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谈量子计算与准全息空间结构计算

2018/08/10   维加斯新闻报
王迪兴

    量子是基于还原论在寻找“终极粒子”的过程中被认知的，最初以为它是不可分割的基本粒子，但研究结果却证明它是不可分割的”纠缠态”系统！迄今为止，量子既不能解释为系统，又不能解释为系统的因数；既给不出理论解释又给不出实用解释；甚至连现象解释都给的不明确。如说量子具有波粒两象性就是一个胡说八道！量子与量子发光不是一回事，光与量子的发光机制不是一回事，光与波也不是一回事。发光机制在原子层面就可解释清楚，即原子从高激发态跃迁到低激发态或基态就可发射光子，但光波的产生要靠无数的原子发光才能产生。就像一个水分子不能形成水波，是无数液态水分子的流动才能形成水波。研究量子的发光机制还是研究量子发出的光？两者不是一个层面的问题，不能胡扯到一起！
    双缝试验你发射的是什么？是发射一个还是连续发射？你发射的是东西是怎样制备的？量子的两态纠缠是如何认定的？前提不明确结果就不会明确。一个有关量子应用的世界级工程面对无数质疑，或认定为民科或说没人能懂说不过去，一个大学物理学教授要求公布实验资料为何得不到回应？
    大物理学家费曼曾说：“我想我可以有把握地讲，没有人懂量子力学！” 量子论的另一创始人玻尔（Niels Bohr）也说过：“如果谁不为量子论而感到困惑，那他就是没有理解量子论。”这与系统论的现状惊人的相似，即没有人懂系统论，如果谁说懂系统论，谁就要给出系统的定量形式化描述模型，并据以构造系统。可除了我们能够基于准全息系统论构造空间结构电脑外，迄今还没有其它先例。那么有关系统的论述就大半是似是而非！量子理论何尝不是如此？可偏偏有那么一些人不甘寂寞，把量子解释得神乎其神，要么是自己愚不可及，要么是把别人弄的愚不可及！
    量子研究之所以搞出个薛定谔悖论，就是因为研究量子的大咖基于还原论非得搞个非此即彼，量子系统是彼此统一，像阴阳及人体不可分割一样，你非要分开怎能不产生悖论？结果是分与合都搞不出个所以然。原本是想得到上帝粒子，但“上帝”怎会让你如愿？如果你能得到上帝粒子，那你不成了上帝了？成为上帝不是通过追寻上帝粒子，而是基于系统论构造系统！
    所谓的量子纠缠原本是系统的常态，如易图（阴阳鱼）就是典型的两态纠缠，它能体现阴阳转换的周期性。它表面看是两态（阴阳或偶数奇数）纠缠，事实上具有无数中间态。如64态（卦）、道生一、一生二、二生三、三生万物。这种中间值态的描述给出来就是显态，给不出来就是隐态。基于整数的加减运算关系给出描述，它就是一个具有加减运算功能的系统模型，给不出来它仅仅是个整数集合。基于有理数的乘除运算关系给出描述，它就是一个具有乘除运算功能的系统模型，否则就是一个有理数集。两态是系统的简化表示，事实上任何系统都是多态纠缠，都不能穷尽描述。爱因斯坦要求量子描述有完备性有合理的一面，因确定性描述及实在性判据是必要的，但也有过分的一面，因任何系统都是准完备的，系统是完备与不完备的统一。
    量子EPR 实在性判据包含着"定域性假设"，就是这样一个假设让那些量子“大咖”有了无限的遐想空间。不仅搞出个超距作用，还与人脑意识联系在一起，一下子就赋予量子研究“无所不能”的内涵！
    EPR悖论涉及量子最核心最本质的问题，即量子是有结构的系统，其因数满足系统的约束条件，就像每一个整数都受加减运算关系约束才能构成一个具有结构计算功能的系统，这是量子研究最根本性的核心问题。以原子为例，它是由原子核及若干围绕原子核旋转的电子组成。原子的引力作用机制是由原子核的结构及生存机制确定的，假设你去掉或增加其围绕的电子数量，它就演变为不同的物质元素（化学元素周期表），说明原子有特定的组合分解机制，即有可构造性的一面。研究量子不是研究它的形态，而是研究它确定与非确定、有限与无限、线性于非线性、完备与不完备统一的结构及作用机制，但迄今的量子研究都在回避这一点。
    基于系统论，因子要受系统的制约，系统功能都是由系统结构决定的。宇宙空间任何一个星球或粒子，都要受某一级别系统的制约，如电子就要受到原子的制约，地球就要受到太阳的制约，整数要受加减运算关系的制约，这就是系统的定域性。系统因子的类型及数量决定系统功能的强弱，低层次的系统功能不能涵盖高层次系统功能，只能是高层次系统功能涵盖低层次系统功能，即量子系统功能不能涵盖人脑系统功能。一个所谓两态纠缠的系统就能产生非定域的超距作用，除非它具有四种作用力之外的超距作用。但这没有严格的理论验证。迄今为止，我们还没有掌握量子的有效描述方法，迄今所有的描述都没有体现量子的本来面目及本质属性。
    量子是个系统，系统描述一定要有数学理论基础，后面的图b就是准全息系统的数学描述模型。依据它就能够构造准全息类脑结构电脑。
    系统理论有四要素：a、系统模型。b、系统因数。c、系统结构。d、系统结构法则。
    准全息系统的因数即每一个整数、有理数、实数……；系统结构即整数的加减运算关系；有理数的乘除运算关系；实数的乘方开方对数反对数运算关系……；系统结构法则即加、减、乘、除、乘方、开方、对数、反对数等数学基本运算法则……。
    有一个描述模型，还能基于这一描述模型构造系统，并体现系统的特定属性或功能，是系统论的核心内容。系统模型一定要体现涌现性，就像整数通过两维空间有序排列就能涌现加减运算功能；有理数通过三维空间有序排列就能涌现乘除运算功能……。
    量子作为一个系统，给出结构描述是必需的，你想绕开此路不通！讲不清楚量子构成结构，显态功能机制都讲不出来，何来隐态传输机制？
    量子是靠它自身的结构与其它粒子或环境交互作用－－交换物质、能量或资讯，这与宏观系统作用没什么本质不同。只是量子这一系统极其微小，存在周期又很短，稍一扰动就会像水的三态转换一样转换为其它粒子存在形式，因而搞清楚其生存及物理作用机理，基于目前的观测技术手段根本不现实。就像你想了解细菌，光有显微镜还不够，还要明确细菌的生命构成机理。量子研究没有系统论作为基础，不仅是把自己搞糊涂了，一解释就把别人也搞糊涂了。
以整数的加减运算关系为例，整数的加减运算关系就是整数集的纠缠态，输出会因为输入的改变而改变，相当于一个因数在改变另一个因数的状态，但这不是隐态而是显态作用，更不是超距作用。用两台完全一样的电脑，通过遥控的确可以进行同样的计算，但这与所谓的超距作用无关。
    系统有一个悖论，就是基于系统才能构成系统。构成量子的因数还是系统，绝对不是上帝粒子！物理学研究有两个基本方向，或分析或综合，向下分析就要考虑向上综合。量子分不下去，就要看其在上层系统中如何发挥作用，如光电、电磁、引力的产生与传播机制等，但现实是基于量子什么都解释不清楚！
    有关量子的问题首先是与观测手段的局限性有关，如测不准问题（测不准不仅仅与测量技术有关，还与状态的不可穷尽描述有关）；其次是与认知方式有关，如纠缠、定域、完备性、波粒两象性等不能基于还原论认知及解释，需基于系统论认知及解释；再就是与量子的生存与作用机制有关，如所谓的超距作用。任何系统都是确定与非确定性的统一，量子也不例外，不仅量子状态不确定，大小、品质、性质等所有的方面都不确定。但人类一定要基于某种确定性（系统论）认知及描述量子，还要用系统理论解释量子的生存及与其它粒子的作用机制，解释不了就不要胡说。
    根据系统论，世界上不存在不变的东西，时间可变，空间可变，质能可变，能量可变，光速可变，系统可变。系统研究就是要给出可变的理论依据，但这一理论依据基于还原论给不出来，基于量子理论更给不出来，只能基于系统论才有可能。
    上帝通过掷骰子创造了形形色色的系统，人类只有老老实实按上帝的意愿认知、描述及构造系统，而不是指挥上帝怎么做。
    自五十年代开始，物理学研究本该走上系统研究之路，可由于我国全面继承了还原论的衣钵，没有走出自己的路子。甚至学科划分都是西方的一套，这既继承了成功的一面，也继承了错误的一面，如将物理学与化学分开，科学史将会证明这是重大错误。假设基于化学元素周期表（物质基因图谱）系统化研究物理学，基于元素构造系统，基于系统构造系统，物理学才会创造奇迹！
    迄今为止，量子理论都是在拿互补原理骗人说事，如基于10互补，你基于1就可得出9，基于2就能得出8，基于3就能得出7……。这一互补范围还可以无限延伸，如100、1000……。利用互补原理就可以进行所谓的隐态传输，如基于10、100、1000……，你传了个1，就相当于传了9、99、999……。也可传输互补数对，到对方取其等价互补数对，如你传了个3与7，对方根据约定就可接收为4与6，这在保密资讯传输领域的确有特殊实用价值。但这一原理同样适用传统计算及传统通讯，且比量子计算或通讯更灵活多变，更能体现普遍适用性，借助“量子”二字只能为大把骗钱。
    迄今为止的量子研究到底有没有实用性？如果不想继续穿皇帝的新衣，只能坦率地讲“没有”！有人可能会说基于量子能进行超常计算。对不起，量子计算既没有理论基础，又没有预期性，花多少钱、在多长时间，能搞出什么样的电脑没人能说得清楚！单纯的讲量子计算的优势，还远不能与传统电脑相比，更不能与基于准全系系统论建立的空间结构计算理论相比。
    以函数y=f(x)，x∈A为例。量子计算的输入参数是定义域A，据说一步到位得到输出值域B，即B=f(A)；而经典计算的输入参数是x，得到输出值y，要多次计算才能得到值域B，即y=f(x)，x∈A，y∈B。它是把任务分成小的部分，比如计算12+34，是先加个位，加十位，再加进位。
    说量子是集合计算过于牵强，就算是集合运算，也要说明基于哪些因数（值态）的集合。否则，集合如何定义？作为一种电脑，如果没有明确的值态怎么说都说不通，这就是那么多解释量子计算原理的都是闪烁其词的根本原因。目前的二进位电脑是基于两种状态的集合（0与1），它能进行大于二的计算，在于它解决了进位问题。基于集合运算，却说不清楚集合中具体因数的具体状态，它一步到位的计算结果怎么体现？在输出值域B只能随机取出一个有效值y，但当需要取出全部有效值时仍需要多次计算，这样的量子计算没有意义！
    计算功能的强弱，在于计算的原理，而不在于计算的载体。一步到位得到计算结果，的确是计算性能的最高境界。但基于量子计算不能真正如愿！因提高量子计算装置的准确性有实质性困难；因它一开始就没有准确性的前提，即没有具体值态描述。这与一步到位得到计算结果的愿望不相称。
    基于准全系系统论，我们确定了准全息空间结构计算原理。基于这一原理我们设计实现了16进制空间结构电脑，它可从各方面超越量子计算性能，且更符合人脑功能机制。因而不能再在量子计算上继续烧钱了！
    基于二值态计算就是二进位电脑，基于三值态计算就是三进制电脑，基于十六值态计算就是十六进位电脑。传统观念认为确定多种值态计算需要有多值态元器件。如十进位电脑，就要有十个值态的元器件，这的确不是容易解决的事。我们之所以能够基于空间计算理论实现16进制计算，是因为我们用空间位置确定了整数的计算关系，用编解码器确定具体的值态，因而轻而易举的就能实现16值态16进制计算。如果用量子计算实现16进制计算，恐怕再用10年都实现不了。如果有人要问量子电脑是几进制的？答案一定让你扫兴，具体的值态都给不出，能谈到几进制吗？ 
    基于准全息空间结构计算理论设计的16进制电脑，类比量子的所谓集合运算，它的一个位是0－15个值态的集合，用四个二进位位元就能表达。相对于二进位电脑的一位元，虽然多用了三位，但却能多表达14个值态。如果是8位，则能表达4294967296个值态，而二进位的8位元仅能表达256个值态，同样是用二进位位元表达，后者用32位仅比前者的8位多用了4倍，但两者的计算能力相差16777216倍。
    用四位二值码表示16个值态，是目前最佳的数值表达，如通常认为16进制电脑得用16个值态，但用四位二值码即可表达。假设构造16进制的64位元电脑，计算能力并非是2的指数级增长，而是16的指数级增长。假设用二进位电脑实现64位元16进制电脑的计算能力，肯定是不可能的事情，就算基于两态纠缠的量子电脑也是不可能的事情。
空间结构计算是怎样超越量子计算的，不妨具体说明如下：
   
   

           图b

    左图是16进制空间结构电脑一个位的简略原理图，有A、B、C三个双向输入输出埠。A+B＝C，因为逻辑可逆，故C－B＝A，C－A＝B。A、B、C的赋值可以是0－15值态中的任意一个值态（通过编解码器确定），相对于二进位一个位，它的输入输出是16值态之一，如果是64位计算，其值态范围就是64位的16次乘方。
    图中的D是以图1为逻辑结构模式设计的闸阵列，体现整数的加减运算关系。它比传统电脑及量子电脑高明之处，在于A口B口C口都可多位并行输入输出及进行计算。A口B口c口的输入输出都是叠加态，且多位运算时，又都是读写算同步完成，是真正的一步到位得到计算结果。既不用中间结果探测也不用最后结果探测。如果用量子计算完成16值态16位的稳定计算，恐怕再有十年都做不到，且其普适性应用还无法预期。而我们前七年有一千万元经费支持就能做到，可我们拿不到。但用于量子计算的经费可谓不惜血本！
    从系统论的角度讲，一个具有运算功能的系统，一定是系统因数体现组合与分解（运算）的关系。而量子计算给不出因数的这种关系描述，因而说不出计算原理及几进制计算就一点也不奇怪。
    量子纠缠的本质就是量子结构，讲不清楚量子纠缠就讲不清楚量子因数（状态）之间的作用关系。量子因数不仅仅体现互补关系，还体现因果、逻辑或计算关系。假设把量子看作一个整数集合，整数因数的加减运算关系就是量子结构。假设把量子看作有理数集合，那么有理数因数的乘除运算关系就是量子结构。去掉了系统的某一个因数（整数或有理数），系统马上就会解体。但上帝不创造废物！一个系统的解体一定会使另一个系统诞生！层层叠叠的系统互为因果关系，此消彼长生生不息。就像人类每天都有出生的小孩，每天都有故去的老人一样。
    量子研究发展到今天，必须搞清楚如下几个问题：
    一是研究量子的目的性是什么？为了寻找终极粒子？对不起，这是人类发展史上最为愚蠢的想法！因为终极粒子不存在！宇宙空间也不存在奇点！宇宙空间只有层层叠叠的系统，每一个系统体现的都是个性与共性的统一。系统是系统的生存条件及生存环境。不是上帝创造系统，而是系统创造了系统。只有系统才能转换物质、能量及资讯的存在形式，及转换自身的存在形式。基于系统论研究并构造系统，是历史赋予人类的使命。
    二是理论基础。有理论基础的研究是有预期研究，无理论基础的研究是无预期研究。就像小孩拆钟表，明明知道拆开了就组装不起来，可还是要拆，请问你是为了拆而拆吗？任何研究都要讲究研究的闭环，或是归于实用或是归于理论。超距作用即便存在，也一定不是单纯的基于量子进行解释，包括生命、意识等都一定要基于系统论进行解释。基于系统研究系统有无数的事情可做，虽然很难，但只能这么做。
    三是科学价值何在？从分析与综合统一的角度讲，两者不能偏废，最佳方案是寻找一个平衡点。就像聪明的小孩拆钟表，拆之前就要考虑如何组装，甚至能总结出制造钟表的理论与技术依据。我们并不否定还原论，还原论在科学发展史上不可或缺只是不能滥用，在量子研究领域更需要基于系统论进行研究！未来的物理学只能是进一步完善化学元素周期表（物理学基因图谱），并基于它分析与综合。分析是继续用还原论区分元素的不同，及元素的组成；综合是基于不同的元素构造不同的系统，是用系统论探究系统的结构及其作用机理。
    本文总结：
    1、基于还原论与现有的技术基础进行量子研究，导致悖论是必然的。
    量子研究必须以系统论为基础。
    2、量子研究必需遵循“分析与综合统一原则”，要么把量子看作一个系统，要么把量子看作系统的因数。没有有效的分析就没有有效的综合，反之也是一样，没有有效的综合也不会有有效的分析，只进行分析没有出路。
    3、遵循结构与功能统一的系统论研究法则，才能最终解释清楚电磁、引力、光电的产生、传播与转换机制。遵循定域性及因果关系法则，才能讲清楚量子的本质属性。
    4、意识是极其复杂的生命系统属性，不是量子系统属性。超距作用即便存在，也不是体现于量子系统功能层次。未来的确能够传输系统，但前提是能够构造系统。意识虽然类似超距作用，但必须基于系统的同构性才能明确感知及解析。目前的理论与技术基础远远达不到这样的水准。
    5、量子计算并非最佳计算，并行一步到位的计算的确能够实现，但不是基于量子计算，而是基于准全息系统论的空间结构计算原理才能实现。
    6、隐态传输不必借助量子理论，基于互补理论基于传统通讯技术就能实现。
    7、中国需要建立起公平的科研竞争机制。

    为系统化介绍准全息系统论及其应用，我们推出系列论文：
    1、    准全息系统论；
    2、21世纪的电脑；
    3、迟到的中国芯及电脑系统集成战略；
    4、谈未来电脑与人工智慧的发展。