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什么是中微子计算机?
[楼主] 作者:yetiaoxin  发表时间:2013/09/09 21:31
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什么是中微子计算机?

广西目前在玉林、桂林、南宁三个地方设有"广西中微子电脑有限责任公司"的招牌,但这只是用"中微子电脑"作的公司的名字,并不是用"中微子"作的IT行业的产品。真正的"中微子计算机"自然界早已存在,这是宇宙物质、生命等进化的使然。例如我们人类本身,就是宇宙物质、生命等进化造就的类似电子计算机、量子计算机、中微子计算机三合一组装的一种中微子计算机实体。

要理解这一点,我们先来理解什么是中微子通讯?我们银河系中每个世纪都会出现两次左右的超新星爆发事件,恒星在末年时期的死亡爆炸可向宇宙空间中释放大量的中微子流,这是一个不带电的基本粒子,并且使得周围时空产生涟漪,也就是神秘的引力波。科学家通过电脑对一个最新恒星演化模型,模拟了一颗恒星末年在演化成中子星的路径上,内部区域发生坍缩的1.5毫秒时刻情景。因为目前正在监控银河系中大约1000颗超新星,等待它们所释放的中微子和引力波传递到地球上。

在地球上,研究人员建立了大型、灵敏度极高的中微子和引力波探测器,寻找到这些信号有助于为科学家们提供大质量恒星在内部区域坍缩时刻所发生事件的信息。这类似利用"中微子"能穿透物质的特性,在距反应堆20米的地方设置约1平方米左右、可捕捉"中微子"浓度的特殊胶卷,犹如照像般把其浓度留在上面,随后用计算机解析并成像。由于特殊胶卷与"中微子"同时受到来自反应堆的辐射,胶卷前面需设置一块5厘米厚的铅板,既能挡住伽马射线也能让"中微子"通过。如在反应堆周围设置多块胶卷成像,可得到反应堆内部的立体照片。由此,为了测量中微子实验中的工业信号, 华南理工大学设计了一套通用工业信号采集板,实验证明该系统具有搭配灵活、工作可靠、使用方便和低成本的特点,且系统测量精度高,抗干扰能力强,完全符合设计的要求。但"中微子电脑"、"中微子通讯"等各类题材,是否会成为一种炒作呢?

例如,目前研究量子计算的实验室,尝试利用量子计算机解决不同类型的计算问题风起云涌,也被认可。研究显示,量子计算的运行速度比经典计算技术要快好几个数量级,一旦量子计算机的能力超越传统计算机,后者将永远无法赶超量子计算机;且应用于纳米级机器人的制造、各种电子装置以及嵌入式技术,包括卫星航天器、核能控制等大型设备、中微子通信技术、量子通信技术、虚空间通信技术等信息传播领域,以及未来先进军事高科技武器和新医疗技术等高精端科研领域,IBM和微软等许多科技公司都在投入研究,极有可望实现商品化。

中微子是量子类型中的一种,所谓中微子计算机,实际类似电子计算机、量子计算机等计算机机器人组装、网络,但这更是一种巨型的、大数据的组装、网络,或者更是一种巨型的、大数据的远程或无间的无线组装、网络。为此我们先来理解什么是中微子通信?这是利用中微子运载信息的一种通信方式,而且我们中国已经取得了重大突破。中微子能以近光速进行直线传播,并极易穿透钢铁、海水,以至整个地球。如果我们探测美日的海空军装备,这是一种十分诱人的理想信息载体,因为美日根本无法利用反辐射导弹进行摧毁。简单的理解是,中微子具有隐身性和绝对的无源状态,没法侦查通信地点,它是绝对的一对一通信,别人想截获也截获不了,是通信技术领域的超级核弹。这一通讯方式已经颠覆传统通讯,此外,它还能潜身海底,遨游太空,出入于厚硕无比的金属墙,所向披靡,如入无人之境。

有人说,如中微子技术用在军事领域,若把中微子雷达装在潜艇上,雷达就将不再受地球曲面(有低空盲区)和海水阻碍的困扰,战场上的一切都将透明化,海水在它面前形同空气,潜艇将再无藏身之地。如果在东海与美日发生冲突,中国海军将可以轻易探测到美日军舰的一切活动情况,一改中国在反潜方面是弱国的形象。如果有人想截获信号,就必须处在发射信号源和接受端之间,然而即使处在这中间,信号照样能穿透而过,再加上其保密性根本无法解读。而且穿透过这些截获信号设备的中微子,本身也会带上这类截获信号设备的信息,由此如果能掌握有破译这类信息的技术,截获信号设备本身也就被暴露。这类似有些高级气功师说的"气功外气"能感知一定的外界物体一样;也如我国的可拓学技术说的能使计算机,能在网络主动搜寻所有要找的目标一样。

当然,这也只有在掌握了中微子计算机技术之后,才能真正实现。

中微子计算机原理,如光线在物体表面的反射,使我们的眼睛能看到反射过来的光线而感知到其物体一样。这类似由于太阳中微子的速度(能量)不同,而且各种能量的太阳中微子的分布也不均匀,即处于某种能量的中微子相对多一些,而处在另一种能量的中微子则要少一些,所以它们被减速、吸收的位置和形成的热效应也不一样一样。由于中微子有磁距,所以中微子快速度运动时,必然产生电磁场,辐射到周围,同时中微子在海洋中的运动速度等于(或接近)光速,大于光在海水中的传播速度。于是,在透明的海水中产生契伦科夫辐射,消耗部分能量。这是中微子除了被物质的原子与电子等散射外而额外消耗的能量。所以,在大洋下面,中微子经过较短的距离就能够变成慢(热)中微子,被物质吸收,释放能量。多数快中微子必须经过整个岩石圈和地幔才能被减速成慢(热)中微子,在地表以下2900-5050公里的液态物质外核产生磁场,进一步加剧中微子的减速和吸收,释放更大的能量。

20世纪20年代末,人们在研究β衰变的实验中,发现总有一部分能量和动量消失了,这在当时确实令人迷惑不解,当时许多人就认为这些实验表明能量和动量并不是普遍守恒的。1931年,泡利为了解释β衰变中的能量和动量失踪现象,根据守恒定律大胆地提出,应该存在着一种当时还不知道的极其微小的粒子,正是这种粒子带走了β衰变中那一部分能量和动量。1933年,费米提出β衰变理论,把这种粒子叫做中微子。1956年,实验证实了中微子假说,人们在β衰变的μ子的衰变中,比较直接地观察到了中微子和反中微子。现在人们已经知道,中微子有三种:e中微子、μ中微子和τ中微子。中微子是一种不带电荷、稳定、静止质量近似为零的粒子。

中微子和反中微子的自旋都是 1/2,前者的自旋方向与运动方向相反,而后者的自旋方向与运动方向相同.中微子以光速运动,只参与弱相互作用,具有极强的穿透能力.从太阳发射出来的中微子几乎毫无阻拦地穿过太阳和地球.若要把从太阳发射出来的中微子流完全挡住,即全部吸收掉中微子流,则需要放置非常厚的铅板,其厚度超过地球到太阳的距离的10000倍.由于中微子同物质的作用非常微弱,通行无阻,以光速穿透任何物质,所以人们难以根据它与物质的碰撞来确认它的存在。中微子虽然不会频繁地与各种物质发生碰撞,但是在一大群中微子中,还是有极少量的中微子会与原子里的一些粒子发生碰撞,从而发出小小的"火花"。

为了观察中微子,科学家们修建了一个很大的水池,池里贮满了水,水下每隔20米设置1个闪烁计数器,共设置了10000个.这样,当由中微子发生器发生的中微子波速通过水池的时候,中微子波束中极少量的中微子与水中的物质粒子碰撞而产生"火花",水中的闪烁计数器就把"火花"记录下来,再用电子计算机对闪烁计数器记录下来的数据进行加工、整理,就可以知道中微子的轨迹和数量了。但是,这种方法还有缺点,因为有一部分来自宇宙射线的粒子也会在水里引起"火花",从而影响了闪烁计数器记录由中微子发生器发出的中微子在水里产生的"火花"的准确性。后来,科学家们对观测方法作了改进,他们在一座大山的一边安装好中微子发生器,而在这座大山的另一边,对准中微子发生器,由近而远直线排列了3个容量都为2500升的大水桶,相邻两个水桶间隔5米,桶里装满了水,水中设置闪烁计数器.当中微子发生器开动的时候,中微子波束穿过大山,再一连通过3个大水桶,水中的闪烁计数器就把水里的"火花"记录下来,这样获得的有关中微子的数据就比较可靠了。

来自宇宙射线的粒子仍然会在水里引起"火花",但是,一般说来,来自宇宙射线的粒子的能量要比中微子发生器发出的中微子的能量大得多,而能量大的粒子在水里引起的"火花"间歇短,能量小的粒子在水里引起的"火花"间歇长,所以来自宇宙射线的粒子在水里引起的"火花"间歇也就比由中微子发生器发出的中微子在水里产生的"火花"间歇短暂得多,由于相邻两个水桶间隔5米,所以根据水里"火花"间歇暂久,就可以把来自宇宙射线的粒子在水里引起的"火花"和由中微子发生器发出的中微子在水里产生的"火花"区分开来。既然实际上有办法测得中微子的存在,那么应用中微子波束也就有了可能,科学家们首先想到把中微子波束用作信息载体通信。

无线电波通信可分为长波、中波、短波和微波四个波段。长波、中波可以在中、近距离内传递信息。短波依靠地球表面大气层中的电离层的反射,能够到达地球的任何地方,因而可以用它来进行全球通信,而微波则可以进行接力通信、卫星通信和散射通信。
但从军事要求上来说,上述通信方法都有着严重的缺点,因为无线电台只要有无线电波发出,通信人能接收,别人当然也能接收,这就降低了通信的保密性。即使一方的军事情报未被对方破译,对方也有办法对一方的无线电波施加干扰,更何况无线电波还往往受到太阳黑子活动引起的磁暴、雷电等外界因素的干扰。中微子通信就没有无线电通信存在的那些弊病。由于中微子的静止质量为零,所以中微子波束能够穿过地球而毫无阻碍,中微子波束就可以在地球上乃至外层空间中任何两点之间进行直线通信。

中微子通信在地上,在水下,在航天器航行的遥远空间探索,可以以光速直达探索目标。大亚湾中微子实验取得的世界顶级成就,这意味着什么?曹骏先生是研究的主持者之一,他说,实现中微子通讯也许不是梦,如果在岸上建立万吨级的中微子探测器也不是难事,大亚湾中微子实验二期的探测器规模就足够了。不过只是单向的。现在加速器有可能小型化到直径几米,足够在核潜艇上装下了。在核潜艇上产生中微子,对着陆地上的探测器坐标发射中微子,然后陆地上的接收器就可以接受到信号。当然这个也是单项的。但这个可以和蓝绿激光联系起来---核潜艇通过中微子通讯告诉基地自己的坐标,然后卫星向大洋的坐标位置发射蓝绿激光。

中微子通信与传统的电磁波通信不同。电磁波通信使用电子器件进行振荡、发射和接收、放大;而中微子通信则应用高能加速器来产生中微子束"载波",当质子流的能量被加束到4千亿电子伏时,便从加速器中引射出来轰击铅靶,从而获得大量带电介子和K介子。然后,用一个特制的圆锥形(喇叭形)磁铁来进行校直和聚集,使之准确无误地进入一个直径为1米、长度为400米的圆柱形衰变通道,其中K介子也很快衰变成介子;而介子在经过通道的瞬间内发生衰变,生成中微子。此时,即得到了所需要的高能中微子束"载波"。这时,即可把传递的信息加载到这种可重复产生的中微子束上去。在接收端,由于中微子不带电,因此不能用电子器件来接收,而需要采用一种"间接"的探测技术来完成这一工作。

以水下通信为例,当高能中微子束穿过深过四五百米的海水时,便与水原子核中子发生核反应,生成高能量的负子。由于负子在水中以0.99倍光速前进,超过了水中的光速,所以它在深水中穿越六七米长的路径便会发生"契仑科夫效应",辐射出所谓的"契仑科夫光"。这种光具有确定的方向性,只要用高灵敏度的光电倍增列阵将"契仑科夫光"全部收集起来,也就探测到了中微子束"载波"。最后,将中微子束所携带的信息,通过电缆系统传送到潜艇上的电子设备,进行解调、放大......。至此,便完成了中微子通信的全过程。

美国最新的中微子通信技术实验,在芝加哥郊外的费米国家加速器实验室进行。实验中,研究人员主要使用两个设备,一个是大功率粒子加速器,通过在大约2.5英里长的环形轨道内加速质子而后与一个碳目标相撞形成高能中微子束;另一个是数吨重的探测器,位于地下100米的洞穴内。研究过程中,科学家将信息编码成中微子束,而后发射并穿过240米厚的岩石。这项通信技术虽然先进,但也存在缺陷---美国罗彻斯特大学的物理学教授凯文-麦克法兰德参与了此项实验。他指出:"目前还不具有实用性,但这是朝着未来使用中微子进行通信迈出的第一步。"

在我们的考察中,电子计算机和量子计算机都利用了自旋起源的圈环三旋的影子。其次正方形的四个顶点,可变为立方体的八个顶点,立方体可变超立方体,这里由"8"联系化学元素周期表及卡西米尔平板效应,可得出量子色动化学和比核能层次更低的量子色动能源。这由此对于科学可分为电脑时代(电子计算机---硅石时代,电子通信)、量脑时代(量子计算机---量子时代,量子信息隐形传输)、中脑时代(中微子计算机---中微子信息通信。中医量子时代)。中医、气功、人体科学的奋斗目标,就是"中脑时代",气功外气如果是真实的,就是启动了人体中的"中微子计算机"机制,中医中药中如果是真有奇效的,也是启动了人体中的"中微子计算机"机制。但钱学森没有注意到这点,然而钱学森的思想是达到了这个高度的,毛泽东时代搞"层子"与"夸克"之争,也是想达到这个高度,所以两者虽然都失利,但仍应有正面的肯定。(资料)

 

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