量子物理學(xué)精選(九篇)

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第1篇：量子物理學(xué)范文

【論文摘要】運(yùn)用量子物理學(xué)的“超因果聯(lián)系”、“能量場”和“全息場”等基本理論，探討了中醫(yī)藥學(xué)的科學(xué)性，對(duì)“中醫(yī)理論體系不是科學(xué)，與現(xiàn)代科學(xué)思想、方法、理論、體系格格不入，應(yīng)該徹底地否定、拋棄”的言論進(jìn)行了駁斥。

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1超因果聯(lián)系給中醫(yī)藥學(xué)的啟示

以往所理解的因果聯(lián)系都是很直觀的，因果直接對(duì)應(yīng)，甚至一一對(duì)應(yīng)。但量子物理學(xué)[2]揭示出來的基本粒子間的相互聯(lián)系則可以是超系統(tǒng)超時(shí)空的。一個(gè)幾率波能夠與宇宙中的任何其他部分發(fā)生聯(lián)系，且不管它們之間相距多遠(yuǎn)，作用之間都沒有時(shí)間間隔。這是一個(gè)令愛因斯坦都無法接受的結(jié)論，約翰•貝爾卻在1964年給出了一個(gè)數(shù)學(xué)證明，并把它叫做“貝爾定理”。緊接著，法國物理學(xué)家又用實(shí)驗(yàn)證明了基本粒子確實(shí)受空間和時(shí)間中存在的不可見聯(lián)系的影響。這個(gè)結(jié)論使得已經(jīng)搖搖欲墜的牛頓-笛卡兒宇宙模型最終徹底崩塌。

基于貝爾定理-非局部的不可見的因果律，量子物理學(xué)給予第四個(gè)啟示：人所受的影響是無時(shí)無處不在的，疾病發(fā)生發(fā)展所涉及的因果聯(lián)系復(fù)雜到無法測定的程度，并且總有醫(yī)療以外的因素在起作用。學(xué)者不應(yīng)該去向建立在已經(jīng)徹底崩塌了的牛頓-笛卡兒宇宙模型上的“科學(xué)”俯首稱臣[1]，也沒有必要再用這種科學(xué)去解釋“陰陽、表里、寒熱、虛實(shí)”，去分離中藥的有效成分。應(yīng)該承認(rèn)西醫(yī)通過現(xiàn)代檢測手段檢測到了某些病因，但同時(shí)應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到這些病因也和通過“望、聞、問、切”所發(fā)現(xiàn)的病因一樣，遠(yuǎn)不是導(dǎo)致患者生病的全部原因。既不能過于迷信那些沒有思維的儀器，也不能在審癥求因的縝密思維過程中過于武斷和粗疏，因?yàn)橹嗅t(yī)畢竟是非常私人化的經(jīng)驗(yàn)醫(yī)學(xué)，師承有別，流派各異，或溫?zé)?，或寒涼……都不乏奇效之例，也都有失誤之診。如何參佐為用，這不僅與醫(yī)者能否將《內(nèi)經(jīng)》、《難經(jīng)》、《傷寒雜病論》、《醫(yī)宗金鑒》等中醫(yī)典籍爛熟于心有關(guān)，還與醫(yī)者是否具有杰出的思維能力和豐富的臨床經(jīng)驗(yàn)密切相關(guān)?，F(xiàn)在，中醫(yī)已經(jīng)按照西醫(yī)的思維方式和醫(yī)療模式走了近一個(gè)世紀(jì)的“現(xiàn)代化”道路，傳統(tǒng)的一對(duì)一師承關(guān)系“化”成了班級(jí)授課制的中醫(yī)學(xué)院，傳授了知識(shí)，丟掉了意會(huì)，遺失了自己的傳統(tǒng)和精華，培養(yǎng)了一批會(huì)在西醫(yī)理論指導(dǎo)下運(yùn)用中藥的實(shí)際上已經(jīng)不能再被稱作是中醫(yī)的中醫(yī)師。如果目前這種情況再持續(xù)十年，現(xiàn)有的能夠按照中醫(yī)思路看病的兩三萬中醫(yī)大夫都退休，中國也就沒有中醫(yī)，“療病之功，莫先于藥”的中藥也就變成了一堆沒有用處的垃圾。目前中國中醫(yī)的狀況是何等的危急。

2能量場給中醫(yī)藥學(xué)的啟示

從量子物理學(xué)中涌現(xiàn)出來的最激動(dòng)人心的概念就是能量場。在原子尺度上，場無處不在。這不是想象中的可視的實(shí)體，它們是基本粒子的相互作用。這正象磁鐵的磁場不可見，但它能使鐵屑產(chǎn)生圖案一樣?；玖Ｗ犹篮阒鑋3]，它們之間或吸引，或排斥，互相碰撞，并以光子的形式釋放或吸收能量，構(gòu)筑起一張統(tǒng)一的、連接著整個(gè)宇宙的原子關(guān)系網(wǎng)。如果說經(jīng)典物理學(xué)的核心隱喻是一臺(tái)機(jī)械鐘的話，那么量子物理學(xué)的核心則是一張無所不在的原子關(guān)系網(wǎng)。

基于能量場的概念，量子物理學(xué)給了第五個(gè)啟示：應(yīng)該從“場”的角度來理解醫(yī)藥。醫(yī)藥的作用，對(duì)于患者來說，本身就是一種能量場的作用。在這個(gè)能量場中，對(duì)靶點(diǎn)的直接阻斷所起的作用往往是不持久的，因?yàn)樽钄嗷蛳麥?/p>

的只是一個(gè)靶點(diǎn)，對(duì)于存在于整個(gè)能量場中的導(dǎo)致這個(gè)靶點(diǎn)出現(xiàn)的、現(xiàn)在還無法知道的種種因素，是無法將其一一阻斷或消滅的[4]。這些因素很有可能又會(huì)在其他地方構(gòu)成新的靶點(diǎn)，這也就是西醫(yī)常說的病灶轉(zhuǎn)移。

中醫(yī)雖然也沒有從能量場的高度來認(rèn)識(shí)人的生命過程，但它的經(jīng)絡(luò)學(xué)說是不是與能量場理論有異曲同工之妙，是五千年的經(jīng)驗(yàn)使然？就目前的科學(xué)發(fā)展水平而言，別說愛因斯坦的“統(tǒng)一場論”遠(yuǎn)未建立，丁肇中的“反物質(zhì)”還只是一種猜想，就連量子物理學(xué)的基礎(chǔ)理論都還處于完善和發(fā)展階段，現(xiàn)在就要對(duì)積五千年經(jīng)驗(yàn)于一體的中醫(yī)藥學(xué)說進(jìn)行科學(xué)闡釋，也許是為時(shí)太早了?，F(xiàn)在不得而知，留待未來的科學(xué)去證明吧。當(dāng)然，也沒有必要輕信他人的毀謗而忍痛割愛。中醫(yī)藥學(xué)千萬不能重蹈舊行為主義心理學(xué)的覆轍，鬧出“因?yàn)樾Σ鸥吲d，因?yàn)榭薏艂摹边@樣的笑話來。

3全息場給中醫(yī)藥學(xué)的啟示

杰出的物理學(xué)家戴維•玻姆把場看作是宇宙之海中的漩渦，提出了用“全息場”來解釋量子事件的非局部關(guān)聯(lián)理論。他把不可見的隱藏的現(xiàn)實(shí)稱作內(nèi)含或者“折疊”的秩序，而把外部實(shí)在稱為引申或者“伸展”的秩序[5]。在他看來，正是“感知透鏡”在不斷地變化，才有折疊秩序中不同的側(cè)面不斷地伸展開來。

全息圖是用激光在一個(gè)全息盤上創(chuàng)建干涉圖式而產(chǎn)生的。光盤本身并沒有什么可分辨圖形，只是當(dāng)一束激光穿過它，就“好象在池塘中扔了一把小石子”時(shí)才出現(xiàn)的一串串同心圓圈罷了。全息盤有一個(gè)重要的屬性，就是不管這個(gè)盤子破成多少片，每一個(gè)碎片都包含著所有的完整信息，只是碎片越小，信息就越模糊而已。

基于全息場理論，量子物理學(xué)給予了第六個(gè)啟示：就象“盲人摸象”這個(gè)古老寓言所揭示的那樣，面對(duì)外部世界和人的內(nèi)在世界那“折疊”的內(nèi)含秩序，在根本上是“盲”的-無法知道大象的完全的實(shí)在，而只能有關(guān)于它們的直覺的有限的經(jīng)驗(yàn)。中醫(yī)的耳針療法，在過去看起來，也許近似天方夜譚，現(xiàn)在從全息場理論的角度來看它，也許是一個(gè)極好的例證。因?yàn)槲麽t(yī)只承認(rèn)可以檢測到的“伸展”的秩序，而拒絕承認(rèn)現(xiàn)在還無法檢測到的“折疊”的秩序，所以，它往往比寧愿“舍癥從脈”的中醫(yī)更盲，也更不科學(xué)。

一言以蔽之曰，西醫(yī)是建立在經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)上的科學(xué)，現(xiàn)在量子物理學(xué)已經(jīng)讓牛頓-笛卡兒宇宙模型徹底崩塌了，學(xué)者沒有理由再相信它是嚴(yán)格意義上的科學(xué)；中醫(yī)藥學(xué)是在幾千年經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過格物致知而形成的理論體系，20世紀(jì)以前從未受過經(jīng)典物理學(xué)的影響，它很可能與量子物理學(xué)和未來科學(xué)有著更多的相通之處[6]，中醫(yī)研究者應(yīng)該堅(jiān)定不移地自己走自己的路，力求中醫(yī)藥學(xué)的卓然自立，而完全沒有必要去顧及別人的多嘴多舌。

參考文獻(xiàn)

［1］F•卡普拉.物理學(xué)之“道”-近代物理學(xué)與東方神秘主義.北京出版社，1999.

［2］阿萊斯泰爾•雷.量子物理學(xué)：幻象還是真實(shí).江蘇人民出版社，2000.

［3］戴維•林德利.命運(yùn)之神應(yīng)置何方.吉林人民出版社.

［4］羅杰•S•瓊斯.普通人的物理世界.江蘇人民出版社，1998.

第2篇：量子物理學(xué)范文

關(guān)鍵詞：大學(xué)生；量子物理；物理學(xué)史

作者簡介：丁艷麗（1979-），女，回族，遼寧遼陽人，沈陽化工大學(xué)數(shù)理系，講師；母繼榮（1964-），女，河北樂亭人，沈陽化工大學(xué)數(shù)理系，副教授。（遼寧　沈陽　110142）

中圖分類號(hào)：G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）35-0067-02

量子力學(xué)是反映微觀粒子（分子、原子、原子核、基本粒子等）運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理論。[1]它是20世紀(jì)初在大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)和舊量子論基礎(chǔ)上建立起來的，是人們認(rèn)識(shí)和理解微觀世界的基礎(chǔ)。量子物理和相對(duì)論的成就使得物理學(xué)從經(jīng)典物理學(xué)發(fā)展到現(xiàn)代物理學(xué)，奠定了現(xiàn)代自然科學(xué)的主要基礎(chǔ)。量子力學(xué)的發(fā)現(xiàn)引發(fā)了一系列劃時(shí)代的科學(xué)發(fā)現(xiàn)與技術(shù)發(fā)明，對(duì)人類社會(huì)的進(jìn)步作出了重要貢獻(xiàn)。通過量子物理的教學(xué)，有利于培養(yǎng)大學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)、科學(xué)思維方法和科研能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神、創(chuàng)新精神、科學(xué)思維能力以及辯證唯物主義的科學(xué)觀。另外，量子物理是處于發(fā)展中的理論，怎樣將量子論和廣義相對(duì)論（引力作用）統(tǒng)一起來仍是困擾人們的問題?！跋依碚摗钡奶岢鍪谷藗兛吹搅讼Ｍ?，通過這部分的教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的橫、縱向思維和不斷追求科學(xué)真理的精神。因此，在大學(xué)物理的教學(xué)中應(yīng)適當(dāng)增加量子物理的教學(xué)內(nèi)容。由于量子物理里好多概念、思想和宏觀世界里的完全不同，叫人無法理解，以致量子論的奠基人之一玻爾（Niels Bohr）都要說：“如果誰不為量子論而感到困惑，那他就是沒有理解量子論?！盵2]那么怎樣讓學(xué)生在輕松愉快的狀態(tài)下學(xué)好量子物理呢？在教學(xué)過程中適當(dāng)引入物理學(xué)史有利于學(xué)生掌握其核心，既培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又有利于實(shí)現(xiàn)啟發(fā)式教學(xué)，而非純粹的概念和公式的教學(xué)。下面主要從幾個(gè)方面闡述物理學(xué)史在大學(xué)生學(xué)習(xí)中的重要作用。

一、非物理專業(yè)大學(xué)生學(xué)習(xí)量子物理的需要

即使是物理專業(yè)的學(xué)生，多數(shù)人在學(xué)習(xí)量子物理時(shí)一直如在云里霧里，雖然知道微觀粒子的波粒二象性，也知道不確定原理，了解原子的軌道理論，但是卻不知道為什么這樣。這一方面是由于量子物理里好多概念、思想和宏觀世界里的完全不同。另一方面，學(xué)生沒有掌握量子物理的核心，沒有從整體上把握量子物理的基石。一些教材對(duì)這部分的介紹也較少。如果在教學(xué)中能夠引入量子物理的發(fā)展史，不僅能吸引學(xué)生的注意力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還有利于學(xué)生理解量子物理的概念和思想，使學(xué)生能夠身臨其境地感受到那場史詩般壯麗的革命，深刻體會(huì)量子論的偉大，有利于學(xué)生辯證唯物主義觀的形成。而非物理專業(yè)的學(xué)生與物理專業(yè)的學(xué)生相比，在學(xué)習(xí)量子物理時(shí)難度更大。這是由于物理專業(yè)的學(xué)生開設(shè)了許多物理專業(yè)課，如原子分子物理、物理學(xué)史等課程，為量子物理的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。而非物理專業(yè)的學(xué)生沒有前期的知識(shí)鋪墊，對(duì)知識(shí)的掌握難度增大。如果能適當(dāng)加入量子發(fā)展史的介紹，不僅降低了學(xué)生學(xué)習(xí)難度，還激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，這就更突顯出物理學(xué)史在大學(xué)物理教學(xué)中的重要作用。

從整體上介紹量子物理的發(fā)展史可以使學(xué)生掌握量子物理的核心，從整體上把握量子物理的基石，即波恩的概率解釋、海森堡的不確定性原理和玻爾的互補(bǔ)原理。[2]這三大核心原理中，前兩者摧毀了經(jīng)典世界的因果性理論，互補(bǔ)原理和不確定原理又合力搗毀了世界的客觀性和客觀實(shí)在性理論。一些實(shí)驗(yàn)和理論斗爭的介紹不僅可以吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法。19世紀(jì)末20世紀(jì)初，好多物理學(xué)家認(rèn)為物理學(xué)大廈已經(jīng)基本建成，后輩的工作只是做些細(xì)枝末節(jié)的修補(bǔ)和完善。但當(dāng)時(shí)物理學(xué)天空漂浮著兩朵小烏云，一朵是“以太的絕對(duì)參考系”，另一朵是“黑體輻射的紫外線災(zāi)難”。前者導(dǎo)致了相對(duì)論的建立，后者導(dǎo)致了量子物理的建立。

對(duì)量子物理三大基石的掌握，即波恩的概率解釋、海森堡的不確定性和玻爾的“互補(bǔ)原理”是量子物理的三大支柱。大學(xué)所學(xué)的量子物理學(xué)是基于這三個(gè)支柱的。這就像數(shù)學(xué)中的公理一樣，對(duì)于大學(xué)生而言不能去討論為什么，只能是是什么。

二、大學(xué)生素質(zhì)教育的需要

大學(xué)物理的量子部分教學(xué)不同于物理專業(yè)學(xué)生的量子物理教學(xué)。大學(xué)物理教學(xué)的目的主要是增強(qiáng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法、辯證唯物主義觀等素質(zhì)教育，重在方法而非純理論教學(xué)。因此，大學(xué)物理的教學(xué)目的與任務(wù)是使學(xué)生對(duì)物理學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和正確的理解，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。更為重要的是，在大學(xué)物理課程的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，都應(yīng)在傳授知識(shí)的同時(shí)注重培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題能力，注重培養(yǎng)學(xué)生科研探索精神和辯證唯物主義世界觀的形成。量子物理發(fā)展史的介紹和講解有助于培養(yǎng)學(xué)生這方面的能力。

1.辯證唯物主義世界觀的培養(yǎng)

在大學(xué)物理的教學(xué)過程中融入物理學(xué)史的內(nèi)容有利于培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義世界觀。如關(guān)于光的本性的爭論持續(xù)了300年，光的波動(dòng)理論和微粒理論艱苦卓絕地斗爭了300年。量子論就是在這種斗爭中逐漸建立起來的。托馬斯·楊的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)、菲涅爾的圓盤衍射等實(shí)驗(yàn)形象的描述可使學(xué)生體會(huì)到光的波動(dòng)性；而光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)、康普頓的X射線散射實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)的介紹可使學(xué)生深刻體會(huì)光的粒子性；德布羅意電子波及實(shí)物粒子波理論的介紹及戴維遜和革末關(guān)于電子的實(shí)驗(yàn)，電子通過鎳塊時(shí)展現(xiàn)了X射線衍射圖案，證明了電子具有波動(dòng)性，由此人們認(rèn)識(shí)到了光及實(shí)物粒子的波粒二象性。這部分的教學(xué)可使學(xué)生領(lǐng)悟到看似毫不相干的量實(shí)際上存在著深刻的聯(lián)系，波動(dòng)性和粒子性原來是不可分割的一個(gè)整體。就像漫畫中教皇善與惡的兩面，雖然在每個(gè)確定的時(shí)刻只有一面能夠體現(xiàn)出來，但它們確實(shí)集中在一個(gè)人的身上。從中學(xué)生們可以深刻體會(huì)到任何事物都存在兩面性，人們要辯證地看待問題。這部分歷史的簡單介紹還可以使學(xué)生深刻體會(huì)到人們對(duì)真理的認(rèn)識(shí)是隨著科技的發(fā)展而不斷完善的過程，也是一個(gè)艱苦長期的斗爭過程。對(duì)光的波粒二象性的認(rèn)識(shí)有利于培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義世界觀。

2.分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)

在大學(xué)物理的教學(xué)過程中適當(dāng)引入一些實(shí)驗(yàn)的描述或利用多媒體等手段演示實(shí)驗(yàn)過程有利于培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和解決能力。對(duì)康普頓實(shí)驗(yàn)的講解分析可以培養(yǎng)學(xué)生的分析問題和解決問題的能力，尤其是康普頓的分析過程，而非純理論上的推導(dǎo)分析?？灯疹D在研究X射線被自由電子散射的時(shí)候發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的現(xiàn)象：散射出來的X射線分成兩個(gè)部分，一部分和原來的入射射線波長相同，而另一部分卻比原來的射線波長要長，具體的大小和散射角存在著函數(shù)關(guān)系。如果運(yùn)用通常的波動(dòng)理論，散射應(yīng)該不會(huì)改變?nèi)肷涔獾牟ㄩL才對(duì)。但是怎么解釋多出來的那一部分波長變長的射線呢？康普頓苦苦思索，試圖從經(jīng)典理論中尋找答案，卻撞得頭破血流。終于有一天，他作了一個(gè)破釜沉舟的決定，引入光量子的假設(shè)，把X射線看作能量為hν的光子束的集合。這個(gè)假定馬上讓他看到了曙光，眼前豁然開朗：那一部分波長變長的射線是因?yàn)楣庾雍碗娮优鲎菜鸬?。光子像普通的小球那樣，不僅帶有能量，還具有動(dòng)量。當(dāng)它和電子相撞，便將自己的能量交換一部分給電子。這樣一來，光子的能量下降，根據(jù)公式E=hν，E下降導(dǎo)致ν下降，頻率變小，便是波長變大。這樣，X射線被自由電子散射的問題得到完美的解決。然后再進(jìn)行理論推導(dǎo)，根據(jù)動(dòng)量和能量守恒解決該問題，這樣不僅使學(xué)生印象深刻，還鍛煉了物理思維能力。

3.求實(shí)精神的培養(yǎng)

通過大學(xué)物理量子史部分的教學(xué)，介紹科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、勇于追求真理的精神，培養(yǎng)學(xué)生追求真理的勇氣、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和刻苦鉆研的作風(fēng)。

4.科學(xué)觀察和思維能力的培養(yǎng)

在教學(xué)的過程中適當(dāng)融入量子發(fā)展史的內(nèi)容有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)觀察和思維能力。如玻爾的互補(bǔ)原理的提出過程。當(dāng)海森堡完成“不確定原理”后向玻爾請(qǐng)教，兩人就“不確定原理”是從粒子性而來還是波動(dòng)性而來展開了論戰(zhàn)，從而提出了互補(bǔ)原理：波和粒子在同一時(shí)刻是互斥的，但它們卻在一個(gè)更高的層次上統(tǒng)一在一起，作為電子的兩面性被納入一個(gè)整體概念中。這就是玻爾的“互補(bǔ)原理”。它連同波恩的概率解釋、海森堡的不確定性共同構(gòu)成了量子論“哥本哈根解釋”的核心，至今仍然深刻地影響人們對(duì)于整個(gè)宇宙的終極認(rèn)識(shí)。講解過程中應(yīng)形象生動(dòng)地描述海森堡和玻爾的討論過程及他的思維過程，使學(xué)生有種身臨其境的感覺，從而培養(yǎng)科學(xué)觀察和思維的能力。在教學(xué)過程中適當(dāng)介紹思維實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力及科學(xué)分析能力。如海森堡不確定性原理的提出過程就借助了思維實(shí)驗(yàn)及1935年愛因斯坦提出EPR思維實(shí)驗(yàn)等。[3]

5.創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)

通過學(xué)學(xué)物理學(xué)的研究方法、量子物理的發(fā)展史以及物理學(xué)家的成長經(jīng)歷等，引導(dǎo)學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀，激發(fā)學(xué)生的求知熱情、探索精神、創(chuàng)新欲望以及敢于向舊觀念挑戰(zhàn)的精神。如普朗克能量子假設(shè)的提出體現(xiàn)了敢于向舊觀念、權(quán)威學(xué)家挑戰(zhàn)的精神。而創(chuàng)新意識(shí)對(duì)一個(gè)學(xué)生來說是非常重要的，對(duì)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展也起著重要作用的。

6.科學(xué)美感的培養(yǎng)

以麥克斯韋方程組為例，描述麥?zhǔn)戏匠趟憩F(xiàn)出的深刻、對(duì)稱、優(yōu)美，使得每一個(gè)科學(xué)家都陶醉在其中，玻爾茲曼情不自禁地引用歌德的詩句“難道是上帝寫的這些嗎？”描述麥克斯韋方程組的美。[2]一直到今天，麥?zhǔn)戏匠探M仍然被公認(rèn)為科學(xué)美的典范。許多偉大的科學(xué)家都為它的魅力折服，并受它深深的影響，有著對(duì)于科學(xué)美的堅(jiān)定信仰，甚至認(rèn)為：對(duì)于一個(gè)科學(xué)理論來說，簡潔優(yōu)美要比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確來得更為重要。依此引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物理學(xué)所具有的明快簡潔、均衡對(duì)稱、奇異相對(duì)、和諧統(tǒng)一等美學(xué)特征，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)審美觀，使學(xué)生學(xué)會(huì)用美學(xué)的觀點(diǎn)欣賞和發(fā)掘科學(xué)的內(nèi)在規(guī)律，逐步增強(qiáng)認(rèn)識(shí)和掌握自然科學(xué)規(guī)律的能力。

7.科學(xué)探索精神的培養(yǎng)

物理學(xué)在追求著大統(tǒng)一。許多科學(xué)家獻(xiàn)身于這項(xiàng)偉大的事業(yè)，比如弦理論的提出。講述其發(fā)展過程可激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探索精神。

三、科學(xué)發(fā)展的需要

科學(xué)發(fā)展到今天，是建立在前人取得成就的基礎(chǔ)上的。牛頓都說：“我站在了巨人的肩上?！币允窞殍b，才能少走彎路。物理學(xué)發(fā)展到今天只剩下了最后一個(gè)分歧，但也很可能是最難以調(diào)和和統(tǒng)一的分歧，即量子物理和引力理論。只有了解和掌握了前輩所創(chuàng)造的財(cái)富，才能找到解決物理大統(tǒng)一的有效道路，才能實(shí)現(xiàn)物理學(xué)的夢(mèng)想。這需要幾代人的共同努力，可能需要幾十年甚至幾百年才有可能實(shí)現(xiàn)。很多人正在為之不斷努力，這也是人們不斷追求的科學(xué)理想。

大學(xué)生量子物理的學(xué)習(xí)需要適當(dāng)引入物理學(xué)史，這既有利于學(xué)生學(xué)好大學(xué)物理，培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義世界觀、分析問題和解決解決問題的能力、求實(shí)精神、科學(xué)觀察和思維的能力、創(chuàng)新意識(shí)及科學(xué)探索精神，又有助于啟發(fā)式教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

[1]周世勛.量子力學(xué)教程[M].第1版.北京：高等教育出版社，2002.

[2]曹天元.上帝擲骰子么：量子物理史話[M].沈陽：遼寧教育出版社，

第3篇：量子物理學(xué)范文

一、量子理論的建設(shè)性觀點(diǎn)

19世紀(jì)關(guān)于黑體輻射的討論，在應(yīng)用Kirchhoff熱輻射定律的推導(dǎo)中得出假象絕對(duì)黑體的能譜密度函數(shù)卻與實(shí)驗(yàn)曲線有比較大的出入。其中，Rayleigh-Jeans的推導(dǎo)公式在高頻區(qū)（γ∞）的無窮趨向與曲線極度不符合，稱為“紫外災(zāi)難”。

在推導(dǎo)的過程中，在將黑體輻射場等效為電磁駐波振子（電磁橫波，每一種頻率的電磁波又對(duì)應(yīng)不同的偏振方向，等效為一個(gè)簡諧振子組成的多自由度力學(xué)體系）后，Plank和Rayleigh-Jeans處理的不同就在于能量連續(xù)性的假設(shè)上。由統(tǒng)計(jì)力學(xué)我們知道：

假設(shè)黑體箱長為L則應(yīng)用邊界條件：

e｜=e｜

可以推得單位體積在頻率附近單位頻率間隔電磁駐波振子數(shù)目為：

dγ

在能量的假設(shè)上，Rayleigh-Jeans采用經(jīng)典Maxwell-Boltzmann分布，認(rèn)為每一個(gè)駐波振子能量連續(xù)，并由能量均分定理得到=kT，所以：

能譜密度ρ（γ）=kT這就是在低頻區(qū)比較滿足實(shí)驗(yàn)規(guī)律的Rayleigh-Jeans公式。

對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，Plank在解釋插值法求出的公式時(shí)，創(chuàng)造性地應(yīng)用了能量單元的假設(shè)：

?綴=n?綴

同樣由Maxwell-Boltzmann分布律可知：

==

同以上處理，ρ（γ）=?

為滿足能譜密度通式ρ（γ）~γ，取εhγ后，便是滿足黑體輻射曲線的Plank標(biāo)準(zhǔn)式。

問題解決的關(guān)鍵是對(duì)Plank常量h的討論和引入，在h0的極限場合，便是實(shí)現(xiàn)了能量間斷到連續(xù)的變化，從而為我們抽象出一種比經(jīng)典理論更為普遍的量子理論。

二、創(chuàng)設(shè)性思想在高校物理教育中的啟迪與思考

傳統(tǒng)的高校物理教育特別是理論物理教育課程一般都是由力、熱、光、電、原子物理等普通課程和電動(dòng)力學(xué)、量子力學(xué)、理論力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)等四門高等物理組成，針對(duì)師范生教育工作，要理解適應(yīng)“讓師范生姓師”的社會(huì)需要，這就要求師范生的本科物理學(xué)習(xí)必須著眼于全局，從物理歷史發(fā)展的脈絡(luò)去把握整個(gè)課程結(jié)構(gòu)，融會(huì)貫通，精益求精。

譬如，在普通物理的教育中要適當(dāng)聯(lián)系理論物理中的前沿理論和觀點(diǎn)，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)埋下伏筆；在理論物理的教學(xué)中，課堂不應(yīng)當(dāng)沉浸在漫天迷亂的公式推導(dǎo)中，要闡述每書寫一行算式的內(nèi)涵和思想，不能將物理的課堂演變成數(shù)學(xué)雜技的show場，思路斷線往往是大部分學(xué)生迷惘、無法深入理解物理學(xué)科的第一絆腳石；與此同時(shí)，理論物理學(xué)科之間的聯(lián)系也是很綿密的，正所謂“沒有孤立的理論去闡述一個(gè)絕對(duì)封閉的對(duì)象”，物理的發(fā)展和創(chuàng)設(shè)性觀點(diǎn)的提出在學(xué)科之間都是互通互融的，“一通百通”才能將物理科學(xué)學(xué)習(xí)的深入、透徹。中國古典文學(xué)《論語》也講述：“道不遠(yuǎn)人。”所有的規(guī)律、真理都是樸素溫和的，仔細(xì)揣度，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)物理豁然開朗的淡然淳樸。

誠然，物理的學(xué)習(xí)也是需要知識(shí)串聯(lián)的?！痘A(chǔ)教育課程改革綱要》也提出：教學(xué)相長，教育應(yīng)當(dāng)互動(dòng)，注重內(nèi)容滲透，避免被動(dòng)模仿的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立謹(jǐn)慎的思維習(xí)慣?！皩W(xué)然知不足，教然知困”，課堂沒有完美的結(jié)場，完美的課堂教育依然是show場。在學(xué)習(xí)過程中教師要時(shí)刻提醒學(xué)生注重課外相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，從而立體地豐富自己的思維和認(rèn)知水平。

類比于以上量子力學(xué)創(chuàng)立的思想假設(shè)，我們?cè)诮逃龑W(xué)習(xí)中是否也應(yīng)該關(guān)注這樣一條流程：由史入手―說明目的―實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)―觀點(diǎn)假設(shè)―理論探究―實(shí)驗(yàn)佐證，讓同學(xué)們明確物理究竟要解決什么問題，要闡述的是什么結(jié)論和觀點(diǎn)，要啟迪我們的是什么見聞。以上的教學(xué)互動(dòng)流程不也正是當(dāng)下人類科學(xué)研究的步驟和方法嗎？大學(xué)物理這種教學(xué)思想為我們進(jìn)一步培養(yǎng)科研人員和理論工作者奠定基礎(chǔ)。

由史入手，把握問題的癥結(jié)和新的解決思路。未來的教學(xué)中，我們要細(xì)細(xì)品味電動(dòng)力學(xué)中渦旋電場和位移電流的概念；電磁學(xué)中安培針對(duì)分子電流的假說又是如何驗(yàn)證的；Landau關(guān)于作用原理的思考又是怎么拓展成分析力學(xué)的；一系列實(shí)驗(yàn)磁場的不同，又是如何把Zeeman pachen-back反常Zeeman等效應(yīng)串聯(lián)起來的。我認(rèn)為，能夠?qū)Ⅲw系淋漓盡致貫穿講述的高校必然是探究發(fā)現(xiàn)的著名學(xué)府，能夠把知識(shí)醞釀成智慧的學(xué)生必將有所造詣。

參考文獻(xiàn)：

［1］曾謹(jǐn)言.量子力學(xué)（卷一）.

第4篇：量子物理學(xué)范文

一、充分開發(fā)和利用學(xué)校內(nèi)的課程資源

學(xué)校既是學(xué)生學(xué)習(xí)與生活的主要場所，也是教師進(jìn)行教學(xué)與生活的重要場所，這里的一切資源都是師生非常熟悉的，教師在教學(xué)過程中，如果能夠充分利用好校內(nèi)資源，信手拈來，既能使課堂氣氛妙趣橫生，又可聯(lián)系生活實(shí)際，所以校內(nèi)資源的開發(fā)和利用是最實(shí)用的。

1.充分開發(fā)和利用學(xué)校各種教學(xué)設(shè)備和圖書

學(xué)校的硬件設(shè)施，不同的學(xué)校水平差異很大，特別是農(nóng)村中學(xué)購、添置教學(xué)設(shè)備、圖書存在相當(dāng)大的困難，從而導(dǎo)致農(nóng)村中學(xué)的老師對(duì)這些教學(xué)設(shè)備和圖書的利用觀念淡薄，沒有真正讓這些可利用資源發(fā)揮作用。比如經(jīng)常使用顯微鏡、解剖鏡、解剖器具等常用儀器設(shè)備，滿足實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的需要。因地制宜，積極發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的作用，提高生物教學(xué)質(zhì)量。還有我校現(xiàn)在也配備電子備課室，購置人教版的生物掛圖、幻燈片、標(biāo)本、生物類書刊雜志等。這些對(duì)于一所農(nóng)村中學(xué)來說是難能可貴的，在課堂教學(xué)上我們不失時(shí)機(jī)地把這些整合上去，學(xué)生有了新奇感，而直觀學(xué)習(xí)更有興趣，理解知識(shí)就更快了，掌握就更牢固。

2.充分開發(fā)和利用校園環(huán)境資源

校園環(huán)境是學(xué)生學(xué)習(xí)生物的重要場所，對(duì)校園環(huán)境的利用可以很直接和方便地與教學(xué)結(jié)合起來。我校是一所農(nóng)村中學(xué)，但是我校的校園綠化規(guī)劃設(shè)計(jì)很好，校園里到處都是花花草草，可以說是一所花園式的校園。學(xué)生每天走在美麗的校園里這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)很重要，是我們上生物課最好的課程資源。課外我也經(jīng)常組織他們?nèi)ビ^看菜園，讓他們觀察植物的各種形態(tài)結(jié)構(gòu)，比如觀察葉脈來區(qū)分單雙子葉植物，觀察植物的各種器官等等，從而更好的理解植物的生長和發(fā)育過程。通過開發(fā)和利用校園環(huán)境這些資源，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣，從而提高生物教學(xué)質(zhì)量。

3.充分開發(fā)和利用課堂資源

課堂是學(xué)生學(xué)習(xí)、探究的主渠道。在這里會(huì)產(chǎn)生很多問題包括出現(xiàn)偏離標(biāo)準(zhǔn)的“錯(cuò)誤”，這就是很好的課程資源。比如在學(xué)習(xí)顯微鏡的使用過程中，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到很多問題：目鏡內(nèi)一片漆黑、看不到物像……并及時(shí)提出來。

二、積極開發(fā)和利用學(xué)生身上和學(xué)生家庭中的課程資源

教育家蘇霍姆林斯基曾反復(fù)強(qiáng)調(diào)：學(xué)生是教育最重要的力量，如果失去了這個(gè)力量，教育也就失去了根本。因此，學(xué)生不僅是教育的對(duì)象，更是教育的重要課程資源。學(xué)生資源的開發(fā)與利用，在生物教學(xué)中起著舉足輕重的作用。

1.開發(fā)和利用學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)資源

學(xué)生有豐富的生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)是一種課程資源。學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)實(shí)際上就是學(xué)生已有的知識(shí)水平、認(rèn)知結(jié)構(gòu)、社會(huì)閱歷和生產(chǎn)實(shí)踐等，是自己知識(shí)生長的基礎(chǔ)。農(nóng)村中學(xué)的學(xué)生由于生活條件的限制，大多數(shù)很早就能幫助父母做家務(wù)，甚至參與田間勞作，開始春耕秋收；同時(shí)由于自然條件的優(yōu)越，他們可以在大自然的懷抱自由的嬉戲，下河洗澡、抓魚，上樹捉蟬、逮鳥，在田野里追趕野兔等，所有這些都給他們提供了城市學(xué)生無法體驗(yàn)的豐富的生活經(jīng)驗(yàn)，這就是我們農(nóng)村生物教學(xué)的起點(diǎn)。新知識(shí)的獲取可以以學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，生物學(xué)的教學(xué)更貼近學(xué)生，貼近生活。

2.開發(fā)和利用學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣資源

生活中許多問題和現(xiàn)象發(fā)生在學(xué)生身邊，學(xué)生迫切解決這些問題的欲望就會(huì)轉(zhuǎn)化為課堂學(xué)習(xí)和探究活動(dòng)的興趣。教師在教學(xué)過程中可根據(jù)課堂的實(shí)際情況適時(shí)地以適當(dāng)?shù)姆绞教岢鲞m當(dāng)?shù)膯栴}創(chuàng)設(shè)良好的情景，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其探知欲望形成強(qiáng)烈的期待，從而達(dá)到事半功倍的效果。如講到蒸騰作用時(shí)我提出這樣的問題“人們常說水往低處流，可在植物體中水為什么可以往高處流呢”？通過提問創(chuàng)設(shè)情景激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣來提高生物教學(xué)，所以說學(xué)生學(xué)習(xí)興趣也是一種生物課程資源我們要充分開發(fā)和利用。

3.開發(fā)和利用學(xué)生的個(gè)體差異等資源

學(xué)生的個(gè)體差異也是一種課程資源。學(xué)生之間會(huì)因?yàn)椴町惗纬蓻_突，教室如果引導(dǎo)得好，學(xué)生可以共享差異，在差異中豐富和拓展自己。其次像是在學(xué)生身上表現(xiàn)出來的學(xué)習(xí)方式或?qū)W習(xí)技巧也是重要的課程資源。以學(xué)生為對(duì)象所開發(fā)出來的課程資源其中一個(gè)最大的優(yōu)勢(shì)就是體現(xiàn)學(xué)生的實(shí)際，有利于知識(shí)的吸收，從而能提高生物教學(xué)質(zhì)量。

4.開發(fā)和利用學(xué)生家庭中的課程資源

學(xué)生家庭中往往也有不少與生物課有關(guān)的課程資源可以利用。比如有些學(xué)生家庭中往往有生物學(xué)方面的書刊，可提供學(xué)生做探究試驗(yàn)使用的材料用具等。再如：學(xué)生家里買條魚、買只雞買只鴨吃的時(shí)候，我們也可以好好的去研究它們的各個(gè)系統(tǒng)和身體的各個(gè)結(jié)構(gòu)。另外，在農(nóng)村學(xué)校、學(xué)生家里有田地、果園、家畜等更是普遍現(xiàn)象，家長平時(shí)也會(huì)談及作物的栽培、家畜家禽的飼養(yǎng)、病蟲害的防治等事宜，學(xué)生耳濡目染，會(huì)積累不少感性知識(shí)。生物教師可以給學(xué)生布置一些n外作業(yè)讓他們?cè)诩抑芯毩?xí)栽培一些植物或飼養(yǎng)一些小動(dòng)物，進(jìn)行觀察和記錄他們的生長發(fā)育過程。并在教室里進(jìn)行交流最后教室給予評(píng)價(jià)。通過這樣的一些課外活動(dòng)來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

三、充分開發(fā)和利用教師課程資源

教師是課程實(shí)施的組織者和實(shí)施者，也是課程開發(fā)的研究者，因此，教師本身就是最為重要的課程資源，教師的素質(zhì)決定著課程資源開發(fā)與利用的程度。教師身上所具有的專業(yè)知識(shí)，專業(yè)能力，教學(xué)技巧等都是可以開發(fā)和利用的課程資源，我們?cè)谶M(jìn)行課程資源開發(fā)工作的時(shí)候一定要努力把教師身上的這些資源加以開發(fā)和利用，以便更好地發(fā)揮教師的主觀能動(dòng)性。首先教師要熟悉教材，也就是課本。課本是我們學(xué)習(xí)生物課程的最重要的課程資源。其次，教師要大膽地改進(jìn)教材。生物教材中的知識(shí)往往都是一些經(jīng)典的內(nèi)容，這些都是生物學(xué)科最為基礎(chǔ)的部分，掌握這些內(nèi)容對(duì)于學(xué)生來說至關(guān)重要。最后，教師還要善于指導(dǎo)學(xué)生自制模型標(biāo)本和小報(bào)等。新課程改革下的生物教材有相當(dāng)多的活動(dòng)，教師可以利用這些活動(dòng)，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作模型和標(biāo)本等。

四、善于開發(fā)和利用社區(qū)的課程資源

社區(qū)中有著較為豐富的與生物課有關(guān)的課程資源：社區(qū)圖書館、動(dòng)物園、植物園、良種站、養(yǎng)殖場、防疫站、醫(yī)院、園林綠化部門、公園等。我校是農(nóng)村學(xué)校，鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學(xué)教學(xué)儀器不如城市中學(xué)，這是不爭的事實(shí)。但農(nóng)村學(xué)生接觸的生物自然資源十分廣泛，這又是城市所不及之處。比如開發(fā)和利用農(nóng)村社區(qū)中池塘，河流、農(nóng)田、菜園、圈舍，養(yǎng)殖廠，農(nóng)村的風(fēng)俗文化等自然課程資源。

五、廣泛的開發(fā)和利用網(wǎng)絡(luò)課程資源

第5篇：量子物理學(xué)范文

【關(guān)鍵詞】高中生；提高；物理學(xué)習(xí)質(zhì)量；路徑

1.影響高中生物理學(xué)習(xí)的因素

1.1學(xué)生自身因素

首先，學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)直接影響著我們的物理學(xué)習(xí)，一般來說，我們身邊學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)強(qiáng)的同學(xué)，物理學(xué)習(xí)積極性都比較高，物理成績也比較好，而缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的同學(xué)，物理學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)成績相對(duì)來說不夠理想。這是因?yàn)?，?qiáng)烈的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)支配著我們?nèi)シe極克服學(xué)習(xí)上的困難，獲得內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，進(jìn)而為了達(dá)到學(xué)習(xí)目的而堅(jiān)持努力。

其次，學(xué)習(xí)興趣會(huì)影響我們的物理學(xué)習(xí)。一些物理學(xué)習(xí)興趣濃厚的學(xué)生對(duì)物理知識(shí)和物理現(xiàn)象有著強(qiáng)烈的好奇心，并在物理學(xué)習(xí)的過程中獲得成就感，他們的物理成績就會(huì)越來越好。而對(duì)物理缺乏興趣的學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過程中則會(huì)產(chǎn)生厭學(xué)、走思等現(xiàn)象，跟不上老師的思路，長此以往，他們會(huì)越來越跟不上老師的節(jié)奏，就會(huì)感覺物理知識(shí)太難，物理成績也就越來越差。

再次，學(xué)生的學(xué)習(xí)意志會(huì)直接影響學(xué)生的物理學(xué)習(xí)。高中生的學(xué)習(xí)任務(wù)繁重，而物理學(xué)科的難度與初中相比要大很多，學(xué)生又要將學(xué)習(xí)時(shí)間分配在其他學(xué)科上，所以用于學(xué)習(xí)物理的時(shí)間十分有限。包括學(xué)生要在有限的時(shí)間內(nèi)復(fù)習(xí)教師課堂所講的知識(shí)、完成物理作業(yè)、預(yù)習(xí)新知識(shí)、做大量的物理習(xí)題等。再者，物理知識(shí)十分抽象，學(xué)生經(jīng)常遇到一些不會(huì)的難題，有部分學(xué)生會(huì)因?yàn)閷W(xué)習(xí)難度太大而放棄物理學(xué)習(xí)，導(dǎo)致物理學(xué)習(xí)效率不高。

最后，學(xué)習(xí)態(tài)度也會(huì)影響我們的物理學(xué)習(xí)。物理學(xué)科是高中階段的基礎(chǔ)學(xué)科，也是高考的考試學(xué)科之一，因此，物理學(xué)習(xí)對(duì)于我們來說十分重要。大多數(shù)學(xué)生都能認(rèn)識(shí)到物理學(xué)習(xí)的重要性，積極對(duì)待物理學(xué)習(xí)，探索物理學(xué)習(xí)的方法。但是，部分學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度不夠端正，沒有充分重視高考對(duì)個(gè)人發(fā)展的重要性，缺乏對(duì)物理學(xué)習(xí)的重視，他們的學(xué)習(xí)只是為了應(yīng)付老師和家長，因而學(xué)習(xí)效率不高。

1.2外部因素

首先，學(xué)科因素。因?yàn)槲锢憩F(xiàn)象的認(rèn)識(shí)比較困難，所以我們需要全面掌握物理概念，只有了解物理規(guī)律才能夠正確認(rèn)識(shí)物理概念。并且，物理知識(shí)與規(guī)律之間具有很強(qiáng)的相關(guān)性，很多物理現(xiàn)象之間都是相互聯(lián)系的，我們只有理清物理知識(shí)之間的聯(lián)系才能夠掌握物理規(guī)律。在這種情況下，當(dāng)我們學(xué)習(xí)某種物理現(xiàn)象時(shí)會(huì)涉及到其他相關(guān)的物理知識(shí)，致使我們學(xué)習(xí)任務(wù)繁重。

其次，學(xué)校教育因素。學(xué)校教育因素也會(huì)影響高中生的物理學(xué)習(xí)，很多學(xué)校為提高高中生的物理成績，加強(qiáng)重視物理教學(xué)，鼓勵(lì)教師采用題海戰(zhàn)術(shù)，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致學(xué)生疲于應(yīng)對(duì)物理習(xí)題。另外，物理教師的教學(xué)態(tài)度和教學(xué)質(zhì)量也會(huì)影響學(xué)生的物理學(xué)習(xí)。在物理學(xué)習(xí)的過程中，有些同學(xué)因?yàn)椴幌矚g物理老師的講課方式和教學(xué)態(tài)度而厭惡物理學(xué)習(xí)。還有部分學(xué)生因?yàn)楦簧衔锢斫處煹闹v課速度，被越甩越遠(yuǎn)，因而物理學(xué)習(xí)質(zhì)量也不高。

2.高中生提高自身物理學(xué)習(xí)質(zhì)量的路徑

2.1端正學(xué)習(xí)態(tài)度

高中生應(yīng)積極端正學(xué)習(xí)態(tài)度，正視物理學(xué)習(xí)的重要性，以積極的心態(tài)去對(duì)待物理學(xué)習(xí)。為此，學(xué)生應(yīng)充分了解物理學(xué)科在高考中的地位，明確物理學(xué)習(xí)的目的，激發(fā)物理學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。并且，學(xué)生應(yīng)及時(shí)調(diào)整心態(tài)，積極適應(yīng)物理教師的教學(xué)方法，加強(qiáng)與物理教師的溝通，遇到物理學(xué)習(xí)問題應(yīng)及時(shí)向物理教師和同學(xué)求助，避免與物理教師產(chǎn)生矛盾，充分尊重教師，在和諧的師生關(guān)系下開展物理學(xué)習(xí)。另外，高中生應(yīng)正確對(duì)待物理成績，不能因?yàn)橐淮慰荚嚦煽冞M(jìn)步而忘乎所以，也不能因?yàn)橐淮慰荚嚦煽儾焕硐攵货瓴徽?。高中生?yīng)將物理考試作為檢驗(yàn)自身物理學(xué)習(xí)的試金石，積極分析物理考試結(jié)果的原因，找出自己在上一階段物理學(xué)習(xí)過程中的進(jìn)步和不足之處，不斷改進(jìn)物理學(xué)習(xí)方法。

2.2培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣

高中生應(yīng)積極培養(yǎng)物理學(xué)習(xí)的興趣，重視物理學(xué)習(xí)對(duì)自身能力提高和素質(zhì)培養(yǎng)的重要性。首先，高中生積極觀察生活，養(yǎng)成觀察生活的習(xí)慣，善于發(fā)現(xiàn)并思考生活中的物理現(xiàn)象。并且，高中生應(yīng)將生活中的物理現(xiàn)象與所學(xué)的物理知識(shí)相聯(lián)系，提高物理知識(shí)應(yīng)用能力，在觀察生活的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)物理學(xué)習(xí)興趣；其次，高中生應(yīng)積極了解物理發(fā)展歷史、著名物理學(xué)家、物理學(xué)科新動(dòng)態(tài)等內(nèi)容，從物理學(xué)科的宏觀內(nèi)容發(fā)展入手，提高物理求知欲，培養(yǎng)物理學(xué)習(xí)興趣。

2.3鍛煉學(xué)習(xí)意志

高中生應(yīng)加強(qiáng)鍛煉學(xué)習(xí)意志，堅(jiān)持學(xué)習(xí)物理知識(shí)。首先，高中生應(yīng)正確對(duì)待外界誘惑，自覺抵制不良誘惑，將精力集中到學(xué)習(xí)上，增強(qiáng)學(xué)習(xí)意志；其次，高中生應(yīng)以樂觀向上的態(tài)度去對(duì)待物理學(xué)習(xí)上的困難，合理規(guī)劃物理學(xué)習(xí)時(shí)間，遇到困難時(shí)應(yīng)積極向?qū)W生和老師求助，增強(qiáng)物理學(xué)習(xí)成就感，不斷提高物理學(xué)習(xí)自信心；最后，高中生應(yīng)充分發(fā)揮自主能動(dòng)性，針對(duì)自己的物理短板知識(shí)進(jìn)行專項(xiàng)復(fù)習(xí)。為此，高中生可以運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)上的物理資料和物理課程進(jìn)行復(fù)習(xí)，自主解決物理學(xué)習(xí)困難，加強(qiáng)鍛煉學(xué)習(xí)意志。

2.4運(yùn)用科學(xué)的學(xué)習(xí)方法

首先，高中生應(yīng)積極開展課前預(yù)習(xí)，在物理課堂開始的前一天對(duì)要學(xué)的物理知識(shí)進(jìn)行預(yù)習(xí)，從整體上了解物理新知識(shí)，找出物理學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，做到有目的地聽課和學(xué)習(xí)；其次，高中生在物理課堂結(jié)束之后要及時(shí)復(fù)習(xí)所學(xué)的物理知識(shí)，采用習(xí)題練習(xí)的方式，加強(qiáng)對(duì)所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的鞏固；最后，高中生應(yīng)學(xué)會(huì)作物理筆記，將課堂上老師講的重點(diǎn)內(nèi)容和難點(diǎn)內(nèi)容記下來，便于課后復(fù)習(xí)。并且，在學(xué)完一個(gè)章節(jié)之后，高中生應(yīng)對(duì)章節(jié)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的整理，構(gòu)建起完善的知識(shí)系統(tǒng)。另外，高中生應(yīng)正確使用錯(cuò)題本，將自己容易錯(cuò)的題目整理下來，并按照知識(shí)類型進(jìn)行錯(cuò)題分類，找出自己的知識(shí)短板進(jìn)行針對(duì)性復(fù)習(xí)。

【參考文獻(xiàn)】

第6篇：量子物理學(xué)范文

【關(guān)鍵詞】原子物理學(xué)教學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

0 引言

原子物理學(xué)是物理學(xué)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，是繼力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和電磁學(xué)之后的最后一門普通物理課程。原子物理學(xué)是普通物理的重要組成部分，它屬于近代物理[1]。原子物理學(xué)包括原子物理、原子核物理和粒子物理[2]。原子物理學(xué)是20世紀(jì)隨著量子力學(xué)的發(fā)展而發(fā)展起來的，至今，原子物理學(xué)的許多問題仍然是科學(xué)研究的前沿問題。原子物理學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，是連接經(jīng)典物理與現(xiàn)代物理的橋梁。學(xué)好原子物理學(xué)能為后繼的量子力學(xué)、固體物理等課程打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。因此，學(xué)好原子物理學(xué)具有十分重要的意義。本文根據(jù)近幾年原子物理學(xué)教學(xué)實(shí)踐，分析了教學(xué)現(xiàn)狀，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法上對(duì)原子物理學(xué)教學(xué)進(jìn)行了研究和實(shí)踐。

1 原子物理學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

首先，原子物理學(xué)知識(shí)抽象、難懂，沒有清晰的物理圖像。原子物理學(xué)是研究原子的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及相互作用的一門科學(xué)。其研究的物質(zhì)結(jié)構(gòu)介于分子和原子核之間，線度約為10-10米，用肉眼是根本無法直接觀察的，只能在頭腦中想象。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中普遍反映知識(shí)很抽象，摸不著頭腦，不像學(xué)習(xí)力學(xué)知識(shí)那樣，對(duì)物體運(yùn)動(dòng)有清晰的物理圖像。其次，教材內(nèi)容過于老化。20世紀(jì)30年代M.Born寫了一本《原子物理學(xué)》，H.E.White寫了一本《原子光譜導(dǎo)論》，這兩本書是原子物理學(xué)方面的經(jīng)典之作?，F(xiàn)在的原子物理學(xué)教材體系一般遵循Born和White模式，大部分的教材內(nèi)容都是反映20世紀(jì)30年代前后的知識(shí)，現(xiàn)代科技知識(shí)涉及太少。講授理論知識(shí)若缺乏實(shí)際應(yīng)用的介紹，將會(huì)使知識(shí)僵化，知識(shí)面狹窄，難以激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2 原子物理學(xué)教學(xué)內(nèi)容的研究與實(shí)踐

2.1 恰當(dāng)處理好玻爾理論與量子力學(xué)的關(guān)系

大部分的教材內(nèi)容一般都是按照原子物理學(xué)的發(fā)展歷史進(jìn)行編寫的。從原子的光譜實(shí)驗(yàn)到玻爾提出的量子化假設(shè)理論（基于經(jīng)典物理基礎(chǔ)上的量子化，半經(jīng)典半量子，稱為舊量子理論），再由玻爾理論講授原子的能級(jí)、精細(xì)結(jié)構(gòu)、超精細(xì)結(jié)構(gòu)等。對(duì)于微觀領(lǐng)域，正確描述電子運(yùn)動(dòng)的是量子力學(xué)理論，玻爾理論是有其局限性的。最突出的問題是電子的軌道運(yùn)動(dòng)，根據(jù)玻爾理論，電子在庫侖力的作用下沿著一些特定的軌道繞原子核運(yùn)動(dòng)。在量子力學(xué)中，電子運(yùn)動(dòng)是由波函數(shù)來描述的，滿足薛定諤方程，電子的運(yùn)動(dòng)具有不確定性，只能用概率來表示，沒有軌道運(yùn)動(dòng)的概念，量子力學(xué)中是用“電子云”來形象說明電子的運(yùn)動(dòng)。教學(xué)中若處理不好玻爾理論與量子力學(xué)的關(guān)系，會(huì)讓學(xué)生覺得知識(shí)有點(diǎn)混亂，莫衷一是。筆者認(rèn)為在原子物理學(xué)教學(xué)過程中，能用玻爾理論解決的問題就盡量不要用量子力學(xué)，如玻爾理論不能解決，則可定性地用量子力學(xué)知識(shí)來解釋，避免復(fù)雜的量子力學(xué)推導(dǎo)過程。原子物理學(xué)雖屬近代物理，但仍是普通物理學(xué)的重要組成部分，應(yīng)該具有普通物理學(xué)的特點(diǎn)，要注重基本的物理實(shí)驗(yàn)、物理圖像、物理思想和物理模型[3]。若用量子力學(xué)進(jìn)行詳細(xì)的解釋，則要涉及波函數(shù)、算符、力學(xué)量、薛定諤方程、微擾理論等復(fù)雜的量子力學(xué)知識(shí)，會(huì)淡化和掩蓋了原子物理學(xué)的基本的物理實(shí)驗(yàn)、物理圖像、物理思想和物理模型。恰當(dāng)處理好玻爾理論與量子力學(xué)的關(guān)系，既能使學(xué)生易于接受原子物理學(xué)知識(shí)，又能為后繼的量子力學(xué)等課程打下基礎(chǔ)，使原子物理學(xué)成為連接經(jīng)典物理和現(xiàn)代物理的橋梁。

2.2 緊密結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)知識(shí)

原子物理學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，隨著原子物理學(xué)的發(fā)展，新思想，新知識(shí)不斷被發(fā)現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生了大量的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。如與原子受激輻射有關(guān)的激光技術(shù)；與原子的內(nèi)層電子激發(fā)有關(guān)系的X射線的熒光分析技術(shù)、計(jì)算層析技術(shù)；與物質(zhì)波有關(guān)的電子顯微鏡；與原子能級(jí)分裂有關(guān)的電子順磁共振和核磁共振等等，其中X射線影像、核磁共振成像已應(yīng)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域[4]。將這些科學(xué)技術(shù)知識(shí)引入到原子物理學(xué)教學(xué)中，不僅可以加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的印象，還可以開闊他們的視野，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，取得良好的學(xué)習(xí)效果。

2.3 適當(dāng)引入物理學(xué)史

原子物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了許多重要的創(chuàng)造成果，包括1999年在內(nèi)共有96項(xiàng)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，其中就有66項(xiàng)是與原子物理學(xué)有關(guān)的，占到總獲獎(jiǎng)數(shù)的2/3。這些諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的成果不僅是原子物理學(xué)發(fā)展的重要里程碑，而且是前輩物理學(xué)家創(chuàng)造性研究的典范[5]。在教學(xué)過程中，適當(dāng)?shù)刂v解一些有代表性物理學(xué)家的工作背景、研究思路、研究方法以及他們?cè)诿鎸?duì)困難時(shí)的科學(xué)創(chuàng)新精神、非凡的膽識(shí)，都會(huì)對(duì)學(xué)生留下深刻的印象，引起長久的思考。例如，電子自旋假說是20世紀(jì)初最重要的假設(shè)之一，電子自旋的提出在原子物理學(xué)發(fā)展歷史中具有里程碑的意義。1925年，荷蘭的兩位在讀大學(xué)生烏倫貝克和古德斯密特，在地球運(yùn)動(dòng)規(guī)律的啟發(fā)下，經(jīng)過深入研究，大膽提出了電子自旋假設(shè)。但誰能想到這樣重要的理論是由兩個(gè)還沒畢業(yè)的大學(xué)生提出的。對(duì)于兩個(gè)年輕人來說，提出這樣的理論不僅需要?jiǎng)?chuàng)造精神，更需要非凡的勇氣和膽識(shí)。我們?cè)谡n堂教學(xué)中引入這樣的事例，在學(xué)生中激起了強(qiáng)烈的反響，引發(fā)了熱烈的討論，極大地提高了他們的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

3 教學(xué)方法的研究與實(shí)踐

3.1 明確重難點(diǎn)，有的放矢

原子物理學(xué)的知識(shí)面較廣，知識(shí)點(diǎn)松散，各知識(shí)點(diǎn)間的邏輯性、系統(tǒng)性不強(qiáng)，再加上學(xué)時(shí)少，一般只有54學(xué)時(shí)左右，教學(xué)任務(wù)重。因此，教學(xué)方法就顯得尤為重要。按照原子物理學(xué)教學(xué)大綱，明確教學(xué)中的重難點(diǎn)。每堂課都要向?qū)W生明確哪些知識(shí)需要重點(diǎn)掌握，哪些需要理解，哪些需要了解。重難點(diǎn)知識(shí)要精講、細(xì)講，從物理實(shí)驗(yàn)、物理圖像、物理思想、物理模型到具體的推導(dǎo)過程都要講清楚，不惜面面俱到。理解性的內(nèi)容可講清楚物理思想和物理圖像，不必過多涉及細(xì)節(jié)性內(nèi)容。了解性的內(nèi)容可讓學(xué)生課下自行學(xué)習(xí)，給出一些參考資料，讓學(xué)生以讀書報(bào)告的形式提交作業(yè)。明確教學(xué)中的重難點(diǎn)，學(xué)生明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)，提高了學(xué)習(xí)的積極性，促進(jìn)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。

3.2 傳統(tǒng)板書與多媒體教學(xué)的有機(jī)結(jié)合

傳統(tǒng)板書具有講課思路清晰，留給學(xué)生較多的思考時(shí)間，易于跟上講課思路等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)重要公式理論的推導(dǎo)，系統(tǒng)知識(shí)的梳理具有良好的教學(xué)效果。多媒體教學(xué)可演示圖片、動(dòng)畫、影像資料，具有形象直觀的特點(diǎn)，而且幻燈片記載的信息量大，放映時(shí)間少。在原子物理學(xué)教學(xué)中，將傳統(tǒng)板書與多媒體教學(xué)的有機(jī)結(jié)合起來，能收到良好的教學(xué)效果。例如講電子的自旋―軌道相互作用時(shí)，先用多媒體演示電子自旋運(yùn)動(dòng)和軌道運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫，學(xué)生頭腦中有了清晰的物理圖像，然后再采用板書的形式詳細(xì)推導(dǎo)其作用規(guī)律，就比較容易理解。一些著名的物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)應(yīng)用，著名物理學(xué)家生平簡介等都可以通過多媒體展示給學(xué)生。既能拓寬學(xué)生的知識(shí)面，還能活躍課程氣氛，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)積極性。

4 小結(jié)

原子物理學(xué)雖已有一百多年的歷史，但仍是具有生命力的，不斷向前發(fā)展的科學(xué)，原子物理學(xué)教學(xué)也應(yīng)不斷地向前發(fā)展進(jìn)步。本文根據(jù)近幾年原子物理學(xué)教學(xué)實(shí)踐，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法上對(duì)原子物理學(xué)教學(xué)進(jìn)行了研究和實(shí)踐。以期能與同行進(jìn)行討論，共同提高原子物理學(xué)教學(xué)水平。

【參考文獻(xiàn)】

[1]喀興林.關(guān)于原子物理學(xué)課程現(xiàn)代化問題[J].大學(xué)物理，1992，11（11）：6-8.

[2]褚圣麟.原子物理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2012.

[3]高政祥.原子物理學(xué)教學(xué)改革的幾點(diǎn)探索[J].大學(xué)物理，2001（4）：34.

第7篇：量子物理學(xué)范文

本世紀(jì)以來，物理學(xué)哲學(xué)研究有了長足的進(jìn)步，這與現(xiàn)代物理學(xué)所具有的一些新特點(diǎn)有很大關(guān)系：一是本世紀(jì)理論物理學(xué)研究在許多方面超前于實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的研究，人們無法對(duì)理論物理學(xué)的一些結(jié)構(gòu)及時(shí)通過觀察和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)，這就使得人們從認(rèn)識(shí)論和方法論角度對(duì)物理學(xué)思想的合理性和物理學(xué)理論自身邏輯結(jié)構(gòu)的自洽性的驗(yàn)前評(píng)價(jià)變得十分重要；二是當(dāng)今各種物理學(xué)理論（如相對(duì)論和量子論）在逐步統(tǒng)一過程中所顯現(xiàn)出的整體有機(jī)聯(lián)系的自然圖景和對(duì)在極端條件下（如宇宙爆炸初期）的物質(zhì)特性的探索都促使物理學(xué)與哲學(xué)進(jìn)一步融合起來，使物理學(xué)家感到了從哲學(xué)的高度去更深刻地把握物理學(xué)前沿提出的種種物理學(xué)理論和概念問題的必要性；三是當(dāng)代物理學(xué)所研究的微觀和宇觀客體的物理性質(zhì)與規(guī)律，由于不能被我們的感官所直接感知，這就必須從認(rèn)識(shí)論的角度說明現(xiàn)代物理學(xué)理論描述的微觀或宇觀世界圖景的合理性與真實(shí)性，從而在微觀或宇觀世界與我們?nèi)粘Ｉ畹暮暧^世界之間建立起一道相互理解的橋梁。

正是現(xiàn)代物理學(xué)的這些特點(diǎn)，決定了當(dāng)代物理學(xué)哲學(xué)的不同研究途徑，即從不同的角度出發(fā)，對(duì)物理學(xué)進(jìn)行哲學(xué)反思，達(dá)到豐富和發(fā)展哲學(xué)認(rèn)識(shí)論與方法論以及加強(qiáng)對(duì)物理學(xué)理論和概念自身理解的目的。

一

物理學(xué)哲學(xué)的研究途徑之一是從通過對(duì)物理學(xué)概念，尤其是新物理學(xué)概念，物理意義的闡釋入手，提高到哲學(xué)高度進(jìn)行分析，進(jìn)而促進(jìn)了哲學(xué)的發(fā)展。這一方面是由于如量子力學(xué)創(chuàng)始人之一的海森堡所說：“一部物理學(xué)發(fā)展的歷史，不只是一本單純的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的流水帳，它同時(shí)還伴隨著概念的發(fā)展，或者概念的引進(jìn)?！?yàn)檎歉拍畹牟淮_定性迫使物理學(xué)家著手研究哲學(xué)問題”。（〔（7）〕，第185頁），另一方面則是因?yàn)槲锢韺W(xué)是研究最基本的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，所以許多最基本的物理學(xué)概念，如物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)、時(shí)間、空間、宇宙等也同時(shí)是哲學(xué)的基本概念，這些基本概念的變化不僅導(dǎo)致物理學(xué)理論的變更，也標(biāo)志著哲學(xué)的重大發(fā)展。因此，對(duì)這些基本概念的理解，往往是各個(gè)哲學(xué)流派之間爭論的焦點(diǎn)。而對(duì)這些概念的哲學(xué)爭論，又總是圍繞著物理學(xué)的最新進(jìn)展而展開，所以從物理學(xué)概念入手進(jìn)行物理學(xué)哲學(xué)的研究是中外許多哲學(xué)家和物理學(xué)家最為關(guān)注的研究途徑。

科學(xué)研究從問題開始，而現(xiàn)代物理學(xué)的建立則是從概念問題的突破開始的。普朗克1900年為了解決黑體輻射問題提出了作用量子的概念，但他受經(jīng)典物理學(xué)思維框架的約束，當(dāng)時(shí)并沒有深刻的理解這個(gè)概念實(shí)質(zhì)性的物理意義，只把它當(dāng)成了一般的工作假說加以運(yùn)用。只是當(dāng)愛因斯坦（1905年）運(yùn)用這個(gè)概念建立起光量子假說后，它的實(shí)質(zhì)性的、突破傳統(tǒng)經(jīng)典思維模式的巨大意義才得以凸現(xiàn)出來，并引起物理學(xué)界乃至于后來哲學(xué)界的廣泛關(guān)注。玻爾、海森堡等人沿此思路建立了原子結(jié)構(gòu)模型，并最終建立了量子力學(xué)理論，對(duì)量子概念物理意義的探討又導(dǎo)致與傳統(tǒng)決定論思維模式相悖的非決定論思維模式的產(chǎn)生，這不僅使物理學(xué)的理論基礎(chǔ)發(fā)生了根本的變化，而且使傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)論觀念也有了重大的轉(zhuǎn)變。

當(dāng)人們對(duì)邁克爾遜—莫雷實(shí)驗(yàn)的否定結(jié)果迷惑不解時(shí)，彭加勒、洛侖茲等人為了維護(hù)牛頓的絕對(duì)時(shí)空不得不提出“虛擬時(shí)間”的概念來解釋這一奇怪的結(jié)果。愛因斯坦則從麥克斯韋電磁學(xué)理論與經(jīng)典力學(xué)伽利略變換之間的矛盾中看出了問題的實(shí)質(zhì)所在。他看出了牛頓所謂的絕對(duì)時(shí)間并非是有物理意義的真實(shí)時(shí)間，而彭加勒、洛侖茲等人認(rèn)為是“虛擬時(shí)間”的概念卻是在實(shí)際觀測中可以測量到的真實(shí)時(shí)間，這不僅使邁克爾遜—莫雷實(shí)驗(yàn)的難題迎刃而解，而且一舉建立了狹義相對(duì)論。從這里又引發(fā)了一輪重新認(rèn)識(shí)時(shí)間和空間這一對(duì)古老哲學(xué)概念的熱潮。

隨著廣義相對(duì)論的提出和現(xiàn)代宇宙學(xué)的建立，使人們對(duì)時(shí)間和空間的研究進(jìn)入了一個(gè)新階段。哲學(xué)家們紛紛依據(jù)物理學(xué)的最新研究成果對(duì)時(shí)間空間概念進(jìn)行新的闡釋，乃至于給一些古老的哲學(xué)命題，如康德的“二律背反”以新的說明。（參見〔（1）〕原蘇聯(lián)和我國的一些哲學(xué)工作者通過對(duì)相對(duì)論時(shí)間和空間概念與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)、物質(zhì)分布狀態(tài)關(guān)系的分析，進(jìn)一步論證了恩格斯當(dāng)年對(duì)時(shí)間和空間這對(duì)哲學(xué)范疇的正確定義。隨著現(xiàn)代宇宙學(xué)的興起和發(fā)展，人們對(duì)“宇宙”概念也有了新的認(rèn)識(shí)，于是，有關(guān)宇宙有限還是無限、哲學(xué)的“宇宙”概念與現(xiàn)代宇宙學(xué)所說的“宇宙”之間究竟是什么關(guān)系等問題的討論，又成了哲學(xué)界和科學(xué)界共同關(guān)心的熱點(diǎn)?？墒?，當(dāng)人們正沉浸在廣義相對(duì)論解決宇宙演化問題所取得的成就時(shí)，卻不得不沮喪地發(fā)現(xiàn)，所有已知的物理學(xué)定律在廣義相對(duì)論時(shí)空曲面的奇點(diǎn)處都失效了。從理論上來說，所謂宇宙大爆炸最初的原始火球在數(shù)學(xué)上的表示就應(yīng)該是一個(gè)奇點(diǎn)，也就是說，如果宇宙起源于奇點(diǎn)，我們難以用現(xiàn)有的任何物理學(xué)定律說明宇宙爆炸的原因。于是有的科學(xué)家戲稱說，既然宇宙是上帝創(chuàng)造的，那么只好把這個(gè)問題留給上帝，膽敢問這個(gè)問題的人，上帝將使他下地獄。

英國著名物理學(xué)家霍金是最早開始研究奇點(diǎn)問題的物理學(xué)家之一，近年來也是他提出了試圖用量子引力理論來繞開奇點(diǎn)問題的方法。他為了避免當(dāng)年費(fèi)因曼處理微觀粒子時(shí)假設(shè)的各態(tài)歷經(jīng)的技術(shù)困難，并類比他用交換虛粒子來說明粒子間相互作用的方法，提出了“虛時(shí)間”的概念。雖然如他自己所說：“虛時(shí)間”是一個(gè)意義明確的數(shù)學(xué)概念，“就普遍的量子力學(xué)而言，我們可以把我們對(duì)虛時(shí)和歐幾里得時(shí)空的運(yùn)用，僅僅視作一個(gè)計(jì)算實(shí)時(shí)空答案的數(shù)學(xué)方法（或手段）。”（〔（8）〕，第162頁）但由于量子引力理論假定宇宙沒有任何邊界，“宇宙將完全是獨(dú)立的，不受外界任何事物的影響。它既不會(huì)被創(chuàng)造，也不會(huì)被消滅，它將只是存在”。（〔（8）〕，第164頁）而“虛時(shí)間”的應(yīng)用，則使人們繞開了宇宙起源于奇點(diǎn)和終止于奇點(diǎn)這種用奇點(diǎn)構(gòu)成時(shí)空邊界的困難，讓物理學(xué)定律在任何時(shí)空區(qū)間都有效。正是有這個(gè)意義上霍金認(rèn)為：“所謂的虛時(shí)實(shí)際上是實(shí)的，而我們所說的實(shí)時(shí)只是我們想象中虛構(gòu)的事物”，“也許我們所說的虛時(shí)實(shí)際上是更基本的東西，而我們稱作實(shí)時(shí)的只是為了幫助我們描述我們想象中的宇宙模樣而創(chuàng)造的一種想法?！保ā玻?）〕，第168頁）

霍金對(duì)科學(xué)理論的看法持有工具論的立場，但對(duì)于“虛時(shí)間”的概念是否如他所說是更基本的東西，不在于理論上是否更為合用，而在于它是否能夠作出可觀察的預(yù)言并在實(shí)踐中得到確證。在此以前，我們至少應(yīng)當(dāng)接受本世紀(jì)初的教訓(xùn)，不要把我們現(xiàn)有的物理學(xué)理論所描述的時(shí)空概念又看成是絕對(duì)不可改變的，更不應(yīng)該在沒有充分理解一些物理學(xué)家所提出的新物理概念的明確物理意義之前，甚至在沒有仔細(xì)閱讀霍金原著的上下文意思之前，就把他們與哲學(xué)中的后現(xiàn)代主義思潮拉扯在一起。在這里，重溫一下愛因斯坦的一段話，可能對(duì)我們會(huì)有所啟發(fā)：“為了科學(xué)，就必須反復(fù)地批判這些基本概念，以免我們會(huì)不自覺地受到它們的支配。在傳統(tǒng)的基本概念的貫徹使用碰到難以解決的矛盾而引起了觀念發(fā)展的那些情況，這就變得特別明顯。”（〔（15）〕，第586頁）

近期物理學(xué)哲學(xué)的發(fā)展中可能更加值得注意的動(dòng)向是，隨著本世紀(jì)許多新興學(xué)科的興起，使許多新的科學(xué)概念越來越滲入到哲學(xué)研究之中，如系統(tǒng)、信息、控制、混沌、有序、無序等等概念，早已不再是某些專門學(xué)科的專業(yè)術(shù)語。由于這些概念的普適性，它們已成為各門學(xué)科中廣泛使用，乃至于在日常生活中經(jīng)常提到的概念。它們不可避免地會(huì)逐步上升為哲學(xué)范疇。對(duì)這些新概念的產(chǎn)生和普及，物理學(xué)有很大的貢獻(xiàn)，正是由于本世紀(jì)對(duì)遠(yuǎn)離平衡態(tài)熱力學(xué)的研究，才加深了人們對(duì)時(shí)間方向性，對(duì)物質(zhì)系統(tǒng)的演化，對(duì)有序、無序、混沌等等物質(zhì)狀態(tài)的認(rèn)識(shí)，從而也極大豐富了哲學(xué)的內(nèi)容。下面我們還將談到，正是由于這些研究引起了人們思維觀念的巨大變化。從而也使得傳統(tǒng)的哲學(xué)在許多方面發(fā)生了革命性的變革。

對(duì)概念的更高層次的元理論研究已不局限于物理學(xué)哲學(xué)的范圍，而是在更為廣泛的科學(xué)哲學(xué)層次里展開的，不過，由于物理學(xué)相對(duì)于其他學(xué)科而言更為成熟，更為精確，物理學(xué)史的研究也比其他學(xué)科史更為細(xì)致，所以許多科學(xué)哲學(xué)家仍利用對(duì)某些物理學(xué)概念的分析作為闡述自己觀點(diǎn)和與他人論爭的依據(jù)。例如，庫恩和費(fèi)耶阿本德通過對(duì)“質(zhì)量”這個(gè)概念在經(jīng)典力學(xué)與相對(duì)論中的不同涵義，以及“電子”這個(gè)術(shù)語在不同時(shí)期指稱對(duì)象意義變化的分析，得出了前后相繼的科學(xué)理論或不同范式之間不可通約的觀點(diǎn)（參見〔（14）〕、〔（22）〕），從而引起了科學(xué)哲學(xué)界的極大爭議。而普特南等人則同樣根據(jù)對(duì)“電子”一詞涵義變化的分析，說明了他的有關(guān)自然種類名詞因果—?dú)v史指稱理論，并駁斥了庫恩和費(fèi)耶阿本德的不可通約性的觀點(diǎn)。

目前，隨著物理學(xué)和哲學(xué)的進(jìn)展，沿著這個(gè)途徑的物理學(xué)哲學(xué)研究正在蓬勃發(fā)展。一方面，新的物理學(xué)概念不斷涌現(xiàn)，人們常常需要從物理學(xué)之外對(duì)這些概念進(jìn)行闡釋才能理解它們更深刻更普遍的意義，而這些概念的廣泛應(yīng)用也不斷充實(shí)了哲學(xué)的內(nèi)容；另一方面，哲學(xué)自身的發(fā)展也需要不斷從自然科學(xué)，包括物理學(xué)概念的變革中吸取養(yǎng)料，提出新的問題、新的觀點(diǎn)，拓展新的思路。

二

物理學(xué)哲學(xué)研究的另一個(gè)途徑是通過物理學(xué)前沿哲學(xué)問題的討論，使一些傳統(tǒng)的哲學(xué)觀點(diǎn)產(chǎn)生根本變革。這條途徑在很大程度上離不開對(duì)新物理概念的分析。從這個(gè)意義上說，它與前面所討論的途徑并無根本的區(qū)別，只是這條途徑更著重于對(duì)物理學(xué)前沿所涉及到的一些基本哲學(xué)問題，如認(rèn)識(shí)過程中主客體之間的關(guān)系，因果性的決定論與非決定論以及與其相關(guān)的必然性與偶然性的關(guān)系，可知論與不可知論，實(shí)在論和工具論等等，進(jìn)行進(jìn)入地探討。

本世紀(jì)在物理學(xué)界和科學(xué)哲學(xué)界影響最大的一場爭論就是愛因斯坦和以玻爾為首的哥本哈根學(xué)派關(guān)于量子力學(xué)理論基礎(chǔ)的爭論，這場爭論的和至今余波未息的爭論焦點(diǎn)集中在對(duì)愛因斯坦等人提出的EPR悖論的理解上。這場發(fā)生在量子力學(xué)創(chuàng)始人之間的爭論雖然是從對(duì)諸如量子力學(xué)中波函數(shù)的物理意義、海森堡不確定性原理（或譯測不準(zhǔn)關(guān)系）和玻爾互補(bǔ)原理的理解開始，進(jìn)而討論到量子力學(xué)是否完備的問題，但這場似乎只是純物理學(xué)，甚至是理論物理學(xué)的科學(xué)爭論，一開始就帶上了濃厚的哲學(xué)色彩。

這主要是因?yàn)槲⒂^客體所表現(xiàn)出來的諸如波粒二象性等特征，用描繪宏觀現(xiàn)象的日常語言實(shí)在難以準(zhǔn)確表達(dá)其確切含義，再加上對(duì)微觀客體的實(shí)驗(yàn)安排也呈現(xiàn)出與經(jīng)典物理學(xué)實(shí)驗(yàn)許多不同的特征。如何正確理解量子力學(xué)的數(shù)學(xué)符號(hào)所蘊(yùn)涵的物理意義？量子力學(xué)描述的微觀客體的行為特征究竟是不受主體干擾的客觀規(guī)律所致，還是宏觀儀器對(duì)微觀客體不可避免的干擾下主客體相互作用的結(jié)果？微觀客體所表現(xiàn)出的隨機(jī)性究竟是微觀客體的本質(zhì)特征，還是認(rèn)識(shí)主體認(rèn)識(shí)局限性的結(jié)果？進(jìn)而，到對(duì)微觀客體行為的理論描述究竟應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持決定論的思維模式，還是非決定論的思維模式，用愛因斯坦的話來說，就是我們是否相信上帝會(huì)擲骰子？物理理論的每個(gè)元素是否都必須在實(shí)在中有它的對(duì)應(yīng)物，亦或物理理論只是一種對(duì)實(shí)在的本體論承諾，甚至只是我們?yōu)榱私忉尙F(xiàn)象或解決問題的方便而使用的一種工具或符號(hào)系統(tǒng)？這些問題早已不是物理學(xué)本身所能解決的，但又是物理學(xué)家們不得不解決的，人類不倦的求知欲促使他們轉(zhuǎn)而尋求哲學(xué)的幫助。這就使得本世紀(jì)初許多量子力學(xué)的創(chuàng)始人都是哲學(xué)家，普朗克、愛因斯坦、玻爾、玻恩、海森堡、薛定鍔等人在哲學(xué)界的影響并不比他們?cè)诳茖W(xué)界的影響小。他們的哲學(xué)觀點(diǎn)往往是本世紀(jì)科學(xué)哲學(xué)討論問題的出發(fā)點(diǎn)，由此而引發(fā)的實(shí)在論與非實(shí)在論之爭仍是科學(xué)哲學(xué)界的熱點(diǎn)問題之一。他們的哲學(xué)專著又成了許多一流科學(xué)家案頭必備的讀物，以便隨時(shí)從中得到智慧的啟迪。實(shí)際上，愛因斯坦與玻爾這場上升到哲學(xué)的爭論，經(jīng)過貝爾等人的努力，重又變成了用物理學(xué)實(shí)驗(yàn)可以進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)檢驗(yàn)的問題，檢驗(yàn)的結(jié)果雖不足以最終決定誰是誰非（盡管哥本哈根學(xué)派明顯占了上風(fēng)），但卻明確說明了物理學(xué)與哲學(xué)的密切關(guān)系，物理學(xué)哲學(xué)絕不是純思辨的玄學(xué)。

當(dāng)然，一流科學(xué)家也是哲學(xué)家的現(xiàn)象絕不僅限于量子力學(xué)領(lǐng)域。彭加勒、布里奇曼等人不僅在物理學(xué)界享有盛譽(yù)，甚至還是一些哲學(xué)流派（約定主義，操作主義）的創(chuàng)始人。維納、普里高津等人雖然算不上正統(tǒng)的哲學(xué)家，但他們的哲學(xué)素養(yǎng)卻為世人所公認(rèn)，他們的科學(xué)成就對(duì)哲學(xué)思維方式的影響應(yīng)當(dāng)說有劃時(shí)代的意義。從康德提出星云假說開始在當(dāng)時(shí)占統(tǒng)治地位的形而上學(xué)世界觀上打開了第一個(gè)缺口，但完成這個(gè)星云假說的拉普拉斯卻把從牛頓開始的機(jī)械決定論思維推向了極端，并且產(chǎn)生了巨大的影響。如果說量子力學(xué)哥本哈根學(xué)派的非決定論思想是對(duì)這種機(jī)械決定論思想發(fā)起的一場重要挑戰(zhàn)的話，那么由于量子力學(xué)只涉及到微觀領(lǐng)域，還不足以在思想界和科學(xué)界抵消拉普拉斯的影響。19世紀(jì)德國古典哲學(xué)家們總結(jié)的辯證法思想雖然曾對(duì)19世紀(jì)科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生過影響，但由于其思辨色彩太濃也受到了許多科學(xué)家的抵制。但貝塔朗菲、維納等人創(chuàng)立了系統(tǒng)科學(xué)，尤其是普里高津等人從熱力學(xué)等實(shí)證的經(jīng)驗(yàn)科學(xué)本身得出系統(tǒng)演化的思想以后，普遍聯(lián)系和發(fā)展的觀點(diǎn)對(duì)于科學(xué)家們來說，不再是外在的哲學(xué)教條，而是在科學(xué)中必須嚴(yán)格遵守的思維準(zhǔn)則。更重要的是，自組織理論、非線性科學(xué)所揭示偶然性與必然性之間的新聯(lián)接清楚地表明，非決定論的思維方式絕不僅限于微觀領(lǐng)域，嚴(yán)格因果決定論在我們?nèi)粘Ｉ钪幸膊皇瞧毡檫m用。我們不能再用嚴(yán)格因果決定的觀點(diǎn)來作為可知與不可知的界限，我們知道我們認(rèn)識(shí)的某些界限（例如長期準(zhǔn)確天氣預(yù)報(bào)的不可能）也是可知，甚至是認(rèn)識(shí)深化的表現(xiàn)。對(duì)看似無序的混沌現(xiàn)象的研究，卻使我們能夠說明許多過去簡直無法理解的復(fù)雜現(xiàn)象，例如天氣變化，中樞神經(jīng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)等等。物理學(xué)哲學(xué)在這方面的研究方興未艾，盡管已有了一些成果，但還只能算是剛剛起步。物理學(xué)哲學(xué)的發(fā)展，已經(jīng)引起了越來越多在物理學(xué)前沿領(lǐng)域工作的第一流科學(xué)家們的注意，對(duì)他們的研究工作產(chǎn)生了一定的啟迪作用。

三

利用當(dāng)代物理學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的最新成果構(gòu)建新的自然圖景，并對(duì)此進(jìn)行哲學(xué)反思是物理學(xué)哲學(xué)的又一研究途徑。其實(shí)，這個(gè)研究傳統(tǒng)由來已久，哲學(xué)既是一種理論化、系統(tǒng)化的世界觀，對(duì)世界作一個(gè)總體的描繪和系統(tǒng)全面的認(rèn)識(shí)就是它的首要任務(wù)。古代自然哲學(xué)憑借哲學(xué)家自己的直觀和猜測來構(gòu)建整體的世界自然圖景，結(jié)果是五花八門，莫衷一是。自從近代科學(xué)誕生以后，哲學(xué)家們（即使是宗教哲學(xué)家）或多或少都要依居他們所知的自然科學(xué)成果來構(gòu)建自己的自然圖景，但他們對(duì)這幅圖景的理解或解釋卻可以由于他們的信仰而有很大的差異，甚至根本對(duì)立，尤其是當(dāng)他們面對(duì)最新的科學(xué)成果，而這些科學(xué)成果表現(xiàn)出了一些與傳統(tǒng)哲學(xué)不同的思維方式時(shí)，更會(huì)使哲學(xué)家們對(duì)這些科學(xué)成果的理解上產(chǎn)生更大的差異，由此而引起的爭論往往成為哲學(xué)界的熱點(diǎn)。

現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展使古老的涉及到自然圖景的爭論，如物質(zhì)是否無限可分和宇宙是否無限等問題又增添了許多新的內(nèi)容。

上世紀(jì)末物理學(xué)中關(guān)于X射線、電子和放射性現(xiàn)象的三大發(fā)現(xiàn)打破了原子不可再分的古老神話，揭開了人類對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)探索的新篇章。隨著原子結(jié)構(gòu)和基本粒子的大量發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)無限可分的觀點(diǎn)似乎得到了科學(xué)實(shí)驗(yàn)的有力證明。但正當(dāng)人們信心百倍地探索到更深層次的亞基本粒子結(jié)構(gòu)——夸克層次的時(shí)候，卻碰到了在實(shí)驗(yàn)中無法測到自由夸克的所謂“夸克禁閉”現(xiàn)象。那么，這個(gè)目前得到量子色動(dòng)力學(xué)理論說明的現(xiàn)象是否意味著物質(zhì)有不可再分極限的古老原子論觀點(diǎn)又有抬頭的可能呢？對(duì)這個(gè)問題的爭論正在繼續(xù)進(jìn)行。

相對(duì)論的建立不僅賦予時(shí)間和空間概念以新的含義，而且極大地改變了人們對(duì)自然圖景的看法，尤其是廣義相對(duì)論對(duì)宇宙時(shí)空幾何結(jié)構(gòu)的描述，使從牛頓時(shí)代建立起來的宇宙圖景發(fā)生了重大的變革。現(xiàn)代宇宙學(xué)的誕生向人們描繪了一幅宇宙演化的生動(dòng)圖景，一方面更充分地說明了宇宙中事物普遍聯(lián)系和無限發(fā)展的辯證唯物主義觀點(diǎn)，另一方面也使人們對(duì)宇宙時(shí)空結(jié)構(gòu)是否無限的問題產(chǎn)生了新的疑惑。顯然，過去停留在從純哲學(xué)思辨或純邏輯學(xué)論證（如康德的“二律背反”）上來討論宇宙有限無限這一古老問題是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。離開了對(duì)現(xiàn)代宇宙學(xué)，天體物理學(xué)，乃至于非歐幾何學(xué)的深刻理解來奢談這一問題，已顯得是隔靴搔癢，不得要領(lǐng)了。

實(shí)際上，今天我們討論自然圖景的問題還不能僅僅停留在物理學(xué)層次上，我們這個(gè)時(shí)代已經(jīng)形成了關(guān)于自然進(jìn)化的自組織理論和全球生態(tài)學(xué)的理論，這些綜合性的學(xué)科已經(jīng)大大豐富和更新了我們的自然圖景。這迫使我們不僅要立足于當(dāng)代物理學(xué)發(fā)展的最新成果，而且還要聯(lián)系到其他學(xué)科發(fā)展的最新成果，樹立把自然界看成是不斷演化的有機(jī)體的認(rèn)識(shí)原則，去構(gòu)筑最新的完整的自然圖景。這顯然對(duì)哲學(xué)家提出了更高的要求。當(dāng)然，即使如此，物理學(xué)仍然是各門經(jīng)驗(yàn)自然科學(xué)的基礎(chǔ)。任何對(duì)自然圖景的描述，都不可能脫離這個(gè)基礎(chǔ)。這一發(fā)展趨勢(shì)只是為物理學(xué)哲學(xué)的這一研究途徑開辟了更為廣闊的發(fā)展前景。

四

物理學(xué)方法論的研究也是物理學(xué)哲學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容。物理學(xué)理論的發(fā)展總是與物理學(xué)方法的更新與發(fā)展緊密相連，相輔相成的。例如，近代物理學(xué)的誕生，就得益于伽利略，牛頓等人在研究方法上的大膽創(chuàng)造與革新，他們把觀察、實(shí)驗(yàn)等經(jīng)驗(yàn)方法與數(shù)學(xué)、邏輯等理論方法有機(jī)結(jié)合起來，還創(chuàng)造了諸如將形象思維和邏輯思維巧妙結(jié)合的理想實(shí)驗(yàn)方法（伽利略），甚至發(fā)明新的數(shù)學(xué)工具——微積分（牛頓）。這些方法上的成就不僅大大推進(jìn)了物理學(xué)的進(jìn)展，而且具有重大的方法論意義，為以后物理學(xué)的發(fā)展起了巨大的示范作用?，F(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展更清楚地表明，物理學(xué)每前進(jìn)一步，都伴隨著方法上的重大革新與改進(jìn)；而物理學(xué)作為一門基礎(chǔ)科學(xué)，它的每一步發(fā)展，又為人們創(chuàng)造新的方法、設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備提供了新的理論基礎(chǔ)，從而不僅為本學(xué)科的發(fā)展開辟了新的領(lǐng)域，創(chuàng)造了新的條件，而且還大大影響和促進(jìn)了其他學(xué)科的發(fā)展。本世紀(jì)物理學(xué)借助相對(duì)論和量子力學(xué)的相繼建立取得了重大的進(jìn)展，而如何將二者更緊密結(jié)合起來創(chuàng)造一種統(tǒng)一的物理學(xué)似乎是下個(gè)世紀(jì)物理學(xué)發(fā)展的一個(gè)方向。如何為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)取得方法上的突破便成了當(dāng)前物理學(xué)方法論研究中的一個(gè)熱門問題。

美國哲學(xué)家蒯因曾經(jīng)把知識(shí)體系比喻成為一個(gè)整體場。他說：“整個(gè)科學(xué)是一個(gè)力場，它的邊界條件就是經(jīng)驗(yàn)，在場的周圍同經(jīng)驗(yàn)的沖突引起內(nèi)部的再調(diào)整。”（〔（18）〕，第694頁）也就是說科學(xué)的理論陳述和與之相應(yīng)的數(shù)學(xué)、邏輯和形而上學(xué)陳述一起組成了這個(gè)整體的知識(shí)場，“根據(jù)任何單一的相反經(jīng)驗(yàn)要給哪些陳述的再評(píng)價(jià)的問題上有很大的選擇自由，并無任何特殊的經(jīng)驗(yàn)是和場內(nèi)部的任何特殊陳述相聯(lián)系的”。（同上）為了適應(yīng)經(jīng)驗(yàn)的變化，例如說要解釋一個(gè)新的觀察現(xiàn)象，不僅可以改變理論陳述，也可以調(diào)整其他的陳述，如改變一種數(shù)學(xué)方法，調(diào)整我們的本體論信念，乃至于修改有關(guān)的邏輯規(guī)則，“有人曾經(jīng)提出甚至邏輯的排中律的修正作為簡化量子力學(xué)的方法”（同上）。蒯因的上述想法并非是純哲學(xué)的思辨。現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展已更清楚地表現(xiàn)出了理論與方法之間這種聯(lián)動(dòng)的特征。

首先，現(xiàn)代物理學(xué)對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和宇宙起源的探索，涉及諸如“夸克禁閉”和真空特性等問題，解決這些問題，一方面依賴于理論的進(jìn)一步突破，另一方面也依賴于實(shí)驗(yàn)手段的改進(jìn)。

其次，本世紀(jì)初，相對(duì)論與量子力學(xué)的思想一經(jīng)形成，就可以在19世紀(jì)下半葉新興的數(shù)學(xué)分支中找到相應(yīng)的數(shù)學(xué)工具，如非歐幾何學(xué)、張量分析、線性代數(shù)等等。在有關(guān)基本粒子的規(guī)范場論中，群論也得到了很好的應(yīng)用，但隨著現(xiàn)代物理學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，數(shù)學(xué)手段已顯得不夠得力。例如，目前關(guān)于大統(tǒng)一理論的研究難以取得有效的突破，癥結(jié)究竟是在相對(duì)論與量子力學(xué)自身難以統(tǒng)一，需要建立一種能取代二者的新理論，還是缺乏必要的數(shù)學(xué)處理方法就是尚待解決的問題。

第三，在量子力學(xué)的賴辛巴哈解釋中，賴辛巴哈試圖建立一種消除形式邏輯排中律的三值邏輯來消除用經(jīng)典語言描述微觀客體行為時(shí)與量子力學(xué)結(jié)論相悖的因果異常。這種新的邏輯形式揭示了用傳統(tǒng)形式邏輯描述不確定現(xiàn)象時(shí)的困難。（參見〔（5）〕）沿著賴辛巴哈的思路，有人進(jìn)一步發(fā)展出應(yīng)用抽象代數(shù)學(xué)中“格演算”的工具，用基本聯(lián)詞“遇”與“接”來取代“與”和“或”用以更好地刻劃量子領(lǐng)域中的“亦此亦彼”現(xiàn)象，并使這種最子邏輯可以用一種廣義的命題演算工具表述。（參見〔（23）〕）雖然這一設(shè)想還沒有得到廣泛應(yīng)用，但畢竟給我們一個(gè)啟示。量子物理的理論具有高度的辯證性質(zhì)，“非此即彼”的形式邏輯思維已不足以解釋量子物理實(shí)驗(yàn)中眾多的“亦此亦彼”的現(xiàn)象，而一種新的邏輯思維方式可能是現(xiàn)代物理學(xué)取得進(jìn)一步突破的關(guān)鍵。這正如日本物理學(xué)家武谷三男所說：“量子力學(xué)的情況，如果從我們通常的觀念看來，是充滿著矛盾和難以克服的困難，但量子力學(xué)卻是以獨(dú)特的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)卓越而合理地把握了它，要理解這種邏輯結(jié)構(gòu)，唯有依靠辯證邏輯?！保ā玻?）〕，第100—101頁）形式邏輯產(chǎn)生了古希臘時(shí)期，是人類對(duì)宏觀事件進(jìn)行思維時(shí)對(duì)規(guī)律的總結(jié)。但當(dāng)我們深入到前人未曾接觸過的微觀和宇觀領(lǐng)域時(shí)，由于物質(zhì)決定意識(shí)，我們的思維方式是否也應(yīng)該發(fā)生某種變化呢？現(xiàn)在的問題是，針對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)中出現(xiàn)的一些難以解決的問題，如EPR悖論，我們除了繼續(xù)在物理學(xué)理論上尋求突破之外，是否也可以換一種邏輯思維方式，甚至如本世紀(jì)一些杰出物理學(xué)家，如玻爾、普里高津等人所說的那樣，現(xiàn)代物理學(xué)可以從古老的東方文化中吸取有益的營養(yǎng)，來幫助尋求現(xiàn)代物理學(xué)的突破口呢？

五

以上我們雖然分別評(píng)述了物理學(xué)哲學(xué)研究的不同途徑，但這并不意味著物理學(xué)哲學(xué)研究途徑之間的差別就是涇渭分明的，恰恰相反，正如我們?cè)谏厦鏀⑹鲋幸呀?jīng)表露出來的那樣，這些研究途徑之間是緊密相連、相輔相成的，其區(qū)別只在于我們研究的問題傾重點(diǎn)不同罷了。任何最新自然圖景的構(gòu)建都要建立在自然科學(xué)前沿的研究成果之上，對(duì)自然科學(xué)前沿問題的正確理解就是構(gòu)建新自然圖景的關(guān)鍵所在。但任何新理論成就的取得又都離不開概念的更新和對(duì)這些概念的澄清。上述研究當(dāng)然也離不開對(duì)物理學(xué)方法的反思和創(chuàng)造?？傊?，當(dāng)代物理學(xué)哲學(xué)是對(duì)物理學(xué)的歷史與現(xiàn)狀進(jìn)行全面反思的一門哲學(xué)分支學(xué)科，它的研究既會(huì)對(duì)物理學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展有一定的啟發(fā)作用，也由于涉及到哲學(xué)的本體論、認(rèn)識(shí)論和方法論的各個(gè)方面，又會(huì)對(duì)豐富和發(fā)展當(dāng)代哲學(xué)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

近年來，我國一些物理學(xué)家和自然辯證法工作者運(yùn)用辯證唯物主義思想，從以上各條途徑上全面展開了研究，尤其是對(duì)物理學(xué)前沿科學(xué)成果所產(chǎn)生的哲學(xué)問題的辯論，例如，涉及到大爆炸宇宙學(xué)的有關(guān)宇宙有限無限問題，涉及到“夸克禁閉”現(xiàn)象的物質(zhì)是否無限可分問題，對(duì)有關(guān)EPR悖論的阿斯佩克特實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理解問題等等，都引起了哲學(xué)界和部分物理學(xué)家的廣泛關(guān)注。我們還注意到，國內(nèi)一些哲學(xué)教科書已經(jīng)根據(jù)上述問題的討論充實(shí)和更新了有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，這是值得欣慰的。但我們也應(yīng)當(dāng)看到，我國目前物理學(xué)哲學(xué)研究的水平與國外同行相比還有一定差距。其主要表現(xiàn)就是對(duì)當(dāng)代物理學(xué)基本思想的理解還不深，還難以提出獨(dú)到的令物理學(xué)界和哲學(xué)界都信服的觀點(diǎn)，而當(dāng)年賴辛巴哈、波普爾、邦格等哲學(xué)家參與有關(guān)量子力學(xué)基礎(chǔ)問題的爭論時(shí)，都曾提出過令當(dāng)時(shí)還健在的量子力學(xué)創(chuàng)始人和眾多諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金得主都不得不重視的觀點(diǎn)。（參見〔（3）〕、〔（4）〕、〔（5）〕）這主要是因?yàn)槲覈谝涣鞯奈锢韺W(xué)家關(guān)心物理學(xué)哲學(xué)的人數(shù)還太少，而受過專門物理學(xué)訓(xùn)練的哲學(xué)工作者（包括自然辯證法工作者）也不多，二者之間交流的機(jī)會(huì)就更少。我們熱情地期待，會(huì)有更多的哲學(xué)和物理學(xué)工作者參加到物理學(xué)哲學(xué)研究的行列中來。

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第8篇：量子物理學(xué)范文

強(qiáng)、弱、電三種相互作用的標(biāo)準(zhǔn)模型的建立與精確檢驗(yàn)是20世紀(jì)物理學(xué)最偉大的成就之一，它把基本粒子的強(qiáng)、弱、電三種相互作用的描述成功地統(tǒng)一起來，成為人類揭示最深層次物質(zhì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)有力的工具。但是，迄今一直未能把引力統(tǒng)一進(jìn)來始終是極大憾事。究其原因在于引力的量子化帶來一系列長期困擾物理學(xué)界，至今仍難以解決的嚴(yán)重問題。積極探尋這些問題的解決辦法，近年來成為理論物理學(xué)家極為關(guān)注的熱點(diǎn)。本書正是作者為解決問題而孜孜不倦、努力奮斗的結(jié)果。在本書中作者認(rèn)真地考查了這些研究活動(dòng)所涉及的物理概念與哲學(xué)基礎(chǔ)，特別是評(píng)論了人們提出的各種建議與模型的前提和自洽性。

作者曾與L.Susskind合作寫過一本關(guān)于黑洞的書，介紹靜態(tài)幾何的量子物理與相對(duì)論以及視界物理的一些信息。然而作者最近研究表明對(duì)于一旦納入動(dòng)力學(xué)描寫時(shí)，這些結(jié)果必須做一些定性的修改。本書是作為以前出版的那部書的進(jìn)一步詳細(xì)的闡釋和擴(kuò)充，但是也包含了一些新的材料，其中包括詳細(xì)考查在相對(duì)論框架內(nèi)納入量子力學(xué)的基本自洽性，包括了動(dòng)力學(xué)空間相關(guān)幾何學(xué)，并擴(kuò)展了前一本書寫作中涉及物理學(xué)基礎(chǔ)的一些討論，嘗試探討微觀物理學(xué)中可以與引力的微觀理論自洽的內(nèi)容。本書特別強(qiáng)調(diào)：在尋找最優(yōu)雅的物理現(xiàn)象的模型時(shí)人們必須記?。何锢韺W(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。他希望以此激勵(lì)讀者對(duì)于新知識(shí)，特別是通過實(shí)驗(yàn)探索物質(zhì)性質(zhì)的興趣。

全書內(nèi)容分成兩大部分，共包括9章。第一部分 伽利略相對(duì)論與狹義相對(duì)論，含第1-4章：1.經(jīng)典狹義相對(duì)論；2.量子力學(xué)、經(jīng)典力學(xué)和狹義相對(duì)論；3.粒子相互作用的微觀形式；4.量子力學(xué)中的群論。 第二部分 廣義相對(duì)論，含第5-9章：5.廣義相對(duì)論基礎(chǔ)； 6.彎曲時(shí)空背景中的量子力學(xué)；7.視界與陷俘區(qū)的物理學(xué)； 8.宇宙學(xué)； 9.相互作用系統(tǒng)的引力。

本書以物理系和自然哲學(xué)領(lǐng)域的大學(xué)生和研究生以及數(shù)學(xué)和粒子物理領(lǐng)域的研究人員為主要的讀者對(duì)象。對(duì)于物理模型以及與主流物理學(xué)自洽的實(shí)驗(yàn)感興趣的理論物理與自然哲學(xué)家也是一部重要的參考書。但閱讀本書的讀者應(yīng)當(dāng)具有量子力學(xué)、廣義相對(duì)論、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)和物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。

第9篇：量子物理學(xué)范文

一、反常霍爾效應(yīng)的前世

（一）霍爾效應(yīng)

霍爾效應(yīng)是美國物理學(xué)家霍爾于1879年發(fā)現(xiàn)的一個(gè)物理效應(yīng)。在一個(gè)通有電流的導(dǎo)體中，如果施加一個(gè)垂直于電流方向的磁場，由于洛倫茲力的作用，電子的運(yùn)動(dòng)軌跡將產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，從而在垂直于電流和磁場方向的導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電壓，這一現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)。

霍爾效應(yīng)在應(yīng)用技術(shù)中非常重要，特別是在現(xiàn)代汽車上廣泛得到應(yīng)用。

（二）量子霍爾效應(yīng)

作為微觀電子世界的量子行為在宏觀尺度上的完美體現(xiàn)，量子霍爾效應(yīng)（強(qiáng)磁場中，縱向電壓和橫向電流的比值隨著磁場增強(qiáng)而出現(xiàn)的量子化特點(diǎn)）一直在凝聚態(tài)物理研究中占據(jù)著極其重要的地位。1980年左右，德國科學(xué)家馮·克利青發(fā)現(xiàn)了整數(shù)量子霍爾效應(yīng)，獲得1985年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1982年，美國物理學(xué)家崔琦和施特默等發(fā)現(xiàn)了分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)，這個(gè)效應(yīng)不久由另一位美國物理學(xué)家勞弗林給出理論解釋，他們?nèi)藰s獲1998年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

量子霍爾效應(yīng)在未來電子器件中發(fā)揮特殊的作用，可以用于制備低能耗的高速電子器件。例如，如果把量子霍爾效應(yīng)引入計(jì)算機(jī)芯片，將會(huì)克服電腦的發(fā)熱和能量耗散問題。然而它需要的強(qiáng)磁場設(shè)備不但價(jià)格昂貴，而且體積龐大（衣柜大?。膊贿m合于個(gè)人電腦和便攜式計(jì)算機(jī)。

二、反常量子霍爾效應(yīng)

1880年，霍爾在研究磁性金屬的霍爾效應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，即使不加外磁場也可以觀測到霍爾效應(yīng)，這種零磁場中的霍爾效應(yīng)就是反?；魻栃?yīng)。反?；魻栃?yīng)與普通的霍爾效應(yīng)在本質(zhì)上完全不同，反常霍爾效應(yīng)是由于材料本身的自發(fā)磁化而產(chǎn)生的，因此這是一個(gè)全新的量子效應(yīng)，有可能是量子霍爾效應(yīng)家族的最后一個(gè)重要成員。如果能在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)零磁場中的量子霍爾效應(yīng)，利用其無耗散的邊緣態(tài)發(fā)展新一代的低能耗晶體管和電子學(xué)器件，從而解決電腦發(fā)熱問題和其它的一些瓶頸問題，推動(dòng)信息技術(shù)的進(jìn)步。但反?；魻栃?yīng)的量子化對(duì)材料性質(zhì)的要求非?？量?，美國、德國、日本等科學(xué)家未取得最后成功。

2009年，清華大學(xué)薛其坤院士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)向量子反常霍爾效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)發(fā)起沖擊。

2010年，中科院物理所的方忠、戴希理論團(tuán)隊(duì)與拓?fù)浣^緣體理論的開創(chuàng)者之一、斯坦福大學(xué)的張首晟等合作，提出了實(shí)現(xiàn)量子反?；魻栃?yīng)的最佳體系。由清華大學(xué)的薛其坤、王亞愚、陳曦、賈金鋒研究組，與中科院物理所的馬旭村、何珂、王立莉研究組及呂力研究組組成的實(shí)驗(yàn)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)合作，開始向量子反常霍爾效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)發(fā)起沖擊。截止到2013年的四年中，團(tuán)隊(duì)生長和測量了1000多個(gè)樣品，利用分子束外延的方法使之長出一層幾納米厚的薄膜，然后再摻進(jìn)去鉻離子，生長了高質(zhì)量的磁性摻雜拓?fù)浣^緣體薄膜，將其制備成輸運(yùn)器件并在幾毫開的極低溫度環(huán)境下對(duì)其磁電阻和反?；魻栃?yīng)進(jìn)行了精密測量。終于發(fā)現(xiàn)在一定的外加?xùn)艠O電壓范圍內(nèi)，此材料在零磁場中的反?；魻栯娮柽_(dá)到了量子霍爾效應(yīng)的特征值h/e2～25800歐姆，世界難題得以攻克。薛其坤院士說：這是我們團(tuán)隊(duì)精誠合作、聯(lián)合攻關(guān)的共同成果，是中國科學(xué)家的集體榮譽(yù)。

三、量子反常霍爾效應(yīng)的意義及發(fā)展前景

量子反?；魻栃?yīng)之所以如此重要，是因?yàn)樾?yīng)可能在未來電子器件中發(fā)揮特殊作用，無需高強(qiáng)磁場，就可以制備低能耗的高速電子器件，例如極低能耗的芯片——這意味著計(jì)算機(jī)未來可能更新?lián)Q代。

霍爾效應(yīng)是諾貝爾獎(jiǎng)的富礦。最近一次也是第三次與霍爾效應(yīng)有關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)是2010年的諾貝爾物理獎(jiǎng)。2005年，英國科學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功地在實(shí)驗(yàn)中從石墨中分離出石墨烯，在常溫下觀察到量子霍爾效應(yīng)。他們于2010年獲諾獎(jiǎng)。石墨烯這種“超薄的碳膜”厚度只有0.335納米，是至今發(fā)現(xiàn)的厚度最薄和強(qiáng)度最高的材料。

此外，量子自旋霍爾效應(yīng)于2007年被發(fā)現(xiàn)，2010年獲得歐洲物理獎(jiǎng)，2012年獲得美國物理學(xué)會(huì)巴克利獎(jiǎng)。