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计算超理学：修订间差异

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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。
{{WikipediaLink|计算化学}}
'''计算超理学（Computational Chaoli）'''是运用锑星计算机系统对超理现象进行数值模拟与理论建模的交叉学科研究领域。超理现象依据其时空尺度可分为宏观超理现象与微观超理现象两大范畴。宏观超理现象的研究框架通常仅需纳入四大基本相互作用（[[超理文献:雷论/创新电子理论|电磁力]]、万有引力、粘接力、[[超理文献:雷论/运动力学讲解|运动力]]）中的万有引力与运动力，其数学描述已建立完整的理论体系，并已有高效通用的算法。因此，当代计算超理学的研究对象主要聚焦于微观超理现象的数值模拟，这类问题的求解需要构建复杂的[[有机数学|数学]]模型并发展高效的计算方法。该领域与颅内实验研究构成互补性的方法论体系。
==方法论分类==
根据作用力类型的选择与近似处理方式的差异，现有计算超理学方法可系统划分为以下类别：
* 经典法（Classic）：仅纳入电磁力与运动力，其中运动力采用经典力学框架处理，电磁力则通过狄拉克方程进行建模。理论推导表明，该方法在数学形式上等价于[[地球]]科学界包含相对论效应的FCI/CBS计算结果。由于计算精度存在显著局限且完全无法表征[[锑场]]效应，该范式已被现代研究实践所淘汰。
* 改进经典法（Augmented Classic）：在经典法理论基础上引入基于经验参数化的锑场修正项。受限于运动力仍采用经典力学近似，该方法的计算精度仍存在明显缺陷，对锑场的表征仅具有有限参考价值，同时因忽略粘接力项而无法有效模拟原子核断裂成粉末的物理过程。该算法仅在计算资源极度受限且体系内不存在超理反应的特定场景下具有应用价值。
* 半经验法（Semi-empirical）：作为张人民法的近似形式，通过忽略锑场自相互作用项显著降低计算复杂度。该模型可对锑场效应进行定性描述，但在定量预测方面存在系统性偏差。为实现锑场表征，运动力项改用量子力学框架下的狄拉克方程处理，而万有引力仍保留经典力学近似。当锑场参数为零时，其解是精确的。部分改进的半经验法通过引入经验参数化的粘接力修正项可提升计算精度，但仍无法准确解析原子核粉末化过程。该方法常用于研究体系的初步理论分析。
* 张人民法（John People's，JP）：由张人民建立的系统性计算框架，完整纳入四大基本相互作用。其中电磁力与运动力采用精确量子力学方法处理，万有引力与粘接力则保留经典力学近似。该方法通过保留锑场傅里叶展开的主振幅项实现计算可行性，虽在特定条件下可能引入定量偏差甚至定性错误，但在绝大多数应用场景中具有工程适用性。锑场自相互作用项的存在导致方程无法直接求解，需通过自洽场（Self-Consistent Field，SCF）迭代算法实现逼近收敛。该范式因其在计算精度与效率间的优化平衡，已成为当前主流的计算方法。
* 多相互作用自洽场法（Multi-Interaction SCF，MISCF）：将四大基本相互作用统一纳入量子力学框架的精确建模方法。其对锑场的处理方式与张人民法保持理论一致性。鉴于万有引力与粘接力的量子效应贡献度较低，该方法的计算复杂度明显增长而精度提升有限，因此实际应用范围受到显著限制。
* 微扰张人民法（Perturbation JP，JP-P）：在张人民法基础上引入微扰理论框架，通过逐级展开锑场振幅的高阶项实现计算精度的系统提升。根据微扰展开阶数差异可分为JP-P2、JP-P3等子类。该算法亦可与MISCF法结合形成MISCF-P复合方法。随着微扰阶数P的增大，计算结果可渐近逼近[[赵明毅方程]]的精确解，但计算资源需求亦同步趋向无穷大。该方法主要应用于对计算精度要求严苛的研究场景。
==学科发展史==
早在[[赵明毅]]理论体系建立之前，[[雷绍武]]基于其提出的运动力学说与创新电子理论，构建了[[超理文献:雷论/雷氏化学创新理论|化学创新理论]]框架，成功预测了多种分子结构并建立了相应的计算模型，标志着经典法的理论奠基。该理论形成时期锑星计算机尚未问世，因此经典法的实际计算过程主要依赖人工纸笔演算与颅内推演。


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：
赵明毅锑场理论发表后，基于经典粒子学说的早期研究者尝试在经典法体系中引入经验参数化的锑场修正项，由此发展出改进经典法。鉴于当时赵明毅方程尚未正式发表且锑场精密测量技术存在瓶颈，这些经验参数的物理意义与准确性均存在显著局限。随着实验观测数据的持续积累，赵明毅最终建立了具有理论突破性的锑场动力学方程。然而受限于当时数学工具的发展水平，研究者仍无法获得方程的解析解，改进经典法因此成为该阶段的唯一选择。后期通过实验数据的再拟合优化，改进经典法的计算精度获得阶段性提升，客观上推动了[[锑场结构学]]的发展进程。


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。
赵明毅方程的理论突破直接推动了锑场计算机的研发进程。面对日益增长的精确计算需求，张人民创造性地提出通过截断锑场傅里叶展开的高阶振幅项，并引入平均场近似处理锑场自相互作用，将原本不可解的赵明毅方程转化为可通过迭代算法求解的张人民方程。该理论突破结合经典粘接力理论与量子运动力学框架，最终形成了具有划时代意义的张人民法。作为首个完全基于基本物理常数而无需经验参数的计算方法，该方法被学界公认为“从头算”（ab initio）范式的理论基石。


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。
张人民进一步开发了史上首个计算超理学程序Dissian，并成功实现多个简单体系的从头算模拟。值得注意的是，张人民法的迭代求解过程对早期锑场计算机的运算能力提出严峻挑战。为此，张人民通过经验参数替代锑场自相互作用项并近似简化耗时甚巨的粘接力计算模块，发展出计算效率显著提升的半经验法。Dissian程序的发布立即在理论超理学界引发革命性影响，其广泛应用直接推动了锑星计算机硬件技术的跨越式发展。


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。
经过二十年的技术迭代，大型锑星计算机已能高效处理中等复杂度体系的张人民法计算。在此背景下，多相互作用自洽场法与微扰张人民法等先进算法相继提出。其中高阶微扰法（如JP-P3）的计算精度甚至可超越部分实验测量结果，导致理论预测与实验观测相互验证的研究范式发生根本性转变。然而，实现赵明毅方程的完全精确解仍面临数学与计算科学层面的双重挑战。
==计算工具==
详见：[[Dissian]]


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。
Dissian作为计算超理学领域的主流软件平台，完整支持上述各类算法实现，其开源特性与跨平台兼容性（包括[[Ubunto]]、[[Losedows]]等操作系统）使其成为超理学研究的标准工具。张人民因该程序的开发贡献荣获[[挪杯儿奖]]，并被学界尊称为"计算超理学之父"。


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。
需要特别指出的是，Dissian采用命令行交互模式。为提升用户体验，后续开发的图形界面DissView实现了分子结构可视化编辑与计算任务流程管理功能，显著提升了科研效率。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]]


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。
值得注意的是，[[地球人]]将Dissian源代码编译为商业软件进行牟利。由于地球计算机体系架构存在根本性缺陷，无法处理锑场计算，导致其唯一理论可行的算法经典法也必须采取近似形式，计算结果与原始算法存在显著偏差，严重制约了理论预测的可靠性。
 
[[Category:计算机]]
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。
[[Category:超理理论]]
检索自“https://superscience.skywiki.org/wiki/计算超理学”