![关于超光速与量子分形的能量交换描述方法[J]](https://img.doczj.com/img3c/01t52fgpdr0tnemwhilk-c1.webp)
![关于超光速与量子分形的能量交换描述方法[J]](https://img.doczj.com/img3c/01t52fgpdr0tnemwhilk-42.webp)
阎坤关于超光速与量子分形的能量交换描述方法纺织高校基础科学学报～. [J]. , 2004, 17(3):223227. 223 Yan Kun. Energy-exchange descriptions on the superluminal velocity and quantum fractal[J]. Basic Science Journal of Textile
Universities(in Chinese), 2004, 17(3):223～227.
关于超光速与量子分形的能量交换描述方法
阎 坤
(西安现代非线性科学应用研究所, 西安 710061)
摘要：通过对能量交换方程的深入讨论，给出了粒子超光速运动及量子分形的表述形式。结果表明，基于能量交换方程，能够确立既包含超光速运动，同时又融合Einstein 狭义相对论及量子理论有关结论的一致性描述方法。
关键词：超光速，量子分形，能量交换，粒子分形运动
中图分类号：O412 O413 文献标识码：A 文章编号：1006－8341(2004)03－0223－05
Energy-exchange descriptions on the superluminal velocity and quantum fractal
YAN Kun
(Xi’an Modern Nonlinear Science Applying Institute, Xi’an 710061, China)
Abstract By exploring the energy-exchange equation of a particle, the expressional forms of superluminal velocity, fractal motion of a particle and quantum fractal are studied deeply. As a result, It shows that a tentative theoretical frame which includes not only the superluminal-velocity motion but consists with Einstein special relativity and quantum theory can be established.
Keywords superluminal velocity, quantum fractal, energy exchange, particle fractal motion.
0 引 言
Einstein 的光速守恒原理认为光速在所有惯性系中的速度不变[1]，其一结论为物体的运动速度不能逾越光在真空中的运动速度；在Planck 能量子观念的基础上，Einstein 进一步地给出关于光的频率形式的能量描述[2]。这是二个近于交融的基点，虽然由其得到的粒子质能关系及波粒二象性结论与实验相符，然而关于粒子的超光速运动及
波粒二象性的本质研究一直在进行着[3～9]。
如果能够建立既包含超光速运动形式，同时又融合Einstein 狭义相对论及量子理论有关结论的一致性描述方法，则仍是有意义的研究方向。
本文下面通过对能量交换方程的深入讨论，初步给出这一方法框架的轮廓及其中的部分细节。
1 光速守恒的近似性与能量粒子的可交换能量
考察一坐标系K ，其中一子坐标系K’以速度V 在K 系沿x 轴作正向运动，K’系在K 系中的x 轴向长度为，K’系与K 系具有相同的介质，光在此介质中运动的本征速度为。这里考虑光波在进入介质中时其运动速度转变为本征速度的转变距离与a 比较可忽略。
a c 当K’系与K 系的二原点O’与O 重合时，从K 系x 轴的负向射来的一光波进入K’系中，随后离开K’系再次进入K 系中；但如果K’系虚拟延伸其x’轴正向，即虚拟认为光波还仍在K’系中运动，得K 系与K’系的坐标位置与时间的描述为
)',()'),()(()',(111ct ct a Vc ct a c t c a c V c x x +=?++=??? 。 (1)
在此情况需，否则光波不能进入K’系。
c V <如当K’系与K 系的二原点O’与O 重合时，从K 系x 轴的正向射来一光波进入K’系中，随后离开K’系再次进入K 系中；如果K’系虚拟延伸其x’轴负向，即虚拟认为光波还仍在K’系中运动，可得K 系与K’系的坐标位置与时间的描述为
)',)1(()'),()(()',(111ct a ct a Vc ct a a c t c a c V c a x x ??+=?????=??? 。 (2)
在此情况，K’系运动速度可以大于、等于、或小于光速。
由（1）式，如果，则有
ct a Vc <
收稿日期 2004－06－20。
作者简介 阎坤（1962～），男，吉林榆树人，西安现代非线性科学应用研究所高级工程师，主要从事非线性科学研究及应用工作。
(Email: yankun@https://www.doczj.com/doc/3a14767290.html,)。
)',()',(ct ct x x = 。 (3)
（3）式即光速守恒原理。在相对论中，光速守恒原理实质上是直接赋予了光速较其它速度为无穷大的内涵。虽然Einstein 及Dirac 的有关研究结论已获得了许多实验的支持，但光速守恒原理确为强近似性的原理。上述分析表明：
(1) 物理世界的坐标系是物质系统的数学抽象，坐标系的尺度依赖于物质系统的尺度；
(2) 当粒子运动离开物质系统后，不宜将其坐标系的轴延伸至系统以外对粒子进行本坐标系的直接物理描述（可数学等效），而宜在物质系统所在的背景介质下的坐标系予以描述；
(3) 物理规律的数学描述具有物质方面局部的、层面上的限制，其数学推演的方向、结果应具有明确的物理意义，不宜将此数学描述不加物质方面考察而进行放大范围、跨层面应用。
参照M 理论的弦模式、逻辑力学理论[3]及光子结构论[4]的平行构造模式，可构造出适于能量交换的光子及能量粒子二级物质构造层面的双闭弦模式，这其中能量粒子又是由二个闭弦光子链构成。以能量粒子为例，得其中一个闭弦光子链的转动惯量、旋转能为
)5.0,5.0(),(22p p rr ωI R m E I =，
)25.0,5.0())5.0(5.0,5.0(2p 2p p 22p p 2p p c m R m R m R m ==ω， （4）
式中为能量粒子质量，、p m p R ω、分别为其中一个闭弦光子链半径、旋转角速度及旋转线速度。
c 依据上述方程得二个闭弦的旋转能、及由其构成的能量粒子整体运动的动能、动量为
),5.0,5.0(),,(po 2po 2po po pok por c m c m c m p E E =，
式中、c 为能量粒子的质量及运动速度。
po m 当能量粒子与其它粒子作用时，有三种能量交换的极限情况：其二个构成闭弦光子链皆未开裂、仅有一个闭弦开裂、二个闭弦皆开裂，由上式得能量粒子可交换能量的这三个层面为
),75.0,5.0(),,(2po 2po 2po pomax pomid pomin c m c m c m E E E = 。 (5)
如无特殊说明，以下皆考虑能量粒子弦模式可交换能量在（5）式中的最大极限情况；故一般地，能量粒子与其它粒子作用后，其能量的变化正比与质量变化 2
po pomax c m E =po 2pomax m c E Δ=Δ。 (6)
根据（6）式及能量守恒定律，如与其它一粒子作用后能量粒子质量增加m Δ，而粒子质量减少m Δ，则该粒子释放能量为
m c E Δ=Δ?2， (7)
相反，如能量粒子质量减少，而粒子质量增加m Δm Δ，则该粒子吸收能量为
m c E Δ=Δ2。 (8)
（7）、（8）二式在方程形式上与Einstein 质量能量方程相同，初步表明Einstein 质量能量方程与能量粒子弦模式可交换能量的极限形式相联系。在这与其它粒子的相应作用层面上，光子及能量粒子本身处于或消损、或增长的变化过程中。
在此需要指出，上述光子及能量粒子的双闭弦构造，仅是一种经典力学的能量诠释。
可以证明对于这种双闭弦构造，其实验判据为其折射定律仅为下式当0=γ时的极限解
,sin ])(1[sin )(sin 22112221122γαβ???+=c c c c (9)
式中、分别为光子或能量粒子在两种存在接触面媒介中的运动速度；1c 2c α、β、γ分别为光子或能量粒子入射线、折射线、偏振面与两媒介接触面法线间夹角。
2 能量交换方程与超光速运动
目前，国内外学者在微波波导技术中研究超光速实验[5~6]。在这里我们将应用能量交换方程，讨论粒子超光速运动的物理内涵。
根据（8）式及能量守恒定律，当粒子与能量粒子相互作用吸收能量，，对粒子作功为m c E Δ=Δ2s F Δ时，
有能量交换方程
0)()(222=Δ?Δ=ΔΔΔ?Δ=Δ?ΔmV V m c s t
mV m c s F m c ， (10) 0d )(d 1221=????V V V c m m 。 (11)
当粒子运动速度时，由（11）式解得粒子运动的质量、动量、动能解为
c V <))(1,)(1,)(1(),,(202120210210
c m Vc c m Vc V m Vc m E p m ????=???。 (12)
由上述能量交换分析可知，相对论的结论（质速关系式、动量及能量关系式）也可由能量交换方程（11）式得到，但这里是在与相对论不同的物理前提和基础下得到的。类似的分析方法可参见文献［9］。下面根据能量交换方程，讨论粒子在释放能量、吸收能量二个过程时的超光速运动表述形式。
根据（7）式及能量守恒定律，当粒子与能量粒子相互作用释放能量，，在与释放能量的相反方向作功为时，根据能量守恒定律，得此能量释放过程的能量交换方程为 m c E Δ?=Δ2
s F Δ0)()(222=Δ+Δ=ΔΔΔ+Δ=Δ+ΔmV V m c s t
mV m c s F m c ， (13) 0d )(d 1221=++??V V V c m m 。 (14)
解得粒子在能量释放过程中运动的质量、动量、动能解为
))(1,)(1,)(1(),,(212
020210210
???+?++=Vc c m c m Vc V m Vc m E p m 。 (15)
由（15）式，当、、时，分别得
c V <
,(),,(2000V m V m m E p m = ， c V << (16) )2
21(,22,22(),,(2000c m c m m E p m ?= ， (17) c V =),,(),,(20001c m c m cm V E p m ?= ， (18)
c V >>当粒子与能量粒子相互作用在区吸收能量，，对粒子作功为时，速度将从向
靠近，根据（11）、（18）式，可解得粒子在此超光速过程中的质量、动量、动能解为 c V >m c E Δ=Δ2
s F Δc V >>c )1)(,1)(,1)((),,(20212
0210210
c m Vc c m Vc V m Vc m E p m +???=??? 。 (19)
上述分析表明，粒子的超光速运动描述形式与低于光速时的Einstein 质能关系式可用同一物理基础即能量交换方程得到，但（15）及（19）式是不同于相对论的新结论。在这里，光子及能量粒子在上述诸式中是被交换的物质能量层面，其本身不能由（12）、（15）、（19）诸式予以描述；同时，深入的研究还将确定具体能量粒子每条闭弦光子链含有光子的数目，以进一步给出单个光子的质量。下面依然根据能量交换方程，通过对背景介质可交换能量的讨论，分析粒子的波动属性。
3 背景介质能量交换方程与量子分形
上面给出的粒子超光速运动描述基本是属于粒子性的、统计性质的；在更细微的层面上，粒子与背景介质（诸如真空）间的相互作用还导致粒子运动呈现出分形特征。下面的研究结果初步表明，由于粒子与背景介质相互作用，导致粒子在基线附近作多尺度自由程螺旋折线运动，同时背景介质形成含裹粒子的运动波包，Newton 理论即描述了其中粒子运动的基线轨迹。
当粒子运动在背景介质中时，部分背景介质将与粒子相作用，使粒子在原运动曲线附近作Brown 运动，即粒子在附近沿运动自由程构成的螺旋折线上运动，该折线具有于上生成的升维分形曲线在一层次上的
L 0L 0L 0L
性质，粒子运动的自由程—折线长度即为的分形单位，此粒子螺旋折线运动亦为分形运动。
L 粒子与背景介质间的相互作用导致了粒子运动呈现分形特征，其螺旋折线运动轨迹兼具有横波、纵波的复合性质，等效在基线上则表现为脉动、跳跃；同时粒子对背景介质亦产生周期性作用，改变了背景介质的分布状态，使其进行周期性涨落，形成含裹着粒子的运动波包。其一整幅图景是，粒子与背景介质相互作用，导致背景介质局部呈现周期性涨落，粒子即运动在背景介质局部的周期性涨落波包中，表现在粒子方面则是其运动呈现出波动性，表现在背景介质方面则是其运动的涨落波包，粒子即被含裹在背景介质的涨落波包中。这是背景介质运动波包及含裹在其内的粒子分形运动二者的混合运动。
下面采用物理唯象方法，引入背景介质能量涨落方程假设，初步探讨背景介质能量涨落的可能规律。
背景介质能量涨落方程假设：背景介质与粒子相互作用时，用于能量交换的光子使背景介质的能量E 产生涨落，其涨落的频率与相应时间间隔交换光子的数目成正比，能量f E 成为
)1(B f E E τ+= ， (20)
式中τ为待定时间常数，为背景介质涨落频率为零时的基底能量。
B E 由（20）式，得粒子与背景介质相作用引起背景介质能量的变化为
f E E Δ=ΔB τ ， (21)
与Planck 频率能量方程比较，可确定上式中po po hf E =h E =B τ为Planck 常数，
（20）、（21）式成为 f h f E E Δ=Δ=ΔB τ ， (22)
hf E E +=B 。 (23)
下面根据方程（22）式讨论粒子分形运动的自由程（分形单位）表示形式。
考虑粒子在与背景介质能量交换的过程中运动速度V 在其分形运动的自由程（分形单位）λ内近似为常量
),(),(ττλλt V Vt Δ=Δ ， (24)
式中，为背景介质能量涨落的频率。
1
?=f t τf 根据（22）式，粒子与背景介质交换的能量为 f h E Δ=Δ ， (25)
相应地粒子作功为
λΔ=ΔF E 。 (26)
由（24）、（25）式得
λλττττΔ?=Δ?=Δ?=Δ=Δ???V h t V Vt h t ht f h E 2222)( ， (27)
由（24）、（26）式得
)()(mV V t mV F E Δ=ΔΔΔ=
Δ=Δλλτ
。 (28) 根据（27）、（28）二式得 0)(2=Δ+Δ?λλV h mV V ， (29)
故得（29）式的解为
1)(?=mV h λ 。 (30)
（30）式中的速度V 为粒子在分形轨迹上的运动速度，大于粒子等效在基线上的运动速度。
上式表明粒子分形运动的自由程（分形单位）与量子理论[2]中的De Broglie 波长具有相近的形式，初步证明粒子运动表现出波动性是由于粒子与背景介质间相互作用，产生背景介质运动波包与含裹其中的粒子分形运动，是粒子与背景介质间相互作用的能量互平衡在粒子上呈现的运动表现。
上述分析表明粒子与背景介质相互作用使得粒子具有波动性，但并不等效于某种波的运动也可直接表现为相应的粒子性运动。诸如电磁波，光具有电磁波的部分性质，但光在物质构成及与背景介质间相互作用的性质方面还当具有其本具的形式。
对于单个粒子在背景介质中运动，于粒子的运动前方设一开具二个相距很近窄缝的幕（对于电子可用晶体等材料）。由于粒子被含裹在背景介质的波包中，在运动方向上位于粒子前面的波包部分（粒子前波）先于粒子通过
二窄缝，在幕的另一侧形成干涉波的波长为
1)(?=mV h λ
的干涉介质。当粒子随后仅通过其中的一窄缝进入幕的另一侧时，干涉介质即使粒子运动在干涉介质波包的叠加方向上，表现出单个粒子具有波长为上述λ波自干涉的运动性质。
上述物理机制不仅适于微观粒子在背景介质中的运动描述，而且对于其它层面的物体在背景介质中的运动描述亦具有参考意义。粒子在背景介质波包中作分形运动，有位于粒子前面的介质运动波包部分，即粒子前波。这里粒子前波的物理表现类似于De Broglie 想像的引导波，但本质不同，引导波是De Broglie 在解释物质波时引进的基本属于概念层面性质的波，而粒子前波是粒子与背景介质相互作用能量互平衡在背景介质上呈现的运动表现。
然在更细微的层面上，粒子前波本身亦存在波前波。波前波在局部有限运动区域的细微结构上，波前有波，具有诸多的层面，构造上基本属于分维性质，是介质运动波包与介质本身的能量自平衡结果，其物理细节及数学描述仍是有待于我们深入研究的。
根据分形理论，分形曲线在一分形层次上的Euclid 长度、分形单位L L λ及其个数为
n ,),,(),,(0D L n n L ?=εελλ （31）
式中为分形基线长度，L 0ε为标度，为分形集的维数，为自然数；又得
D n ),(),(0101
L n L L D D D ???=λλ， （32） 故有在的理想条件下粒子运动的动量、动能及等效在基线上的平均运动速度为
11<
???
??????=L n hm L h n m hL n V E p D D D （33）
且对于粒子分形运动升维曲线集，其维数。
D ≥1根据（31）式及的性质可得当D ≥1D D ==min 1时，λ取极小值，p 、取极大值
E k ),)2(,,(),,,(2021021001B max k max min V L h m n nhL L n V E p ???
?=λ。 （34）
由量子理论[2]知（34）式中的为主量子数，而（32）
、（33）两式为量子分形形式，表明量子理论的主量子数形式为量子分形形式的极限解。
n 4 结 论
上述讨论给出了超光速运动及量子分形的能量交换描述形式，结果表明，能够基于能量交换方程，确立既包含超光速运动形式，同时又融合狭义相对论及量子理论有关结论的一致性描述。
本文讨论的内容基本是基于在光子及能量粒子二个层面的能量交换方程。但在更细微的层面上，能量表述形式应与目前我们所知道的Planck 能量（能量—频率方程）及Einstein 能量（能量—质量方程）的表述形式有所不同，如为结构分形维数的函数（目前在材料断裂方面已有断裂能量与裂纹分形维数关系的描述形式）)(D D E E =；更为重要的是，通过对新的能量形式的分析，在分维空间中可能有望解析开Newton 引力常数及Planck 常数，使得Newton 引力势、Planck 能量仅是其条件极限解。
致 谢: 作者衷心感谢于长丰高级工程师、杨新铁教授对本研究工作所一直给予的关心和帮助。
参考文献:
[1] 吴大猷. 相对论[M]. 北京: 科学出版社, 1983, 21—92.
[2] 吴大猷. 量子论与原子结构[M]. 北京: 科学出版社, 1983, 23—169.
[3] 于长丰，徐进. 逻辑力学原理[J]. 纺织高校基础科学学报，1999，12(3)：199—266.
[4] 龚祖同. 光子结构论(1)[J]. 光子学报，1999，28(1)：1—10.
[5] 黄志洵，逯贵祯，关健.电磁波传播中的超光速群速和负光速[J].北京广播学院学报，2004，11：10—18.
[6] Thilo Sauter, Fritz Paschke, Can Bessel beams carry superluminal signals? [J], Phys. Lett. A285(2001)1-6.
[7] P. R. Holland. The Quantum Theory of Motion [M]. Cambridge University Press, 1999, 世界图书出版公司北京公司，2001，44，
72-90，558-571.
[8] Partha Ghose, A.S. Majumdar, Bohmian trajectories for photons[J], Phys. Lett. A290(2001) 205-213.
[9] Yu Changfeng, Yang Xintie, Wang Jun, et al. Interactions between elementary particles and vacuum[J]. 纺织高校基础科学学报，
2004，17(3):217-222.
什么是光速 光速，即光波传播的速度。 真空中的光速是一个重要的物理常数，符号为c来自拉丁语中的 celeritas，意为迅捷，c不仅仅是可见光的传播速度，也是所有电磁波在真空中的传播速度。 光速是目前已知的最大速度，物体达到光速时动能无穷大，所以按目前人类的认知来说达到光速不可能，只有静止质量为零的光子，才始终以光速运动着。 光在水中的速度 光速，英文：speed of light/ velocity of light 真空中的光速是一个重要的物理常量。 光速定义值：c=299792458m/s=299792.458km/s 光速计算值:c=299792.50±0.10km/s 一般取300000km/s 以光速来捕捉这一瞬间 作用：当某物体运动速度相对于另一物体接近光速，某物体的时间相对于另一物体减慢，时间变化符合洛伦兹变换。二十世纪七十年代通过卫星和地面天文台观测日食的同一时间位置的不同得以证实光速是目前已知的最大速度，物体达到光速时动能无穷大，所以按目前人类的认知来说达到光速不可能，所以光速、超光速的问题不在物理学讨论范围之内。但在理论上如果穿越爱因斯坦罗森桥时空虫洞即可以相当于超过了光速。 真空中的光速等于299,792,458米/秒1,079,252,848.88千米/小时。这个速度并不是一个测量值，而是一个定义。它的计算值为299792500±100米/秒。国际单位制的基本单位米于1983年10月21日起被定义为光在1/299,792,458秒内传播的距离。使用英制单位，光速约为186,282.397英里/秒，或者670,616,629.384英里/小时，约为1英尺/纳秒。 在任何透明或者半透明的介质比如玻璃和水中，光速会降低;c比光在某种介质中的速度就是这种介质的折射率。重力的改变能够弯曲光所传播的空间，使光像通过凸透镜一样发生弯曲，看上去绕过了质量较大的天体。光弯曲的现象叫做引力透镜效应，根据变化了的光线在光谱外波段呈现的不规则程度，可以推算发光星系的年龄和距离。 2021年9月22日，意大利物理学家在OPERA实验中发现了一种超出光速40322.58分之一的中微子，如果实验数据确凿无误，爱因斯坦的相对论将会受到挑战。根据爱因斯坦的相对论，没有任何物体或信息运动的速度可以超过真空中的光速c。 光在玻璃中的速度：2.0×10^8m/s
1概念 2简介 3象简介量子 量子不是分子、原子、电子、质子这些粒子上的概念，任何物理量如果存在最小的不可分割的单位，那么这样的物理量就是量子化的，它的最小单位就叫量子。 在传统力学里面我们的物理量都是连续的，以能量为例，我们可以要1焦耳的能量，可以要0.1焦耳的能量，可以要0.000001焦耳的能量，而且只要我们高兴，似乎我们可以要无穷小的能量(只要科技手段足够发达)。但是量子力学告诉我们，你想要无穷小的能量是不可能的，因为能量是量子化的，它有一个最小不可分的能量单位，你小到这里就不能再小了，所有的能量都是这个最小能量的整数倍。 量子力学是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支，主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论它与相对论一起构成现代物理学的理论基础。量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一，而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛应用。 19世纪末，人们发现旧有的经典理论无法解释微观系统，于是经由物理学家的努力，在20世纪初创立量子力学，解释了这些现象。量子力学从根本上改变人类对物质结构及其相互作用的理解。除了广义相对论描写的引力以外，迄今所有基本相互作用均可以在量子力学的框架内描述(量子场论)。 两个粒子互相纠缠，即使相距遥远距离，一个粒子的行为将会影响另一个的状态。当其中一颗被操作(例如量子测量)而状态发生变化，另一颗也会即刻发生相应的状态变化。这个现象就是量子纠 缠。
4 介 量子通信有两个方向。第一个是量子加密通信(量子密钥)，另外一个是超光速信息传输。 量子加密通信，本身仍然符合相对论要求，信息的传输在光速限制以内。它的核心是利用不确定原理的推论量子不可克隆定理，制造量子纠缠态的密钥供通信双方共享，一旦窃听者试图测量密钥，纠缠态破坏，通信双方立刻知道被窃听，该段密钥被放弃，只有绝对安全的密钥予以保留。 超光速信息传输，从量子纠缠的角度看，通信的两端，对于传递的信息本身，无法超光速传输，即便接收到信息，编码也需要常规途径传送过来，信息内容传播仍然在光速限制以内。
超光速 在课本上，都说光是宇宙中速度最快的物体。光每秒可达到299792458米。这在爱因斯坦的广义相对论中也提出过，在许多人看来，这都是毋庸置疑的。 可也有许多人提出了新的观点，而我也是当中的一员。当我看过霍金的时间简史之后，便觉得光速也未必是不可超越的。首先这个观点要从黑洞洞提起，黑洞的引力可以撕裂一切外来物质，包括光，因此它像一部天然的时间机器，照成了时空扭曲。而虫洞位于黑洞与白洞之间，当你进入黑洞，从白洞出来，这就完成了时空旅行，这时就超过了光速。虫洞也可以自己制造，所以它是弯曲时空中连接两个地点的捷径，从A地穿过虫洞到达B地所需要的时间比光线从A地沿正常路径传播到B地所需要的时间还要短。虫洞是经典广义相对论的推论，但创造一个虫洞需要改变时空的拓扑结构。这在量子引力论中是可能的。不过要想真的证明它，还需继续探索。 我再提出几种超光速现象。 月亮是我们最熟悉的天体，可它也围绕地球超光速旋转。当月亮在地平线上的时候，假定我们以每秒半周的速度转圈儿，因为月亮离我们385,000公里，月亮相对于我们的旋转速度是每秒121万公里，大约是光速的四倍多！这听起来相当荒谬，因为实际上是我们自己在旋转，却说是月亮绕这我们转。但是根据广义相对论，包括旋转坐标系在内的任何坐标系都是可用的，这难道不是月亮以超光速在运动吗？ 接着还有我们熟悉的星系。朝我们运动的星系的视速度有可能超过光速。这是一种假象，因为没有修正从星系到我们的时间的减少。举一个例子：假如我们测量一个目前离我们10光年的星系，它的运动速度为2/3 c。现在测量，测出的距离却是30光年，因为它当时发出的光到时，星系恰到达10光年处年后，星系到了8光年处，那末视距离为8光年的3倍，即24光年。结果，3年中，视距离减小了6光年…… 我再提出一种超光速的现象；无限大的能量。E = mc^2/sqrt(1 - v^2/c^2)。上述公式是静止质量为m的粒子以速度v运动时所具有的能量。很显然，速度越高能量越大。因此要使粒子加速必须要对它做功做的功等于粒子能量的增加。注意当v趋近于c 时，能量趋于无穷大，因此以通常加速的方式使粒子达到光速是不可能的，更不用说超光速了。但是这并没有排除以其他方式使粒子超光速的可能性。粒子可以衰变成其他粒子，包括以光速运动的光子（光子的静止质量为零，因此虽以光速运动，其能量也可以是有限值，上述公式对光子无效）。衰变过程的细节无法用经典物理学来描述，因此我们无法否定通过衰变产生超光速粒子的可能性。另一种可能性是速度始终高于光速的粒子。既然有始终以光速运动的光子，有始终以低于光速的速度运动的粒子，为什么不会有始终以高于光速的速度运动的粒子呢？ 祖父悖论。我先解释下这四个字；如果时间旅行是可能的，你就可以回到过去杀死你自己的祖父，而你当时并没有出生，究竟是谁杀死祖父呢？这是对超光速强有力的反驳。但是它不能排除这种可能性，即我们可能作有限的超光速旅行但不能回到过去。另一种可能是当我们作超光速旅行时，因果性以某种一致的方式遭到破坏。总而言之，时间旅行和超光速旅行不完全相同但有联系。如果我们能回到过去，我们大体上也能实现超光速旅行。 超光速看似不可能，却又有可能，总有一天我们会探索出超光速那神奇而又美丽的面纱。
分形图形 分形理论是非线性科学的主要分支之一，它在计算机科学、化学、生物学、天文学、地理学等众多自然科学和经济学等社会科学中都有广泛的应用。分形的基本特征是具有标度不变性。其研究的图形是非常不规则和不光滑的已失去了通常的几何对称性；但是，在不同的尺度下进行观测时，分形几何学却具有尺度上的对称性，或称标度不变性。研究图形在标度变换群作用下不变性质和不变量对计算机图形技术的发展有重大的意义。 说到分形（fractal），先来看看分形的定义。分形这个词最早是分形的创始人曼德尔布诺特提来的，他给分形下的定义就是：一个集合形状，可以细分为若干部分，而每一部分都是整体的精确或不精确的相似形。分形这个词也是他创造的，含有“不规则”和“支离破碎”的意思。分形的概念出现很早，从十九世纪末维尔斯特拉斯构造的处处连续但处处不可微的函数，到上个世纪初的康托三分集，科赫曲线和谢尔宾斯基海绵。但是分形作为一个独立的学科被人开始研究，是一直到七十年代曼德尔布诺特提出分形的概念开始。而一直到八十年代，对于分形的研究才真正被大家所关注。 分形通常跟分数维，自相似，自组织，非线性系统，混沌等联系起来出现。它是数学的一个分支。我之前说过很多次，数学就是美。而分形的美，更能够被大众所接受，因为它可以通过图形化的方式表达出来。而更由于它美的直观性，被很多艺术家索青睐。分形在自然界里面也经常可以看到，最多被举出来当作分形的例子，就是海岸线，源自于曼德尔布诺特的著名论文《英国的海岸线有多长》。而在生物界，分形的例子也比比皆是。 近20年来，分形的研究受到非常广泛的重视，其原因在于分形既有深刻的理论意义，又有巨大的实用价值。分形向人们展示了一类具有标度不变对称性的新世界，吸引着人们寻求其中可能存在着的新规律和新特征；分形提供了描述自然形态的几何学方法，使得在计算机上可以从少量数据出发，对复杂的自然景物进行逼真的模拟，并启发人们利用分形技术对信息作大幅度的数据压缩。它以其独特的手段来解决整体与部分的关系问题，利用空间结构的对称性和自相似性，采用各种模拟真实图形的模型，使整个生成的景物呈现出细节的无穷回归的性质，丰富多彩，具有奇妙的艺术魅力。分形对像没有放大极限，无论如何放大，总会看到更详细的结构。借助于分形的计算机生成，从少量的数据生成复杂的自然景物图形，使我们在仿真模拟方面前进了一大步。在分形的诸多研究课题中，分形的计算机生成问题具有明显的挑战性，它使传统数学中无法表达的形态(如山脉、花草等)得以表达，还能生成一个根本“不存在”的图形世界。分形在制造以假乱真的景物方面的进展和潜在的前途，使得无论怎样估计它的影响也不过分。可以肯定，分形图案在自然界真实物体模拟、仿真形体生成、计算机动画、艺术装饰纹理、图案设计和创意制作等具有广泛的应用价值。 分形图形简介一、关于分形与混沌 关于分形的起源，要非常准确的找出来是非常困难的。研究动态系统、非线形数学、函数分析的科学家，已数不胜数。尽管分形的早期线索已非常古老，但这一学科却还很年轻。比如关于动态系统和细胞自动机的大部分工作可以追溯到冯-诺依曼；但是，直到Mandelbrot 才如此清楚地将自然现象和人工现象中的混沌及分形同自相似性联系在一起。大家如果对此感兴趣，可进一步查阅有关资料。下面我们看一看分形的概念。 什么是分形呢？考虑到此文的意图，我们无意给出它严格的定义，就我们的目的而言，一个分形就是一个图象，但这个图象有一个特性，就是无穷自相似性。什么又是自相似呢？在自然和人工现象中，自相似性指的是整体的结构被反映在其中的每一部分中。比如海岸线，常举的例子，你看它10公里的图象（曲线），和一寸的景象（曲线）是相似的，这就是自相似性。 与分形有着千差万屡的关系的，就是混沌。混沌一词来源与希腊词汇，原意即“张开咀”，但是在社会意义上，它又老爱和无序联系在一起。解释分形和混沌的联系，要注意到分形是
量子力学与狭义相对论之间的不协调 物理规律中，物质的变换总是根据当前状态的各种参数决定的，没有对历史的记忆，而且由于光速最大原理，能影响一个质点运动的信息只能是这个点邻近无穷小范围内的信息，这两个特点决定了微分方程适用于大多数的物理规律描述.用微分来描述瞬时的变化率，实际上是一个极限的过程，能对瞬时变化给出很好的描述.就目前来看，用微分来描述变化率是最好的方法.物理上的“定域性”原则现在已经受到了越来越多的挑战，基本可以认为真实的物理至少在一定程度和能级条件下是不满足定域性原则的，这是一系列物理实验的论证结果.从物理上来说，能用微分方程描述的另一个潜在依据就是不存在稳定的时间与空间最小单元.如果存在最小单元，在这个单元中的一切不可取分，状态不可分辨，那么最后我们要用的就可能是差分函数与差分方程，而不是微分方程. 大量实验证实，非定域性是量子力学的一个基本属性，但是非定域性将意味着超光速传播，这与狭义相对论的基本假设矛盾.当前，量子引力理论中的超弦理论的时空背景相关性，与圈量子引力理论中的时空背景无关性同时存在，是物理学中潜在的对于时空本质不同态度的一次大碰撞，这种困难预示着物理学需要一次概念的变革，首当其冲的就是时空.时空观念是物理学中最基本的也是最重要的概念，不同的时空观念将导致不同的理论研究方向，任何对于时空概念的更新和深化，势必对整个物理学产生巨大的革命性的影响. 作为量子论和狭义相对论的结合的量子电动力学和量子场论更是如此.一方面，量子电动力学取得了巨大成功，可以给出与实验精确符合的微扰论计算结果，例如关于电子反常磁矩的微扰论计算结果与实验结果可以符合到十几位有效数字；格拉肖-温伯格-萨拉姆(Glashow-Weinberg-Salam)的弱电模型在很大程度上统一了微观尺度上的电磁作用和弱作用，在相当于1000倍质子质量的能量尺度下与几乎所有实验符合；包括量子色动力学在内的标准模型对于强作用的一些性质也能给出令人满意的结果等.另一方面，与实验精确符合的微扰论计算在理论上却并不成立，微扰级数本身一定会发散.标准模型中有20几个自由参数需要实验输入，其中包括一些极重要的无量纲参数，如精细结构常数、μ介子与电子质量之比等.为了减少参数的大统一理论或超对称大统一理论，往往会导致质子衰变.可是，实验上一直没有观测到质子衰变现象，也没有观测到超对称粒子，这是为什么？超对称如何破缺？为什么有夸克禁闭和色禁闭？为什么夸克质量谱中存在极大的质量间隙？为什么会有三代夸克-轻子及其质谱？理论上作用极大的“真空”到底是什么?理论上计算的“真空”能量，与宇宙学常数观测值相应的“真空能”相比，高出几十到一百多个数量级，这又是为什
量子纠缠及其在量子通信中的应用 吴家燕物理学专业15346036 摘要 量子理论为我们描绘了一幅与我们容易感知的由经典力学统治的现实世界有大不同的量子世界图象，而量子纠缠是量子世界特有的现象，在经典世界中没有对应。纠缠态的制备和各种测量仍然是现在前沿研究的一个热点话题。这小小的量子纠缠正在当今世界中，从量子密码到完全保密的量子通信，从量子计算机到未来的量子互联网，给人类带来新的希望。 关键词 量子纠缠量子比特量子隐形量子密钥量子通信 正文 量子纠缠现象 史上最怪、最不合理、最疯狂、最荒谬的量子力学预测便是“量子纠缠”。量子纠缠是一种理论性的预测，它是从量子力学的方程式中得来的。如果两个粒子的距离够近，它们可以变成纠缠状态而使某些性质连接。出乎意料的是，量子力学表明，即便你将这两个粒子分开，让它们以反方向运动，它们依旧无法摆脱纠缠态。 以电子的“自旋”作例子，电子的自旋直到你观测它的那一刻才能决定，当你观测它时，就会发现它不是顺时针转就是逆时针转。假设有两个互相纠缠的电子对，当其中一个顺时针转时，另一个就逆时针转，反之亦然。不过奇怪之处是它们并没有真正连接在一起。对量子理论坚信不疑的波尔和他的同事们相信，量子纠缠可以预测相隔甚远的电子对的状态，即便它们一个在地球，一个在月球，没有传输线相连，如果你在某个时刻观测到其中一个电子在顺时针旋转，那么另一个在同一时刻必定是在逆时针旋转。换句话说，如果你对其中一个粒子进行观测，那么你不止是影响了它，你的观测也同时影响了它所纠缠的伙伴，而且这与两个粒子间的距离无关。两个粒子的这种怪异的远距离连接，爱因斯坦称之为“鬼魅般的超距作用”。 波尔所拥护的量子力学方程式表明，相互纠缠的粒子即使相距很远，也可以互相连接。而克劳泽与阿斯佩的实验证明了量子力学的方程是正确的，纠缠是真实的，粒子可以跨越空间连接——对其一进行测量，确实可以瞬间影响到它远方的同伴，仿佛跨越了空间限制。 量子纠缠态特性 经典信息的基本单元是比特（bit），它是一个两态系统，可制备为两个可识别状态中的一个，例如：0或1。量子信息的基本单元称为量子比特（qubit），它也是一个两态系统，且是两个线性独立的态。量子比特的两个可能状态可表示为：|0>和|1>。量子比特和比特之间的最大区别在于量子比特还可以处在|0>和|1>之间的叠加态（superposition）上，因此量子比特的状态可看成是二维复向量空间中的单位向量。比特可以看成是量子比特的特例。 信息用量子态来表示便实现了信息的“量子化”，这是量子信息学的出发点。信息一旦量子化，量子力学特性便成为信息处理过程的物理基础：信息的演化遵从薛定谔方程，信息的传输就是量子态在量子通道中的传送，信息处理和计算是对量子态的幺正变换，信息提取则是对量子系统实行量子测量。
摘要：本实验设计以麦克斯韦方程组的正确解读和光线在传播过程中遇到原子的微观描述为基础，得出速度超越c（真空中的光速）的光线可以有的结论，并给出“超速”光线的观测方案。预测的观测结果将证伪爱因斯坦相对论的理论基础假设：光速不变原理。 关键词：超光速；观测；实验设计 1 实验原理 1.1 对麦克斯韦方程组的正确解读――光速相对不变原理 通过电动力学我们知道，电场与磁场相对运动会产生电磁波，并向外辐射。电磁波的速度与电场或磁场的运动速度无关。与其它物体的运动速度无关。然而电磁波之所以会产生，电场与磁场缺一不可，亦即电场与磁场此时应当作为一个系统或说一个物体对待，其“静止”参考系坐标原点是电场与磁场交变的中心。则，对于麦克斯韦方程组的正确解读――光速相对不变原理：光线以固定的速率c离开“静止”物体。即真空中光线相对于光源的速率为c。 1.2 光线传播的微观描述 光子在前行的途中遇到物体表面的原子发生反射，或遇到介质中的原子发生折射的过程分为：①不完全受激吸收。②不完全自发辐射。描述如下： ①不完全受激吸收。 光子遇到原子时，以原子为静止参考系原点，入射光子的速度作矢量修正。原子吸收光子的能量，跃迁到“准”高能级。称为不完全受激吸收。准高能级不稳定，迅速进入不完全自发辐射过程。此过程的时间间隔在宏观上表现为光线在介质中的传播速度小于c。 ②不完全自发辐射。 准高能级原子跃回原来的能级，辐射出相对于自己速率为c的光子。此过程中原来的“快” “慢”光子的动能则靠降低光子的频率来补充，光子的动能损失被原子获得，宏观表现为光压。 表现为红移。原子“吸收-辐射”光子成为“新”光源，并表现出宏观上的反射、折射规律。 1.3 光速相对不变原理的宏观描述 “静止”光源以速率c发射光线，相对于光源运动的观测者将观测到不同的光速。 真空中， 相对于光源运动的物体或介质，反射或折射后的光线红移，速率相对于物体或介质为c。 光线在“静止的”介质中都是以确定的速度运动，无论这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的。不同速率的光线在接触介质时迅速被“同化”。相对于介质运动的观测者将观测到不同的光速。 “相对于介质运动的观测者将观测到不同的光速。”这句话反过来以观测者为静止，则表现为运动的介质具有“携光”效应。已在1859年斐索的流水实验被验证。 2 实验设计 上述实验原理可知，要想捕捉“超速”光线，必须要在其被介质“同化”之前方有可能。所以实验要在真空的环境里进行。以下为实验设计及结果预测： ①真空室中垂直方向旋转的旋臂两端距旋臂中心等距离放置两个光源向对面墙壁垂直发射光线。 ②转动旋臂，两个光源发射的光线在墙壁上绘出重叠的圆形。 ③靠近旋臂垂直放置一块玻璃，使绘制左半圆的光线穿过玻璃。 ④旋臂缓慢转动时，左右两个半圆的半径相同。 ⑤加快旋臂的转动，透过玻璃的光线绘制的左半圆半径不变，直接投射在墙上的光线绘制的右半圆半径增大。 3 预测结果的分析 绘制右半圆的光线矢量叠加了光源的线速度，为“快光”。所以随着光源线速度的增大，右半圆的半径增大。绘制左半圆的光线在透过玻璃后，光速恢复正常。所以左半圆的半径不
超光速实验的一个新方案 黄志洵 （中国传媒大学信息工程学院，北京100024） 摘要：Einstein 的理论并非神圣不可侵犯，超光速将开启新物理学的大门，而自1955年以来一系列理论与实验研究企图发现超光速现象，多个实验显示超光速是可能的。本文在回顾1955年至2009年的研究后，得到“超光速是可实现的科学陈述”的结论。因此，狭义相 对论关于“没有可以超光速行进的事物”的说法归于无效。 飞出太阳系是人类长久以来的理想，飞行速度最好达到光速或超光速。当然这很难做到，但也不是绝对不可能。1947年超声速飞机试飞成功突破了“声障”一事已成历史，而可压缩流力学似可用到超光速研究中来，即以空气动力学成就作为突破“光障”的参考。 从理论上讲研究“量子超光速性”是很重要的，具体包含两个方面：量子隧穿及量子纠缠态，它们分别对应小超光速（/v c <5）和大超光速（/v c >104）。现时的超光速研究可考虑用圆截面截止波导（WBCO ）来改造直线加速器，再检验电子的运动；亦即用量子隧穿以实现超光速，而在经过势垒之后波和粒子的能量减弱。这与突破声障的情况（例如Laval 管）相似。 为了研究飞船以超光速作宇宙航行的可能性，必须尝试使中性粒子（中子、原子）加速运动并达到高速。然而现实是不存在中子加速器，因此发现以超光速运动的电子（奇异电子）是科学家不妨一试的实验课题。从波动力学和波粒二象性的观点看，“群速超光速”在实验中取得了广泛的成功，预示着粒子形态的电子以超光速运动的可能性存在。但后者与前者一样必然是“小超光速”。这正好体现了电磁作用的传递速度（电磁波本征速度）仅为光速的事实， 作者简介：黄志洵（1936- ），男（汉族），北京市人，中国传媒大学教授、博士生导师，中国科学院电子 学研究所客座研究员。 U n R e g i s t e r e d
宇宙射线 所谓宇宙射线，指的是来自于宇宙中的一种具有相当大能量的带电粒子流。1912年，德国科学家韦克多·汉斯带着电离室在乘气球升空测定空气电离度的实验中，发现电离室内的电流随海拔升高而变大，从而认定电流是来自地球以外的一种穿透性极强的射线所产生的，于是有人为之取名为“宇宙射线”。 宇宙射线还存在着转化、簇射的过程。除中微子外，几乎所有的高能宇宙射线，在穿过大气层时都要与大气中的氧、氮等原子核发生碰撞，并转化出次级宇宙线粒子，而超高能宇宙线的次级粒子又将有足够能量产生下一代粒子，如此下去，一级一级的转化，将会产生一个庞大的粒子群。1938年，法国人奥吉尔在阿尔卑斯山观测发现了这一现象，并将其命名为“广延大气簇射”。 时至今日，宇宙射线的研究已逐渐成为了天体物理学研究的一个重要领域，许多科学家都试图解开宇宙射线之谜。可是一直到现在，人们都并没有完全了解宇宙射线的起源。一般的认为，宇宙射线的产生可能与超新星爆发有关。对此，一部分科学家认为，宇宙射线产生于超新星大爆发的时刻，“死亡”的恒星在爆发之时放射出大能量的带电粒子流，射向宇宙空间；另一种说法则认为宇宙射线来自于爆发之后超新星的残骸。 不管最终的定论将会如何，科学家们总是把极大的热情投入到宇宙射线的研究中去。关于为什么要研究宇宙射线，罗杰·柯莱在其著作《宇宙飞弹》作出了精辟的阐释： “宇宙射线的研究已变成天体物理学的重要领域。尽管宇宙射线的起源至今未能确定，人们已普遍认为对宇宙射线的研究能获得宇宙绝大部分奇特环境中有关过程的大量信息：射电星系、类星体以及围绕中子星和黑洞由流入物质形成的沸腾转动的吸积盘的知识。我们对这些天体物理学客体的理解还很粗浅，当今宇宙射线研究的主要推动力是渴望了解大自然为什么在这些天体上能产生如此超常能量的粒子。”
量子技术简介花66 一、前言 2016年8月16日中国发射了世界第一颗量子卫星，这是一个划时代的标志。 量子技术从公开报道的文章来看，可以说乱花渐欲迷人眼。让我们避开纷繁复杂的技术细节和深奥的理论运算，去看看后面到底有什么样的事实和假设。 科学上所有进入殿堂的理论，后面都有无数事实所验证和支撑。当然我们也知道，历史上，无数的“事实”在后来都被发现，它们都不是事实，或者仅仅是更大范围内事实的一部分。 绝对真理就是没有真理，所有理论最终都会被证明是错误的，不过它们有的很有用，抱着这样的观点比较好，不要被任何理论洗脑。 二、量子技术的基石：量子力学和相对论的基本假设 量子技术不等于量子力学，实际它综合了最前沿的科学、哲学的实践探索。现在教科书里的量子力学和相对论理论，在量子技术的地位大概相当于四则运算在数学中的地位，它是基础，但远远不能涵盖全部。不过量子技术的起点确实是量子力学和相对论，前者在微观领域（激光、电子显微镜、晶体管等），后者在宏观领域（GPS）都进入民用领域，各自都很成功。 这里来看看量子力学和相对论各自的三大假设，这里不用“基本原理”、“公理”、“定律”等的说法，是为了避免被洗脑。除了上面六个假设，还有一个奥卡姆剃刀律（也是一个假设），符合事实的情况下假设越少越好。 量子力学第一个假设是概率解释，浅白的说就是“世事无绝对”。凡有科学素养的读者，赌徒或者炒股票的，都或多或少能够理解。 量子力学第二个假设是互补性原理，这就是哲学上的对立统一律。 所谓对立统一律，用掷硬币来解释比较容易。如果有人一直在掷硬币，任何时刻的结果都只出现正面或者反面其中之一，那么，可以断言他掷的只有一个硬币。对立统一律是奥卡姆剃刀定律的一个表现形式。对立统一律或者互补性原理的一个例子，物质的波粒二象性，由于任何时刻只能观测到这对立（或者互斥）两面中的一个，对立统一律指出那么它们在更高层次就是一个整体。 对立统一律有很多更朴素、更广为流传的版本。阴阳，乾坤，塞翁失马焉知非福，福祸相倚，中华传统文化植根于此。 量子力学第三个假设是不确定原理，浅白的说我们对于微观世界的认知是有极限的，到了某个微观层次想再提升分辨率是不可能的。 相对论第一个假设是相对性原理，客观的物理规律在宇宙中任意坐标系中有效，浅白的说就是有那么一组（或者至少一个）真理在宇宙中处处适用，换句话说存在至少一个绝对真理。
新动力学、空间折叠和超光速飞行理论 摘要Abstract: 或许你无法想像，相对我来说，火箭等应用动量守恒的技术原理已经落后了。依靠现代物理学原理和现代物理学思考的思维方式,航天技术已经进入了死角。我在物理研究中侧重于过程,从而得到一些新的结果。物质的不同速度的存在，也必存在不同的内在微观的细微状态的不同。为此，我假设了一个关于这种微观细微状态的模型。我构想中的模型是由无数的基元组成的。而基元，我认为是最最基本的形体（主要针对速度而假设的）。而要改变物质宏观的运动状态，通过改变内在微观状态也可以达到宏观上的改变。而正是这个针对速度的最本质的假想模型，我发现在某些情况下物质体是可以超光速运动的。在研究宇宙最初的演化时，我找到了物体超光速运动的原理。在宇宙大爆炸的前后一段时间，物质的速度一定是非常非常快，也只有这样才能从高密度的宇宙诞生前的奇点中或边缘逃逸出来。但是，现代物理学认为光是最快的，在这种情况下，如果那时有光子的话，它是不可能从奇点中逃逸出来的。因为它绝对没法从黑洞里逃逸，就更不用说比黑洞密度更大奇点了。然而，我们的宇宙现在的存在正表示着在奇点和大爆炸时有某些可能的未知因素让物质的速度比光速还快。而正是这些因素使物质体的超光速飞行将成为可能。而因素之一可能就是背景空间场，按照我的动力学模型，特殊的场激发了物质的原始基元组合，使之成为另一种更”散”组合，从而令物质体的速度可以超越光速。 M aybe you are hardly for assumption, in my viewpoint; the technology of rocket which is supported by momentum conservation law is un-advantage. It is the end of the classical dynamics for spaceship, and cause of the Classical and Modern Concept for Physics. There are many new discovers which found by new concept which is tend to the process of changing. Finally, I found the new concept for the speed. There are different conditions with the matter in micro world for difference speeds in macro world. There may be a new way to affect the matter speed changing, and it is by effect the matter in micro. Therefore, I gained new idea for continuing the studying with the super light-speed theory which is based on the front. And it is refer to the big bang of the cosmos. The singularity density is higher than black hole. The photon is hardly run away. But it is showed that some truths are differing to the assumptions. Therefore, it was some other factors which caused the matter in higher speed than light-speed. Yet the new concept from the front, new dynamic theory which tend to the process, explain the time when our cosmos at a period before or after big bang. There was a factor may was background field which was sub-system energy from the vacuum. It was original energy which born from vacuum in early time, and collected in group. As foundation for space, it was effect the other matter such as particle’s microcosmic which would lead to different speed in macro. At the early time of universe, here was a chance that the photon speed more quick than now. It is also be holded by other scientists. Key words: Photon, elements forming, Light-speed, Internal quantum field, Anti-matter, Ground state of vacuum, Negative energy, Space folding, Singularity, Big bang, Super light speed New Dynamic Theory—without Propjet
题目浅谈量子通信技术课程现代通信技术基础班级 学号 姓名 指导老师 2011 年12月10日
浅谈量子通信技术 摘要：量子通信（Quantum Teleportation）是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。量子通讯是近二十年发展起来的新型交叉学科，是量子论和信息论相结合的新的研究领域。量子通信主要涉及：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等，近来这门学科已逐步从理论走向实验，并向实用化发展。高效安全的信息传输日益受到人们的关注。基于量子力学的基本原理，量子通信具有高效率和绝对安全等特点，并因此成为国际上量子物理和信息科学的研究热点。 关键词语: 量子通信量子力学 1、引言 量子通信系统的基本部件包括量子态发生器、量子通道和量子测量装置。按其所传输的信息是经典还是量子而分为两类。前者主要用于量子密钥的传输，后者则可用于量子隐形传态和量子纠缠的分发。所谓隐形传送指的是脱离实物的一种“完全”的信息传送。从物理学角度，可以这样来想象隐形传送的过程：先提取原物的所有信息，然后将这些信息传送到接收地点，接收者依据这些信息，选取与构成原物完全相同的基本单元，制造出原物完美的复制品。但是，量子力学的不确定性原理不允许精确地提取原物的全部信息，这个复制品不可能是完美的。因此长期以来，隐形传送不过是一种幻想而已。 2、量子通信的的提出 自1 9世纪进入通信时代以来,人们就梦想着像光速一样(甚至比光速更快)的通信方式.在这种通信方式下,信息的传递不再通过信息载体(如电磁波)的直接传输,也不再受通信双方之间空间距离的限制,而且不存在任何传输延时,它是一种真正的实时通信.科学家们试图利用量子非效应或量子效应来实现这种通信方式,这种通信方式被称为量子通信.与成熟的通信技术相比,量子通信具有巨大的优越性,已成为国内外研究的热点.近年来在理论和实践上均已取得了重要的突破,引起各国政府、科技界和信息产业界的高度重视.从人类信息交流
小型超光速发生器的设计方案初探 田茂正 （贵州印江县新业乡九年制学校555205） 摘要：为了论证物理学界关于超光速的假设，以及论证流体场论中有关超光速理论的推导，打破狭义相对论中极限速率的思维桎梏，本文利用了齿轮传动装置，巧妙地论证了刚性实物的超光速实验设计方案。结论得出：只要齿轮能保证绝对的刚性，那么齿轮的转动速率就会无极限；换句话说：那种认为实物不可能达到光速或超光速的说法应该是不正确的。超光速实验的最新设计方案，对重新认识当前的整个力学基础，以及完善流体场论，都具有不可忽视的作用；另外，对宇宙大爆炸理论中的“暴涨模型”是一个有力的支持；它对21世纪的力学发展可能具有一定的促进作用。 关键词：超光速理论；齿轮传动装置；超光速实验设计方案；绝对的刚性；无极限。 The first explores on design project for the small super-light-velocity machine Tian maozheng (The Junior Middle School of Xinye, Yinjiang, Guizhou 555205,China) Summary：In order to discuss assumption of super-light-velocity for physics-circles，And argue for super-light-velocity theory in the flowing field theory，Breaking theory of the limiting velocity in Relativity，This text made use of the device for gearwheel，To argued skillfully the design project of super-light-velocity experiment for rigid object。The conclusion show that：Only if the gearwheel can guarantee the absolute rigidity，So the wheeling velocity of gearwheel would limitless limit；In other words：It may be incorrect that theory on object can not attains light-velocity or super-light-velocity。The latest design project of the super-light-velocity experiment，To know current whole mechanics foundation afresh，And prefect the fluid-field theory，These can not neglect it；Moreover，It is helpful to “the soaring model” on great explosion theory of the cosmos，The soaring is what universe was rapidly getting very great；It may have certainly function to promote mechanics development in 21 centuries。 Key phrase：super-light-velocity theory；the device for gearwheel；design project of super-light-velocity experiment；absolute rigidity；limitless limit。※ 0引言 为了论证物理学界关于超光速的假设，以及论证流体场论中有关超光速的理论推导，本文创造性的设计出一种新的实验方案，企图证明实物的超光速假说。 在研究物质速率的过程中，由于前人认识水平和实验水平的相对有限性，物理学界一直认为真空中的光速是物质的极限速率，一切实物不可能达到光速，更不能出现超光速现象。在这一理论的桎梏下，要提出超光速的理论是很困难的。虽然在1980年，物理学家古斯（音译）提出了超光速的概念，建立了宇宙膨胀的“暴涨模型”，但他关于“超光速”的概念只是一种假说，未曾得到有力的实验论证；另外，美国普林斯顿大学NEC研究院由王力俊（音译）领导的一个研究小组，在实验中也曾记录到一束光的脉冲，以超光速的速率穿过一个充满铯的腔室，但王的实验受到物理学界的质疑。因此，物理学界关于超光速的假说和实验还缺乏有力的说服力。 为了找到超光速的有力证据，作者进行了长期的思索后认为：（1）要论证超光速原理，必须设计出超光速实验的实物装置，才能使人们信服；（2）根据现有的物理理论，实物在达到光速或超光速时，其能量无比巨大，由能量守恒定律和现有的技术手段来看，实现实物的光速或超光速是不可能的事情；（3）除非我们敢于放弃现有的物理理论，寻找出另一条巧妙而又有效的办法，使实物的速率逐渐变大，以达到或超过光速；(4)按目前的技术和理论而
3、量子力学中的超光速现象 英国科学刊物《New Scientist》 7月3日说；“美国科学家https://www.doczj.com/doc/3a14767290.html,moreaux对在西非的核反应堆的实验数据所作分析表明，在过去20亿年中精细结构常数（α）减小了4.5×10-8，故在过去的光速c比现在略大”。 物理学界都知道，处于纠缠态的两个光子之间具有超光速相互作用，测定一个光子的自旋，远处的另一个光子自旋立即相应改变。爱因斯坦称其为“怪异的超距作用”（spooky action at a distance）。瑞士日内瓦大学的一个研究组在光子纠缠实验中，测得其速度至少超过光速一万倍。物理学是客观的，纠缠光子之间具有超光速作用，因被许多实验证明为客观存在而无法否定。早在2000年，Gisin小组在瑞士的两个村庄（相距10km）之间进行实验；他们送出若干对的纠缠态光子，在大约5ps时间间隔完成了测量，据此算出纠缠态影响的传播速度是107c量级（c是光速）。考虑到纠缠态影响相对于别的参考系（例如大爆炸后的微波残余）会有一固定速度，Gisin等找出这个超光速速度是104c以上。 最近十几年来，各国科学家做的一些超光速实验，主要是用了两个原理，一个是反常色散，另一个是消失态。正常色散是指物质的折射率随频率提高而加大，反常色散是指折射率随频率提高而减小。对于波的群速度而言，正常色散时是亚光速，反常色散时则有可能出现超光速。消失场或者消失波的特点是随距离增加衰减很快但相位基本不变，它可能存在于截止波导中，也可能存在于双三棱镜的间隙中。 上世纪80年代中期，有人提出了截止波导的量子理论模型，认为可以把截止波导当作势垒。90年代初德国科隆大学教授尼米兹根据这个思想做成了群速超光速实验。1991年，意大利国家电磁波研究院做了一个实验，他们使一束微波通过波导管. 随着波导管的加长，
分类号编号 烟台大学 毕业论文（设计） 通过EPＲ通道传输二进制信息的量子通信方 案 Ｂｉｎaｒy Infoｒmａtiｏn Transfer vｉa the Einsｔeｉn－Poｄo ｌsky—RoseｎChaｎnｅl 申请学位：学士 院系：光电信息科学技术学院 专业:应用物理 姓名：刘峰 学号：2 指导老师:曹德忠(讲师） 2０08年5月24日
烟台大学
通过EPR通道传输二进制信息的量子通信方 案 姓名：刘峰 导师：曹德忠(讲师） 2008年5月24日 完成地点:烟台大学
烟台大学毕业论文(设计）任务书院（系）:
[摘要］:本文简单的介绍了纠缠态的定义。回顾了量子通信方案、量子克隆方面的文献。在以前量子通信方案的基础上，本文作者提出了一个新的只利用EＰR通道传输二进制信息的量子通信方案，并对此方案进行了评价。 [关键词]：纠缠态; 非精确克隆；EPR通道；量子通信 ? [Aｂsｔrａct］： Tｈis disserｔatｉｏn iｎtｒoduceｓ the deｆｉｎition ｏｆ entａnｇｌed sｔate and reviｅws the liteｒatｕｒｅ about quant ｕm coｍmｕｎicatiｏn sｃheme and qｕantum cｌoｎiｎｇ．Ｂaｓed on the previｏuｓ quａntum ｃommunｉｃatｉｏn ｓchemes，ｔhe autｈｏr designs a new scｈｅme only ｕsｉng EＰR ｃhａｎnｅｌ to trａnspｏｒt ｂｉnary i ｎｆormａtｉoｎ。Ａdｄiｔionally，ｔhe autｈor makes an eｖａｌuaｔion ｏf tｈis ｓchｅme。 [Key worｄｓ］Ｅntaｎgled ｓtate，Inacｃｕrate Cloniｎｇ, EPR Cｈannel， Qｕａntum Cｏmmuｎication