量子革命,不止是计算机,还有热力学。

上一次热力学崛起,是工业革命,蒸汽机、内燃机、电厂,能量转换定义了现代工业。现在,热力学的战场,来到了量子世界。
传统热力学,关注的是大规模系统,锅炉、发动机、气体膨胀、做功。定律明确:能量守恒、熵增定律、绝对零度不可达。百年间无人撼动。但物理学的发展,总会逼近极限。
极限之一,是小系统,单个原子、单个电子。千亿兆个分子构成的气体,一定符合热力学定律,可单个粒子呢?气体压缩膨胀可以做功,但如果只有一颗粒子?信息、概率、统计,开始变得重要。
极限之二,是远离平衡态。蒸汽机、汽车发动机,最终都会趋于平衡,但生物体不会。人体温度37℃,环境温度变化不定,热力学如何描述一个永远不平衡的系统?
极限之三,是量子世界。电子轨道、波粒二象性、叠加态、纠缠态,这些概念在热力学框架下如何解释?量子计算机能用的,热力学就不能用?
所以,量子热力学横空出世。
它不是一个新领域,而是一场新解读。早在1930年代,物理学家们就开始思考量子系统中的能量转移,1950年代就有了第一款理论上的“量子发动机”,但主流物理学界并不买账。因为热力学是大尺度科学,而量子理论是微观科学,两者泾渭分明,没必要纠缠。
但时代变了。
2010年之后,计算机发展推动量子信息科学崛起,信息科学反过来推动物理学革命。信息,可以像能量一样成为一种资源。量子系统中的信息变化,可以直接影响能量转换。这让整个量子热力学从边缘理论,进入实验研究。
最经典的实验之一,是信息换取做功的“思维实验”——斯特林引擎的量子版。
这就是“Szilard 引擎”,由物理学家 Leo Szilard 提出:设想一个盒子,里面有一个气体粒子,我们知道它在哪个半边。插入隔板,粒子只能撞击隔板一侧,推动隔板移动,带动负载做功。核心点在于:如果我们提前知道粒子的位置,我们就能换取能量。
这就是信息能做功的原理:热力学不仅仅是能量,还涉及信息。如果一个系统的微观信息可以被利用,就能用来完成能量转换。
物理学家 Charles Bennett 进一步推进,提出“Landauer 限”:删除一比特信息,必然要消耗能量。换句话说,信息存储不是免费的,计算也不是免费的。计算机运行时会发热,原因就在这里——删除数据不是白干的。
如果计算机继续发展到量子计算,怎么办?量子比特(qubit)能不能逃过“Landauer 限”?答案是不能,但可以优化。
量子系统允许“可逆计算”,理论上可以减少能量损耗。但最离谱的,是利用量子纠缠消除熵增的影响。2011年,物理学家 Lídia del Rio 证明,量子纠缠可以作为“燃料”来进行信息擦除,同时产生净功。这颠覆了一切传统概念:在经典系统里,信息擦除一定要消耗能量,但在量子世界,信息擦除反而能输出能量。
如何理解?纠缠本质上是两个量子系统的强相关性。一个系统的信息可以部分“存储”在另一个系统里,这种“隐形存储”让信息擦除变得廉价,甚至可以反过来取能量。
这不是纸上谈兵,已经有实验。
芬兰团队在 2018 年用单电子实验,验证了 Landauer 限:在极低温环境下,他们测量了单个电子的存储和擦除过程,发现理论与实验完全匹配。
更实用的是量子冷却机。
如果量子计算机要运行,必须保证量子比特处于极低温度,否则量子态崩塌。但如何冷却?传统冷却方案功耗太大,物理学家提出了一种新方案——量子自冷却。
2022年,瑞典 Chalmers 大学的团队制造了“自运行量子冷却机”:一个小型超导量子系统,可以自动把热量从一个部分转移到另一个部分,不需要额外控制。这个设备不光能冷却量子比特,还能应用在其他需要极端低温的实验中。
这说明,量子热力学不仅仅是理论,它正在变成现实技术。
未来的量子技术,很可能是由这些热力学定律塑造的。
量子计算的能效极限:经典计算受 Landauer 限制,但量子计算能否突破?未来的量子计算机可能会利用纠缠来减少能耗,突破计算极限。量子发动机和热机:虽然现在量子发动机的功率微乎其微,但它们可能在某些特殊场合有用,比如极端环境下的微型能源设备。量子热机与生物学:生物体本身就是非平衡热力学系统,未来量子热力学可能会帮助理解生物系统的能量转换,甚至帮助生物计算机发展。量子信息存储与传输:如果信息存储真的需要能量,未来的存储设备是否可以用量子方法优化?量子通信是否可以绕过能量消耗?从蒸汽机,到内燃机,到信息机,再到量子机,热力学每次突破,都会带来工业革命。
这一次,量子热力学,可能比以往更深刻。
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❌质能方程是一个鬼把戏!!!———能量的具体内涵是动能和势能,是物理公理规定的物理概念。物质质量是其不变的内在本质,能量(动能和势能)都是物质相互作用和相对运动变化的度量(质量不变),是变化现象。能量不是物质的本质,咋能与孤立质量等效???场无质量居然有能量?………数学(包括逻辑)都是基于物理公理的演绎,超越物理公理的数学能量理解当然是虚幻(1+1=2是自然哲学/物理公理,牛顿定义自然哲学公理作为数学原理)。………🍎🍎物质的本质是带电质量体,物质不灭,电荷守恒,电磁力与万有引力统一于物质的不变本质。能量,力,场,波等宇宙一切自然现象,都是物质/粒子相互作用相对运动的变化现象,变化现象当本质(不变现象)是思维错乱丧心病狂。号称物质是波/波是物质/物质是能量,都是搞骗。质能等效是脱离基本公理的数学虚幻,欺师灭祖&蔑视自然,祸害基本概念和认知方法。———有人知道悖论斯坦的狗屁能量内涵是啥吗???狗屎核弹方程是如何应用的???………有趣的是木星象太阳一样自发光,它们的大气也相似。木星是裂变发光还是聚变发光??木星大气中的氦和氢有没有可能是裂变反应释放的???
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⭕️粒子对撞机能创造新物质吗?不!!只能产生一些破碎(质量亏损)。核能化石能太阳能都是释放光子/电磁粒子, photon energy and photon behavior discussions,物质包括光子本质是带电质量体都服从牛顿力学。正负光子(中微子)是电子质子撞击的破碎,强大电斥力(10^36倍引力)发射碎块到达零电势区获得真空光速,极强大电磁力平衡是稳定光子间距/波长的关键。原子内遍布真空,极小光子惯性飞行,有引力场轨道运动与逃逸折射或撞击,有斥力场散射反射等。电子质子不易获得高速,原子惯性飞行穿透材料条件也差太多。中子大冲量撞击原子核是产生光子(核能)的关键途径,电子撞核/质子撞轨道电子,冲量都太小。……加速器驱动的次临界核能可获得无穷能源,且不受现有裂变材料的局限。⭕️热量温度是光子辐射(热质说),高温体辐射更多光子吸收低温体辐射的更少光子,温度传递只能由高温体到低温体(熵增是数学,原子获得光子动能相对运动带来生命生机不是绝望)。高温体辐射更多动能光子,当然微观运动更剧烈(热动说)。无光子辐射是绝对零度/可怕,宇宙背景辐射超过且接近绝对零度,获得绝对零度极难。
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❌证实/证明理论是骗术:::需要证明的真理/理论是骗,号称证明真理/理论也是骗!!!真理理论作为预测未来的全称命题,证伪当然有效,证明/证实当然无效。号称证明XX论和万有引力定律,都是骗。实验只能证明具体现象是真实。 认知自然/想知道能不能趟过一条河?没有经验知识无法演绎应用,创造假说也没用,只能依靠观测归纳。所有自然规律都是对过去的归纳,未来不变,不变的原因是不知道,只能信任自然!——“相对真理”也是骗术,真理是客观存在的绝对真理,人类诞生之前月亮不运动吗??引力有没有??都是显而易见!仰望星空信任自然的地心说需要认知进化,能否定绝对真理??地心说依据的现象变了吗?没有!号称相对真理是悖论斯坦蔑视自然_欺师灭祖_搞骗的伎俩。❌❌大胆假设(规律),细心求证,都是骗术,是悖论斯坦发家(科学家)的“两头骗”!用假设猜想后脑勺肯定没用,搞1000年可解释一切稀奇的鬼故事(假说假设,不是公设假定)也真不了,牛顿自然哲学反对任何创造假说!!!无人机,潜水艇,轮子,核弹的发明创造都是由公理和观测经验大胆演绎的结果/现象,与自然复杂现象一样,真理不变现象无穷多。质能方程演绎狗屎造核弹有用吗?
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光速不变假说见证了高超的骗术!……光速可以测量,测量速度需要参考系,参考系改变了测量结果不变吗??笑死人了。 ———任何全称命题证伪当然有效,证明/证实当然无效。全称命题光速不变违背相对速度自然公理,已有效证伪!!!任何数学演绎能推理出来全称命题“光速不变”吗???无论多少次实验能证明全称命题“光速不变”吗???任何实验精度能证明“光速不变”吗???光速不变只能是创造假说当然是骗。相对光速/光速变化/超越光速当然都是正常现象。 光子穿越太空的引力偏折是光速不变吗??光反射驱动光帆光速不变??相对速度变化导致多普勒效应和红移,是光速不变??光子离开黑洞速度变吗?光子进入黑洞速度(当然超越光速)也不变吗?掩盖谎言需要更多谎言!………光速常数C是电磁经验公式的一个常数,不是光速不变,地球引力常数G当前还在努力提高观测精度。———量子不确定性原理如何解释光速不变这种无限的确定性???号称场的速度是光速,地球速度显然不同,难道地球场跑掉了??
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❌波与场❌都是数学当物理,捉影弄鬼的把戏::水波/声波/沙丘波是物质/粒子相对运动的宏观时空分布。水本质粒子是不变存在,水波是可有可无的变化现象。❌波粒二象性?以干涉衍射现象否定光是粒子,又去解释粒子干涉衍射,是骗术笑话。更荒唐在于二象性祸害了认知自然的核心根基/同与不同的确定性。❌场是数学虚幻,只能由源完全确定,无源场不可观测(源/月球潮汐力不是XX场力,源能量不是场能量),物质的场到处飞吗?飞的方向如何确定?场速是光速,地球速度显然不同,地球场跑了吗?………赫兹电磁波实验,激励源是电火花,感应接收也是电火花,显然是光子动能传播与光电效应(发现晚于赫兹实验),用了电磁波来解释而已。电磁波理论(尚未发现电子)只是基于宏观电磁观测的数学方法,牛顿的物质相互作用相对运动才是一切宏观微观现象的唯一根本!!带电质量体是物质本质属性,不需要也不可能由变化磁场产生,磁力对电磁粒子做功影响了正负电荷分布而已。❌水波声波不可能象光子一样真空直线传播。光是电磁粒子,当然可以穿越真空且与物质有相互作用。两朵乌云包括光电效应当然都是电磁理论的谬误证伪,骗子借机祸害经典力学体系,何其疯狂??
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⭕️⭕️天不生牛顿万古如长夜………牛顿,站在自然哲学的巅峰,其后的哲学家都在山脚下爬,很多爬行的方向都是错的。莱布尼兹说,人类数学的一半工作是牛顿完成的。而且,牛顿让数学插上了翅膀得以进入物理现象演绎的新天地。牛顿建立了自然科学的大厦,其它人只是搞搞门窗,还有不少坏人总是趾高气扬地挖科学大厦的墙脚。。。
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前天有人打了一个很响的臭屁,比蝴蝶效应还要猛。今天果然下雨获得了应用,臭屁的应用十分广泛。………为什么世界上只有三个人懂的XX论,获得了如此广泛的应用呢??答案只有孔乙己知道!
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❌一群孔乙己,看不起短衣帮(看不起牛顿的经验归纳/实践出真知,迷恋悖论斯坦假说鬼把戏),自己受害于悖论斯坦创造假说和科幻之乎者也邪念,天天诠释相对论假说之乎者也,相对论长衫子实在是破烂(都是假说瞎编皇帝新衣,也木有理想惯性系)也不忍脱了去。搞假说,读书人偷书不算偷/假说科学不算假,趾高气扬地祸害子孙祸害国家!!!指桑骂槐骂“民科”(实际也是孔乙己,民科民粹是不知为不知,与伪科学何干???),都以为自己是举人(官科)!狗咬狗狗咬人。笑死个人。一些孔乙己只能挨丁举人的毒打。[偷笑][偷笑] 假说对假说,永远凑不拢,天天去搞假说之乎者也孔乙己骂假说孔乙己,骂短衣帮,号称修正牛顿。笑死人了。🐶🐶更爱真理是人类良知,更爱破烂长衫子是堕落,擅长崇洋媚外假大空!………相对论假说之乎者也,就是孔乙己的破烂长衫子。据说,全世界懂相对论假说之乎者也的人只有三个。但是,迷信相对论假说之乎者也的孔乙己,数量巨大!
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真理都是简单的,不证自明(不变现象)无法证明(全称命题/可证伪/乐于被批判)。悖论诠释百年号称证明(全称命题)是骗。古希腊哲学对真理的理解 —— 真理是不变的现象。水流现象千变万化是真实/不是真理。水往低处流,指南针,太阳东升西落,物质不灭,能量守恒,电荷守恒,1+1=2,绝对时空,相对速度,……都是不变的现象/真理/知识/知道/确定性。居然有人号称人人不知的空间弯曲是真理,还胡编人人可知的时间是虚幻!!都是缺德笑话。科学/哲学追求确定性(知道)是生存的必须,鼓吹不确定(不知道)❌是鬼迷心窍丧心病狂。不变现象(科学)是观测归纳不是假说证明不是解释稀奇。所有物质100%由带电质量体/粒子构成(不变现象/本质),电子质子结合成中子,正负光子结合成中微子。……不显电性的中子,中微子,穿透材料/等离子体/微观电磁结构的能力强大,中微子极其微小,必然是穿透物质材料的惯性运动冠军。电子质子光子都带电,穿透力当然不行。——物体材料边缘亚原子尺度正负电场密集分布,带电光子电子受引力斥力作用,分裂成双缝干涉条纹,边缘衍射条纹,奇怪吗???
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❌以太的小胆太小了???以太是波动学派的(根基)托辞遮羞布,悖论斯坦干脆厚脸皮直接骗,让波搞独立单干/和物质质量说拜拜,来个二象性指鹿为马,无源场也用上!再诠释诠释,高速低速搞区别对待,宏观微观弄成不同,质量尺寸时间都弄成可以变,能量搞成数学能量,,,还不行?绝对时空也不要了,相对运动搞成残废/让光绝对运动,相对时空更美妙可惜惯性系不同意。又不行了??什么能难住骗子呢?换个假说继续骗,搞广义的,把空间也搞弯,轨道电子不干就不管它了,物质相互力也弄点鬼,,,,用假说无中生有(🍎哈哈,我说有鬼谁能证无?)号称证明全称命题,脸厚怕啥?坚决把大胆假说革命进行彻底/1955/game over? ❌❌悖论斯坦,悖论潘多拉,终身搞骗祸害人类科学。一个终身肮脏的灵魂。
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量子纠缠笑话——宇宙浩瀚。。。物质本质是带电质量体,普遍有力的相互作用和相对运动,是永远不变的。⭕️邪门纠缠比找六亲不认邪门女朋友邪太多了!!!!❌独此一女六亲不认???独此一男六亲不认???必须纠缠必然纠缠???❌如何找到独此一女???如何找到独女的独此一男???这种纠缠是万变中不变的真理吗?———观测归纳认知自然,从来如此,只能如此。在万变中寻求不变的真理,如,物质不灭,能量守恒,1+1=2等等。常常有人宣称,暗物质占XX%,只是人类观测不到!!物质是普遍相互作用的,有条件当然可观测。………号称有鬼只是你看不到,永远不可能露馅的鬼把戏,高明吗???
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⭕️科学/哲学追求确定性/真理/知道,是生活的必须。自然绝对诚实/决定论,意识作用于人体(物质)对自然现象有扰动。🍎苏格拉底说,万变中寻求不变的真理/本质(指南针,能量守恒,1+1=2等)。没有确定性(不知道),如何利用自然?………水流复杂现象千变万化是真实/不是真理,有观测不确定性,水往低处流是不变现象/真理/知识/确定性。瞎搞不确定搞虚幻,量子X学祸害子孙祸害国家!空间连续可入,位置和速度精度是无限的/确定的。光粒子电荷质量大小(能量)不连续,不是运动/能量不连续。❌不确定性原理是胡编假说搞骗!同与不同的确定性是认知的根本,“波粒二象性”祸害了这个根本!!🍎绝对真理客观存在,人类诞生前月亮不运动吗?引力有没有?不言自明!仰望星空信任自然的地心说(条件真理)需要认知进化,能否定绝对真理吗?地心说依据的不变现象变了吗?没有!号称相对真理是悖论斯坦蔑视自然欺师灭祖的鬼把戏。❌科学发现不变现象/真理是生存智慧,悖论斯坦追求把不同弄成相同(统一场、统一基本力)?这是不是搞骗祸害子孙祸害国家?号称场是光速,地球速度显然不同,地球场跑了吗?
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❌解释光电效应是个笑话。物理机制根本没有涉及,对光谱特性,对光电子能量分布,对偏振和温度影响等都不能解释。是半知乱解,害大于利(笨蛋好于坏蛋)。发现光电效应是宝贵的金山,本是一条通往微观世界的大道。胡编解释光电效应不是真理,是毒药祸害,掩埋了科学真相阻碍了求知探索,贩卖自然因果骗术!!!………证明光速不变(全称命题)是胡编!光反射驱动光帆恰恰证伪了光速不变。多普勒效应和红移就是相对光速变化。光子进入引力场比如黑洞光速不变??光子穿越太空的引力偏折是光速不变吗???⭕️迈克尔逊-莫雷实验结果的理解::证伪了麦克斯韦的电磁以太/电磁波学说,有质量的光子惯性运动,一点也不奇怪。光子对实验装置相对速度基本不变,两路速度差极小,地球重力对光子速度影响太小10^-16,也测不到,近似为惯性系。