未来引力量子通信智能手机的理论与实践

三旋理论1996年的量子数质量谱公式，也称"物质族基本粒子质量谱计算公式"，对巴尔末公式和玻尔对巴尔末公式转向量子弦论的再发现分析，可得到了一种类似的结论：决定一个粒子在三旋规范夸克立方周期编码全表中的位置的，是基本粒子量子数的弦数，而不是基本粒子的质量（能量或希格斯场）。量子数与量子弦性质相同，普朗克常数是量子弦的单位。这样原子系中的放射性元素，对应等价基本粒子系的超对称粒子现象就不足为怪；在当时的条件下，门捷列夫周期表的认识，就像1996年的物质族基本粒子质量谱公式一样。反之，也把巴尔末公式λ＝b[m2/(m2－中m和n看成链式量子数，那么m和n为何物？由三旋规范夸克立方周期编码全表中的位置，可知一个具体的基本粒子，是它的量子数决定的，而不是它的希格斯场的质量在作决定，这里m和n，就类似三旋规范夸克立方周期编码全表中激发态分类的代数的起点和终点位置。

如果说这也是受玻尔对巴尔末公式必需转向量子弦论的再发现分析的启发，那么1913年青年的玻尔，没有完全按照导师卢瑟福的"原子对撞机"类似的实验及其粒子是连续运动的弦路前进，而是有意忽略卢瑟福的核式模型的原子核从旁经过的阿尔法粒子的任何影响，把注意力集中在原子的电子量子弦数上。即玻尔放弃电子可以在任何给定的距离上围绕核运转的观念，提出电子只能占据几个选定的轨道弦，也就是"稳定态"，而不是经典物理学所允许的所有可能的轨道弦，于是他把电子的轨道弦给量子化了。

总结以上全部的研究和分析，从1996年发展到2012年又得出的新量子数质量谱公式──在格林夸克质量谱中，对应的正切函数的角度∠θn的分数值θn公式是：θn＝θfS±W2。式中θ＝15′，称为质量基角。f称为质量繁殖量子数，f＝62或6^0。S称为首部量子数，W称为尾部量子数；S＝n×m，W＝m×n，但大多数时候S≠W，少数时也可S＝W；其中m＝1、2、3、4、5，n＝1、2、3、4。由此格林夸克质量谱公式为：M＝Gtgθn＝Gtg（θfS±W2）。由于G＝1Gev，上式可写为M＝tg（θfS±W2）。这里新量子数质量谱公式只需要用一个质量基角常量θ＝15′，就可以求出格林夸克质量谱中的6个夸克质量值。而作为勾股数量子化传奇，巴尔末也没有想到只需一个基本常量的秘密。

正好张首晟教授的主要研究领域包括高温超导、量子霍尔效应、自旋电子学、强关联电子系统等，他的代表性工作为高温超导的SO(5) 理论、4维量子霍尔效应、室温无耗散自旋流等。众所周知，BCS超导理论认为要实现零电阻，电子必须两两配对。黄秀清教授说，配对电子是被一种叫"声子"的无形弹簧（可长可短）束缚在一起，即黄秀清把这种"配对电子"说成像软棍子（无形弹簧连接）图像。所以他认为电子配对只会增加电阻，不可能减小电阻，更不让电阻消失。黄秀清说要实现超导，电子晶格在垂直超导电流方向，最好能形成正三角点阵，这样系统的稳定性和能量损耗极小。

但黄秀清没弄明白，两两配对的"配对电子"图像，除了像软棍子外，还可以形成小三旋圈的图像，即环圈实际可以等价于两个动量相同且自旋相反的电子形成的束缚图像。继而与做整体旋转运动的小磁陀螺相似，再由此电路中产生的电磁场，也容易把这些小磁陀螺排列成转轴方向整齐一致的点阵图像，这时才会和黄秀清说的有系统的稳定性与能量损耗极小的有序点阵图像一致。而衍射振荡说明高温超导，是拉曼在中国"显灵"。因为从低温到高温超导材料晶格形态及转换的统一机制，在高温超导模式的铜基超导和铁基超导的情况，还要加上类似拉曼的双缝和多缝不对称衍射振荡变频机制。

即类似要有双缝实验产生衍射相干的振荡因素，才能导致电子成对。即在BCS理论中，这种电子对运动的小三旋圈，是形成超导的必要条件，但BCS仅是用当温度降低到临界温度以下时，电子间的间接作用力克服了库仑排斥力，才使动量和自旋方向相反的两个电子结成了库柏电子对圈的。运用拉曼理论，是在铜基超导和铁基超导材料中，铜基或铁基的"杂质"，类似空穴和能隙，对应双缝实验中的双缝和多缝；而产生震荡的原因，是衍射的对称破缺。拉曼理论联系长江三峡大坝船闸模型，还能说明上帝粒子──对称振荡是电子的小孔衍射实验──电子从源发出，电子希格斯质量场发生扩散，到屏遇到小孔，振荡第一次发生庞加莱猜想收缩，成为第二次"源点"。但出了小孔，又重复电子希格斯质量场扩散，反映在屏幕上是衍射的对称同心圆图像。而电子的双缝干涉实验，电子从源发出，电子希格斯质量场发生扩散，到屏遇到双缝，这是两个小孔。

这对只有一个小孔来说，这是"对称破缺"──电子希格斯质量场扩散不能收缩为一点，只能一分为二：一部分匹配能量随质量体通过一条狭缝，另一部分匹配能量穿过另一条狭缝。这类似一笼蜂子，蜂王类似质量体，蜂王外的蜂群蜂子类似匹配能量，穿过双缝，蜂子要归笼。这是其一；其二，穿过双缝，质量体通过的那条狭缝成为的第二次"源点"要扩散，另一部分匹配能量穿过的那条狭缝成为的第二次"源点"也要扩散，这要产生衍射干涉。这种振荡称为是"对称破缺振荡"。反映在屏幕上，不是单纯的同心圆衍射，而是衍射干涉图像。反映这种衍射干涉的作用，由于参数不同，虽然在铜基超导和铁基超导的材料中的具体计量有异，但它们都有类似电子间的作用力克服了库仑排斥力，使动量和自旋方向相反的两个电子能结成库柏电子对圈。

这里还能回答希格斯粒子能够衰变成两个z玻色子，怎么能叫基本组成部件呢？其实根据三旋理论两两配对的"配对电子"可以形成小三旋圈的图像，即环圈实际可以等价于两个动量相同且自旋相反的电子形成的束缚图像。继而与做整体旋转运动的小磁陀螺相似，再由此电路中产生的电磁场，也容易把这些小磁陀螺排列成转轴方向整齐一致的点阵图像──由此来看量子场论，不管是费米子还是玻色子的基本粒子，都可以变换为两个动量相同且自旋相反的量子的纠缠束缚图像，这两者它们都是基本的。如一个光子，可以衰变为正负电子对，光子仍旧是基本的。这里特别要强调张守晟的应用意义，2006年张守晟小组预言在量子结构中通过调节智能一体化孔的厚度，有可能实现二维拓扑绝缘体，被德国在实验上证实是一个重大突破。

因为这是发现拓扑绝缘体，是一种新的宏观有序的量子物态，其电子结构带有特殊的突破性质，在拓扑绝缘体的边缘会形成导电层，具有奇异的性质。导电离子的有效质量规律，其运动规律类似于过去只在高能物理中出现，由相对论所描述的一种离子，这种离子的出现受到突破对称性的保护。与二维拓扑绝缘体相比，三维拓扑绝缘体更是一个重要的研究领域，2006年几个国外的理论小组几乎同时在理论上提出了三维拓扑绝缘体，但预言的合金不仅有很多项，而且电子结构的能隙比较小，不适合在电子企业上的应用。而来自中科院物理所的方忠、戴希、张海军等人组成的团队，和张守晟小组合作在理论上预言：有可能实现室温低能耗电子器件的第二代三维拓扑绝缘体，并很快在试验上得到了非常纯净的高品质样品。

清华大学物理系的贾金峰等人组成的团队，和中科院研究员马旭村领导的研究所合作，在三维拓扑绝缘体材料制作方面取得进展，被认为这一系列拓扑绝缘体与第二代拓扑绝缘体相关的试验和理论工作，会引发国际凝聚态物体实践对第二代三维拓扑绝缘体的研究热潮。拓扑绝缘体的这些奇异性质，体现了物理所遵循的统一的自然规律，具有重要的科学价值。同时，拓扑绝缘体表面的奇异性质不受局部干扰的稳定性使它有希望成为下一代微电子器件的材料。

而拓扑绝缘体的理论与应用，与1938年意大利理论物理学家马约拉纳早就认为：微中子有质量，并提出马约拉纳方程式有关。马约拉纳生于1906年，21岁时他加入罗马大学物理研究所由费米领导的研究组，1928年他发表的第一篇探讨有关原子光谱的论文，是费米提出的原子结构统计模型，即汤马斯-费米模型的早期应用。他除预测了中微子有质量外，还提出过类似路径积分公式的论点，被费曼在十年后的1948年给以发展──任一可跟踪的粒子在任意时刻的状态是无限多路径的总和。1932年他发表的研究在随时间变化的磁场下的原子光谱的论文，开启了原子物理无线电磁波频谱理论的新分支。

1937年马约拉纳写的另一篇探讨相对论性粒子的文章，为了允许带任意动量的粒子，他发展并应用了洛伦兹群的无穷多维表示，打下了有关基本粒子质量的理论基础。但这篇文章近十几年来才受到拓扑绝缘体研究的广大注意，因为自旋轨道耦合引起的能带反转以及材料表面的狄拉克型费米子，根据理论预测，拓扑绝缘体和常规超导体的结合，拓扑绝缘体在p波超导体界面，有可能产生马约拉纳费米子，其特性是它与电子、正电子完全不同，它的反粒子就是它本身。

基本粒子是构成一切物质实体的基本成分，其中质子、中子和电子构成一切稳定的物质；质子、中子、原子核，最终是原子，都是有质量的。大型强子对撞机如果发现希格斯粒子，这将暗示我们生存在"质量"充满所有时空的背景场世界，"质量"是统一电弱理论到人类的起源等几乎所有宇宙物质理论皇冠上的明珠。中国科学的梦想就是要用"质量"统一世界──虽然汉语词意对"质量"的泛化，使它比物理量的定义更广，但也使这种统一之梦更广阔。如2012年度华人物理学会亚洲成就奖，授予中科院物理研究所研究员方忠、戴希，因为他们预言了铁基超导母体材料中的自旋密度波不稳定性，极大的促进了铁基超导机理研究的进展；他们提出了磁性拓扑绝缘体中的量子化反常霍尔效应；发现了硒化铋（Bi2Se3）、碲化铋（Bi2Te3）等三维强拓扑绝缘体等，带动了世界范围内关于拓扑绝缘体的研究热潮的出现，为自旋--轨道物理和新奇量子效应计算研究，做出了杰出贡献。

这里再看中国清华大学兼任教授张首晟，在2006年提出的实现拓扑绝缘体理论的材料方案，在次年德国维尔茨堡大学的实验中得到证实，成为世界上第一个以实验结果来证实拓扑绝缘体理论的学者。这一成果让他在2010年获欧洲物理学会颁发的欧洲物理奖，2012年获美国物理学会颁发的凝聚态物理最高奖奥利弗巴克利奖，2012年8月8日获得本年度国际理论物理学领域最高奖的狄拉克奖等国际物理学界的三大顶级奖项。那么到底什么是借用弦理论应用的拓扑绝缘体？它与文小刚的量子多体理论──从声子的起源到光子和电子的起源的弦理论，到底有些什么联系？因为联系拓扑绝缘体的"拓扑"，现代成千上亿的学者，连"球面"和"环面"不是同一个拓扑类似都不知道；学者之间还有"球面"和"环面"之争，即不排除有空谈和在"自毙"。

从理论上说，目前拓扑绝缘体的基本性质，是由"量子力学"和"相对论"共同作用的结果──小三旋圈图像类似的弦图，也如同高速公路上运动的汽车一样，电子运动规律性的自旋轨道耦合作用，如正向与反向行驶的汽车分别走的是不同的道，互不干扰，不会相互碰撞，因此能耗很低。所以拓扑绝缘体的这种小三旋圈图像类似的弦图，也对理解凝聚态物质基本物理有着重要意义，而且由于它所具有的这类平行、正与反合一的弦图特性，也许让专家对制造未来新型的计算机芯片等元器件充满了期待，并希望由此能引发未来电子技术的新一轮革命──从产品上说，目前拓扑绝缘体是一种新的量子物态。

与传统的"金属"和"绝缘体"不同，这是一种内部绝缘，界面允许电荷移动的材料。例如传统的固体绝缘体材料，在费米能级处存在著有限大小的能隙，因而没有自由载流子；金属材料在费米能级处只存在著有限的电子态密度，而拥有自由载流子。但拓扑绝缘体完全是由材料的体电子态的拓扑结构所决定，体电子态是有能隙的绝缘体，而其表面则是无能隙的金属态，是由对称性所决定，与表面的具体结构无关，所以它的存在非常稳定，基本不受到杂质与无序的影响。即在拓扑绝缘体的费米能级，位于导带和价带之间，存在着能隙，然而在该类材料的表面则总是存在着穿越能隙的狄拉克型的电子态。在表面存在的这些特殊的量子态，是位于块体能带结构的带隙之中，从而允许导电。这可以用类似拓扑学中的亏格的整数表征，是拓扑有序的一个特例。亏格说到底，用三旋弦图解释就是"圈比点更基本"──类似同样质量、品牌的拓扑绝缘体，也许碳烯薄膜、网笼比实心的性能好。

霍尔效应是当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。这一现象是美国物理学家霍尔在1879年发现的，属于一种磁电效应，即霍尔效应的产生是由于在磁场中运动的电子会感受到洛伦兹力的影响。由于霍尔效应的大小直接与样品中的载流子浓度相关，故在凝聚态物理领域获得了广泛的应用，成为金属和半导体物理中一个重要的研究手段。反常霍尔效应是在霍尔效应以后，发现电流和磁矩之间的自旋轨道耦合相互作用也可以导致的霍尔效应。

这是霍尔1880年在一个具有铁磁性的金属平板中发现，即使是在没有外加磁场的情况下(或弱外场)，也可以观测到霍尔效应而被称之为反常霍尔效应。反常霍尔效应与正常霍尔效应的差别是，因为在没有外磁场的情况下不存在着外场对电子的轨道效应，反常霍尔效应的出现直接与材料中的自旋-轨道耦合及电子结构的贝里（Berry）相位有关。在具有自旋-轨道耦合并破坏时间反演对称性的情况下，材料的特殊电子结构会导致动量空间中非零贝里相位的出现，而该贝里相位的存在将会改变电子的运动方程，从而导致反常霍尔效应的出现。磁现象，可以看出是一种类似正负虚数的量子空间。量子霍尔效应是霍尔效应的量子对应。二维电子气在强磁场中会形成能级分离的朗道能级，当温度足够低时就能观察到量子化的霍尔电导，这称为量子霍尔效应。在量子霍尔效应中，因为没有散射，电子可以在样品的边界沿一个方向无耗散地流动。它是一种全新的量子物态──拓扑有序态，磁场并不是霍尔效应的必要条件。在量子霍尔效应中不存在局域的序参量，对该物态的描述需要引入拓扑不变量的概念。对于量子霍尔效应而言，该拓扑不变量就是整数的陈数（Chern-number）。

量子反常霍尔效应是在不需要外加磁场的情况下，就能够观察到的量子霍尔效应，称为量子反常霍尔效应。量子反常霍尔效应与在低温强磁场下的二维磁性拓扑绝缘体中观察到量子霍尔效应的差别是，后者的出现需要借助于外加的强磁场，或者说需要有朗道能级的出现。而量子反常霍尔效应材料量子阱中无需外加磁场，也无需相应的朗道能级，就可能存在着量子化的反常霍尔效应，其边缘态可被看成是一根"理想导线"。

2、量子咖啡环效应与量子霍尔效应

以霍尔效应为基础的拓扑绝缘体理想导线量子态，存在允许内部自由载流子穿越能隙到界面移动，其剖面图类似咖啡环效应。然而咖啡环效应是与霍尔效应独立的，它类似在运动中会遇到更多阻力的希格斯场产生质量一样的机制。在这两者独立的效应之外，是第三种。

量子咖啡环效应是这两种效应的结合，能为光子、引力子、碲化汞/碲化镉(HgTe/CdTe)拓扑绝缘体以及碳勒烯球笼、碳烯纳米管、石墨烯薄膜等提供极小子流形的量子色动力学的新解读。那什么叫咖啡环效应？它与希格斯场和霍尔效应有什么区别？所谓咖啡环效应，是人们早已看到的一种现象：类似滴落在桌面或是纸张上的咖啡溶液，当液滴蒸发时，有些不会从圆周向内一点一点收缩，而会直接变平；这个变平的动作将促使溶液内的所有颗粒都悬浮起来，最终留在液滴边缘，到溶液完全蒸发时，大多数颗粒都抵达了液滴的边缘，并沉积在表面上，从而形成了一个深色的圆环。

2011年美国宾夕法尼亚大学物质结构研究实验室主任阿琼亚德以及博士研究生彼得雅克和马修洛尔等发表的研究说明，问题主要聚焦在悬浮的球形颗粒形状上。为实现均匀沉积固体颗粒层提供新的途径，他们从破坏这种咖啡环效应入手，改变溶液中的颗粒形状，竭尽全力寻找能在蒸发后生成均匀固体颗粒层的方法。而这只需简单改变悬浮颗粒的形状，就能去除这种效应。因为不同的粒形能够改变空气和液体交界面上的薄膜的性质，这对蒸发过程可造成巨大影响。

咖啡环效应提供的是普适对称性作用，它揭示出了自发对称破缺性：即一滴咖啡蒸发后，会在液滴的边缘形成一个比中间区域颜色深得多的暗环这种不均匀的沉积现象。这与众多需要固体颗粒均匀沉积的应用都相关，如喷墨打印、光子元件组装以及脱氧核糖核酸（DNA）芯片制造等许多溶有固体小颗粒物质的溶液，在液体蒸发后也都会涉及类似特别现象。宾夕法尼亚大学在实验中，使用了大小一致的塑料颗粒；这些颗粒最初是球形的，但可以拉伸至离心率各异的椭圆颗粒。球形颗粒很容易从界面中分离出来，它们能轻易越过另一个同类颗粒，因为这种颗粒基本上不会改变空气和液体的交界面。

而椭圆颗粒则能引起交界面的起伏波动，并可由此引发椭圆颗粒之间强烈的吸引作用，抵消液滴蒸发时将球状颗粒向液滴边缘"驱赶"的动力。因此椭圆颗粒更容易被"卡住"。而"卡住"的颗粒能在蒸发过程中，继续沿液滴所在的表面流动，它们越来越多地阻碍了同类颗粒，造成了粒子"大塞车"，从而最终均匀覆盖在液滴的表面。实验数据表明，当球形颗粒的拉伸比达到20%时，颗粒就会一致地沉积在物体表面。他们在完成关于悬浮颗粒形状的实验后，又向液滴中添加了一种表面活性剂，以证明发生在溶液表面的相互作用就是"咖啡环效应"的幕后推手。他们同样采用了球形颗粒和椭圆颗粒混合在一起的溶液，在含有表面活性剂的液滴中，椭圆颗粒的"咖啡环效应"可以恢复，而"设计"出的球状颗粒和椭圆颗粒的混合物亦能均匀沉积。这里颗粒形状可理解在液滴变干的过程中所起的作用，但通过改变悬浮颗粒形状去除"咖啡环效应"的效果还不很稳定。

在探寻解决物质族质量谱公式的道路上，我们发现咖啡环效应也适用于希格斯机制的孤子链理解。例如，类比豆浆变干后，不会出现咖啡环效应，这是为什么呢？因为咖啡环的形成是需要一定条件的：咖啡溶液里的咖啡颗粒，是干加工，容易研磨趋圆；而豆浆的颗粒相比是带条形，是因多为湿加工，在浓度比较高时，蒸干后没有明显的环状。但沉积后的图案还是有厚度不均匀的现象，边缘处的厚度相比要厚一点。另外咖啡环的形成和液滴下基板的导热性能也有一定的关系，如玻璃和木材就有一点区别。量子粒子王国，即使用电子显微镜观察，也难像宏观物体那样看清楚它们的结构和相互作用，况且能使用类似电子显微镜条件的人也很少，所以用原子、分子层次以上比较宏观的观察作模具、模型，来说明量子粒子王国里的结构、现象、机制，成为必由之路。咖啡环效应不很复杂，一般人很容易懂，因此我们把它作为模具来导引说明量子粒子王国，也许比霍尔效应更直观，但问题因为它是模具、模型，难使人相信。

例如，光子、引力子、碲化汞/碲化镉(HgTe/CdTe)拓扑绝缘体以及碳勒烯球笼、碳烯纳米管、石墨烯薄膜等里的极小子流形机制，能用咖啡环效应直观解读吗？因为这是包括有量子色动力学对其结构、性质的影响，而霍尔效应仅是一种磁电效应。但是磁电效应却是用物理实验现象直接来说明的，它们本身不再需要什么模具、模型，成为研究量子粒子王国的标杆方法。但导体中类似洛伦兹力，电子态能隙、能级、轨道、贝里相位等解读，并不是不要量子图像的模具、模型就能让人懂。其实电磁效应类型的霍尔效应，它在凝聚态表面间平行、正反两者的移动现象，其模具联系卡西米尔平板效应，也有点类似卡西米尔力的机械原理。所以作为的模具的希格斯场解读，我们说它是和咖啡环效应作为的模具，是属于同一级的。

例如说，希格斯场是一种包罗万象的实体，所有粒子都从中通过。有些粒子，如光子，可以不受阻碍地从中通过，它们是无质量的。而其他一些粒子则更像被困糖浆中的蝇子一样必须用力才能通过。这个"希格斯场"与各种粒子相互作用，其活动有强有弱，互动强烈的粒子，在运动中会遇到更多的阻力，显得更重。从经验上说，物体有多重，取决于它位于何处。例如，在陆地上沉重的物体，在水中就会轻一些。同样，如果你在糖浆中推动一个汤匙，感觉一定比在空气中移动它更费劲一些。所以一切物质的质量都由"希格斯场"的存在而决定，理论上希格斯粒子的质量约为质子质量的100倍，是希格斯场的最基本单位。那么希格斯粒子的模型还可以像些什么呢？

希格斯粒子为无向量的玻色子，在巡游中所经过的场没有什么优先方向，跟磁场的情况不一样。相对论讲，没有任何信号可以比光跑得更快，相对论与量子力学结合，场的力量实际上是各种粒子在物体间的传播。粒子传输力量的方式有点像"接球游戏"：如果我丢一球，你抓住了它，我会因投掷行为的后推力向后退几步，你也会因接球的动作向后退几步。因此，如果我们双方都有所行动，那么我们就会互相排斥。即如果存在有一个希格斯场，那么也一定存在有一种与这个场相关的粒子，这种粒子就是希格斯粒子。这类似萨斯坎德在《黑洞战争》一书中，以"持球跑进"类比全息原理，使质量像人与信息、人与思想，反过来信息、思想也像球，可以量子化。人有各种人种，人生下来不会有多少思想，但人是存在于社会、自然界，不带人的思想，也会带动物的思想。

在三旋理论中，"部分"被称为"转座子"；从严格的拓扑学意义上说，"部分与整体相似"只存在于魔方这类球面体。类圈体由于存在62种三旋态，所以它的"部分"更重要的是自旋。设想染色体基因转座子象是一种魔方类似的移动，那么魔方虽只有26个转座子54格面的旋转器，由于色彩图案变化竟有4325亿亿（约4′1019）余种之多，可见它包容的信息量很大，用来对应染色体上基因的变换是有价值的。如果进一步把魔方类比改换成魔环称之的类圈体，做成一种象魔方式的转座子魔环器，那么这些转座子随着魔环的三旋，变化还比魔方的4325亿亿余种变化多得多。三旋理论的这种转座子全息，已有被得到证实的麦克林托克的转座因子理论作基础。

而类圈体的62种三旋态作符号动力学，可编码对应规范夸克立方周期表，被称为量子色动力学的先声。生物全息律的部分与整体相似，是产生于受激光全息照片现象的启发。这里的"全息"也类似一种模具，且存在多模具的综合。例如，除"部分与整体相似"外，还有激光摄影把3维物体变为2维胶片，联系的"减维靠界"一种；以及两束相干光线的"两者相干"联系的“全息照相”一种。

部分与整体相似延伸研究的极小子流形规律，和基因学说有类似之处。而且如果能追问子流形的排序和组学，也许能说清获得性遗传和基因遗传的差别。正是从以上角度考虑，1983年才有说生物全息律是开创我国科学未来的先声。但在今天看来，当时还不够大胆。因为到1993年荷兰的特霍夫特提出的全息原理，就是与激光把3维物体变为2维胶片，又能从胶片复现该3维图景联系的。到1994年美国的苏士侃（Susskind）进一步阐述，有引力的量子系统，都按全息不需要整个三维空间，两维描述就够了。到1997年阿根廷的马德西纳用全息推测，在一个5维反德西特时空内运作的宇宙，可以和超弦理论在该时空边界上的量子场描述完全等效。到21世纪特霍夫特学派的宇宙全息论宣布，宇宙中起作用最基本的不是粒子，也不是场，也不是粒子和场的结合，而是全息。这里的"全息"也含多"模具"综合。

为什么是多"模具"的综合或说"共生"，这是有特定的类似"盲人社会"与非盲人的严格限制。"盲人摸象"的成语讽刺的是社会中看问题的片面，以偏代全。但社会中盲人只是少数，所以"模具"说到底是"实事求是"。即宏观的人作为非盲人，对现实事物有唯一性认识的追求；确定性是模具的特征之一，但到微观王国，现实的人与量子社会的"微观人"相比，全部变成了"盲人"，怎么办？这里"盲人摸象"实事求是用多"模具"，比睁眼说瞎话倒更接近成真理──模具是唯一好？还是全息好？极小子流形切割到哪里？

萨斯坎德在《黑洞战争》一书中说的马德西纳等的全息原理，不止步于或定位于"部分与整体相似"全息律，而涉及极小子流形的微观认知太深奥的数学和量子物理──这也是三旋理论上世纪60年代初诞生以来追随的方向。原因是什么？是历史上及第二次世界大战中，北方和日本一次次疯狂的侵略，造成数千万中国人的牺牲；其次也有大跃进三年自然灾害时期，类似数百万人饥荒的发生。这两种中华民族历史上的刻骨铭心的大事，给中国科学灌注了"实事求是"的灵魂，也带来人文的巨大分离和反作用──战争和饥荒，带来科学太深奥的数学和量子物理，把量子中国推进到类似高能物理学──但其多模具涉及太深奥的数学和量子物理，使大多数人太生疏，留恋于传统文化，对数学化的东西不感兴趣，尤其第四次工业革命的发生，产生了一些新兴技术、新技术公司、新媒体互联网平台的崛起，已不是一个简单的经济事件──新技术环境中也有一些成为排斥民科在前沿基础科学与国际主流相向而行“跟跑”、“并跑”和“领跑”创新的屏障。

例如，中科院高能所吴水清教授告知：他在“新浪”网的博客，因转载了前沿基础科学与国际主流相向而行的民间“跟跑”、“并跑”和“领跑”创新的文章，如《门捷列夫元素周期表150周年纪念总结》，他的博客就被“新浪”网吊销。事后他只得再向“新浪”网申请，保证只转载与国际科学主流相背而行的文章，才得以恢复。可见新技术环境的崛起，不管是对世界，还是对中国来说，都是一个现象级的政治、科技影响──新时代即使有好政策，也会被走样。

3、解读量子卡西米尔平板效应的机械原理，

从宏观深入到微观，我们也可以把咖啡环效应和卡西米尔平板效应，看着全息有"部分与整体相似"现象中要讲的有成效应用。因为研究量子色动力学数十年发展出三旋、量子色动化学等一套处理方法──三旋量子色动力学，就是一种多模具，而适用的有成效的运用放在纳米原子级以上，联系元素原子有效成分的识别，是原子核中的质子数。联系咖啡环效应，极小子流形应是球形粒状最好。

应用费曼的粒子遍历求和方法，以多面体的顶点数代换质子数，趋圆性删繁就简最好的是规则的多面体，而规则的正多面体只有5种。即正4面体、正6面体、正8面体、正12面体、正20面体。对应化学元素原子的质子数，分别是质子数为4的铍原子、质子数为8的氧原子、质子数为6的碳原子、质子数为20的钙原子、质子数为12的镁原子。费曼的粒子遍历求和方法的意思是"所有"，包括可能的情况，甚至是想象的路线，都应对它们逐一"关照"。即把5种正多面体顶点数逐一加倍，再对应化学元素原子的质子数，可做成第一类量子色动化学元素周期表。

联系卡西米尔平板效应，极小子流形应是平行平面最基本的多面体或平行平面数最多最基本的正多面体最好。检查第一类量子色动化学元素周期表，平行平面最基本的多面体是顶点数为6的五面体，对应化学元素原子质子数为6的是碳原子；它区别于碳原子质子数为6做成的正6面体。把质子数为6逐一加倍，再对应化学元素原子的质子数，可做成第二类量子色动化学元素周期表。

平行平面数最多最基本的正多面体极小子流形，联系卡西米尔平板效应最好的多面体，检查第一类量子色动化学元素周期表是8顶点数的正6面体，对应化学元素原子质子数为8的是氧原子。把质子数为8逐一加倍，再对应化学元素原子的质子数，可做成第三类量子色动化学元素周期表。其中汞原子核的质子数为80；镉原子核的质子数为48，都能被8整除。联系碲化汞/碲化镉这两类拓扑绝缘体，是很能说明问题的。

从费曼的粒子遍历求和的费曼图方法，到伯恩、狄克逊和科索维尔等人的幺正方法，并没有分明的对与错，代表的是同一基本物理过程在不同描述层次的不同表述，看重的都是所有可能路线加起来的概率，只是幺正方法删繁就简比费曼方法能极大地减少计算规模。今天量子色动化学方法也开始加入这场"奥运赛"，删繁就简选择分辩是看在量子色动化学元素周期表的三种类表中，出现的失效概率占多少？由此更能极大地减少寻找超导、拓扑绝缘体以及碳勒烯球笼、碳烯纳米管、石墨烯薄膜等材料的计算规模，对其机理进行简要的解读。

化学元素原子核作为一个独立系统，原子核内的质子群落有没有类似的晶体结构？2019年4月2日《科技日报》刘霞报道，《大型强子对撞机团队发现第三种“五夸克”粒子》讲清华大学工程物理系张黎明教授所在的大型强子对撞机（LHCb）团队，已发现了第三种“五夸克”粒子。此前五夸克态的物质存在只停留在理论阶段──2015年LHCb宣布发现首个“五夸克”粒子；如今该团队在对该五夸克粒子进行检查时发现，它已一分为二──原来最初的五夸克，实际上是两个独立的五夸克，被称为第一种和第二种五夸克粒子，它们质量相近，宛若一个粒子──现在拥有的数据比2015年多十倍，这能看到更精细的结构──此次发现的第三种五夸克，质量略小于前两种；但三者都由一个底、两个顶、一个粲和一个粲反夸克组成。

夸克理论是粒子物理学标准模型的关键组成部分，该理论认为，存在上、下、粲、奇、底和顶6种夸克，它们都拥有自己的反物质。夸克和反夸克结合会形成“强子”。强子分两类：由3个夸克构成的“重子”（包括质子和中子）和由夸克、反夸克组成的“介子”。科学家也提出了其他更奇特的夸克组合，比如，由两个夸克和两个反夸克组成的四夸克粒子，以及由四个夸克和一个反夸克组成的五夸克粒子。那么已被发现的三种“五夸克”内部结构如何？它们是五个夸克均匀混合？还是由一个重子和一个介子粘在一起形成的松散“分子”？LHCb团队目前倾向于后者──五夸克的内部结构无法直接测量，进一步测量这3个五夸克粒子的更多性质（如自旋等），为其寻找更多“同伴”，研究其性质可以为“原子核内的质子群落有没有类似的晶体结构”，更好地理解物质构成的量子色动化学秩序。

因为量子色动化学此类的探索，外围的最新实验可联系用于量子计算的核自旋观测：核自旋与电子自旋不同，核自旋与环境有很好的隔离。实验让我们看到，内置于一个单分子磁体中的一个金属原子的长寿命的核自旋，且能够确定自旋状态的动态。实验在短时间内可重复2000次阅读同样的原子核自旋数据，证明对存储信息来说，原子核自旋比电子自旋更好。因为电子自旋容易被周围的电子和原子内的温度所改变。而坐落在原子中心的原子核的自旋不会被电子云所影响，能更好地长时间存储信息。而复旦大学的龚新高小组的实验，也发现32个金原子可组成一个笼形分子。

32这个笼形顶点数，正能被8整除，使卡西米尔平板效应具有很高的识别度。因为卡西米尔效应拉力类似一种振动，极大地增强了量子粒子咖啡环效应向界面的扩散、翻转能力。而6这个正六边顶点数，能被6整除，同理使石墨烯薄膜、碳勒烯球笼、碳烯纳米管等也成为卡西米尔效应和咖啡环效应合流的名片──可以进一步大胆设想：原子核外围所谓的电子轨道或电子云圈层，是否也有电子颗粒的模具属圆球形状的因素，而悬浮沉积停留在原子边界面的各层呢？

在基本粒子模型中，电子和光子都分别属于一种独立的粒子，但在粒子散射或衰变反应中，一个光子可以变成一个正电子和一个负电子，反过来一个正电子和一个负电子湮灭可以又变回一个光子，这似乎与基本粒子模型有矛盾。但从多模具论出发，也可以进一步大胆设想：光子像航空母舰，一个正电子和一个负电子类似它配备的两种航母飞机，就不和基本粒子模型有矛盾，而且还能与大量子论的巴拿马船闸的希格斯场模型联系起来。希格斯粒子是一种大质量的量子，光子却没有静止质量，恰形成了一种大小的对偶。类似的对偶，可以设想希格斯粒子像潜艇，两个引力子像马约拉纳费米粒子是潜艇配备的类似两鱼雷。如此，在粒子的形态模具上，光子像航空母舰，希格斯粒子像潜艇，也正好属于同一级的对应。

而125.9GeV的希格斯粒子质量与顶夸克质量175GeV在大型强子对撞机上的矛盾，也可用类似"谷仓内的标枪悖论"的讨论。由此把希格斯运河的船闸模具，调换成"希格斯谷仓"模具，但如果光子像航空母舰，可以配备搭载一个正电子和一个负电子类似的两架航母飞机，那么和光子像航空母舰对应，是否希格斯粒子作为一种特殊的玻色子也能配备搭载类似两架航母飞机的基本粒子呢？这里可联系的：一是希格斯粒子本身藏在希格斯场，类似核动力潜艇可以长时间不出水面；另外希格斯场能产生质量，而引力联系重力与质量相关，那么这两者结合起来，希格斯粒子是否类似核动力潜艇，而且类似光子配备搭载两个电子，也能配备搭载两个引力子作类似鱼雷的发射呢？即希格斯粒子还有核动力潜艇的模具描述，和不同的费曼图描述呢？

在伯恩、狄克逊和科索维尔等三人的幺正方法中，他们已经证实了这种想法：从幺正方法得到的结果，引力子看上去像是交织在一起的两个胶子。这种双胶子特征为科学家提供了一个全新的视角：在希格斯粒子类似核动力潜艇发射鱼雷的模具描述下："一种新的统一引力途径的费曼图，一个引力子，可以看成一个胶子与它的孪生兄弟的合体，就像两人三足赛跑一样，步调一致地协同运作"。

《三旋理论初探》一书从点邻域到圈邻域，是原子论到孤子链推导的理论基础，其内核与极小子流形有关。牛顿原子论与马赫孤子链的自发对称破缺的咖啡环效应，起源于当代物理学中最着迷的是规范不变性与时空几何结构的关系。对此，曹天予教授主张综合科学发展观，和以概念革命转换新旧理论之间的变化。以此出发，当代物理学中的前沿理论物理学综合之一，是弦膜圈说。普朗克尺度的"线元"弦论，规范不变性扩容为局域不变性的电磁量子相位的不变性。这里表达弦论线元的单位是长度；而扩容的相位不变，实际类似"圈"旋的圈论。普朗克的量子论，实际类似原子论的概念革命的转换。那么在前沿理论物理学综合的弦膜圈说中，代替原子论的模具扩容，就是中国原生态的"孤子链"。但这两者联系的量子场纲领和规范场纲领的场论的"场"，实际类似"膜"──以上弦膜圈说，也许太抽象和数学化。

现实中，原子论、量子论、弦膜圈说，最可定量观测的是物体可称重量的质量。质量从何而来？联系原子论、量子论、场论就涉及马赫的惯性概念革命。如果把牛顿的质点惯性几何看着原子论图像，那么细想马赫的时空惯性几何，实际类似已扩容为孤子链图像。

孤子链如何与质量起源联系，1997年美国物理学家西德尼纳高和托马斯威滕等人在《自然》杂志上，发表的关于"咖啡环效应"的论文，如果把希格斯机制联系"咖啡环效应"现象，玄机是针对暗藏的普适对称性与自发对称破缺原理。而孤子链在规范场论的"膜"中的地位，正类似咖啡环效应的玄机。量子极小子流形的咖啡环效应，是否也类似极性效应的倒向实验随机超弦微分方程？如是把内部悬浮的大多数颗粒排斥或吸引抵达到液滴的边缘且最终留在液滴边缘，到溶液完全蒸发时，并沉积在表面上，从而形成的一个深色的圆环，而不是因悬浮颗粒为趋圆形减少的机械摩擦阻力，以及有量子卡西米尔效应振荡助力合流推动的结果？

例如，有疏水策略的猪笼草，在雨后其叶子表面也会变得几乎无摩擦。一方面这种叶子像水杯的食虫植物，是用散发出的甜味，吸引蚂蚁、蜘蛛、甚至小青蛙；另一方面是它能在顶部形成一件光滑的外衣，把液体本身变成了疏水面。这种策略不同于荷叶效应的疏水，荷叶利用的是表面特殊纹理结构，使水滴聚集滑落。而且荷叶效应对一些有机物或复杂液体无效，表面刮擦后或在极端条件下液体反而会黏附或沉积在上面。应用仿猪笼草技术，可研究出将来用于运输燃料和水的管道，如导尿管和输血系统的医用导管、自动清洁窗、无菌无垢表面、排斥冰的材料以及不留指纹或乱画痕迹等的抗粘表面。

目前美国哈佛大学艾森伯格实验室将一种润滑液注入具有纳米微结构的透气性材料中，制成"灌注液体的光滑透气表面"（SLIPS）的疏水表面。这是一种极为光滑的SLIPS涂层材料，就像猪笼草不仅能滑倒昆虫，还能排斥多种液体和固体，几乎毫无阻滞，极轻微的倾斜都会让液体或固体从它表面上滑下来。

疏水策略的极性联系极小子流形，延伸到二次量子化和点内空间概念，极性也能用庞加莱猜想定理创新的弦膜圈说阐述。因为超弦理论的"开弦"和"闭弦"二次量子化，数学模型极性更直观。这是把整体对称和定域对称联系庞加莱猜想，设庞加莱猜想熵流有三种趋向：

庞加莱猜想正定理：在一个三维空间中，假如每一条封闭的曲线都能收缩成一点，那么这个空间一定是一个三维的圆球。

庞加莱猜想逆定理：如果一个点连续扩散成一个"闭弦"，它再连续收缩成一点，我们称"曲点"。那么在一个三维空间中，假如每一条封闭的曲线都能收缩成类似一点，其中只要有一点是曲点，那么这个空间就不一定是一个三维的圆球，而可能是一个三维的环面。

庞加莱猜想外定理："点内空间"是三维空心圆球外表面同时收缩成一点的情况，或三维空心圆球外表面每一条封闭的曲线都收缩成一点的情况。即它不是指在一个三维空间中，假如每一条封闭的曲线都能收缩成一点的三维圆球，而且指三维空心圆球收缩成一个庞加莱猜想点的空间几何图相。这里数论的自然数、实数、虚数和复数如能映射物质、真空、量子起伏和“点内、点外”时空，有空心圆球内外表面不破裂的类似一维线的对接翻转，就一定离不开“三旋”的问题。

“庞加莱猜想熵流”，也有来源于逆庞加莱猜想之外的"曲点"和"点内空间"的。“曲点”类似轮胎的三维环面，不撕破和不跳跃粘贴，是不能收缩成一点的，它的图相等价于"闭弦"，亦称为庞加莱猜想环或圈。庞加莱猜想中封闭的曲线能收缩成一点，是等价于封闭曲线包围的那块面，它类似从封闭曲线各点指向那块面内一点的无数条线，它的图相亦称为庞加莱猜想球或点；"点内空间"类似空心圆球内外表面不破裂的类似一维线的对接翻转，也仍属拓扑球面。用“黎曼切口”唯象规范超弦理论，从"开弦"产生"闭弦"，从"闭弦"产生"开弦"，这属于"轨形拓扑学"。因为不能撕破和不能跳跃粘贴的规定，是拓扑学的严格数学定义之一。而轨形拓扑学，则可有限地撕破和粘贴。

庞加莱猜想同时联系超弦理论的开弦和闭弦──按庞加莱猜想正定理，开弦能收缩到一点，就等价于球面。按庞加莱猜想逆定理，闭弦能收缩到一点，是曲点，就等价于环面。它们都是整体对称的。同时，庞加莱猜想球点和曲点反过来扩散，也分别是球面和环面，也是整体对称的。奇异超弦论是指，类似开弦能收缩到一点，等价于球面，但球面反过来对称扩散，如设定球点扩散不是向球面而是向定域对称的杆线扩散，称为"杆线弦"。其次化学试管类似的三维空间，也是能收缩到一点而等价于球面，所以球面的一条封闭线如果不是向自身内部而是向外部定域对称扩散，变成类似试管的弦线，称为"试管弦"。这样开弦的定域对称就有两种：杆线弦和试管弦。

同理，闭弦等价的曲点扩散不是向环面而是向定域对称的管线扩散，称为"管线弦"。套管类似的双层管内外层一端封底，这类三维空间也是能收缩到一点而等价于环面，所以环圈的一面内外两处边沿封闭线，如果不是向自身内部而是分别向外部一个方向的定域对称扩散，变成类似套管的弦线，就称为"套管弦"。即闭弦的定域对称也有两种：管线弦和套管弦。"杆线弦"及"试管弦"，"管线弦"及"套管弦"，都可把它们看成类似一根纤维；这样把众多的这些纤维分别捆扎起来，也可以分别叫做杆线弦、试管弦、管线弦、套管弦"纤维丛”，而且还可以像纺纱织布一样地进行编织，而称为量子"编织态"。

"杆线弦"纤维丛类似一面墙或屏幕，两边是无极性的。但"试管弦"纤维丛的墙面或屏幕，两边有类似亲水性和避水性的极性。这种一个表面的疏水性和另以一个表面的亲水性共存的结构特点，使得试管弦这种结构表面同时具有超疏水和高粘附特性。同理，"管线弦"的可透性，使它无极性；但"套管弦"由于套管一端部分封了口，使墙面或屏幕也有强弱极性之分的有类似疏水性和亲水性共存的结构特点。

极性的量子极小子流形，除开上面二次量子化的"开弦"和"闭弦"分析与展开外，还可以从微观王国的界面分水岭来理解量子力学"点内空间"的视界──这里包含虚数世界，而且根据量子起伏的实验也可证明──因为视界能量接近的0，不确定原理认为可以在瞬间，变为实数或虚数的正负对称，然后又瞬间湮灭回0。所以经典物理学使用的动量、能量等，要变为用算符计算动量、能量等物理量。

越近点内空间的视界，虚数出没，是经典物理的"点外"世界少有的。视界的极性来自量子起伏，原因也有它推动了这里的量子咖啡环效应和卡西米尔效应。这可延伸说明花状石墨烯/硅纳米锥复合纳米材料，有表面超疏水兼超高粘附力的特性。这也在联系"拓扑"是什么？拓扑是整体性研究之一的工具，专门研究几何形象在几何元素的连续变形下保持不变的性质。小小的扰动不会改变几何对象的拓扑性质，连续形变的操作，如拉伸、弯曲、压缩等，不会改变一个连通区域的拓扑或说是几何的基本性质──非连续的改变，如切割、剪断等，才会引起性质的改变。因此如果构成量子比特的物理元素是拓扑不变，基于这些量子比特进行运算的结果，也具有拓扑不变的性质。

4、解读三旋理论的“拓扑量子全息”

《三旋理论初探》一书将原子论到超弦论能轻松自如地统一运用，是因为从咖啡环到拓扑量子，已经解决了什么是"拓扑量子"，并且给出了图像。这就是三旋理论最早给出了"拓扑量子全息"部分与整体相似，"部分"最重要的是自旋的三旋定义：

面旋：指类圈体绕垂直于圈面中心的轴线作旋转。如车轮绕轴的旋转。

体旋：指类圈体绕圈面内的轴线作旋转。如拨浪鼓绕手柄的旋转。

线旋：指类圈体绕圈体内中心圈线作旋转。如地球磁场北极出南极进的磁力线转动。线旋一般不常见，如固体的表面肉眼不能看见分子、原子、电子等微轻粒子的运动。其次，线旋还要分平凡线旋和不平凡线旋。不平凡线旋是指绕线旋轴圈至少存在一个环绕数的涡线旋转，如墨比乌斯体或墨比乌斯带形状。

21世纪初维尔切克说，量子维度上的运动所带来的变化不是位移，这里没有距离的概念──它是自旋的变化。这种"超光速平移"将给定内在自旋的粒子，变成不同的粒子。这里用对称概念，对自旋作的语境分析，自旋、自转、转动的语义学定义是：

自旋：在转轴或转点两边存在同时对称的动点，且轨迹是重叠的圆圈并能同时组织起旋转面的旋转。如地球的自转和地球的磁场北极出南极进的磁力线转动。

自转：在转轴或转点的两边可以有或没有同时对称的动点，但其轨迹都不能同时组织起旋转面的旋转。如转轴偏离沿垂线的地陀螺或廻转仪，一端或中点不动，另一端或两端作圆圈运动的进动，以及吊着的物体一端不动，另一端连同整体作圆锥面转动。

转动：可以有或没有转轴或转点，没有同时存在对称的动点，也不能同时组织起旋转面，但动点轨迹是封闭的曲线的旋转。如地球绕太阳作公转运动。

用电脑能做出拓扑量子三旋动画视频，但人工用实物模拟三旋只是其中部分的自旋运动。三旋动画视频与弦论、拓扑量子联系，还可以是从能量函数处理纽结不变式的角度推广。其道理是：一个物体作平动，取其一标记点的轨迹，可以看成一条流线，能与一条未打结的绳线对应；自旋一周则与未打结的绳圈结应。用这种思想处理类圈体三旋的62种自旋状态，单动态是未打结的环或封闭线的纽结结构；双动态和多动态是不只一个环的纽结结构。如此用二维图（平面图）和琼斯多项式类似的纽结不变式描述，可将某些场的能相图变为形相图来计算，也能将形相图改为对能相的计算。因此三旋的渗透能更好地体现其真实的物理意义。"部分与整体相似"不管是生物基因绕组，还是物理的量子纠缠，最终通向的是极小子流形的拓扑。

有拓扑量子就有拓扑量子场论──这类量子场论开始于20世纪70年代施瓦茨的阿贝尔的陈-塞黑斯场论研究。80年代末在阿蒂亚启发下，弦论学家威滕发展了三个拓扑量子场论研究：一个就是非阿贝尔的陈-塞黑斯场论；第二个由超对称杨-米尔斯场论扭变得到；第三个由超对称西格玛模型扭变得到。进入21世纪，威滕等人又研究了具有更多超对称的杨-米尔斯场论的扭变，并将数学中的几何朗兰兹对偶解释为量子场论中的强弱对偶。威滕等人进一步发现，西格玛模型,陈-塞黑斯场论,以及超对称杨-米尔斯场论之间有千丝万缕的联系，它们都可以包含在弦论或者M-理论中。这类量子拓扑学有三个主题：a、量子群；b、三维拓扑场论；c、二维共形场论。

用三旋动画视频联系的拓扑性质，可揭示传统的拓扑量子场论任意子的量子计算机原理中的纰漏。因为体旋实际比面旋复杂，而这一点却让量子计算机原理研究的专家所忽视，例如Neil Gershenfeld等人阐释量子计算机能同时处于多个状态且能同时作用于它的所有不同状态的量子陀螺原理图时，对量子位不动的几种陀螺旋转，就分辨不清，明显的错误是把陀螺绕Y轴的体旋称为"进动"，这是不确切的。

三旋动画拓扑量子视频联系崔琦分数电荷量子霍尔效应研究，三旋动画可以直接观察到类似具有分数电荷和分数统计的粒子，它们在时空中的演变，提供了理解量子计算的快车道。如三旋拓扑序导致的基态简并、分数电荷和分数统计，以及为相关的辫子群代数联系对应的量子不变量纽结、边缘态隧穿、输运等测量提供参考。

拓扑量子的纠错研究，如中国科技大学微尺度物质科学国家实验室潘建伟及陈宇翱、刘乃乐等教授，成功制造出并观测到了具有拓扑性质的八光子簇态，并将此簇态作为量子计算的核心资源，实现了拓扑量子纠错。拓扑量子的薄膜研究，上海交大低维物理和界面工程实验室贾金锋、钱冬、刘灿华、高春雷等教授，已经制备出最适合探测和操纵马约拉纳费米子的人工薄膜系统。

量子自旋霍尔拓扑绝缘体的研究，拓扑量子计算在美国得到极大的重视，微软公司在其加州的研究所中网罗了大量理论人才，从事拓扑量子计算方面的开创性研究，并每年投入数百万美元直接支持加州理工学院、芝加哥、哥伦比亚、哈佛等大学相关的分数量子霍耳效应的实验研究。《三旋理论初探》出版后，我国拓扑量子计算研讨已呈现活跃，如2011年5月21至22日，由上海微系统所蒋寻涯研究员、上海交大刘荧教授和浙大万歆教授联合牵头开的"普陀论拓扑"专题研讨会；2011年11月25日至27日，由理论物理国家重点实验室资助的"理论物理前沿研讨会-凝聚态物理中的拓扑物态和量子计算研究专题研讨"，其目的就是要推进我国在拓扑量子物态与拓扑量子计算、拓扑绝缘体与相关系统、拓扑超导体等研究。

拓扑量子在交叉科学中的应用，如非相对论物理学中的拓扑量子数，特点是对系统中的缺陷不敏感──此数在物理量的精确测量中变得非常重要，并提供了最好的电压和电阻的标准──在有机化学中，包括基团极化效应参数和拓扑立体效应指数的计算；有机分子拓扑量子键连接矩阵的构造以及分子结构特征参数的提取，矩阵特征根、拓扑量子轨道能级、原子电荷、化学键的键级等参数的计算；应用上述分子结构参数，对烷烃、单取代烷烃、链状烯烃、含C=0键和N＝0键有机化合物、芳香烃和极性芳香化合物等各类有机物的热力学性能、化学反应性能、光学性能、色谱性能、价电子能量、酸性和生物活性进行的相关研究，等等。这可读文小刚的《量子多体理论:从声子的起源到光子和电子的起源》一书。

5、多重复物质空间与三旋理论讨论

研究里奇流与协变的非线性希格斯粒子数学，俄国数学家佩雷尔曼的研究里奇流论文，2006年震惊学界。但对佩雷尔曼，只不过是数学家才在关心他的研究，因为此后的有关研究论文和专著，基本上集中在数学界。里奇流问题的初等表达方式是：dg/dt=-2Ricci(g)。这是说：一个封闭流形上的度规张量的演化（随时间参数的变化）是由里奇张量决定的，而里奇张量本身又是由度规张量场决定的。

研究这样一个问题的意义，是看你是持有何种物理、力学运动概念。在里奇流问题中，度规张量的演化就是物理学、力学中运动。这种运动表现为流形的几何“变形”，与连续介质力学的变形概念是类似的。在经典弹性力学中，研究的是：[g(1)-g(0)]/2=e（应变）。即只比较两个位形，而里奇流研究的是连续的变化。

在三维流形上，运动的概念是一个二阶度规张量，而不是位移矢量。这个物理、力学的运动概念是由爱因斯坦建立的。换句话说，是广义相对论下的运动概念。如果一个人抱定位移矢量的运动概念，则他是无论如何会对张量运动表达持反对态度的。所以佩雷尔曼的研究成果的核心意义在于，为把这种运动概念应用于普通的连续介质中的物质微元（封闭流形）打开了道路，如微元的位形演化、微元间的界面相互作用等。决定里奇流的另一个方程式是一个与里奇曲率有关的泛函，在物理、力学中如何针对具体问题构造这个泛函，是地地道道的物理、力学问题。但这方面的研究并没有得到物理学界重视。

问题的起因很简单：里奇流问题相关数学工具在物理、力学学界的普及性不足。还有一个问题就是：人们偏爱于简单、直接、直观的概念体系，尽可能拒接复杂的数学概念。这种偏爱是阻挡前沿科学前进的原因之一──抽象的数学的研究工作，在力求最广泛的概括性下的进展作为一个极端，这和在尽可能简单、直接、直观的概念体系下的另一个极端间，有巨大鸿沟。正是在这一个要点上研究工作严重不足：里奇流问题论文基本上发表在抽象数学集团的期刊上，而物理、力学中针对具体问题的论文发表在传统期刊集团上，二者间几乎没有正确、有效的交流，追求两个极端的人群是越来越背道而驰。

加之即使像掌握科学网、新华网、人民网、新浪网等新技术网络平台的一些高层次科学论坛版主，他们即使在国内外受过大学、研究生、博士生教育，实际对类似里奇流问题相关数学、物理、力学等前沿其实并不一定清楚，而成为排斥民科在前沿基础科学与国际主流相向而行“跟跑”、“并跑”和“领跑”创新的高层屏障──连续介质力学对dg/dt可以作出应变的对应解释，在几何上对于曲率变化，也可做出局部内在转动的解释。如果把里奇流方程的左边的低阶近似，完全对应于应变概念，则对里奇流的力学几何解释就是：内在的曲率变化就是封闭流形的度规变化的原因，从而把局部内在转动归结为封闭流形位形几何演化的内在原因。由一个泛函f引入的完整的、在外场作用下的Ricci（里奇）方程为：dg/dt=-2Ricci(g)-2ddf(R)。

这样对特定的外场，与连续介质力学不同，应力的概念被一个依赖于曲率的泛函局部二阶微分特性给定了。在连续介质力学中，物质微元是封闭的3-流形，从而Ricci流方程把微元闭流形的变化与连续介质的宏观位形变化连续了起来。但一个长期以来的难题是，如何定义物质微元的几何属性。我国力学家陈至达教授建立的理性力学理论体系，事实上就是按引入先天性的3个独立矢来构造的，但是只完成了几何部分，没有建立相应的外场介入形式，而Ricci流方程恰恰是一个最为有力的补充。Ricci流概念建立于上世纪80年代，在物理原因的描述上，的确是超前于理性力学。

Ricci流概念为理性力学与现代物理的结合，打开了一扇大门；在经典的连续介质力学中，微元物质是被隐涵的假定为三个1-流形的直和。此时各向同性假定是必须引入的，但是各向异性就象一个幽灵，紧随大变形而来。如接受，就与前提矛盾；如不接受，又与客观事实矛盾。因而，理性力学一直在这个问题上纠结不清。具有某种旋转对称性的各向异性介质，旋转对称轴是1-流形，旋转曲面是2-流形。对任意的微元为3-流形的介质，唯一的办法是引入先天性的3个独立矢或是任意的3-流形g(0)，而这就是Ricci流。

福州原创物理研究所的所长梅晓春教授，在微积分运算上确实是有功底。但梅晓春在物理学基础与前沿领域得到的具有颠覆性研究结果如何呢？梅晓春和俞平博士2012年6月在美国发表的题为《量子力学普适动量算符的定义与微观粒子自旋的本质》的文章，称阐明了微观粒子自旋的本质，给出贝尔不等式得不到实验支持的原因，其中类似针对Ricci流说的理由，归结有4点：在曲线坐标系中，一直无法合理地定义动量算符。在直角坐标系中，将角动量算符作用任意波函数，得到的都是虚数；只有反之，动能算符对任意波函数作用结果是实数，逻辑才完备，且必须是实数。

然而这只是被转移，因动量算符的复数平均值被消除，但本征态波函数展开，复数平均值问题又出现，问题实际上没有被解决。梅晓春说用实数的“普适动量”概念，转移里奇张量，导出的普适角动量概念一切可阐明：a）微观粒子自旋的本质；b）贝尔不等式得不到实验支持，原因是自旋投影概念理解有误，采用的投影公式不成立；c）贝尔不等式与隐变量是否存在无关；d）贝尔不等式与是否破坏定域性无关；e）可解决量子力学复数非本征值和平均值问题；f）改变曲线坐标系中动量算符的定义；g）改变动能算符的一致性。

但里奇张量真不存在吗？而且里奇张量的整体协变是类似进入点内空间，联系虚数超光速的。梅晓春说，微观粒子波函数的全同性、对称性，可导出波函数的叠加原理。量子纯系综起源于粒子波函数的全同对称性交换，量子纠缠实际上是波函数全同对称性交换的结果；不同粒子之间的纠缠也存在波函数全同对称性交换的背景，所以量子纠缠不存在非定域关联和破坏因果关系，EPR佯谬被彻底消除。

但量子隐形传输不存在吗？梅晓春说，有两种等价的方式描述微观粒子的衍射和干涉现象：第一种是经典理论中宏观波的叠加方式，不考虑粒子与环境的相互作用，是唯象的、非本质的。第二种是量子力学方程的微观描述，要考虑粒子与环境的相互作用，是本质的波动性的本质能。但第一种的宏观自旋不是真自旋，需要外力，只有第二种微观粒子的自旋才是真自旋，不需要外力。粒子自旋普遍存在指向里奇张量才是普适动量，是真空波动的本质。梅晓春说有一个唱红清醒的经典事实是：无论是在火花室还是气泡室中，微观粒子的轨道运动都是清晰可见的，如带电粒子在经典洛伦兹力作用下沿什么轨道运动，在什么位置上达到什么速度，什么加速度；在什么位置上以什么速度碰撞，所有的事情都一清二楚，凭什么说微观粒子没有确定的轨道运动？凭什么说它们的位置和动量不能同时确定？

梅晓春还说：问题的实质是物理学家们，经过近百年的哥本哈根意识洗脑后，对事实视而不见。爱因斯坦就自白，是理论决定我们看到什么。但梅、俞的“颠覆性研究”，能代表强子对撞机的实验吗──对照彭罗斯的《皇帝新脑》、《时空本性》等书中，对模具韦尔张量和里奇张量的标准统一解释，无论是曲线坐标系还是直角坐标系的研究，都需要争论需要什么样的模具生产──有没有类似奥运会机械流和策士流的统一标准？需不需要这种国际的统一标准？

联系对照葛森的《完美的证明》一书，看《三旋理论初探》一书从传统文化的自然全息开始的独立探索，这是把里奇张量与类圈体三种自旋结合，变成为弦图框架理论体系的“魔杖”──反过来看梅晓春与佩雷尔曼的“砍砍杀杀”，梅晓春使用“相对性洛变式”、“相对性伽变式”和相对性“惯性系”等东西，依旧是相对论使用的模具。梅晓春说他拿这些“刀子”，也能证明:a）暗能量不存在；b）希格斯粒子不存在；c）引力几何化描述不可能；d）奇异性黑洞不存在；e）根本不存在量子力学解释的不确定关系，或测不准关系是误解；f）爱因斯坦的相对性原理是错的，等等。如果真是这样，梅晓春也能与佩雷尔曼“并驾齐驱”。但梅晓春教授认为：庞加莱猜想的证明纲领，佩雷尔曼仅仅是跟进了哈密顿和丘成桐发明的里奇流这把“刀子”，宣告“这一纲领的完成”。但事情是哈密顿和丘成桐没有早于佩雷尔曼就证明了庞加莱猜想。

庞加莱猜想是说如果伸缩围绕一个苹果表面的橡皮带，那么可以既不扯断它，也不让它离开表面，使它慢慢移动收缩为一个点。另一方面，如果想象同样的橡皮带以适当的方向被伸缩在一个轮胎面上，那么不扯断橡皮带或者轮胎面，是没有办法把它收缩到一点的。即苹果表面是“单连通的”，而轮胎面不是。佩雷尔曼证明了庞加莱猜想及引起的风波，尘埃落定之后，标志着后佩雷尔曼时代的到来。葛森的《完美的证明》一书是对其前时代的回顾与总结。

三、韦尔、马约拉纳费米子与引力子量子通信

量子纠缠作为宇宙时空的“结构单元”，揭示“0”量子平行宇宙无论距离长度的单元“大和小”，质量、能量的单元“多和少”，可以没有区别。这就为量子卡西米尔效应平板提供了全域性的现实选择的实体或抽象理论模型，同时也为量子引力隐形传输提供了全域性的现实选择的实体或抽象理模型。由此真空量子起伏的“点内空间”，在量子纠缠联系原子轨道核外电子回旋的里奇张量效应时，因与核内量子起伏的质子卡西米尔效应韦尔张量产生的负能量发射，两者本末出候天衣无缝结合在此类量子引力信息隐形传输上，成为认识韦尔（Weyl）费米子和马约拉纳费米子到新型费米子三重简并费米子，突破传统分类，是涉及引力子量子通信的先声。

1、三重简并费米子涉及引力子

我国科学家发现的新型费米子三重简并费米子，突破传统分类，我们认为涉及引力子。作为量子卫星首席科学家的潘建伟院士，与量子纠缠的人生，是想证明量子纠缠与引力有关。这个目标不但宏大，更在实用、适用、使用，也许将是中国网信未来事业的指导方针。因为从网络地址、内容的“双轮驱动”分类看，在绵阳市的中国工程物理研究院（九院）的李幼平院士，有一个很形象的说法：叫作网络是“一体两翼、双轮驱动”。为啥？世界首颗量子卫星“墨子号”从太空建立了迄今最遥远的量子纠缠，但它还不属于量子引力信息通信。

因为它证明的在1200多公里的尺度上，爱因斯坦都感到匪夷所思的“遥远地点间的诡异互动”依然存在，是只属于光子、电子、电磁波等实数的量子信息通信和量子密钥分发的量子信息通信。

潘建伟院士的更大目标是，在地月间建立30万公里的量子纠缠，检验量子物理的理论基础，并探索引力与时空的结构。这是因为它才能说明，利用引力子的量子引力信息通信，两点的距离必须大于30万公里以上，即超过每秒光速的距离。但在30万公里以下的量子信息通信，也存在量子态信息隐形传输的引力信息通信。

这类似牛顿万有引力的韦尔张量效应。宇宙间网络通信的最高接顶传输“介子”，是光子和引力子。因为它们的静止都为“0”，能够检测的速度都为光速。所以宇宙间的网络通信，接顶的“一体两翼、双轮驱动”就是光子和引力子。重庆出版社2011年出版的《量子纠缠》一书，作者是拥有剑桥大学物理学学位的克莱格，他在此书的开篇就说：“什么是纠缠？它是量子粒子之间的连接，是宇宙的结构单元……不管它们是在同一间实验室，还是相距数亿光年”。把量子纠缠说成是宇宙时空的“结构单元”，这是第一次颠覆作为微观和宏观的“量子”长度单元单位，有“大小”区别的常识。即长度不管“小”到同在一间实验室，在实验中的两个量子粒子分开的距离非常接近，还是“大”到相距数亿光年，都是同一个长度单元单位。

那么什么才有这种类似“长度”，却不分长度“大小”区别的宇宙时空“结构单元”呢？是“平行宇宙”。确切地说，是“0”量子平行宇宙。它们无论是两个平行宇宙，还是无数个平行宇宙，距离的长度“大小”都是相等的。因为“0” =“0”+“0” =“0”+“0” +“0”+……= “0”，是相等且平行的。

这就为量子弦、宇宙弦、虫洞和“点内空间”等现实性之间选择的实体，或是抽象的理论构造模型，提供了实验和理论基础是相等的平台。所以“量子纠缠”的提出真是了不得。其次，由于“0” =“0”+“0” +……=[ 1+（-1） +[ 2+（-2） +[ 30+（-30） +……= “0”，也是相等且平行的，这就为宇宙时空“结构单元”的质量、能量单元单位，有“多和少”的区别又不确定。