[宇宙科学院，科幻，能源] 希尔伯特论可再生能源：以“太阳能”的利用为例 （关联：新科学原理引发的新能源）

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基本粒子的标准模型

   “宇宙科学院”，现在有 5位来自地球的院士：

   希尔伯特，爱因斯坦，达尔文，牛顿，居里夫人。

   可再生能源（Renewable energy）：太阳能、风力、潮汐能、地热能、氢能等，一类不会穷尽的能源。

一、背景：普朗克、希尔伯特

   1933年2月17日，普朗克在柏林为德国工程师协会所做演讲中说：

   “科学是内在的整体，它被分解为单独的整体不是取决于事物的本身，而是取决于人类认识能力的局限性。实际上存在着从物理到化学，从生物学和人类学到社会学的连续的链条，这是任何一处都不能被打断的链条。”

   Denn die Wissenschaft bildet nun einmal sachlish genormmen eine innerkich geschlossene Einheit. Ihre Trennung nach verschiedenen Fächern ist ja nicht der Natur der Sache Begründet, sondern entspingt nur der Begrenztheit des menschlishen Fassungs, vermögens, welche zwangsläufig zu einer Arbeitsheilung führt. In der Tat zieht sich ein kontinuierliches Band von der Physik und Chemie über die Biologie und Anthropologie bis zu den sozialen und Geisteswissenschaften, ein Band, das sich an keiner Stelle ohne Willkür durchschneiden läßt.

   希尔伯特对数学的许多分支做出了贡献，包括不变量、代数数域、泛函分析、积分方程、数学物理和变分法。他的第一个学生Otto Blumenthal很好地总结了他的数学能力[30]：-

   在分析数学天赋时，必须区分创造新概念的能力和感知更深层次联系和潜在统一的天赋。在希尔伯特的例子中，他的伟大之处在于他对问题的深刻洞察。他所有的作品都包含了来自遥远领域的例子，只有他能够辨别出与手头问题的相互关联和联系。从这些，合成，他的艺术作品，最终被创造出来。就新思想的创造而言，我会把闵可夫斯基放在更高的位置，在经典的伟大思想中，高斯、伽罗瓦和黎曼。但说到洞察力，只有少数最伟大的人能与希尔伯特相提并论。

https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Biographies/Hilbert/

二、希尔伯特论可再生能源：以“太阳能”的利用为例

   物质运动的基本方式，有机械的、物理的、化学的、生物的、社会的。

   利用可再生能源，以太阳能为例：

（1）机械的：太阳帆，利用太阳光压产生推力。

（2）物理的：常见的太阳能光伏、光热发电等。

（3）化学的：光化学反应，等。

（4）生命的：光合作用，等。

（5）社会的：我们一起在冬天直接晒太阳取暖。

   可见，太阳能光伏（物理方式）利用太阳能，主要是向低频端的利用。高频端，光子能量大，容易发生光电效应。

   低频端，应该用于辅助发生光电效应。如“麦克斯韦妖 Maxwell's demon”、“拉普拉斯妖 Laplace's demon”、“化学键 chemical bond”妖，非线性光学使太阳光变高频，通过“简并，degeneracy”汇集太阳能，……

三、希尔伯特：除了核聚变，新的能源原理是什么？

   当年，希尔伯特说：“对物理学家来说，物理学太难了，需要客观公正、根基雄厚的数学帮助他。”

   鉴于目前人类可控核聚变发电“还有50年”的老笑话，科学家们应该积极探索新的科学原理，找到我们可以利用的取之不竭的新能源。

   （1）“风起于青萍之末，浪成于微澜之间。”重新用实体的科学实验，检查我们现有的基础科学理论吧！如，引力、电磁、核力等现有理论。

   未来的能源之一，可能就隐藏在这些“青苹之末”、“微澜之间”。

   （2）类星体（quasar, quasi-stellar object, QSO）等“太空高能源”是重要的思路，都有哪些类型，其科学原理是什么？

   （3）“真空 vacuum”到底是什么？是不是存在一种更让我们取之不竭的新能源？

   （4）“能源 energy”的本质是什么？为什么不去思考什么是能源？

   （5）时间-空间-运动的本质是什么？难道它们不是一种能源？

   ……

   总之，在我们现有的科技之外，寻找新能源，是人类必须进行的科技活动。特别是，寻求“核聚变”之外的新的能源类型，是不可回避的课题。

   暗能量是什么？能否开发为新能源？

   真空自身是否具有能量？我们如何利用真空能？

   ……

   “The old joke has always been that nuclear fusion is 50 years away. And always will be. The sad reality is that it’s true. 

   老笑话总是说核聚变还有50年。而且永远都是。可悲的现实是，这是真的。”

   牛顿说：

   “没有大胆猜测，就没有重大发现。No great discovery was ever made without a bold guess.”

   爱因斯坦说：

   “想象力比知识更重要。知识是有限的，而想象力却包含整个世界。Imagination is more important than knowledge. Knowledge is limited. Imagination encircles the world.”

   爱因斯坦还说：

   “提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许仅能是一个数学上或实验室上的技能而已。而提出新的问题、新的可能性，从新的角度去看旧的问题，都需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。 The formulation of a problem is often more essential than its solution, which may be merely a matter of mathematical or experimental skill. To raise new questions, new possibilities, to regard old problems from a new angle requires creative imagination and marks real advances in science.”

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The Standard Model: Beyond the Atom 标准模型：超越原子

参考资料：

[1] 中国日报网，2022-06-30 17:00，每日一词∣可再生能源 renewable energy

https://language.chinadaily.com.cn/a/202206/30/WS62bd661ca310fd2b29e69971.html

   可再生能源是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能等非化石能源，是清洁能源。可再生能源是绿色低碳能源，是我国多轮驱动能源供应体系的重要组成部分，对于改善能源结构、保护生态环境、应对气候变化、实现经济社会可持续发展具有重要意义。

[2] David Hilbert, 2014-11, MacTutor History of Mathematics

https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Biographies/Hilbert/  

[3] 2025-08-27，非线性光学晶体/nonlinear optical crystal/徐东撰，张怀金修订，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=55118&Type=bkzyb&SubID=64320

   非线性光学晶体的研究起始于1961年，是伴随着激光的问世和非线性光学学科的兴起发展起来的。1961年，P.A.弗兰肯(Franken)等人将暗红色红宝石激光束聚焦在石英晶体上，首次观察到经倍频产生的紫外光，即入射激光的二次谐波。1962年，特恩(Terhune)等人利用方解石晶体的非线性光学效应观察到红宝石激光的三次谐波。其后，人们又相继观察到由强场激光辐射作用而产生的光波混频、光参量振荡与放大等一系列非线性光学效应，并采用位相匹配的方法提高非线性转换效率。20世纪60年代初，布隆伯根(Bloembergen)等人提出了通过周期性调制非线性光学晶体的非线性极化率来实现二次谐波有效输出的概念，但受限于当时的材料制备技术，直到80年代此概念才逐渐在实验中被证实。以铌酸锂、钽酸锂、磷酸钛氧钾等为代表的一系列铁电晶体作为周期极化非线性光学晶体已被深入研究。随着铁电晶体中周期性极化技术的发展，基于周期、准周期甚至无序反转铁电畴结构调制的非线性光学晶体在光学变频、光子纠缠、光孤子产生与传播等领域已被广泛研究。

以前的《科学网》相关博文链接：

[1] 2025-11-24 17:32，[资料，科普] 大气层顶部和海平面的太阳光谱 Solar Spectrum sea level

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1511582.html

[2] 2024-11-07 22:49，[图片，小资料] 大气窗口(大气射电窗口) atmospheric radio window

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1459081.html

[3] 2024-11-06 22:49，[图片，小资料] 地球大气密度、温度随高度的变化

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1458901.html

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