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对消防技术行业的升维思考2: dfedhw 2019-7-10 20:15; 所谓砖家消防行业中的一些老大难问题久而未决，于是又有更多新颖的解决思路被抛出来。 “当遇到一个难以解决的问题时，可以回到提出问题的场景去思考：可不可以换一个问题、换一种提法？当我们试图得到某个参数、某个函数却遭遇困难时，可不可以去想：假如不知道又如何？这种“升维”的思维方式，自然能使得问题解决的概率大大提升，而不是一条道走到黑。” 如果问题的提法本身就有“问题”，且不说解决实施的过程有多么艰难，需要投入多么大量的资金，动用多大的人力物力，就算是最后勉强看起来问题解决了，离最终的目标仍有十万八千里，那么聚焦这样的问题几乎没有太大意义。在此不妨看看消防行业目前的一些研究方向： 1.智慧消防中首先致力于解决的问题是预测和预警，然而这并不是问题的终极目标，提前预测与及时预警只不过是为了能以最快速度调集救援力量，并使灭火剂迅速到达火场； 2.智慧消防同时关注固定灭火设施的实时状态在线监测，确保紧急时刻均能够投入使用，本意就是提高灭火剂投送的可靠性与确定性，“智能控制”更是要建立于诸多假设的前提之上； 3.灭火机器人、灭火导弹、无人机等技术关注的是灭火剂的运输承载工具问题，一方面可以替代人员接近火场，另一方面是提高运送速率，同样也是实现灭火剂的快速投送及可靠性； 4.新型灭火剂的研发，同样数量的灭火剂能够以一当十，由于火场运输速度受限，所以希冀以提高灭火剂单体效能的办法去提升灭火效率； 5.阻燃剂的研发与应用，也是缘于灭火剂投送效率不足，通过迟滞火势蔓延速度，为扑救赢得更多宝贵时间，如果灭火速度够快，能否阻燃毫无关系； 6.微型消防站的设立，通过加大灭火器材分布密度，使其更接近于随机的起火部位，同样是为了灭火剂的迅速集结、大量投送； 7.火灾成因的调查，是为了弄清楚在真实的场景下，究竟哪些因素制约了扑救工作的进行，即灭火剂投送的滞后问题；（火灾起因相对来说并不太重要，因为无论如何防范与控制，总有一定概率的意外失火事件，起火原因从来也没有什么新花样，仅仅只是时间地点不同。） 8.各种日常培训演练就是通过频繁的练手，来确保火场灭火剂的快速投送。通过上述分析不难看出，绕来绕去，火灾的核心问题其实只有一个：灭火剂的存储、运输、投送的物流效率及可靠性问题。换句话说，如果直接从围绕灭火剂物流的一系列问题入手，那么就有可能成功“绕开”之前所关注的所有问题，实施起来也许更容易。所有的子问题最终指向同一个“根问题”，并且是一个永远绕不开的话题。妥善解决了这一根本问题，就算不能提前预测和预警又如何？其奈我何？对消防技术行业的“升维”思考未来智能控制技术在智慧消防系统上的发展与应用; 1745 次阅读|0 个评论

自然科学之四大奥秘: zhou521wu 2019-1-21 12:18; 文·功不唐捐智能的发生、物质的本质、宇宙的起源、生命的本质是自然界摆在人类面前的四大奥秘。古往今来，不知道多少哲学家、科学家为之孜孜以求。当今科学空前发展，但四大问题好似在近期还没有被彻底解决的希望。在Science杂志评选的125个科学前沿问题中，其中涉及生命科学的问题占46%，关系宇宙和地球的问题占16%，与物质科学相关的问题占14%以上，认知科学问题占9%。其实，这些分类从根本上讲几乎都逃不出这四个问题。可以讲，这四大问题便是科学之终极问题，也是人类之终极问题。之所以成为科学之巅，我想因为本质上它们都是在探究从无到有，“上帝的意志”问题。宇宙如何而来？物质如何诞生？生命怎样出现？智能如何涌现？这都是从0到1，突然显现而难以理解的，更是无法回溯而验证的，所以与其说是科学，不如说是哲学，也不如说是只有人类才会思考的人生问题。再进一步来想，其实四大问题还能最终归结于两点。其一，宇宙的起源伴随着物质的产生，两者归结于一个奇点——大爆炸奇点。所以，物理学竭力追求宇观和微观的统一，也就是量子力学和相对论的统一。正如佛曰：一沙一世界。也许揭开物质真正面目之时也就是理解宇宙从何而来之时。其二，智能的发生伴随生命的形成。其实还很难说清，是智能引发生命还是生命导致智能，更或者两者同时而来。我想生命区别于非生命最本质特征是“能动”，而能动的目的是生存，而生存的条件是智能。因此，无论是病毒、细菌还是动植物都会在智能驱动下进化，以求生存。所以，生物学和认知学、智能学在逐步融合，生命和智能在逐步归一。就这两点，我突然想起康德的墓志铭：位我上者，灿烂星空；道德律令，在我心中。最后，其实我还不能确定四大问题是否属于科学能以解决的范畴。但还是要呼吁哲学家、科学家、宗教家、艺术家们携起手来，投向终极问题！; 8767 次阅读|1 个评论

生命科学实验从动物到人无法解决的两个”终极“问题: immunology 2015-7-7 15:01; 生命科学实验，主要方式之一是从体外细胞等水平研究到动物体内实验研究，再到人体研究或应用。于人类，这个生命科学实验体系，有两个无法解决的 “终极 ” 问题：（1）从是否该进行动物科学实验用于“人类”，无法回答的终极“伦理”问题是，人类真的拥有这样的 “ 权利 ” 吗？（2）从科学实验由动物到人能否“重复、有效并应用”，无法解决的终极“科学”问题是，生命科学实验和应用 “ 意识（或心理亦或灵魂） ” 到底发挥多大的作用？人类目前并没有也终究无能力把实验动物自身 “ 意识 ” 纳入到实验体系中。 2015-07-07 存照。于遵义; 个人分类: 科研工作者|2215 次阅读|0 个评论

[转载]【犯罪】【终极护卫战 The Glass Shield (1994)】【法国】: lcj2212916 2014-6-2 19:05; 导演 : 查尔斯·伯内特编剧 : 查尔斯·伯内特 / John Eddie Johnson / Ned Welsh 类型: 剧情 / 犯罪制片国家/地区: 法国 / 美国语言: 英语上映日期: 1994-09-16 片长: 109 分钟 IMDb链接: tt0109906 下载地址： http://www.400gb.com/file/65755801; 1919 次阅读|0 个评论

追寻终极能源：浅谈可控核聚变: 热度 9 bigdataage 2014-4-17 20:43; 追寻终极能源：浅谈可控核聚变同人于野 0. 序最近中国造了一个被记者们称为”人造太阳”的科学实验装置，代号EAST。这个装置号称可以解决能源问题，最终目标是提供一种取之不尽用之不竭，绝对安全而且还没有污染的能源。在国际上，2006年各方终于签署协议，开启一个有史以来最大的国际科学合作项目，在法国南部的 Cadarache 也建设一个”人造太阳”，称为 ITER。这个项目的总投资在30年之内超过120亿美元，中国也参与了，并且负担前十年大约60亿美元中的10亿。这些装置被称为”人造太阳”，是因为其释放能量的方式跟太阳类似，都是核聚变。不过除此之外他们跟太阳就没有更多的相似之处了，比如说不管是 ITER 还是 EAST，其设计运行温度都比太阳高得多。本文试图用一般人能看懂的方式介绍一下相关的知识，也就是受控核聚变。聚变能源这个梦，人类已经做了70年。现有的原子能反应堆都跟原子弹原理类似，是利用核裂变。就算能解决其中的污染和安全问题，核原料是有限的，如果放开用的话可能坚持不到下个世纪。而聚变则完全不同，原理类似于氢弹，它的污染要小得多（也不是绝对没有污染），基本上可以说绝对安全，最重要的是其原料可以从海水中取得。理论上一桶水中含有的”聚变原料”所释放的能量等于300桶汽油，所以几乎就是取之不尽的。我们玩的所有即时战略游戏里面都有关于能源的争夺，但受控核聚变一旦做成，未来人类可能甚至根本不必为能源操心。基努里维斯1996年的科幻电影《Chain Reaction》（链式反应）说的就是受控核聚变发电做成了的故事（尽管链式反应其实是核裂变过程），《Spider-Man 2》里面那科学家搞的也是受控核聚变。这的确是个很酷的科学项目。比如你跟人说你是做等离子体的，别人还以为你说的是那种竞争不过液晶的大电视，但如果你说等离子体主要研究受控核聚变，他要不懂的话可能马上要跟你谈风险投资。所以你有义务进一步告诉他，受控核聚变这东西未来50年之内做不成。否则还搞什么国际合作早就保密专利了。上世纪五十年代以前，关于受控核聚变作为新能源的研究，各国都是保密的。后来大家感到实在难做，1958年开了个会全面公开了。受控核聚变现在与其说是一个技术，不如说是一个科学。也就是说大家搞科研主要为了发文章而不是为了专利。霍金说，科学家和妓女是两个能从自己的工作中获得乐趣的职业。这么多人明知道一直干到退休可能都做不成还要继续做，一方面是各国政府的确往里面投钱，另一方面当然这里面也有很多有意思的东西。本文的目的不是为了劝谁给聚变研究投钱，而是为了让更多的人能够体会其中的乐趣。当然我也是想通过写这么一篇文章能够使自己对相关领域加深了解，就好比说想要学好一门学问，最好的办法就是写一本这方面的书。拍电影要找舒淇，搞物理要搞性感物理。核聚变这些东西听起来似乎实用性很强，但是内容显然不如超弦激动人心，不如克隆通俗易懂，不如密码破译有刀光剑影。我以为这门科学的美感在于她的复杂。比如《Physics Today》杂志曾经有篇文章说模拟受控核聚变装置，是目前人类计算手段的最大挑战。不知道有多少新的算法被发明出来在超级计算机上付诸实施，耗费了不知道多少时间，和计算机时间。我希望能够找到什么办法让人能够理解这种复杂性。做了一点前期准备工作，找了至少五本参考书。正如费曼说物理学的发展往往超过书籍出版的速度，我将参考最新的文章资料，也要用到 google 和 wikipedia。（在网上灌水这么认真的人不多吧）如果谁看完这个系列文章之后能跟一个等离子体专业的研究生说出一件他也不太清楚的事情来，那是我最希望看到的结果。我本人还是个菜鸟绝非专家，此文属于抛砖引玉，错误在所难免。如果有专家看到一定要批评指正，不要客气，因为万一有中学生看见别误人子弟。同时也请提醒我不要错过任何有意思的内容。费曼说，如果你不能用通俗语言来描绘这个事情，说明你自己没有完全理解。我要尽最大努力让一般人能够看懂。如果你看完觉得受控核聚变特别简单，你错了。如果你看完觉得这些东西特别难，我错了。本文将会出现几个数学公式和一些图表。霍金写《时间简史》的时候只保留了一个公式，因为有人跟他说每一个数学公式都会使读者减少一半。我认为千言万语也不如一个公式说得明白，谈物理不用公式就好像日本人拍AV打马赛克一样不够意思。当然最后如果这篇文章没什么点击率，我可以说都是那些数学公式造成的，正确计算应该把点击率乘以2的数学公式总数次方。下面用一段经常被科普读物放在前言部分引用的话自勉：物理学家 Leo Szilard 有一次向他的朋友 Hans Bethe 宣布他想写日记。”我不打算发表。我只是把事实记录下来作为向上帝提供的信息。” “难道你不认为上帝知道这些事实么？”Bethe 问。 “是，”Szilard 说，”他知道这些事实。但他不知道这个版本的事实。” （Hans Christian von Baeyer, 《Taming the Atom》） 1. 聚变ABC （上）费曼给本科生上课的时候第一件事是告诉学生，如果现在出现什么大灾难导致这一代人类灭亡，以至于只能给下一代留下一条科学知识，这条知识就应该是”东西是由原子组成的”。这么说当然也不严密，比如说光，就不是原子组成的。为了理解核聚变，我们不但要知道东西是原子组成的，还要知道原子是什么组成的这是一张最常见的原子结构图，从这张图我们看到原子分为原子核，和核外的电子。这些电子的轨道被人用在好多 logo 上，简直成了科学本身的象征。有人由此联想到太阳系，原子核就好像太阳，电子们就好像行星，并由此进一步想到原子里面是不是也有大千世界？有没有人住在电子上？答案是不太可能，因为这张图完全画错了。电子没有轨道。原子核外哪怕只有一个电子，它也无处不在，它同时出现在原子核周围的所有区域。你甚至不能说”这个电子的位置是。。。”，因为在这种微观尺度下位置这个概念本身都有问题。如果电子上面真有一个人，这个人也必然同时出现在”原子小宇宙”的所有地方。一旦到了微观尺度，我们生活中习以为常的很多观念就完全不好使了，后面我还要介绍另外两个怪异的事实。如果把原子”放大”到足球场那么大，那么原子核的尺度比一个乒乓球还要小得多，但是这个足球场的全部质量几乎都集中在这个超小乒乓球上。原子核由带一个正电荷的质子（图中日本人说的阳子，按英文用 p 表示）和不带点的中子（n）组成，而电子（e）带一个负电荷。这张图的另一个误导之处是似乎质子和中子就好像两种小球互相挤压，排列在特定的位置上。实际上质子中子也”同时出现在所有地方”，只不过在原子核的小小区域内出现的概率远远远远大于其他地方而已。质子和电子之间有电磁引力，使得电子围绕在原子核周围不跑，而质子和中子之间靠所谓”强相互作用”，也可以称为”强力”，粘在一起，这个力在这么小的区域内强度远大于质子之间的电磁斥力，保证原子核不散架。一个原子的”种族”，取决于其原子核有多少个质子。比如氢原子有一个质子，氦原子有两个质子，锂有三个，元素周期表就是这么排的。中子的数目大体跟质子数相同，但是也有出入。只有中子数不同的原子称为同位素。比如标准氢原子不含中子；氘，氢原子的同位素，由一个质子和一个中子组成；氢的另一个同位素氚，则有两个中子。中子数目不改变原子的任何化学性质，同位素仅仅是质量不同。核外电子的数目”正常”情况下等于原子核内质子的数目，保证整个原子不带电。但也有时候会有一个或几个电子被撞击出去（电离），这样原子就成了离子。可以说如果质子数决定原子的”种族”，电子数则决定他的”个性”。质子和中子的质量差不多大小，而电子质量则是质子的1/1837。物理学家已经可以精确计算单个质子，中子，电子，和原子核的质量。现在第二个怪异的事实出现了：原子核的质量，小于组成它的质子和中子的质量之和，2小于1加1。在生活中如果你把两块小橡皮泥捏成一块大的，质量绝对不会减少吧。正是这个怪异的事实才导致了利用原子能的可能性！这时候要用相对论了，E = mc^2，这个公式告诉我们的事实是质量和能量之间可以互相转化。当几个质子和中子”结合”起来组成原子核的时候，他们要损失一点质量，把质量转化成用于结合的能量，这个能量差异就是”结合能”：上面这个图表现了氦原子核（也叫阿尔法粒子）的结合能。两个质子加两个中子的质量比整个原子的质量大，这个能量差异是 0.0304 u，也就是说结合能是28.3 MeV。这里的eV是物理学用的能量单位，一个电子伏特相当于1.6×10^(-19)焦耳，一焦耳相当于把102克东西抬高一米所需要的能量。MeV也就是百万电子伏特，按照爱因斯坦的质量能量转换公式，一个电子的质量全部转化成能量的话，是0.5个MeV。至于说到底是怎么转化结合在一起的？这就绝非本文所关心的了。如果把质子和中子统称为”核子”，那么对于不同原子，其原子核的结合能除以组成原子核的核子数，也就是平均到每个核子牺牲自己质量来”贡献”多少结合能，对于不同原子来说可能大不相同。有些原子核相当松散，有些则相当紧密。这张图的横坐标是不同原子的原子核中的核子数，也就是质子数加上中子数；纵坐标是平均到每个核子身上的结合能。可以发现铁原子的平均结合能最高，因此铁原子的原子核也最稳定。那些原子数特别大的原子，其平均结合能慢慢减少，原子核趋于不稳定（”结合”不住了），一个大原子核有可能在某种条件下分裂成几个小原子核。这就是为什么元素周期表上只有有限多个不同的原子，因为太大的原子不能稳定。注意这里说的”稳定”是原子核的稳定，指原子核是否容易分裂，它不同于化学意义上的稳定。化学稳定是说其核外电子容不容易被电离出去。如果跟化学稳定性比较，注意到把氢原子电离一个电子出去只需要13.6eV的能量，也就是说原子核的结合能相当于核外电子电离能的一百万倍，这就好比说改变一个人的种族要比改变他的个性困难得多的多。现在可以谈谈原子弹的原理了。从上面图中可以看出铀235的平均结合能比较低，在一个慢中子的轰击之下，它就会发生裂变，如下图：这个反应过程可以用一个公式来描写上面的235表示这个大原子一共有235个核子，其中包括92个质子，看来中子比质子多了不少。我们知道U235的平均结合能较低，而 Ba137 和 Kr97 的平均结合能都比它高，可以想见反应式右边粒子的总质量比左边要低一些。这个容易想通吧，注意到原子核质量 = 其中核子的总质量 – 结合能，结合能越低，原子核质量越高。上面这个反应过程并不是唯一的，有时候会产生两种其他的原子，和3个中子。但如果你数一数反应式两边质子和中子的总数，会发现是相等的。也就是说没有哪个核子消失自己来贡献能量，这叫做” 重子数守恒”。能量差异仅仅是原子核的结合能。反应式两边的质量差异必然转化成右边粒子的动能，Q 表示多出来的能量，这里大约是200Mev。这就是原子弹的能量来源。右边的两个中子获得了巨大的动能，他们必然还要继续轰击别的U235原子核，这就是链式反应：　整个链式反应的过程是在瞬间完成的，比如说爆炸一颗原子弹只需要百万分之一秒就可以完成两百代，把整个核材料反应完毕。但是如果铀块的体积不够大，中子可能还没有碰撞到铀原子就出局了，中子数目越来越少，链式反应就不能完成。所以铀块有个”临界体积”，只有大于这个体积才可以。天然铀中， 99．3％是铀238，0．7％是铀235，而铀238不会因为碰撞中子而裂变，这就是为什么制造原子弹需要浓缩铀。顺便发一张原子弹结构图：可见只要有了浓缩铀，原子弹还是不难制作的，你所要做的仅仅是先把铀分成两块，每块都小于临界体积，但是合起来大于临界体积，然后。。。。。。怎么和平利用裂变核能呢？原理是用碳化硼或镉制成的控制棒来吃掉中子，通过调整控制棒来减缓链式反应的速度，如下图的最右端：与此同时还需要对反应出来的快中子进行减速。这样做一方面是因为快中子会被铀棒中的铀238吸收而不能继续引发链式反应（原子弹中铀235纯度高得多，所以不存在铀238吸收快中子的问题），另一方面慢中子跟铀235反应发生裂变的几率更大一些。中子减速的常用办法是让快中子通过重水（也就是氢原子的同位素，氘，组成的水，后面我们会详细说氘）或者石墨，减速中子的过程正好获得的热量来发电。本文重点不是核裂变，就不多说了。 2. 聚变ABC （下）最”主流”的打算用于发电的核聚变反应是这样的：这就是氘氚聚变。上面的两个参与反应的原子核，也就是燃料，是氘和氚，他们是氢原子的同位素。我们已经知道氢原子核就是一个质子没有中子，而氘（D）原子核由一个质子和一个中子组成，氚（T）包括一个质子和两个中子。这个反应的结果是一个氦原子核（也可以说是被剥离了两个电子的氦离子）和一个中子，用公式表示：正如前面讲过的裂变反应，两边质量不同，导致右边出现了多余的 17.6MeV 的能量，作为反应生成物的动能。第一个图更直观的显示了动能的分配，氦离子得到了3.5MeV，而中子得到了14.1MeV。获得这样的动能，它们的速度在每秒一万公里以上。如果粒子的密度不是很低，人们一般把这样的高速运动称为，爆炸。下面是几个常”见”的聚变反应：图中这四个反应式中我们可以看到第一个和第四个产生的能量产出最高。注意第四个的反应的燃料是氘和”氦3″，氦3正是我国打算登月去寻找的聚变原料。后面我们将会说说氦3，现在还是回到第一个，也就是氘氚聚变。我们首先看到这个聚变反应获得的能量比前文说的铀235裂变能量效率高很多。铀235裂变中，236个核子参与反应只得到200MeV左右的能量，而这里5个核子就得到了17.6MeV，也就是说单位质量的核燃料，聚变得到的能量是裂变的3倍左右。这就是为什么氢弹的威力远大于原子弹。实际上氢弹用的也是这个反应方程。这个效率高到什么程度呢，一个百万千瓦的火力发电站，每年消耗的煤是210万吨；如果这个发电厂是裂变核电站，它需要30吨的核燃料。可如果它是核聚变发电厂，燃料只需要600 公斤。再来看看燃料来源。氘广泛存在于水里（氘和氧原子组成的水就是重水），每 6700个（也有说法是5000个）”正常”氢原子中就有一个是氘，一升海水中包含的氘所能释放的能量相当于300升汽油。海水中所包含的氘，在人类想象力的范围内不可能用完。而且从海水中提炼氘是容易的，1987年出版的书说1克氘的成本是1美元，而2002年的一篇文章则说1公斤氘才需要300美元，看来越来越便宜。相比之下1公斤浓缩铀的价格是12000美元。自然界几乎没有天然氚，因为氚具有放射性会衰变，半衰期大约是十几年。制备氚的最常用办法是让中子跟锂反应：或者跟锂的另一个同位素也可以。实际上氢弹正是这么做的。锂金属同样便宜而丰富，1987年美国的价格是每公斤只要20美元。而且按照这个价格，美国可以至少提供500万吨。中国的锂储备怎么样呢？中国的锂储藏占世界总量一半以上。陆地储藏的锂至少可以供做燃料3万年，如果海里的也算上则是3000万年。按1987年的价格，世界消费者平均花费在1G（10^9）焦耳电能上的钱是20美元。而如果采用核聚变，假设聚变产生的能量只有1/3被实际利用的情况下，1G焦耳所需要的燃料（氘和锂）的花费只有不到0.004美元。换句话说聚变燃料的价格几乎就是可以忽略的。说起来地球上的氘还是早期宇宙大爆炸后长达一百万年的聚变反应没全没用完剩下的。信上帝的人很可能会喜欢这个事实，造物主盖好房子之后还剩下一点钱，就看子孙们有没有本事取用了。可惜聚变发电就好比90年代末在中国玩计算机游戏，虽然游戏软件本身都是盗版基本不用花钱，但是电脑的价格可不便宜。鱼倒是有的是，但是很难渔，而且鱼竿什么的巨贵。两个原子核要想聚变，他们必须靠的足够近。这就决定了两个正常原子之间是不可能发生聚变的，因为他们所带的电子互相排斥的很厉害。所以第一步必须把电子剥离（这一步比较容易做到），变成纯原子核，也就是离子的状态。但是两个离子都带正电，他们也是互相排斥，我们知道电磁斥力反比于距离，距离趋近于无穷小，斥力就趋近于无穷大，如果这么说的话根本不可能”聚”了。好在当距离近到一定程度，原子核之间会感受到强相互作用的吸引力！吸引力和电磁斥力之间共同起作用的结果就是下面这个势能曲线：曲线的最高点称为库仑屏障。想像这是一座小山，你要滚动一个球，让这个球越过小山。显然球的动能越大它爬得越高，在我们日常生活的这个经典世界，只有它的动能大于库仑屏障，球才能越过这座山。这时候发生在原子尺度的第三个怪异的事实出现了：哪怕入射粒子的动能小于库仑屏障，它也可能翻过山去！这种现象叫做”量子隧道效应”，可以用下图来描绘：注意这里说的是可能性，是说存在一定的几率，而且动能与势能屏蔽的差距越大，这个几率就越小。隧道效应实在是个一个非常奇特的现象，有点像传说中的穿墙术。不过它并不神秘：一个大三的物理系本科生就知道怎么精确计算穿墙几率，而且它还有广泛应用，比如说隧道扫描显微镜。有时候我想生活中人其实也存在不为零的几率穿墙而过，无非就是克服电磁相互作用的势能壁垒，只不过这个几率无比无比的无比小而已。但不论如何，要想让聚变反应发生的几率大到可以接受的程度，必须让氘和氚离子以极高的速度碰撞。下面这张图显示了两个粒子一对一碰撞的话，各种不同聚变反应发生的几率相对大小，跟这个入射粒子的动能之间的关系：从这张图可以看出在入射动能不”太”高的情况下，氘氚聚变发生最容易。有了这张图我们就可以精确计算如果你把一大堆氘离子和一大堆氚离子放在一起，让他们相互碰撞的话，反应率是多少。可以想象要求这些粒子都高速运动，而物理学家定义的温度就是粒子的平均动能，也可以索性就用能量来标记温度。（韩乔生显然对平均动能另有定义，叫做”热度”。 “今天沈阳的温度是11度，湿度是70%，热度是99%，呆会能达到100%。。。现在热度达到了200%” – 摘自《韩大嘴语录》）温度是决定性的，这就是为什么聚变也叫”热核反应”，也正是因为这个原因爆炸氢弹需要先引爆原子弹来提供足够的高温。反应率当然也跟离子数的密度有关，密度越高，发生的碰撞就越多，也就越容易发生反应。实际上反应率 R = n_D*n_T*σV。n_D 和 n_T 是氘和氚的密度，而σV完全由这些离子的平均动能，也就是气体的温度，决定，如下图可见氘氚聚变的反应率在温度是100keV（1keV的平均动能差不多对应温度是1100万摄氏度）左右的时候达到最高。再结合R = n_d*n_t*σV这个公式，我们可以得出结论，要想提高聚变的反应率，一方面要高温，如果温度不够高，那么密度就必须高 – 比如说像太阳核心密度那么高。太阳能正是来自于其核心发生的聚变反应，其过程差不多是这样的：需要提到并非所有恒星都按这几个方程反应。整个太阳的结构是这样的：其核心温度在1500万度左右。这个温度在反应率曲线上并不算高，但是太阳核心因为自身引力压迫的原因，粒子密度非常高。碰撞次数多了，就算单次碰撞发生反应的几率低也没问题，这就好比说有些人本来品质不错贪污的几率很低，但是如果周围诱惑太多的话就难保不湿鞋了。有的情况是诱惑的多少，有的情况则是诱惑的大小。在地球上搞”人造太阳”第一条就是必须降低密度，否则高热加高密度必然爆炸就成了氢弹了。首先必须把实验装置中的空气完全抽走，然后再放入极少量的氘氚气体，再把它们加热反应。比如在一个体积是100 立方米的托克马克中，氘氚气体的总质量只有0.01克。密度这么低，这就要求实验的温度要极高，托克马克中氘氚的温度要达到一亿甚至两亿度，比太阳高得多。因此需要极多的能量来加热点火。早在1929年，人们刚刚意识到热核聚变可以用作能源的时候，苏联某官员曾经许诺把列宁格勒市一小时的全部电力输出共给一个科学家让他做实验，被他明智地拒绝了。今天提供这些热量给托克马克点火已经可以实现了，简单说是利用激光，或者低频混杂波。（不过要加到更高的温度，像现代粒子加速器那样，有时候仍然会威胁附近城市的用电。比如西欧核子中心附近的城市曾经要求他们冬天少做几次实验，好让有电居民取暖。）低密度没问题，高温点火也没问题。问题是怎么维持这个温度。这就是托克马克的全部难点所在！我们先按下不表。从上面的讨论可以知道，让核聚变发生，最关键的条件是高温。那么”冷核聚变”又是怎么回事呢？温度不突出，密度不突出，什么突出呢？即使是量子隧道效应允许，反应率也绝对不超过10的负70次方！难道反应率曲线错了么？有机会的话我们可能会讨论这个问题。在全面介绍托克马克之前，还有一个很有意思的问题。我们在这一章看到氘氚聚变是”最容易”发生的聚变反应。氘氚聚变要求的温度最低，而且原材料还无比便宜，那么为什么会有人对氦3这么感兴趣呢？ 3. 登月的理由『中国政府计划于2009年把宇航员送上月球，并最早在2015年开始开采氦3。』 – 摘自国外某研究生2006年选修《聚变与等离子体》课程的学期报告。我不知道这哥们从哪看到的中国登月计划，反正他比所有中国人都乐观。如果你在1960年代问肯尼迪美国为什么要登月，他很可能会回答你因为不能让苏联先登月。这个回答放在今天不算特别漂亮，给人感觉很像形象工程。所以如果现在你问中国政府为什么要登月，答案一定会提到氦3。氦3是一种聚变能源。前文中我们曾经提到四个最容易实现的聚变反应：其中的最后一个就是氘核与氦3原子核反应，生成一个氦4和一个质子，并释放大约18MeV的能量。”正常”的氦原子核是氦4，里面是两个质子和两个中子，而氦3则只有两个质子和一个中子。氦是一种很常见的东西，比如做广告用的那中大气球和飞艇里面就是氦气，它比空气轻，但比氢气安全得多。地球大气之中氦气的含量挺高，是百万分之5.2。看来广告气球里面的氦气不太可能直接从空气中提取，但总之氦气肯定很便宜。可惜地球上基本上没有天然氦3。地球上大约每一百万个氦原子之中，只能找到一个氦3原子。氦3相比于氦4这么稀少的原因在于来源不同。地球上的氦4主要来自于核裂变反应。我们曾经介绍过氦4原子核也叫阿尔法粒子，产生氦4的裂变反应叫做阿尔法衰变。天然放射性物质的衰变就会产生氦4。而宇宙中氦3则主要来自于聚变。地球上显然没有天然聚变反应，不过也有一点氦3。这些氦3来自于氚的衰变。我们知道氚不稳定自然界没有天然氚，但是制作核武器需要氚，比如说通过中子跟锂反应：得到的氚是不稳定的，每隔12.3年就会有一半的氚衰变成氦3和一个电子（应该还有一个电子中微子，根据轻子数守恒）（图中红的是质子）：所以目前地球人手里的氦3主要都是维护核武器的副产品。美国的氦3战略储备大约是29公斤，另有187公斤跟其他气体混合保存。（这些数据可都是 google出来的啊，原文在http://www.asi.org/adb/02/09/he3-intro.html…不过从这个数据难道不可以推算美国一共有多少氢弹么？）可见如果谁想拿氦3做个聚变试验（已经有人做了），原材料是比较珍贵的。在太阳的聚变反应中，大约每产生一万个氦4，就会产生一个氦3。这些万里挑一的氦3还到不了地球，因为他们处于带电的离子状态，接近地球的时候会被地球外面的磁场所俘获。好在它们可以被太阳风吹到月球。据估计月球上大约有100万到500万吨的氦3，足够地球人用上一万年，土星和木星外面的则多得多。大量氦3存在于月球表面阴影区（也叫”海”）中，跟月球土壤混在一起。好像也有一些文章说是被岩石所吸附，但主流意见是土壤。具体怎么个情况还得等中国宇航员上去看看:) 提供相当于现在美国一年消耗的电量差不多需要25吨氦3。为了在月球上得到1吨氦3，根据现在对月球土壤中氦3含量的估计，需要把月球上11平方公里的土地全部下挖3米，再把得到的这些土壤加热到600摄氏度。然后把得到的氦3液化，装载罐子里运回地球，据某个中文科普文章说一架航天飞机一次能运30 吨。怎么说这似乎都不太像2015年能完成的任务。不过你在加热过程中还能得到一些副产品，比如说水。如果愿意加热到900度，甚至还能得到一些氧气。未来世界如果真有上月球开采氦3的那一天，其景象可能是这样的：根据目前的能源价格，氦3的”使用价值”是每吨差不多30亿美元。一顿黄金才2000多万美元，如果谁有氦3可以以150倍于黄金的价格出售。但如果考虑到宇宙航行的运输价格，再加上在月球开采的价格，真不知道30亿能不能打住。跟”主流”的氘氚聚变相比，氦3聚变的原材料显然是天价，而且实现氦3聚变要求的温度还要高得多。那么为什么还有人考虑氦3？所有科普文章对这个问题的回答都是因为氘氚（D-T）聚变会产生一个中子，中子被视为一种污染，因此这个反应不是绝对干净的。而氘和氦3的聚变则只会产生一个质子，质子可以用电磁场控制，所以这个反应是干净的（其实只要有氘就不是完全干净，因为氘和氘也可能聚变产生一个中子，但跟氘氚聚变相比总量非常少）。关于中子的污染我有可能下一章会说说。氦3反应的另一个优势是产生的都是带电粒子，而带电粒子的能量可以直接转化，具体怎么转化的我就不知道了，反正Lawrence Livermore国家实验室做的实验可以把100KeV的高速离子的能量实现60% 到 70%的转化。对于氘氚聚变，能量转化效率大约只有30%。可是这两点能构成追求氦3的理由么？氘氚就算再有污染，也比现有的任何核反应堆都干净的多；就算能量转化效率再低，可是原料太便宜了啊！有一种观点认为如果将来在星际航行中用聚变能源，那么因为氘氚反应防护中子很麻烦，为了节省飞行器空间，必须使用氦3。这的确是个站得住脚的理由，但问题是我们距离那个时代还早着呢。氦3是个热门话题。据说日本政府1994年也宣布了要上月球找氦3。到底为什么这么急着考虑氦3？这个问题困扰了我很长时间。我猜测必然存在某种技术上的理由，使得氦3聚变实际上比氘氚聚变还要容易！为此我做了一点调查研究，最后得到了一个略感惊讶的答案。 4. 氦3的政治经济学先简单介绍一下”放射性”，”辐射”这些东西是怎么回事。一个人本质上就是一堆原子，这些原子通过各自电子和质子的互相吸引排斥交叉结合形成分子，DNA等等。如果有一个外来粒子，比如说一个高速电子或者光子打过来，它可能把这堆运行良好的原子机器上的某个原子的电子打飞，导致这个原子电离，就会改变它的带电量，使它跟其他原子的相互搭配出现偏差：如果很多原子都这么被外来粒子造成电离，最后必然打乱分子和DNA的排列组合，人体组织就破坏了。DNA/RNA 乱了就会发生”变异”。当然也可能会发生好的变异（比如把黄瓜种子送上太空回来变成超级蔬菜），但大多数情况下不太好，重的甚至是直接死亡，轻的也可能会传给下一代。这种把原子打电离的行为被称为”致电离辐射”，可以想见，这种辐射需要高速，也就是高能量的带电粒子或者光子。很多人谈论”手机辐射”，或者计算机显示器的”辐射”，那些都是非电离辐射，至今没有直接证据表明手机产生的那么一点点能量对人体真正有害。其实生活中每个人每时每刻都在接受来自宇宙射线的电离辐射。这些宇宙射线就是高速带电粒子，用一个盖格计数器可以很容易的探测到。好在我们受到的辐射很少。地球外层空间有大量的高速带电粒子，多亏地磁场和大气层的保护，绝大多数到不了地面。这就是为什么要把种子送到太空去接受辐射。对于宇航员来说，辐射是个严重问题，至今没有什么好的办法来防护。地球磁场的尺度比地球半径大得多得多，因此空间站上的宇航员呆一两年受到辐射也可以忍受。但如果去火星的话，受到的辐射剂量是相当大的。大约两年前看纽约时报的报道，火星登陆计划的一个重要难点就是怎么防护宇宙射线的辐射，这个难可能点还没有解决。地面上的高速带电粒子都是来自放射性衰变或者核反应，或者粒子加速器。说一种物质具有放射性，意思就是说把它放在那里它自己就会往外发射高速带电粒子，比如说氦离子（α衰变），电子（β衰变），或者光子（γ衰变）。这就是为什么说放射性是一种污染。裂变反应堆反应出来的副产品往往具有放射性，必须把它们妥善保管远离人群，称为核废料。相比之下聚变反应的废料是氦4和中子。氦4很好，就是气球里那种气体。但中子就很有问题了。中子不带电，从这个角度它不可能直接导致致电离辐射。但正因为中子不带电，它很容易直接接触原子核，导致人体内分子断裂。中子弹就是用这个原理，号称只杀人不拆房子。但由于中子可以用重水或者石墨之类的东西来防护，它的”直接伤害”并不大。聚变反应中子的真正麻烦之处在于中子可以跟反应装置的墙壁发生核反应。用一段时间之后（根据一本讲主流聚变的书是三五十年，根据一篇讲氦3的文章是十来年）就必须更换，很费钱。而且换下来的墙壁可能有放射性（取决于墙壁材料的选择），成了核废料。还有一个不好的因素是氚具有放射性，而且氚也可能跟墙壁反应。因为这个原因，有人认为氘氚聚变只能算”第一代”聚变，优点是燃料无比便宜，缺点是有中子。 “第二代”聚变是氘和氦3反应。这个反应本身不产生中子，但其中既然有氘，氘氘反应也会产生中子，可是总量非常非常少。如果第一代电站必须远离闹市区，第二代估计可以直接放在市中心。 “第三代”聚变是让氦3跟氦3反应。这种聚变完全不会产生中子。但正如有人指出的，只要是核反应就不能说绝对没有污染，具体怎么样必须让实践回答。理论上讲，第三代反应堆可以直接放在宇宙飞船上了。这个反应堪称终极聚变，就好像《变形金刚》一样，只需要收集一种”能量块”，不用考虑营养搭配。虽然地球上没有，但月球，木星，土星上都多得是，用不着抢。第二代和第三代聚变反应的方程：飞船上用氦3的另一个好处是产生的反应物都是带电粒子，可以用电磁场的方法向外喷射直接当发动机。如果是一大堆中子就很难控制了。但尽管如此，很多聚变发动机的设想仍然是使用更容易实现的氘氚聚变（喷射α粒子），比如下面这个：如果用氘和氦3聚变的话，因为产生的质子也带电可以用来往外喷射，显然效率会大大提高。聚变发动机的最大优势在于燃料重量很轻，可以大大缩短航行时间。所以如果人类已经是巧妇什么饭都会做，氦3这种米显然味道最好。题是，如果现在我们连第一代聚变都不会做，为什么还有这么多人谈论氦3呢？根据拉姆斯菲尔德的分类法，美国在反恐战争中面临的困难包括 “已知的已知”，”已知的未知”，和”未知的未知”。我们前面所讲的所有东西都是”已知的已知”。下面要介绍的将是”已知的未知”了，话题很可能会引起争议。对于受控核聚变来说，温度是最关键的。氘氚聚变需要的温度是10KeV （相当于1亿度），而氘与氦3的聚变，要想达到一个”体面的”反应率，需要的温度是100KeV。达到这个温度并不难，比如日本的JT-60已经实现了 50KeV。可是温度越高，保持这个温度也越困难。从这个角度推测，氦3聚变必然比氘氚聚变要困难。既然如此为什么有这么多人谈论氦3，难道他们都是小学还没毕业就设计博士论文么？在一本1997年出版的书里面，以及在网上搜索氦3聚变，所有链接都最终指向威斯康星大学的聚变技术学院中的一个实验室。这个实验室实现了氦3的聚变反应。更有意思的是，他们用的办法不是主流的托克马克或者惯性约束，而是”静电场约束” （Inertial-Electrostatic-Confinement，以下简称IEC）。这其实是一个已经有几十年历史的设计（也叫fusor），其原理如下图：图中半径45厘米的大球是一个真空室，里面有一个半径10厘米的金属网格。真空室的电压为0，而金属网格带有10万伏的负高压，这样就形成了一个电场。因为参与聚变反应的原料都是带正电的离子，它们一定在电场作用下会以高速往中间跑，并且来回震荡，在碰撞过程中就会发生聚变反应。相对于ITER那样的庞然大物，IEC整个装置并不是很大（这哥们不会找我要肖像权吧）：内部的金属网格闪闪发光：在这个装置上已经实现了稳定的氘-氦3聚变，反应率达到了每秒260万次，产生了大量质子，但输出能量远小于输入能量，目前还远远不足以用来发电。目前 IEC的实用价值主要是可以作为一个便携式的中子和正电子产生器，比如说用于医学。我本能的反应是，这种有点另类的装置是否能独辟蹊径？具体说，就是: “静电场约束”+氦3，在技术上是否比主流+氘氚，更有可能早日实现聚变发电？有调查研究才有发言权。在网上根本搜索不到上面这个问题的答案。所以我做的调查研究非常简单。我直接给这个实验室发了封电子邮件。我提出了两个问题：1）对于氦3聚变来说，IEC是否是比主流装置更有优势？2）对于IEC来说，相对于主流的氘氚聚变，它是否更愿意进行氦3聚变？回信非常实在：1）主流不做氦3，是因为主流装置都是专门设计的大型装置，当然要做更现实的氘氚聚变；2）即使是对于IEC来说，也是氘氚聚变更容易。对于氦3，因为它有两个质子，所以如果能把氦3原子的两个电子都打掉，它的带电量就比氘氚高一倍，从这个角度来说的确在IEC里面更容易加速。但他承认，目前还不知道怎么打掉第二个电子。在回信中这个哥们还告诉我一个我在网上没看到的情况，就是要想增加反应率，必须提高能量输入，但反应率似乎有一个上限，接近这个上限的时候你增加很多很多能量，反应率却只增加一点点。后来我在wikipedia介绍fusor的条目中查到了其中的本质原因。静电场约束只能约束带正电的离子（中心网格带负电），或者只能约束电子（中心网格带正电），但不能同时约束离子和电子。IEC的情况是真空室里面能达到中心的只能是离子，而这么多离子聚在一起他们会互相排斥，也就是说密度高不了。这也就意味着反应出来的能量密度高不了。而托克马克里面是同时有电子和离子的，只不过他们互相自由运动而已，所以托克马克可以达到相对比较高的密度。正是因为这个原因，有人认为IEC装置永远也不可能实现聚变发电。其实还有一些其他的装置可以实现氦3聚变，但目前为止氦3聚变的”主流”是IEC。然而IEC是聚变发电的”非主流”，它固然有很多具体应用，可是发电看来希望渺茫。除非将来发现”未知的未知”，否则氦3必然是一个比氘氚还要遥远的梦想。所以我发现的答案是这样的：为什么这么多人谈论氦3？因为科学家需要发表论文。我曾经看到一个非常长的宣传氦3的演示文件，前面相当大的篇幅居然是从能源危机开始谈，到最后也没说多少技术可行性。氦3的确很遥远，但NASA有不少经费支持聚变发动机。登月需要理由么？仅仅带动一个国家相关学科发展这一条，它就不可能是形象工程。所以我认为登月就好好登月，没必要非得说氦3。原文： http://www.geekonomics10000.com/120 http://www.geekonomics10000.com/122 http://www.geekonomics10000.com/124 http://www.geekonomics10000.com/127 http://www.geekonomics10000.com/129 “微型太阳”诞生美国核聚变技术取得突破 Laser fusion experiment extracts net energy from fuel Milestone is passed on the long road to fusion energy. Fuel gain exceeding unity in an inertially confined fusion implosion; 9634 次阅读|15 个评论

静夜狂思-47-终极问题（6）: 考槃在涧 2008-12-8 15:12; 很久以前就写了，一直没有放出来，现在拿出来等砖头。有限与无限无限有真假两种。假无限：在知之内是有限，在知之外是无限。也许在知之外只有 1 ，但由于人探测不到 1 ，所以还是无限。对于目前的人来说，即便我们所在的宇宙之外再没有宇宙，宇宙也是假无限的，因为有些信息我们是探测不到的。但如果全息原理是对的，那么人是可以理解这个假无限宇宙的。因为人是 3 维的，高一维的智能是可以理解低一维的规律的（人为什么能够认识宇宙？人的知为什么能高于经验？也许是这样的。）真无限：宇宙根本就是无穷无尽的。在这样一个无穷无尽的宇宙里，所谓的子母宇宙、多重宇宙，都是可能的。一切我们能够想到的，都是可能的；一切我们能想到的，不过都是宇宙给我们的暗示。而在一个随机而无限的宇宙中，宇宙的样子取决于人的认识；尽管宇宙有它本来的面目。真随机：随机 = 可能，可能 = 无限。当可能成为实在，无限就成为有限。凡实在是有限的，凡可能都是无限的。当你数 1 、 2 、 3 、 4 、 5 ，都是实在，是有限的。 n 是有限的，你总可以达到；但 n+1 是无限的，永远不可以达到，因为 n+1 从来没有存在过，它只提供了一种可能，一种通向无限的可能。极限的收敛实际上正好是一种有序的相变，凡可以说清楚的相变都是有序相变。宇宙定义：宇宙是一切事件的总和，而非一切实在的总和。事件既可以是已发生的，还可以是正发生的，更可以是将发生的。事件：任意两个可被观测到的差异，即是最小事件单位。事件不过是各种最小事件单位的集合，什么样的事件集合是一个显著的、可被区分的事件，取决于观测水平和观测者。起源：每一种起源都只是这一类有序的开始，而非宇宙的开始，宇宙没有开始，宇宙开始于可能。时空：有可能我们的时空对于宇宙来说，仍然只是一个点，一个点的含义是，空间上是一个点，时间上也是一个点。也就是说，无论我们这边怎么折腾，对于那边的宇宙来说，含义是完全一样的。时空是结果而不是起源。绝对时空观 = 把时空看成起源和舞台；相对时空观 = 把时空看成过程和状态。规律：有序现象的出现与迭代，是物理定律出现的基础，更是生命出现的基础。在同一层次中，有序是无序的抽象与坍缩，在下一个层次里，不只事件是由上一层次决定的，连规律也是上一层次的演化。以前貌似提过，再提一次：第一级有序：四种力第二级有序：星系第三级有序：稳定的气候地质系统第四级有序：生命第五级有序：群集智慧第六级有序：智慧生物个体第七级有序：？每一层结构都是上层有序性的进化，在同一级有序中，规律是处处对称的；在不同级别的有序之间，规律是自相似但不全等的。涨落意味着有序，真随机意味着要么没有涨落，要么涨落没有边界。宇宙不会结束，结束的是能够承载生物的有序结构。宇宙为什么会进化？因为规律的本身是可以迭代的而不是孤立的。; 个人分类: 哲思|3648 次阅读|3 个评论

静夜狂思-（39）-终极问题（5）: 考槃在涧 2008-11-14 11:06; 12 、我们的宇宙是经过微调以适应生命和智慧存在的吗？如果是，为什么？ 13 、其它行星上存在生命吗？我们在宇宙中是独孤的吗？ 14 、生命如何起源？可以存在其他种类生命吗？人择原理回答了第 12 个问题。如果多重宇宙存在，在我看来人择原理是对的，起码逻辑上是对的。假设宇宙是一以贯之的，从诞生起就没有以前，也没有别的宇宙存在，那么这将是一个很有意思的问题，人择原理回答不了。假若多重宇宙存在，或者宇宙是不断创生、毁灭、重起的话，也许答案是肯定的。肯定不会是所有宇宙都会有生命存在，就像不是所有的水里都有鱼一样。并且，在不同物理学常数的宇宙中，生命的形式可能是不同的，就像同样是鱼，有海鱼淡水鱼之分，尽管二者都是生命，但有形式上的差异。第 13 个问题，我宁愿相信我们是孤独的，尽管从统计意义上分析无数颗行星都可能符合生命存在的条件。我认为人类的孤独感是天生的，往往越是聪明的人，孤独感越强。生命对于宇宙的意义是什么？毫无意义。一块石头对于宇宙的意义是什么？地球对于宇宙的意义是什么？太阳对于宇宙的意义是什么？银河系对于宇宙的意义是什么？银河系坍缩成为一个黑洞，宇宙照样发育、长青春痘。我们之所以要问生命对于宇宙的意义，只不过是因为我们是生命。事实上，与其问生命对于宇宙的意义是什么，不如问宇宙对于生命的意义是什么。非要问生命的意义，我只能说，存在就是意义，存在就是全部的意义；存在之外，没有别的任何意义。说到生命的起源，不得不说到概率问题。为何生命这种小概率事件还是发生了？统计能够解释规律性，能不能解释必然性？另外一个是生命的差异性问题。为何每个生命能感知到自己和其他的不同？这种差异性是怎样获得的？为何我得以存在？最后一个问题，我们是否首先得回答：什么是生命？; 个人分类: 哲思|3380 次阅读|5 个评论

静夜狂思-（38）-终极问题（4）: 考槃在涧 2008-11-7 14:53; 4 、宇宙中物质的复杂性的起源。 15 、为什么宇宙看起来在进化上充满创造力？纯粹中逻辑上解答这两个问题，也许并不是难比等天的事情。设想一个物质单一的世界，可能会有生命么？我怀疑黑客帝国、终结者所幻想的那种人工智能、虚拟世界的合理性，因为信息的组织模式太单一。复杂性的根源应该是在于宇宙是充满了随机、偶然的而不是决定的。如果宇宙是决定的，可能所有发展最终都会朝着一个方向，而复杂的事物会被逐渐化归、简并，不会出现如此丰富的物质和物理、生物现象。宇宙在进化上的创造力也许跟宇宙所处的阶段和我们所在的位置有关。一个即将被黑洞吞噬的星球感受到的将是地狱般的火海和黑暗。光与影交织在一起，无比阴森、恐怖的世界。然而我们最大的问题是，我们看到的宇宙是一个时空叠加的宇宙，我们看到的最远处不是空间的最远处，而是时间最远处，或者时空混合的最远处。这样的一个宇宙，应该是看起来永远是在进化、复杂化、充满创造力的。我们显然不能看到一个人在不断成长，就断定社会中的所有人都是在不断成长，其实社会中有人出生，有人长大，有人衰老，有人死去。不过，考虑最极端的状况，如果一个孤立宇宙，宇宙之外没有任何东西，而宇宙总体来说又是充满了创造力，又该如何解释？答曰要么宇宙处于青春期，黑洞就是青春痘；要么无序本身是创造力的原动力，并且，无序本身是没有底限的。此外，我们怎么去定义创造力？应当是那些可以被我们先有知识结构的某种稳定而有序的结构或者物理学现象。我们把我们认为的无序认为是噪音，那么当有一天我们发现我们以前认为的无序其实是可以当成另一种有序结构处理，又该怎么办？我们又该怎么定义进化，尤其是宇宙的进化？一个没有生命的宇宙和一个生机勃勃的宇宙比，哪一个更高级？这么说是否意味着生命的等级决定或者反映了宇宙的等级，或者所处的阶段？; 个人分类: 哲思|3216 次阅读|5 个评论

静夜狂思-（36）-终极问题（3）: 考槃在涧 2008-11-7 10:56; 2 、为什么物理学定律是这样的形式？这些物理学定律从何而来？ 6 、什么决定基本常数的数值？ 7 、不同力的能量标度比例的起源。如果仅仅是回答第一个问题，我觉得没有问另一个问题更有意思：如果物理定律不是这样，世界会是什么样子？那个世界的生命会是什么样子？很多科幻小说创造了各种各样的物理世界，在那些物理世界的生命都很有意思。要问物理学定律从何而来，我感觉不若问先有物质、能量还是先有物理学定律。如果要说物质能量和物理学定律同时产生，那么我们只要回答其中一个问题就可以了。然则是物理学定律决定了宇宙中现有的物质和能量呢，还是物质和能量决定了我们所在宇宙的物理学定律？如果宇宙是量子化的，不确定的，他为何要是这样？在问什么决定基本常数的数值这个问题的背后，其实已经隐含了基本常数并不是最终极的道这个假设。在基本常数背后，有一只手，上帝的，或者别的什么，安排了这一切。但为什么宇宙不能是自组织的呢？没有什么背后的道，就是这样子。我还是感觉宇宙是无父无母，无君无长的狂人，妄人，烂人。其实第 7 个问题很有意思。我一直在想，能量和质量可以互换，那么电荷呢？为什么正好是正负两种电荷？电中性的粒子能不能看成是第三种电荷？为什么会出现 1 、 0 、 -1 这三种情况，而不是更多，或者更少？电荷的起源是什么？为什么极小空间，一锅粥里的宇宙没有中和成完全的电中性，而是演进出正负对立？弱力、强力、引力、电磁力，为何引力要如此特殊？为何要有四种力？如果多一种力，会是什么情况？标度其实我不是很关心，那就是一个测量值，跟人的尺度、数学和工具有关，只要你的体系建立起来了，在这个体系之上，这些标度就会是那样。; 个人分类: 哲思|3461 次阅读|3 个评论

静夜狂思-（35）-终极问题（2）: 考槃在涧 2008-11-5 11:48; 11 、宇宙的时空可以是无限的吗？ 9 、多元宇宙是否存在？如果存在，如何用科学手段证明？ 10 、如果存在多元宇宙，为何是一个特殊的多元宇宙而不是其他种类？ 8 、存在不存在（量子力学的）宇宙系综？如果存在，我们如何得知？我理解这几个问题又是类似的。如果多元宇宙存在，那么我们是不是可以肯定宇宙时空就是无限的呢？ 1、空间是有限的，但时间是无限的，这叫此恨绵绵无绝期； 2、时间是有限的，但空间是无限的，这叫不能同年同月同日同地生，但可以同年同月同日死； 3、时间和空间都是无限的。如果时空都是无限的，是个好消息，我们没必要绞尽脑汁去想起源问题。 4、如果时空真的是无限的，那么它们是哪种无限？对于时间来说，有始无终也可以说成是无限； 5、是否凡能选择参照系者，均是确定而有限的，凡不能选择参照系者，皆是偶然而无限的？如果从这个意义上，宇宙应该不存在作为一个整体的参照系，它是偶然而无限的。 6、存在某种信息传递方式可以超光速，使得无限久远处的信息可知，这一点有人说存在超光速粒子快子，只要它的速度永远不降到光速以下； 7、尽管无限久远处的信息不可知，但实际上可以对此时此处的信息解码后推知无限久远处的信息，这就像对人的基因进行解析从而知道 1 亿年前上地球的状况一样； 8、宇宙是有限的，只不过相对于知来说是无限的； 9、宇宙是有限的，相对于知来说也是有限的，可惜知相对于人类的寿命是无限的； 10、宇宙是有限的，相对于知来说也是有限的，知相对于人类的寿命也是有限的，只是人类在理解知以前就把自己搞灭了。 11、其实第 10 个问题比较好回答。如果证明了多元宇宙承认，那么我认为人择原理，至少弱人择原理是一个可以接受的解释。对于有人存在的宇宙来说，所有的事情都必然是要多么特殊，就有多么特殊。 12、如何用科学手段证明多元宇宙证明？一个苹果里的原子如何知道苹果不是唯一的？最重要的是，它如何知道他已经穿过了这个苹果来到了空气中，或者，另一个苹果里？我们假定对于原子来说，苹果内处处相等，具有对称性和各向同性，由于苹果会逐渐烂掉，原子会发现周围的物质和物理学常数发生了改变，唯一不变的物理学定律。然而，假若当原子在苹果腐烂前穿过苹果来到空气中，这个原子有可能发现他所处的世界物理学常数乃至定律都发生了改变。如果按照这个推理，如果能用某种方法探测到物理学定律或常数在某个时空中的改变，也许多元宇宙存在。如果宇宙中物理学定律或常数处处相同，那么我们是不是可以把这个所谓的多元宇宙看成是一个宇宙？ 13、系综的概念是在一定的宏观条件下，大量性质和结构完全相同的、处于各种运动状态的、各自独立的系统的集合。全称为统计系综。我不知道宇宙学意义上的宇宙系综是否如此，如果真是如此，其实某种意义上我们不需要一个多元宇宙。就好像中国和美国是不同的国家，但它们都同在地球上。你不能说中国和美国的政体不同就说他们处在不同的星球。 14、假定时空是无限的，仅从物理学意义上，需要什么条件支撑，会发生什么事情？ 15、如果大爆炸不是时空的起点，那么微波背景辐射应该如何解释？ 16、假设每一个黑洞是一个新宇宙，那么新宇宙里遵循什么样的物理学定律和常数？为什么会这样？如果新宇宙里的物理学定律和常数我们的宇宙里完全一样，那么表明了时空具有什么样的特性？百度百科系综（图片出处： http://tieba.baidu.com/f?kz=389006147 ）（图片出处： http://tech.enorth.com.cn/system/2007/11/28/002403308.shtml ）; 个人分类: 哲思|3955 次阅读|4 个评论

静夜狂思-（34）-终极问题（1）: 考槃在涧 2008-11-4 14:03; Enya Anywehre is 我爱宇宙，因为她大美、大真、大善。（哈勃深空望远镜里的宇宙，出处： http://bbs.nongli.com/dispbbs.asp?boardID=15ID=2160page=1 ）（恒星死亡喷射伽马射线，出处： http://photo.ce.cn/main/jrkd/200810/30/t20081030_17229018.shtml ））李淼老师在大作《什么是终极问题？》中分析整理了 15 个傻问题，引来好评如潮。无趣男虽然比隔壁家的二傻子稍微聪明一点点，但归根到底还是属于傻子那一类，斗胆要分析一下。反正傻人想傻问题，没啥大不了的。尽管这些问题目前看来大部分是不能证实证伪的，但对我根本不是问题。提出可证明问题的是学术；证明可证明问题的是技术；提出不可证明问题的是道术，证明不可证明问题的是艺术；回避不可证明问题的是法术，回避可证明问题的是妖术。我要搞道术和艺术，学术、技术、法术、妖术留给科学家去搞，我啥都不回避。我按照我自己的理解把问题整理了一下，问题前面的编号是原文的编号。 1 、宇宙有一个开端吗？如果有，宇宙是怎么起源的？ 3 、大爆炸是宇宙的起源吗？我们宇宙的大爆炸是唯一的吗？ 5 、宇宙如何结束？这三个问题实际是一类大问题，是探讨宇宙的起源和终结。有两本半科普性质的书，叫《宇宙的最初三分钟》和《宇宙的最后三分钟》，一个探讨在大爆炸后 3 分钟内发生的事情；一本是探讨宇宙可能的走向，其中就讨论了时空维度的问题。对这个问题，无趣男认为以下一切皆有可能： 1、存在一个全知全能的上帝，创造了一切：我们所知与不知的。至于谁创造了上帝，需要去问上帝他妈。 2、宇宙自己创造了自己。道生一，一生二 . 3、时间是无始无终的，我们看到的始不过是能够让我们生存的环境的节点而已。既然无始无终，也就无所谓从哪里来，到哪里去。这一点在我最近看的《上帝掷骰子吗》书中提到，有人就认为时间是复数的，是平面性的，就像你在地球表面上，无所谓哪里是起点，哪里是终点。 4、假若时间无始无终，好像好办一些。反正哪里都一样，要做的是选好参照系，我们只要思考眼前可观测的宇宙时空就可以了。假若时间有始，问题比较麻烦。从哪里开始？大爆炸是不是开始？如果是，大爆炸以前是什么？这么多物质和能量从哪里来？完蛋了。其实问大爆炸以前有什么本身蕴涵了大爆炸不是时间的开端，同理，不去思考大爆炸以前也本身蕴涵了时间是有始的，起码也是有史的。我们都知道黄帝绝对不是我们唯一的老祖宗，只不过黄帝以前我们统称为史前罢了，什么女娲伏羲统统都是神话。我说这几个问题绝对挑战人类逻辑的极限，因为哪一种假设都很难哪怕只在逻辑上无懈可击。 5、多重宇宙看起来可以解决大爆炸以前有什么的问题，但问题是，产生我们这个宇宙的上一个宇宙从哪里来的？我记得古希腊哲学中一个背一个的乌龟，最后背起了地球，很有极限的思想。今天我们知道地球悬浮在太空中是因为力的作用，那么最初的那个宇宙是因为什么的作用得以存在？其实究其根本多重宇宙和乌龟背地球没什么两样。 6、时间、空间、物质、能量，一切都是幻觉。这只不过是某种规则下的信息交互，一切可以用一个或几个极其简洁的数学方程来表示，开始，结束，一切物理定律就从这些简洁的数学方程中得来。只不过因为我们看见自己生老病死，以为一切都需要有开始和结束。其实宇宙就是一些随机事件的组合，在局部演化出了有序，而总体还是乱的，乱得一塌糊涂，一锅粥。 7、宇宙是循环嵌套的，一个黑洞（或者别的东西）就是一个新的宇宙。在极端条件下能量不守恒，能量守恒只在同一个系统 / 系综中发生。 8、关于宇宙如何死掉，其实和宇宙如何开始相若。假若死掉了并不会引起新的宇宙诞生，那么看起来时间就是有限的，有始有终的。而反之假若在宇宙演变、死亡过程中产生了新的宇宙，我们没有理由认为我们现在所在的宇宙是从太初来的。 9、有人问我为什么这么瘦，我应该说，你如果天天想宇宙这个老处女，肯定能做到。这叫妹妹我思之，人比黄花瘦。（图片出处： http://tech.163.com/06/0613/14/2JGLOE7000091N9H.html ）（温伯格《宇宙的最初三分钟》 PDF 下载地址，建议买书）（图片出处： http://www.ewen.cc/cache/books/view/95/view-0202010000967095.htm ）（保罗戴维斯《宇宙的最后三分钟》）（图片出处： http://fifid.com/subject/2966355/ ）（下载 PDF 《上帝掷骰子吗》，仍然强烈，强烈建议你买书。注意，里面有武夷山的名字哦！是同一个人吗？）上帝掷骰子吗; 个人分类: 哲思|4321 次阅读|12 个评论

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