薛定谔的猫与陶瓷*

2015-02-20郝小勇

陶瓷 2015年4期

关键词：卫生陶瓷薛定谔原材料

郝小勇

(江苏拜富科技有限公司，江苏脒诺甫纳米材料有限公司　江苏宜兴　214221)

薛定谔的猫与陶瓷*

郝小勇

(江苏拜富科技有限公司，江苏脒诺甫纳米材料有限公司江苏宜兴214221)

摘要通过对薛定谔的猫理论的说明，联系到我国建筑卫生陶瓷的产生、发展和现状，诠释陶瓷发展的内因与外因。进而说明陶瓷发展的必然性。

关键词薛定谔的猫陶瓷内因外因

前言

近期拜读年轻作家刘之义的小说《白夜密码-第一季：牛顿手稿》并与作者进行了适当交流。把该书的内容简介部分摘录下来以作本文的引子之一。

《白夜密码》是由多部与光、与人类文明有关的知识悬念小说，汇集了牛顿手稿、圣经密码、事前种族、华夏文明、世界末日的终极猜想。涉及中国华夏文明起源、新石器时代半坡文化、夏商时期三星堆文明、马王堆文明及古埃及文化、玛雅文化等。中间穿插了侦探、未知科学和阴谋论，通过量子物理学、考古学、数学等理性知识，以一个荡气回肠的情感故事，演绎了具茨山文明。

该书第八章：肖恩克的救赎，谈到了薛定谔的猫，使我想起了薛定谔，也想到了陶瓷。

1薛定谔的猫

1.1　薛定谔

埃尔温·薛定谔(Erwin Schrodinger，1887年8月12日~1961年1月4日)，奥地利理论物理学家，量子力学的奠基人之一，在固体的比热、统计热力学、分子生物学等方面也做了大量的工作。最大的成就是创立了波动力学，提出著名的薛定谔方程。并且于1926年证明自己的波动力学是与海森堡、玻恩和约当所创立的矩阵力学在数学上是等价的。他与英国物理学家狄拉克一起获得1933年诺贝尔物理学奖。除了量子力学之外，他还著有《生命是什么？》。发现DNA双螺旋的詹姆斯·杜威·沃森与佛朗西斯·克里克表示，受薛定谔影响颇深。他1961年1月4日病逝于维也纳。

图1　薛定谔的猫

1.2　薛定谔的猫

把一只猫放进一个不透明的盒子里，然后把这个盒子连接到一个包含一个放射性原子核和一个装有有毒气体的容器的实验装置。设想这个放射性原子核在一个小时内有50%的可能性发生衰变。如果发生衰变，它将会发射出一个粒子，而发射出的这个粒子将会触发这个实验装置，打开装有毒气的容器，从而杀死这只猫。

解释:将量子理论从微观领域带到了宏观领域，而导出和一般常识相冲突的结果。根据哥本哈根学派的解释，当观察者未打开盒子之前，猫处于一种“又死又活”的状态，该状态可以用一个波函数来描述，而波函数可由薛定谔方程解出。一旦观察者打开盒子观察，波函数会坍塌，猫呈现在观察者面前的只会是“生”或“死”的状态之一。这导致了对世界客观性和人类意识的作用的讨论。

根据多世界理论，当观察者打开盒子的一刻，世界会分裂成多个世界，而观察者只能进入众多的世界其中的一个，而观察结果就因此只有一个，猫是“生”或“死”。而在其他世界里猫的状态会由薛定谔方程决定。其生存的概率越大，猫幸存下来而处于其中的世界的数目就越多。

薛定谔的猫可被视为一个佯谬，由“不确定”的衰变-检测器-毒药-猫的生死构成一条因果链，将量子的不确定与宏观物质(猫的生死)的不确定性联系起来，而根据日常经验，无论我们是否观察，猫的状态必为生或死的之一。

1.3　薛定谔方程

薛定谔方程(Schrodinger Equation)在人类历史上十大公式中排名第六：

薛定谔方程是世界原子物理学文献中应用最广泛、影响最大的公式。

2陶瓷

现在，陶瓷就是那只猫，可怜的猫，是生是死，只能静静地等待。生或者死，与陶瓷无关，只是影响因素的问题。

2.1　生死叠加期的陶瓷——猫

陶瓷是我国历史发展的产物，随着社会的进步产销量不断扩大，资源消耗与日俱增，目前已出现供需失衡的状态，行业处于一种不稳定状态。

陶瓷自秦汉砖瓦算起已经有2000多年历史，应该说我国从有历史记载以来就有了陶瓷的历史。新中国成立前我国的陶瓷多以日用陶瓷、美术陶瓷和琉璃制品为主，使用的人群属于上层社会阶层，琉璃制品多用于宫廷楼阁、庙堂会所、山水亭台等。民间大量应用陶瓷也仅仅始于20世纪90年代后期，是随着改革开放人民生活水平的提高陶瓷产品才得以广泛应用。应该来说，陶瓷属于富贵阶层的产物，也将随着社会富裕化程度的发展而发展。

目前我国的日用陶瓷、建筑卫生陶瓷等产量均稳居世界第一，其中日用陶瓷约占世界每年总产量的40%，出口量同样是世界第一。建筑陶瓷亦然，据陶瓷行业协会统计，建筑陶瓷生产线已经达到4 000多条，年生产能力已经突破100亿m2。卫生陶瓷产量突破了1亿多件，占世界总产量的35%以上。工艺美术陶瓷也一枝独秀，出现了宜兴以紫砂瓷、德化以强化瓷、佛山石湾以美术瓷、江西景德镇以薄胎陶瓷等影响世界的产品。西瓦和琉璃制品产量猛增，尤其是以南方地区为甚。

我国陶瓷行业的快速发展依赖于改革开放后尤其是20世纪90年代后民营股份制企业和家族企业的发展和投资，这种投资以赢利为目的而不是以社会效益为目的，因而留下了很多结构性或者说致命性的缺陷。比如，全行业利润、产值和所承担的税负不匹配，生产经营性投资与环保投资不匹配，原材料开采与当地环境不匹配，社会需求与供给不匹配，技术开发投资与生产总值不匹配等。也就是说在行业快速发展的同时并没有形成应有的社会效益，对社会的贡献度难以确定，是正是负难下结论。对行业内部的单体来讲是正值，带来了经济效益，而从宏观的角度来看有可能又是负值，污染和破坏了环境。

房地产和国家的固定资产投资决定着建筑卫生陶瓷行业的发展。目前房产的外装修陶瓷占到30%左右，内装修可能占到50%~60%，全部的卫生间和厨房均以陶瓷产品为主。而房地产行业本身带有投机性和投资性，和中国的股票市场没有什么两样，因而大起大落也是一种必然，而陶瓷对于房地产的依赖度高之又高，是房地产的附属品之一。

陶瓷的另一个不确定度归于原材料。原材料过度开发引起当地居民的抗议和不满，优质原材料开发几乎殆尽。现在，陶瓷企业所用的优质黑泥、白泥等已经处于将近绝尽状态、长石类原料优质的也已经不多、石英虽有一定存储，但按目前的开发速度也不会太久。我国改革开放大力发展陶瓷工业的同时，陶瓷原材料标准化工作却迟迟不能实现，而我国陶瓷自古以来均以质地洁白取胜，且民众选取陶瓷喜好质地洁白之产品，因此我国的优质资源就成了香饽饽，开发无度，加之各地均喜欢以陶瓷产业带动地方经济，于是乎陶瓷原料尤其是优质陶瓷原料在很短的几十年就几乎被全部消耗殆尽。

陶瓷的不确定度还有能源。陶瓷的烧成必须依靠能源，古时候陶瓷烧成以煤炭和木材为主，现代陶瓷早期以煤炭为主，进而发展成冷煤气、热煤气和天然气。无论是什么能源，都不可能长期支撑这么庞大的陶瓷产业，一步一步涨价是必然的结果。污染环境也是必然的结果。无论多好的环保设备也不可能阻挡陶瓷企业对环境的污染，这一点决定了陶瓷企业将越来越不受欢迎。

2.2　生或者死的内因——毒气瓶

陶瓷生产的同质化和集约化表现在配方设计的相通性和原材料的集约化，优质原料过度开采、烧成体系、装饰技术、产品体系均出现重复和叠加生产，造成产品的同质化和价格战。我国陶瓷虽然近年来百花齐放，但开的花都是相似甚至一样的花。

陶瓷在生产出来之前的所有环节均可称为陶瓷生产的内因，内因的主要项之一是陶瓷配方，它决定了陶瓷的原材料组成、烧成制度和烧成工艺以及后加工工艺等。

目前我国各地的陶瓷产区企业均形成了成熟的配方体系，在同一陶瓷产区内，相同的陶瓷产品配方大致相同，这是不争的事实，原因归于技术人员的互通和流动，这是好事也是坏事。不好的一方面是技术没有进步，原材料归于集中化等使地方局部原材料很快开发殆尽；好的一方面是陶瓷企业能很快上马不会走弯路。这就是目前经常被提到的同质化之一，当然同质化还包含很多方面。

陶瓷有很多学术性的定义，但从陶瓷的结构学和形成机理来定义的话，陶瓷应该是介于水泥和玻璃之间的一种材料或者制品。水泥主要是固相反应，而玻璃则是液相反应，陶瓷既有固相反应也有液相反应。陶瓷配方设计点在出现液相的边界部分，形成一定的液相来弥合固相反应中颗粒或物质的空位，形成吸水率接近于零的产品，玻化砖是其中一例。陶质产品也形成液相，只是液相的成分相对于瓷质产品较少。这样陶瓷才能有一定的强度和粘贴性能。目前国内的陶瓷内外墙砖的烧成温度为1 130~1 170 ℃，地砖、玻化砖、锦砖、微晶石、仿古砖等的烧成温度为1 150~1 220 ℃，日用陶瓷为1 200~1 250 ℃，强化瓷为1 250~1 300 ℃。去掉吸水率的差异和窑炉烧成制度的差异，烧成范围基本趋于一致。表明了各地区陶瓷产品配方的一致性，从而证明陶瓷的同质化较为严重，同时表明原材料供应的同质化趋势。

原料的同质化原则上应该是一种好事，有利于原料的标准化，但从目前来看，我国陶瓷原材料更多的是简单开采和简单加工，后加工和处理在陶瓷企业，而陶瓷企业对不同的原材料的处理更趋简单化，混合球磨、过筛除铁即用来应用，这一方面浪费原材料使其没有达到最佳状态，另一方面，简单的处理必然没有相应的环保措施跟进或者只是简单的保护性的环保措施。原料的标准化工作已经在不同场合跟进了约20年，但直到目前，仍然没有像样的标准化的原料企业。

除过原料，陶瓷企业的粉尘污染也是制约陶瓷企业发展的一大重要因素，粉尘的产生来源于原料的处理过程、喷雾塔、煤粉和烟尘。粉尘污染在陶瓷企业建设初期应该纳入到建设规划，但从目前来看，我国陶瓷企业粉尘处理措施有限、投入不多，导致凡是有陶瓷企业的地方一定是脏兮兮的。

陶瓷企业的污水处理也是一个问题，在陶瓷厂集中区，企业污水无处排放，企业自建污水处理厂性能有限，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

建筑卫生陶瓷的发展离不开房地产，房地产的发展离不开国家的宏观政策和市场经济的发展。同时建筑卫生陶瓷的发展又受到环保政策、地方政策的制约，与外墙和内墙装饰材料(涂料、轻质装饰材料等)形成竞争。

我国建筑卫生陶瓷现在形成的体系以地砖、抛光砖为最大，外墙砖、内墙砖、仿古砖紧随其后，其它装饰砖作为辅助。陶瓷卫浴产品以连体坐便器、蹲便器、洗面池、小便器为主，辅助以妇洗器、烟灰缸及其它卫浴产品形成卫浴体系。其中建筑陶瓷基本上均以装饰建筑为目的，卫浴产品以功能性和装饰性合二为一。

我国房地产市场的发展带动了建材行业的发展，对于建筑卫生陶瓷来说，从2000年以后的快速发展得益于房地产市场的活跃和发展。而房地产的发展宏观上看似以国家的宏观政策而动，实则遵循市场发展规律。改革开放后我国农村以家庭承包责任制形成单元，机械化和劳动能力的提高形成农村富余人口，与此同时以广东和江浙一带小企业的蓬勃发展带动了农村劳动力的转移从而形成第一波房地产的产生和发展，这一波在20世纪90年代后期。2000年以后，随着各地中小企业的快速发展，农村富余劳动力深度转移，形成了劳动大军，农民工已经在十几年的时间里成了一个专有名词，据不完全统计，我国原来从事农业的农民在8亿人左右，现在真正从事农业的劳动力不足4亿人，而且以老弱病残的劳动力为主，具有一定劳动能力的农民均加入到进城务工人员的行列。这么多人进城首先需要的是吃和住，无论是以租赁、买房等形式都形成了有效的房地产需求。这一波动影响了我国房地产市场差不多10年左右。到2012~2013年，房地产市场达到最大值，形成了高烧不减的局面。陶瓷企业也在这一轮的波动中收益匪浅。但房地产的隐患也同时显现，由于计划生育政策的实施，到2010年前后，70后和80后已经成了劳动的主力军，但这些人基本上都是独生子女，该买的房父母均已买好，以两个独生子女形成配偶为例，实际的房产到最后可以达到4~6套，而2010年后农村进城的人数不断下降，形不成购买力，房子到最后抛售即成现实。价格下跌，新商品房建造规模在今后很长时期也会不断下降，这是市场经济的必然发展趋势。陶瓷的购买力下降也是必然。

我国陶瓷从改革开放后开始快速发展，到2013年已经形成100亿m2的建筑陶瓷的发展规模。速度之快令任何一个国家汗颜。这种发展得益于我国的房地产发展，得益于我国劳动力的转移，得益于国家环保和税收的轻约束，得益于我国原材料的极大丰富，得益于陶瓷企业间人员的合理流动等。

我国经济发展到现在，环境问题已经形成万民抱怨的程度，国家从经济的长远发展和政治发展考虑，必须解决环境问题。继之而来的是重污染行业如钢铁、水泥、炼铝、焦化等纷纷关停和改造，陶瓷也是一个污染严重的行业，个别地区尤其是佛山地区已经要求企业转移，在转移地区也不断增设环保门槛，在此情况下，陶瓷还要高速发展已经不可能。我国建筑卫生陶瓷如果关上环保和税收两扇门，以现在建筑卫生陶瓷的市场价格，亏损是肯定的。只有缩小规模、研发新品、节能降耗、走差异化之路才能实现突破。

在我国建筑卫生陶瓷发展的同时，与陶瓷竞争的涂料行业、轻质建材行业等也不断发展，国外外墙装饰通常以涂料为主，兼具一些防火轻质建材，我国以后的发展方向也一定会走这条路。

可喜的是我国陶瓷行业的专家、学者、企业家、科技人员都已经看到了陶瓷发展的必然性，现在陶瓷行业的轻量化和薄型化工作正在进行，能耗考核体系也开始建设，干法制粉工艺也在试验，节能窑炉也不断出新，原料的预处理和标准化工作也有所进展，装饰技术工艺也在提高，这一切的一切都为我国建筑卫生陶瓷行业的可持续发展提供了必要的支撑。但建筑卫生陶瓷的低温烧成技术和配方体系特别是低温烧成后陶瓷强度的研究还需加强，原材料尤其是劣质原材料的开采和利用研究还有待加强，陶瓷产品的多样性和差异化还需进一步提高。

3结论

1)陶瓷尤其是建筑卫生陶瓷目前是薛定谔试验中的那只猫，没有打开箱子之前，没有人知道是生或者死。

2)陶瓷的生死和发展决定于陶瓷生产的内因和外因。内因是企业的管理、陶瓷的配方设计、原材料的合理利用、工艺的改善和产品的多样化和差异化。外因是国家的环保政策和税收政策、房地产的走势和发展、相互竞争行业的技术进步和发展。

3)陶瓷的技术进步尤其是轻量化和薄型化将引领企业发展，其它技术进步决定于是否能够节能和减排。

4)薛定谔方程将微观和宏观联系起来，正像陶瓷的微观变化将决定其市场发展一样，深入研究陶瓷的形成理论和制成体系，形成低能耗的优质产品，走差异化、多样化之路才是陶瓷发展的方向。