談量子計算與准全息空間結構運算

談量子計算與准全息空間結構計算

王迪興

量子是基於還原論在尋找「終極粒子」的過程中被認知的，最初以為它是不可分割的基本粒子，但研究結果卻證明它是不可分割的」糾纏態」系統！事實證明，用還原論研究量子行不通！必須基於系統論認知量子，就像人是個有生命的系統，不能用解剖學方法進行研究。量子研究是既不能解釋為系統，又不能解釋為上層系統的因子。既給不出理論解釋又給不出實用解釋，甚至連現象解釋都給的不明確。如說量子具有波粒兩象性就是一個胡說八道！量子與量子發光不是一回事，光與量子的發光機制不是一回事，光與波也不是一回事。發光機制在原子層面就可解釋清楚，即原子從高激發態躍遷到低激發態或基態就可發射光子，但光波的產生要靠無數的原子發光才能產生。就像一個水分子不能形成水波，是無數液態水分子的流動才能形成水波。研究量子的發光機制還是研究量子發出的光？兩者不是一個層面的問題，怎麼就胡扯到一起了？一個怎樣解釋都解釋不清的問題一定存在解釋不清的前提。如在雙縫試驗中，你發射的是什麼？是發射一個還是連續發射？你發射的是東西是怎樣製備的？量子的兩態糾纏是如何認定的？前提不明確結果怎麼會明確？一個有關量子研究的世界級工程面對無數質疑，或認定為民科，或說都不懂，一個誰都不懂的項目怎麼立的項？一個物理學教授要求公布實驗數據怎麼就得不到回應？

大物理學家費曼曾說：「我想我可以有把握地講，沒有人懂量子力學！」 量子論的另一創始人玻爾（Niels Bohr）也說過：「如果誰不為量子論而感到困惑，那他就是沒有理解量子論。」這與系統論的現狀驚人的相似，即沒有人懂系統論，如果誰說懂系統論，誰就要給出系統的定量形式化描述模型，並據以構造系統。可除了我們能夠基於准全息系統論構造空間結構計算機外，迄今還沒有其它先例。那麼有關係統的論述就大半是似是而非！量子理論何嘗不是如此？可偏偏有那麼一些人不甘寂寞，把量子解釋得神乎其神，要麼是自己愚不可及，要麼是把別人弄的愚不可及，這就是量子研究目前的現狀！

量子研究之所以搞出個薛定諤悖論，就是因為研究量子的大咖基於還原論非得搞個非此即彼，量子系統是彼此統一，像陰陽及人體不可分割一樣，你非要分開怎能不產生悖論？結果是繼續分又分不出所以然，綜合又綜合不出個所以然。原本是想得到上帝粒子，但「上帝」怎會讓你如願？如果你能得到上帝粒子，那你不成了上帝了？成為上帝不是通過追尋上帝粒子，而是基於系統論構造系統！

量子研究遇到的所有問題，均與非此即彼的還原論思維方式有關，假設基於系統論考慮問題，雖不一定能迎刃而解，但卻是得到正確結果的正確途徑。如所謂的量子糾纏原本是系統的常態，如易圖（陰陽魚）就是典型的兩態糾纏。它表面看是兩態（陰陽或偶數奇數）糾纏，事實上具有無數中間態。如易經的64態（卦），道教的道生一、一生二、二生三、三生萬物。這種值態的描述，完全取決於你的應用或描述需求。但任何系統的狀態都不能窮盡描述，如整數的加減運算關係集，有理數的乘除運算關係集。請問哪個系統不是多態糾纏？哪個能窮盡描述？

量子EPR 實在性判據包含著"定域性假設"，就是這樣一個假設讓那些量子「大咖」有了無限的遐想空間。不僅搞出個超距作用，還與人腦意識聯繫在一起，一下子就賦予量子研究「無所不能」的內涵！基於系統論，任何功能都是由系統結構決定的，因子要受系統的制約。宇宙空間任何一個星球或粒子，都要受某一級別系統的制約，如電子就要受到原子的制約，地球就要受到太陽的制約，整數要受加減運算關係的制約，這就是系統的定域性。系統因子的類型及數量決定系統功能的範圍及強弱，低層次的系統功能不能涵蓋高層次系統功能，只能是高層次系統功能涵蓋低層次系統功能。一個只有兩個因子的所謂糾纏系統，怎麼可能產生無限的超距作用？難道除了四種作用力之外還有超距作用力？

EPR悖論涉及量子最核心最本質的問題，即量子是有結構的系統，使得其中的粒子滿足系統約束，就像每一個整數都受加減運算關係約束才能構成一個系統，這是量子研究最根本性問題。以原子為例，它是由原子核及若干圍繞原子核旋轉的電子組成。原子的引力作用機制是由原子核的結構及生存機制確定的，假設你去掉或增加其圍繞的電子數量，它就演變為不同的物質元素（化學元素周期表），說明原子有特定的組合分解機制。可那些量子大咖為了追尋終極粒子，不是按特定的法則去分，分的自己都不知道分的是啥？大把花納稅人的血汗錢只是為滿足自己的好奇心，做的全是無用功！

迄今為止，量子理論都是在拿互補原理說事，如基於10互補，你基於1就可得出9，基於2就能得出8，基於3就能得出7……。這一互補範圍還可以無限延伸，如100、1000……。利用互補原理就可以進行所謂的隱態傳輸，如基於10、100、1000……，你傳了個1，就相當於傳了9、99、999……。也可傳輸互補數對，到對方取其等價互補數對。如你傳了個3與7，根據雙方約定對方就可接收為4與6，這在保密信息傳輸領域的確有其特殊實用價值。但這一原理同樣適用傳統計算及通訊，且比量子計算或通訊更靈活多變，更能體現普遍適用性。但藉助「量子」二字只是為大把騙錢。

以整數的加減運算關係為例，整數的加減運算關係就是整數的糾纏關係，輸出會因為輸入的改變而改變，相當於一個因子在改變另一個因子的狀態，但這不是隱態而是顯態作用。宇宙空間不存在兩個完全一模一樣的自然系統，不存在兩個完全相同的自然系統進行完全相同的自然改變。用兩台完全一樣的計算機，通過遙控的確可以進行同樣的計算，但這與最能迷惑人的超距作用無關。

量子作為一個系統，給出結構描述是必需的，你想繞開此路不通！講不清楚量子構成結構，顯態功能機制都講不出來，何來隱態傳輸？請問誰能講出隱態傳輸機制？

量子是靠它自身的結構與其它粒子或環境交互作用－－交換物質、能量或信息，這與宏觀系統作用沒什麼本質不同。只是量子這一系統極其微小，存在周期又很短，稍一擾動就會像水的三態轉換一樣轉換為其它粒子，但搞清楚其生存及物理作用機理，基於目前的觀測技術手段根本不現實。就像你想了解細菌，光有顯微鏡還不夠，還要明確細菌的生命構成機理。量子研究把不知道該怎麼分的東西分得七零八落，不僅是把自己搞糊塗了，一解釋就把別人也搞糊塗了，這就是量子研究現狀。

系統有一個悖論，就是基於系統才能構成系統。構成量子的因子還是系統，絕對不是上帝粒子！物理學研究有兩個基本方向，或分析或綜合，向下分析就要考慮向上綜合。量子分不下去，就要看其在上層系統中如何發揮作用，如光電、電磁、引力的產生與傳播機制等，但現實是基於量子什麼都解釋不清楚！

根據系統論，世界上不存在不變的東西，時間可變，空間可變，質能可變，能量可變，光速可變，系統可變。系統研究就是要給出可變的理論依據，但這一理論依據基於還原論給不出來，基於量子理論更給不出來，只能基於系統論。

自五十年代開始，物理學研究本該走上系統研究之路，可由於我國全面繼承了還原論的衣缽，沒有走出自己的路子。甚至學科劃分都是西方的一套，這既繼承了成功的一面，也繼承了錯誤的一面，如將物理學與化學分開，科學史將會證明這是重大錯誤。假設基於化學元素周期表（物質基因圖譜）系統化研究物理學，基於元素構造系統，基於系統構造系統，物理學會創造很多奇蹟！

有關量子的問題首先是與觀測手段的局限性有關，如測不準問題；其次是與認知方式有關，如糾纏、定域、完備性、波粒兩象性等不能基於還原論認知及解釋；再就是與量子的生存與作用機制有關，如所謂的超距作用。不論哪方面，都不是現有科技手段能夠解決問題的。所解決問題都只是在解決如何諞人的問題。

任何系統都是確定與非確定性的統一，就像太陽系，首先是其生命周期不確定，圍繞其運轉的行星數量不確定，即便是太陽本身的熱核反應也是不確定的，但並不影響我們把它作為一個系統進行整體認知及研究。如太陽的引力範圍及自身的熱核反應機制、太陽系形態及構成機理，及與其它星系的共性等等。量子也不例外，不僅量子狀態不確定，大小、質量、性質等所有的方面都不確定。但人類一定要基於某種確定性認知及描述量子，還要用系統理論解釋量子的生存及與其它粒子的作用機制。

上帝通過擲骰子創造了形形色色的系統，人類只有老老實實認知系統及描述系統，按上帝的意願構造系統，而不是指揮上帝怎麼做。

迄今為止的量子研究到底有沒有實用性？如果不想繼續穿皇帝的新衣，只能坦率地講「沒有」！有人可能會說基於量子能進行超常計算。對不起，量子計算既沒有理論基礎，又沒有預期性，花多少錢、在多長時間，能搞出什麼樣的計算機沒人能說得清楚！單純的講量子計算的優勢，還遠不能與傳統計算機相比，更不能與基於准全系系統論建立的空間結構計算理論相比。

以函數y=f(x)，x∈A為例。量子計算的輸入參數是定義域A，據說一步到位得到輸出值域B，即B=f(A)；而經典計算的輸入參數是x，得到輸出值y，要多次計算才能得到值域B，即y=f(x)，x∈A，y∈B。它是把任務分成小的部分，比如計算12+34，是先加個位，加十位，再加進位。

說量子是集合計算過於牽強，就算是集合運算，也要說明基於哪些因子（值態）的集合。否則，集合如何定義？作為一種計算機，如果沒有明確的值態怎麼說都說不通，這就是那麼多解釋量子計算原理的都是閃爍其詞的根本原因。目前的二進位計算機是基於兩種狀態的集合（0與1），它能進行大於二的計算，在於它解決了進位問題。基於集合運算，卻說不清楚集合中具體因子的具體狀態，它一步到位的計算結果怎麼體現？在輸出值域B只能隨機取出一個有效值y，但當需要取出全部有效值時仍需要多次計算，這樣的量子計算是誰的需求？

計算功能的強弱，在於計算的原理，而不在於計算的載體。一步到位得到計算結果，的確是計算性能的最高境界。但基於量子計算不能真正如願！提高量子計算裝置的準確性有實質性困難，因一開始就沒有準確性的前提，即沒有具體值態描述，這與一步到位得到計算結果的願望不相稱。

基於准全系系統論，我們確定了准全息空間結構計算原理。基於這一原理我們設計實現了16進位空間結構計算機，它可從各方面超越量子計算性能，且更符合人腦功能機制。

基於二值態計算就是二進位計算機，基於三值態計算就是三進位計算機，基於十六值態計算就是十六進位計算機。傳統觀念認為確定多種值態計算需要有多值態元器件。如十進位計算機，就要有十個值態的元器件，這的確不是容易解決的事。我們之所以能夠基於空間計算理論實現16進位計算，是因為我們用空間位置確定了整數的計算關係，用編解碼器確定具體的值態，因而輕而易舉的就能實現16值態16進位計算。如果用量子計算實現16進位計算，恐怕再用10年都實現不了。如果有人要問量子計算機是幾進位的？答案一定讓你掃興，具體的值態都給不出，能談到幾進位嗎？

基於准全息空間結構計算理論設計的16進位計算機，類比量子的所謂集合運算，它的一個位是0－15個值態的集合，用四個二進位位就能表達。相對於二進位計算機的一位，雖然多用了三位，但卻能多表達14個值態。如果是8位，則能表達4294967296個值態，而二進位的8位僅能表達256個值態，同樣是用二進位位表達，後者用32位僅比前者的8位多用了4倍，但兩者的計算能力相差16777216倍。

用四位二值碼錶示16個值態，是目前最佳的數值表達，如通常認為16進位計算機得用16個值態，但用四位二值碼即可表達。假設構造16進位的64位計算機，計算能力並非是2的指數級增長，而是16的指數級增長。假設用二進位計算機實現16進位計算機的計算能力，肯定是不可能的事情，就算基於兩態糾纏的量子計算機也是不可能的事情。

空間結構計算是怎樣超越量子計算的，不妨具體說明如下：

圖b

左圖是16進位空間結構計算機一個位的簡略原理圖，有A、B、C三個雙向輸入輸出埠。A+B＝C，因為邏輯可逆，故C－B＝A，C－A＝B。A、B、C的賦值可以是0－15值態中的任意一個值態（通過編解碼器確定），相對於二進位一個位，它的輸入輸出是16值態之一，如果是64位計算，其值態範圍就是64位的16次乘方。

圖中的D是以圖1為邏輯結構模式設計的門陣列，體現整數的加減運算關係。它比傳統計算機及量子計算機高明之處，在於A口B口C口都可多位並行輸入輸出及進行計算。A口B口c口的輸入輸出都是疊加態，且多位運算時，又都是讀寫算同步完成，是真正的一步到位得到計算結果。既不用中間結果探測也不用最後結果探測。如果用量子計算完成16值態16位的穩定計算，恐怕再有十年都做不到，且其普適性應用還無法預期。而我們前七年有一千萬元經費支持就能做到，可我們拿不到。但用於量子計算的經費可謂不惜血本！

從系統論的角度講，一個具有運算功能的系統，一定是系統因子體現組合與分解（運算）的關係。而量子計算給不出因子的這種關係，因而說不出計算原理及幾進位計算就一點也不奇怪。

依據准全息系統論的空間結構計算理論，之所以能夠真正一步到位的完成計算，是首先確定了16值態的加減運算關係，然後通過編解碼確定具體值態進行相應的運算。而量子計算因沒具體的值態表達，操作的結果無法真正一步到位得到體現。

量子糾纏的本質就是量子結構，講不清楚量子糾纏就講不清楚量子因子（狀態）之間的作用關係。量子因子不僅僅體現互補關係，還體現因果、邏輯或計算關係。假設把量子看作一個整數集合，整數因子的加減運算關係就是量子結構。假設把量子看作有理數集合，那麼有理數因子的乘除運算關係就是量子結構。去掉了系統的某一個因子（整數或有理數），系統馬上就會解體。但上帝不創造廢物！一個系統的解體一定會使另一個系統誕生！層層疊疊的系統互為因果關係，此消彼長生生不息。就像人類每天都有出生的小孩，每天都有故去的老人一樣。

量子研究發展到今天，必須搞清楚如下幾個問題：

一是研究量子的目的性是什麼？為了尋找終極粒子？對不起，這是人類發展史上最為愚蠢的想法！因為終極粒子不存在！宇宙空間也不存在奇點！宇宙空間只有層層疊疊的系統，每一個系統體現的都是個性與共性的統一。系統是系統的生存條件及生存環境。不是上帝創造系統，而是系統創造了系統。只有系統才能轉換物質、能量及信息的存在形式，及轉換自身的存在形式。基於系統論研究並構造系統，是歷史賦予人類的使命。可那些量子大咖只能習慣基於還原論破壞系統，製造悖論！

二是理論基礎。有理論基礎的研究是有預期研究，無理論基礎的研究是無預期研究。就像小孩拆鐘錶，明明知道拆開了就組裝不起來，可還是要拆，請問你是為了拆而拆嗎？任何研究都要講究研究的閉環，或是歸於實用或是歸於理論。超距作用即便存在，也一定不是單純的基於量子進行解釋，包括生命、意識等都一定要基於系統論進行解釋。基於系統研究系統有無數的事情可做，雖然很難，但只能這麼做。尋找上帝粒子既沒有理論基礎，又沒有可以預期的實用價值，憑什麼就能拿超距作用說事？憑什麼就能大把的燒錢？納稅人的錢是大風刮來的嗎？物理學研究為什麼就能如此畸形發展？

三是科學價值何在？從分析與綜合統一的角度講，兩者不能偏廢，最佳方案是尋找一個平衡點。就像聰明的小孩拆鐘錶，拆之前就要考慮如何組裝，甚至能總結出製造鐘錶的理論與技術依據。我們並不否定還原論，還原論在科學發展史上不可或缺只是不能濫用，在量子研究領域更需要基於系統論進行研究！未來的物理學只能是進一步完善化學元素周期表（物理學基因圖譜），並基於它分析與綜合。分析是繼續用還原論區分元素的不同，及元素的組成；綜合是基於不同的元素構造不同的系統，是用系統論探究系統的結構及其作用機理。分完了自己都不明白分的是什麼？只能靠胡說八道進行解釋，燒錢事小，誤人子弟事大！

本文總結：

1、基於還原論與現有的技術基礎進行量子研究，導致悖論是必然的。

量子研究必須以系統論為基礎。

2、量子研究必需遵循「分析與綜合統一原則」，要麼把量子看作一個系統，要麼把量子看作系統的因子。沒有有效的分析就沒有有效的綜合，反之也是一樣，沒有有效的綜合也不會有有效的分析，只進行分析沒有出路。

3、遵循結構與功能統一的系統論研究法則，才能最終解釋清楚電磁、引力、光電的產生、傳播與轉換機制。遵循定域性及因果關係法則，才能講清楚量子的本質屬性。

4、意識是極其複雜的生命系統屬性，不是量子系統屬性。超距作用即便存在，也不是體現於量子系統功能層次。未來的確能夠傳輸系統，但前提是能夠構造系統。意識雖然類似超距作用，但必須基於系統的同構性才能明確感知及解析。目前的理論與技術基礎遠遠達不到這樣的水平。

5、量子計算並非最佳計算，並行一步到位的計算的確能夠實現，但不是基於量子計算，而是基於准全息系統論的空間結構計算原理才能實現。

6、隱態傳輸不必藉助量子理論，基於互補理論基於傳統通訊技術就能實現。

7、中國何時才能建立起公平的科研競爭機制？

為系統化介紹准全息系統論及其應用，我們推出系列論文：

1、准全息系統論；

2、21世紀的計算機；

3、遲到的中國芯及計算機系統集成戰略；

4、談未來計算機與人工智慧的發展。