量子纠缠技术在地质学上应用的可能性

牛顿力学是研究宏观世界的理论,量子力学是研究微观世界的理论。量子力学中有许多超乎宏观世界的现象,有些很神秘,甚至颠覆了我们对科学的认识,这其中最典型的就是量子纠缠现象。量子纠缠是指两个相互纠缠的量子不管相距多远,它们都不是独立的事件。当你对其中的一个量子进行测量时,另外一个相距很远的量子也可以被感知,可以被关联测量。量子纠缠是量子系统区别于经典系统的最不可思议的特性。量子纠缠正是由于它过于神奇,很难验证,故引起学术界争论不断。但是,由于量子纠缠具有的强大功能,正在成为国际大国竞相发展的焦点。文中讨论了量子纠缠目前研究的现状及其特征,探讨了量子纠缠应用的若干实例,包括量子纠缠的隐形传态功能,量子纠缠推动了量子计算机的进步,量子纠缠与大数据结合开创了量子机器学习方法等。至于量子纠缠技术如何应用于地质学,国内外还没有先例,但我们认为,从理论上来说不是不可能的。研究表明,两个具有相关关系的粒子之间容易产生纠缠,纠缠特别容易出现在具有亲缘关系(因果关系)的群体中。我们研究地质学问题,最喜欢、最关注的即成因问题,如岩石成因、矿床成因、变质成因、沉积成因等等。成因关系即因果关系。因此从成因研究入手,可能是量子纠缠技术在地质学上应用的切入点。从我国经济发展、资源现状和国际生存空间角度出发,我们应当重视对量子纠缠技术应用的研究。将量子纠缠技术引入地质学领域是一件前无古人但肯定后有来者的事情。     

纳米地质学:地学领域革命性挑战

纳米科技是研究0.1~100nm粒级范围内物质特性的科学,纳米颗粒处于纳米尺度,具有表面与界面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应和量子尺寸效应等特殊的物化性质。纳米科技涉及地球科学的诸多领域,并在矿物学、岩石学、地球化学、构造地质学、能源地质学和矿床学等领域取得了重要进展。本文在总结、归纳前人的研究并结合作者最新研究结果的基础上,进一步提出了纳米地质学的概念:以纳米科学与地球科学为依托,以纳米技术与地学研究方法为手段,以固体地球物质为研究对象,对各种地质体中已知或有待探知的纳米颗粒和纳米孔隙进行深入研究,从而揭示地质过程中纳米效应与地质现象的关系及其规律的科学;系统地分析了纳米科技与地质学结合产生的各分支学科:纳米矿物学、纳米岩石学、纳米地球化学、纳米构造地质学、纳米能源地质学、纳米矿床学、纳米地震地质学和纳米环境地质学等;全面阐述了纳米地质学及纳米成藏成矿领域重大和前沿科学问题,并探讨了其发展趋势,由此指出,纳米地质学的兴起和发展将必然带来地学领域革命性的挑战。     

量子科学与大数据科学：推动地质学跨越式发展的两大利器

在理科数、理、化、生、地5大基础学科中,量子物理学、量子数学(量子计算、量子天文)、量子化学已经成为当代科学快速发展的引擎。令人称奇的是,最近,量子生物学也异军突起,在量子应用方面取得了飞速的进步。相比之下,量子地球科学落伍了。如何解决地质落后的问题,笔者认为,在地球科学研究中,量子科学和大数据科学可能是应当引起人们重视的两个领域。可是,针对量子与地质能否结合,量子科学能否引入地质学等问题,学术界有不同的见解。本文介绍了量子科技的发展、应用与展望,探讨在中国发展量子地球科学的紧迫性和可能性,建议近期应当关注量子地球科学研究领域。大数据研究在地球科学领域正蓬勃发展着,本文讨论了以下若干问题：大数据与范式革命、大数据思维、大数据与人工智能、大数据与实用主义,以及地质大数据前瞻与挑战等问题。本文认为,量子地球科学研究应当未雨绸缪,地质大数据研究应当大力加强。     

树立地质学的分形观

分形的特性及地质学的研究对象决定了分形理论进入地质领域并研究其分形特点，而对这一定量地质学的新起点，我们必须尽快建立地质学的分形观推动非线性地质研究进入下一个世纪。     

纳米地质学：一个正在兴起的战略性地学科技领域

本文介绍了纳米物质和纳米科技学术概貌，总结了纳米地质研究成果，指出了有待研究与开发的纳米地质领域，明确提出了纳米地质学这一地学新学科及其研究内容和研究方法，阐述了发展纳米地质学的战略意义和高层决策建议。     

天文地质学的发展与展望

天文地质学是天文学的地质学的边缘学科，是利用天文学的研究方法、观测资料的研究成果来探讨地球上各种地质现象成因和演化规律的科学，天文地质学的兴起是地球科学进入到成因研究阶段的产物，它的研究可望促进天文学和地质学的共同发展。本文简要介绍了这门新兴学科的发展过程、研究内容及发展趋势。     

特约主题:纳米地质学

正编者按语:地质学经过几百年的发展,在宏观和微观领域已经取得了重大进展。伴随着科技的巨大进步,地质学正向更宏观和更微观两个明显的方向发展,即天体地质学和纳米地质学。由于纳米颗粒和纳米孔隙具有显著的特有属性,研究地质作用过程中纳米结构的形成、演化和聚集具有重要的科学价值。地学领域已经引入纳米科技,并在矿物学、岩石学、地球化学、构造地质、能源地质学和矿床学等领域取得了一定的研究成果。纳米地质学因自身的特异性,比其他学科更为复杂,其尺度问题、关键难题、以及测试与表征问题尚未解决,缺乏系统和综合的纳米地质学理论。     

地学研究的新机遇——纳米地质学

纳米物质普遍存在于自然界中,是构筑地壳的重要组成部分,也是当前地质学研究的新对象。它是由地壳中原子和分子构筑的纳米尺度的物质,研究其在地球科学领域的应用及其相互作用,将把地质学研究推向一个新的层次。本文在已有的研究基础上简单介绍了纳米地质学的发展和天然纳米物质的分类、成因及其在能源、环境、地质等领域的重要作用。纳米地质科学技术既能加速对地质科学技术的认识,同时也能为人类文明、社会发展和经济的振兴提供新的机遇,将在未来的科学技术进步中充当重要角色。     

天文地质学的发展与展望

天文地质学是天文学和地质学的边缘学科，是利用天文学的研究方法、观测资料和研究成果来探讨地球上各种地质现象成因和演化规律的科学。天文地质学的兴起是地球科学进入到成因研究阶段的产物，它的研究可望促进天文学和地质学的共同发展。本文简要介绍了这门新兴学科的发展过程、研究内容及发展趋势.     

农业地质学

农业地质学是农业科学和地质科学结合衍生出来的一门新兴的边缘学科,她正处于发展的初期阶段,有着广阔的前景。本文阐明了农业地质学的概念、研究内容以及国内外研究现状,以实例说明了农业地质学研究在促进我国农业现代化建设中的必要性和重要性,并提出地质工作应综合运用先进的遥感地质、地球化学、地球物理等手段,开展地区性农业地质学研究服务于农业。     

一门新兴地质学科——流体地质学

一门新兴地质学科──流体地质学徐学纯（长春地质学院地质系长春１３００６１）关键词流体地质作用，流体地质学流体是地质作用过程中不可缺少的重要因素，一直受到地质学家们的关注。但是，由于其复杂性和研究难度较大，而未象固体地球科学的岩石学、矿床学等那样受重视...     

纳米地质学及纳米成藏成矿前沿科学问题——香山科学会议第476次学术讨论会综述

正地质学经过几百年的发展,在宏观和微观领域已经取得了重大进展。伴随着科技的巨大进步,地质学正向更宏观和更微观两个明显的方向发展,即天体地质学和纳米地质学。由于纳米颗粒和纳米孔隙具有显著的特有属性,研究地质作用过程中纳米结构的形成机理、演化机制和聚集状态具有重要的科学价值。纳米科技将为21世纪地质学发展带来革命性的飞跃,从而获得地质学在纳米尺度上的重要突破。2013年1月1日,美国纳米学会主席Ali Eftekhari教授强     

旅游地质学前景广阔

任何一门新兴科学的兴起与发展都是社会需要而直接推动的结果。自80年代以来,国际旅游形式发生了很大变化,其突出特点是向多层次、多样化发展。一般的游山玩水已远远不能满足游客们的需要。由于旅游往往与地质关系密切,旅游学和地质学的联姻便使这门新兴的学科——旅游地质学应运而生。旅游地质学主要研究与旅游有关的地质学问题,反过来探讨与地质有关的旅游发展及资源开发规划问题。许多学者指出,旅游地质学是以地球科学的理论方法为基础并结合其他科     

地质科学方法论的思考——以构造地质学为例

地质学的形成和发展至少已有200多年的历史,地球科学的研究和方法也至少有200多年的历史了.地质学理论和地质学方法论一直是融于一体的,有建树的地质学家同时又是一个思维创新的地质学方法论学家.他们用哲理化的语言留下的地质学专著,如赫顿的<地球的理论>(1795)、莱伊尔的<地质学原理>(1830)、居维叶的<地球表面的革命>(1826)等,奠定了地质学的基础,也是地质学方法论的基础.直到20世纪中期,1963年美国地质学会75周年纪念大会以"地质哲学"为主题在会前撰写出版了第一本综合性的地质哲学著作<地质学的组构>,才开始了有组织的系统的地质哲学研究活动.尽管不同学者对地质学的范畴归类认知不同.但是通常地质学家强调地质学是一门历史的科学.区别于物理学和化学,其目的是重建地球史,重塑地球物质运动的特殊地质事件的时间一空间序列.探求地球变化(如岩石圈运动)的内在规律性.地质学也是自然哲学的一部分,主要涉及对地球上发生的变革过程及变化原理的理解.而从社会学的角度看,地质学又是一门应用科学,主要用来为社会发展服务,致力于解决资源能源和环境保障.     

地质学科15年回顾与总结

1　地质学科任务及资助方向地质学科是在 1986年国家自然科学基金委员会成立之初设置的 ,主要任务是利用国家自然科学基金 ,资助我国的地质学基础研究与应用基础研究。十五年来 ,地质学科共资助各类项目 180 0余项 ,累计经费约 2 5亿元。其中面上项目共 172 9项 ,总经费约 1 8亿元 ;重点和重大项目共 34项 ,总经费约 5 0 0 0万元 ,各类专项基金 (包括国家杰出青年基金等 ) 16 0 0万元。总体上 ,地质学科在资助我国地质学基础研究工作中已经发挥了重要的作用。地质科学是研究地球的起源、组成、结构、运动和演化的科学。地质学研究的任务是…     

医药地质学浅析

地质作用、地质环境、医药矿产与人类生存、健康的关系极为密切,建立和发展医药地质学有利于科学、系统、深入地探究其内在关系,促进地质学在生命科学中发挥就有的作用。医药地质学建立的思想基础是人地同一理论,实践基础是药用矿产在人类防病,治病和保健中的广泛应用及科学研究,技术支撑是无机、有机成分的微区、微量等现代测试、分析技术的进步。本文论述了医药地质及其建立的基础,展示了医药地质学在地质学和生命科学发展中     

中国石油地质学创新发展论评

石油地质学是国家石油战略的组成部分,是国家石油安全的组成部分,必须予以高度重视。石油地质学来源于实践。但随着石油勘探开发实践的不断深入,仅仅依靠归纳和总结来自实践的认识已经无法满足人们对石油地质学在科学层面的理解和掌握。从沉积层获得的有关构造、生油、储层方面的知识无法全面解释在结晶基底和火山岩中发育油气藏的事实,而最新揭示出金属、非金属矿床、油气藏与深部构造和深部流体存在密切关系,为我们发展石油地质学提供了崭新的思路。欧洲惠更斯号探测器发现土卫六上存在甲烷湖的事实告诉我们,石油地质学的不仅仅是地质学问题,更是天文学问题。所以,及时吸收消化各学科最新成果,创新发展中国石油地质学,已是保障国家石油安全的当务之急。     

浅谈地质学中的辩证思维

地质学是关于地球的物质组成、内部结构、外部特征及相互作用和演化历史的学科。自英国地质学家赖尔以《地质学原理》一书奠定了近代地质科学的基础后 ,已有近 2 0 0年的历史 ,是一门相对经典的自然科学。时至今日 ,由于受各方面条件的限制 ,地质学主要研究对象是地球最外部的固体圈层 -岩石圈。地球如此之大、演化时间如此之久 ,使人类对地球的产生、发展和演化过程难以验证。因此 ,人类对地球的认识经历了漫长时期 ,在此过程中充满了好奇探索和哲学思辩 ,产生了许多假说和学说 ,对地球和地质演化的认识 ,推动人类对自然界的认识和人类自然…     

地质学的若干问题

对地质学几个领域近几十年的发展做了扼要的总结,指出了一些有突破性的进展,并提出了这些学科今后若干年可能的发展展望,论文涉及的学科包括矿物学、花岗岩、铁镁－超铁镁岩、变质岩、沉积学、多重地层分类与地质年代学、构造这以及板块构造学与大陆动力学。对于各学科并非全面的论述,而是指出其有重大意义的突破性进展,在矿物学方面强调了由于新技术的运用而大大地促进了矿物学的进展,矿物材料学和环境矿物学都是今后着重发展的方向。总结了当前对花岗岩的基本认识,指出应开展“岩浆系统”与“火山系统”的深层次研究;对于铁镁－超铁镁岩今后要加强壳幔物质的相互作用与深部过程的研究;总结了变质岩研究的三个阶段,今后要在重点地质区坚持长期深入系统的研究,特别是前寒武纪麻粒岩区和造山带。沉积学最近有较大发展,有三方面的意义;在构造地质学方面指出在大陆造山带伸展构造、韧性剪切等研究热点以及从定性到定量的研究趋势;板块构造学是地球科学有史以来最伟大的成就,90年代是大陆构造研究的大发展时期。     

城市地质学理论研究

本文在系统研究国内外城市地质学理论研究与工作实践基础上,系统分析并拓展了城市地质学的内涵与外延;根据城市可持续发展的需求,提出了保证城市不同发展阶段地质安全是城市地质学理论研究的根本任务和永恒主题;明确提出了城市地质学研究的三个科学问题,即城市选址安全底限问题、城市发展规模上限问题、城市发展可持续性问题;由此构建了区域地质条件适宜性评价、地质资源环境承载力评价、城市地质作用研究,三方面的城市地质学理论体系。