物理天工总是鲜： 彭桓武诗文集001 - 云城官网
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稿
3
收到初稿
修回
年
月在
/
跨世纪物理学前沿问题高级研讨会
0
上的特邀
报告
关于量子场论
!
聚变能源
!
理论生物物理的一些想法
3
)
彭
桓
武
中国科学院理论物理研究所
北京
在这么多具有创造性的与会者面前
我讲三点
各不相干的粗糙想法
希望大家批评指正
量子场论
用经典的微扰法作级数展开遇到发散困难
而
量子电动力学用费曼图计算则可得精确到好几位与
实验符合的结果
有一年
数学家来京我与他
讨论
他表示物理学家搞对了的需要数学家去更好
地理解
我体会有如
∆
函数的故事
几年前
我做多
体的超越
2
ƒ
近似时
曾提出一个新方法
框架我已写入理论物理基础这本书中
多体问题的
哈氏量在二次量子化形式下与场论的哈氏量可比
而新方法的特点在于用幺正变换逐渐把自共轭的哈
氏量对角化
仿此再增加玻色场而将这新方法推广
只用幺正变换
便可从根本上避免发散困难的出现
我认为矩阵力学和波动力学可能还有点差别
薛定
谔的等价证明
像所有数学证明一样
是有条件的
即
•
矩阵力学
•
波动力学
等价证明中需用条件
这
里交换了两个无穷求和次序
因而是有条件的
我还
记得我在都柏林时
曾仔细地抠过纯粹数学文献
想
找一个无界算子是否自共轭的判据
而无结果
但幺
正变换对角化定理则对任何自共轭的无界算子都适
用
当然
现在再给量子电动力学一个干净的数学计
算已为时过晚
但如能对量子色动力学用幺正变换
解释囚禁问题或其他重要物理问题则显然是个贡
献
聚变能源
受控热核反应已有
多年的历史
从
年
磁约束开始
年前苏联专家吹嘘只还要
年
就可实现
我们也同样积极了一番
后来惯性约束问
世
我们也造各种大的和小的激光器
有关单位好几
个
前景如何
该怎样抓才符合我国国情
直到近两
年我才形成如下的看法
简称为新集成聚变能源的
探求
主要包括
建立一个包含有关的各种核技术
如离子源
中子源造氚烧氚的中子转换器或倍增器等等
和激
光技术
如强光聚焦压缩等等
的联合集成小组
研
讨各种技术极限
包括采用新措施以提高其极限
和
聚变能源新创意
小组成员仍留在原单位
但思想上
要摆脱原单位的领域限制或外国的类似限制
每年
聚会几次
一次又一次地发明
推翻后再发明
努力
大胆拼凑聚变能源的新创意
要考虑到能源的安全
!
可靠
!
经济和可持续发展
小组每年举行一次扩大学
术活动
几年一届
换届时调整补充部分成员
小组
从总体角度带动各个局部
理论密切联系实际
设想
与实验和工程考虑相结合
使创意逐步提高
最终化
为概念设计
随着上面的集成研讨
所需的实验可依现在
各单位的条件招标进行
产生概念设计后至生产产
业
则需抽调适当人员另行扩大组织进行
在上面的集成中允许利用核裂变或嬗变中
子注入以加热
但核聚变应是能源的主要来源
如数届都不能产生新聚变能源的概念设计
总会在中子源和激光方面产生些副产品
所以随时
都要注意有开发前途的副产品
生物物理
对理论物理学家
如薛定谔
而言
生物物理的
核心问题就是
/
生命是什么
0
这在遗传学层次已由
薛定谔提出的非周期晶体模型回答
根据量子力学
非周期晶体的能级间隔较室温能量
κΤ
大很多倍
#
#
卷
这便对遗传的稳定性给予说明
后来
÷
射线衍射实
验证实了这个模型
并产生了分子生物学
但在生物
个体这个层次又该如何回答这个问题
/
生命是什么
0
呢
从交叉学科的发展来看
我认为
在给一个确切
回答前
需先发展下列三个新的交叉学科
即
生
物凝聚态的凝聚态物理学
生物化学的化学物理
学
生物信息的控制论
而将这三门新交叉学科
联合运用
才能对某类生物个体的
/
生命是什么
0
作
出确切回答
现在我只能简单地提到生物学以下的
几个特点
生物化学反应在常温常压下进行
因此反应
机制中的各基元反应的活化能都很小
仅为
κΤ
量
级
反应物不是特选的两种
而是自然形成的若干
种
又因为生物化学反应多在膜上进行
膜为液体覆
盖
因而反应物的趋近和生成物的分开需要特别注
意考虑
生物大分子具有大量的低激发态
这与小分
子的转动态和原子振动态可比
而电子激发态则为
高激发态暂不计
需要认真研究
由于统计处理时不
可能各态历经
因而产生差别
这与生物体常表现出
个体差异这点一致
又
物理学家常谈结构与性质
而生物学家常谈结构与功能
器件的功能是建立在
材料的性质的基础上的
我设想生物大分子的结构
具有某种容易发生电荷转移或构象变化这样一种性
质
使那些为实现某生物功能的物理和化学的反应
或过程能够顺利进行
生物化学反应多需要酶的参与
酶是个蛋白
质
我记得那年开量子生物物理会时
中国科学院生
物物理研究所的王大能对量子理论家提出挑战
要
求他们来解释一个特定的酶反应
其中酶与底物结
合的结构已很好地测定
像杀猪的现场一样
酶已经
将底物钉扎好
用特定的原子来破底物的某一定的
化学键
钉扎时酶的构象为与底物结合得好而稍有
调整
酶反应的周转率很高
我那时不理解
现在我
设想这是由于酶这个大分子的一定的热运动模式所
致
这也表明新交叉学科
例如生物化学的化学物理
学和生物凝聚态的凝聚态物理学
要联合运用
细胞中各器件多是纳米尺度
量子效应重
要
最后提一个生物化学的化学物理学和生物
信息的控制论要联合运用的例子
大家知道
熵代表
无序而生命现象则是有序的
薛定谔在
5
生命是什
么
6
一书中曾提出过一个吃负熵以维持生命的设想
我初步理解他所指的是新陈代谢时食物带入的熵比
排泄物带出的熵要少
但不知有没有人认真作过实
际测量
根据现今化学物理学的认识
化学反应是从
反应物的一个量子态到生成物的一个量子态
态态
的反应截面用量子力学计算
生成物的量子态的初
始布居不一定满足热平衡分布
如布居反转还可产
生化学激光
布居分布与其热平衡分布之间的偏离
在
√
和
的分子反应动力学中用有序
度定量表达
这是化学反应产生的负熵
不知哪个更
重要
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