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博文

写在 《共轭体系量子光学:从基础到应用》 正式出版之前

已有 2521 次阅读 2023-6-25 10:32 |个人分类:变值体系|系统分类:科研笔记

新书链接:https://novapublishers.com/shop/conjugate-construction-of-quantum-optics-from-foundations-to-applications/

跨越30年持续探索,面对诡异的量子迷雾,经历过无数次失败和挫折。在新书正式全球出版发行之前的短暂等待期,在本篇博文中新书简介部分扼要地介绍本书涉及内容的逻辑关联。在核心结果及其来源部分,回顾本书写作体会、重要结论的来源、见证人和转折时间点等花絮,以方便感兴趣深入探索共轭体系的读者,逐步理解在新书中涉及到的系列创新结构和扩展内容。

新书简介

全书由三个部分 Parts I-III 组成,建立多变量共轭复变向量函数的量子交互特征测量基础。第一部分构建共轭体系的向量逻辑、几何、测度、时间测量和向量代数等数学基础。第二部分回顾复变函数和量子纠缠重要历史发展进程、建立量子光学测量模式和预测未来共轭体系的应用前景。第三部分汇集前两个部分通过系列引理、定理、推论、假设和预测等分类描述的240多个系统断言。

基础贡献

面对世纪挑战性的量子基础重大事件(爱因斯坦与玻尔论战、薛定谔猫、前沿量子纠缠的理论与实验),量子力学基础、不确定性原理、EPR和贝尔不等式等方面出现系列相互矛盾/悖论的事实。

本书的基础贡献是为爱因斯坦和玻尔针对量子力学基础百年论战的核心论题,提供确切的结论。从逻辑、代数、几何和复杂动态系统测量特征等多层次的对称/反对称代数算符和计算复杂性等多方面的结构化事实证据,系统支持爱因斯坦1935年的著名断言: “量子力学不完备!

各章描述内容的逻辑关联

第一部分包含四章(14 章)建立共轭体系基础。第一章从共轭向量算符出发针对复杂动态系统的整体相空间,在复数平面上建立共轭复变向量函数变换系统。第二章从 {0,1} 逻辑出发形成共轭逻辑和共轭代数,构造复变函数和测度空间建立量子测量的共轭逻辑支撑。第三章利用精密时间序列形成共轭正交空间映射到复数平面表示作为时间精密测量基础。第四章基于共轭拓扑代数几何结构描述量子的强相互作用等核心构造。

第二部分包含三章(57章)讨论现代数学物理基础的重要历史发展进程、恰当的量子纠缠测量模式和未来发展。第五章从复数的起源出发,讨论复共轭算符系统进化模式、量子力学和量子纠缠历史发展的重要事件,系列重要等价原理,例如:光学反射镜变换 共轭复变函数算符

不同于在单位圆上希尔伯特复共轭系数空间支持系列实数向量特征值解,本书提出共轭空间,基于复数系数单位圆上的 {0,1} 共轭逻辑和共轭代数的复向量特征值解的结构框架。三个信息测量单位 BitQubitCobitCobit:共轭/完整 量子位)提供三种逻辑自洽的基础信息框架支撑。

新型 bit 位家族的单元度量,从二基元度量 qubit 量子位表示 {1,-1} 实数特征值,扩展到四基元度量 cobit 共轭位表示 {1, i, -1, -i} 复数特征值,满足复杂动态系统完整表示的充分必要条件。n qubit  量子位为量子纠缠提供与 n bit  信息位 {0,1} 逻辑特征值相同数目的相空间表示,包含 {0, 1}n = {1, -1}n = 2n  个特征值,然而 n cobit  共轭位为完备描述量子纠缠状态,在量子向量特征值解的相空间中提供 {1, i, -1, -i}n = 4n = 2n x 2n = 22n 的宏大向量特征值解表示结构,幂指数平方数量增长远超越 n qubit  量子位的相空间维度,n cobit 共轭位,全面提升量子光学的共轭量子测量特征值解空间的精度与描述范围。

在量子光学共轭基础上共轭变换 conjugate transformation 包括共轭括号 conjugate brackets/Lie-Dirac括号和共轭代数 conjugate algebra/Lie-Dirac 代数。其中 Lie-Dirac 代数是共轭代数的子模式,而经典量子理论是共轭变换的子结构。在共轭变换结构中,量子光学的测量框架表达为三种交互量子测量模式,满足量子光学特征值的普遍测量应用需求,提供数量充分的相空间表示。利用离散共轭几何和拓扑共轭正交特征等整体测量不变量特性,系统化地解释系列实验难以描述的诡异量子纠缠效应。

针对共轭量子光学,利用前五章构造的系列共轭测量算符表示进行铺垫, 第六章形成六个假设提出三种量子纠缠测量模式,对量子纠缠测量给出六项检测预言,建立共轭量子光学体系。

由于共轭体系能在共轭复变向量函数中系统化地消解莫比乌斯型逻辑悖论,第七章探索分层结构化高维复数流形的复杂动态系统,共轭复变向量系统和自然智能计算体系架构等复合智能化信息探索方向的未来发展。

 核心结果的来源及其背景

按照时间顺序,第二章描述的研究结果 共轭变换结构 conjugate transformation structure,为1994年博士毕业论文的重要部分。2018年为准备斯普林格和科学出版社编辑出版的变值体系英文/中文专著, 1994-2003年之间的一篇研究文稿中,发现如何跨越共轭 {0,1} 向量特征群集和复数测度表示之间关系的形式化表示,经过系统化整理和多次优化完善之后,2020年文章作为预印本发表在 ResearchSquare 平台上,相关的结果受到 Dirac Foundation 创始人Barry Robson博士的关注、评议和认可。相关内容发表在 2021年科学出版社 变值体系中文专著第一卷第四章。

2003Bob Beaumont先生作为EMBA,高技术企业发展战略、复杂动态系统分析等领域的国际权威,针对共轭变换缺乏与经典结果系统比较结果,为判定共轭系统优越性的必要条件建议作者依据基础量化特征与经典系统进行多层次量化比较。

2010年建立变值体系,微观群集状态组合和特征群聚可视化成为概率和统计的主要战场,为变值体系研究团队的主攻方向。基于分段基因序列的测量和可视化,从 2014 年开始成为变值研究团队的核心内容。系统化地研究积累为 2020年整个研究团队,聚焦迎战新冠病毒基因序列建立基因组学分析系统提供了基础准备。

面对复杂多样的基因序列,除了各种形式的高维概率组合状态分布之外,与整体概率分布关联的变值系列信息熵(组合熵,平均熵,集成熵,拓扑熵)整体描述方式形成的基因索引群聚,成为可视化描述,大批量新冠病毒序列测量数据的有效工具。 系列结果为变值体系研究团队,2021年国际EC神经学杂志新冠病毒序列分析特刊基因组学分析系统发表 24 篇研究论文奠定基础。

2020年经过斯华龄 Harold Szu教授一位在神经网络、机器学习、统计物理、自然智能等领域中国际知名高级科学家,识别出新型的基因索引/序列索引包含的内容超越信息熵,从统计物理的角度该类索引等价于玻尔兹曼熵Boltzmann Entropy描述特性。为共轭体系连接理论物理非平衡态统计等理论和应用研究论题提供潜在机会。

与量子物理专家Dennis Heim博士2014-2016年多次深入交流,特别强调除了关注位置作用算符状态的概率分布之外,还需要平衡处理动量作用算符状态的概率分布。2022年针对量子纠缠精细描述的系列悖论问题解答中帮助作者明确,利用微分方程描述的经典量子力学理论,各类复数常数系数不具备独立区分和解析功能。

2016年深入交流中,理论物理专家杨夏舟先生在共轭变换的状态相空间中识别出Dirac 狄拉克量子力学方程的系统特征值解。量子物理专家张曙教授从2004年起周期性地讨论量子算符及其应用的特殊模式,2022年在观察到利用伪随机序列通过共轭系统算法形成模拟计算概率分布,缺乏基础对称性,创造性地建议变值研究团队在相关的算符作用空间补充对称基元配置。所建议的方案在平衡化相空间的模拟方案中完整实现,展示出能量守恒或者特定作用算符守恒条件下的系列对称图示。

时间基础的系列模型和方法,与东南大学/中国工程院资深院士李幼平先生的合作密切关联。基于信息熵测量描述方案,2021年成功化解李幼平院士困惑20多年的异步共识悖论 FLP 不可能三角悖论。基于时间同步并行全球定位、精密时间测量等基础证据,论证了东南大学团队原创发展的 UCL 项目为同步时间并行系统,以光速传输最快为基础,具备同步共识机制,丝毫不受异步共识 FLP 悖论影响。通过一维时间授时信号同步测量的三维位置精密测度,为精确表达和传递全球化同步时间空间事件,提供具备唯一性特征的四维坐标时空不变测度共识模式。

利用全球卫星定位系统在精密原子时钟授时1012基准支撑下、全球时间同步系统、同步/异步时间序列和伴随的概率测量分布,在复数表示平面上建立起自洽的精密时间测量模型机制。基于高精度时间序列信号,对各相历经时间信号源无悖地建立起两种典型概率测量分布模式:广义时间测量分布和狭义时间测量分布。在信息熵测度描述下两类特征索引分布,都能提供具有熵极大的测量度量特性,满足平移不变、能量守恒等复杂动态系统对称分布特征。

1994年共轭变换结构定义四组共轭作用算符 {~,*,#,'} ,但基于这四组算符形式化地建立共轭复变向量函数表示的基础架构,直到20226月才顺利完成。 早期共轭变换研究基础缺乏几何表示的直观可视化图像支撑,通过引入复数矩阵的几何变换算符,有效区分共轭算符和虚数算符的整体/局部集成特征值向量解变换机制,复数平面各类测度自洽地支撑共轭空间,全面超越无穷维 Hilbert 希尔伯特空间,系统化扩展 Poincare 彭加莱上/下半复平面 UHP/LHP,成对角度 {θ,-θ}  测度对应的二基元复共轭向量,形成以四元共轭同步算符{~,#,',*}为基础的八基元共轭复向量结构 成对共轭四元组和覆盖共轭复数平面的四个属性区域。在复数平面的单位圆上,多元复数系数多项式特征值,完整描述纠缠态表示伴随共轭复数向量的精确解结构相空间。

值得欣慰的是20227月在微信网络联接上泛系理论原创者吴学謀教授,吴先生介绍他早年的合作者,泛复变函数开拓者熊锡金教授,通过阅读他们的专著,深入了解泛系理论在复变函数领域前沿探索工作的特点和意义。

除了WikiGoogle Scholar 网络检索查询参考多类复变函数历史 Gauss 高斯、Klein 克莱因、Hamilton 哈密顿、Hadarmad 哈达玛、华罗庚、陈省身等复变函数名家著作和数学史专著之外,现代信息技术提供的 de Morgan 德摩根、Hamilton 哈密顿 Clifford  克利福德 200年前发表的著作,记录着他们通过三角函数表示开拓共轭算符几何可视化模式的奠基性探索历程。

通过多方面的渠道寻觅复共轭函数发展历史和经典著作的同时,广泛收集和提炼量子纠缠实验和理论的基础材料。科学网的博客和微信好友作为其中资料来源之一,作者与多位科学网博客好友之间交互顺利,如期获得需要的资料支持。2021年北京邮电大学李剑教授团队的田源博士建议在第五章量子纠缠态的综述中介绍多粒子量子丛聚态纠缠模式。

最新的量子纠缠理论和实验资料,来源于202210月多个国际科学组织 IOPP WYSS  CPS在网上联合举办的国际量子会议 Quantum 2022。相关精彩内容,体现在第五/六章量子纠缠综述的最新系列引用材料和文献之中。

2021年本书签订合同之时,写作目标是《量子力学的共轭逻辑基础》 Conjugate Logic Foundation for Quantum Mechanics 计划的提交日期为20223月。 由于当时忙于准备各类合作研究项目资金申请资料等繁重策划准备工作,难得安排静心写作时间。与 NOVA 出版社商议好,将专著的提交期推迟8~10个月,出版社确认之后预定为20221130日。

伴随着逐步完成的书稿累积,构建精确数学形式描述和优化完善证明结构,20229月之后全部身心地投入写作创作完成之后,把书名确定为 《量子光学共轭体系:从基础到应用 多变量复变向量函数的量子测量基础》Conjugate Construction of Quantum Optics: From Foundations To Applications  - Quantum Measurement Foundation on Multiple Variables of  Complex Vector Function

202211月底成功提交文档,经历编辑部一个月仔细检查,作为2023年的新年礼物,获得NOVA 出版社通知20231月书稿正式进入出版社编辑状态。20233月~5月期间通过网络交互多遍反复检查编辑校正,完成书稿文档编辑校对工作,6月上旬交互检查完成系列网上公开发布信息的编辑校正。静候 20236底,专著正式出版全球发行。

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2 张利华 窦华书

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