn)，那就意味著

空間本身是彎曲的！(光以曲線前進(jìn)這一預(yù)測(cè)，已經(jīng)被后人無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)反復(fù)證明。)偉大的愛(ài)

因斯坦進(jìn)?步得出結(jié)論：質(zhì)能的存在造成周?chē)鷷r(shí)空的彎曲。

廣義相對(duì)論的推導(dǎo)過(guò)程：

光線以曲線前進(jìn)+光線走兩點(diǎn)間最短時(shí)間路徑今空間是彎曲的""質(zhì)-能”造成“時(shí)一空”彎

曲=力學(xué)=幾何學(xué)

2.1.5克魯查?克萊因理論

愛(ài)因斯坦的終極理想：尋找一個(gè)公式能夠同時(shí)描述光和直力，即統(tǒng)一場(chǎng)論。

后來(lái)，TheodorKaluza和OskarKlein兩位科學(xué)家，他們的理論我們稱(chēng)之為“克魯查-克萊因

理論”，在五維空間里，將光與重力的理論統(tǒng)一了起來(lái)。

-4-

可是，笫五維到底在哪里？克魯查說(shuō)：第五維已經(jīng)崩解成一個(gè)圓圈，它的體積實(shí)在太小了，連

原子都裝不下，因而也無(wú)法測(cè)量。一九二六年，克萊因甚至計(jì)算出第五維的尺寸只有10E-33

公分(10的負(fù)33次方)，而探測(cè)如此微小距離所需要的能最也就是是所謂蒲朗克能最(Planck

energy),相當(dāng)于10E20億電子伏特，百萬(wàn)兆倍于質(zhì)子蘊(yùn)藏的能量。

克魯查-克萊因理論在當(dāng)時(shí)并未獲得廣泛關(guān)注和普遍認(rèn)同，領(lǐng)一時(shí)風(fēng)氣之先的是另一套全新的

理論：量子力學(xué)(quantummechanics)!

2.1.6經(jīng)典物理學(xué)遇到困境

在物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度比光速小得多的情況下，準(zhǔn)確的遵循牛頓力學(xué)的規(guī)律；

電磁現(xiàn)象準(zhǔn)確的遵循麥克斯韋方程；

光的波動(dòng)現(xiàn)象準(zhǔn)確的遵循麥克斯韋方程；

熱現(xiàn)象已經(jīng)有完整的熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)等。

似乎經(jīng)典物理學(xué)可以解釋一切的物理現(xiàn)象？但是后來(lái)的一些新的物理現(xiàn)象，比如黑體輻射、光

電效應(yīng)、原子光譜、固體低溫下的比熱等，經(jīng)典物理學(xué)無(wú)法解釋。

黑體輻射和光電效應(yīng)使得人們發(fā)現(xiàn)了光的波粒二象性；

玻爾為了解釋原子光譜提出了原子結(jié)構(gòu)的量子論；

光的波粒二象性啟發(fā)德布羅意，提出并證實(shí)微觀粒子也具有波粒二象性，為量子力學(xué)的建立.鋪

平了道路。

2.1.7量子力學(xué)

一九二五年，以薛丁格(ErwinSchrodinger)和海森堡(WernerHeisenberg)為代表的一組

科學(xué)家，已經(jīng)對(duì)原子運(yùn)動(dòng)給出了幾近完整的數(shù)學(xué)描述，我們稱(chēng)之為量子力學(xué)。

這是一套與黎曼、愛(ài)因斯坦學(xué)說(shuō)迥異的解釋自然力的理論，它的主要理論觀點(diǎn)包括：

1、作用力是由于不連續(xù)的能量包交換而產(chǎn)生(也就是量子：quanta)；

2、不同的作用力的產(chǎn)生來(lái)自于不同量子的交換：

3、我們永遠(yuǎn)無(wú)法同時(shí)知道次原子粒子的速度及其位置：

這就是著名的海森堡測(cè)不準(zhǔn)定理，這個(gè)聽(tīng)起來(lái)不怎么靠譜的定理，卻是半個(gè)世紀(jì)以來(lái)最經(jīng)得起

任何實(shí)驗(yàn)挑戰(zhàn)的一個(gè)定理，至今，還沒(méi)有任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果違背了這一條定理。

所謂次原子粒子：就是比原子還要微小的粒子。海森堡測(cè)不準(zhǔn)定律在哲學(xué)上的意義在于，它

從物質(zhì)構(gòu)成的最底層，將所有事物的產(chǎn)生和構(gòu)成，都解釋為機(jī)率的一個(gè)表現(xiàn)，而不是一個(gè)必

然的結(jié)果！換句話說(shuō)，就是沒(méi)有所謂客觀存在，也沒(méi)有所謂必然結(jié)果。這一條，徹底撼動(dòng)了

唯物主義的基石。

4、粒子有可能以有限機(jī)率進(jìn)行穿隧或量子跳躍，并穿越不可浸透的障礙物。

-5-

聽(tīng)起來(lái)各種不靠譜是嗎？但是！這個(gè)理論不僅反復(fù)被實(shí)驗(yàn)證明，而且人們甚至根據(jù)該理論制造

出了隧道二極管（tunneldiode,或稱(chēng)江崎二極管）。

【標(biāo)準(zhǔn)模型】

量子力學(xué)以光子（也就是光的量子）為例，認(rèn)為弱作用刀和強(qiáng)作用力是源于能量量子的交換,

并稱(chēng)之為“楊一米場(chǎng)”，這是楊振寧和他的學(xué)生米爾斯于一九五四年發(fā)現(xiàn)的理論。

楊一米場(chǎng)已經(jīng)可以解開(kāi)所有核子物質(zhì)的秘密，可以解釋有關(guān)于次原子粒子的任何實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在

解群電子與光的交互作用時(shí)，其精確度達(dá)到千萬(wàn)分之一，號(hào)稱(chēng)是有史以來(lái)最精確的理論。科學(xué)

界對(duì)這個(gè)理論如此有信心,以至于稱(chēng)之為“標(biāo)準(zhǔn)模型"（StandardModel）”。

量子力學(xué)經(jīng)過(guò)五十年的發(fā)展，成功地整合了四種自然作用力的三種：強(qiáng)作用力+弱作用力+電

磁力。但是，包括楊振宇本人在內(nèi)的許多科學(xué)家都認(rèn)為，標(biāo)準(zhǔn)模型一定不是最終的大一統(tǒng)理論,

主要原因是該模型并不包括重力！

歷史地看，可以這么說(shuō)：量子力學(xué)只是根據(jù)次原子粒子的部分外表特性做了整理，卻未對(duì)它

們的來(lái)源做出任何說(shuō)明。

2.1.8相對(duì)論與量子力學(xué)

在牛頓的宇宙里，上帝造好表，上好發(fā)條，以后的一切就是確定無(wú)疑的。然而進(jìn)入了20世紀(jì)

后，牛頓的這座巍峨神殿在新發(fā)現(xiàn)的撞擊下轟然倒塌了。

在倒塌的廢墟卜兩個(gè)新的門(mén)派站了起來(lái)，這兩個(gè)門(mén)派：一個(gè)是愛(ài)因斯坦以一人之力獨(dú)撐起來(lái)的

相對(duì)論；另一個(gè)則是多位大師合力塑成的量子力學(xué)。

不過(guò)，這兩個(gè)門(mén)派卻無(wú)法和諧相處，相對(duì)論雖然推翻了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀，卻仍保留了嚴(yán)格

的因果性和決定論，而量子力學(xué)卻更激進(jìn)，拋棄了經(jīng)典的因果關(guān)系，宣稱(chēng)人類(lèi)并不能獲得實(shí)

在世界的確定的結(jié)果，它稱(chēng)自己只有由這次測(cè)量推測(cè)下一次測(cè)量的各種結(jié)果的分布幾率，而

拒絕對(duì)事物在兩次測(cè)量之間的行為做出具體描述。

正是這?點(diǎn)成了論戰(zhàn)的主戰(zhàn)場(chǎng)，愛(ài)因斯坦深信，物理學(xué)規(guī)律是關(guān)于存在的規(guī)律，而不是?些可

能性。

兩人的第一次交鋒是1927年的第五屆索爾維會(huì)議，這次會(huì)議對(duì)支持量子力學(xué)的學(xué)者來(lái)說(shuō)更是

一次成功的大會(huì)，在閉幕式之前的討論中，量子力學(xué)派取得了壓倒性的勝利，愛(ài)因斯坦一直在

旁靜坐，沒(méi)有發(fā)言。但是在閉幕式，突然開(kāi)口了：“很抱歉，我沒(méi)有深入研究過(guò)量子力學(xué)，不

過(guò)我還是愿意談一些一般性的看法然后，愛(ài)因斯坦用自己研究過(guò)的一個(gè)關(guān)于a射線粒子的

例子表示了對(duì)之前玻爾等學(xué)者發(fā)言的質(zhì)疑，不過(guò)他的發(fā)言相當(dāng)溫和，甚至沒(méi)有提及后來(lái)雙方論

戰(zhàn)的重點(diǎn)------海森堡的測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系和玻爾的互補(bǔ)原理,在愛(ài)因斯坦的發(fā)言之后，正式會(huì)議

結(jié)束。但在之后幾天的時(shí)間里，討論在繼續(xù)。根據(jù)與會(huì)人的回憶，常常是在早餐的時(shí)候，愛(ài)因

-6-

斯坦設(shè)想出一個(gè)巧妙的思想實(shí)驗(yàn)，以為可以難倒玻爾，但到了晚餐桌上，玻爾就想出了招數(shù)，

一次次化解愛(ài)因斯坦的攻勢(shì)。到最后，誰(shuí)也沒(méi)有說(shuō)服誰(shuí)。

之后發(fā)生的一件事顯然進(jìn)一步“激怒”了愛(ài)因斯坦。

1929年，玻爾發(fā)表了一篇?jiǎng)ψ咂h的論文，用相對(duì)論的基本原理同他的量子力學(xué)理論相比較，

其中說(shuō)“通過(guò)對(duì)于觀察問(wèn)題的深入分析，相對(duì)論注定要揭露一切經(jīng)典物理學(xué)概念的主觀性質(zhì)”,

為他關(guān)于“在主體和客體之間不可能保持任何明確分界線”的主張?zhí)峁┳糇C。

早已名滿天下的愛(ài)因斯坦當(dāng)然不會(huì)容忍這樣的“挑釁二1930年秋，第六屆索爾維會(huì)議在布魯

塞爾召開(kāi)，早有準(zhǔn)備的愛(ài)因斯坦在會(huì)上向玻爾提出了一人著名的思想實(shí)驗(yàn)------“光子盒，

這個(gè)實(shí)驗(yàn)的裝置是一個(gè)一側(cè)有一個(gè)小洞的盒子，洞口有一塊擋板，里面放了一只能控制擋板開(kāi)

關(guān)的機(jī)械鐘。小盒里裝有一定數(shù)量的輻射物質(zhì)。這只鐘能在某一時(shí)刻將小洞打開(kāi)，放出一個(gè)光

子來(lái)。這樣，它跑出的時(shí)間就可精確地測(cè)量出來(lái)了。同時(shí)，小盒懸掛在彈簧秤上，小盒所減少

的質(zhì)量，也即光子的質(zhì)量便可測(cè)得，然后利用質(zhì)能關(guān)系E=mc2便可得到能量的損失。這樣，

時(shí)間和能最都同時(shí)測(cè)準(zhǔn)了，由此可以說(shuō)明測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系是大成立的。

但是這個(gè)同樣天才的大腦一樣不肯輕易認(rèn)輸，經(jīng)過(guò)了一個(gè)夜晚，玻爾找到了一條路來(lái)指點(diǎn)這一

似乎天衣無(wú)縫的實(shí)驗(yàn)的缺陷，而這條路竟然真的是愛(ài)因斯坦的相對(duì)論！光子跑出，掛在彈簧秤

上的小盒質(zhì)量變輕即會(huì)上移，而根據(jù)廣義相對(duì)論，如果時(shí)鐘沿重力方向發(fā)生位移，它的快慢會(huì)

發(fā)生變化，這樣的話，那個(gè)小盒上機(jī)械鐘讀出的時(shí)間就會(huì)因?yàn)檫@個(gè)光子的跑出而有所改變。換

言之，用這種裝置來(lái)測(cè)定光子能量，就不能夠控制光子逸出的時(shí)刻回到了測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系！

玻爾就這樣戲劇性地回答了愛(ài)因斯坦。在一些野史上，這個(gè)回合的交鋒以下面的對(duì)話結(jié)束。愛(ài)

因斯坦對(duì)玻爾說(shuō)：“難道你們真的相信上帝也靠擲骰子辦事嗎？"玻爾回敬道：“我們不能教導(dǎo)

上帝該怎么做！”

無(wú)論如何，愛(ài)因斯坦沒(méi)有被說(shuō)服。不過(guò)這次會(huì)議多少是個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，愛(ài)因斯坦終于承認(rèn)了玻爾對(duì)

量子力學(xué)的解釋不存在邏輯上的缺陷，他的主攻方向從找出量子力學(xué)的不自洽性，轉(zhuǎn)到證明量

子力學(xué)的不完備性上了。

1935年，這場(chǎng)論戰(zhàn)達(dá)到了它的頂峰，一篇題為《能認(rèn)為量子力學(xué)對(duì)物理實(shí)在的描述是完備的

嗎？》的論文讓論戰(zhàn)的交戰(zhàn)者遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了愛(ài)因斯坦和玻爾這兩人。這篇論文由愛(ài)因斯坦、波道

爾斯基、羅森三人聯(lián)名發(fā)表，因此其提出的問(wèn)題日后就被稱(chēng)為EPR佯謬。

愛(ài)因斯坦最關(guān)心的回應(yīng)當(dāng)然來(lái)自于玻爾。在EPR論文發(fā)表的第二個(gè)月月底，玻爾即在《自然》

雜志上發(fā)表了一封短信，對(duì)EPR表示異議，不久后又發(fā)表了一篇與EPR論文同題的正式文章，

用微觀系統(tǒng)的“整體性”或者“不可分離性”否定EPR的論證，在之后的二三十年中，玻爾的

理論占了上風(fēng)，但是他還是沒(méi)能說(shuō)服愛(ài)因斯坦。

后來(lái)，有人想將EPR佯謬的思想實(shí)驗(yàn)推進(jìn)到真實(shí)實(shí)驗(yàn)，以此來(lái)證明孰是孰非。上世紀(jì)6。年代,

英國(guó)物理學(xué)家約翰.貝爾從數(shù)學(xué)上推導(dǎo)出了一個(gè)貝爾不等式，物理學(xué)家共完成了十幾個(gè)實(shí)驗(yàn),

其中大多數(shù)的結(jié)果與量子力學(xué)的預(yù)言一致。

-7-

現(xiàn)在，已經(jīng)有越來(lái)越多的證據(jù)表明，玻爾的理論是正確的。而因果論，已經(jīng)逐步被物理學(xué)家所

丟棄。

哲學(xué)差異：廣義相對(duì)論描述的世界是客觀實(shí)在性的，宇宙與觀測(cè)者嚴(yán)格區(qū)分開(kāi),在觀測(cè)過(guò)程中

觀測(cè)者發(fā)現(xiàn)了世界.量子論描述的世界是主觀能動(dòng)性的，宇宙與觀測(cè)者你中有我,我中有你,在

觀測(cè)過(guò)程中觀測(cè)者改變和創(chuàng)造了世界.

2.1.9超重力論

一九七六年，紐約州立大學(xué)石溪分校的三位物理學(xué)家寫(xiě)卜了超重力理論。簡(jiǎn)單說(shuō)，這個(gè)理論對(duì)

黎曼的“度量張量”模型進(jìn)行研究，幾乎實(shí)現(xiàn)了愛(ài)因斯坦統(tǒng)合已知作用力的夢(mèng)想。

他們發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)十一維的度量張量模型里，包含了自然界里幾乎所有的粒子與作用力：愛(ài)因

斯坦的重力理論、楊一米場(chǎng)與麥克斯韋爾場(chǎng)、還有夸克與輕了。

超重力理論雖然在模型上統(tǒng)合了四種作用力，但它的缺陷在于在很多關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上沒(méi)有具體量

化的數(shù)學(xué)模型和公式。所以只能成為邁向宇宙統(tǒng)一理論慢慢征途上的一塊鋪路石。

2.1.10尤拉與超弦

一九六八年,超弦理論被意外發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時(shí)，兩位年輕的理論物理學(xué)家在歐洲核子研究中心［CERN）

意外發(fā)現(xiàn)十九世紀(jì)數(shù)學(xué)家尤拉完成的尤拉貝塔函數(shù)（Eulerbetafuncation）竟然符合幾乎

所有描述基本粒子強(qiáng)交互作用所需的全部特質(zhì)。

什么是弦論呢？愛(ài)因斯坦在后半生中，一直在尋找統(tǒng)一場(chǎng)論，即一個(gè)能在單獨(dú)的包羅萬(wàn)象的數(shù)

學(xué)框架下描寫(xiě)自然界所有力的理論。他渴望以前人從未成功達(dá)到過(guò)的清晰來(lái)揭示宇宙活動(dòng)的奧

秘，由此而展示的自然界的動(dòng)人美麗和優(yōu)雅。

如今，相當(dāng)一部分物理學(xué)家相信他們終于發(fā)現(xiàn)了一個(gè)框架，有可能把這些知識(shí)縫合成一個(gè)無(wú)縫

的整體：一個(gè)單一的理論，一個(gè)能描述一切現(xiàn)象的理論，這就是弦論。它正在實(shí)現(xiàn)當(dāng)年愛(ài)因斯

坦?jié)M懷熱情追求的統(tǒng)一理論的理想。

弦論可以用來(lái)描述引力和所有基本粒子。它的一個(gè)基本觀點(diǎn)就是自然界的基本單元，如電子、

光子、中微子和夸克等等，看起來(lái)像粒子，實(shí)際上都是根小很小的一維弦的不同振動(dòng)模式，

正如小提琴上的弦。

弦理論中的宇宙弦（我們把弦論中的弦稱(chēng)作超弦，以免與普通的弦混淆）可以作某些模式的振

動(dòng)。每種振動(dòng)模式都對(duì)應(yīng)有特殊的共振頻率和波長(zhǎng)。所有的基本粒子，如電子、光子、中微子

和夸克等等，都是宇宙弦的不同振動(dòng)模式或振動(dòng)激發(fā)態(tài)。

每條宇宙弦的典型尺度約為長(zhǎng)度的基本單位，即普朗克長(zhǎng)度（10E-33厘米）。弦實(shí)在是太細(xì)

微了，從遠(yuǎn)處觀察，我們實(shí)在無(wú)法區(qū)分它究竟是弦的共振還是粒子。只有當(dāng)我們把粒子放大,

-8-

我們才能看出那根木不是一個(gè)點(diǎn)狀粒子，而是一種振動(dòng)弦。

按照超弦理論，粒子并非是宇宙的基本元素，物理定律就相當(dāng)于琴弦的合音定律。弦論博大精

深，可以解釋所有的自然基本定律。

簡(jiǎn)言之，如果把宇宙看作是由宇宙弦組成的大海，那末基本粒子就像是水中的泡沫，它們不

斷在產(chǎn)生，也不斷在湮滅。我們現(xiàn)實(shí)的物質(zhì)世界，其實(shí)是宇宙弦演奏的一曲壯麗的交響樂(lè)！

甚至包含生命復(fù)雜信息和編碼的去氧核糖核酸(DNA)分子，也是類(lèi)似弦的結(jié)構(gòu)。弦，是能夠

儲(chǔ)存大量數(shù)據(jù)的最精簡(jiǎn)的方式之一。

超弦理論，以及在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的弦場(chǎng)理論，統(tǒng)合了所有的自然律和作用力，菲爾茲獎(jiǎng)?wù)?/p>

(諾貝爾獎(jiǎng)沒(méi)有設(shè)立數(shù)學(xué)獎(jiǎng)，菲爾茲是數(shù)學(xué)界的最高獎(jiǎng)項(xiàng))獲得者維藤說(shuō)：“所有物理學(xué)上的

偉大思想，都是超弦理論的副產(chǎn)品?！?/p>

2.1.11羅摩奴詹與M理論

超弦理論似乎包含了所有的物理學(xué)知識(shí)，極其廣博精深。許多科學(xué)家認(rèn)為，這是二十一世紀(jì)的

物理學(xué)，意外落入二十世紀(jì)，但是人類(lèi)還沒(méi)有發(fā)明二十一世紀(jì)的數(shù)學(xué)，來(lái)精確描述它。

有一個(gè)重大秘密：我們只能在二十六維與十維中定義弦論，否則就無(wú)法用弦論整合已知的物

理定律。解開(kāi)這個(gè)秘密的，是堪比當(dāng)年黎曼的另一?位數(shù)學(xué)天才羅摩奴詹(Srinivasa

Ramanujan)?

羅摩奴詹一八八七年出生于印度，少時(shí)坎坷，甚至沒(méi)有通過(guò)升高三的考試。二十六歲那年，他

給著名數(shù)學(xué)家哈代寫(xiě)了一封信，信中包含了一百二十個(gè)定理。這位貧窮孤立的印度哥們，完全

不知道歐洲數(shù)學(xué)界的任何研究資訊，純粹憑個(gè)人才智、按照自己的方法，重新推導(dǎo)出歐洲百年

數(shù)學(xué)史的所有重要定律，

羅摩奴詹的研究成果包含了三冊(cè)四百多頁(yè)的筆記，其中包含了四千多個(gè)公式。后人在此基礎(chǔ)上

總結(jié)出了羅摩奴詹模函數(shù)(Ramanujanfuncation),這是一個(gè)奇特的包含了高達(dá)二十四次乘幕

的數(shù)學(xué)式。這些數(shù)學(xué)式證明：弦論只有在十維中才是自治的。也就是說(shuō)，產(chǎn)生我們現(xiàn)存宇宙

的那個(gè)高維度宇宙，它的維度數(shù)一定是十！

1994年開(kāi)始了弦論的第二次革命。此后誕生的“M理論”被認(rèn)為是最新的大一統(tǒng)理論模型，M

理論認(rèn)為：歷史上五種不同的弦論在本質(zhì)上被證明是等價(jià)的，它們可以從11維時(shí)空的M理論

導(dǎo)出。

-9-

2.2宇宙起源

宇宙誕生前宇宙誕生現(xiàn)在宇宙毀滅

被

大

-崩墜

被

毀滅

"大爆炸"：

BigBang冰

第一推手？150f乙年？?jī)|年

火

毀滅

一

自10E-3也開(kāi)始物質(zhì)

切

宇宙

平行

黑洞

蟲(chóng)洞._____7

2.2.1宇宙誕生

創(chuàng)世的剎那，開(kāi)始于“大爆炸”BigBang,自10E-43秒開(kāi)始，歷經(jīng)150億年形成我們今天的

宇宙。

#10E-43秒，十維宇宙分裂成一個(gè)四維宇宙和一個(gè)六維*由。六維宇由崩漬，縮成10E-32公

尺。四維宇宙(我們今天所在的宇宙)則迅速爆炸，此時(shí)的溫度高達(dá)10E+32(10的32次方)

度；

n10E-35秒，大一統(tǒng)作用力崩解；

#10E-9秒，電弱對(duì)稱(chēng)崩解，此時(shí)的溫度是10E+15度；

#10E-3秒，夸克開(kāi)始凝聚，中子與質(zhì)子出現(xiàn)，此時(shí)的溫度是10E+14度；

#3分鐘，質(zhì)子與中子開(kāi)始凝聚成穩(wěn)定的原子核；

#30萬(wàn)年，電子開(kāi)始凝聚在原子核周?chē)?，第一個(gè)原子出現(xiàn)；

#30億年,第一個(gè)似星體(quasar)出現(xiàn)；

#50億年，第一個(gè)星系出現(xiàn)；

#100?150億年，太陽(yáng)系誕生，乂經(jīng)過(guò)數(shù)十億年，地球上出現(xiàn)了第一個(gè)生命.

宇宙”大爆炸”的實(shí)驗(yàn)證據(jù)主要有以卜四點(diǎn)：

1、經(jīng)由測(cè)量恒星光線的扭曲的現(xiàn)象，一再證實(shí)恒星正以高速遠(yuǎn)離我們而去，而且，離我們?cè)?/p>

遠(yuǎn)的恒星或星系，會(huì)以越高的速度遠(yuǎn)離我們而去；

2、“大爆炸”理論預(yù)測(cè)宇宙中氮與氫的比例應(yīng)該接近25%:75%,實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)與該預(yù)測(cè)高度

吻合；

3、通過(guò)對(duì)放射性物質(zhì)衰變的測(cè)量，我們可以為地球上的巖石和隕石斷年，目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何

物體可以追溯到“大爆炸”之前；

4、“大爆炸”產(chǎn)生了宇宙回音，這種微波輻射至今仍在宇宙回響，一九六五年，人類(lèi)偵;則到了

這個(gè)微波背景輻射(microwavebackgroundradiation),

-10-

那么從30億年笫一個(gè)星體出現(xiàn)到當(dāng)前多個(gè)星系是如何形成的呢？

恒星由大量氫氣聚合形成，氫元素融合形成氮，由于氫質(zhì)子的重量超過(guò)氮質(zhì)子的重量，因此氫

聚合成氫時(shí)就會(huì)有多余的質(zhì)量，這些質(zhì)量依據(jù)愛(ài)因斯坦的質(zhì)一能公式E=mc2成為能量，這個(gè)

能量將原子核束縛在一起，并將部分能量釋放出來(lái)，使太陽(yáng)發(fā)光發(fā)熱.之后，經(jīng)過(guò)數(shù)卜億年光

陰，氫氣逐漸耗盡，核熔爐逐漸熄滅，重力成為優(yōu)勢(shì)作用力使恒星兩次塌陷，恒星溫度此時(shí)會(huì)

急劇升高，成為“紅巨星”，再然后成為“白矮星”，“白矮星”爆炸成為“超新星”和“中子

星”。

“中子星由于重力繼續(xù)塌陷，最后成為“黑洞”。

恒星中的氫元素按照這個(gè)曲線一再融合成為更重元素之后便會(huì)到達(dá)鐵，而無(wú)法再制造出額外的

能量，這時(shí)，恒星崩潰并釋放出大量熱量，超新星廣焉誕生，這種劇烈爆炸將星體炸碎并將殘

骸遍灑星際空間，成為孕育新恒星的種子。

2.2.2宇宙毀滅

根據(jù)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)淪，宇宙的結(jié)局要么，就是不斷膨脹，直到溫度接近絕對(duì)零度；要

么，就是大崩墜，收縮成一團(tuán)火球。如果宇宙是一個(gè)無(wú)限邊界的開(kāi)放宇宙，它就會(huì)被“冰”

毀滅：如果宇宙是一個(gè)有邊界的封閉宇宙，它就會(huì)被火毀滅。

物理學(xué)家通過(guò)平均密度來(lái)判斷宇宙到底是不斷膨脹還是會(huì)逆轉(zhuǎn)走向大崩墜，如果宇宙平均密度

小于10E—29克/立方公分，宇宙就會(huì)不斷膨脹，否則，將會(huì)陷入大崩墜。

量子力學(xué)還描述了另外一種宇宙消亡的情景，那就是質(zhì)子和中子衰變。根據(jù)大一統(tǒng)理論，我們

所知道的一切物質(zhì)，包括太陽(yáng)系和地球、也包括智慧生物身體內(nèi)的質(zhì)子和中子最終都會(huì)分解。

2.2.3上帝之手

在了解了恒星乃至整個(gè)宇宙的生命歷程之后，必須要回答的問(wèn)題是：在這個(gè)剎那之前吶？是

否有那個(gè)第一推動(dòng)力？或者說(shuō)，是否有那個(gè)點(diǎn)燃BigBang的上帝存在吶？

數(shù)百年來(lái)，伴隨著科學(xué)發(fā)現(xiàn)的不斷積累,宗教界關(guān)于上帝存在的堅(jiān)持已經(jīng)退守到這樣一個(gè)境地,

那就是說(shuō)：大霹靂之前到底發(fā)生了什么？牛頓生前并沒(méi)有能夠解答這個(gè)關(guān)于“第一推動(dòng)”的問(wèn)

題，他把它歸功于“上帝之手”。但事實(shí)上，以超弦理論為集大成者，今天的科學(xué)家群體，不

僅給出了BigBang創(chuàng)世之后的宇宙發(fā)展歷程（包括宇宙消亡的歷程），同時(shí)也給出了BigBang

之前的宇宙存在的假說(shuō)，那就是關(guān)于平行宇宙、黑洞、蟲(chóng)洞等相關(guān)理論。這些理論在解答了

“第一推動(dòng)”這個(gè)疑問(wèn)的同時(shí)，再次撼動(dòng)了上帝存在的證明。

-II-

昔日尼采有言“上帝已死”，現(xiàn)在霍金在《大設(shè)計(jì)》笫一頁(yè)上就宣稱(chēng)“哲學(xué)已死”，因?yàn)椤罢軐W(xué)

跟不上科學(xué)，特別是物理學(xué)現(xiàn)代發(fā)展的步伐”。這是一個(gè)極為傲慢的“宣言”。他的意思是，世

界本源是所有哲學(xué)流派的終極思考，而現(xiàn)在科學(xué)界已經(jīng)給出了世界本源和宇宙發(fā)展的全部解

釋?zhuān)?，哲學(xué)的使命已經(jīng)終結(jié)了。的確！“唯物”、“唯心”，甚至“客觀存在”，都已經(jīng)被量

子理論、超弦理論徹底動(dòng)搖！

與此同時(shí)，上帝也被霍金“掃地出門(mén)”，他在《大設(shè)計(jì)》末尾宣稱(chēng)：因?yàn)榇嬖谙褚@樣的法

則，所以宇宙能夠“無(wú)中生有”，自發(fā)生成可以解釋宇宙為什么存在，我們?yōu)槭裁创嬖凇Ｋ?/p>

“不必祈求上帝去點(diǎn)燃導(dǎo)火索使宇宙運(yùn)行”。也就是說(shuō)，上帝現(xiàn)在不再是必要的

2.2.4平行宇宙

黑洞是使霍金名滿天下的研究，在那之后，他創(chuàng)立了量子宇宙學(xué)（quantumcosmology）,以

愛(ài)因斯坦的古典宇宙學(xué)為出發(fā)點(diǎn)，再將整個(gè)宇宙量子化，試圖完成那個(gè)前輩物理學(xué)家的未竟事

業(yè)“統(tǒng)一場(chǎng)論”，統(tǒng)合小到夸克、大到銀河星際甚至整個(gè)宇宙的所有自然律。事實(shí)上，雷金的

理論甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們的宇宙！

他的新構(gòu)想是將整個(gè)宇宙看成一個(gè)量子粒子，用宇宙波函數(shù)來(lái)描述多重宇宙（不止一個(gè)，是無(wú)

數(shù)個(gè)宇宙）的無(wú)窮集合。按照霍金的理論，我們的宇宙，只是無(wú)數(shù)的平行宇宙之一，每個(gè)宇宙

都透過(guò)復(fù)雜的蟲(chóng)洞系統(tǒng)與其他宇宙相連結(jié)。

如果霍金說(shuō)的沒(méi)錯(cuò)，世上就存在著無(wú)數(shù)的平行宇宙。其中很多宇宙具有不同的物理常數(shù)，大

多數(shù)宇宙都是一片死寂，不具備孕育生命的物理定律。但是在某一個(gè)宇宙中，它的物理定律恰

好符合生命的條件，這就是我們的宇宙。

如果這種理論屬實(shí)，我們就不必把生命的起源歸諸于上帝。

2.2.5高維宇宙

按照超弦理論，我們的宇宙誕生于一個(gè)十維宇宙，由于這個(gè)十維宇宙的對(duì)程結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在

“大爆炸”時(shí)分解為一個(gè)四維宇宙（我們現(xiàn)在的宇宙）和一個(gè)六維宇宙。四維急劇膨張，歷

經(jīng)150億年形成了我們今天的宇宙;而六維宇宙則急劇收縮成為一個(gè)10E—32公分的微小世界。

這個(gè)六維宇宙在哪里？它就在我們的周?chē)?！只是因?yàn)樗⑿∫灾劣跓o(wú)法觀測(cè)得到。陵如，

我們能夠觀測(cè)得話，它會(huì)是什么樣子吶？這是近幾十年內(nèi)大量數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家研究的課題。

其中，以華裔科學(xué)家丘成桐命名的卡拉比一丘流形是比較得到認(rèn)可的一個(gè)答案。

2.2.6重獲新生

當(dāng)我們的四維宇宙崩潰時(shí)，與大爆炸那一刻相反，原本收縮的那個(gè)六維宇宙開(kāi)始慢慢展開(kāi)，智

慧生物有機(jī)會(huì)在這一個(gè)瞬間，由四維宇宙逃入六維宇宙，獲得新生。

這?個(gè)過(guò)程，需要我們掌握更強(qiáng)大的力和能量，才能駕控宇宙，獲得新生。舉例說(shuō)：那時(shí)我

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們需要極高速的宇宙飛船，但根據(jù)狹義相對(duì)論我們知道我們永遠(yuǎn)不可能達(dá)到光速，那么我們?cè)?/p>

么跨越動(dòng)輒以光年計(jì)數(shù)的漫漫長(zhǎng)路吶？不違反愛(ài)因斯坦的自然律而又能夠?qū)崿F(xiàn)可能的時(shí)空跨

越的方法，就是人為把時(shí)空彎曲。

打一個(gè)容易理解的比方，就好比在地毯的另一邊有一個(gè)瓶子，我們不需要走到地毯的那一邊去

拿到它，我們可以坐在原地，把地毯逐漸拉向我們，通過(guò)使地毯逐漸卷曲，來(lái)拉近我們和瓶子

的距離，以這樣的方法最終拿到瓶子。這就是不需要跨越距離，但是卻可以從一點(diǎn)到達(dá)另一

點(diǎn)的方法：彎曲時(shí)空。而彎曲時(shí)空所需要的能量，是我們現(xiàn)在所掌握能量的一千億倍，這就

是統(tǒng)合自然力的目的所在C

前文說(shuō)到，量子力學(xué)還描述了另外i種宇宙消亡的情景，那就是質(zhì)子和中子衰變。根據(jù)大一統(tǒng)

理論，我們所知道的一切物質(zhì)，包括太陽(yáng)系和地球、也包括智慧生物身體內(nèi)的質(zhì)子和中子最終

都會(huì)分解。那時(shí)，智慧生物就需要用新的質(zhì)子和中子合成新的原子核。這同樣需要巨大的能

量，和彎曲時(shí)空所需要的數(shù)量級(jí)相當(dāng)。這也是統(tǒng)合自然力的意義所在。

2.3基本假設(shè)

2.3.1波函數(shù)

微觀粒子都具有波粒二象性，用于描述微觀粒子狀態(tài)的函數(shù)稱(chēng)之為波函數(shù)，通常記為Wk。，

是空間r和時(shí)間t的函數(shù)c從這個(gè)波函數(shù)可以得出體系的所有性質(zhì)。

波函數(shù)一般應(yīng)滿足連續(xù)性、有限性和單值性三個(gè)條件。

2.3.2厄密算符

在經(jīng)典力學(xué)中的力學(xué)量，在量子力學(xué)中也有對(duì)應(yīng)的力學(xué)量，其表現(xiàn)為作用在波函數(shù)上的算符,

通常稱(chēng)之為厄密算符。

將經(jīng)典力學(xué)中的動(dòng)量p換為算符-i（h/2兀）▽即可得到對(duì)應(yīng)的厄密算符。這里的▽就是對(duì)空間

求導(dǎo)的算符。

厄密算符在完全系中有相應(yīng)的本征函數(shù)和本征值。

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2.3.3力學(xué)量測(cè)量值的幾率

(3)將體系的狀態(tài)波函數(shù)P用算符#的本征函數(shù)0展開(kāi)

則在W態(tài)中測(cè)量力學(xué)量尸得到結(jié)果為人的幾率是1cll|2,得到結(jié)

果在A->A+dA范國(guó)內(nèi)的幾率是|c/2(U。

2.3.4薛定譚方程

i喘W(r,i)=/拉(rJ)

態(tài)疊加原理只是說(shuō)明了量子態(tài)在某一時(shí)刻的狀態(tài)，薛定謂方程則描述了粒子狀態(tài)隨時(shí)間變化所

遵從的規(guī)律。

因?yàn)檠Χㄖ^方程是線性方程，所以如果血和痣都是方程的解，那么，肛和痣的線性疊加

O=CI6+C202也是薛定譚方程的解，式中?、%是復(fù)數(shù)。

可見(jiàn)態(tài)疊加原理符合薛定涔方程。

月稱(chēng)之為哈密頓算符，是將哈密頓函數(shù)中的動(dòng)量P替換成動(dòng)量算符而得到的，對(duì)應(yīng)經(jīng)典力學(xué)中

的“能量”力學(xué)量。

動(dòng)量算符：P-iAV

角動(dòng)量算符:I；，-而r

哈密頓算符：磔工至內(nèi)“

說(shuō)明：

在經(jīng)典力學(xué)中，力學(xué)體系的運(yùn)動(dòng)可用各種方法來(lái)描述。用牛頓運(yùn)動(dòng)定律

描述，常常要解算大量的微分方程組，對(duì)約束體系更增強(qiáng)了問(wèn)題的復(fù)雜

性。1788年拉格朗日用s個(gè)廣義坐標(biāo)來(lái)描述力學(xué)體系的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)出了用廣

義坐標(biāo)及出的拉格朗日方程，其好處是只要知道體系的動(dòng)能和所受的廣

義力，就可寫(xiě)出體系的動(dòng)力學(xué)方程。1834年以后哈密頓提出用s個(gè)廣義坐

標(biāo)和S個(gè)廣義動(dòng)量(稱(chēng)為正則共規(guī)坐標(biāo))描述體系的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)出了三種不

同形式的方程：哈密頓正則方程、哈密頓原理和哈密頓一雅可比方程，

稱(chēng)為經(jīng)典力學(xué)的哈密頓理論。哈密頓理論和拉格朗H理論、牛頓理論是

等價(jià)的。哈密頓理論的優(yōu)點(diǎn)在于便于將力學(xué)推廣到物理學(xué)其他領(lǐng)域。

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2.3.5全同性原理

在全同粒子所組成的體系中，兩全同粒子相互調(diào)換不改變體系的狀態(tài)。

全同粒子(identicalparticles)是指具有完全相同內(nèi)稟屬性的粒子。

自然界中存在不同種類(lèi)的粒子，如電子、質(zhì)子、中子、光子、