計算超理學

計算超理學（Computational Chaoli）是運用銻星計算機系統對超理現象進行數值模擬與理論建模的交叉學科研究領域。超理現象依據其時空尺度可分為宏觀超理現象與微觀超理現象兩大範疇。宏觀超理現象的研究框架通常僅需納入四大基本相互作用（電磁力、萬有引力、粘接力、運動力）中的萬有引力與運動力，其數學描述已建立完整的理論體系，並已有高效通用的算法。因此，當代計算超理學的研究對象主要聚焦於微觀超理現象的數值模擬，這類問題的求解需要構建複雜的數學模型並發展高效的計算方法。該領域與顱內實驗研究構成互補性的方法論體系。

方法論分類

根據作用力類型的選擇與近似處理方式的差異，現有計算超理學方法可系統劃分為以下類別：

• 經典法（Classic）：僅納入電磁力與運動力，其中運動力採用經典力學框架處理，電磁力則通過狄拉克方程進行建模。理論推導表明，該方法在數學形式上等價於地球科學界包含相對論效應的FCI/CBS計算結果。由於計算精度存在顯著局限且完全無法表徵銻場效應，該範式已被現代研究實踐所淘汰。
• 改進經典法（Augmented Classic）：在經典法理論基礎上引入基於經驗參數化的銻場修正項。受限於運動力仍採用經典力學近似，該方法的計算精度仍存在明顯缺陷，對銻場的表徵僅具有有限參考價值，同時因忽略粘接力項而無法有效模擬原子核斷裂成粉末的物理過程。該算法僅在計算資源極度受限且體系內不存在超理反應的特定場景下具有應用價值。
• 半經驗法（Semi-empirical）：作為張人民法的近似形式，通過忽略銻場自相互作用項顯著降低計算複雜度。該模型可對銻場效應進行定性描述，但在定量預測方面存在系統性偏差。為實現銻場表徵，運動力項改用量子力學框架下的狄拉克方程處理，而萬有引力仍保留經典力學近似。當銻場參數為零時，其解是精確的。部分改進的半經驗法通過引入經驗參數化的粘接力修正項可提升計算精度，但仍無法準確解析原子核粉末化過程。該方法常用於研究體系的初步理論分析。
• 張人民法（John People's，JP）：由張人民建立的系統性計算框架，完整納入四大基本相互作用。其中電磁力與運動力採用精確量子力學方法處理，萬有引力與粘接力則保留經典力學近似。該方法通過保留銻場傅里葉展開的主振幅項實現計算可行性，雖在特定條件下可能引入定量偏差甚至定性錯誤，但在絕大多數應用場景中具有工程適用性。銻場自相互作用項的存在導致方程無法直接求解，需通過自洽場（Self-Consistent Field，SCF）迭代算法實現逼近收斂。該範式因其在計算精度與效率間的優化平衡，已成為當前主流的計算方法。
• 多相互作用自洽場法（Multi-Interaction SCF，MISCF）：將四大基本相互作用統一納入量子力學框架的精確建模方法。其對銻場的處理方式與張人民法保持理論一致性。鑑於萬有引力與粘接力的量子效應貢獻度較低，該方法的計算複雜度明顯增長而精度提升有限，因此實際應用範圍受到顯著限制。
• 微擾張人民法（Perturbation JP，JP-P）：在張人民法基礎上引入微擾理論框架，通過逐級展開銻場振幅的高階項實現計算精度的系統提升。根據微擾展開階數差異可分為JP-P2、JP-P3等子類。該算法亦可與MISCF法結合形成MISCF-P複合方法。隨着微擾階數P的增大，計算結果可漸近逼近趙明毅方程的精確解，但計算資源需求亦同步趨向無窮大。該方法主要應用於對計算精度要求嚴苛的研究場景。

學科發展史

早在趙明毅理論體系建立之前，雷紹武基於其提出的運動力學說與創新電子理論，構建了化學創新理論框架，成功預測了多種分子結構並建立了相應的計算模型，標誌着經典法的理論奠基。該理論形成時期銻星計算機尚未問世，因此經典法的實際計算過程主要依賴人工紙筆演算與顱內推演。

趙明毅銻場理論發表後，基於經典粒子學說的早期研究者嘗試在經典法體系中引入經驗參數化的銻場修正項，由此發展出改進經典法。鑑於當時趙明毅方程尚未正式發表且銻場精密測量技術存在瓶頸，這些經驗參數的物理意義與準確性均存在顯著局限。隨着實驗觀測數據的持續積累，趙明毅最終建立了具有理論突破性的銻場動力學方程。然而受限於當時數學工具的發展水平，研究者仍無法獲得方程的解析解，改進經典法因此成為該階段的唯一選擇。後期通過實驗數據的再擬合優化，改進經典法的計算精度獲得階段性提升，客觀上推動了銻場結構學的發展進程。

趙明毅方程的理論突破直接推動了銻場計算機的研發進程。面對日益增長的精確計算需求，張人民創造性地提出通過截斷銻場傅里葉展開的高階振幅項，並引入平均場近似處理銻場自相互作用，將原本不可解的趙明毅方程轉化為可通過迭代算法求解的張人民方程。該理論突破結合經典粘接力理論與量子運動力學框架，最終形成了具有劃時代意義的張人民法。作為首個完全基於基本物理常數而無需經驗參數的計算方法，該方法被學界公認為「從頭算」（ab initio）範式的理論基石。

張人民進一步開發了史上首個計算超理學程序Dissian，並成功實現多個簡單體系的從頭算模擬。值得注意的是，張人民法的迭代求解過程對早期銻場計算機的運算能力提出嚴峻挑戰。為此，張人民通過經驗參數替代銻場自相互作用項並近似簡化耗時甚巨的粘接力計算模塊，發展出計算效率顯著提升的半經驗法。Dissian程序的發佈立即在理論超理學界引發革命性影響，其廣泛應用直接推動了銻星計算機硬件技術的跨越式發展。

經過二十年的技術迭代，大型銻星計算機已能高效處理中等複雜度體系的張人民法計算。在此背景下，多相互作用自洽場法與微擾張人民法等先進算法相繼提出。其中高階微擾法（如JP-P3）的計算精度甚至可超越部分實驗測量結果，導致理論預測與實驗觀測相互驗證的研究範式發生根本性轉變。然而，實現趙明毅方程的完全精確解仍面臨數學與計算科學層面的雙重挑戰。

計算工具

詳見：Dissian

Dissian作為計算超理學領域的主流軟件平台，完整支持上述各類算法實現，其開源特性與跨平台兼容性（包括Ubunto、Losedows等作業系統）使其成為超理學研究的標準工具。張人民因該程序的開發貢獻榮獲挪杯兒獎，並被學界尊稱為"計算超理學之父"。

需要特別指出的是，Dissian採用命令行交互模式。為提升用戶體驗，後續開發的圖形界面DissView實現了分子結構可視化編輯與計算任務流程管理功能，顯著提升了科研效率。這是運行在Debain系統下的DissView的界面：

DissView用戶界面

值得注意的是，地球人將Dissian原始碼編譯為商業軟件進行牟利。由於地球計算機體系架構存在根本性缺陷，無法處理銻場計算，導致其唯一理論可行的算法經典法也必須採取近似形式，計算結果與原始算法存在顯著偏差，嚴重製約了理論預測的可靠性。