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再砍(5)非連續空間的量子變換
送交者: 職老 2013年07月10日21:10:03 於 [五 味 齋] 發送悄悄話

俺們知道,現在物理學的最大一個突破就是明白了:世界並非是永遠連續的,從數學的角度說,就是整數集合的相互關係。


從1953年起的EPR相繆開始,物理學家已經把這種所謂的DUALITY的性質,也叫做對對偶性或者二象性,深入人心的引入了材料科學,特別是兩種特殊的材料:

1)超導

2)石墨烯(有人喜歡用石墨烴)


從純數學的角度而言其實就是哥德巴赫猜想,也叫做素數的隨機碰撞幾率不為零性。


舉個栗子(這點我比鳥好很多,喜歡通俗移動的例子)


俺們知道,根據暴力不相溶原理 PAULI EXCLUSION P,所有的費米子,比如墊子,沒有一個電子能占據同樣的電子態。這就好比往一個水瓶裡面加入電子,每個新加入的電子都要占據最低的能量狀態,像水一樣的占據整個瓶子。


就金屬材料而言,游離的電子就占據着晶格的不同能量區域,並且擁有一個叫做費米能的閾值,在該值以上保留一定的空能級,加電以後,電子會超越這個閾值,並形成電流。絕緣材料則沒有空能級,所有狀態都被充滿。


這是普通材料,但在超導體內,情況開始變的有趣。電子不再是簡單的單個電子,而是形成了所謂的電子對,而且這個電子對符合所謂的量子糾纏,並且不再被視為費米子,暴力不相容原理在這裡無效,電子對變成了玻色子。這些電子就可以擁擠進能量最低的狀態,被稱作:波色-愛因斯坦凝聚(BOSE-EINSTEINCONDENSATION)。就好比往瓶子裡面灌水,這些水在瓶底形成一個寶寶的冰層,無論你灌多少水,都被這個冰層吸收,並且厚度不會增加。加電以後,電子進入一個稍微高的能級,並且可以不斷的空出補充,形成沒有阻力的電流。


量子臨界點QUANTUM-CRITICAL-POINT,QCP


這種普通超導的特點,在高溫超導體中又有了新的特點。比如申花被鐵材料中摻入磷,電子之間因為晶格作用而形成電子對的特點變成了電子自旋相關的特色。由於磷的存在,材料形成了:自旋波密度SPIN-DENSITY WAVE. 比如在一半的鐵原子基團中,電子自旋更傾向於向上,另外一半向下。隨着磷的數目增加,自旋波密度強度會降低,如果被替代的砷超過一個臨界比例,大約30%,自旋波密度就會消失。這時,電子自旋在每個基團中向上或者向下的概率又會重新相等,這個點就叫做:QCP,而這時就不再叫做超導,也沒有自旋波密度SPW,而是形成了一種:奇異金屬STRANG METAL,也叫做量子糾纏。


而且有趣的是,這種糾纏是整體規模的,不再是局部的電子糾纏對了。


其實,石墨烯也是這個特點,但不過是化學鍵下的整體電子海洋的糾纏了。


目前的研究表明這種電子對的糾纏是可以“傳染的”,從兩個電子對的糾纏發展到幾十億個電子的集體糾纏,也叫做:糾纏深度,並好像一個網絡結構。


我目前研究的方向主要在生物量子糾纏,特別是大腦的神經元內部的一些可磷酸化蛋白和信號傳遞之間的電子量子耦合糾纏性的“傳染性”以及非定閾性。



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