導(dǎo)語：如何才能寫好一篇量子力學(xué)的特性，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

量子力學(xué)解釋遇到的困難，通常包括：數(shù)學(xué)形式的抽象、明顯的非決定論；測量的不可逆性；測量中觀察者的作用；制備與測量的區(qū)分；在相隔遙遠(yuǎn)的客體之間的關(guān)聯(lián)；波粒二象性的疑團(tuán)等等。將近一個世紀(jì)以來，已經(jīng)發(fā)展出幾十種解釋，各有優(yōu)劣，爭論異常激烈。其中長期以來占據(jù)統(tǒng)治地位的是由波爾和海森堡于1927年提出并逐漸發(fā)展起來的所謂哥本哈根解釋，幾乎成為了標(biāo)準(zhǔn)解釋。這種解釋的最大問題在于它的“反實(shí)在性”，因而受到許多質(zhì)疑和反對。本書所建議的“交易解釋”（TI）正是針對這一要害建立的。它是1986年由J.G.Cramer 受到WheelerFeynman的光吸收理論啟發(fā)而首創(chuàng)的。其基本觀點(diǎn)認(rèn)為一個量子事件是由于超前波與推遲波的一種“牽手”，完成一種“交易”形成的。它明顯是一種非定域的解釋，與最近關(guān)于檢驗(yàn)Bell不等式的實(shí)驗(yàn)自洽，同時又能夠滿足相對論的協(xié)變性和因果規(guī)律。本書作者接受并推廣了這種解釋，在書中詳細(xì)地把這種解釋與哥本哈根解釋進(jìn)行了比較，特別強(qiáng)調(diào)了對于所謂的一些佯謬的不同處理。這種解釋最大的優(yōu)勢在于可以把量子力學(xué)波函數(shù)解釋為在空間真實(shí)傳播的物理的波，而不是像哥本哈根解釋中認(rèn)為的只是人們知識的數(shù)學(xué)表示。它對于波函數(shù)的復(fù)數(shù)特性以及所謂的“扁縮”給出了清楚的理解。同時對于量子力學(xué)解釋與量子力學(xué)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的關(guān)系進(jìn)行了深入的討論。作者認(rèn)為這種解釋會給量子力學(xué)解釋長期存在的許多難題的解決提供希望。

全書內(nèi)容分成9章：1.導(dǎo)言：量子特性；2.示意圖對版圖；3.原始的TI：基礎(chǔ)；4.新的TI：可能主義者交易解釋（PTI）；5.挑戰(zhàn)、答復(fù)和應(yīng)用；6.PTI和相對論；7.PTI中可能性的形而上學(xué)；8.PTI 和“時空”；9.后記：超越視覺。

本書是一部關(guān)于量子力學(xué)解釋問題的學(xué)術(shù)專著，代表了當(dāng)前有一定影響的一派主張，當(dāng)然也有不少對于該觀點(diǎn)的質(zhì)疑，因此，尚不能認(rèn)為是一種完整的成熟觀點(diǎn)。讀懂該書需要有較高深的量子力學(xué)知識基礎(chǔ)和對于各種量子力學(xué)解釋的深入了解。對于物理學(xué)和自然科學(xué)的哲學(xué)問題感興趣的研究人員和研究生，這是一部值得一讀的參考書。

篇2

隨著高科技的發(fā)展，手機(jī)、筆記本、平板電腦等小型電子設(shè)備在我們的生活中得到了廣泛應(yīng)用，以晶體管為中心的半導(dǎo)體技術(shù)使這些成為可能。固態(tài)晶體管的發(fā)明已成為人類在過去一個世紀(jì)中最重要的科技進(jìn)步，其影響力遍及我們生活的各個方面。

將電子設(shè)備的尺度再降低一個等級，就到了納米層次，在納米維度上理解電流的特性越來越重要。本書力求對從宏觀尺度到原子層次的傳輸現(xiàn)象做一個深入淺出的概述。有兩種方法可以制造納米尺度的設(shè)備，一種是自上而下的方法，這種方法在半導(dǎo)體工業(yè)中已被成功應(yīng)用，另一種是自下而上的方法，這種方法正是目前納米科學(xué)研究的前沿。自下而上的納米技術(shù)并不能完全取代自上而下的技術(shù)，兩者往往相輔相成。但無論哪種方法，都需要深刻理解納米尺度的傳輸效應(yīng)。

本書共分為6章：1.量子力學(xué)的基本概念及其與材料電特性的關(guān)系，并從量子力學(xué)角度對電阻和晶體管中的傳輸效應(yīng)進(jìn)行了解釋；2.從量子力學(xué)角度闡述了電流、電壓和電阻之間的量子特征關(guān)系；3.量子與宏觀區(qū)域的邊界，并介紹了幾何、尺寸和微觀結(jié)構(gòu)是如何影響納米尺度下的阻抗特性的；4.用于在納米尺度下探測結(jié)構(gòu)電特性的技術(shù)――掃描探針顯微鏡方法；5.電流產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)――納米線中的熱效應(yīng)和電子遷移，這些負(fù)面效應(yīng)非常重要，因?yàn)槲⑻幚砥髦芯w管的收縮會造成它們之間的連接體也產(chǎn)生收縮，而納米尺度上小線的回彈性與微米尺度上長線的回彈性不同；6.分子電子學(xué)，通過對這一領(lǐng)域的研究有望實(shí)現(xiàn)新型的電路功能。

本書可作為量子力學(xué)、掃描探針顯微鏡法和電子傳輸?shù)娜腴T參考書。

篇3

楹我豢盼佬塹姆⑸洌引發(fā)了這么大關(guān)注？這要從其魔法般的特性說起。

大約一百多年前，我們生活在一個很“經(jīng)典”的宇宙里，一切都合乎常情，沒有什么奇怪表現(xiàn)。隨后，量子理論出現(xiàn)了。

突然間，事物的表現(xiàn)不再總是合乎一個理性的人的料想了。在微觀尺度上，一個粒子可以同時處于兩個地方，甚至可以同時向兩個不同的方向運(yùn)動。而且粒子之間可以互相糾纏―通過某種方式即時地遠(yuǎn)程感知、影響對方。

起源于1900年的普朗克量子力學(xué)，描述了這些看似魔法的物理現(xiàn)象。這套理論不斷獲得實(shí)驗(yàn)支持，在一百多年里催生了許多重大發(fā)明――原子彈、激光、晶體管、核磁共振等，改變了世界面貌。

量子信息技術(shù)是量子力學(xué)的最新發(fā)展。其中，用這一技術(shù)有望打造“不可攔截”的密鑰，讓通信高度保密。而未來的量子計算機(jī)，可能會比傳統(tǒng)計算機(jī)快億萬倍。這些特性看似魔法，未來卻會成為尋常事。

中國此次發(fā)射量子衛(wèi)星的主要任務(wù)是，執(zhí)行星地高速量子密鑰分發(fā)、廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)、星地量子糾纏分發(fā)以及地星量子隱形傳態(tài)等多項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)。這都是量子信息技術(shù)的最前沿研究，自然舉世矚目。

但是，要讓看似魔法的效果真正實(shí)現(xiàn)，還需要長期艱苦卓絕的努力。因?yàn)?，搞基礎(chǔ)科學(xué)研究，需要耐得住寂寞、甘坐冷板凳以及長期的積累。

量子、引力波等許多看似枯燥無味或高深難懂的基礎(chǔ)研究，之所以吸引全球各主要國家持之以恒地研究投入，正在于它們都有著引發(fā)魔法般巨變的前景。量子力學(xué)已經(jīng)引發(fā)了社會巨變。例如，電磁波的發(fā)現(xiàn)最終使人類有了無線電通信和手機(jī)，在狹義相對論中質(zhì)能關(guān)系理論的指導(dǎo)下，科學(xué)家最終制造出了原子彈、氫彈和核反應(yīng)堆，衛(wèi)星定位等技術(shù)也借助了狹義相對論的知識。基礎(chǔ)科學(xué)研究可以帶給人類什么？它帶給人類無窮的可能。前沿基礎(chǔ)研究，探索的是“魔法”的奧秘，必將帶來社會進(jìn)步。

在今年引力波發(fā)現(xiàn)后，美國麻省理工學(xué)院校長拉斐爾?賴夫的公開信中的一段話發(fā)人深?。骸盎A(chǔ)科學(xué)研究往往是艱苦的、嚴(yán)謹(jǐn)且緩慢的，但不要忘記，它又是震撼性的、革命性的和具有催化作用的。如果沒有基礎(chǔ)科學(xué)，最好的設(shè)想就無法得到改進(jìn)，‘創(chuàng)新’也只能是修修補(bǔ)補(bǔ)。只有基礎(chǔ)科學(xué)進(jìn)步，社會才能進(jìn)步?！?/p>

篇4

[關(guān)鍵詞]量子體系對稱性守恒定律

一、引言

對稱性是自然界最普遍、最重要的特性。近代科學(xué)表明，自然界的所有重要的規(guī)律均與某種對稱性有關(guān)，甚至所有自然界中的相互作用，都具有某種特殊的對稱性——所謂“規(guī)范對稱性”。實(shí)際上，對稱性的研究日趨深入，已越來越廣泛的應(yīng)用到物理學(xué)的各個分支：量子論、高能物理、相對論、原子分子物理、晶體物理、原子核物理，以及化學(xué)（分子軌道理論、配位場理論等）、生物（DNA的構(gòu)型對稱性等）和工程技術(shù)。

何謂對稱性？按照英國《韋氏國際辭典》中的定義：“對稱性乃是分界線或中央平面兩側(cè)各部分在大小、形狀和相對位置的對應(yīng)性”。這里講的是人們觀察客觀事物形體上的最直觀特征而形成的認(rèn)識，也就是所謂的幾何對稱性。

關(guān)于對稱性和守恒定律的研究一直是物理學(xué)中的一個重要領(lǐng)域，對稱性與守恒定律的本質(zhì)和它們之間的關(guān)系一直是人們研究的重要內(nèi)容。在經(jīng)典力學(xué)中，從牛頓方程出發(fā)，在一定條件下可以導(dǎo)出力學(xué)量的守恒定律，粗看起來，守恒定律似乎是運(yùn)動方程的結(jié)果．但從本質(zhì)上來看，守恒定律比運(yùn)動方程更為基本，因?yàn)樗硎隽俗匀唤绲囊恍┢毡榉▌t，支配著自然界的所有過程，制約著不同領(lǐng)域的運(yùn)動方程．物理學(xué)關(guān)于對稱性探索的一個重要進(jìn)展是諾特定理的建立，定理指出，如果運(yùn)動定律在某一變換下具有不變性，必相應(yīng)地存在一條守恒定律．簡言之，物理定律的一種對稱性，對應(yīng)地存在一條守恒定律．經(jīng)典物理范圍內(nèi)的對稱性和守恒定律相聯(lián)系的諾特定理后來經(jīng)過推廣，在量子力學(xué)范圍內(nèi)也成立．在量子力學(xué)和粒子物理學(xué)中，又引入了一些新的內(nèi)部自由度,認(rèn)識了一些新的抽象空間的對稱性以及與之相應(yīng)的守恒定律，這就給解決復(fù)雜的微觀問題帶來好處，尤其現(xiàn)在根據(jù)量子體系對稱性用群論的方法處理問題，更顯優(yōu)越。

在物理學(xué)中，尤其是在理論物理學(xué)中，我們所說的對稱性指的是體系的拉格朗日量或者哈密頓量在某種變換下的不變性。這些變換一般可分為連續(xù)變換、分立變換和對于內(nèi)稟參量的變換。每一種變換下的不變性，都對應(yīng)一種守恒律，意味著存在某種不可觀測量。例如，時間平移不變性，對應(yīng)能量守恒，意味著時間的原點(diǎn)不可觀測；空間平移評議不變性，對應(yīng)動量守恒，意味著空間的絕對位置不可觀測；空間旋轉(zhuǎn)不變性，對應(yīng)角動量守恒，意味著空間的絕對方向不可觀測，等等。在物理學(xué)中對稱性與守恒定律占著重要地位,特別是三個普遍的守恒定律——動量、能量、角動量守恒，其重要性是眾所周知，并且在工程技術(shù)上也得到廣泛的應(yīng)用。因此，為了對守恒定律的物理實(shí)質(zhì)有較深刻的理解，必須研究體系的時空對稱性與守恒定律之間的關(guān)系。

本文將著重討論非相對論情形下討論量子體系的時空對稱性與三個守恒定律的關(guān)系，并在最后給出一些我們常見的對稱變換與守恒定律的簡單介紹。

二、對稱變換及其性質(zhì)

一個力學(xué)系統(tǒng)的對稱性就是它的運(yùn)動規(guī)律的不變性，在經(jīng)典力學(xué)里，運(yùn)動規(guī)律由拉格朗日函數(shù)決定，因而時空對稱性表現(xiàn)為拉格朗日函數(shù)在時空變換下的不變性．在量子力學(xué)里，運(yùn)動規(guī)律是薛定諤方程，它決定于系統(tǒng)的哈密頓算符，因此，量子力學(xué)系統(tǒng)的對稱性表現(xiàn)為哈密頓算符的不變性。

對稱變換就是保持體系的哈密頓算符不變的變換．在變換S（例如空間平移、空間轉(zhuǎn)動等）下，體系的任何狀態(tài)ψ變?yōu)棣转╯）。

三、對稱變換與守恒量的關(guān)系

經(jīng)典力學(xué)中守恒量就是在運(yùn)動過程中不隨時間變化的量，從此考慮過渡到量子力學(xué)，當(dāng)是厄米算符，則表示某個力學(xué)量，而

然而,當(dāng)不是厄米算符,則就不表示力學(xué)量.但是，若為連續(xù)變換時，我們就很方便的找到了力學(xué)量守恒。

設(shè)是連續(xù)變換，于是可寫成為=1+IλF,λ為一無窮小參量，當(dāng)λ0時，為恒等變換。考慮到除時間反演外，時空對稱變換都是幺正變換，所以

（8）式中忽略λ的高階小量，由上式看到

即F是厄米算符，F(xiàn)稱為變換算符的生成元。由此可見，當(dāng)不是厄米算符時，與某個力學(xué)量F相對應(yīng)。再根據(jù)可得

可見F是體系的一個守恒量。

從上面的討論說明，量子體系的對稱性，對應(yīng)著力學(xué)量的守恒，下面具體討論時空對稱性與動量、能量、角動量守恒。

1.空間平移不變性（空間均勻性）與動量守恒。

空間平移不變性就是指體系整體移動δr時，體系的哈密頓算符保持不變．當(dāng)沒有外場時，體系就是具有空間平移不變性。

設(shè)體系的坐標(biāo)自r平移到，那么波函數(shù)ψ(r)變換到ψ(s)(r)

2.空間旋轉(zhuǎn)不變性（空間各向同性）與角動量守恒

空間旋轉(zhuǎn)不變性就是指體系整體繞任意軸n旋δφ時，體系的哈密頓算符不變。當(dāng)體系處于中心對稱場或無外場時，體系具有空間旋轉(zhuǎn)不變性。

3.時間平移不變性與能量守恒

時間平移不變性就是指體系作時間平移時，其哈密頓算符不變。當(dāng)體系處于不變外場或沒有外場時，體系的哈密頓算符與時間無關(guān)（），體系具有時間平移不變性。

和空間平移討論類似，時間平移算符δt對波函數(shù)的作用就是使體系從態(tài)變?yōu)闀r間平移態(tài)：

同樣，將（27）式的右端在T的領(lǐng)域展開為泰勒級數(shù)

四、結(jié)語

從上面的討論我們可以看到，三個守恒定律都是由于體系的時空對稱性引起的，這說明物質(zhì)運(yùn)動與時間空間的對稱性有著密切的聯(lián)系，并且這三個守恒定律的確立為后來認(rèn)識普遍運(yùn)動規(guī)律提供了線索和啟示，曾加了我們對對稱性和守恒定律的認(rèn)識．對稱性和守恒定律之間的聯(lián)系，使我們認(rèn)識到，任何一種對稱性，或者說一種拉格朗日或哈密頓的變換不變性，都對應(yīng)著一種守恒定律和一種不可觀測量，這一結(jié)論在我們的物理研究中具有極其重要的意義，尤其是在粒子物理學(xué)和物理學(xué)中，重子數(shù)守恒、輕子數(shù)守恒和同位旋守恒等內(nèi)稟參量的守恒在我們的研究中起著重要的作用．下表中我們簡要給出一些對稱性和守恒律之間的關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

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［8］李政道.場論與粒子物理（上冊）.科學(xué)出版社，1980.112-119.

篇5

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，人們無法對理論物理學(xué)的一些結(jié)構(gòu)及時通過觀察和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)，這就使得人們從認(rèn)識論和方法論角度對物理學(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)前評價變得十分重要；二是當(dāng)今各種物理學(xué)理論（如相對論和量子論）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)識論與方法論以及加強(qiáng)對物理學(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、時間、空間、宇宙等也同時是哲學(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，對這些基本概念的理解，往往是各個哲學(xué)流派之間爭論的焦點(diǎn)。而對這些概念的哲學(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)時并沒有深刻的理解這個概念實(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)識論觀念也有了重大的轉(zhuǎn)變。

當(dāng)人們對邁克爾遜—莫雷實(shí)驗(yàn)的否定結(jié)果迷惑不解時，彭加勒、洛侖茲等人為了維護(hù)牛頓的絕對時空不得不提出“虛擬時間”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時間并非是有物理意義的真實(shí)時間，而彭加勒、洛侖茲等人認(rèn)為是“虛擬時間”的概念卻是在實(shí)際觀測中可以測量到的真實(shí)時間，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論。從這里又引發(fā)了一輪重新認(rèn)識時間和空間這一對古老哲學(xué)概念的熱潮。

隨著廣義相對論的提出和現(xiàn)代宇宙學(xué)的建立，使人們對時間和空間的研究進(jìn)入了一個新階段。哲學(xué)家們紛紛依據(jù)物理學(xué)的最新研究成果對時間空間概念進(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)工作者通過對相對論時間和空間概念與物質(zhì)運(yùn)動、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)年對時間和空間這對哲學(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“宇宙”概念也有了新的認(rèn)識，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)?？墒牵?dāng)人們正沉浸在廣義相對論解決宇宙演化問題所取得的成就時，卻不得不沮喪地發(fā)現(xiàn)，所有已知的物理學(xué)定律在廣義相對論時空曲面的奇點(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，那么只好把這個問題留給上帝，膽敢問這個問題的人，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“虛時間”的概念。雖然如他自己所說：“虛時間”是一個意義明確的數(shù)學(xué)概念，“就普遍的量子力學(xué)而言，我們可以把我們對虛時和歐幾里得時空的運(yùn)用，僅僅視作一個計算實(shí)時空答案的數(shù)學(xué)方法（或手段）?！保ā玻?）〕，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。它既不會被創(chuàng)造，也不會被消滅，它將只是存在”。（〔（8）〕，第164頁）而“虛時間”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)成時空邊界的困難，讓物理學(xué)定律在任何時空區(qū)間都有效。正是有這個意義上霍金認(rèn)為：“所謂的虛時實(shí)際上是實(shí)的，而我們所說的實(shí)時只是我們想象中虛構(gòu)的事物”，“也許我們所說的虛時實(shí)際上是更基本的東西，而我們稱作實(shí)時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。”（〔（8）〕，第168頁）

霍金對科學(xué)理論的看法持有工具論的立場，但對于“虛時間”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)理論所描述的時空概念又看成是絕對不可改變的，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，可能對我們會有所啟發(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?！保ā玻?5）〕，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。它們不可避免地會逐步上升為哲學(xué)范疇。對這些新概念的產(chǎn)生和普及，物理學(xué)有很大的貢獻(xiàn)，正是由于本世紀(jì)對遠(yuǎn)離平衡態(tài)熱力學(xué)的研究，才加深了人們對時間方向性，對物質(zhì)系統(tǒng)的演化，對有序、無序、混沌等等物質(zhì)狀態(tài)的認(rèn)識，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“質(zhì)量”這個概念在經(jīng)典力學(xué)與相對論中的不同涵義，以及“電子”這個術(shù)語在不同時期指稱對象意義變化的分析，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“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新物理概念的分析。從這個意義上說，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物理學(xué)前沿所涉及到的一些基本哲學(xué)問題，如認(rèn)識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)識主體認(rèn)識局限性的結(jié)果？進(jìn)而，到對微觀客體行為的理論描述究竟應(yīng)當(dāng)堅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擲骰子？物理理論的每個元素是否都必須在實(shí)在中有它的對應(yīng)物，亦或物理理論只是一種對實(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在科學(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)成就對哲學(xué)思維方式的影響應(yīng)當(dāng)說有劃時代的意義。從康德提出星云假說開始在當(dāng)時占統(tǒng)治地位的形而上學(xué)世界觀上打開了第一個缺口，但完成這個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)識的某些界限（例如長期準(zhǔn)確天氣預(yù)報的不可能）也是可知，甚至是認(rèn)識深化的表現(xiàn)。對看似無序的混沌現(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，對世界作一個總體的描繪和系統(tǒng)全面的認(rèn)識就是它的首要任務(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，甚至根本對立，尤其是當(dāng)他們面對最新的科學(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，更會使哲學(xué)家們對這些科學(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，這個目前得到量子色動力學(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？對這個問題的爭論正在繼續(xù)進(jìn)行。

相對論的建立不僅賦予時間和空間概念以新的含義，而且極大地改變了人們對自然圖景的看法，尤其是廣義相對論對宇宙時空幾何結(jié)構(gòu)的描述，使從牛頓時代建立起來的宇宙圖景發(fā)生了重大的變革?，F(xiàn)代宇宙學(xué)的誕生向人們描繪了一幅宇宙演化的生動圖景，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宇宙時空結(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，我們這個時代已經(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)識原則，去構(gòu)筑最新的完整的自然圖景。這顯然對哲學(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)。任何對自然圖景的描述，都不可能脫離這個基礎(chǔ)。這一發(fā)展趨勢只是為物理學(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)似乎是下個世紀(jì)物理學(xué)發(fā)展的一個方向。如何為實(shí)現(xiàn)這個目標(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熱門問題。

美國哲學(xué)家蒯因曾經(jīng)把知識體系比喻成為一個整體場。他說：“整個科學(xué)是一個力場，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?！保ā玻?8）〕，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整體的知識場，“根據(jù)任何單一的相反經(jīng)驗(yàn)要給哪些陳述的再評價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?，F(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)動的特征。

首先，現(xiàn)代物理學(xué)對物質(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)生了古希臘時期，是人類對宏觀事件進(jìn)行思維時對規(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，由于物質(zhì)決定意識，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，正如我們在上面敘述中已經(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這些概念的澄清。上述研究當(dāng)然也離不開對物理學(xué)方法的反思和創(chuàng)造?？傊?dāng)代物理學(xué)哲學(xué)是對物理學(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，它的研究既會對物理學(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)識論和方法論的各個方面，又會對豐富和發(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，都曾提出過令當(dāng)時還健在的量子力學(xué)創(chuàng)始人和眾多諾貝爾物理學(xué)獎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)會就更少。我們熱情地期待，會有更多的哲學(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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（21）殷正坤、邱仁宗：《科學(xué)哲學(xué)引論》，華中理工大學(xué)出版社，1996年。

篇6

天體物理學(xué)屬于應(yīng)用物理學(xué)的范疇，是研究天體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、物理狀態(tài)和演化規(guī)律的天文學(xué)分支學(xué)科。由于天體物理學(xué)是一門很廣泛的學(xué)問，天文物理學(xué)家通常應(yīng)用很多不同學(xué)術(shù)領(lǐng)域的知識，包括力學(xué)、電磁學(xué)、統(tǒng)計力學(xué)、量子力學(xué)、相對論、粒子物理學(xué)等。

本書作者Leonard S Kisslinger是美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)教授，他意在使任何學(xué)科的學(xué)生對于近幾十年天體物理學(xué)取得的那些令人興奮和感到神秘的發(fā)展有一些了解。本書解釋了宇宙從早期到現(xiàn)在的演化過程，運(yùn)用通俗易懂的講述方式使任何一個擁有高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的大學(xué)生都能夠理解。

全書由10章組成：1.天體物理學(xué)的物理概念：速度、加速度、動量和能量的基本概念，溫度（作為一種能量形式），力和牛頓運(yùn)動學(xué)定律；2.力和粒子：基本粒子的標(biāo)準(zhǔn)模型，原子、原子核、重子等；3.哈勃定律―宇宙膨脹：首先定義和討論了光的多普勒頻移和紅移，然后從星系中光的多普勒頻移的測量回顧了哈勃定律，最后討論了宇宙的膨脹；4.恒星、星系等：地球怎樣繞著太陽旋轉(zhuǎn)，太陽（作為一個熔爐）的特性，大質(zhì)量恒星由于引力坍塌導(dǎo)致脈沖星和黑洞形成的過程；5.中微子振蕩、對稱性和脈沖星沖擊：稱為中微子振蕩的中微子相互轉(zhuǎn)化的三種標(biāo)準(zhǔn)模型的重要屬性，怎樣利用中微子振蕩來測量宇稱性、電荷共軛和時間演化對稱性，通過中微子發(fā)射來解釋脈沖星沖擊的可能原因；6.愛因斯坦狹義和廣義相對論：狹義相對論中的重要假設(shè)，以及由此產(chǎn)生的長度收縮和時間膨脹，由洛倫茲變換得到的附加速度的愛因斯坦方程與假設(shè)的相一致性，利用相對動量和張量簡單討論了廣義相對論；7.從廣義相對論得到的宇宙的半徑和溫度：宇宙的弗里德曼方程、宇宙膨脹的引力輻射和重力波，以及引力量子場理論；8.宇宙微波背景輻射：宇宙微波背景輻射相關(guān)的一些概念，重點(diǎn)是溫度和時間的相關(guān)性；9.電弱相變（Electroweak phase Transition）：定義了量子力學(xué)的相變和潛伏熱，重點(diǎn)討論了電弱理論和電弱相變，電弱相變和其產(chǎn)生的重力波間磁場的建立過程；10.量子色動力學(xué)相變：量子色動力學(xué)相變和銀河系和星系團(tuán)之間磁場的關(guān)系，由于相對論性的重離子碰撞量子色動力的產(chǎn)生。

本書的目的是使大學(xué)生理解描述宇宙演化的基本物理概念，并基于此講述早期到現(xiàn)在宇宙演化背后的天文物理學(xué)理論。本書不要求學(xué)生有太深的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，適用于所有對科學(xué)尤其是天文科學(xué)感興趣的大學(xué)生，同時也適合于對這些話題感興趣的讀者。

篇7

人們通常把材料、信息和能源　人們通常把材料、信息和能源并列為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱，并認(rèn)為他們是現(xiàn)代社會賴以生存和發(fā)展的基本條件之一。在這三大支柱中，材料科學(xué)顯得尤為重要，可以說材料科學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要支撐，這主要體現(xiàn)在材料是人類社會進(jìn)步的里程碑，而先進(jìn)材料是高新技術(shù)發(fā)展和社會現(xiàn)代化的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，也因?yàn)樾畔⒑湍茉醇夹g(shù)的發(fā)展都與材料科學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展密切相關(guān)。材料一直是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，但材料科學(xué)的提出卻是20世紀(jì)60年代初的事情，也是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。隨著人們對材料的制備、微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間關(guān)系等研究的逐步深入，各種材料體系，如金屬材料、高分子材料、陶瓷材料等都已相繼建立起來。對不同材料的研究可以相互借鑒，也使得不同材料之間的相互替代和補(bǔ)充成為可能，由此也出現(xiàn)了復(fù)合材料的概念并得到了廣泛應(yīng)用。隨著人們對材料研究的深入，逐漸形成了材料科學(xué)與工程這門學(xué)科。這門學(xué)科除了研究材料的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系等基礎(chǔ)研究之外，還研究材料在制備過程中的工藝和工程技術(shù)問題。現(xiàn)在一般認(rèn)為，材料科學(xué)與工程主要包括組成與結(jié)構(gòu)、合成與制備、性質(zhì)及使用效能等四個方面，它是關(guān)于材料成份、結(jié)構(gòu)、工藝與它們的性能和用途之間的有關(guān)知識的開發(fā)和應(yīng)用的科學(xué)。由此可以看出，材料科學(xué)與工程科學(xué)有多學(xué)科交叉、與實(shí)際應(yīng)用密切相關(guān)等特點(diǎn)，并且也是一門正在發(fā)展中的科學(xué)。作為一級學(xué)科，材料科學(xué)與工程學(xué)科下設(shè)有材料物理與化學(xué)、材料學(xué)、材料加工工程三個二級學(xué)科。按照我國的專業(yè)規(guī)劃，材料科學(xué)與工程學(xué)科以材料學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)學(xué)習(xí)材料科學(xué)與工程專業(yè)的基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)技能，并將其應(yīng)用于材料的合成、制備、結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用等方面。更進(jìn)一步講，材料科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)具備包括金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料等材料領(lǐng)域的科學(xué)與工程方面較寬的基礎(chǔ)知識，能在各種材料的制備、加工成型、材料結(jié)構(gòu)與性能等領(lǐng)域從事科學(xué)研究與教學(xué)、技術(shù)開發(fā)、工藝和設(shè)備設(shè)計、技術(shù)改造及經(jīng)營管理等方面工作的科學(xué)研究與工程技術(shù)人才。金屬材料領(lǐng)域涉及的金屬磁性材料和無機(jī)非金屬材料領(lǐng)域涉及的陶瓷基鐵氧體材料都已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。高分子領(lǐng)域的有機(jī)磁體，目前正在成為國際上研究的熱點(diǎn)，也是軟物理研究的一個重要領(lǐng)域。由此可以看出，材料科學(xué)與工程領(lǐng)域涉及的各個方面，都可以看到磁性材料的影子。材料一般分成結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類，磁性材料作為具有特定物理功能的材料，在功能材料中占有很大的比重。當(dāng)前功能材料的研究和開發(fā)的熱點(diǎn)集中在光電子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物醫(yī)用材料、超導(dǎo)材料、功能高分子材料、先進(jìn)復(fù)合材料、智能材料以及生態(tài)環(huán)境材料等領(lǐng)域，這幾類材料幾乎都與磁性材料有直接或間接的關(guān)系，各類材料的磁學(xué)性質(zhì)無疑也是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)問題。

隨著社會的發(fā)展，特別是信息功能材料的發(fā)展和應(yīng)用的日益廣泛，作為功能材料基礎(chǔ)的磁性材料得到了日益廣泛的應(yīng)用。與此相適應(yīng)的，在材料科學(xué)與工程學(xué)科的教學(xué)體系中，特別是在一些主干課程中都出現(xiàn)了與磁性材料相關(guān)的內(nèi)容也就成為歷史的必然。因?yàn)榇判圆牧蠌牟牧衔⒂^結(jié)構(gòu)上涉及到晶態(tài)材料、非晶態(tài)材料、納米晶材料，也涉及到金屬材料、陶瓷材料等無機(jī)材料，所以在《材料物理導(dǎo)論》中把“材料的傳導(dǎo)性和磁性”作為一個章節(jié)，《新材料概論》中與磁性有關(guān)的有“磁性材料”和“超導(dǎo)材料”兩個章節(jié)，《金屬功能材料》涉及到磁性的章節(jié)更多，有“磁性材料”、“金屬薄膜材料”、“非晶態(tài)金屬材料”、“信息材料”、“超導(dǎo)材料”及“智能金屬材料”等章節(jié)，在涉及到材料物理性能及測試的教材中，都會不可避免地涉及到磁學(xué)知識。在國外的教材中，情況也是如此，如《工程材料科學(xué)與設(shè)計》一書。在無機(jī)材料、陶瓷材料等課程中，也都會涉及到磁性材料，在材料物理性能的講授中，也必然會涉及到電性及磁性的內(nèi)容?？紤]到磁學(xué)知識的廣泛性及分散性，我校在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，有必要充分利用學(xué)校在這方面的優(yōu)勢，把磁學(xué)的相關(guān)知識單獨(dú)作為一門學(xué)科進(jìn)行講授，這樣既有利于學(xué)生對磁學(xué)知識有一個系統(tǒng)的理解，也可以適應(yīng)社會發(fā)展的需要。磁性材料作為一種非常重要的基礎(chǔ)功能材料，在社會中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，作為材料科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生，非常有必要對磁學(xué)及磁性材料的知識有一個專門的了解，這樣做會使學(xué)生受益終生。因?yàn)橐环矫嬗欣跀U(kuò)大他們的知識面和視野，也非常有利于他們就業(yè)；另一方面有的學(xué)生進(jìn)入研究生階段后，如果具備一些磁學(xué)相關(guān)知識，也非常有利于他們的學(xué)習(xí)和研究工作，《金屬材料結(jié)構(gòu)與性能》屬于材料科學(xué)與工程學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)教材和國內(nèi)外材料專業(yè)碩士的必修教材，也把“材料的磁性能”作為一個章節(jié)進(jìn)行講授。

作為重要的現(xiàn)代信息功能材料的磁性材料，其發(fā)展具有悠久的歷史，在這方面已經(jīng)有許多專門的文獻(xiàn)資料進(jìn)行了介紹，在此不再贅述。人類很早就開始了磁學(xué)的研究，但直到量子力學(xué)創(chuàng)立后，才對磁性的起源有了一個較為清晰的認(rèn)識，也就是說，磁性本質(zhì)上起源于物質(zhì)的量子性質(zhì)。這就說明要研究與磁性相關(guān)的現(xiàn)象，就必須具有《量子力學(xué)》的學(xué)習(xí)背景；要研究大量微觀粒子聚集體的磁學(xué)性質(zhì)，就必然要用到《熱力學(xué)統(tǒng)計物理》的知識；要研究固體的磁學(xué)性質(zhì)，也必然要對《固體物理》有深入的了解。所以，在學(xué)習(xí)《磁學(xué)》課程之前，必須要以這三門課程的學(xué)習(xí)為先導(dǎo)，而在材料科學(xué)與工程專業(yè)中作為專業(yè)基礎(chǔ)課，都會專門開設(shè)這三門課程，這也就為磁學(xué)課程的開設(shè)創(chuàng)造了有利條件。我校的探索實(shí)踐表明，在講授中應(yīng)以《磁性材料》課程為主線來進(jìn)行講授，并且適當(dāng)增加一些必要的磁學(xué)知識和磁測量知識，以利于學(xué)生的理解，也有利于學(xué)生對其他相關(guān)課程的學(xué)習(xí)。我校幾年來的實(shí)踐教學(xué)都收到了良好的效果。人們對納米結(jié)構(gòu)體系與新的量子效應(yīng)器件的研究已經(jīng)取得了許多新的進(jìn)展，有許多成果已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，并由此帶動了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級和技術(shù)進(jìn)步，從而掀起了納米科技熱潮。納米結(jié)構(gòu)由于具有納米微粒的特性，如量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等特點(diǎn)，又存在由納米結(jié)構(gòu)組合引起的新的效應(yīng)，如量子耦合效應(yīng)和協(xié)同效應(yīng)等，這些都屬于量子力學(xué)現(xiàn)象，現(xiàn)代納米科技研究也多是以這些效應(yīng)為出發(fā)點(diǎn)來進(jìn)行的，這些內(nèi)容也是材料科學(xué)與工程學(xué)科各門主干課程的重點(diǎn)內(nèi)容。磁學(xué)主要研究物質(zhì)的磁性及其起源，也就是研究與電子的自旋相關(guān)的性質(zhì)及理論。磁學(xué)從創(chuàng)立之初就一直在從事與量子效應(yīng)有關(guān)的知識研究。從量子力學(xué)創(chuàng)立至今，磁學(xué)從理論上對這些問題的探索已經(jīng)有將近一個世紀(jì)的時間，積累了豐富的知識，對磁學(xué)相關(guān)知識的學(xué)習(xí)，必然會大大促進(jìn)學(xué)生對材料科學(xué)與工程學(xué)科的學(xué)習(xí)和理解。

并列為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱，并認(rèn)為他們是現(xiàn)代社會賴以生存和發(fā)展的基本條件之一。在這三大支柱中，材料科學(xué)顯得尤為重要，可以說材料科學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要支撐，這主要體現(xiàn)在材料是人類社會進(jìn)步的里程碑，而先進(jìn)材料是高新技術(shù)發(fā)展和社會現(xiàn)代化的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，也因?yàn)樾畔⒑湍茉醇夹g(shù)的發(fā)展都與材料科學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展密切相關(guān)。材料一直是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，但材料科學(xué)的提出卻是20世紀(jì)60年代初的事情，也是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。隨著人們對材料的制備、微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間關(guān)系等研究的逐步深入，各種材料體系，如金屬材料、高分子材料、陶瓷材料等都已相繼建立起來。對不同材料的研究可以相互借鑒，也使得不同材料之間的相互替代和補(bǔ)充成為可能，由此也出現(xiàn)了復(fù)合材料的概念并得到了廣泛應(yīng)用。隨著人們對材料研究的深入，逐漸形成了材料科學(xué)與工程這門學(xué)科。這門學(xué)科除了研究材料的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系等基礎(chǔ)研究之外，還研究材料在制備過程中的工藝和工程技術(shù)問題?，F(xiàn)在一般認(rèn)為，材料科學(xué)與工程主要包括組成與結(jié)構(gòu)、合成與制備、性質(zhì)及使用效能等四個方面，它是關(guān)于材料成份、結(jié)構(gòu)、工藝與它們的性能和用途之間的有關(guān)知識的開發(fā)和應(yīng)用的科學(xué)。由此可以看出，材料科學(xué)與工程科學(xué)有多學(xué)科交叉、與實(shí)際應(yīng)用密切相關(guān)等特點(diǎn)，并且也是一門正在發(fā)展中的科學(xué)。作為一級學(xué)科，材料科學(xué)與工程學(xué)科下設(shè)有材料物理與化學(xué)、材料學(xué)、材料加工工程三個二級學(xué)科。按照我國的專業(yè)規(guī)劃，材料科學(xué)與工程學(xué)科以材料學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)學(xué)習(xí)材料科學(xué)與工程專業(yè)的基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)技能，并將其應(yīng)用于材料的合成、制備、結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用等方面。更進(jìn)一步講，材料科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)具備包括金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料等材料領(lǐng)域的科學(xué)與工程方面較寬的基礎(chǔ)知識，能在各種材料的制備、加工成型、材料結(jié)構(gòu)與性能等領(lǐng)域從事科學(xué)研究與教學(xué)、技術(shù)開發(fā)、工藝和設(shè)備設(shè)計、技術(shù)改造及經(jīng)營管理等方面工作的科學(xué)研究與工程技術(shù)人才。金屬材料領(lǐng)域涉及的金屬磁性材料和無機(jī)非金屬材料領(lǐng)域涉及的陶瓷基鐵氧體材料都已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。高分子領(lǐng)域的有機(jī)磁體，目前正在成為國際上研究的熱點(diǎn)，也是軟物理研究的一個重要領(lǐng)域。由此可以看出，材料科學(xué)與工程領(lǐng)域涉及的各個方面，都可以看到磁性材料的影子。材料一般分成結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類，磁性材料作為具有特定物理功能的材料，在功能材料中占有很大的比重。當(dāng)前功能材料的研究和開發(fā)的熱點(diǎn)集中在光電子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物醫(yī)用材料、超導(dǎo)材料、功能高分子材料、先進(jìn)復(fù)合材料、智能材料以及生態(tài)環(huán)境材料等領(lǐng)域，這幾類材料幾乎都與磁性材料有直接或間接的關(guān)系，各類材料的磁學(xué)性質(zhì)無疑也是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)問題。

隨著社會的發(fā)展，特別是信息功能材料的發(fā)展和應(yīng)用的日益廣泛，作為功能材料基礎(chǔ)的磁性材料得到了日益廣泛的應(yīng)用。與此相適應(yīng)的，在材料科學(xué)與工程學(xué)科的教學(xué)體系中，特別是在一些主干課程中都出現(xiàn)了與磁性材料相關(guān)的內(nèi)容也就成為歷史的必然。因?yàn)榇判圆牧蠌牟牧衔⒂^結(jié)構(gòu)上涉及到晶態(tài)材料、非晶態(tài)材料、納米晶材料，也涉及到金屬材料、陶瓷材料等無機(jī)材料，所以在《材料物理導(dǎo)論》中把“材料的傳導(dǎo)性和磁性”作為一個章節(jié)，《新材料概論》中與磁性有關(guān)的有“磁性材料”和“超導(dǎo)材料”兩個章節(jié)，《金屬功能材料》涉及到磁性的章節(jié)更多，有“磁性材料”、“金屬薄膜材料”、“非晶態(tài)金屬材料”、“信息材料”、“超導(dǎo)材料”及“智能金屬材料”等章節(jié)，在涉及到材料物理性能及測試的教材中，都會不可避免地涉及到磁學(xué)知識。在國外的教材中，情況也是如此，如《工程材料科學(xué)與設(shè)計》一書。在無機(jī)材料、陶瓷材料等課程中，也都會涉及到磁性材料，在材料物理性能的講授中，也必然會涉及到電性及磁性的內(nèi)容。考慮到磁學(xué)知識的廣泛性及分散性，我校在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，有必要充分利用學(xué)校在這方面的優(yōu)勢，把磁學(xué)的相關(guān)知識單獨(dú)作為一門學(xué)科進(jìn)行講授，這樣既有利于學(xué)生對磁學(xué)知識有一個系統(tǒng)的理解，也可以適應(yīng)社會發(fā)展的需要。磁性材料作為一種非常重要的基礎(chǔ)功能材料，在社會中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，作為材料科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生，非常有必要對磁學(xué)及磁性材料的知識有一個專門的了解，這樣做會使學(xué)生受益終生。因?yàn)橐环矫嬗欣跀U(kuò)大他們的知識面和視野，也非常有利于他們就業(yè)；另一方面有的學(xué)生進(jìn)入研究生階段后，如果具備一些磁學(xué)相關(guān)知識，也非常有利于他們的學(xué)習(xí)和研究工作，《金屬材料結(jié)構(gòu)與性能》屬于材料科學(xué)與工程學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)教材和國內(nèi)外材料專業(yè)碩士的必修教材，也把“材料的磁性能”作為一個章節(jié)進(jìn)行講授。

篇8

一、職業(yè)道德要求

RICS會員必須證明自己是一位擁有專業(yè)地位、符合社會期望、技術(shù)熟練的從業(yè)者，同時，要求會員必須理解執(zhí)業(yè)所在國的法律及法律體制的一般原則。職業(yè)道德共包括12項(xiàng)：行事光明磊落、誠信執(zhí)業(yè)、透明公開、勇于承擔(dān)責(zé)任 、明了自己的專業(yè)能力、保持客觀、尊重他人、注重形象、敢于堅持自己的立場、遵紀(jì)守法、申明可能的利益沖突 、保守機(jī)密。

二、專業(yè)能力要求

會員級別共分為三級，專業(yè)能力要求共涵蓋以下10項(xiàng)。申請者可根據(jù)本人專業(yè)水準(zhǔn)和不同級別所要求達(dá)到的專業(yè)能力選項(xiàng)，申請不同的會員級別。

（一）會計原則與程序（M001）

這項(xiàng)能力涵蓋會計基本原則及公司賬目分析，以向客戶提出合理的評估建議。各級別可能涉及的知識、技能及經(jīng)驗(yàn)：

（二）資產(chǎn)識別與評估（T086）

運(yùn)用知識識別和評估一個或多個類型的資產(chǎn)并報告結(jié)果，以支持所提出的合理評估建議。資產(chǎn)類型包括企業(yè)交易、企業(yè)資產(chǎn)（包括股別/股權(quán)、期權(quán)、知識產(chǎn)權(quán)、研發(fā)、金融工具）、負(fù)債和其他證券、無形資產(chǎn)權(quán)利。各級別可能涉及的知識、技能及經(jīng)驗(yàn)：

（三）融資策劃（T008）

這項(xiàng)能力要求掌握財產(chǎn)和其他有形、無形資產(chǎn)相關(guān)的稅收激勵/資本減免知識，申請者應(yīng)注意在不同地理區(qū)域資本減免相關(guān)法規(guī)下可行的資本減免類型，并對實(shí)際工作中資本減免類型的選擇問題有透徹的理解。各級別可能涉及的知識、技能及經(jīng)驗(yàn)：

（四）強(qiáng)制購買及補(bǔ)償（T011）

這項(xiàng)能力強(qiáng)調(diào)理解并實(shí)際應(yīng)用有關(guān)強(qiáng)制購買權(quán)的合適法律框架，包括企業(yè)價值評估在立法和索賠方面應(yīng)如何估算。即使只服務(wù)于其中一方，申請者也需要站在購買方和所有權(quán)人兩方的立場進(jìn)行考慮。各級別可能涉及的知識、技能及經(jīng)驗(yàn)：

（五）企業(yè)財務(wù)（T018）

企業(yè)財務(wù)專門研究企業(yè)在商業(yè)世界中利用何種渠道及分析方法來做決策及做何種決策。各級別可能涉及的知識、技能及經(jīng)驗(yàn)：

（六）企業(yè)復(fù)蘇及破產(chǎn)（T020）

此項(xiàng)能力涉及當(dāng)企業(yè)無力償還債務(wù)時為有關(guān)各方提供合理的評估建議。這可能需要與固定抵押接管人或破產(chǎn)顧問或周轉(zhuǎn)專家及債權(quán)人等方合作。提供的評估建議涵蓋多種資產(chǎn)，包括商業(yè)資產(chǎn)、無形資產(chǎn)、研發(fā)、負(fù)債，以及交易相關(guān)的房地產(chǎn)和經(jīng)營場所。各級別可能涉及的知識、技能及經(jīng)驗(yàn)：

（七）購買與出售（T073）

這項(xiàng)能力涉及企業(yè)的購買和出售、企業(yè)組成部分和其他有形及無形資產(chǎn)，如知識產(chǎn)權(quán)、股票、衍生工具及期權(quán)。涉及范圍包括所有設(shè)押資產(chǎn)與無抵押資產(chǎn)。

申請者應(yīng)該考慮到所有市場、替代用途與標(biāo)準(zhǔn)。處置涵蓋所有方式，包括私人協(xié)議、招標(biāo)和公開拍賣方式。各級別可能涉及的知識、技能及經(jīng)驗(yàn)：

（八）企業(yè)價值與無形資產(chǎn)評估（T087）

這項(xiàng)能力涉及準(zhǔn)備并提出符合相應(yīng)評估標(biāo)準(zhǔn)的、經(jīng)過適當(dāng)研究的評估建議，使客戶能在企業(yè)價值和無形資產(chǎn)方面做出明智的決策。各級別可能涉及的知識、技能及經(jīng)驗(yàn)：

（九）評估報告與研究（T088）

這項(xiàng)能力涉及準(zhǔn)備正式的評估報告，使之滿足使用需求并能結(jié)合背景提出合理、明確的評估評論和分析。各級別可能涉及的知識、技能及經(jīng)驗(yàn)：

（十）稅收（T089）

篇9

一、中國與歐洲文化的對比

1．中國文化是建基于黃河河谷的大農(nóng)業(yè)社會，以“人本”的家族文化為主，“物本”的宗教文化為次。聚河谷而居，居有定所，多見人鄰，少見樹木。人與人的關(guān)系比人與自然界的關(guān)系更為密切和重要，社會的主要問題和興趣是在于人而不在于物。生活復(fù)雜的大農(nóng)業(yè)社會，必須分工合作，自然要建立一個有組織和有權(quán)威的中央政府。家族文化是一個整體文化，個體有義務(wù)要支持整體的共同性，而整體亦有義務(wù)要照顧個體的特殊性。人是來自現(xiàn)實(shí)的祖先，必須對祖先負(fù)責(zé)。中國文化是強(qiáng)調(diào)整體、務(wù)實(shí)、內(nèi)向、兼容、義務(wù)、約束、合作和相對性，重視對個人天賦欲念的自我克制和自我修養(yǎng)的人為能力，稱之為“德”。人的問題只可以靠人自己去了解和處理，發(fā)展了人本的“人理(倫理)學(xué)”。無論從《易經(jīng)》、《道家》、《儒家》到《諸子百家》等，都是以人本為基礎(chǔ)來發(fā)展。特別是道家所重視以“順其自然”人的“被動性”和“消極性”，而儒家則重視以“事在人為”人的“主動性”和“積極性”。人性有別于物性在于它的辯證特性：失敗是成功之母，成功是失敗之父；好壞事，壞好事；大亂之后必有大治，大治之后必有大亂等等相對而相反的大循環(huán)原理。

復(fù)雜的河谷生活，促使物的應(yīng)用技術(shù)發(fā)展和發(fā)展的多極化。中國的四大發(fā)明是屬于技術(shù)上的發(fā)明，而不是原理上的發(fā)現(xiàn)。中國數(shù)學(xué)的發(fā)展也是以實(shí)用，而不是以原理為基礎(chǔ)。中國(漢)文字和歐洲數(shù)學(xué)文字同屬于符號文字。要描述和了解“人本事物”，促使中國文字學(xué)的發(fā)展；中國文字的對稱和其他特性也可以用來推到人本的可能新事物。當(dāng)現(xiàn)有的文字不足以了解新事物情況下，自然要創(chuàng)造新的文字。要描述和了解“物本事物”，促使歐洲數(shù)學(xué)的發(fā)展。而數(shù)學(xué)的對稱其他特性也可以用來推測物本的可能新事物。不同系統(tǒng)的數(shù)學(xué)有不同的極限性。當(dāng)現(xiàn)有的數(shù)學(xué)系統(tǒng)足以了解新事物的情況下，自然要創(chuàng)造新的數(shù)學(xué)。符號文字與拼音文字是有不同的思維邏輯。所以認(rèn)識中國文字學(xué)的人要學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，是有邏輯上的優(yōu)勢。

2．歐洲文化建基于游牧文化。游牧人逐水草而居，多見樹木，少見人鄰。人與自然界的關(guān)系比人與人的關(guān)系更為密切和重要。生活的主要問題和興趣是在于物而不在于人。由于自然界的存在和變化，并非人力可以改變和控制，認(rèn)為所有自然現(xiàn)象都來自能力最高的主宰。摘食獵魚的簡單生活，各人的功能差別不大，分工制度弱，獨(dú)立性強(qiáng)，自由性大，平等性高。生活環(huán)境的不斷改變，只有天，才有永恒的意義，傾向上天單極宗教的信仰。

歐洲文化是游牧文化和地中海內(nèi)海文化(希臘邏輯文化、羅馬帝國文化和中東耶穌宗教文化)的綜合文化，以“物本”的宗教文化為主，“人本”的家族文化為次。它是強(qiáng)調(diào)個體、理想、外向、對抗、自由、權(quán)利、信仰和絕對性，重視發(fā)揮個人天賦欲念的自由和權(quán)利。歐洲文化在物質(zhì)世界的“物性理論”發(fā)展，對人類物質(zhì)生活巳作出了重要的貢獻(xiàn)。中國文化在人類社會的“人性理論”發(fā)展，

二、科學(xué)技術(shù)科技

科學(xué)是物質(zhì)世界的了解，是一種思想系統(tǒng)，也是一種順其自然的思想活動，其探索的目標(biāo)是“發(fā)現(xiàn)”。技術(shù)是物質(zhì)世界的應(yīng)用，是一種行動系統(tǒng)，也是一種事在人為的行動活動，其運(yùn)作的目標(biāo)是“發(fā)明”。早期的技術(shù)發(fā)展主要是靠嘗試和經(jīng)驗(yàn)，與科學(xué)的發(fā)展并沒有一定的姻親關(guān)系。后來的科技就是把科學(xué)與技術(shù)結(jié)合起來，利用科學(xué)知識來改進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，目標(biāo)是“創(chuàng)新”。物理學(xué)是科學(xué)的基石。

三、物理學(xué)發(fā)展

物理學(xué)主要的興趣是探索物質(zhì)世界的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和相互作用關(guān)系。物理學(xué)是一門量化的學(xué)問，從事物理量的研究和它們之間的時空基礎(chǔ)關(guān)系。不能量化的東西便不是物理量。萌芽時代：物理學(xué)的起源是來自古希臘時代(650—330Bc，雅典)的幾個重要思想。

(1)自然現(xiàn)象是根據(jù)“固定的自然定律”而發(fā)生(賽勒斯Thales，俗稱為科學(xué)之父)——定律概念和演繹邏輯。(2)要描述所有自然現(xiàn)象，數(shù)字是扮演中心角色(畢達(dá)哥拉斯Pythag0ras)——數(shù)量描述。

(3)要改變自然狀態(tài)，必需有起因(柏拉圖Plato)——牛頓第二運(yùn)動定律的廣泛含意。(4)物質(zhì)的原子(德謨克利特Democritus)和元素(亞里斯多德Aristotle)的概念——物體結(jié)構(gòu)的基本成份概念。古希臘文化是強(qiáng)調(diào)個人自由和思想系統(tǒng)的探索，奠定了基本的科學(xué)精神、態(tài)度、構(gòu)思、概念、邏輯、原則和言語。希臘化時代(338—31B．C．亞歷山大港)：主要的興趣在解決實(shí)用問題，知識分類及技術(shù)成就。重要思想發(fā)展有：(1)幾何學(xué)定理的公理化(歐幾里得Euclid)——演繹邏輯。(2)以地球?yàn)橹行妮斔蛨A的均速運(yùn)動為主，運(yùn)轉(zhuǎn)圓的均速運(yùn)動為微擾，可以準(zhǔn)確解釋包括太陽在內(nèi)的各行星在天上的運(yùn)動。(3)物體“比重”物性的發(fā)現(xiàn)(亞基米德Archimedes)，后來進(jìn)一步發(fā)展到“密度”物性。

黑暗時代(30B．C．一1300A．D．)：這是物理學(xué)發(fā)展a冬眠時代。(1)羅馬帝國(3OB．C．一476A．D．)：羅馬人是實(shí)用民族，他們強(qiáng)勢在軍事，行政和工程，而不在學(xué)術(shù)和科學(xué)。大量收集和發(fā)展希臘哲學(xué)思想，而很少有原始的創(chuàng)作。為了要準(zhǔn)確解釋以地球?yàn)橹行牡男行沁\(yùn)動，增加了偏心圓的微擾(托勒密ptolemy)。(2)中世紀(jì)(476—1200)：中世紀(jì)的歐洲是一個宗教和封建的封閉保守時代。研究希臘哲學(xué)和科學(xué)的中心便轉(zhuǎn)移到阿拉伯和波斯。(3)(1096—1270)：二百年運(yùn)動，動搖了歐洲的封建制度和教會權(quán)力。伊斯蘭的優(yōu)秀文化開始對歐洲人開放。

復(fù)興時代(1300—1600)：大亂之后必有大治。經(jīng)歷過的浩劫之后，歐洲從一個保守封閉的教條社會轉(zhuǎn)入一個改革開放，實(shí)事求是和解放思想的文藝復(fù)興時代，由神本回歸到人本。文藝復(fù)興使歐洲恢復(fù)對人，人的成就和人的世界的興趣。文藝復(fù)興把歐洲從一個較為落后的社會在五百年內(nèi)，先后超過伊斯蘭和中國社會。

1．機(jī)動力學(xué)(Mechan0dynamics)

從希臘時代到黑暗時代這一千六百多年，物理學(xué)發(fā)展的主要興趣上行星運(yùn)動。發(fā)展以數(shù)學(xué)的歐幾里得幾何學(xué)為基礎(chǔ)，均速圓周運(yùn)動為核心。到了復(fù)興時代，以既定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)來了解觀測的事實(shí)，改變?yōu)閺氖聦?shí)去尋找事實(shí)背后的數(shù)學(xué)原理。由實(shí)是求事改變?yōu)閷?shí)事求是，由以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)改變?yōu)橐晕锢頌榛A(chǔ)。

(1)天上行星的日心橢圓運(yùn)動的發(fā)現(xiàn)(開普勒Kepler，1571—1630)和地上物體的重力加速度及拋物線運(yùn)動的了解(伽利略Galileo，1564—1642)。橢圓和拋物線非均速運(yùn)動的發(fā)現(xiàn)是一個非常重要的突破，是歐幾里得幾何不能解釋的現(xiàn)象。除了物理現(xiàn)象的突破外，更促使后來十七世紀(jì)解析幾何的發(fā)展(笛卡爾Descartes和費(fèi)馬Permat)。

(2)機(jī)動力學(xué)的誕生：為了解決重力問題，牛頓(1642—1724)認(rèn)為，天上月球圍繞地球的運(yùn)動與地上物體的拋物線運(yùn)動是同一根源，及推出它們之間與地球中心距離的關(guān)系。他成功發(fā)現(xiàn)三個物體的運(yùn)動定律：慣性定律，動力定律和反作用定律。更由第二和第三個定律推出物體之間的重力定律。為了完成三個運(yùn)動定律，牛頓創(chuàng)造了兩個重要的物理量：慣性質(zhì)量=密度×體積和慣性動量=質(zhì)量×速度。同時他更創(chuàng)造了一條微積分的數(shù)學(xué)工具，來取代歐氏幾何學(xué)的不足。牛頓運(yùn)動定律的力只是與物體的變速度有關(guān)，與物體的速度無關(guān)。

(3)牛頓動力定律理論的普遍化，以位能和動能取代外力和加速度：拉格朗日(Lagran—ge，1736—1813)和哈密頓Hamilton，1805—1865)。從物理定律推理到物理理論是符合從幾何公理推理到幾何定理的——演繹邏輯。

(4)牛頓動力學(xué)對隨機(jī)過程的應(yīng)用：麥克斯韋(Maxwell，1831—1879)，玻耳茲曼(Boltzmann，1841906)。19世紀(jì)未，機(jī)動力學(xué)已發(fā)展成為宏觀物質(zhì)世界一個完美的理論：完整，合理和前后一致。

2．電動力學(xué)(Electrodynamics)電磁現(xiàn)象雖然是人類很早便發(fā)現(xiàn)的自然現(xiàn)象，但到了十六世紀(jì)才開始從實(shí)驗(yàn)中取得量化的結(jié)果。

(1)電磁相互作用的關(guān)系：庫侖(Coulomb)電荷與電荷和磁極與磁極的相互作用，奧斯特(Oersted)磁極與電流的相互作用，安培(Ampere)電流與電流的相互作用，法拉第(Faraday)電荷與運(yùn)動磁極的相互作用。2)法拉第提倡電磁的“本地作用”來代替“超距作用”，導(dǎo)致“電磁場”物理量的誕生。

(3)電磁學(xué)的基本定律：根據(jù)電磁相互作用的關(guān)系和以電磁場為基礎(chǔ)，麥克斯韋完成完整的“電磁場定律”，相當(dāng)于牛頓機(jī)動力學(xué)中的物體重力定律。后來洛倫茲(Lorentz,1853—1928)更進(jìn)一步完成電荷在電磁場中運(yùn)動的“電磁場力定律”?！拜椛浞醋饔昧Χ伞币彩请姶艑W(xué)一個基本定律，只是直到現(xiàn)在，符合邏輯的定律還未完成。

(4)帶電粒子動力學(xué)：洛倫茲的電磁場力是一個與速度有關(guān)的力。只有速度為零的情況，才適合牛頓的動力學(xué)系統(tǒng)。愛因斯坦(Einstein，1879—1896)采用牛頓動力推出電磁場力在速度為零的情況，再用洛倫茲慣性變換，把速度為零情況的結(jié)果變換到速度不等于零的情況。結(jié)果推出帶電粒子在電磁場力的洛倫茲動量=v×牛頓動量。v是洛倫茲因子，與速度有關(guān)。FL=d(vp)／dt。相當(dāng)于牛頓機(jī)動力學(xué)中的物體第二運(yùn)動重力定律愛因斯坦后來把這方面的理論改稱為“狹義相對論”。在狹義相對論的基礎(chǔ)上，以微分幾何為工具，愛因斯坦用演繹方法建立他的重力場論，稱為“廣義相對論”?？梢哉f是一種重力場的電磁化。到這個階段，除了輻射反作用力定律之外，電動力學(xué)基礎(chǔ)的探索已基本完成。

(5)電功力學(xué)定律理論的普遍化：相當(dāng)于拉格朗日和哈密頓對牛頓動力定律的理論推廣和發(fā)展。

(6)電動力學(xué)對隨機(jī)過程的應(yīng)用：無規(guī)則電磁場的統(tǒng)計特性的發(fā)展。其結(jié)果應(yīng)該符合量子力學(xué)和量子動力學(xué)的結(jié)果。簡而言之，機(jī)動力學(xué)的發(fā)展是以動力的基礎(chǔ)來發(fā)展作用力，而電動力學(xué)的發(fā)展卻是以作用力的基礎(chǔ)來發(fā)展動力。歐洲從牛頓到麥克斯韋這個二百多年的物理學(xué)發(fā)展時代，正好是歐洲從巴哈(Bach)到華格納(Wagner)的音樂發(fā)展時代。這是歐洲自從古希臘時代以后，一個重要的思想創(chuàng)新時代。因此促進(jìn)了文學(xué)，音樂，藝術(shù)，哲學(xué)和科學(xué)的高速發(fā)展。

3．輻射動力學(xué)(Radiodynamics)：輻射反映了物質(zhì)世界的微觀結(jié)構(gòu)。

在19世紀(jì)未，出現(xiàn)了三個有關(guān)不相干輻射(隨機(jī)性電磁波)與物質(zhì)作用的物理現(xiàn)象：黑體輻射，光電效應(yīng)和氫原子光譜。這些現(xiàn)象無法用決定性(Deterministic)的電動力學(xué)來解釋。到二十世紀(jì)，也出現(xiàn)了與輻射作用有關(guān)的三個物理現(xiàn)象：離子體，核子一基本粒子和激光(決定性電磁波)作用。這些現(xiàn)象激發(fā)了物理理論的發(fā)展。

(1)量子論的誕生：普朗克(Planck)創(chuàng)立“量子”的新物理概念，成功解釋黑體輻射的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。后來，愛因斯坦和玻恩(Born)分別用量子來成功解釋光電效應(yīng)和氫原子光譜。

(2)量子力學(xué)：在數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上，由海森伯(Heisenberg)，薛定諤(SchrOdinger)等所發(fā)展的量子數(shù)學(xué)系統(tǒng)(量子力學(xué))，不但可以用來了解原子物理現(xiàn)象，也可以用來了解分子物理現(xiàn)象。

(3)基本粒子物理：基本粒子物理實(shí)驗(yàn)觀察的新結(jié)果，促使大量相關(guān)理論的發(fā)展：量子電動力學(xué)，相對性量子力學(xué)，楊一(Yang-Mils)場等，其中楊一米場有更突破性的廣泛意義。

20世紀(jì)的世界發(fā)生了重大變化。(1)物理學(xué)發(fā)展已由宏觀的物質(zhì)世界轉(zhuǎn)入微觀的物質(zhì)世界。由以物理為主導(dǎo)的思維轉(zhuǎn)回到以數(shù)學(xué)為主導(dǎo)的思維。微觀物質(zhì)世界發(fā)展了兩個很矛盾的物理觀點(diǎn)：在原子分子的領(lǐng)域，越基本的狀態(tài)，壽命越長，能量越低；在粒子的領(lǐng)域，越基本的粒子，壽命越短，能量越高。(2)經(jīng)過兩次世界大戰(zhàn)后，影響人類社會的重心已由歐洲社會，轉(zhuǎn)移到?jīng)]有傳統(tǒng)民族文化的美國移民社會。美國文化是一個以商業(yè)為主，物質(zhì)為重的實(shí)用文化，可以說是一個現(xiàn)代化的羅馬帝國文化。

四、中國文化與未來科學(xué)發(fā)展

雖然科學(xué)的發(fā)展是源于古希臘，但亦需要通過歐洲各種不同的文化時代，才可以孵育發(fā)展出來。歐洲文化對科學(xué)發(fā)展的優(yōu)點(diǎn)可能已經(jīng)到了飽和狀態(tài)?？茖W(xué)思想發(fā)展的進(jìn)一步突破，必須要有新的文化來推動。中國文化對人理思想發(fā)展雖然是一個有五千多年的舊文化，但對物理思想發(fā)展卻是一種很新的文化。中國復(fù)雜而辯證的人理思想，吸收和結(jié)合歐洲簡單而演繹的物理思想，必定融合成為一種新力量，把科學(xué)發(fā)展推到更上一層樓，尤其是生命科學(xué)，醫(yī)理科學(xué)和心理科學(xué)。由復(fù)雜系統(tǒng)去吸納簡單系統(tǒng)易，由簡單系統(tǒng)去吸納復(fù)雜系統(tǒng)難。中國文化是一個黑洞文化，善于把吸收的外來文化中國化。例如：印度佛教轉(zhuǎn)化成為具有中國特色的佛教和歐洲社會主義轉(zhuǎn)化成為具有中國特色的社會主義。外來文化中國化，是中國傳統(tǒng)文化的一個特色。要再進(jìn)一步的創(chuàng)新突破，必須把中國傳統(tǒng)文化現(xiàn)代化。

篇10

半導(dǎo)體物理學(xué)是以半導(dǎo)體中原子狀態(tài)和電子狀態(tài)以及各種半導(dǎo)體器件內(nèi)部電子運(yùn)動過程為研究對象的學(xué)科，是固體物理的一個重要組成部分，凝聚態(tài)物理的一個活躍分支[1]。半導(dǎo)體物理學(xué)是一門公認(rèn)的難教、難學(xué)的課程，為了提高半導(dǎo)體物理學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，相關(guān)院校的教師們提出了許多有益的建議和有效的方法，如類比學(xué)習(xí)法[2]、多媒體教學(xué)法、市場導(dǎo)向法[3]等?；谔岣哒n堂效率、改善半導(dǎo)體物理學(xué)課程的教學(xué)效果的目標(biāo)，作者在樂山師范學(xué)院材料科學(xué)工程專業(yè)（光伏方向）的半導(dǎo)體物理學(xué)的教學(xué)中，對傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式進(jìn)行改革，在半導(dǎo)體物理學(xué)的課堂教學(xué)中采用“學(xué)案導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式，該文就“學(xué)案導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式在樂山師范學(xué)院材料科學(xué)工程專業(yè)（光伏方向）的半導(dǎo)體物理學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐作一簡述，供同行參考。

1 半導(dǎo)體物理學(xué)課程教學(xué)模式改革的必要性和迫切性

傳統(tǒng)半導(dǎo)體物理學(xué)的主要內(nèi)容包含半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)、雜質(zhì)和缺陷能級、載流子的統(tǒng)計分布、非平衡載流子及載流子的運(yùn)動規(guī)律、p―n結(jié)、異質(zhì)結(jié)、金屬半導(dǎo)體接觸、表面及MIS結(jié)構(gòu)等半導(dǎo)體表面和界面問題以及半導(dǎo)體的光、熱、磁、壓阻等物理現(xiàn)象[4]。但是近年來半導(dǎo)體物理發(fā)展迅猛，新現(xiàn)象、新理論、新的研究領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)。上世紀(jì)50～60年代，屬于以固體能帶理論、晶格動力學(xué)理論、金屬―半導(dǎo)體接觸理論、p-n結(jié)理論和隧道效應(yīng)理論為主的晶態(tài)半導(dǎo)體物理時代；70～80年代則形成半導(dǎo)體超晶格物理、半導(dǎo)體表面物理和非晶態(tài)半導(dǎo)體物理三足鼎立的格局；90 年代以后，隨著多孔硅、C60以及碳納米管、納米團(tuán)簇、量子線與量子點(diǎn)微結(jié)構(gòu)的興起，納米半導(dǎo)體物理的研究開始出現(xiàn)并深化；現(xiàn)在，以GaN為主的第三代半導(dǎo)體、有機(jī)聚合物半導(dǎo)體、光子帶隙晶體以及自旋電子學(xué)的研究，使半導(dǎo)體物理研究進(jìn)入一個新的里程[5]。

半導(dǎo)體物理學(xué)是材料科學(xué)工程專業(yè)（光伏方向）的核心專業(yè)課程，是太陽能電池原理等后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。它是一門理論性較強(qiáng)同時又和實(shí)踐密切結(jié)合的課程。要透徹學(xué)習(xí)半導(dǎo)體物理學(xué)，既要求有較強(qiáng)的數(shù)學(xué)功底，熟悉微積分和數(shù)理方程；又要求有深厚的物理理論基礎(chǔ)，需要原子物理、統(tǒng)計物理、量子力學(xué)、固體物理等前置課程作為理論基礎(chǔ)。由于材料科學(xué)工程（光伏方向）培養(yǎng)目標(biāo)側(cè)重于培養(yǎng)光伏工程專業(yè)技術(shù)人才，而不是學(xué)術(shù)型的研究人才，在課程設(shè)置方面有自己的獨(dú)特要求，學(xué)生在學(xué)習(xí)半導(dǎo)體物理之前，沒有系統(tǒng)學(xué)習(xí)過數(shù)學(xué)物理方程、量子力學(xué)、固體物體、統(tǒng)計物理等專業(yè)課程，所以理論基礎(chǔ)極其薄弱，這給該門課程的教學(xué)帶來極大的困難和挑戰(zhàn)。而且半導(dǎo)體物理的理論深奧，概念多，公式多，涉及知識范圍廣，理論推導(dǎo)復(fù)雜，沿用“教師講學(xué)生聽”的傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，直接的結(jié)果就是課程教學(xué)質(zhì)量較低，教學(xué)效果不好，學(xué)生學(xué)習(xí)普遍被動。面對發(fā)展迅猛的半導(dǎo)體物理和目前教學(xué)現(xiàn)狀，如果不對“教師講、學(xué)生聽”的半導(dǎo)體物理學(xué)的課堂教學(xué)模式進(jìn)行改革，難以跟上形勢的發(fā)展。為此教師要在半導(dǎo)體物理學(xué)教學(xué)中采用了“學(xué)案導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式。

2 “學(xué)案導(dǎo)學(xué)”導(dǎo)學(xué)教學(xué)模式在半導(dǎo)體物理課程教學(xué)中的實(shí)施過程

“學(xué)案導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式由“學(xué)、教、練、評”四個模塊構(gòu)成。“學(xué)”，就是學(xué)生根據(jù)教師出示的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)難點(diǎn)，通過自學(xué)掌握所學(xué)內(nèi)容?！敖獭?，就是教師講重點(diǎn)、難點(diǎn)、講思路等?！熬殹保褪峭ㄟ^課堂訓(xùn)練和課后練習(xí)相結(jié)合，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果?！霸u”，就是通過教師點(diǎn)評方式矯正錯誤，總結(jié)方法，揭示規(guī)律?！皩W(xué)案導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式相對于傳統(tǒng)教學(xué)模式的改革絕不是一蹴而就的課堂教學(xué)形式的簡單改變，而是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包括教學(xué)模式的總體目標(biāo)確定、教學(xué)內(nèi)容的重新構(gòu)建、導(dǎo)學(xué)案的編寫、課堂教學(xué)過程的實(shí)施。

2.1 半導(dǎo)體物理學(xué)“學(xué)案導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式總體目標(biāo)的確定

半導(dǎo)體物理學(xué)課堂教學(xué)模式創(chuàng)新的總體目標(biāo)是：以材料科學(xué)工程專業(yè)（光伏方向）人才培養(yǎng)方案和半導(dǎo)體物理學(xué)課程教學(xué)大綱依據(jù)，以學(xué)生為主體，以訓(xùn)練為主線，以培養(yǎng)學(xué)生的思維方式、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為根本宗旨，倡導(dǎo)自主、合作、探究的新型學(xué)習(xí)方式，構(gòu)建自主高效的課堂教學(xué)模式；注重學(xué)生的主體參與，體現(xiàn)課堂的師生互動和生生互動，關(guān)注學(xué)生的興趣、動機(jī)、情感和態(tài)度，突出學(xué)生的思維開發(fā)和能力培養(yǎng)；針對學(xué)生的不同需求，實(shí)行差異化教學(xué)，面向全體，分層實(shí)施。

2.2 根據(jù)人才培養(yǎng)方案構(gòu)建合理有效的教學(xué)內(nèi)容

半導(dǎo)體物理學(xué)的教材種類較多，經(jīng)典教材包括：黃昆、謝希德主編的《半導(dǎo)體物理》（科學(xué)出版社出版）；葉修良主編《半導(dǎo)體物理學(xué)》（高等教育出版社出版）；劉恩科、朱秉生主編《半導(dǎo)體物理學(xué)》（電子工業(yè)出版社出版）。該校教研組經(jīng)過認(rèn)真分析，選擇劉恩科主編的《半導(dǎo)體物理學(xué)》第7版作為教材，該書內(nèi)容極其豐富，全書共分13章，前五章主要講解晶體半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)、電子的能帶、載流子的統(tǒng)計分布、半導(dǎo)體的導(dǎo)電性、非平衡載流子理論等基礎(chǔ)知識，第6章講PN結(jié)理論，第7章講金屬和半導(dǎo)體的接觸性能、第8章講半導(dǎo)體的表面理論、第9章講半導(dǎo)體的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，第10、11、12章講解半導(dǎo)體的光學(xué)性質(zhì)、熱電性質(zhì)、磁和壓電效應(yīng)，第13章講解非晶態(tài)半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；該教材理論性很強(qiáng)，有很多繁雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，要真正掌握教材所講內(nèi)容，需要深厚的數(shù)學(xué)功底和物理理論功底。該校材料科學(xué)工程專業(yè)（光伏方向）立足于培養(yǎng)光伏工程的應(yīng)用型人才，學(xué)生理論功底較為薄弱，故我們對理論推導(dǎo)不做過高的要求，但對推導(dǎo)的結(jié)果要形成定性的理解。具體要求學(xué)生掌握半導(dǎo)體物理學(xué)的基本理論、晶體半導(dǎo)體材料的基本結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體材料基本參數(shù)的測定方法。根據(jù)人才培養(yǎng)方案的要求，我們確定的主要理論教學(xué)內(nèi)容有：（1）半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)；（2）半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷能級；（3）半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計分布；（4）半導(dǎo)體的導(dǎo)電性；（5）非平衡載流子理論；（6）PN節(jié)；（7）金屬和半導(dǎo)體接觸；（8）半導(dǎo)體表面理論。對半導(dǎo)體的光學(xué)性質(zhì)、熱電性質(zhì)、磁和壓電效應(yīng)以及非晶態(tài)半導(dǎo)體不做要求。在課程實(shí)踐方面我們開設(shè)四個實(shí)驗(yàn)：（1）半導(dǎo)體載流子濃度的測定；（2）少數(shù)載流子壽命的測量；（3）多晶硅和單晶硅電阻率的測量；（4）PN節(jié)正向特性的研究和應(yīng)用。

2.3 立足學(xué)生實(shí)際精心編寫導(dǎo)學(xué)案

“導(dǎo)學(xué)案”是我們指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的綱領(lǐng)性文件，對每個教學(xué)內(nèi)容都精心編寫了“導(dǎo)學(xué)案”?！皩?dǎo)學(xué)案”主要包括每章節(jié)的主要內(nèi)容、課程重點(diǎn)、課程難點(diǎn)、基本概念、基本要求、思考題等六個方面的內(nèi)容。以“半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)”為例，我們編寫的導(dǎo)學(xué)案如下：

2.3.1 本節(jié)主要內(nèi)容

原子中的電子狀態(tài)：

（1）玻耳的氫原子理論；（2）玻耳氫原子理論的意義；（3）氫原子能級公式及玻耳氫原子軌道半徑；（4）索末菲對玻耳理論的發(fā)展；（5）量子力學(xué)對半經(jīng)典理論的修正；（6）原子能級的簡并度。

晶體中的電子狀態(tài)：

（1）電子共有化運(yùn)動；（2）電子共有化運(yùn)動使能級分裂為能帶。

半導(dǎo)體硅、鍺晶體的能帶：

（1）硅、鍺原子的電子結(jié)構(gòu)；（2）硅、鍺晶體能帶的形成；（3）半導(dǎo)體（硅、鍺）的能帶特點(diǎn)

2.3.2 課程重點(diǎn)

（1）氫原子能級公式，氫原子第一玻耳軌道半徑，這兩個公式還可用于類氫原子。（今后用到）

（2）量子力學(xué)認(rèn)為微觀粒子（如電子）的運(yùn)動須用波函數(shù)來描述，經(jīng)典意義上的軌道實(shí)質(zhì)上是電子出現(xiàn)幾率最大的地方。電子的狀態(tài)可用四個量子數(shù)表示。

（3）晶體形成能帶的原因是由于電子共有化運(yùn)動。

（4）半導(dǎo)體（硅、鍺）能帶的特點(diǎn)：

①存在軌道雜化，失去能級與能帶的對應(yīng)關(guān)系。雜化后能帶重新分開為上能帶和下能帶，上能帶稱為導(dǎo)帶，下能帶稱為價帶。

②低溫下，價帶填滿電子，導(dǎo)帶全空，高溫下價帶中的一部分電子躍遷到導(dǎo)帶，使晶體呈現(xiàn)弱導(dǎo)電性。

③導(dǎo)帶與價帶間的能隙（Energy gap）稱為禁帶（forbidden band），禁帶寬度取決于晶體種類、晶體結(jié)構(gòu)及溫度。

④當(dāng)原子數(shù)很大時，導(dǎo)帶、價帶內(nèi)能級密度很大，可以認(rèn)為能級準(zhǔn)連續(xù)。

課程難點(diǎn)：原子能級的簡并度為（2l+1），若記入自旋，簡并度為2（2l+1）；注意一點(diǎn)，原子是不能簡并的。

基本概念：電子共有化運(yùn)動是指原子組成晶體后，由于原子殼層的交疊，電子不再局限在某一個原子上，可以由一個原子轉(zhuǎn)移到另一個原子上去。因而，電子將可以在整個晶體中運(yùn)動，這種運(yùn)動稱為電子的共有化運(yùn)動。但須注意，因?yàn)楦髟又邢嗨茪由系碾娮硬庞邢嗤哪芰?，電子只能在相似殼層中轉(zhuǎn)移。

基本要求：掌握氫原子能級公式和氫原子軌道半徑公式；掌握能帶形成的原因及電子共有化運(yùn)動的特點(diǎn)；掌握硅、鍺能帶的特點(diǎn)。

思考題：（1）原子中的電子和晶體中電子受勢場作用情況以及運(yùn)動情況有何不同，原子中內(nèi)層電子和外層電子參與共有化運(yùn)動有何不同。（2）晶體體積的大小對能級和能帶有什么影響。

2.4 以學(xué)生為主體組織課堂教學(xué)

在每次上課的前一周，我們將下周要學(xué)習(xí)的內(nèi)容的導(dǎo)學(xué)案印發(fā)給學(xué)生，人手一份，讓學(xué)生按照導(dǎo)學(xué)案的要求先在課余時間提前預(yù)習(xí)，對一些基本概念要有初步的理解，對該課內(nèi)容要形成基本的認(rèn)識。比如，我們在學(xué)習(xí)“半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)”這一內(nèi)容時，要求學(xué)生通過預(yù)習(xí)要清楚：孤立原子中的電子所處的狀態(tài)是怎樣的；晶體中的原子狀態(tài)又是怎樣的；半導(dǎo)體硅、鍺的能帶有何特點(diǎn)。在課堂教學(xué)中我們的教學(xué)組織程序是一問、二討論、三講解、四總結(jié)。一問，是指通過提問，抽取個別同學(xué)回答問題，了解學(xué)生的自主學(xué)習(xí)情況。二討論是指讓同學(xué)們就教師提出的問題開展自主深入的討論。例如就晶體中電子的狀態(tài)這一問題，讓學(xué)生討論什么是共有化運(yùn)動；電子的共有化遠(yuǎn)動是如何產(chǎn)生的；電子的共有化運(yùn)動有何特征；電子的共有化運(yùn)動如何使能級分裂為能帶。讓學(xué)生暢所欲言，充分發(fā)表自己的意見，教師認(rèn)真聆聽，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的錯誤認(rèn)識，為下一步的講解做好準(zhǔn)備。三講解是指就三個方面的知識進(jìn)行講解，其一是就學(xué)生討論過程中的錯誤認(rèn)識和錯誤觀點(diǎn)及時的糾正；其二是對學(xué)生不具備的理論知識進(jìn)行補(bǔ)充講解，例如學(xué)生不具備量子力學(xué)基礎(chǔ)，就要給學(xué)生補(bǔ)充講解量子力學(xué)認(rèn)為微觀粒子（如電子）的運(yùn)動須用波函數(shù)來描述，經(jīng)典意義上的軌道實(shí)質(zhì)上是電子出現(xiàn)幾率最大的地方，電子的狀態(tài)可用四個量子數(shù)表示；其三是就難點(diǎn)進(jìn)行講解，比如原子能級的簡并度，學(xué)生理解起來較為困難，就需要教師深入細(xì)致地講解；四總結(jié)就是歸納本堂課要掌握的重點(diǎn)知識，那些基本概念必須掌握，那些基本公式必須會應(yīng)用。