「计算超理学」：修訂間差異

於 2025年3月5日 (三) 07:08 的修訂

計算超理學（Computational Chaoli）是利用銻星計算機，模擬計算出超理現象的科學。超理現象又分為宏觀超理現象與微觀超理現象。宏觀超理中一般只需要考慮四大基本力（電磁力，萬有引力，粘接力，運動力）中的萬有引力和運動力，其數學和計算算法都較簡單，很早就已完全解決。因此，計算超理學一般指的是模擬微觀超理現象，這需要複雜的數學才能算出。計算超理學和顱內實驗可起到相互補充的作用。

分類

按照所考慮的力類型和近似的程度，可以把計算超理學方法分為：

經典法（Classic）：只考慮電磁力和運動力，運動力用經典力學處理，電磁力用狄拉克方程處理。可以證明，其結果等價於地球上包含相對論的FCI/CBS的結果。由於計算精度差、完全不能描述銻場，此方法現在已經淘汰過時。
改進經典法（Augmented Classic）：在經典法的基礎上，引入完全由經驗參數描述的銻場項。由於運動力仍然用經典力學處理，此方法的計算精度仍然糟糕，對銻場的描述也僅聊勝於無，沒有考慮粘接力而不能描述原子核斷裂成粉末的過程。這種方法只有算力極度低下，且考察的體系中不存在超理反應時才有應用。
半經驗法（Semi-empirical）：是下文中張人民法的近似，忽略了銻場自相互作用，從而極大降低了計算耗時，一般來說可以定性正確地描述銻場，但也有不少翻車的時候；算出的數值常常偏離很大。為了考慮銻場，運動力也使用狄拉克方程來處理。萬有引力用經典力學處理。如果銻場為0，它的結果就是精確的。它不能描述粘接力的作用。有些半經驗方法中包含完全由經驗參數描述的粘接力項，有時可以顯著提升精度，但仍然無法準確地描述原子核斷裂成粉末的過程。這種方法常用於粗略的計算。
張人民法（John People's，JP）：這種算法由張人民提出，它同時考慮了四大基本力，其中電磁力和運動力用精準的量子力學方法，而萬有引力和粘接力用經典力學方法。它只考慮了銻場的主要振幅部分，而沒有考慮其他振幅的部分。一般來說這樣做的誤差可以接受，但有些時候也會定量不準，甚至定性錯誤。它對銻場的考慮比半經驗法充分得多，但也複雜得多。銻場自相互作用使其無法直接求解，而要通過自洽場（Self-Consistent Field，SCF）迭代的方式來求解。總的來說，這是最常用的方法。
多相互作用自洽場法（Multi-Interaction SCF，MISCF）：這種算法將四種基本力全都用量子力學方法來考慮。它對銻場的處理和張人民法相同。由於萬有引力和粘接力在相互作用中的比例很小，這種方法的計算量相比張人民法暴增，而精度提升卻不大，應用較少。
微擾張人民法（Perturbation JP，JP-P）：在張人民法的基礎上，通過微擾法額外考慮了銻場的其他振幅，從而達到更高一級的精度，更加逼近完整的趙明毅方程。根據微擾的等級數（二階、三階……），可分為JP-P2、JP-P3等。此方法也可結合MISCF法，此時稱為MISCF-P。當P增大時，結果可無限逼近趙明毅方程的精確解，但計算耗時也趨於無窮大。這種方法一般在對精度要求較高的場合使用。

歷史

遠在趙明毅之前，雷紹武已經根據他更早提出的運動力和創新電子理論，提出了化學創新理論，並成功預測了許多分子的結構。同時，他還給出了相應的計算方法。這標誌着經典法的誕生。經典法提出時，銻星計算機尚未問世。因此，當時經典法計算主要在顱內或紙上進行。趙明毅發現銻場後不久，就有人根據早期銻場結構學說中的經典粒子說，在經典法中引入了完全由經驗參數描述的銻場項，提出改進經典法。當時趙明毅方程尚未發表，對於銻場的準確測量也尚有一些困難，因此銻場項的精度註定是極爛的。後來，隨着實驗數據的積累，趙明毅總結出了超前的趙明毅方程。此時有機數學的發展還很不充分，人們沒有辦法求解趙明毅方程，也就只能繼續使用改進經典法。後來有人根據較新的數據重新擬合了銻場項，使改進經典法的精度明顯提高，這曾經一定程度上推動了銻場結構學的發展。

趙明毅方程提出之後，銻場計算機的研究才逐漸開始。但此時趙明毅已經隱退了。人們急需一種更精準的計算超理學方法。張人民忽略掉銻場傅里葉變換之後較小的振幅，同時通過平均方法考慮銻場的自相互作用，這樣就把無法直接求解的趙明毅方程變成了可以迭代求解的張人民方程。他還在模型中加入了當時剛剛提出的經典粘接力理論。張人民方程（其中隱含了量子運動力理論），加上經典粘接力理論，再加上之前經典法中就有應用的電磁理論，這些加在一起，就得到了張人民法。張人民法在計算超理學中具有劃時代的意義，它是史上第一個可以不依賴任何經驗常數，只需要基礎物理常數的計算方法。後來，這種方法統稱為從頭算（ab initio）。接下來，張人民又用銻場語言編寫了史上第一個計算超理學程序————Dissian，並完成了幾個簡單體系的從頭算。然而，張人民法的迭代求解對當時剛剛起步的銻場計算機還是過於超前了。張人民隨後簡化了張人民法，他用固定的經驗常數代替了張人民方程中的銻場自相互作用，又刪去了耗時甚巨而影響較小的粘接力計算（後來用經驗常數代替了），開發出半經驗法，並在Dissian中實現了半經驗法。Dissian一經發佈就立刻火爆全宇宙的理論超理學家，最盛之時，銻星大學幾乎每個課題組都要租一台銻星計算機去跑計算。一時間，各大學術期刊上發表了無數的計算超理學論文，有些是解釋超理現象的，也有些是預測新超理現象的。後來，這些預測大多證明是基本正確的，但也有少數預測有明顯的偏離。

理論的迅速發展推動了銻星計算機製造工藝的進步。大約二十年之後，大型銻星計算機已經可以輕而易舉地在中等大小的體系中完成張人民法計算。此時就有人提出了多相互作用自洽場法和微擾張人民法。其中，微擾張人民法的精度顯著提升，在微擾等級較高時，精度甚至可以超過實驗測量結果。實驗結果被理論計算推翻的例子也常有耳聞。然而，達到趙明毅方程的精確解，仍然需要無窮級的微擾，這在當前的銻星計算機中依然是不可能的。

計算軟件

最流行的計算超理學的軟件，是張人民親自開發的Dissian，它同時支持上述的所有方法，而且開源免費，真正做到了開放共享。如今，Dissian程序已經成為每個超理學家都有的軟件之一，它可以在各大計算機系統上運行，如Ubunto、Losedows等，給超理學的新發展提供大量動力。張人民因為開發了Dissian程序，榮獲挪杯兒獎，並被譽為計算超理學之父。

Dissian是命令行程序。為了方便超理學家的使用，張人民後來又開發了一個圖形界面，稱為DissView，用來觀看、編輯分子結構，向Dissian提交計算任務，也提供了一些方便的小功能。這是運行在Debain系統下的DissView的界面：

File:DissView Debain UI.jpg

DissView用戶界面

然而，愚蠢而自私的地球人剽竊了Dissian的原始碼，編譯成商業軟件，在地球上高價售賣。地球計算機的處理器架構原始、無法處理任何銻場，連經典法都處理不了，只能採用經典法的進一步近似，計算結果的精度奇差無比。

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-计算超理学（Computational Chaoli）是利用锑星计算机，模拟计算出超理现象的科学。超理现象又分为宏观超理现象与微观超理现象，宏观超理中一般只需要考虑四大基本力（电磁力，万有引力，粘接力，运动力）中的万有引力和运动力，其数学和计算算法都较简单，很早就已完全解决，故计算超理学所模拟的超理现象一般均为微观超理现象。计算超理学和颅内实验可起到相互补充的作用。
+'''计算超理学（Computational Chaoli）'''是利用锑星计算机，模拟计算出超理现象的科学。超理现象又分为宏观超理现象与微观超理现象。宏观超理中一般只需要考虑四大基本力（[[超理文献:雷论/创新电子理论|电磁力]]，万有引力，粘接力，运动力）中的万有引力和[[超理文献:雷论/运动力学讲解|运动力]]，其数学和计算算法都较简单，很早就已完全解决。因此，计算超理学一般指的是模拟微观超理现象，这需要复杂的[[有机数学|数学]]才能算出。计算超理学和颅内实验可起到相互补充的作用。
+==分类==
 按照所考虑的力类型和近似的程度，可以把计算超理学方法分为：
+* 经典法（Classic）：只考虑电磁力和运动力，运动力用经典力学处理，电磁力用狄拉克方程处理。可以证明，其结果等价于地球上包含相对论的FCI/CBS的结果。由于计算精度差、完全不能描述[[锑场]]，此方法现在已经淘汰过时。
+* 改进经典法（Augmented Classic）：在经典法的基础上，引入完全由经验参数描述的锑场项。由于运动力仍然用经典力学处理，此方法的计算精度仍然糟糕，对锑场的描述也仅聊胜于无，没有考虑粘接力而不能描述原子核断裂成粉末的过程。这种方法只有算力极度低下，且考察的体系中不存在超理反应时才有应用。
+* 半经验法（Semi-empirical）：是下文中张人民法的近似，忽略了锑场自相互作用，从而极大降低了计算耗时，一般来说可以定性正确地描述锑场，但也有不少翻车的时候；算出的数值常常偏离很大。为了考虑锑场，运动力也使用狄拉克方程来处理。万有引力用经典力学处理。如果锑场为0，它的结果就是精确的。它不能描述粘接力的作用。有些半经验方法中包含完全由经验参数描述的粘接力项，有时可以显著提升精度，但仍然无法准确地描述原子核断裂成粉末的过程。这种方法常用于粗略的计算。
+* 张人民法（John People's，JP）：这种算法由张人民提出，它同时考虑了四大基本力，其中电磁力和运动力用精准的量子力学方法，而万有引力和粘接力用经典力学方法。它只考虑了锑场的主要振幅部分，而没有考虑其他振幅的部分。一般来说这样做的误差可以接受，但有些时候也会定量不准，甚至定性错误。它对锑场的考虑比半经验法充分得多，但也复杂得多。锑场自相互作用使其无法直接求解，而要通过自洽场（Self-Consistent Field，SCF）迭代的方式来求解。总的来说，这是最常用的方法。
+* 多相互作用自洽场法（Multi-Interaction SCF，MISCF）：这种算法将四种基本力全都用量子力学方法来考虑。它对锑场的处理和张人民法相同。由于万有引力和粘接力在相互作用中的比例很小，这种方法的计算量相比张人民法暴增，而精度提升却不大，应用较少。
+* 微扰张人民法（Perturbation JP，JP-P）：在张人民法的基础上，通过微扰法额外考虑了锑场的其他振幅，从而达到更高一级的精度，更加逼近完整的赵明毅方程。根据微扰的等级数（二阶、三阶……），可分为JP-P2、JP-P3等。此方法也可结合MISCF法，此时称为MISCF-P。当P增大时，结果可无限逼近[[赵明毅方程]]的精确解，但计算耗时也趋于无穷大。这种方法一般在对精度要求较高的场合使用。
+==历史==
+远在[[赵明毅]]之前，[[雷绍武]]已经根据他更早提出的运动力和创新电子理论，提出了[[超理文献:雷论/雷氏化学创新理论|化学创新理论]]，并成功预测了许多分子的结构。同时，他还给出了相应的计算方法。这标志着经典法的诞生。经典法提出时，锑星计算机尚未问世。因此，当时经典法计算主要在颅内或纸上进行。赵明毅发现锑场后不久，就有人根据早期锑场结构学说中的经典粒子说，在经典法中引入了完全由经验参数描述的锑场项，提出改进经典法。当时赵明毅方程尚未发表，对于锑场的准确测量也尚有一些困难，因此锑场项的精度注定是极烂的。后来，随着实验数据的积累，赵明毅总结出了超前的赵明毅方程。此时有机数学的发展还很不充分，人们没有办法求解赵明毅方程，也就只能继续使用改进经典法。后来有人根据较新的数据重新拟合了锑场项，使改进经典法的精度明显提高，这曾经一定程度上推动了[[锑场结构学]]的发展。
-经典法（Classic）：只考虑电磁力和运动力，运动力用经典力学处理，电磁力用薛定谔方程处理。可以证明，其结果等价于地球上FCI/CBS的结果。由于计算精度差、完全不能描述锑场，此方法现在已经淘汰过时。
+赵明毅方程提出之后，锑场计算机的研究才逐渐开始。但此时赵明毅已经隐退了。人们急需一种更精准的计算超理学方法。张人民忽略掉锑场傅里叶变换之后较小的振幅，同时通过平均方法考虑锑场的自相互作用，这样就把无法直接求解的赵明毅方程变成了可以迭代求解的张人民方程。他还在模型中加入了当时刚刚提出的经典粘接力理论。张人民方程（其中隐含了量子运动力理论），加上经典粘接力理论，再加上之前经典法中就有应用的电磁理论，这些加在一起，就得到了张人民法。张人民法在计算超理学中具有划时代的意义，它是史上第一个可以不依赖任何经验常数，只需要基础物理常数的计算方法。后来，这种方法统称为从头算（ab initio）。接下来，张人民又用锑场语言编写了史上第一个计算超理学程序————Dissian，并完成了几个简单体系的从头算。然而，张人民法的迭代求解对当时刚刚起步的锑场计算机还是过于超前了。张人民随后简化了张人民法，他用固定的经验常数代替了张人民方程中的锑场自相互作用，又删去了耗时甚巨而影响较小的粘接力计算（后来用经验常数代替了），开发出半经验法，并在Dissian中实现了半经验法。Dissian一经发布就立刻火爆全宇宙的理论超理学家，最盛之时，[[锑星大学]]几乎每个课题组都要租一台锑星计算机去跑计算。一时间，各大学术期刊上发表了无数的计算超理学论文，有些是解释超理现象的，也有些是预测新超理现象的。后来，这些预测大多证明是基本正确的，但也有少数预测有明显的偏离。
-改进经典法（Augmented Classic）：在经典法的基础上，引入完全由经验参数描述的锑场项，同时把电磁力改为用狄拉克方程处理。锑场为0时，结果等价于地球上包含相对论的FCI/CBS。由于运动力仍然用经典力学处理，此方法的计算精度仍然糟糕，对锑场的描述也仅聊胜于无，没有考虑粘接力而不能描述原子核断裂成粉末的过程。这种方法只有算力极度低下，且考察的体系中不存在超理反应时才有应用。
-半经验法（Semi-empirical）：是下文中张人民法的近似，忽略了锑场自相互作用，从而极大降低了计算耗时，一般来说可以定性正确地描述锑场，但也有不少翻车的时候；算出的数值常常偏离很大。为了考虑锑场，运动力也使用狄拉克方程来处理。万有引力用经典力学处理。如果锑场为0，它的结果就是精确的。它不能描述粘接力的作用。有些半经验方法中包含完全由经验参数描述的粘接力项，有时可以显著提升精度，但仍然无法准确地描述原子核断裂成粉末的过程。这种方法常用于粗略的计算。
-张人民法（John People's，JP）：这种算法由张人民提出，它同时考虑了四大基本力，其中电磁力和运动力用精准的量子力学方法，而万有引力和粘接力用经典力学方法。它只考虑了锑场的主要振幅部分，而没有考虑其他振幅的部分。一般来说这样做的误差可以接受，但有些时候也会定量不准，甚至定性错误。它对锑场的考虑比半经验法充分得多，但也复杂得多。锑场自相互作用使其无法直接求解，而要通过自洽场（Self-Consistent Field，SCF）迭代的方式来求解。总的来说，这是最常用的方法。
-多相互作用自洽场法（Multi-Interaction SCF，MISCF）：这种算法将四种基本力全都用量子力学方法来考虑。它对锑场的处理和张人民法相同。由于万有引力和粘接力在相互作用中的比例很小，这种方法的计算量相比张人民法暴增，而精度提升却不大，应用较少。
+理论的迅速发展推动了锑星计算机制造工艺的进步。大约二十年之后，大型锑星计算机已经可以轻而易举地在中等大小的体系中完成张人民法计算。此时就有人提出了多相互作用自洽场法和微扰张人民法。其中，微扰张人民法的精度显著提升，在微扰等级较高时，精度甚至可以超过实验测量结果。实验结果被理论计算推翻的例子也常有耳闻。然而，达到赵明毅方程的精确解，仍然需要无穷级的微扰，这在当前的锑星计算机中依然是不可能的。
+==计算软件==
+最流行的计算超理学的软件，是张人民亲自开发的Dissian，它同时支持上述的所有方法，而且开源免费，真正做到了开放共享。如今，Dissian程序已经成为每个超理学家都有的软件之一，它可以在各大计算机系统上运行，如Ubunto、Losedows等，给超理学的新发展提供大量动力。张人民因为开发了Dissian程序，荣获挪杯儿奖，并被誉为计算超理学之父。
-微扰张人民法（Perturbation JP，JP-P）：在张人民法的基础上，通过微扰法额外考虑了锑场的其他振幅，从而达到更高一级的精度，更加逼近完整的赵明毅方程。根据微扰的等级数（二阶、三阶……），可分为JP-P2、JP-P3等。此方法也可结合MISCF法，此时称为MISCF-P。当P增大时，结果可无限逼近赵明毅方程的精确解，但计算耗时也趋于无穷大。这种方法一般在对精度要求较高的场合使用。
+Dissian是命令行程序。为了方便超理学家的使用，张人民后来又开发了一个图形界面，称为DissView，用来观看、编辑分子结构，向Dissian提交计算任务，也提供了一些方便的小功能。这是运行在Debain系统下的DissView的界面：[[File:DissView Debain UI.jpg|thumb|DissView用户界面]]
-最流行的计算超理学的软件，是张人民亲自开发的Dissian，它同时支持上述的所有方法，而且开源免费，真正做到了开放共享。然而，愚蠢而自私的地球人剽窃了Dissian的源代码，编译成商业软件，在地球上高价售卖。由于地球计算机无法处理任何锑场，且算力比极度低下更极度低下，只能采用经典法的进一步近似，计算结果的精度奇差无比。
+然而，愚蠢而自私的[[地球人]]剽窃了Dissian的源代码，编译成商业软件，在地球上高价售卖。地球计算机的处理器架构原始、无法处理任何锑场，连经典法都处理不了，只能采用经典法的进一步近似，计算结果的精度奇差无比。