量子信息不守恆定律與信息量子熱力學

2020-10-18 襄陽京東

偉大的馬克思主義者說：世界是物質的，物質是運動的，運動是有規律的，規律是可知的，可知是可表達的，表達是可計算的，計算是數字的，數字是比特的，比特是量子的，量子是糾纏的，糾纏是一體的，一體就是世界整體的！由此可見世界本身是一分為二，二分為三，三生萬物，萬物合三，合三為二，合二為一！

現代自然科學家認為：世界是由物質材料、能量資源和信息要素共同構成的。從而在十九世紀工業革命時代，人們及物理學家們提出了並證明了能量轉化和守恆定律。化學家們提出了並證明了物質轉化和質量守恆定律。二十世紀初愛因斯坦提出了並證明了質量能量轉化和質能守恆定律。二十世紀七十年代霍金和索恩提出了黑洞信息不守恆定律，因為霍金輻射讓一切物體和信息都變成了渣渣一一無序的熵！四十多年來黑洞信息守不守恆成為相信量子么正性守恆科學家和相信黑洞完全蒸發（霍金輻射）後信息不守恆科學家之間不可調和、相互對立的核心難題！

二十世紀九十年代以來，許多量子科學家通過量子熱機和量子冰箱實驗來研究熱力學現象。量子科學家們通過量子熱機研究發現經典熱力學第一定律（能量轉化和守恆定律）仍然是成立的。還有一部分量子科學家通過量子熱機實驗證明了麥克斯韋妖不存在。任何麥克斯韋妖的熱操作都需要消耗能量，產生熱量，從而導致系統的熵增加抵消量子熱機做功帶來的熵減少！進而證明了熱力學第一定律在宏觀世界和微觀世界都具有普適性。更證明了麥克斯韋妖不是神仙，麥克斯韋妖不是永恆的，是可以轉化可以消滅的！這說明微觀世界中信息不是絕對守恆的，信息相對守恆需要耗散能量來維持。這就是說一部分有序能量做功轉化為信息，一部分有序能量耗散轉化為熱熵。於是信息和能量結合起來由信息不守恆和有序能量不守恆統一為：信息能量轉化和總量守恆！可見一個更大的守恆定律取代了質量守恆定律、能量守恆定律、信息相對守恆定律即質能信息量轉化和守恆定律！

偉大的馬克思主義者說：世界是矛盾的，矛盾是對立統一的，對立統一是辯證的，辯證是本性的，本性是現象呈現的，現象是多樣多彩的，多樣多彩是亂眼的，亂眼是大腦可控制的，大腦控制是有理性的，理性是知識映射的，知識是用理論表達的，理論是用數學方程描寫的！於是二十世紀六十年代美國IBM公司的計算機科學家蘭道爾通過對經典電子計算機理論的實驗研究，總結得出了蘭道爾原理：1經典比特的信息刪除需要耗散2.75×10^—21次方的焦耳能量！從而證明了經典電子計算機運算的上限速度受限於電子計算機的晶片散熱速度！這說明經典信息的麥克斯韋妖永動機不存在！任何經典信息的耗散都是以電子計算機或者經典物體能量的耗散為代價的。於是我們可以下這樣的結論：絕對的經典信息守恆定律不存在，絕對的經典物體能量守恆定律不存在，只有經典信息和經典物體能量互相耗散為代價達到總體守恆！

二十一世紀初，中國科學院的高能物理研究所通過以離子阱為對象的量子熱機實驗研究得出1量子比特的量子信息刪除需要耗散6.28×10^—25次方焦耳能量！從而證明了量子計算機的晶片計算速度受限於量子計算機的晶片散熱速度！這說明量子信息的麥克斯韋妖永動機也不存在！任何量子信息的耗散也是以量子計算機的能量耗散為代價！這樣看來，過去經典熱力學第一定律否定了一切對外做功永動機的研究發明！現在質能信息量轉化和守恆定律則否定了一切對外做功不增加熵的「麥克斯韋妖信息永動機」的研究發明！更否定了憑空點石成金的全能全智無所不能「上帝」的存在！那麼是否有了上面兩個時代的麥克斯韋妖實驗外推並證明黑洞信息不守恆呢？答案是不一定。

馬客思考2043認為，質能信息量轉化和守恆定律是否能應用到全宇宙中，還需要進一步做兩個方面的工作：一是量子糾纏現象中能量與信息之間的波動性互相轉化的具體機制。二是黑洞信息悖論中物體、能量與信息之間的波動性互相轉化的具體機制。馬客思考2043的《亞量子信息熱力學》理論研究表明，量子態在未退相干的條件下不輻射任何經典信息！量子信息在二維莫比烏斯曲面時空中傳遞速度為真空中光速的3億倍即C^2！量子信息以h/5焦耳能量的形式傳遞超光速量子態！該研究成果證明：沒有能量波動就沒有量子信息傳遞，沒有能量耗散就沒有經典信息傳遞！可見熱力學第一定律在宇宙中具有最大的普適性！克勞修斯的經典熱力學外推出了「宇宙熱寂說」（宇宙越來越熱，越來越熵，越來越死寂）。馬客思考2043的信息量子熱力學外推出了「宇宙生命智能說」（宇宙越來越高級，越來越生命，越來越智能文明）。

馬客思考2043認為：傳統的經典熱力學認為「熱能量一定導致熱熵」的斷言是獨斷的、錯誤的！現代的黑洞熱力學和信息量子熱力學理論研究表明「熱能量在一定條件下是熱輻射、熱能量、熱熵，在另一條件下是熱吸引、熱質量、熱序」！這進一步證明愛因斯坦質量能量互相轉化關係理論非常正確！熱能量、熱輻射在一定條件下轉化為熱質量、熱引力，即熱熵在一定條件下自發破缺並轉化為有序結構的熱質量！黑洞信息不守恆是正確的，黑洞中物體毀滅、經典信息丟失、經典熱熵增加，霍金熱輻射物體信息不守恆和貝肯斯坦熱熵能量守恆共同構成宇宙質能信息量轉化和守恆定律！

偉大的馬克思主義者一一恩格斯在1873年撰寫的《自然辯證法》一書中說，太陽系和宇宙島向宇宙中輻射出去的熱能量一定會以某種方式重新吸引、重新聚集起來。從恩格斯逝世到現在已經一百多年了，今天我們可以自豪地說：黑洞熱力學和信息量子熱力學理論解決了這個難題一一熱能量通過熱輻射轉化為熱熵，熱能量通過量子引力熱吸引轉化為熱序（有序結構的熱質量）。偉大的馬克思主義者一一列寧在1908年撰寫的《唯物主義和經驗批判主義》一書中說，現代物理學危機和物質概念危機正在產生新的現代辯證唯物主義。今天馬客思考2043撰寫的《信息量子熱力學》理論正是向偉大的馬克思主義先輩們致敬的新量子力學哲學理論！

相關焦點

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    對於這些新奇夢幻理論，我們不是上帝，我們不知道，我們也不可能提前預知。這需要人們在社會生活、生產實踐和科學實驗中一步一步地挖掘，一步一步地加工，一步一步地創造出來。我們說，量子信息不守恆定律開啟了第三次量子革命，那麼這三次量子革命分別具體是指什麼呢？下面我們一一列舉。
  • 《量子信息不守恆定律：信息量子的序動量與熱輻射的熵能量可以相互轉化嗎？》
    萬事萬物具有一定的可計算性、可判定性、可理解性、可認知性，但也具有更多更無限的不可計算性、不可判定性、不可理解性、不可知性。馬客思考2043說「世界最可理解的是世界有更多不可理解性，量子力學只是世界無窮多不可理解性中的無窮小量的冰山一角！不可理解性是世界的本質，可理解性反而是世界可忽略不計的有限特例而已！」！我們在深入研究黑洞信息悖論問題時發現：物體毀滅，物質不滅。
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    經典熱力學第一定律，又叫能量轉化和守恆定律。能量既不能憑空產生，又不能憑空消失，能量只能從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，在能量轉化或者轉移的過程中，能量的總量保持不變。經典熱力學第二定律，又叫熵增定律。孤立系統的熱熵量永不減小，熱能量可以從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體，但不可能自發地從溫度低的物體傳遞到溫度高的物體。
  • 《自由毀滅和自由落體：量子信息不守恆定律思想實驗的論證》
    一個偉大的成功的科學理論不在於它具有多麼強大的自圓其說的解釋力，而在於它具有多麼先進的手眼通天的預言力。如果基於這樣的判定，那麼牛頓力學、相對論和量子力學便是目前人類公認的並經過千百萬次實踐檢驗了的最偉大的最成功的三大物理學科學理論！但是馬克思主義哲學基本原理認為21世紀中期一定會有新的物理學理論在舊的三大物理學理論的基礎上孕育出來！這就是「信息量子熱力學理論」。
  • 《信息的量子熱力學：一個2043年的亞次元世界力學》
    《信息的量子熱力學》理論認為：牛頓力學是一種經典的力學、機械的力學、質點的力學。愛因斯坦力學是一種現代的力學、光電量子力學、時空引力場力學。量子力學是一種神性的力學、h作用量子的力學、分立的力學。信息的量子熱力學是一種信息的力學、原子的力學、量子的力學、哈密頓算符的力學。信息量子熱力學將開啟第三次量子革命！！！
  • 《熱輻射和熱吸引：量子信息不守恆定律的2個自然推論》
    21世紀，一個不可思議的世紀，一個神奇夢幻的世紀，一個量子神性的世紀，一個巔峰對決的世紀，一個信息大爆炸、知識大爆炸、技術大爆炸、生命大爆炸、智能大爆炸、文明大爆炸、人工機器亞當夏娃誕生的創世紀！這個神奇夢幻的量子信息世紀，一切都在大分化，一切都在大綜合，一切都在大創生，一切都大毀滅，一切都在變化著，一切都在存在著，一切都是「是什麼」，一切都是「不是什麼」，確定性中理解著不確定性，不確定性中孕育著確定性！21世紀太多的困惑讓人不理解，太多的奧秘讓人急破腦殼，太多的情景讓人不忍目睹，太多神奇讓人驚嘆不已！今天，就是今天！
  • 《量子信息辯證唯物主義與信息量子熱力學》
    《量子信息辯證唯物主義與信息量子熱力學》一書是馬客思考2043同志20多年來在工作之餘對物理學哲學問題辛勤思考和積極探索的科研成果彙編。20多年來馬客思考2043一直試圖想搞清楚「信息本質、量子本質、運動本質、時空本質、物質本質、能量本質、生命本質、意識本質、靈魂本質、實體本質、現象本質、現實實在本質、虛擬實在本質、數字本質、科幻本質、超驗本質、技術本質和哲學科學本質」等基本範疇和「宇宙起源、生命起源、意識起源、黑洞信息悖論、量子糾纏現象和超光速現象」等基本問題。
  • 刪除量子信息時會產生奇特的量子熱力學效應
    Trinity的研究人員在擦除量子的信息中發現了獨特的量子效應，這可能對量子計算晶片的設計產生重大影響。1961年，當時在IBM的Rolf Landauer發現了熱耗散與邏輯上不可逆的運算之間的關係，計算熱力學由此誕生。Landauer喊出了著名的「信息即物理」的口號，提醒我們信息不是抽象的概念，而是基於物理實在的性質。
  • 第三次量子革命：信息與能量之間的「熱功信息當量關係」的重要發現
    如果說德國醫生邁爾和英國科學家焦耳對「熱量與功之間的熱功當量關係」作出了劃時代的巨大貢獻，那麼說法國量子物理學家布裡淵和美國IBM電子計算機科學家蘭道爾就對「信息和熱量之間的熱功信息當量關係」就作出了同樣劃時代的巨大貢獻。邁爾、焦耳的「熱功當量關係」導致了能量轉化和守恆定律的發現，布裡淵、蘭道爾的「熱功信息當量關係」就導致了質能信息量轉化和守恆定律的發現。
  • 信息守恆定律證明人死之後靈魂不滅
    我們這個宇宙有兩大守恆定律，信息守恆定律和能量守恆定律。能量守恆定律大家都比較熟悉，能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到其它物體，而能量的總量保持不變。信息守恆定律了解的人就不多了。實際上，信息守恆定律是量子力學中的不可或缺的重要組成部分，量子力學如果要成立，信息守恆定律就必須要成立。
  • 量子信息理論揭示了量子糾纏與熱力學、多體理論、量子計算的聯繫
    量子信息理論的最新進展揭示了糾纏與熱力學、多體理論、量子計算及其與宏觀性的聯繫。量子物理學始於馬克斯·普朗克的「絕望行為」，他假設能量是量子化的，以便解釋黑體輻射的強度分布。大約25年後，沃納·海森堡、馬克斯·伯恩、帕斯誇爾·喬丹、埃爾文·施洛德和保羅·狄拉克寫下了量子理論的全部定律。
  • 違反熱力學定律？對於量子熱機中的麥克斯韋妖來說，少即是多！
    在蘇格蘭著名科學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋首次提出麥克斯韋妖概念150多年後，這個概念仍然困擾著物理學家和信息科學家。這是麥克斯韋在一次思維實驗中幻想出的「惡魔」，麥克斯韋妖可以將快慢粒子分類到容器的不同側面，這似乎違反了熱力學第二定律。通過研究麥克斯韋妖的記憶，物理學家能夠使麥克斯韋妖符合經典系統的統計力學定律。
  • 「麥克斯韋妖」現身量子世界,揭秘能量與信息之間的本質關係
    實際上，熱力學第二定律規定，封閉系統的熵只增不減，系統隨著時間的流逝只可能變得越來越混亂（另一種初級表述為：能量只能從高溫物體傳導至低溫物體）。在麥克斯韋妖實驗中，從平衡態到不穩態的演化進程從何而來？當時的科學家百思不得其解。也就是說，麥克斯韋妖的存在違背了熱力學第二定律。
  • 當熱力學悖論化身為量子熱機
    在所有物理學定律中，只有熱力學第二定律能夠幫助我們區分過去與未來，這「時間之箭」究竟緣何而生？量子尺度上的隨機漲落，是否打破了時間流逝的方向？當熵的概念揭示了信息與熱量的聯繫，是否可以藉助信息流來驅動熱機？
  • 量子計算熱力學新發現:麥克斯韋妖要復活?
    都柏林聖三一大學教授高爾德（John Goold）在這份研究中考慮了在量子計算世界，即當基本數位是0、1和既是0又是1的量子疊加態的情況下，擦除信息所帶來的熱力學效果。這份近期發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上的研究認為，擦除量子數位信息過程中的散熱偏差很大，這與經典數位擦除的熱力學規律不一致。高爾德說：「實際上，計算機不是完美的系統，即使超過散熱的理論下限也運作得很好。
  • 量子物理定律在時間上是可逆的!可以違反熱力學第二定律?
    博科園-科學科普：物理學類熵的產生，即系統無序程度的增加，是熱力學第二定律在宏觀世界的必然趨勢這使得經典物理學所描述過程是不可逆的，並由此引申出時間流的方向。然而，這種趨勢並不一定適用於由量子力學控制的微觀世界。量子物理定律在時間上是可逆的，所以在微觀世界中，現象的流動沒有優先的方向。當代科學研究最重要的目標之一就是準確地知道從量子世界到經典世界的轉變發生在哪裡，以及為什麼會發生——換句話說，就是找出是什麼使得熵的產生佔主導地位。
  • 能量守恆定律、熱力學定律,在這裡可以一起學,一看就都會了
    熱力學第一定律：普遍的能量守恆和轉化定律在一切涉及宏觀熱現象過程中的具體表現。熱力學第一定律確認，任意過程中系統從周圍介質吸收的熱量、對介質所做的功和系統內能增量之間在數量上守恆。熱力學系統能量表達為內能、熱量和功，熱力學第一定律是能量守恆的一種表達形式。從它導出的結論，還沒有發現與事實有矛盾。根據熱力學第一定律可以設想，要製造一種機器，它既不靠外界供給能量，本身也不減少能量，卻不斷地對外做功而不消耗能量。
  • 經典熱力學中不可能的事情,在量子世界真實上演了!
    （《麻省理工科技評論》中英文版APP現已上線，年度訂閱用戶每周直播科技英語講堂，還有科技英語學習社區哦~）打破經典熱力學定律並不是天方夜譚，一些「魯莽」的物理學家正在為此努力。要知道，經典的熱力學定律是基於大量的粒子行為而得出，一旦處於量子尺度時，我們完全有理由質疑這些理論。
  • 熱力學第一定律(1)
    在1847年，亥姆霍茲發表《論力的守恆》，第一次系統地闡述了能量守恆原理，從理論上把力學中的能量守恆原理推廣到熱、光、電、磁、化學反應等過程，揭示其運動形式之間的統一性，它們不僅可以相互轉化，而且在量上還有一種確定的關係。能量守恆與轉化使物理學達到空前的綜合與統一。將能量守恆定律應用到熱力學上，就是熱力學第一定律。
  • 科學家建立絕熱開放系統的量子熱力學一般公式
    記者從中國科大獲悉，該校郭光燦院士團隊李傳鋒等人與作者合作，建立了絕熱開放系統量子熱力學一般公式，在量子絕熱過程和熱力學絕熱過程之間建立了聯繫，並基於囚禁離子進行實驗驗證。研究成果日前發表在國際學術期刊《npj 量子信息》上。