導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)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(cè)量的不可逆性；測(cè)量中觀察者的作用；制備與測(cè)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(gè)世紀(jì)以來(lái)，已經(jīng)發(fā)展出幾十種解釋，各有優(yōu)劣，爭(zhēng)論異常激烈。其中長(zhǎng)期以來(lái)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(lái)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(wèn)題在于它的“反實(shí)在性”，因而受到許多質(zhì)疑和反對(duì)。本書(shū)所建議的“交易解釋”（TI）正是針對(duì)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(gè)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(shí)又能夠滿足相對(duì)論的協(xié)變性和因果規(guī)律。本書(shū)作者接受并推廣了這種解釋，在書(shū)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(duì)于所謂的一些佯謬的不同處理。這種解釋最大的優(yōu)勢(shì)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(shí)的數(shù)學(xué)表示。它對(duì)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(shí)對(duì)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(huì)給量子力學(xué)解釋長(zhǎng)期存在的許多難題的解決提供希望。

全書(shū)內(nèi)容分成9章：1.導(dǎo)言：量子特性；2.示意圖對(duì)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(duì)論；7.PTI中可能性的形而上學(xué)；8.PTI 和“時(shí)空”；9.后記：超越視覺(jué)。

本書(shū)是一部關(guān)于量子力學(xué)解釋問(wèn)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(duì)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(shū)需要有較高深的量子力學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)和對(duì)于各種量子力學(xué)解釋的深入了解。對(duì)于物理學(xué)和自然科學(xué)的哲學(xué)問(wèn)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(shū)。

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(guò)去一個(gè)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(gè)方面。

將電子設(shè)備的尺度再降低一個(gè)等級(jí)，就到了納米層次，在納米維度上理解電流的特性越來(lái)越重要。本書(shū)力求對(duì)從宏觀尺度到原子層次的傳輸現(xiàn)象做一個(gè)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(wú)論哪種方法，都需要深刻理解納米尺度的傳輸效應(yīng)。

本書(shū)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(duì)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(cè)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(huì)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(zhǎng)線的回彈性不同；6.分子電子學(xué)，通過(guò)對(duì)這一領(lǐng)域的研究有望實(shí)現(xiàn)新型的電路功能。

本書(shū)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(mén)參考書(shū)。

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(shuō)起。

大約一百多年前，我們生活在一個(gè)很“經(jīng)典”的宇宙里，一切都合乎常情，沒(méi)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(gè)理性的人的料想了。在微觀尺度上，一個(gè)粒子可以同時(shí)處于兩個(gè)地方，甚至可以同時(shí)向兩個(gè)不同的方向運(yùn)動(dòng)。而且粒子之間可以互相糾纏―通過(guò)某種方式即時(shí)地遠(yuǎn)程感知、影響對(duì)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(lái)的量子計(jì)算機(jī)，可能會(huì)比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)快億萬(wàn)倍。這些特性看似魔法，未來(lái)卻會(huì)成為尋常事。

中國(guó)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(zhǎng)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(zhǎng)期的積累。

量子、引力波等許多看似枯燥無(wú)味或高深難懂的基礎(chǔ)研究，之所以吸引全球各主要國(guó)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(huì)巨變。例如，電磁波的發(fā)現(xiàn)最終使人類有了無(wú)線電通信和手機(jī)，在狹義相對(duì)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(duì)論的知識(shí)?；A(chǔ)科學(xué)研究可以帶給人類什么？它帶給人類無(wú)窮的可能。前沿基礎(chǔ)研究，探索的是“魔法”的奧秘，必將帶來(lái)社會(huì)進(jìn)步。

在今年引力波發(fā)現(xiàn)后，美國(guó)麻省理工學(xué)院校長(zhǎng)拉斐爾?賴夫的公開(kāi)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(méi)有基礎(chǔ)科學(xué)，最好的設(shè)想就無(wú)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(huì)才能進(jìn)步?！?/p>

篇4

[關(guān)鍵詞]量子體系對(duì)稱性守恒定律

一、引言

對(duì)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(duì)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(duì)稱性——所謂“規(guī)范對(duì)稱性”。實(shí)際上，對(duì)稱性的研究日趨深入，已越來(lái)越廣泛的應(yīng)用到物理學(xué)的各個(gè)分支：量子論、高能物理、相對(duì)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(chǎng)理論等）、生物（DNA的構(gòu)型對(duì)稱性等）和工程技術(shù)。

何謂對(duì)稱性？按照英國(guó)《韋氏國(guó)際辭典》中的定義：“對(duì)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(duì)位置的對(duì)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(shí)，也就是所謂的幾何對(duì)稱性。

關(guān)于對(duì)稱性和守恒定律的研究一直是物理學(xué)中的一個(gè)重要領(lǐng)域，對(duì)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(lái)，守恒定律似乎是運(yùn)動(dòng)方程的結(jié)果．但從本質(zhì)上來(lái)看，守恒定律比運(yùn)動(dòng)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(guò)程，制約著不同領(lǐng)域的運(yùn)動(dòng)方程．物理學(xué)關(guān)于對(duì)稱性探索的一個(gè)重要進(jìn)展是諾特定理的建立，定理指出，如果運(yùn)動(dòng)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(jiǎn)言之，物理定律的一種對(duì)稱性，對(duì)應(yīng)地存在一條守恒定律．經(jīng)典物理范圍內(nèi)的對(duì)稱性和守恒定律相聯(lián)系的諾特定理后來(lái)經(jīng)過(guò)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(shí)了一些新的抽象空間的對(duì)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(wèn)題帶來(lái)好處，尤其現(xiàn)在根據(jù)量子體系對(duì)稱性用群論的方法處理問(wèn)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(shuō)的對(duì)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(duì)于內(nèi)稟參量的變換。每一種變換下的不變性，都對(duì)應(yīng)一種守恒律，意味著存在某種不可觀測(cè)量。例如，時(shí)間平移不變性，對(duì)應(yīng)能量守恒，意味著時(shí)間的原點(diǎn)不可觀測(cè)；空間平移評(píng)議不變性，對(duì)應(yīng)動(dòng)量守恒，意味著空間的絕對(duì)位置不可觀測(cè)；空間旋轉(zhuǎn)不變性，對(duì)應(yīng)角動(dòng)量守恒，意味著空間的絕對(duì)方向不可觀測(cè)，等等。在物理學(xué)中對(duì)稱性與守恒定律占著重要地位,特別是三個(gè)普遍的守恒定律——?jiǎng)恿?、能量、角?dòng)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(duì)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(shí)空對(duì)稱性與守恒定律之間的關(guān)系。

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

二、對(duì)稱變換及其性質(zhì)

一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)的對(duì)稱性就是它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的不變性，在經(jīng)典力學(xué)里，運(yùn)動(dòng)規(guī)律由拉格朗日函數(shù)決定，因而時(shí)空對(duì)稱性表現(xiàn)為拉格朗日函數(shù)在時(shí)空變換下的不變性．在量子力學(xué)里，運(yùn)動(dòng)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(duì)稱性表現(xiàn)為哈密頓算符的不變性。

對(duì)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(dòng)等）下，體系的任何狀態(tài)ψ變?yōu)棣转╯）。

三、對(duì)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(dòng)過(guò)程中不隨時(shí)間變化的量，從此考慮過(guò)渡到量子力學(xué)，當(dāng)是厄米算符，則表示某個(gè)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(shí)，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(xiě)成為=1+IλF,λ為一無(wú)窮小參量，當(dāng)λ0時(shí)，為恒等變換?？紤]到除時(shí)間反演外，時(shí)空對(duì)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(jiàn)，當(dāng)不是厄米算符時(shí)，與某個(gè)力學(xué)量F相對(duì)應(yīng)。再根據(jù)可得

可見(jiàn)F是體系的一個(gè)守恒量。

從上面的討論說(shuō)明，量子體系的對(duì)稱性，對(duì)應(yīng)著力學(xué)量的守恒，下面具體討論時(shí)空對(duì)稱性與動(dòng)量、能量、角動(dòng)量守恒。

1.空間平移不變性（空間均勻性）與動(dòng)量守恒。

空間平移不變性就是指體系整體移動(dòng)δr時(shí)，體系的哈密頓算符保持不變．當(dāng)沒(méi)有外場(chǎng)時(shí)，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(dòng)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(shí)，體系的哈密頓算符不變。當(dāng)體系處于中心對(duì)稱場(chǎng)或無(wú)外場(chǎng)時(shí)，體系具有空間旋轉(zhuǎn)不變性。

3.時(shí)間平移不變性與能量守恒

時(shí)間平移不變性就是指體系作時(shí)間平移時(shí)，其哈密頓算符不變。當(dāng)體系處于不變外場(chǎng)或沒(méi)有外場(chǎng)時(shí)，體系的哈密頓算符與時(shí)間無(wú)關(guān)（），體系具有時(shí)間平移不變性。

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

同樣，將（27）式的右端在T的領(lǐng)域展開(kāi)為泰勒級(jí)數(shù)

四、結(jié)語(yǔ)

從上面的討論我們可以看到，三個(gè)守恒定律都是由于體系的時(shí)空對(duì)稱性引起的，這說(shuō)明物質(zhì)運(yùn)動(dòng)與時(shí)間空間的對(duì)稱性有著密切的聯(lián)系，并且這三個(gè)守恒定律的確立為后來(lái)認(rèn)識(shí)普遍運(yùn)動(dòng)規(guī)律提供了線索和啟示，曾加了我們對(duì)對(duì)稱性和守恒定律的認(rèn)識(shí)．對(duì)稱性和守恒定律之間的聯(lián)系，使我們認(rèn)識(shí)到，任何一種對(duì)稱性，或者說(shuō)一種拉格朗日或哈密頓的變換不變性，都對(duì)應(yīng)著一種守恒定律和一種不可觀測(cè)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(jiǎn)要給出一些對(duì)稱性和守恒律之間的關(guān)系。

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篇5

本世紀(jì)以來(lái)，物理學(xué)哲學(xué)研究有了長(zhǎng)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(wú)法對(duì)理論物理學(xué)的一些結(jié)構(gòu)及時(shí)通過(guò)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(guò)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(lái)，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(wèn)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(shuō)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(guò)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(shuō)：“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)。……因?yàn)檎歉拍畹牟淮_定性迫使物理學(xué)家著手研究哲學(xué)問(wèn)題”。（〔（7）〕，第185頁(yè)），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(zhēng)論的焦點(diǎn)。而對(duì)這些概念的哲學(xué)爭(zhēng)論，又總是圍繞著物理學(xué)的最新進(jìn)展而展開(kāi)，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(wèn)題開(kāi)始，而現(xiàn)代物理學(xué)的建立則是從概念問(wèn)題的突破開(kāi)始的。普朗克1900年為了解決黑體輻射問(wèn)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(méi)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(shuō)加以運(yùn)用。只是當(dāng)愛(ài)因斯坦（1905年）運(yùn)用這個(gè)概念建立起光量子假說(shuō)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(lái)，并引起物理學(xué)界乃至于后來(lái)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(lái)解釋這一奇怪的結(jié)果。愛(ài)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(wèn)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(cè)中可以測(cè)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(shuō)明。（參見(jiàn)〔（1）〕原蘇聯(lián)和我國(guó)的一些哲學(xué)工作者通過(guò)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(wú)限、哲學(xué)的“宇宙”概念與現(xiàn)代宇宙學(xué)所說(shuō)的“宇宙”之間究竟是什么關(guān)系等問(wèn)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(duì)論解決宇宙演化問(wèn)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(lái)說(shuō)，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(shuō)，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(shuō)明宇宙爆炸的原因。于是有的科學(xué)家戲稱說(shuō)，既然宇宙是上帝創(chuàng)造的，那么只好把這個(gè)問(wèn)題留給上帝，膽敢問(wèn)這個(gè)問(wèn)題的人，上帝將使他下地獄。

英國(guó)著名物理學(xué)家霍金是最早開(kāi)始研究奇點(diǎn)問(wèn)題的物理學(xué)家之一，近年來(lái)也是他提出了試圖用量子引力理論來(lái)繞開(kāi)奇點(diǎn)問(wèn)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(lái)說(shuō)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(shuō)：“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(yè)）但由于量子引力理論假定宇宙沒(méi)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(yè)）而“虛時(shí)間”的應(yīng)用，則使人們繞開(kāi)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(shuō)的實(shí)時(shí)只是我們想象中虛構(gòu)的事物”，“也許我們所說(shuō)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(yè)）

霍金對(duì)科學(xué)理論的看法持有工具論的立場(chǎng)，但對(duì)于“虛時(shí)間”的概念是否如他所說(shuō)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(méi)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(méi)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(ài)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(jué)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(yè)）

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(lái)越滲入到哲學(xué)研究之中，如系統(tǒng)、信息、控制、混沌、有序、無(wú)序等等概念，早已不再是某些專門(mén)學(xué)科的專業(yè)術(shù)語(yǔ)。由于這些概念的普適性，它們已成為各門(mén)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(wú)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(kāi)的，不過(guò)，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(zhēng)的依據(jù)。例如，庫(kù)恩和費(fèi)耶阿本德通過(guò)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(yǔ)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(jiàn)〔（14）〕、〔（22）〕），從而引起了科學(xué)哲學(xué)界的極大爭(zhēng)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(shuō)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(kù)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(wèn)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(guò)物理學(xué)前沿哲學(xué)問(wèn)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(kāi)對(duì)新物理概念的分析。從這個(gè)意義上說(shuō)，它與前面所討論的途徑并無(wú)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(wèn)題，如認(rèn)識(shí)過(guò)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(chǎng)爭(zhēng)論就是愛(ài)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(zhēng)論，這場(chǎng)爭(zhēng)論的和至今余波未息的爭(zhēng)論焦點(diǎn)集中在對(duì)愛(ài)因斯坦等人提出的EPR悖論的理解上。這場(chǎng)發(fā)生在量子力學(xué)創(chuàng)始人之間的爭(zhēng)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(cè)不準(zhǔn)關(guān)系）和玻爾互補(bǔ)原理的理解開(kāi)始，進(jìn)而討論到量子力學(xué)是否完備的問(wèn)題，但這場(chǎng)似乎只是純物理學(xué)，甚至是理論物理學(xué)的科學(xué)爭(zhēng)論，一開(kāi)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(lái)的諸如波粒二象性等特征，用描繪宏觀現(xiàn)象的日常語(yǔ)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(ài)因斯坦的話來(lái)說(shuō)，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(wèn)題的方便而使用的一種工具或符號(hào)系統(tǒng)？這些問(wèn)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(ài)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(wèn)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(zhēng)仍是科學(xué)哲學(xué)界的熱點(diǎn)問(wèn)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(ài)因斯坦與玻爾這場(chǎng)上升到哲學(xué)的爭(zhēng)論，經(jīng)過(guò)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(wèn)題，檢驗(yàn)的結(jié)果雖不足以最終決定誰(shuí)是誰(shuí)非（盡管哥本哈根學(xué)派明顯占了上風(fēng)），但卻明確說(shuō)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(shuō)有劃時(shí)代的意義。從康德提出星云假說(shuō)開(kāi)始在當(dāng)時(shí)占統(tǒng)治地位的形而上學(xué)世界觀上打開(kāi)了第一個(gè)缺口，但完成這個(gè)星云假說(shuō)的拉普拉斯卻把從牛頓開(kāi)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(shuō)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(chǎng)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(guó)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(guò)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(lái)說(shuō)，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(lái)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(zhǎng)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(wú)序的混沌現(xiàn)象的研究，卻使我們能夠說(shuō)明許多過(guò)去簡(jiǎn)直無(wú)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(lái)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(lái)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(cè)來(lái)構(gòu)建整體的世界自然圖景，結(jié)果是五花八門(mén)，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(lái)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(zhēng)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(zhēng)論，如物質(zhì)是否無(wú)限可分和宇宙是否無(wú)限等問(wèn)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(kāi)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(wú)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(wú)法測(cè)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(shuō)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(wèn)題的爭(zhēng)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(lái)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(dòng)圖景，一方面更充分地說(shuō)明了宇宙中事物普遍聯(lián)系和無(wú)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(wú)限的問(wèn)題產(chǎn)生了新的疑惑。顯然，過(guò)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(lái)討論宇宙有限無(wú)限這一古老問(wèn)題是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。離開(kāi)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(lái)奢談這一問(wèn)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(wèn)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(shù)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(mén)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(kāi)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(lái)，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(mén)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(kāi)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(lái)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(mén)問(wèn)題。

美國(guó)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(chǎng)。他說(shuō)：“整個(gè)科學(xué)是一個(gè)力場(chǎng)，它的邊界條件就是經(jīng)驗(yàn)，在場(chǎng)的周?chē)?jīng)驗(yàn)的沖突引起內(nèi)部的再調(diào)整?！保ā玻?8）〕，第694頁(yè)）也就是說(shuō)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(chǎng)，“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(wèn)題上有很大的選擇自由，并無(wú)任何特殊的經(jīng)驗(yàn)是和場(chǎng)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(shuō)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(jiǎn)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(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(wèn)題，解決這些問(wèn)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(chǎng)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(wèn)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(lái)消除用經(jīng)典語(yǔ)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(jiàn)〔（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(lái)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(jiàn)〔（23）〕）雖然這一設(shè)想還沒(méi)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(shuō)：“量子力學(xué)的情況，如果從我們通常的觀念看來(lái)，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。”（〔（3）〕，第100—101頁(yè)）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(guò)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(wèn)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(wèn)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(shuō)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(yíng)養(yǎng)，來(lái)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(lái)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(wèn)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(wèn)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(kāi)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(kāi)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(mén)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(lái)，我國(guó)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(kāi)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(wèn)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(wú)限問(wèn)題，涉及到“夸克禁閉”現(xiàn)象的物質(zhì)是否無(wú)限可分問(wèn)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(wèn)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(guó)內(nèi)一些哲學(xué)教科書(shū)已經(jīng)根據(jù)上述問(wèn)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(guó)目前物理學(xué)哲學(xué)研究的水平與國(guó)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(wèn)題的爭(zhēng)論時(shí)，都曾提出過(guò)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(jiàn)〔（3）〕、〔（4）〕、〔（5）〕）這主要是因?yàn)槲覈?guó)第一流的物理學(xué)家關(guān)心物理學(xué)哲學(xué)的人數(shù)還太少，而受過(guò)專門(mén)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(lái)。

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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(mén)很廣泛的學(xué)問(wèn)，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(shí)，包括力學(xué)、電磁學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)、量子力學(xué)、相對(duì)論、粒子物理學(xué)等。

本書(shū)作者Leonard S Kisslinger是美國(guó)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(duì)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(shū)解釋了宇宙從早期到現(xiàn)在的演化過(guò)程，運(yùn)用通俗易懂的講述方式使任何一個(gè)擁有高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的大學(xué)生都能夠理解。

全書(shū)由10章組成：1.天體物理學(xué)的物理概念：速度、加速度、動(dòng)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(dòng)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(cè)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(yáng)旋轉(zhuǎn)，太陽(yáng)（作為一個(gè)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(guò)程；5.中微子振蕩、對(duì)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(lái)測(cè)量宇稱性、電荷共軛和時(shí)間演化對(duì)稱性，通過(guò)中微子發(fā)射來(lái)解釋脈沖星沖擊的可能原因；6.愛(ài)因斯坦狹義和廣義相對(duì)論：狹義相對(duì)論中的重要假設(shè)，以及由此產(chǎn)生的長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹，由洛倫茲變換得到的附加速度的愛(ài)因斯坦方程與假設(shè)的相一致性，利用相對(duì)動(dòng)量和張量簡(jiǎn)單討論了廣義相對(duì)論；7.從廣義相對(duì)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(chǎng)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(shí)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(chǎng)的建立過(guò)程；10.量子色動(dòng)力學(xué)相變：量子色動(dòng)力學(xué)相變和銀河系和星系團(tuán)之間磁場(chǎng)的關(guān)系，由于相對(duì)論性的重離子碰撞量子色動(dòng)力的產(chǎn)生。

本書(shū)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(shū)不要求學(xué)生有太深的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，適用于所有對(duì)科學(xué)尤其是天文科學(xué)感興趣的大學(xué)生，同時(shí)也適合于對(duì)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(huì)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(shuō)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(huì)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(huì)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(duì)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(lái)。對(duì)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(duì)材料研究的深入，逐漸形成了材料科學(xué)與工程這門(mén)學(xué)科。這門(mén)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(guò)程中的工藝和工程技術(shù)問(wèn)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(gè)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(shí)的開(kāi)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(mén)正在發(fā)展中的科學(xué)。作為一級(jí)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(gè)二級(jí)學(xué)科。按照我國(guó)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(wú)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(shí)，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(kāi)發(fā)、工藝和設(shè)備設(shè)計(jì)、技術(shù)改造及經(jīng)營(yíng)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(wú)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(guó)際上研究的熱點(diǎn)，也是軟物理研究的一個(gè)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(gè)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(kāi)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(wú)疑也是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

隨著社會(huì)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(wú)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(gè)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(gè)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(cè)試的教材中，都會(huì)不可避免地涉及到磁學(xué)知識(shí)。在國(guó)外的教材中，情況也是如此，如《工程材料科學(xué)與設(shè)計(jì)》一書(shū)。在無(wú)機(jī)材料、陶瓷材料等課程中，也都會(huì)涉及到磁性材料，在材料物理性能的講授中，也必然會(huì)涉及到電性及磁性的內(nèi)容。考慮到磁學(xué)知識(shí)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(shì)，把磁學(xué)的相關(guān)知識(shí)單獨(dú)作為一門(mén)學(xué)科進(jìn)行講授，這樣既有利于學(xué)生對(duì)磁學(xué)知識(shí)有一個(gè)系統(tǒng)的理解，也可以適應(yīng)社會(huì)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(huì)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(duì)磁學(xué)及磁性材料的知識(shí)有一個(gè)專門(mén)的了解，這樣做會(huì)使學(xué)生受益終生。因?yàn)橐环矫嬗欣跀U(kuò)大他們的知識(shí)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(shí)，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(guó)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(gè)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(mén)的文獻(xiàn)資料進(jìn)行了介紹，在此不再贅述。人類很早就開(kāi)始了磁學(xué)的研究，但直到量子力學(xué)創(chuàng)立后，才對(duì)磁性的起源有了一個(gè)較為清晰的認(rèn)識(shí)，也就是說(shuō)，磁性本質(zhì)上起源于物質(zhì)的量子性質(zhì)。這就說(shuō)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(jì)物理》的知識(shí)；要研究固體的磁學(xué)性質(zhì)，也必然要對(duì)《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(mén)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(huì)專門(mén)開(kāi)設(shè)這三門(mén)課程，這也就為磁學(xué)課程的開(kāi)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(lái)進(jìn)行講授，并且適當(dāng)增加一些必要的磁學(xué)知識(shí)和磁測(cè)量知識(shí)，以利于學(xué)生的理解，也有利于學(xué)生對(duì)其他相關(guān)課程的學(xué)習(xí)。我校幾年來(lái)的實(shí)踐教學(xué)都收到了良好的效果。人們對(duì)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(dòng)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)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(lái)進(jìn)行的，這些內(nèi)容也是材料科學(xué)與工程學(xué)科各門(mén)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(shí)研究。從量子力學(xué)創(chuàng)立至今，磁學(xué)從理論上對(duì)這些問(wèn)題的探索已經(jīng)有將近一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間，積累了豐富的知識(shí)，對(duì)磁學(xué)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，必然會(huì)大大促進(jìn)學(xué)生對(duì)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(huì)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(shuō)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(huì)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(huì)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(duì)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(lái)。對(duì)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(duì)材料研究的深入，逐漸形成了材料科學(xué)與工程這門(mén)學(xué)科。這門(mén)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(guò)程中的工藝和工程技術(shù)問(wèn)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(gè)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(shí)的開(kāi)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(mén)正在發(fā)展中的科學(xué)。作為一級(jí)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(gè)二級(jí)學(xué)科。按照我國(guó)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(wú)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(shí)，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(kāi)發(fā)、工藝和設(shè)備設(shè)計(jì)、技術(shù)改造及經(jīng)營(yíng)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(wú)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(guó)際上研究的熱點(diǎn)，也是軟物理研究的一個(gè)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(gè)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(kāi)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(wú)疑也是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

隨著社會(huì)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(wú)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(gè)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(gè)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(cè)試的教材中，都會(huì)不可避免地涉及到磁學(xué)知識(shí)。在國(guó)外的教材中，情況也是如此，如《工程材料科學(xué)與設(shè)計(jì)》一書(shū)。在無(wú)機(jī)材料、陶瓷材料等課程中，也都會(huì)涉及到磁性材料，在材料物理性能的講授中，也必然會(huì)涉及到電性及磁性的內(nèi)容。考慮到磁學(xué)知識(shí)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(shì)，把磁學(xué)的相關(guān)知識(shí)單獨(dú)作為一門(mén)學(xué)科進(jìn)行講授，這樣既有利于學(xué)生對(duì)磁學(xué)知識(shí)有一個(gè)系統(tǒng)的理解，也可以適應(yīng)社會(huì)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(huì)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(duì)磁學(xué)及磁性材料的知識(shí)有一個(gè)專門(mén)的了解，這樣做會(huì)使學(xué)生受益終生。因?yàn)橐环矫嬗欣跀U(kuò)大他們的知識(shí)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(shí)，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(guó)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(gè)章節(jié)進(jìn)行講授。

篇8

一、職業(yè)道德要求

RICS會(huì)員必須證明自己是一位擁有專業(yè)地位、符合社會(huì)期望、技術(shù)熟練的從業(yè)者，同時(shí)，要求會(huì)員必須理解執(zhí)業(yè)所在國(guó)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(chéng)信執(zhí)業(yè)、透明公開(kāi)、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(jiān)持自己的立場(chǎng)、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(huì)員級(jí)別共分為三級(jí)，專業(yè)能力要求共涵蓋以下10項(xiàng)。申請(qǐng)者可根據(jù)本人專業(yè)水準(zhǔn)和不同級(jí)別所要求達(dá)到的專業(yè)能力選項(xiàng)，申請(qǐng)不同的會(huì)員級(jí)別。

（一）會(huì)計(jì)原則與程序（M001）

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

（二）資產(chǎn)識(shí)別與評(píng)估（T086）

運(yùn)用知識(shí)識(shí)別和評(píng)估一個(gè)或多個(gè)類型的資產(chǎn)并報(bào)告結(jié)果，以支持所提出的合理評(píng)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(shí)產(chǎn)權(quán)、研發(fā)、金融工具）、負(fù)債和其他證券、無(wú)形資產(chǎn)權(quán)利。各級(jí)別可能涉及的知識(shí)、技能及經(jīng)驗(yàn)：

（三）融資策劃（T008）

這項(xiàng)能力要求掌握財(cái)產(chǎn)和其他有形、無(wú)形資產(chǎn)相關(guān)的稅收激勵(lì)/資本減免知識(shí)，申請(qǐng)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(duì)實(shí)際工作中資本減免類型的選擇問(wèn)題有透徹的理解。各級(jí)別可能涉及的知識(shí)、技能及經(jīng)驗(yàn)：

（四）強(qiáng)制購(gòu)買(mǎi)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(gòu)買(mǎi)權(quán)的合適法律框架，包括企業(yè)價(jià)值評(píng)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(qǐng)者也需要站在購(gòu)買(mǎi)方和所有權(quán)人兩方的立場(chǎng)進(jìn)行考慮。各級(jí)別可能涉及的知識(shí)、技能及經(jīng)驗(yàn)：

（五）企業(yè)財(cái)務(wù)（T018）

企業(yè)財(cái)務(wù)專門(mén)研究企業(yè)在商業(yè)世界中利用何種渠道及分析方法來(lái)做決策及做何種決策。各級(jí)別可能涉及的知識(shí)、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(wú)力償還債務(wù)時(shí)為有關(guān)各方提供合理的評(píng)估建議。這可能需要與固定抵押接管人或破產(chǎn)顧問(wèn)或周轉(zhuǎn)專家及債權(quán)人等方合作。提供的評(píng)估建議涵蓋多種資產(chǎn)，包括商業(yè)資產(chǎn)、無(wú)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(yíng)場(chǎng)所。各級(jí)別可能涉及的知識(shí)、技能及經(jīng)驗(yàn)：

（七）購(gòu)買(mǎi)與出售（T073）

這項(xiàng)能力涉及企業(yè)的購(gòu)買(mǎi)和出售、企業(yè)組成部分和其他有形及無(wú)形資產(chǎn)，如知識(shí)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(wú)抵押資產(chǎn)。

申請(qǐng)者應(yīng)該考慮到所有市場(chǎng)、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(kāi)拍賣(mài)方式。各級(jí)別可能涉及的知識(shí)、技能及經(jīng)驗(yàn)：

（八）企業(yè)價(jià)值與無(wú)形資產(chǎn)評(píng)估（T087）

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

（九）評(píng)估報(bào)告與研究（T088）

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

（十）稅收（T089）

篇9

一、中國(guó)與歐洲文化的對(duì)比

1．中國(guó)文化是建基于黃河河谷的大農(nóng)業(yè)社會(huì)，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(jiàn)人鄰，少見(jiàn)樹(shù)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(huì)的主要問(wèn)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(huì)，必須分工合作，自然要建立一個(gè)有組織和有權(quán)威的中央政府。家族文化是一個(gè)整體文化，個(gè)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(gè)體的特殊性。人是來(lái)自現(xiàn)實(shí)的祖先，必須對(duì)祖先負(fù)責(zé)。中國(guó)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(duì)性，重視對(duì)個(gè)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(wèn)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(wú)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(lái)發(fā)展。特別是道家所重視以“順其自然”人的“被動(dòng)性”和“消極性”，而儒家則重視以“事在人為”人的“主動(dòng)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(duì)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(guó)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(guó)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(guó)(漢)文字和歐洲數(shù)學(xué)文字同屬于符號(hào)文字。要描述和了解“人本事物”，促使中國(guó)文字學(xué)的發(fā)展；中國(guó)文字的對(duì)稱和其他特性也可以用來(lái)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?jiǎng)?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(duì)稱其他特性也可以用來(lái)推測(cè)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?jiǎng)?chuàng)造新的數(shù)學(xué)。符號(hào)文字與拼音文字是有不同的思維邏輯。所以認(rèn)識(shí)中國(guó)文字學(xué)的人要學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，是有邏輯上的優(yōu)勢(shì)。

2．歐洲文化建基于游牧文化。游牧人逐水草而居，多見(jiàn)樹(shù)木，少見(jiàn)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(wèn)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(lái)自能力最高的主宰。摘食獵魚(yú)的簡(jiǎn)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(guó)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(gè)體、理想、外向、對(duì)抗、自由、權(quán)利、信仰和絕對(duì)性，重視發(fā)揮個(gè)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(duì)人類物質(zhì)生活巳作出了重要的貢獻(xiàn)。中國(guó)文化在人類社會(huì)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(dòng)，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(dòng)系統(tǒng)，也是一種事在人為的行動(dòng)活動(dòng)，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(méi)有一定的姻親關(guān)系。后來(lái)的科技就是把科學(xué)與技術(shù)結(jié)合起來(lái)，利用科學(xué)知識(shí)來(lái)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(mén)量化的學(xué)問(wèn)，從事物理量的研究和它們之間的時(shí)空基礎(chǔ)關(guān)系。不能量化的東西便不是物理量。萌芽時(shí)代：物理學(xué)的起源是來(lái)自古希臘時(shí)代(650—330Bc，雅典)的幾個(gè)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(dòng)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(gè)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(yǔ)。希臘化時(shí)代(338—31B．C．亞歷山大港)：主要的興趣在解決實(shí)用問(wèn)題，知識(shí)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(dòng)為主，運(yùn)轉(zhuǎn)圓的均速運(yùn)動(dòng)為微擾，可以準(zhǔn)確解釋包括太陽(yáng)在內(nèi)的各行星在天上的運(yùn)動(dòng)。(3)物體“比重”物性的發(fā)現(xiàn)(亞基米德Archimedes)，后來(lái)進(jìn)一步發(fā)展到“密度”物性。

黑暗時(shí)代(30B．C．一1300A．D．)：這是物理學(xué)發(fā)展a冬眠時(shí)代。(1)羅馬帝國(guó)(3OB．C．一476A．D．)：羅馬人是實(shí)用民族，他們強(qiáng)勢(shì)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(dòng)，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(gè)宗教和封建的封閉保守時(shí)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(dòng)，動(dòng)搖了歐洲的封建制度和教會(huì)權(quán)力。伊斯蘭的優(yōu)秀文化開(kāi)始對(duì)歐洲人開(kāi)放。

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

1．機(jī)動(dòng)力學(xué)(Mechan0dynamics)

從希臘時(shí)代到黑暗時(shí)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(dòng)。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(dòng)為核心。到了復(fù)興時(shí)代，以既定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)來(lái)了解觀測(cè)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(dòng)的發(fā)現(xiàn)(開(kāi)普勒Kepler，1571—1630)和地上物體的重力加速度及拋物線運(yùn)動(dòng)的了解(伽利略Galileo，1564—1642)。橢圓和拋物線非均速運(yùn)動(dòng)的發(fā)現(xiàn)是一個(gè)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(lái)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(dòng)力學(xué)的誕生：為了解決重力問(wèn)題，牛頓(1642—1724)認(rèn)為，天上月球圍繞地球的運(yùn)動(dòng)與地上物體的拋物線運(yùn)動(dòng)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(gè)物體的運(yùn)動(dòng)定律：慣性定律，動(dòng)力定律和反作用定律。更由第二和第三個(gè)定律推出物體之間的重力定律。為了完成三個(gè)運(yùn)動(dòng)定律，牛頓創(chuàng)造了兩個(gè)重要的物理量：慣性質(zhì)量=密度×體積和慣性動(dòng)量=質(zhì)量×速度。同時(shí)他更創(chuàng)造了一條微積分的數(shù)學(xué)工具，來(lái)取代歐氏幾何學(xué)的不足。牛頓運(yùn)動(dòng)定律的力只是與物體的變速度有關(guān)，與物體的速度無(wú)關(guān)。

(3)牛頓動(dòng)力定律理論的普遍化，以位能和動(dòng)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(dòng)力學(xué)對(duì)隨機(jī)過(guò)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(dòng)力學(xué)已發(fā)展成為宏觀物質(zhì)世界一個(gè)完美的理論：完整，合理和前后一致。

2．電動(dòng)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(kāi)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(kù)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(dòng)磁極的相互作用。2)法拉第提倡電磁的“本地作用”來(lái)代替“超距作用”，導(dǎo)致“電磁場(chǎng)”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(chǎng)為基礎(chǔ)，麥克斯韋完成完整的“電磁場(chǎng)定律”，相當(dāng)于牛頓機(jī)動(dòng)力學(xué)中的物體重力定律。后來(lái)洛倫茲(Lorentz,1853—1928)更進(jìn)一步完成電荷在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的“電磁場(chǎng)力定律”?！拜椛浞醋饔昧Χ伞币彩请姶艑W(xué)一個(gè)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(dòng)力學(xué)：洛倫茲的電磁場(chǎng)力是一個(gè)與速度有關(guān)的力。只有速度為零的情況，才適合牛頓的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。愛(ài)因斯坦(Einstein，1879—1896)采用牛頓動(dòng)力推出電磁場(chǎng)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(chǎng)力的洛倫茲動(dòng)量=v×牛頓動(dòng)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(dòng)力學(xué)中的物體第二運(yùn)動(dòng)重力定律愛(ài)因斯坦后來(lái)把這方面的理論改稱為“狹義相對(duì)論”。在狹義相對(duì)論的基礎(chǔ)上，以微分幾何為工具，愛(ài)因斯坦用演繹方法建立他的重力場(chǎng)論，稱為“廣義相對(duì)論”?？梢哉f(shuō)是一種重力場(chǎng)的電磁化。到這個(gè)階段，除了輻射反作用力定律之外，電動(dòng)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(duì)牛頓動(dòng)力定律的理論推廣和發(fā)展。

(6)電動(dòng)力學(xué)對(duì)隨機(jī)過(guò)程的應(yīng)用：無(wú)規(guī)則電磁場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)特性的發(fā)展。其結(jié)果應(yīng)該符合量子力學(xué)和量子動(dòng)力學(xué)的結(jié)果。簡(jiǎn)而言之，機(jī)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展是以動(dòng)力的基礎(chǔ)來(lái)發(fā)展作用力，而電動(dòng)力學(xué)的發(fā)展卻是以作用力的基礎(chǔ)來(lái)發(fā)展動(dòng)力。歐洲從牛頓到麥克斯韋這個(gè)二百多年的物理學(xué)發(fā)展時(shí)代，正好是歐洲從巴哈(Bach)到華格納(Wagner)的音樂(lè)發(fā)展時(shí)代。這是歐洲自從古希臘時(shí)代以后，一個(gè)重要的思想創(chuàng)新時(shí)代。因此促進(jìn)了文學(xué)，音樂(lè)，藝術(shù)，哲學(xué)和科學(xué)的高速發(fā)展。

3．輻射動(dòng)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(gè)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(wú)法用決定性(Deterministic)的電動(dòng)力學(xué)來(lái)解釋。到二十世紀(jì)，也出現(xiàn)了與輻射作用有關(guān)的三個(gè)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(lái)，愛(ài)因斯坦和玻恩(Born)分別用量子來(lái)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(lái)了解原子物理現(xiàn)象，也可以用來(lái)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(dòng)力學(xué)，相對(duì)性量子力學(xué)，楊一(Yang-Mils)場(chǎng)等，其中楊一米場(chǎng)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(gè)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(zhǎng)，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(guò)兩次世界大戰(zhàn)后，影響人類社會(huì)的重心已由歐洲社會(huì)，轉(zhuǎn)移到?jīng)]有傳統(tǒng)民族文化的美國(guó)移民社會(huì)。美國(guó)文化是一個(gè)以商業(yè)為主，物質(zhì)為重的實(shí)用文化，可以說(shuō)是一個(gè)現(xiàn)代化的羅馬帝國(guó)文化。

四、中國(guó)文化與未來(lái)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(guò)歐洲各種不同的文化時(shí)代，才可以孵育發(fā)展出來(lái)。歐洲文化對(duì)科學(xué)發(fā)展的優(yōu)點(diǎn)可能已經(jīng)到了飽和狀態(tài)。科學(xué)思想發(fā)展的進(jìn)一步突破，必須要有新的文化來(lái)推動(dòng)。中國(guó)文化對(duì)人理思想發(fā)展雖然是一個(gè)有五千多年的舊文化，但對(duì)物理思想發(fā)展卻是一種很新的文化。中國(guó)復(fù)雜而辯證的人理思想，吸收和結(jié)合歐洲簡(jiǎn)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(jiǎn)單系統(tǒng)易，由簡(jiǎn)單系統(tǒng)去吸納復(fù)雜系統(tǒng)難。中國(guó)文化是一個(gè)黑洞文化，善于把吸收的外來(lái)文化中國(guó)化。例如：印度佛教轉(zhuǎn)化成為具有中國(guó)特色的佛教和歐洲社會(huì)主義轉(zhuǎn)化成為具有中國(guó)特色的社會(huì)主義。外來(lái)文化中國(guó)化，是中國(guó)傳統(tǒng)文化的一個(gè)特色。要再進(jìn)一步的創(chuàng)新突破，必須把中國(guó)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(dòng)過(guò)程為研究對(duì)象的學(xué)科，是固體物理的一個(gè)重要組成部分，凝聚態(tài)物理的一個(gè)活躍分支[1]。半導(dǎo)體物理學(xué)是一門(mén)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(chǎng)導(dǎo)向法[3]等。基于提高課堂效率、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(lè)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(duì)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(lè)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(jiǎn)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(jí)、載流子的統(tǒng)計(jì)分布、非平衡載流子及載流子的運(yùn)動(dòng)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(wèn)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(lái)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(dòng)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(shí)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(kāi)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(gè)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(yáng)能電池原理等后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。它是一門(mén)理論性較強(qiáng)同時(shí)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(jì)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(méi)有系統(tǒng)學(xué)習(xí)過(guò)數(shù)學(xué)物理方程、量子力學(xué)、固體物體、統(tǒng)計(jì)物理等專業(yè)課程，所以理論基礎(chǔ)極其薄弱，這給該門(mén)課程的教學(xué)帶來(lái)極大的困難和挑戰(zhàn)。而且半導(dǎo)體物理的理論深?yuàn)W，概念多，公式多，涉及知識(shí)范圍廣，理論推導(dǎo)復(fù)雜，沿用“教師講學(xué)生聽(tīng)”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(dòng)。面對(duì)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(duì)“教師講、學(xué)生聽(tīng)”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(shì)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(guò)程

“學(xué)案導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式由“學(xué)、教、練、評(píng)”四個(gè)模塊構(gòu)成?！皩W(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(guò)自學(xué)掌握所學(xué)內(nèi)容?！敖獭保褪墙處熤v重點(diǎn)、難點(diǎn)、講思路等?！熬殹?，就是通過(guò)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(píng)”，就是通過(guò)教師點(diǎn)評(píng)方式矯正錯(cuò)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(duì)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(jiǎn)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(xiě)、課堂教學(xué)過(guò)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(dòng)和生生互動(dòng)，關(guān)注學(xué)生的興趣、動(dòng)機(jī)、情感和態(tài)度，突出學(xué)生的思維開(kāi)發(fā)和能力培養(yǎng)；針對(duì)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(guò)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(shū)內(nèi)容極其豐富，全書(shū)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(jì)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(shí)，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(duì)理論推導(dǎo)不做過(guò)高的要求，但對(duì)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(cè)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(jí)；（3）半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)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(duì)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(kāi)設(shè)四個(gè)實(shí)驗(yàn)：（1）半導(dǎo)體載流子濃度的測(cè)定；（2）少數(shù)載流子壽命的測(cè)量；（3）多晶硅和單晶硅電阻率的測(cè)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(xiě)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(duì)每個(gè)教學(xué)內(nèi)容都精心編寫(xiě)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(gè)方面的內(nèi)容。以“半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)”為例，我們編寫(xiě)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(jí)公式及玻耳氫原子軌道半徑；（4）索末菲對(duì)玻耳理論的發(fā)展；（5）量子力學(xué)對(duì)半經(jīng)典理論的修正；（6）原子能級(jí)的簡(jiǎn)并度。

晶體中的電子狀態(tài)：

（1）電子共有化運(yùn)動(dòng)；（2）電子共有化運(yùn)動(dòng)使能級(jí)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(jí)公式，氫原子第一玻耳軌道半徑，這兩個(gè)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(dòng)須用波函數(shù)來(lái)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(gè)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(dòng)。

（4）半導(dǎo)體（硅、鍺）能帶的特點(diǎn)：

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

②低溫下，價(jià)帶填滿電子，導(dǎo)帶全空，高溫下價(jià)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(jià)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(shí)，導(dǎo)帶、價(jià)帶內(nèi)能級(jí)密度很大，可以認(rèn)為能級(jí)準(zhǔn)連續(xù)。

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

基本概念：電子共有化運(yùn)動(dòng)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(gè)原子上，可以由一個(gè)原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)原子上去。因而，電子將可以在整個(gè)晶體中運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)稱為電子的共有化運(yùn)動(dòng)。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(jí)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(dòng)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(shì)場(chǎng)作用情況以及運(yùn)動(dòng)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(dòng)有何不同。（2）晶體體積的大小對(duì)能級(jí)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(shí)間提前預(yù)習(xí)，對(duì)一些基本概念要有初步的理解，對(duì)該課內(nèi)容要形成基本的認(rèn)識(shí)。比如，我們?cè)趯W(xué)習(xí)“半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)”這一內(nèi)容時(shí)，要求學(xué)生通過(guò)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(wèn)、二討論、三講解、四總結(jié)。一問(wèn)，是指通過(guò)提問(wèn)，抽取個(gè)別同學(xué)回答問(wèn)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(wèn)題開(kāi)展自主深入的討論。例如就晶體中電子的狀態(tài)這一問(wèn)題，讓學(xué)生討論什么是共有化運(yùn)動(dòng)；電子的共有化遠(yuǎn)動(dòng)是如何產(chǎn)生的；電子的共有化運(yùn)動(dòng)有何特征；電子的共有化運(yùn)動(dòng)如何使能級(jí)分裂為能帶。讓學(xué)生暢所欲言，充分發(fā)表自己的意見(jiàn)，教師認(rèn)真聆聽(tīng)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，為下一步的講解做好準(zhǔn)備。三講解是指就三個(gè)方面的知識(shí)進(jìn)行講解，其一是就學(xué)生討論過(guò)程中的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)和錯(cuò)誤觀點(diǎn)及時(shí)的糾正；其二是對(duì)學(xué)生不具備的理論知識(shí)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(dòng)須用波函數(shù)來(lái)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(gè)量子數(shù)表示；其三是就難點(diǎn)進(jìn)行講解，比如原子能級(jí)的簡(jiǎn)并度，學(xué)生理解起來(lái)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(shí)，那些基本概念必須掌握，那些基本公式必須會(huì)應(yīng)用。