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文档简介
量子信息 qubit与光速的平方c2 信息学基础研究(理论探讨 ) 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 1、如何处理量纲问题? 物理学 公式0:质能公式(E = m c c) 公式1:代数变换(E/m = c c) 数学 公式2:转换条件(c c = n n) 信息学 公式3:数据公式(n n = D) 公式4:知识公式(D = K + U) 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 1、1 焦点问题 转换条件(c c = n n)涉及的究竟是“等量代换”还是“等价转换”? 图1是叠合的常量(c c)与变量(n n)被分列(相当于做了分体手术1)的示意图。 图1 由图1可知:常量(c c)与变量(n n)的一个特例(当c = n 的情形)之间是重叠的( 这是两者的联系之一,联系之二在于双方虽然量纲不同但却是一对“孪生子”2)。 1 这里的所谓“分体手术”实际上仅仅是针对常量(c c)与变量(n n)的极大值而言 。 2 讨论极大值可不考虑n c的情形。 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 1、2 光速的平方意味着什么? “光速的平方(c c)”这一推导结果(作为一 个特殊的常量)长期没有一个合理的解释 。 严格说,就是这个常量没在科学上定性。 通俗说,是不知道:该常量存在究竟意味 着什么? 说它是物理概念却没有相应的客体, 说它是数学概念(33加10的10次方)虽然 更为贴切但又难以解释其含义(物理学和 信息学的量纲如何统一的问题)。 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 1、3 余下的问题就是要说明: 如何把(量子)物理学和(通信与计算乃 至一般的)信息学联系到一起? 这就相当于给这对“孪生子”做“基因测序”。 实际上就是从数学的角度考察这对“孪生子” 在“基因图谱”中占有序位的相同部分。 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 2 物理量与信息量和数学概念 “光速的平方(c c)”作为数学概念(33加10的10次方) 既可与其叠合的物理量光速(c)联系,又可与其叠合的 信息量比特(bit:0或1)联系(见:图1)。 因此,物理量与信息量虽然在它们各自的领域均可用各自 相应的术语和量纲,但是,在共同的领域它们却必须符合 数学的原理或法则。 物理学是研究物理现象、物理概念和物理原理的, 数学是研究关系的, 经典信息学乃至量子信息学是研究信息现象、信息概念和 信息原理的, 由于其中的原理与关系或数学结构等术语在本质上属同一 层面,因此,这三门学问必然在这个相同层面发生迭交。 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 2、1 对“迭交”的解析 这就进入了继“质能载体(物)、思想概念(意) 和语言符号(文)”三个基本范畴之后作为第四基 本范畴的“序位关系(义)”这个层面。 值得注意的是以往的哲学和科学虽都未从根本上 凸现这个第四基本范畴但却无一不把它放在重要 的核心地位,例如:物理的理,又如:文法得法 。 唯一薄弱的是“意义的义”在融智学导论(字本位 与中文信息处理的基础)明确分析它之前,过去 几乎一直被“意义”或“意”所淹没或掩盖。 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 2、2 “义”和“信息基本定律” 信息基本定律(科学假设): “同义并列,对应转换。” 基于该假设,可断定: a、任何两个集合,只要“同义”即可“并列”。 b、任何两个集合,只要“对应”即可“转换”。 重点:“义”,一旦得解,“信息是什么?”的问题就 会有一般科学的唯一答案。 难点:“义”,虽有“含义、本义、真义、”等诸多 解释,但分歧却难以消解。 盲点:“义”,究竟可有多少意思?此处它究竟是 什么意思?似乎仍然没有直接答案。 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 2、3 简单的等式 熟悉中文信息处理的读者虽然能理解“意义=意+义”这样的“ 字符串”公式,但若要揭示 “义”的内涵和外延就会发现: 以往的科学知识中,不仅欠缺这项,而且,还常常在“意” 、“意义”和“义”这三个概念之间“张冠李戴”。 其实这三个概念中“义”(“关系”或“序位关系”这个词条)最 重要且最根本。基于这种认识,笔者认为: 在一般信息学的理论体系中,数学信息学就是研究这个最 重要且最根本的范畴的学问,而文法信息学、意义信息学 、物理信息学则分别在“文、意、物”方面逐级为于其下层 ,因为,在“道、法、义、理”方面它们几乎是平级的。 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 2、4 深刻的道理 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 3 从整合的角度来思考 如果仅仅从物理学和信息学分离的角度来 思考,那么所谓“量纲可否统一的问题”就的 确是一道屏障。可是,如果从数学乃至物 理学和信息学整合的角度来思考,那么, 量纲的问题就会是另外一番境界。下面, 读者可和笔者一道从量子信息学和协同智 能学的角度来看这番境界。 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 3、1 量子信息学的境界 从量子信息学的角度来看,量子信息(量 )的计量单位是量子比特(qubit)。它等 于仙农信息(量)或经典信息(量)的一 个“比特1对2”(a pair of classical bits) 。 1 仙农信息(量)的计量单位是比特(bit)。 2 “比特对”记录的就是两个“比特”之间的“关系”。 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 图4是通信过程中经典信息(量)与量子信息(量)的区别和联系示意图。 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 3、2 协同智能学的境界 从协同智能学的角度来看,已有的物理学 量纲(7个基本单位)和信息学量纲(3个 基本单位)共有10个基本计量单位。 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 表1. 笔者标注的物理学量纲 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 表2. 笔者建立的信息学量纲 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 序位方法论及其集合分类体系 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 4、结论 在物的四个量(七个单位)和信息的四范畴(及其三个量) 中,物体与物理 分属两个层面(“E/m = c c = n n = D = K + U = I ”是在信息层实现统一的 ) 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 仙农信息(量)与量子信息(量)的区别和联系 1 Figure 1: The well-established theory of classical information and computation is actually a subset of a much larger topic, the emerging theory of quantum information and computation. 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 量子信息与协同智能 量子(载体)及其所承载的量子信息(本体)也类似于一 对“孪生子”,这给了我们进一步的启示:载体物与其信息 本体之间这种对应,绝不是一种偶然的巧合,最一般、最 基础的信息蕴藏在这对还未做分体手术的“孪生子”的身上 。 看过经典信息或仙农信息(量)与量子信息(量)的区别 和联系之后,在来看一看人脑智力以及电脑智能与(由这 两方面整合的)协同智能的区别和联系。 无独有偶,与量子信息及其计量单位(a qubit or a pair of classical bits)成双成对的特性类似,(由人脑智力与电 脑智能两方面整合的)协同智能也具有成双成对的特性。 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 协同智能 (Co-Intelligence) 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 宏观、中观、微观的划分 对基本范畴的宏观把握: n = 2 (对2 n=n2= n n而言) ; 对体现概念的符号类型和关系属性的中观计算: 2n8(对2 n而言); 对量子信息(本体)及其载体(量子)的微观猜想: n = c(对2 n而言)。 注:“E/m = c c = n n = D = K + U = I ”仅在微观情形成立,而n n = D = K + U = I在中观乃至宏观的情形也都成立。 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 物理量与物理信息量 判定某个“属性”通常就是在众多的“二元关系”中选定某个特定的“二元关系”, 如果它是某个领域的界定依据,那么,它就是该领域所说的本质(属性)。 关系的远近实际上揭示的是“二元关系”链的长短。换句话说,“二元关系”链的 长短,关系的远近,是决定一系列判断之间的亲疏内外的推理与计算的依据 。也正因为如此,理论融智学通论把“关系”(义)作为第四个基本范畴独立 地提出来,从而,在1、载体(物)、2、概念(意)、3、符号(文)的基础 之上明确地提出了4、关系(义)这个基本范畴。从这个角度,笔者断言: 当c = n时,物理量(c c)与信息量(n n)所跨越或覆盖的序位关系的数量 是一致的。也就是说,只有在“关系(义)” 这个基本范畴或“本真信息”的角度 来看,自然物(量子)与其承载的自然信息之间的瞬间等价公式(E/m = I) 成立的特定条件(c c = n n)才可解释得通。 仅就物理量(c c)与信息量(n n)的情形而论,前者(c c)所体现的是( 该量子的)物理量,而后者(n n)所体现的则是(该量子所承载的)量子信 息量,两者虽然在数量上等值,但却在量纲上具有复杂性,即:除了前者的 物理量之外,还有后者的三层信息量物理信息量(n n)“迭交”的概念( 一个)、量子信息成对的特性体现的“物理信息 ”的术语或符号(一格,用不 同的语言符号所占的“比特”数量不全相同)、量子信息量与本真信息量(一对 这是一个常量,它仅是整个信息量(变量)的一个特例的另一个“孪生子” ,其“分体手术”也就这样的以实现了)。 邹晓辉(北京大学国内访问学者) 质能公式变换后的新解释 信息的理论探讨 摘 要:本文旨在通过代数变换和信息解释,解答一个长期未解决的 问题,即:爱因斯坦提出的质能公式中“光速的平方(c c)”意味着什 么?读者从笔者的解答中将发现对此问题的定性探讨可在物理学和信 息学之间架起一座数学的桥梁。这将有利于读者理解质能载体(物) 与信息本体的三要件(意、文、义),从而进一步认识继“质能载体 (物)、思想概念(意)和语言符号(文)”三个基本范畴之后
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