薛定諤的貓與陶瓷*

郝小勇

(江蘇拜富科技有限公司，江蘇脒諾甫納米材料有限公司　江蘇 宜興　214221)

薛定諤的貓與陶瓷*

郝小勇

(江蘇拜富科技有限公司，江蘇脒諾甫納米材料有限公司江蘇 宜興214221)

摘要通過對薛定諤的貓理論的說明，聯(lián)系到我國建筑衛(wèi)生陶瓷的產(chǎn)生、發(fā)展和現(xiàn)狀，詮釋陶瓷發(fā)展的內(nèi)因與外因。進而說明陶瓷發(fā)展的必然性。

關(guān)鍵詞薛定諤的貓?zhí)沾蓛?nèi)因外因

前言

近期拜讀年輕作家劉之義的小說《白夜密碼-第一季：牛頓手稿》并與作者進行了適當交流。把該書的內(nèi)容簡介部分摘錄下來以作本文的引子之一。

《白夜密碼》是由多部與光、與人類文明有關(guān)的知識懸念小說，匯集了牛頓手稿、圣經(jīng)密碼、事前種族、華夏文明、世界末日的終極猜想。涉及中國華夏文明起源、新石器時代半坡文化、夏商時期三星堆文明、馬王堆文明及古埃及文化、瑪雅文化等。中間穿插了偵探、未知科學(xué)和陰謀論，通過量子物理學(xué)、考古學(xué)、數(shù)學(xué)等理性知識，以一個蕩氣回腸的情感故事，演繹了具茨山文明。

該書第八章：肖恩克的救贖，談到了薛定諤的貓，使我想起了薛定諤，也想到了陶瓷。

1薛定諤的貓

1.1　薛定諤

埃爾溫·薛定諤(Erwin Schrodinger，1887年8月12日~1961年1月4日)，奧地利理論物理學(xué)家，量子力學(xué)的奠基人之一，在固體的比熱、統(tǒng)計熱力學(xué)、分子生物學(xué)等方面也做了大量的工作。最大的成就是創(chuàng)立了波動力學(xué)，提出著名的薛定諤方程。并且于1926年證明自己的波動力學(xué)是與海森堡、玻恩和約當所創(chuàng)立的矩陣力學(xué)在數(shù)學(xué)上是等價的。他與英國物理學(xué)家狄拉克一起獲得1933年諾貝爾物理學(xué)獎。除了量子力學(xué)之外，他還著有《生命是什么？》。發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋的詹姆斯·杜威·沃森與佛朗西斯·克里克表示，受薛定諤影響頗深。他1961年1月4日病逝于維也納。

圖1　薛定諤的貓

1.2　薛定諤的貓

把一只貓放進一個不透明的盒子里，然后把這個盒子連接到一個包含一個放射性原子核和一個裝有有毒氣體的容器的實驗裝置。設(shè)想這個放射性原子核在一個小時內(nèi)有50%的可能性發(fā)生衰變。如果發(fā)生衰變，它將會發(fā)射出一個粒子，而發(fā)射出的這個粒子將會觸發(fā)這個實驗裝置，打開裝有毒氣的容器，從而殺死這只貓。

解釋:將量子理論從微觀領(lǐng)域帶到了宏觀領(lǐng)域，而導(dǎo)出和一般常識相沖突的結(jié)果。根據(jù)哥本哈根學(xué)派的解釋，當觀察者未打開盒子之前，貓?zhí)幱谝环N“又死又活”的狀態(tài)，該狀態(tài)可以用一個波函數(shù)來描述，而波函數(shù)可由薛定諤方程解出。一旦觀察者打開盒子觀察，波函數(shù)會坍塌，貓呈現(xiàn)在觀察者面前的只會是“生”或“死”的狀態(tài)之一。這導(dǎo)致了對世界客觀性和人類意識的作用的討論。

根據(jù)多世界理論，當觀察者打開盒子的一刻，世界會分裂成多個世界，而觀察者只能進入眾多的世界其中的一個，而觀察結(jié)果就因此只有一個，貓是“生”或“死”。而在其他世界里貓的狀態(tài)會由薛定諤方程決定。其生存的概率越大，貓幸存下來而處于其中的世界的數(shù)目就越多。

薛定諤的貓可被視為一個佯謬，由“不確定”的衰變-檢測器-毒藥-貓的生死構(gòu)成一條因果鏈，將量子的不確定與宏觀物質(zhì)(貓的生死)的不確定性聯(lián)系起來，而根據(jù)日常經(jīng)驗，無論我們是否觀察，貓的狀態(tài)必為生或死的之一。

1.3　薛定諤方程

薛定諤方程(Schrodinger Equation)在人類歷史上十大公式中排名第六：

薛定諤方程是世界原子物理學(xué)文獻中應(yīng)用最廣泛、影響最大的公式。

2陶瓷

現(xiàn)在，陶瓷就是那只貓，可憐的貓，是生是死，只能靜靜地等待。生或者死，與陶瓷無關(guān)，只是影響因素的問題。

2.1　生死疊加期的陶瓷——貓

陶瓷是我國歷史發(fā)展的產(chǎn)物，隨著社會的進步產(chǎn)銷量不斷擴大，資源消耗與日俱增，目前已出現(xiàn)供需失衡的狀態(tài)，行業(yè)處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)。

陶瓷自秦漢磚瓦算起已經(jīng)有2000多年歷史，應(yīng)該說我國從有歷史記載以來就有了陶瓷的歷史。新中國成立前我國的陶瓷多以日用陶瓷、美術(shù)陶瓷和琉璃制品為主，使用的人群屬于上層社會階層，琉璃制品多用于宮廷樓閣、廟堂會所、山水亭臺等。民間大量應(yīng)用陶瓷也僅僅始于20世紀90年代后期，是隨著改革開放人民生活水平的提高陶瓷產(chǎn)品才得以廣泛應(yīng)用。應(yīng)該來說，陶瓷屬于富貴階層的產(chǎn)物，也將隨著社會富?；潭鹊陌l(fā)展而發(fā)展。

目前我國的日用陶瓷、建筑衛(wèi)生陶瓷等產(chǎn)量均穩(wěn)居世界第一，其中日用陶瓷約占世界每年總產(chǎn)量的40%，出口量同樣是世界第一。建筑陶瓷亦然，據(jù)陶瓷行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，建筑陶瓷生產(chǎn)線已經(jīng)達到4 000多條，年生產(chǎn)能力已經(jīng)突破100億m2。衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)量突破了1億多件，占世界總產(chǎn)量的35%以上。工藝美術(shù)陶瓷也一枝獨秀，出現(xiàn)了宜興以紫砂瓷、德化以強化瓷、佛山石灣以美術(shù)瓷、江西景德鎮(zhèn)以薄胎陶瓷等影響世界的產(chǎn)品。西瓦和琉璃制品產(chǎn)量猛增，尤其是以南方地區(qū)為甚。

我國陶瓷行業(yè)的快速發(fā)展依賴于改革開放后尤其是20世紀90年代后民營股份制企業(yè)和家族企業(yè)的發(fā)展和投資，這種投資以贏利為目的而不是以社會效益為目的，因而留下了很多結(jié)構(gòu)性或者說致命性的缺陷。比如，全行業(yè)利潤、產(chǎn)值和所承擔的稅負不匹配，生產(chǎn)經(jīng)營性投資與環(huán)保投資不匹配，原材料開采與當?shù)丨h(huán)境不匹配，社會需求與供給不匹配，技術(shù)開發(fā)投資與生產(chǎn)總值不匹配等。也就是說在行業(yè)快速發(fā)展的同時并沒有形成應(yīng)有的社會效益，對社會的貢獻度難以確定，是正是負難下結(jié)論。對行業(yè)內(nèi)部的單體來講是正值，帶來了經(jīng)濟效益，而從宏觀的角度來看有可能又是負值，污染和破壞了環(huán)境。

房地產(chǎn)和國家的固定資產(chǎn)投資決定著建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)的發(fā)展。目前房產(chǎn)的外裝修陶瓷占到30%左右，內(nèi)裝修可能占到50%~60%，全部的衛(wèi)生間和廚房均以陶瓷產(chǎn)品為主。而房地產(chǎn)行業(yè)本身帶有投機性和投資性，和中國的股票市場沒有什么兩樣，因而大起大落也是一種必然，而陶瓷對于房地產(chǎn)的依賴度高之又高，是房地產(chǎn)的附屬品之一。

陶瓷的另一個不確定度歸于原材料。原材料過度開發(fā)引起當?shù)鼐用竦目棺h和不滿，優(yōu)質(zhì)原材料開發(fā)幾乎殆盡?，F(xiàn)在，陶瓷企業(yè)所用的優(yōu)質(zhì)黑泥、白泥等已經(jīng)處于將近絕盡狀態(tài)、長石類原料優(yōu)質(zhì)的也已經(jīng)不多、石英雖有一定存儲，但按目前的開發(fā)速度也不會太久。我國改革開放大力發(fā)展陶瓷工業(yè)的同時，陶瓷原材料標準化工作卻遲遲不能實現(xiàn)，而我國陶瓷自古以來均以質(zhì)地潔白取勝，且民眾選取陶瓷喜好質(zhì)地潔白之產(chǎn)品，因此我國的優(yōu)質(zhì)資源就成了香餑餑，開發(fā)無度，加之各地均喜歡以陶瓷產(chǎn)業(yè)帶動地方經(jīng)濟，于是乎陶瓷原料尤其是優(yōu)質(zhì)陶瓷原料在很短的幾十年就幾乎被全部消耗殆盡。

陶瓷的不確定度還有能源。陶瓷的燒成必須依靠能源，古時候陶瓷燒成以煤炭和木材為主，現(xiàn)代陶瓷早期以煤炭為主，進而發(fā)展成冷煤氣、熱煤氣和天然氣。無論是什么能源，都不可能長期支撐這么龐大的陶瓷產(chǎn)業(yè)，一步一步漲價是必然的結(jié)果。污染環(huán)境也是必然的結(jié)果。無論多好的環(huán)保設(shè)備也不可能阻擋陶瓷企業(yè)對環(huán)境的污染，這一點決定了陶瓷企業(yè)將越來越不受歡迎。

2.2　生或者死的內(nèi)因——毒氣瓶

陶瓷生產(chǎn)的同質(zhì)化和集約化表現(xiàn)在配方設(shè)計的相通性和原材料的集約化，優(yōu)質(zhì)原料過度開采、燒成體系、裝飾技術(shù)、產(chǎn)品體系均出現(xiàn)重復(fù)和疊加生產(chǎn)，造成產(chǎn)品的同質(zhì)化和價格戰(zhàn)。我國陶瓷雖然近年來百花齊放，但開的花都是相似甚至一樣的花。

陶瓷在生產(chǎn)出來之前的所有環(huán)節(jié)均可稱為陶瓷生產(chǎn)的內(nèi)因，內(nèi)因的主要項之一是陶瓷配方，它決定了陶瓷的原材料組成、燒成制度和燒成工藝以及后加工工藝等。

目前我國各地的陶瓷產(chǎn)區(qū)企業(yè)均形成了成熟的配方體系，在同一陶瓷產(chǎn)區(qū)內(nèi)，相同的陶瓷產(chǎn)品配方大致相同，這是不爭的事實，原因歸于技術(shù)人員的互通和流動，這是好事也是壞事。不好的一方面是技術(shù)沒有進步，原材料歸于集中化等使地方局部原材料很快開發(fā)殆盡；好的一方面是陶瓷企業(yè)能很快上馬不會走彎路。這就是目前經(jīng)常被提到的同質(zhì)化之一，當然同質(zhì)化還包含很多方面。

陶瓷有很多學(xué)術(shù)性的定義，但從陶瓷的結(jié)構(gòu)學(xué)和形成機理來定義的話，陶瓷應(yīng)該是介于水泥和玻璃之間的一種材料或者制品。水泥主要是固相反應(yīng)，而玻璃則是液相反應(yīng)，陶瓷既有固相反應(yīng)也有液相反應(yīng)。陶瓷配方設(shè)計點在出現(xiàn)液相的邊界部分，形成一定的液相來彌合固相反應(yīng)中顆?；蛭镔|(zhì)的空位，形成吸水率接近于零的產(chǎn)品，玻化磚是其中一例。陶質(zhì)產(chǎn)品也形成液相，只是液相的成分相對于瓷質(zhì)產(chǎn)品較少。這樣陶瓷才能有一定的強度和粘貼性能。目前國內(nèi)的陶瓷內(nèi)外墻磚的燒成溫度為1 130~1 170 ℃，地磚、?；u、錦磚、微晶石、仿古磚等的燒成溫度為1 150~1 220 ℃，日用陶瓷為1 200~1 250 ℃，強化瓷為1 250~1 300 ℃。去掉吸水率的差異和窯爐燒成制度的差異，燒成范圍基本趨于一致。表明了各地區(qū)陶瓷產(chǎn)品配方的一致性，從而證明陶瓷的同質(zhì)化較為嚴重，同時表明原材料供應(yīng)的同質(zhì)化趨勢。

原料的同質(zhì)化原則上應(yīng)該是一種好事，有利于原料的標準化，但從目前來看，我國陶瓷原材料更多的是簡單開采和簡單加工，后加工和處理在陶瓷企業(yè)，而陶瓷企業(yè)對不同的原材料的處理更趨簡單化，混合球磨、過篩除鐵即用來應(yīng)用，這一方面浪費原材料使其沒有達到最佳狀態(tài)，另一方面，簡單的處理必然沒有相應(yīng)的環(huán)保措施跟進或者只是簡單的保護性的環(huán)保措施。原料的標準化工作已經(jīng)在不同場合跟進了約20年，但直到目前，仍然沒有像樣的標準化的原料企業(yè)。

除過原料，陶瓷企業(yè)的粉塵污染也是制約陶瓷企業(yè)發(fā)展的一大重要因素，粉塵的產(chǎn)生來源于原料的處理過程、噴霧塔、煤粉和煙塵。粉塵污染在陶瓷企業(yè)建設(shè)初期應(yīng)該納入到建設(shè)規(guī)劃，但從目前來看，我國陶瓷企業(yè)粉塵處理措施有限、投入不多，導(dǎo)致凡是有陶瓷企業(yè)的地方一定是臟兮兮的。

陶瓷企業(yè)的污水處理也是一個問題，在陶瓷廠集中區(qū)，企業(yè)污水無處排放，企業(yè)自建污水處理廠性能有限，最多是把可用原材料用于回收利用，其它不能回收利用的被排掉。

2.3　生或者死的外因——放射性原子核

建筑衛(wèi)生陶瓷的發(fā)展離不開房地產(chǎn)，房地產(chǎn)的發(fā)展離不開國家的宏觀政策和市場經(jīng)濟的發(fā)展。同時建筑衛(wèi)生陶瓷的發(fā)展又受到環(huán)保政策、地方政策的制約，與外墻和內(nèi)墻裝飾材料(涂料、輕質(zhì)裝飾材料等)形成競爭。

我國建筑衛(wèi)生陶瓷現(xiàn)在形成的體系以地磚、拋光磚為最大，外墻磚、內(nèi)墻磚、仿古磚緊隨其后，其它裝飾磚作為輔助。陶瓷衛(wèi)浴產(chǎn)品以連體坐便器、蹲便器、洗面池、小便器為主，輔助以婦洗器、煙灰缸及其它衛(wèi)浴產(chǎn)品形成衛(wèi)浴體系。其中建筑陶瓷基本上均以裝飾建筑為目的，衛(wèi)浴產(chǎn)品以功能性和裝飾性合二為一。

我國房地產(chǎn)市場的發(fā)展帶動了建材行業(yè)的發(fā)展，對于建筑衛(wèi)生陶瓷來說，從2000年以后的快速發(fā)展得益于房地產(chǎn)市場的活躍和發(fā)展。而房地產(chǎn)的發(fā)展宏觀上看似以國家的宏觀政策而動，實則遵循市場發(fā)展規(guī)律。改革開放后我國農(nóng)村以家庭承包責任制形成單元，機械化和勞動能力的提高形成農(nóng)村富余人口，與此同時以廣東和江浙一帶小企業(yè)的蓬勃發(fā)展帶動了農(nóng)村勞動力的轉(zhuǎn)移從而形成第一波房地產(chǎn)的產(chǎn)生和發(fā)展，這一波在20世紀90年代后期。2000年以后，隨著各地中小企業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)村富余勞動力深度轉(zhuǎn)移，形成了勞動大軍，農(nóng)民工已經(jīng)在十幾年的時間里成了一個專有名詞，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國原來從事農(nóng)業(yè)的農(nóng)民在8億人左右，現(xiàn)在真正從事農(nóng)業(yè)的勞動力不足4億人，而且以老弱病殘的勞動力為主，具有一定勞動能力的農(nóng)民均加入到進城務(wù)工人員的行列。這么多人進城首先需要的是吃和住，無論是以租賃、買房等形式都形成了有效的房地產(chǎn)需求。這一波動影響了我國房地產(chǎn)市場差不多10年左右。到2012~2013年，房地產(chǎn)市場達到最大值，形成了高燒不減的局面。陶瓷企業(yè)也在這一輪的波動中收益匪淺。但房地產(chǎn)的隱患也同時顯現(xiàn)，由于計劃生育政策的實施，到2010年前后，70后和80后已經(jīng)成了勞動的主力軍，但這些人基本上都是獨生子女，該買的房父母均已買好，以兩個獨生子女形成配偶為例，實際的房產(chǎn)到最后可以達到4~6套，而2010年后農(nóng)村進城的人數(shù)不斷下降，形不成購買力，房子到最后拋售即成現(xiàn)實。價格下跌，新商品房建造規(guī)模在今后很長時期也會不斷下降，這是市場經(jīng)濟的必然發(fā)展趨勢。陶瓷的購買力下降也是必然。

我國陶瓷從改革開放后開始快速發(fā)展，到2013年已經(jīng)形成100億m2的建筑陶瓷的發(fā)展規(guī)模。速度之快令任何一個國家汗顏。這種發(fā)展得益于我國的房地產(chǎn)發(fā)展，得益于我國勞動力的轉(zhuǎn)移，得益于國家環(huán)保和稅收的輕約束，得益于我國原材料的極大豐富，得益于陶瓷企業(yè)間人員的合理流動等。

我國經(jīng)濟發(fā)展到現(xiàn)在，環(huán)境問題已經(jīng)形成萬民抱怨的程度，國家從經(jīng)濟的長遠發(fā)展和政治發(fā)展考慮，必須解決環(huán)境問題。繼之而來的是重污染行業(yè)如鋼鐵、水泥、煉鋁、焦化等紛紛關(guān)停和改造，陶瓷也是一個污染嚴重的行業(yè)，個別地區(qū)尤其是佛山地區(qū)已經(jīng)要求企業(yè)轉(zhuǎn)移，在轉(zhuǎn)移地區(qū)也不斷增設(shè)環(huán)保門檻，在此情況下，陶瓷還要高速發(fā)展已經(jīng)不可能。我國建筑衛(wèi)生陶瓷如果關(guān)上環(huán)保和稅收兩扇門，以現(xiàn)在建筑衛(wèi)生陶瓷的市場價格，虧損是肯定的。只有縮小規(guī)模、研發(fā)新品、節(jié)能降耗、走差異化之路才能實現(xiàn)突破。

在我國建筑衛(wèi)生陶瓷發(fā)展的同時，與陶瓷競爭的涂料行業(yè)、輕質(zhì)建材行業(yè)等也不斷發(fā)展，國外外墻裝飾通常以涂料為主，兼具一些防火輕質(zhì)建材，我國以后的發(fā)展方向也一定會走這條路。

可喜的是我國陶瓷行業(yè)的專家、學(xué)者、企業(yè)家、科技人員都已經(jīng)看到了陶瓷發(fā)展的必然性，現(xiàn)在陶瓷行業(yè)的輕量化和薄型化工作正在進行，能耗考核體系也開始建設(shè)，干法制粉工藝也在試驗，節(jié)能窯爐也不斷出新，原料的預(yù)處理和標準化工作也有所進展，裝飾技術(shù)工藝也在提高，這一切的一切都為我國建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了必要的支撐。但建筑衛(wèi)生陶瓷的低溫燒成技術(shù)和配方體系特別是低溫燒成后陶瓷強度的研究還需加強，原材料尤其是劣質(zhì)原材料的開采和利用研究還有待加強，陶瓷產(chǎn)品的多樣性和差異化還需進一步提高。

3結(jié)論

1)陶瓷尤其是建筑衛(wèi)生陶瓷目前是薛定諤試驗中的那只貓，沒有打開箱子之前，沒有人知道是生或者死。

2)陶瓷的生死和發(fā)展決定于陶瓷生產(chǎn)的內(nèi)因和外因。內(nèi)因是企業(yè)的管理、陶瓷的配方設(shè)計、原材料的合理利用、工藝的改善和產(chǎn)品的多樣化和差異化。外因是國家的環(huán)保政策和稅收政策、房地產(chǎn)的走勢和發(fā)展、相互競爭行業(yè)的技術(shù)進步和發(fā)展。

3)陶瓷的技術(shù)進步尤其是輕量化和薄型化將引領(lǐng)企業(yè)發(fā)展，其它技術(shù)進步?jīng)Q定于是否能夠節(jié)能和減排。

4)薛定諤方程將微觀和宏觀聯(lián)系起來，正像陶瓷的微觀變化將決定其市場發(fā)展一樣，深入研究陶瓷的形成理論和制成體系，形成低能耗的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，走差異化、多樣化之路才是陶瓷發(fā)展的方向。

作者簡介：*郝小勇(1968-)，本科，教授級高級工程師；主要從事粉體及硅酸鋯生產(chǎn)應(yīng)用工作。

中圖分類號：TQ174

文獻標識碼：B

文章編號：1002-2872(2015)04-0013-04