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物理学的计算机时代

(2018-01-27 08:21:23)
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物理学

物理学的计算机时代

物理学是计算的科学,物理的过程就是数学规律实踐的过程,物理学离不开计算,物理学运算方程,是一种数学的美,是一种艺术的美,物理无处不需要计算,计算是物理学灵魂,没有计算的物理学不成为物理学,当然我们在此所要说的计算不仅是传统意义上的计算,更是现代的计算机电子化计算。我们熟知经典物理学,是一门精密计算的物理学,给定了一个初始态,给定了物体受力的规律,物体的未来的任一状态,任一过程,都可通过计算精准预知,经典物理学是真正最科学最正确的物理学。我的物理学是在经典物理学基础上,发展起来的微观物理学,揭示微观粒子的运动规律,描述微观粒子的存在状态,让“量子力学”捉摸不定的粒子行为有了精准的行动规范,微观粒子的运动规律,都可精准的量化,都可以精准的计算。因此,计算的物理学是未来物理学一个重要组成部分,计算将在未来的物理学中起到前所无有的巨大作用,将来的物理学是计算机应用的一门重要的科学,计算机在将来的物理研究中起着重要作用。

自由电子的运动,有经典力学因素,有电子自身电场辐射的因素,当电子运动时,电子辐射电场受到牵动变化,有磁场效应出现,因此这些因素的集合就是电子运动的规律,将每个因素精准地表述出来,就是电子运动的精确方程。

原子轨道层电子绕原子核旋转,由上面章节所知,电子在原子核外有各种不同形态的能级,电子的这些能级就是电子运动规律的完整体现。电子在原子核外绕旋,有经典力学的向心力因素,有电场力因素,有电子电磁场的自我耦合因素,还有电磁场的自我锁相因素,等这些因素的综合作用,形成了电子的旋转轨道形态,电子轨道的能级分布,电子轨道内的电子间相互极耦等复杂的电子轨道形态。这些都可以建立一系列的电子轨道方程,轨道能态、轨道刚度等都可通过计算精密地计算,轨道形态都可精确的模拟。

原子核结构的分子模型,根据质子中子间的核共价键,核子间的中心正电子的磁矩耦合力,核子的质能场效应,核子正电斥力等多重因素建立原子核的粒子能能计算和核子间组合的互磊结构模型。

原子间结合的化学过程,化学过程就是电子轨道重新组合的过程,化学键就是原子间的电子形成共用轨道的原子结合形式,化学键有离子键、共价键、金属键等,这里重点讲共价键,由上文可知,原子间的共价键有s共价键、p共价键、d共价键、f共价键,分别是不同电子亚层共用原子内核形成的化学键,根据电子的运动复杂规律,找出电子共价的运动及轨道方程,从而在化学合成、化工技术上,进行复杂的计算机化学模拟,用超级计算机进行化学实验,新合成物的研究,化工工业的化学生产模拟等。

超级计算机将在材料有研究必有重大作用,晶体的结构分析,超导材料的研究,特殊材料的研发等都需要计算机的模拟设计。

原子核以下的超微粒子:目前对超微结构了解不多,但有了强大的理论基础,有世界各地众多先进的实验室,搞清楚原子核结构稳定的规律,指日可待,核子间强作用力的作用方式,也必能研究得明白透彻,攻克了这些难关,微观世界的秘密也就不难揭示了,这所有的一切都需要强大的计算机来帮忙。

新材料的合成,新化合物的设计,都可以在计算机上进行,材料学的研究从实验室搬到计算机上,材料学的计算机化;材料的性质,晶体结构的分析,材料的合成技术,新材料的研发,都可以在超级计算机上进行。

未来的物理学就是计算机的应用科学,原子间的化学过程需要计算机实现,电子结构、原子核结构、质子、中子等众多粒子的结构分析都要用到超级计算机,超级计算机是未来物理学研究的第一工具,计算机的应用必将物理学得到更大的发展。

掌握了微观粒子的运动规律,微观世界的行为都可量化,都可计算,都可在计算机上模拟运算,未来的物理学就是计算时代的物理学,未来的物理学将在材料科学,电子通讯科学,宇宙学,生物化学等众多领域都有重大进展。

物理学论述有四大语言:一 文字语言,二 图片语言,三 数学语言,四 计算机程序语言。第四种计算机语言,是未来物理学研究的重点语言,因此物理学的计算机时代必然大行其道,计算机技术促进物理学发展,物理学的发展也将大大促进计算机技术的应用和发展。

本文是《能量场微观物理学》的一部分,全文下载:https://pan.baidu.com/s/1qZEWPly 密码:pim6

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