量子力學發展史精選(九篇)

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第1篇：量子力學發展史范文

（西南大學教育學部，重慶400715；成都學院學前教育學院，成都 610106）

基金項目：全國教育科學“十二五”規劃2012年度教育部重點課題“國家級貧困縣學前教育普及模式研究”（批準號：DHA120235）

通訊作者：楊曉萍，西南大學教育學部教授，博士，博士生導師，E-mail:xpyangmail@126.com

李子建，西南大學長江學者講座教授、西南大學教育學部亞太課程與教學研究所所長，歷任香港教育學院副校長（學術）及課程與教學講座教授、香港中文大學教育學院院長，同時是國內多所師范大學的兼任或客座教授。李子建教授的研究興趣涵蓋課程與教學、教育改革與學校改進、環境教育與可持續發展教育、教師發展等領域，著作十數種，論文100多篇。2008年，李子建教授及其團隊主持的“優質教育躍進學校計劃”獲得優質教育基金杰出獎。

筆者與李教授結識于2002年，并有幸在此后一直與李教授保持著學術上的交流，得到了李教授多方面的引領和幫助，深感李教授從大教育和國際化的宏觀視角對學前教育的審視能從多個方面使學前教育領域的學術研究和改革實踐大受其益。因此，借著2014年12月底李教授在西南大學工作期間，筆者與李教授圍繞公平、質量、學前教育發展進行了一系列對話，現將這些對話整理成文，希望能夠讓更多讀者從李教授的學術思想中獲得啟發。

一、關于學前教育公平的討論

楊曉萍：尊敬的李子建教授，您好！非常高興能夠再次與您共同討論學前教育領域的話題。作為對內地教育發展非常了解的學者，您肯定十分清楚，一直以來，尤其是自2010年《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》頒布實施之后，中國內地學前教育的戰略發展高度關注公平與質量兩大主題。就公平而言，政府推動實施“學前教育三年行動計劃”，投入了大量財力，為不同背景的兒童，尤其是低收入家庭兒童提供接受正規學前教育的機會，極大緩解了民眾高度關注的“入園難、入園貴”等急迫問題。就您對教育公平的理解而言，您認為下一步中國內地在推進學前教育公平的進程中應當關注哪些核心問題？

李子建：我首先談一下對“公平”的理解。中文中的“公平”一詞在英文中有多種近似的翻譯，而我的理解是“equality”。正如哲學家亞里士多德所提倡的“平等地對待平等的，不平等地對待不平等的”(To treat equals equally and to treat unequals unequally)，就“equality”舉例來說，如果兩個人是一樣的，我們就一樣對待他們，而如果兩個人不一樣，我們就需要以不一樣的方式對待他們，所以公平并不僅僅是平均和平等，而包含了差別對待。如此一來，公平就是個比較復雜的問題了。因為人本來就是不一樣的，每個人的個性、潛能、興趣、需要都具有無限的可能性。就學前教育來講，如果我們相信每個人的本質不一樣的話，套用亞里士多德的思想去看待這個問題，怎么樣用不同的方法幫助兒童發揮他們的潛能就成為公平的核心。這可以稱之為公平的個體層面( individual level)。但如果在國家背景下，又有不一樣的理解。在中國，投人大量的財力為不同背景的兒童提供優質學前教育，就不是個別層次的問題，而是群組層面( group level)的問題了。低收人家庭的兒童是一種群組，少數民族的兒童又是一種群組。因此，我們看待教育公平問題，首先要看是什么層次的問題，否則對公平意涵的理解就會有差異。群組的理解可能具有國家或地區性質，希望從宏觀的角度把他們放在同一個水平，并借助政策法規予以保障。比如美國的“開端計劃”( Head Start)，試圖讓條件差的兒童在起步時與他們的同伴差不多，可以理解為一種補償或者積極幫助的政策。這種做法是保證起點公平。

楊曉萍：李教授對教育公平的理解與羅爾斯《正義論》中的思想有一致的地方，如果僅僅追求平均或平等，或許反而不公平、不正義了，因為教育最終是為了支持和促使每個人的最大潛能的發展。另外，如您所言，我們還需要關注公平問題的不同維度，“個體一群組”是一種維度，“起點一過程一結果”也是一種維度。您提到了美國的“開端計劃”，我們是否可以直接學習這樣的做法呢？

李子建：“開端計劃”有值得借鑒的地方，但是我們與美國面臨的情況又不完全一樣。舉例來說，我們國家教育公平應該重點關注什么群組？根據我看過的文獻，在西部的農村地區，對女童的教育還非常不充足。這就是一個值得關注的群組。另外，少數民族兒童、特殊需求兒童（包括天才兒童）等也是值得關注的群組，并且我們的少數民族與美國的族群問題又不一樣。另一方面，即便鎖定了某個值得關注的群組，在資源投入的時候也需要認真研究。例如，為了支持西部農村女童的學前教育，錢應該往哪個點上投放？據一些調研，越是低收人家庭，女童的受教育機會越少，這不單純是經濟問題，還有家長意識的問題。家長通常從整個家庭發展來對家庭資源進行分配，在資源極度匱乏的情況下，可能首先犧牲的就是女童的入學機會。想一想，該把錢放在哪個點上呢？是放在家長身上，還是放在幼兒園，還是放在政府層面去推動？如果放在家長身上，家長的觀念和決定就很重要。如果放在學校，學校的設施設備、師資培養得到提高是好事，但這能不能保證女童有同一的教育機會呢？所以，國家投入大量財力是好事，能夠促進起點公平，但是其中的很多過程，正如我剛才所說的，家庭的決定、宗教文化的影響等，會使得不同群組和個體獲得的機會并不一樣。我指的機會不只是上學的機會，還包括在入學過程中能不能將他的興趣潛能發揮出來的機會。這就是個人和組織層次的問題了，它蘊含在教育過程里面。讓孩子有機會讀書是好事，但是在念書的過程中能不能將個人興趣、潛能發揮出來，這對以后個人的發展至關重要。

楊曉萍：確實如此，宏觀層面的教育公平問題，最終總是與微觀個體層面的公平問題相聯系。如您所言，當前我國需要特別關注女童教育問題、少數民族學前教育發展問題以及有特殊需要兒童的學前教育問題，并且需要考究資源投放方式，以及這些宏觀問題與微觀層面教育公平的關聯。李教授能不能介紹一下發達國家和地區在這些方面有哪些值得參考或借鑒的策略？

李子建：就機會公平而言，主要應通過法律予以保障。通過完整立法和嚴格執法，確保每個兒童可以進入幼兒園，這就是法律的保障。當然法律需要很多配套措施，比如政府執法問題，如果父母不送兒童人園怎么辦？這個問題需要綜合考慮。教育規劃綱要有一個目標是基本普及學前教育，它所涉及到的普及率，就是在試圖用法律方法保證兒童有機會上學。當然，我們實際上還需要一部完整的《學前教育法》。另外，在機會問題里面也包括了理想的學前教育的開始，也就是質量的問題，使得兒童從五個方面有著“理想的開端”，即部分國際組織和國家所倡導的“strong start，healthy start，sensi-tive start，smart start，and connected start”。真的要發揮出潛能，你就要給兒童一個好的開始，而不僅僅是一個機會。就21世紀而言，國外很多學者和學術團體討論其對于人的要求，提出了諸如內省的能力（自我學習、自我管理）、人際關系的能力、思考的技能、認知方面的能力等。我覺得這是結果方面的，而這些結果的取得則需要課程與教學、教師以及學校領導等方面去支持。從我參與幼兒園教師國家培訓的情況看，部分教師可能沒有足夠的前瞻意識，他們不大清楚兒童發展的關鍵點在哪里。

楊曉萍：我一直在想，至少有兩件事與學前教育領域的公平問題相關：其一是確保不同背景的兒童都能接受高質量的學前教育（包含著起點、過程、結果的平等）；其二是如何通過教育使得公平和正義的理念能夠在下一代的思想中得以生發。就前者而言，很多人認為政府應該承擔更多職責，甚至希望政府將學前教育納入到義務教育的范疇。但正如您所說，如果父母不送兒童入園怎么辦？父母有權不讓孩子入園嗎？就后者而言，課程和教師素養非常重要。而您在剛才談到“理想的開端”時，也涉及到了教師的素養問題。我們先聽您談談政府職責，然后再來說教師問題。

李子建：好的。現代腦科學的研究表明了幼兒教育的重要性。其實幼兒教育是很基礎的教育，是基礎里面的基礎教育。如果我們相信生物醫學的觀點的話，我認為從長遠來說，學前教育應該納入基本的普及部分。但是普及的方式可以考究，兒童在哪里接受這種有質量的普及教育，是可以根據具體情況來決策的。幼兒園只是一種機構，或許還有其他合適的機構。在西方國家，出現過“在家上學”(home schooling)運動，既可以理解為家長與國家之間爭奪兒童教育權，其實也可以理解為對學校以外的教育機構和教育途徑多元化的一種探索。對當前中國而言，中央及地方政府承擔更多職責是毫無疑問的，但是學前教育是否“義務化”，以及如何去理解“義務教育”，比如“義務教育”一定是在公共教育機構當中實施嗎？這些問題還可以討論。

楊曉萍：我們接著來說說教師問題。

李子建：好的。但是這里我需要補充一點，看似與教師無關，實際上非常重要。我們最開始談到個人層面和群組層面的教育公平，其實應當還有一個層次就是教育機構的層次。我長期研究學校改進，深知單個教師總是深受學校組織的影響，教師總是特定學校機構中的成員。每個幼兒園的質量是有差異的，即使是相同的課程、相同的教師，在不同機構當中仍然可能展現出不同的質量差異，因為這要受到領導、學校文化、師生關系等的影響。所有的這些因素共同產生了一個質量狀態。這個狀態如果不處理的話，公平問題還是不能夠處理。

楊曉萍：也就是說學校效能的不同也會對我們的學前兒童產生非常重要的影響，而不同學校的效能往往因領導、文化等存在很大差異。

李子建：是的，如果我們不處理差異、不關注機構效能和改進，最后將會產生結果的不公平，因為孩子的成長是非常受微觀生態系統影響的。

楊曉萍：您提到了學校效能與改進，讓我想到當前中國內地的一種做法，那就是用優質幼兒園去輻射和帶動弱勢的幼兒園或者新建的幼兒園，采用包括教師輪崗、結對幫扶等措施試圖提高每個機構的效能，實現優質教育資源的共享。在此方面，香港有哪些經驗可以為中國內地提供啟發呢？

李子建：在學校改進方面，讓我們回到原點，那就是我們有沒有最基本的要求。國家現在投入大量的財力，其一爭取了兒童的入園機會，另外一方面，幼兒園的質量也該有一個起碼的標準。現在這個標準可能需要進一步明確，并且需要加快完成。

二、關于幼兒園教師倫理的討論

楊曉萍：也就是說您認為內地急需建立幼兒園質量標準，以此縮小幼兒園之間的差距，最終達到教育過程和結果公平。在這方面，我們實際上已經在借鑒國際經驗和進行本土研究，例如我們出臺了《幼兒園教師專業標準》，各地也有諸多幼兒園等級驗收的相關考評標準。現在我們回到教師問題上來，基于各種原因，特別是一些消極事件，國內目前對于教師倫理的關注非常強烈，您如何看待幼兒園教師的專業倫理？

李子建：依我的理解，“倫理”與“專業倫理”需要區分。倫理這個詞是個人層面的，主要涉及個人的道德素養、取向、態度水平、價值觀等。“專業倫理”則是對特定社會角色身份下的要求，屬于行業層面。當然，你也可以說專業倫理當中包含了個人的基礎要求和外部的行業要求兩個層面。就教師倫理而言，無論是小學教師、中學教師還是幼兒園教師，都有共同要求，但是幼兒園教師接觸的是年紀小的兒童，在這種情況下，幼兒園教師專業倫理就是在幼兒園教師這個特殊身份之下，對從業者的倫理要求，包括如何對待孩子、對待家長，也包括和家長、社區的合作。專業倫理除了自我要求、自我改進之外還有外部要求，即外部社會對從業者的期望、要求，是對幼兒園教師這種特殊身份的要求。這個要求就是幼兒園教師的專業倫理。

楊曉萍：我們前面一直在談公平問題，如果在教師倫理當中有公平意識的話，相信這對推進教育公平也是非常重要的。幼兒園教師在個人倫理或者專業倫理約束下，非常重視公平問題，那么他對待每個孩子的方式，他對自己的教學要求以及付出程度可能就會很不一樣。因此，幼兒園的物質設備可能是一樣的，但是幼兒園教師對課程實施、幼兒的理解不同，他能不能把公平的機會給予兒童，將會影響兒童的發展。所以說，教師倫理當中的公平也是教育公平的重要維度。

李子建：我同意你的說法。例如，課堂里面學生是不是有同樣的參與機會，教師會不會因為他的背景不一樣對他有意無意的輕視或者不重視？他的語言里有沒有尊重學生，這都會影響教育公平。而這些也都在教師倫理和教育實踐的范疇之下。

楊曉萍：既然教師的專業倫理如此重要，那么如何有效形成呢？基于我的理解，教師個人受教育的情況，尤其是個人的成長經歷對其倫理觀念非常重要。而這個過程實際上也可以看作外部規則逐漸內化的過程。那么您如何看待從制度層面推動教師專業倫理的發展呢？

李子建：我在北京師范大學做過專題演講，就是討論專業倫理。現在大部分的制度、教育政策或發展里面很喜歡用政策、制度、標準，我們稱為外部的要求。我認為這是需要的，作為一種引領、要求、約束。但是就倫理而言，我剛才已經說過，倫理是一個自我內化、內省的部分。這個部分單靠外部約束是有限的。最重要的是教師在即使沒有外部要求的情況下，教師自身也愿意做好。

楊曉萍：也就是要建立教師自身的反省和自身對自己的角色定位意識，進而才能夠將外在的標準內化為自己的認識，踐行在自己的工作中。

李子建：儒家文化里有兩個詞，一個是“慎獨”，另外一個是“三省吾身”。當你單獨自處的時候，沒有人看你了，你依然是謹慎，注意自己的行為思想，沒有人監控你、約束你，但是你還是有習慣、有內化的機制去反省和改進。當然外部的制度是必要的，但是通過這個只能部分解決問題，真的要推動教師專業倫理發展的話，還是一種價值取向、一種習慣。

三、關于學前教育質量的討論

楊曉萍：之前我們一直在討論公平問題，現在我們來思考一下質量這個話題，實際上剛才也有所涉及。目前各地投入了很大財力來新建、改建、擴建一些幼兒園，這在促進公平中是有作用的。但是只追求普及而不顧及質量肯定不可取，而且您剛才也特別強調了公平當中的機構層面，關注機構效能，希望能有相應的機構質量標準。就學前教育質量而言，我認為有兩點需要弄清楚。第一，什么樣的學前教育才是高質量的？如何去界定高質量？第二，在確保學前教育機構高質量的過程中，如何從環境、課程、師幼互動等核心要素來提升學前教育的質量？在這兩個方面，我們希望聽聽您的觀點或建議。

李子建：好的。我先就第一個問題談談我的看法。“質量”( quality)這個詞有很多不同的理解。通常情況下，我們會首先從“投入(input)-過程( process)一產出(product)”這一維度來思考，并且要分析從機構的角度怎么看，從整個學前教育體系的角度又該怎么看。但有一點至關重要，那就是任何教育，特別是學前教育，其質量都具有相對性。我們的教育目的是什么？如果目的搞不清的話，質量只能是虛的。我們的教育，特別是學前教育的目的是什么呢？是偏向21世紀技能多一點呢？還是偏向升學準備多一點？首先目的要搞清楚，因為每個取向所帶來的質量要求都不一樣。

楊曉萍：這也就意味著質量背后所潛藏的教育目的的價值取向非常重要。

李子建：我想稍微再發揮多一點。現在我們有一個“終身學習”( lifelong learning)的概念，這個概念以前可能只是個空空的口號，現在絕對不是空口號。根據一些統計資料，前幾年香港好像是全世界人均壽命最長的地區，女性差不多人均86歲，男性也是80歲左右，估計往后很容易達到90歲。我甚至聽說（但沒有確認）65歲是一個分界線，之前可能還算是青壯年，不算老年。65歲之后可能還有25年的壽命，過90歲是很平常的事。這一事實應引發我們重新思考學前教育的定位。未來我們的世界，不要說是用電腦和手機的世界，將來用什么可能我們現在都還無法想象，也許需要重新思考由此帶來的不同階段教育的定位。

楊曉萍：那就意味著學前教育實際上更要關注如何為人的終身學習和發展奠定基礎，因此在這個過程中，我們更強調的是它的一些更為深刻長遠的目標。正如您之前在多個講座中談到對兒童期待的5個H，即happiness，humor，help，hope，health。只有在這樣的意義上，才能為終身學習和發展做好準備。也只有在這樣的指向中，再來談學前教育機構到底應做什么才是有意義的。

李子建：是的。我們之前曾經談到過新西蘭幼兒園的課程發展目標，其大部分指標還是一種氛圍，如有沒有福祉或幸福感、貢獻等，強調身、心、靈的整體協調。

楊曉萍：對，新西蘭對學前課程的理解，更多是大框架的導向、方向性的引領。如果從對人的一生長遠發展的影響來看待學前教育質量，您能否談談核心的要素是什么？

李子建：首先說說教育環境這個問題。現在似乎有個矛盾，即一方面鼓勵游戲，鼓勵校外活動等，但同時家長和學校又很擔心安全問題，整個社會氛圍對安全的要求對教育活動產生了很大的制約。按照我的理解，環境應該是放松的，不但是硬件的，有機會去體驗、探索等心理氛圍更重要。再來說課程，通常現在都說需要注重游戲、互動等，但放在全球化的語境下，尊重多元文化是非常重要的，應該講究和諧。最核心的概念是尊重，和而不同，各美其美。

楊曉萍：對于多元文化，我們強調相互尊重，不同民族文化都有其特殊性，如何在尊重特殊性的過程中達到理解和包容，而不應當用主流文化去壓抑和同化其他文化。

李子建：是的。此外，師幼互動方面，我們剛才也談到教師的倫理，教師有沒有與不同的兒童充分互動，照顧到不同兒童的需求。但是我們認為除了師幼互動，老師和家長的互動也是影響學前教育質量的核心要素。有些家長是需要加強溝通的，這個互動就很重要。還有幼幼互動，不同背景的孩童之間的互動。因此，在和諧的、互相尊重的環境下，良好互動非常重要。

楊曉萍：您很多年致力于學校改進項目，也推動了香港優質學校計劃的執行。從學校改進的角度來說，對作為學校的學前教育機構，您認為制約其質量水平提升的是什么？

李子建：要提升機構的質量水平，首先需要關注這個機構的教育目的，其課程運作的目的，根本上來說是關注有沒有共同的愿景( shared vision)，即大家的看法是否一致。在同一所幼兒園中，每個人對幼兒園的愿景、使命是否完全理解和認同，這個很重要。不是校長說了算，而是大家認同，不然就變為形式主義。一個機構最大的動力在于文化，文化的基礎在于價值，價值的核心在于共同愿景，這也是最難的。

楊曉萍：為什么最難？

李子建：因為這是個價值觀的問題。就教育機構試圖倡導的某個教育理念或觀點而言，可能有些老師就不一定認同，有些家長也不一定贊同。這讓我想到一個詞——“學前教育服務”。“服務”這個詞就是雙刃劍。聽起來很好，你是老板，我替你服務，學前教育機構為家長服務。但這樣就把伙伴關系變成了雇主與雇員之間的關系。就教育機構而言，這是危險的。因為教育機構存在著一種專業性。好比你去看醫生，當然你是顧客，醫生要提供醫療服務，但是醫生建議你千萬不要吃什么，他就有他的專業性和權威性（病人得聽醫生的）。這個度要把握得好，不然就變成家長牽著教育機構鼻子走。并不是所有的家長都非常理解教育的內涵和規律。例如有的家長要求你每天都要教寫字、每天要補課等。如果你強調服務，可能有時候就不符合教育規律。

楊曉萍：這也就意味著，就教育機構而言，是否能夠建立共同愿景，將會影響到其質量水平。這個共同愿景應當能夠引領教師和家長認識到教育的價值和適當的實踐模式。對于兒童是如何學習的，我們如何有效支持兒童學習等這樣一些核心問題，尤其需要取得一致意見。簡單迎合不可取，互動認同很重要。

李子建：是的，就學前教育而言，家長的支持、配合、認同很重要。家長不是學校的顧客，而是伙伴。學校可以說是在提供服務，但是不能只是為了迎合家長的需求。

楊曉萍：因為學校與企業不同。

李子建：是的。不過對于高質量的企業和品牌，顧客還是認同其背后的價值觀，而不單只是認同其產品，所以企業其實也講究共同愿景和價值認同。

楊曉萍：讓我們再跳出機構從外部來看待質量問題。國務院在2012年出臺了教育督導的條例，中國內地正式步人督導法制化進程。您認為督導在提升學前教育質量中有什么意義？

李子建：督導，在我的理解里面有監督和指導兩方面含義，不單是監督（看你有沒有這個水準），更有引領和指導的作用。這個事情應該由專家和有經驗的人來實施。首先，他是第三方，是擁有國家賦權的人士或機構；其次，他不僅代表政府去監督，還要從專業發展上進行引領。

楊曉萍：國際上關于教育督導有些什么經驗？教育機構督導的理想框架應該是什么樣的？

李子建：理想我不敢說，但是通常而言，對學校教育機構的督導比較看重這些方面：第一是領導和管理（領導和管理是不一樣的，領導是帶領向前的，管理是每天日常的）；第二是課程與教學；第三是校風、氛圍、文化、家長關系；第四是學生學習成果（成果有很多方向，不只是學習成績，還有發展得怎么樣）。香港的自評和外評大體上就是看這些方面。

四、關于學前師資職前培養的討論

楊曉萍：您所在的香港教育學院在學前師資培養領域有很多作為，能否介紹一下你們的主要經驗。

李子建：我介紹兩個，一個是師范教育里面加強特殊教育的元素，二是基于對幼兒園教師多元化實踐經驗的重視，我們強調聯課學習和服務學習，專業素養很重要。這些都是我們努力的方向。

楊曉萍：也就是說，在教師培養當中，不僅要求教師把握兒童的共同年齡特征，還需要特別關注特殊人群和有特殊需求的兒童。給予老師相應的準備，使得他們能夠關照到不同的兒童。另一個是聯課學習和服務學習。能夠再詳細介紹一下它們學習的目標和具體做法嗎？

李子建：聯課學習和服務學習一般是培養學生如何去關心人，以及各種不同的能力（例如與人相處的能力），培養學生對待工作的態度。不同類型的服務都安排，例如到社區照顧老人，到學校給予學生課后支援等。

楊曉萍：也就是要有服務的意識和能力，形成專業的素養。這與公民教育有部分相通的地方。香港教育學院的這種改革是配合香港的什么政策呢，還是有其他什么背景？

第2篇：量子力學發展史范文

論文關鍵詞：大學生；量子物理；物理學史

量子力學是反映微觀粒子（分子、原子、原子核、基本粒子等）運動規律的理論。它是20世紀初在大量實驗事實和舊量子論基礎上建立起來的，是人們認識和理解微觀世界的基礎。量子物理和相對論的成就使得物理學從經典物理學發展到現代物理學，奠定了現代自然科學的主要基礎。量子力學的發現引發了一系列劃時代的科學發現與技術發明，對人類社會的進步作出了重要貢獻。通過量子物理的教學，有利于培養大學生的科學素質、科學思維方法和科研能力，培養學生的探索精神、創新精神、科學思維能力以及辯證唯物主義的科學觀。另外，量子物理是處于發展中的理論，怎樣將量子論和廣義相對論（引力作用）統一起來仍是困擾人們的問題。“弦理論”的提出使人們看到了希望，通過這部分的教學可以培養學生的橫、縱向思維和不斷追求科學真理的精神。因此，在大學物理的教學中應適當增加量子物理的教學內容。由于量子物理里好多概念、思想和宏觀世界里的完全不同，叫人無法理解，以致量子論的奠基人之一玻爾（Niels Bohr）都要說：“如果誰不為量子論而感到困惑，那他就是沒有理解量子論。”那么怎樣讓學生在輕松愉快的狀態下學好量子物理呢？在教學過程中適當引入物理學史有利于學生掌握其核心，既培養了學生的學習興趣，又有利于實現啟發式教學，而非純粹的概念和公式的教學。下面主要從幾個方面闡述物理學史在大學生學習中的重要作用。

一、非物理專業大學生學習量子物理的需要

即使是物理專業的學生，多數人在學習量子物理時一直如在云里霧里，雖然知道微觀粒子的波粒二象性，也知道不確定原理，了解原子的軌道理論，但是卻不知道為什么這樣。這一方面是由于量子物理里好多概念、思想和宏觀世界里的完全不同。另一方面，學生沒有掌握量子物理的核心，沒有從整體上把握量子物理的基石。一些教材對這部分的介紹也較少。如果在教學中能夠引入量子物理的發展史，不僅能吸引學生的注意力，調動學生的學習興趣，還有利于學生理解量子物理的概念和思想，使學生能夠身臨其境地感受到那場史詩般壯麗的革命，深刻體會量子論的偉大，有利于學生辯證唯物主義觀的形成。而非物理專業的學生與物理專業的學生相比，在學習量子物理時難度更大。這是由于物理專業的學生開設了許多物理專業課，如原子分子物理、物理學史等課程，為量子物理的學習奠定了基礎。而非物理專業的學生沒有前期的知識鋪墊，對知識的掌握難度增大。如果能適當加入量子發展史的介紹，不僅降低了學生學習難度，還激發了學生學習興趣，這就更突顯出物理學史在大學物理教學中的重要作用。

從整體上介紹量子物理的發展史可以使學生掌握量子物理的核心，從整體上把握量子物理的基石，即波恩的概率解釋、海森堡的不確定性原理和玻爾的互補原理。[2]這三大核心原理中，前兩者摧毀了經典世界的因果性理論，互補原理和不確定原理又合力搗毀了世界的客觀性和客觀實在性理論。一些實驗和理論斗爭的介紹不僅可以吸引學生的學習興趣，還可以培養學生的科學思維方法。19世紀末20世紀初，好多物理學家認為物理學大廈已經基本建成，后輩的工作只是做些細枝末節的修補和完善。但當時物理學天空漂浮著兩朵小烏云，一朵是“以太的絕對參考系”，另一朵是“黑體輻射的紫外線災難”。前者導致了相對論的建立，后者導致了量子物理的建立。

對量子物理三大基石的掌握，即波恩的概率解釋、海森堡的不確定性和玻爾的“互補原理”是量子物理的三大支柱。大學所學的量子物理學是基于這三個支柱的。這就像數學中的公理一樣，對于大學生而言不能去討論為什么，只能是是什么。

二、大學生素質教育的需要

大學物理的量子部分教學不同于物理專業學生的量子物理教學。大學物理教學的目的主要是增強學生分析問題和解決問題的能力，培養學生科學的思維方法、辯證唯物主義觀等素質教育，重在方法而非純理論教學。因此，大學物理的教學目的與任務是使學生對物理學的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統的認識和正確的理解，為進一步學習打下堅實的基礎。更為重要的是，在大學物理課程的各個教學環節中，都應在傳授知識的同時注重培養學生分析問題和解決問題能力，注重培養學生科研探索精神和辯證唯物主義世界觀的形成。量子物理發展史的介紹和講解有助于培養學生這方面的能力。

1.辯證唯物主義世界觀的培養

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

2.分析問題和解決問題能力的培養

在大學物理的教學過程中適當引入一些實驗的描述或利用多媒體等手段演示實驗過程有利于培養學生的分析能力和解決能力。對康普頓實驗的講解分析可以培養學生的分析問題和解決問題的能力，尤其是康普頓的分析過程，而非純理論上的推導分析。康普頓在研究X射線被自由電子散射的時候發現一個奇怪的現象：散射出來的X射線分成兩個部分，一部分和原來的入射射線波長相同，而另一部分卻比原來的射線波長要長，具體的大小和散射角存在著函數關系。如果運用通常的波動理論，散射應該不會改變入射光的波長才對。但是怎么解釋多出來的那一部分波長變長的射線呢？康普頓苦苦思索，試圖從經典理論中尋找答案，卻撞得頭破血流。終于有一天，他作了一個破釜沉舟的決定，引入光量子的假設，把X射線看作能量為hν的光子束的集合。這個假定馬上讓他看到了曙光，眼前豁然開朗：那一部分波長變長的射線是因為光子和電子碰撞所引起的。光子像普通的小球那樣，不僅帶有能量，還具有動量。當它和電子相撞，便將自己的能量交換一部分給電子。這樣一來，光子的能量下降，根據公式E=hν，E下降導致ν下降，頻率變小，便是波長變大。這樣，X射線被自由電子散射的問題得到完美的解決。然后再進行理論推導，根據動量和能量守恒解決該問題，這樣不僅使學生印象深刻，還鍛煉了物理思維能力。

3.求實精神的培養

通過大學物理量子史部分的教學，介紹科學家嚴謹的治學態度、勇于追求真理的精神，培養學生追求真理的勇氣、嚴謹求實的科學態度和刻苦鉆研的作風。

4.科學觀察和思維能力的培養

在教學的過程中適當融入量子發展史的內容有利于培養學生科學觀察和思維能力。如玻爾的互補原理的提出過程。當海森堡完成“不確定原理”后向玻爾請教，兩人就“不確定原理”是從粒子性而來還是波動性而來展開了論戰，從而提出了互補原理：波和粒子在同一時刻是互斥的，但它們卻在一個更高的層次上統一在一起，作為電子的兩面性被納入一個整體概念中。這就是玻爾的“互補原理”。它連同波恩的概率解釋、海森堡的不確定性共同構成了量子論“哥本哈根解釋”的核心，至今仍然深刻地影響人們對于整個宇宙的終極認識。講解過程中應形象生動地描述海森堡和玻爾的討論過程及他的思維過程，使學生有種身臨其境的感覺，從而培養科學觀察和思維的能力。在教學過程中適當介紹思維實驗有利于培養學生的思維能力及科學分析能力。如海森堡不確定性原理的提出過程就借助了思維實驗及1935年愛因斯坦提出EPR思維實驗等。

5.創新意識的培養

通過學學物理學的研究方法、量子物理的發展史以及物理學家的成長經歷等，引導學生樹立科學的世界觀，激發學生的求知熱情、探索精神、創新欲望以及敢于向舊觀念挑戰的精神。如普朗克能量子假設的提出體現了敢于向舊觀念、權威學家挑戰的精神。而創新意識對一個學生來說是非常重要的，對社會生產力的發展也起著重要作用的。

6.科學美感的培養

以麥克斯韋方程組為例，描述麥氏方程所表現出的深刻、對稱、優美，使得每一個科學家都陶醉在其中，玻爾茲曼情不自禁地引用歌德的詩句“難道是上帝寫的這些嗎？”描述麥克斯韋方程組的美。一直到今天，麥氏方程組仍然被公認為科學美的典范。許多偉大的科學家都為它的魅力折服，并受它深深的影響，有著對于科學美的堅定信仰，甚至認為：對于一個科學理論來說，簡潔優美要比實驗數據的準確來得更為重要。依此引導學生認識物理學所具有的明快簡潔、均衡對稱、奇異相對、和諧統一等美學特征，培養學生的科學審美觀，使學生學會用美學的觀點欣賞和發掘科學的內在規律，逐步增強認識和掌握自然科學規律的能力。

7.科學探索精神的培養

物理學在追求著大統一。許多科學家獻身于這項偉大的事業，比如弦理論的提出。講述其發展過程可激發學生的科學探索精神。

三、科學發展的需要

第3篇：量子力學發展史范文

關鍵詞：物理學；知識經濟；經典力學；工業革命；量子力學

在人類文明發展的進程中，物理學的每一次重大突破都帶動了科學技術的騰飛和社會經濟的變革。以科學技術為主要內容的“知識”改變著社會經濟的性質、特征和運行方式，給人類社會帶來了全面而深刻的影響。

一、從物理學發展理解經濟變革的根源

1、在農業經濟時代，土地是經濟發展最重要的資源。生產組織形式是自發的家庭生產方式，人類長期維持著經驗積累和簡單再生產，社會財富的增加相當緩慢。分配的主要依據是土地，擁有土地就擁有了財富和分配權，占有全部的剩余勞動成果。土地終極所有權掌握在皇帝手中，從而形成國家集權中軸支撐著社會。

科學巨匠牛頓，在哥白尼、伽利略、開普勒的基礎上，通過對天文學定律和力學實驗規律的高度概括總結，把物體的運動規律歸結為牛頓運動三定律和萬有引力定律。經典力學的成就，使機器發明成為可能，為首次工業革命提供了理論和技術支持。隨著蒸汽機的發明和使用，帶來了機器制造、交通運輸、礦山開采等產業的迅速發展，從而引起了從手工勞動向動力機器生產的飛躍，迎來了人類社會發展史上的新紀元。

2、工業經濟時代，機器、設備和原料是經濟發展最重要的資源。其主要特征是資本積累和擴大再生產，社會財富得以快速的增加，生產規模得到迅速擴大，然而最終卻導致了經濟危機。資本成為主要的分配依據，憑借著資本的大小，來瓜分社會財富和剩余勞動成果。機器大工業形成有組織的公司企業，資本被控制在資本家手中，公司企業就成為社會的中軸。

在奧斯特、法拉第的基礎上，麥克斯韋把神秘、抽象的電磁規律以數學方程完美地表示出來，從而形成了電磁場理論，同時預言了電磁波的存在。電磁場理論和實驗的巨大成就導致了電機、電燈、電報的發明和使用并引發了第二次工業革命。從此，人類全面進入了以機器大工業和社會化大生產為重要標志的工業經濟時代。

3、知識經濟是建立在知識和信息的生產、分配和使用之上的經濟。在知識經濟時代，知識將成為經濟發展最重要的資源，信息成為重要的商品和競爭要素。具有經濟發展可持續化、資產投入無形化、世界經濟一體化、經濟決策知識化等特點。知識型和科技型的勞動者，在社會生產中的作用日益增強，成為企業和經濟發展的關鍵，直接決定著企業的競爭能力和最終命運。

二、以物理學概念思考知識經濟的內涵

1、隨著信息技術的不斷發展，計算機日趨微型化，因特網使傳遞信息所需的時間節省了百萬倍，空間概念更是幾近消失。真可謂：“千里縮銀屏，數載化瞬息”。如果把信息視作物質，那么在相對高速地傳遞信息過程中，愛因斯坦相對論的“尺縮”和“鐘慢”效應會有什么體現呢？

知識經濟帶來了商業、金融、教育和文化娛樂的全球化，企事業單位在空間的分布狀態呈“無形化”和“分散性”。產品的開發與經營周期大為縮短，實現了所謂“實時運作經濟”。時間的“滯后效應”被引起重視，可持續發展問題變得極為突出。

2、物理學又是一門實驗科學，它的每一個原理和定律，都是在系統觀察和科學實驗的基礎上建立起來的，并且隨觀察和實驗水平的提高不斷完善和修正甚至被否定。如人們對光的認識就經歷了由粒子――波動――波粒二象性的曲折過程。量子理論認為一個電子究竟是粒子還是波？這要取決于選擇的實驗條件。這種不同尋常的作用對客觀實在的影響，在知識經濟中會有什么表現呢？

知識經濟對決策的基本要求是科學化、民主化、系統化和程序化。科學化就是要在決策中全面地應用知識。程序化就是把決策的過程分為準備謀劃、抉擇、控制與修正四個階段，每個階段又有若干步驟，它們是與觀察和實驗緊密聯系的。如準備階段中有關信息的收集和處理，謀劃時的預測或可行性研究都離不開觀察和調查；控制與修正階段的實施離不開實踐和檢驗。

3、縱觀物理學的發展歷史，從經典力學、電磁場理論到相對論、量子力學以及宇宙大爆炸、量子信息、統一場論等，展現在我們眼前的是一部充滿生機的探索和創新史。面對經濟全球化和日趨激烈的國際競爭，我們如何運用物理學的探索和創新精神面對知識經濟的挑戰？

探索和創新是物理學的靈魂，同樣也是知識經濟的靈魂。知識經濟提出經濟創新概念，即5個新：引入一種新產品，采用一種新的生產方法，開辟一個新的市場，獲得一種新的原料來源，實行一種新的企業組織形式。

綜上所述，物理學作為自然科學的基礎學科和帶頭學科，不僅為自然科學、工程技術提供了理論基礎和實驗技術，而且在社會經濟發展中發揮著極其重要的作用。瀏覽人類社會由農業經濟、工業經濟到知識經濟發展的歷史，不難看到物理學在其中扮演的角色。

作者單位：棗莊學院

參考文獻:

第4篇：量子力學發展史范文

關鍵詞：電磁場理論；思想問題；非智力因素

聯合國教科文組織把2005年定為第一個世界物理年，對從事與物理有關的工作者而言，這無疑是一件令人振奮的事。作為一名中學物理教師，面對學生普遍厭煩物理的現狀，不由我不去更深地思考。

遠古時代，人們在繁重的生產勞動中逐漸發明了杠桿、螺旋、滑輪、斜面等簡單機械，誕生了力學知識的萌芽。作為革命標志的就是狹義相對論、廣義相對論和量子理論。相對論和量子力學的誕生，使雷達技術、自動化技術、原子能的利用、激光技術、航空航天技術等相繼出現，核能得到開發和利用，電腦得到普遍的應用，帶來了第三、第四次科學技術革命。也許正是由于物理學的巨大的社會經濟效益，才會有“物理年”的誕生。

僅僅認識到這一步，其實還遠遠不夠，物理學的發展史更是一部前人艱辛的勞動史和教育史。幾乎每一條規律、定理的發現，每一套理論的建立都凝聚了大量科學家集體的心血和智慧，正是他們的協作精神和對科學的無限熱愛精神推動了物理學一步步朝著更高層次、更完美的境界發展著。

1687年，牛頓《自然哲學的數學原理》一書的發表完成了物理學史上的第一次大綜合，標志了經典力學體系的初步建立，這是牛頓創造性研究的結晶，同時也是天文學、數學和力學歷史發展的產物。牛頓曾稱自己站在巨人肩膀上，應該說這并不夸張。但站在巨人肩膀上的人太多了，為什么是牛頓完成了這一大業，而不是別人呢？我們都知道，機遇總是青睞那些有準備的頭腦。牛頓善于繼承前人的成果，這和他的奮發好學、勤于思考是分不開的。正是他廢寢忘食不停地思考和它的勤奮好學的精神，使他做出了震驚世人的豐功偉績。這不正是我們要學習的么？

麥克斯韋電磁場理論的建立過程，讓我們再一次領略到科學史上的接力賽和群體精神的閃光。同牛頓一樣，他受到法拉第力線思想的鼓舞，又得到W?湯姆生類比研究的啟發，同時又有安培、庫侖、赫茲、奧斯特等一大批人為電磁學打好了基礎，給麥克斯韋的再一次大綜合預備了條件。

相對論的建立是電磁理論合乎邏輯的繼續和發展，是物理學有關分支的又一次的綜合。早在1895年，愛因斯坦16歲的時候，他就開始思考這樣一個問題：如果自己以光速追隨光線運動，應當看到這一條光線，就好像一個在空中振蕩著而停滯不前的電磁場。可是無論依據經驗，還是按照麥克斯韋方程看來都不會有這樣的事情。這是一個悖論，實際上包含了狹義相對論的萌芽。愛因斯坦對這個問題的思考經歷了10年才找到了解決問題的關鍵。這期間邁克爾遜―莫雷實驗的零結果，促使他向狹義相對論邁出了第一步。費茲杰惹和洛侖茲分別提出的收縮假說，暗含了狹義相對論和麥氏理論之間內在的淵源關系，以太的不可探測，長度收縮的不可探測，都為狹義相對論的誕生預備了條件。彭加勒、洛侖茲甚至都走到了狹義相對論的邊緣，只是由于絕對時空觀的思維定式，使他們沒能跳出框架，這些令人遺憾的教訓不該給我們帶來深刻的啟示么？愛因斯坦的狹義相對論發表后擱置了14年沒有受到應有的重視，可見舊觀念的根深蒂固，它的改變不是一朝一夕之事，曲高和寡在這里也得到充分的印證。

不僅僅理論的創立是艱辛而漫長的，與之相印證的物理實驗更是艱苦，一個實驗往往一做就是一年、幾年：邁克爾遜-莫雷實驗斷斷續續前后作了六年，戴維森的電子散射試驗也作了六年，為了提煉足以進行試驗的純鐳鹽，居里夫婦經過四年從8噸礦渣石中提取了0.1克的純鐳鹽，是什么給了他們綿綿不絕的動力呢？是對科學的負責精神和實事求是的精神以及堅韌不拔的毅力和斗志。我們在工作中、學習中遇到一點小困難與之相比又算得了什么呢？

物理學的發展史更是一部科學方法的創建史，一部思維方法的進化史。

縱觀物理學的各個分支領域，理想模型幾乎無處不在。無論是運動學的勻速直線運動，勻變速直線運動、質點、剛體、光滑平面，熱學的理想氣體、理想循環、理想液體，電磁學的勻強電場、恒穩電流，光學的點光源、絕對黑體等等。它們的建立都充分展現了物理學家們敏銳的洞察力，高度的概括性，高明的預見性。抓主要矛盾，忽略次要因素，簡化問題，突出主要性質，這是何等的高明！

而科學假說、等效替換、類比、逆推、歸納等等比比皆是。物理學真堪稱一部方法論大全。影響著人們的思想、觀點、方法。這種思維方法應用于社會各個領域，應該說是放之四海而皆準的真理，許多年輕時搞過物理，后又轉向其他方面的人，不管是從政、從商還是從事其他工作，都普遍感受到當年學習中訓練的思維方法使他們獲益匪淺，受益終生。

物理學更蘊含了豐富的真、善、美，是一部美學大全。

從它的外延看，它的發展過程，無時不透射著風趣、幽默、睿智。忘不了牛頓，請客時，別人吃飯他肚子不餓，煮雞蛋時，差點將手表煮熟；忘不了“泊松亮斑”的戲謔；忘不了“紫外災難”的幽默；更忘不了以愛因斯坦為代表的EPR一派和以玻爾為代表的哥本哈根學派的爭論。那是一群多么可愛、可親、可敬的人們，那是一群永遠不老的科學斗士，一代科學偉人。他們既是嚴肅論戰的對手，又是追求真理的戰友。爭論時不留情面，生活中友誼真誠，可歌可泣，足令我輩敬仰。

從它的內涵看，它的內容、結構、方法的簡單美，一個F=d（mv）/dt就把天地萬物的機械運動規律統一起來了，不令人折服么？

第5篇：量子力學發展史范文

   課余時間，我饒有興趣的簡讀了一本暢銷全世界的科學著作——《時間簡史》，其作者是當代著名的宇宙學家、理論物理學家——斯蒂芬·威廉·霍金。這本科學著作可以說得上是將愛因斯坦的《廣義相對論》和量子力學結合得最完美的一本書，除這點之外，此書還詳細地闡述了黑洞效應和大爆炸及宇宙奇點問題。

   倘若這本書以數學公式、證明過程和科學術語為主，那么我認為它不可能這么暢銷全世界。這本書正是以它通俗的語言文字、幽默的插圖、強有力的論證過程和獨特的思維方式將讀者帶入廣漠無垠的宇宙，去體會黑洞邊緣的神秘，去感受大爆炸的壯闊，發人思考，引人入勝。

   《時間簡史》的重點就是概述黑洞和宇宙奇點大爆炸理論，它從愛因斯坦的相對論開始一步一步的探討，補充了廣義相對論中的一些不足。作者認為宇宙是從一個密度、時空曲率無限大的奇點通過大爆炸而開始的，在大爆炸中，物質的溫度非常高。在隨后過去的一秒鐘中，宇宙的溫度急劇下降，下降到大約100億攝氏度，于此同時也在不斷地膨脹，就使得正電子和反電子（帶正電荷的電子）互相碰撞以此湮滅，并釋放出大量光粒子，來維護宇宙的平衡。到了后來，得以有強力的作用從而使物質不斷聚攏，聚攏，這就形成了古老的星球和星際物質。我們的地球，也是通過這樣的物質聚攏才形成的。

   而書中的另一偉大成就是對黑洞的研究，黑洞最開始是愛因斯坦在《相對論》一書中作出的一個預測，他假設如果存在一空間的曲率非常大，物體的逃逸速度非常快，快到連光也不能逃離這樣的空間。那么這樣的空間可以稱之為“黑洞”。但他認為既然連光也不能逃離黑洞，那么我們也無法觀測到它，它名副其實是一個非常黑的洞。但霍金結合了愛因斯坦的相對論和量子理論后提出：黑洞其實不“黑”，它可以放射出正反粒子，而且它還有這很高的溫度。正因為它放射出的正反粒子互相湮滅了，所以我們很難觀測到它。黑洞以極高的速度放射能量，當能量耗盡時則會向宇宙大爆炸那樣從一個奇點發生強烈的爆炸，并在宇宙中消亡。

   從這本書中我不僅獨到的是宇宙物理知識，我還讀到了一種敢于同命運抗爭，頑強不屈和樂觀向上的人生態度。眾所周知，霍金出這本書時已是全身癱瘓，可以活動的僅是3只手指。在這樣的條件下他憑著那充滿智慧與知識的大腦，毅然對宇宙發出思索，對真理發出挑戰。最后他成功了，出版了這傲然屹立于科學文獻之林的偉大著作。霍金對于真理執著追求的態度是一種至高的精神，也是我們每個人都要仰視的不滅光輝。

   這個暑假，讀完了《時間簡史》，我才知道自己在這個物理學大師面前是有多么的渺小，斯蒂芬霍金。大師帶給我們的，是物理學的精華，根據他的文字，我有一些自己的想法。

   首先是書里面提到的思想，這種思想對于現代物理學的進步有重大的意義，既將經典廣義相對論與量子理論的結合。現代物理學近百年的發展史來看，許多人都在做類似的嘗試，包括愛因斯坦他自己也在做與量子理論相和諧的相對論的延伸理論，不過他知難而退了，最后他把目光又放在了宇宙常數上，這是這個天才的失敗之處。不少人為了量子理論和相對論的和諧，做了許多邊緣學科，但我個人認為，都不如霍金大師做的那么徹底——量子引力論，量子是物質粒子的非連續運動，而所有的量子困惑都起源于這種非連續運動。量子理論與引力的結合，即量子引力理論，目前還處于研究階段。這種理論的歷史說來話長，著名的廣義相對論家彭羅斯在昌德拉塞卡解出Dirac方程后，和霍金一道證明了黑洞的面積定理，隨后霍金做出了黑洞熱輻射定理，既從黑洞面積的非減性能讓人自然而然的想起叫做熵的物理量，黑洞處也具有熵的`特性。

   從數學角度來看，不管量子引力論是不是大統一理論，但它有它的意義，對物理學有很好的影響。

   霍金對于時間箭頭的描述十分有趣，讓我不禁想起曾經尋根究底的哲學與科學理論齊頭并進的時代，但是現在科學對于哲學家來說，太具有數學化了，使得維特根斯坦都說：哲學只剩下了分析語言了。

  

   由于暑假里韓教師讓我們再看一本數學故事書，所以上個星期天，我就硬拉著爸爸到上海書城給我買書。我想：一向都十分熱愛數學，并且又很喜歡看書的爸爸，必須能為我挑出一本適宜我看的書。果然，爸爸立刻為我挑出了一本他中意的書——《時間簡史》。

   這本《時間簡史》是由著名的史蒂芬·霍金所寫的。書名叫做《時間簡史》，那么書中所寫的.一切自然是和時間有關的了。為了講明時間，作者從宇宙開始寫起，而后說到空間，而后又說到黑洞，而后再說到蟲洞，最終才得到了結論。書中的語言都充滿了知識性與專業性，讓我感到懵懵懂懂的。雖然如此，但我似乎也了解到了時間。如果讓我結合書中的話來談談時間，那我會說：時間確實能夠是一種物質，因為萬物皆是物質，如果時間不是物質，它也就失去了存在的意義，但很明顯，它對于我們無比重要，我們也無法離開時間。用書中的一句深奧經典的話來概括時間：時間也許是不朽的，至少在我們這些生命短暫的物質看來，那確實是不朽的，它在特定的時間和空間內產生一個點，就這樣無數個點連接在一齊，變成線，變成面，就無限制地編織下去，直到宇宙的結束，如果那宇宙沒有結束，也就繼續不朽地編織下去，做那宇宙創造者的壽衣。

   我覺得這本書不太適合我看，畢竟我還沒有學過物理，對書中所說的一切都還不理解，但我明白，這是一本對我們人類來講相當重要的書。我想：等我長大一點了之后，再讀一遍這本書，到時候必須能掌握書中所說的知識。

   其實初讀《時光簡史》只是正因它是霍金的著作，只是為了在閑暇之余與兄弟姐妹之間有一點談資罷了，不得不說這樣的科學著作實在難懂，相比我的張愛玲，三毛，劉墉來說卻是枯燥了一些，但它仍深深的吸引了我。將我引向了充滿幻想的未來。

   說它單調是正因它沒有平平仄仄的語調，沒有風花雪月的場景，沒有催人淚寫的辭藻，但他，卻擁有極嚴謹的的探索科學的態度，以一種嚴謹的口吻向咱們敘述著蔚藍的宇宙，神秘的黑洞。父親不止一次的提醒我說我再也看不懂這么深奧的著作，開始我還不以為然，漸漸的我發現我只能讀懂其中一點，而絕大部分仍是懵懵懂懂。

   斯蒂芬·威廉·霍金，一個極平凡的人，他正因在21歲時不幸患上了會使肌肉萎縮的盧伽雷氏癥，因此被禁錮在輪椅上，只有三根手指能夠活動。1985年，因患肺炎做了穿氣管手術，徹底被剝奪了說話的功能，演講和問答只能透過語音合成器來完成。但他的智慧彌補了先天的不足，輪椅上的他還是可愛的，值得我敬佩的。30歲，他考查黑洞附近的量子效應，發現黑洞會像黑體一樣發出輻射，其輻射的溫度和黑洞質量成反比，這樣黑洞就會正因輻射而慢慢變小，而溫度卻越變越高，最后以爆炸而告終。黑洞輻射的發現具有極其基本的好處，它將引力、量子力學和統計力學統一在一齊。

   霍金的魅力不僅僅在于他是一個充滿傳奇色彩的物理天才，也正因他是一個令人折服的生活強者。他不斷求索的科學精神和勇敢頑強的人格力量深深地吸引了每一個知道他的人。患有肌肉萎縮性側索硬化癥的他，幾乎全身癱瘓，不能發音。但他仍出版了《時刻簡史》，成為全球最暢銷的科普著作之一。對于這本書我實在做不出自我的評價，正因，可能在之后的幾年，我才能讀懂這本書，但是我能感受到這字里行間的一份堅持，一份嚴謹，甚至一份心酸。

   其實更多的我將這本書當作科幻小說來看，書里就是一個未知的世界，《時刻簡史》中，霍金念念不忘的就是大統一理論，這是愛因斯坦未盡的夢想。霍金在本書中坦言，不能用單獨的美妙的公式描述和預測宇宙的每一件事情，正因量子理論的測不準原理決定了宇宙是不確定性和確定性統一的。在本書中，霍金透過地圖模型來說明宇宙的多樣性可能需要一組理論來進行描述。

第6篇：量子力學發展史范文

【關鍵詞】計算機技術 信息化 發展趨勢

一、計算機科學與技術的歷史步伐

已去的20 世紀，是計算機飛速發展的一個時期。世界上第一臺電子計算機“ENIAC”誕生于1946年，至此計算機的發展才不過60年的光陰。現代計算機體系結構的形成及其技術實現的有關發明，主要歸功于兩位數學家，與四位物理學家，由于他們的不懈努力奠定了計算機科學與技術發展的基石。

英國數學家布里頓.艾倫.圖靈和美國數學家馮.諾依曼在計算機體系結構方面做出了巨大的貢獻。1935 年到1936年間由圖靈設計的抽象計算機“圖靈機”成為計算機發展歷史中的里程碑，因此，圖靈被人們公認為計算機科學之父。馮.諾依曼在1945年總結了ENIAC計算機的優缺點， 提出了基于存儲程序的通用電子計算機EDVAC邏輯設計方案，1952年成功設計建造，它在體系結構設計中實現了數字化的計算過程、存儲程序控制并按電子學原理工作，這三點奠定了現代計算機體系結構的基礎，因此，人們又把現代計算機稱之為“馮.諾依曼計算機”。

1947美國貝爾實驗室的物理學家威廉.肖克萊、約翰.巴丁和沃爾特.布萊頓共同發明了晶體管，他們一起成為了晶體管之父。11年之后，美國物理學家杰克.基爾比研制出第一塊集成電路（IC），從此，以晶體管為基礎的芯片按照摩爾預言的速度發展，帶來了今天計算機的普及，基爾也成為了電子學革命之父。

大規模集成電路的發展和微處理器的出現，其直接成果就是帶來了計算機的高性能和快速小型化，1971年，世界上第一款微處理器—Intel4004問世，1978年，英特爾公司開發出了8086，首次用于IBM PC機中，電腦走入家庭。一個全新的概念“個人電腦（PC）”取代了“微電腦”的概念，

二、計算機科學與技術得到發展的原因

（一）日新月異的時代需求

起初對計算機的時代需求為“二戰”時期，有著對各種信息進行處理加工的欲求，這樣促使進算計的研發運用。隨后信息化時代的快速發展，計算機的運算速度也在不斷的提高，存儲功能不斷強大，使其在教育、經濟等領域迅速發展普及。市場激烈的競爭之下，計算機要順應社會需求，不斷的研發變化著，無形的競爭很大程度上促進了計算機科學技術的發展進步。

（二）穩定的選擇機制基于計算機技術

對于相互競爭的技術價值做出一個共識性判斷之前需要一段時間，這種不確定因素可能最后影響選擇機制。大多數，同時發揮作用的圍繞計算機技術的若干選擇判據和機制及其影響要素，選擇的環境常常是非常敏銳和穩定的，這是計算機技術迅速發展的一個重要原因。

在實踐中，最強的技術性創新，把經濟之間的激烈競爭轉化為了技術性的較量。其計算機的發展在工程學科和應用學科也給我們許多啟發。這使計算機的選擇機制判斷更加穩定明顯，這樣就更容易解決計算機在生產生活的運用中所存在的各種問題。同時，計算機選擇機制的發展與計算機的發展是一種雙向促進的關系，一種技術的發展可以促進另一種技術的進步。

（三）科學技術的發展離不開計算機技術的支持

新一代的技術與其他領域結合，又為了滿足其需求不斷的研發更新，慢慢計算機技術成為生活生產中的重要工具，并成為其他行業生產中重要的工具，直接與間接的促進了各個行業科學技術的發展，最終提高了社會的經濟水平。

三、計算機科學與技術的發展趨勢

計算機的具體發展趨勢主要分為兩大部分：

（一）智能化

智能化計算機是指設計結構獨特并采用平行的處理技術，對計算機中的多個數據及多種指令可進行同時處理和分析的一種超級計算機。超級計算機相對于普通的計算機來說有著更高的運算速度。這些更智能化的計算機跟接近與人類大腦的性能，可以為人們生活和工作提供方便。更可以在某些高端行業，幫忙處理大量繁雜數據，提高工作效率，節省時間與成本。這也就是計算機發展的趨勢是更人性化，更智能化。

（二）新型計算機

計算機的發展是基于硅芯片技術的不斷更新，但由于需求的不斷加強，硅芯片的研發潛力已近極限。所以很多新型計算機就成為了計算機技術的發展趨勢。

（1）納米計算機。計算機技術與納米技術相結合，便有了納米計算機。納米元件與電子元件相比，其體積較小，質地優良且導電性能較高，完全可以取代傳統的硅芯片。納米技術興起于20世紀80年代初，納米作為一種計量單位，它的目標是使人類可以自由的操作原子。使用納米級芯片組成的納米計算機的能耗非常小，幾乎可以忽略不計，性能上遠遠高于現有的計算機，所以納米計算會是計算機技術的發展趨勢之一。

（2）量子計算機。量子力學的原理來對大量數據進行運算以及存儲和分析處理的源自可逆計算機的一種物理裝置，而量子計算機就是基于這個。量子效應是量子計算機研發的基礎，這種計算機中，開與關的狀態是通過激光脈沖來改變一種鏈狀分子聚合物的特性來決定的。由于量子的疊加效應，與傳統計算機對比而言，量子計算機存儲的數據量要大得多，還有就是，其運算速度是傳統計算機的十億倍。除了其存儲性能及運算速度方面的優勢外，其在安全性及安保體系等方面的優良性能也遠遠高于傳統計算機。這也成為了計算機發展的另一趨勢。

（3）光子計算機。光子計算機是利用光子進行計算，用光子代替傳統的計算機通過電子進行數據計算、傳輸和儲存。并把傳統計算機的導線互聯轉變成了光互聯。傳統的計算機硬件結構復雜，多數為電子硬件，而光子計算機則為光子硬件，并為光運算，不同的數據是由光的不同波長表現出來的，對于復雜的任務可以進行快速處理。成為新型計算機一員。

四、總結

以上為對計算機科學與技術發展趨勢的探究，從其發展趨勢到發展其必要原因到未來計算機從智能化到新型化的發展態勢的必然進行了探究闡述。

第7篇：量子力學發展史范文

【關鍵詞】 熱力學；統計物理；教學方法

一、引言

熱力學與統計物理是理論物理的五大分支之一，具有與其它四個分支（經典力學、電磁學、相對論、量子力學）同等重要的科學與工程地位。熱力學與統計物理課程是本科教學中物理學及相關專業的一門重要基礎理論課程，它以大量微觀粒子組成的宏觀物質系統為研究對象，基于熱力學理論和統計物理理論，揭示熱運動規律以及與熱運動有關的物性及宏觀物質系統的演化。許多工程科學都是由熱力學所衍生的或與其密切關聯，例如傳熱學、流體力學、材料科學等，該課程也是學習量子力學、固體物理的基礎。熱力學的應用范圍很廣，主要包括：引擎、渦輪機、壓縮機、發電機、推進器、燃燒系統、冷凍空調系統、能源替代系統、生命支援系統及人工器官等。

通過熱力學與統計物理課程的教學，可以培養學生的形象思維和邏輯思維能力，提高學生的物理修養，使學生深入認識熱力學與統計物理理論，能從熱力學和統計物理學角度闡述熱運動的規律及熱運動對物質宏觀性質的影響，能基于熱力學和統計物理學理論解決實際熱力學問題。熱力學理論和統計物理學理論的統一性的教學，可使學生樹立物質世界是分層次的、宏觀現象與微觀本質緊密聯系、量的積累引起質的變化等物理學基本觀點。然而該門課程抽象性強，教學難度很大，因此教學過程中必須有針對性的采用科學的教學方法以保證良好的教學效果。

二、重點突出物理思想和物理方法教學

科學思想和方法是物理科學的重要內容。美國著名物理學家費恩曼曾經說過：對學習物理的人來說，重要的不是如何正規嚴格地解方程，而是能猜出它們的解并理解物理的意義。清華大學著名物理學家葉企孫教授也曾強調指出： 物理教學不僅要給學生以知識，更要給學生科學思想和方法。可見物理思想和物理方法在物理教學中的重要性。物理知識的認識和發展是依賴于物理思想的發展和建立于科學的物理方法的基礎之上的。物理知識的傳授是“授人以魚”，物理思想和物理方法的傳授則是“授人以漁”。僅僅傳授物理知識容易使學生對掌握的結論確信無疑，這將限制學生的創造性和個性發展。而物理思想和物理方法的傳授不僅是為學生提供必要的知識儲備外，也是為他們提供能力儲備。

在熱力學統計物理課程的教學中，除了物理思想和物理方法自身具有的重要地位之外，授課學時少和授課內容多的矛盾、化繁為簡提高教學效果的要求也需要將物理思想和物理方法的傳授放在一個重要位置。把握該課程的物理思想和基本方法，對授課內容和知識結構進行優化和調整，是解決授課學時少和授課內容多的矛盾的根本方法。熱力學統計物理課程對學生數學基礎要求也較高，涉及到大量繁復的公式數學推導和變換，導致學生在學習該課程的過程中很容易將注意力停留在物理公式的數學形式上而忽略了其中的物理意義、物理思想和物理方法，最終結果是導致學生思維混亂、滿頭霧水。因此，在熱力學統計物理課程中應該盡量簡化物理公式的數學推導和數學變換方面的教學，而將教學的重點放在物理公式的物理意義、物理思想和物理方法方面，幫助學生從物理角度對授課內容進行深入理解。

三、排除學生心理障礙

熱力學與統計物理課程的特點是比較抽象，學生理解困難和難以建立相應的物理圖像。較大的學習阻力會影響學生學習該課程的興趣和愛好，導致學生存在接受熱力學與統計物理的物理思想和相關理論的心理障礙。上述在把握課程的物理思想和基本方法的基礎上對授課知識結構進行優化調整和將授課內容化繁為簡是排除學生心理障礙的一個有效方法，此外好的課題引入對于排除心理障礙從而激發學生學習興趣也會起到十分重要的作用。如教學實踐證明，課程緒論由熱力學發展史引入，從“熱”本質的爭論到焦耳、克勞修斯、開爾文、能斯脫、麥克斯韋、玻爾茲曼、吉布斯等科學家的豐功偉績進行逐步闡述，可以有效激發學生學習統計物理的興趣和增強學生的學習信心。恰當地運用熱力學統計物理發展史能夠提高學生的創新思維水平，提高學生整合信息、發現問題的能力。[1]同時也有利于激發學生的自我意識[2]和有助于學生理解物理知識，有助于學生體驗物理學的批判精神和形成整體性的物理知識觀。[3]再如在統計理論部分的課題引入時，重點突出物理思想，突出宏觀系統由大量微觀粒子組成的特點，使學生真正清楚統計物理學的研究對象及方法，理解統計物理與熱力學的不同之處和統一之處，也可以有效消除學生學習統計物理的形成心理障礙。總之，通過好的課題引入，激發學生的學習興趣和調動學生的學習積極性，消除學生的畏難情緒，對排除學生學習熱力學統計物理的心理障礙不無裨益，這也是保證學生在熱力學統計物理課程學習過程中始終保持學習主動性的關鍵。

四、詳細闡述熱力學與統計物理兩種方法的關系

熱力學方法與統計物理方法是熱力學與統計物理研究大量微觀粒子組成的宏觀物質系統的熱現象的兩種基本方法，兩種方法的有機結合是熱力學統計物理理論的一個基本特征，應幫助學生很好地把握該基本特征。熱力學的基本任務是研究熱運動的基本規律，是研究熱現象的宏觀理論，它不涉及物質的微觀結構，而是從能量轉化的觀點出發，依據在大量實踐中總結出來的幾條基本宏觀定律，運用嚴密的邏輯推理而形成的一整套完整的熱現象理論。統計物理學的基本任務是揭示熱現象的本質，是研究熱運動的微觀理論，它從物質的微觀結構出發，依據微觀粒子所遵循的力學規律，再用概率統計的方法求出系統的宏觀性質及其變化規律。熱力學理論的發展先于統計物理學的發展，其起源可追溯至十七世紀末開始的長期而激勵的“熱”本質爭論，到19世紀中頁在焦耳測定熱功當量的工作基礎上熱力學第一定律得以建立了“熱質學”，奠定了熱力學的發展基礎，并在克勞修斯、開爾文、能斯脫等人的進一步努力下建立了熱力學第二定律和第三定律，使熱力學理論更臻完善。熱力學能解決宏觀熱現象的一些問題，但仍未能對熱現象的本質作出解釋。在熱力學發展的同時，分子運動論也開始發展起來。克勞修斯從分子運動論的觀點出發導出波意耳-馬略特定律。麥克斯韋應用統計概念研究分子的運動，得到了分子運動的速度分布定律。玻爾茲曼給出了熱力學第二定律的統計解釋。最后吉布斯發展了麥克斯韋和玻爾茲曼的理論，建立了系綜統計法。至此統計物理學形成了完整的理論。可見熱力學理論和統計物理理論的發展雖有先后之分，但是發展過程卻緊密聯系，對應的兩種研究方法各有優缺點又有機結合，二者的區別和聯系如下表所示：

基礎 方法 優點 不足

熱力學方法 由大量現象總結歸納的熱力學基本定律 數學演繹、邏輯推理 高度的普適性、可靠性 無法解釋漲落現象、無法揭示熱現象本質

基礎 方法 優點 不足

統計物理方法 物質微觀結構、宏觀量與微觀量的關系、等概率原理 概率統計方法 可求具體物質的熱性質、解釋漲落、揭示熱現象本質 近似性

可見，熱力學方法和統計物理方法共同來自于人們對宏觀熱現象的明確認識和微觀熱運動特征的準確把握，二者相輔相成，互為補充，是一個有機統一體，缺一不可。課程教學過程中，應在詳細闡述熱力學與統計物理學的概念定義、發展歷史的基礎上講授二者的有機統一關系，使學生對兩種方法有一個整體的認識，準確把握課程的基本特征，這有利于學生理解熱力學統計物理的物理思想和建立相應的物理圖像。

五、幫助學生建立課程理論框架

學生在學習熱力學與統計物理的過程中，難以理解相關的物理思想、定理定律和無法建立清晰的物理圖像，很大程度上是由于沒有很好地把握課程的知識要點和理論主線。熱力學與統計物理課程有機結合思維方式截然不同的熱力學和統計物理兩種方法，分別從宏觀和微觀兩個層面對物質系統的熱運動規律進行研究，同時數學推導和變換繁復，因此學生在學習的過程很難捕捉到課程的知識要點和提煉出課程的理論主線，這就要求教師有意識的幫助學生把握課程的整體理論框架。

汪志誠的《熱力學·統計物理》教材為例，[4]可以建立如下課程基本理論框架：課程分為熱力學和統計物理兩個部分。熱力學部分包括熱力學基本定律部分（核心）、均勻熱力學系統的熱力學公式、熱力學基本定律和熱力學公式的應用三部分，前兩部分為熱力學的基礎理論，第三部分包括基礎理論在均勻單元系、均勻多元系以及非均勻系中的應用。統計物理部分包括平衡態統計理論、漲落理論和非平衡態理論，平衡態統計理論為核心部分，又包括最概然統計理論和系綜理論。在授課學時日漸縮減的情況下，可將最概然統計理論作為本科教學中統計物理部分的講授主體。該部分可以分為系統微觀構成的描述和基本統計規律、基本統計規律在不同微觀系統中的應用兩部分，后者包括了基本統計規律在玻爾茲曼系統、波色系統和費米系統中的應用。這樣的一個簡明的整體理論框架的建立，有助于學生對相關定理定律的融會貫通和對課程的物理思想和物理方法的整體理解，從而幫助學生建立完整的熱力學統計物理圖像，達到該課程的最終教學目的。

六、結論

熱力學統計物理是本科物理學及相關專業的一門重要基礎理論課程，具有抽象且數學知識要求高的特點，教學難度很大。在該課程的教學過程中通過重點突出物理思想和物理方法教學、排除學生心理障礙、詳細闡述熱力學與統計物理兩種方法的關系、幫助學生建立課程理論框架等科學的教學方法的應用，可以有效提高教學質量，幫助學生深入理解相關的物理思想和掌握相關的物理方法，建立完整的熱力學統計物理圖像。

【參考文獻】

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[2] 陳運保.物理學史對于培養學生自我意識的重要作用[J].物理教學探討，2005.2.28-29.

[3] 趙長林，趙汝木.物理學史的課程價值[J].物理教學， 2005.2.32-35.

[4] 汪志誠.熱力學·統計物理[M].北京：高等教育出版社，2003.

第8篇：量子力學發展史范文

超高速計算機采用平行處理技術改進計算機結構，使計算機系統同時執行多條指令或同時對多個數據進行處理，進一步提高計算機運行速度。超級計算機通常是由數百數千甚至更多的處理器(機)組成，能完成普通計算機和服務器不能計算的大型復雜任務。從超級計算機獲得數據分析和模擬成果，能推動各個領域高精尖項目的研究與開發，為我們的日常生活帶來各種各樣的好處。最大的超級計算機接近于復制人類大腦的能力，具備更多的智能成份.方便人們的生活、學習和工作。世界上最受歡迎的動畫片、很多耗巨資拍攝的電影中，使用的特技效果都是在超級計算機上完成的。日本、美國、以色列、中國和印度首先成為世界上擁有每秒運算1萬億次的超級計算機的國家，超級計算機已在科技界內引起開發與創新狂潮。

二、

計算機的發展將趨向超高速、超小型、并行處理和智能化。自從1944年世界上第一臺電子計算機誕生以來，計算機技術迅猛發展，傳統計算機的性能受到挑戰，開始從基本原理上尋找計算機發展的突破口，新型計算機的研發應運而生。未來量子、光子和分子計算機將具有感知、思考、判斷、學習以及一定的自然語言能力，使計算機進人人工智能時代。這種新型計算機將推動新一輪計算技術革命，對人類社會的發展產生深遠的影響。

三、新型高性能計算機問世

硅芯片技術高速發展的同時，也意味看硅技術越來越接近其物理極限。為此，世界各國的研究人員正在加緊研究開發新型計算機，計算機的體系結構與技術都將產生一次量與質的飛躍。新型的量子計算機、光子計算機、分子計算機、納米計算機等，將會在二十一世紀走進我們的生活，遍布各個領域。

1.量子計算機

量子計算機的概念源于對可逆計算機的研究，量子計算機是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。量子計算機是基于量子效應基礎上開發的，它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關的狀態，利用激光脈沖來改變分子的狀態.使信息沿著聚合物移動.從而進行運算。量子計算機中的數據用量子位存儲。由于量子疊加效應，一個量子位可以是0或1，也可以既存儲0又存儲1。因此，一個量子位可以存儲2個數據，同樣數量的存儲位，量子計算機的存儲量比通常計算機大許多。同時量子計算機能夠實行量子并行計算，其運算速度可能比目前計算機的PentiumDI晶片快10億倍。除具有高速并行處理數據的能力外，量子計算機還將對現有的保密體系、國家安全意識產生重大的沖擊。

無論是量子并行計算還是量子模擬計算，本質上都是利用了量子相干性。世界各地的許多實驗室正在以巨大的熱情追尋著這個夢想。目前已經提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束縛離子、電子或核自旋共振、量子點操縱、超導量子干涉等。量子編碼采用糾錯、避錯和防錯等。量子計算機使計算的概念煥然一新。

2.光子計算機

光子計算機是利用光子取代電子進行數據運算、傳翰和存儲。光子計算機即全光數字計算機，以光子代替電子，光互連代替導線互連，光硬件代替計算機中的電子硬件，光運算代替電運算。在光子計算機中，不同波長的光代表不同的數據，可以對復雜度高、計算量大的任務實現快速地并行處理。光子計算機將使運算速度在目前基礎上呈指數上升。

3.分子計算機

分子計算機體積小、耗電少、運算快、存儲量大。分子計算機的運行是吸收分子晶體上以電荷形式存在的信息，并以更有效的方式進行組織排列。分子計算機的運算過程就是蛋白質分子與周圍物理化學介質的相互作用過程。轉換開關為酶，而程序則在酶合成系統本身和蛋白質的結構中極其明顯地表示出來。生物分子組成的計算機具備能在生化環境下，甚至在生物有機體中運行，并能以其它分子形式與外部環境交換。因此它將在醫療診治、遺傳追蹤和仿生工程中發揮無法替代的作用。目前正在研究的主要有生物分子或超分子芯片、自動機模型、仿生算法、分子化學反應算法等幾種類型。分子芯片體積可比現在的芯片大大減小，而效率大大提高，分子計算機完成一項運算，所需的時間僅為10微微秒，比人的思維速度快100萬倍。分子計算機具有驚人的存貯容量，1立方米的DNA溶液可存儲1萬億億的二進制數據。分子計算機消耗的能量非常小，只有電子計算機的十億分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白質分子，所以分子計算機既有自我修復的功能，又可直接與分子活體相聯。美國已研制出分子計算機分子電路的基礎元器件，可在光照幾萬分之一秒的時間內產生感應電流。以色列科學家已經研制出一種由DNA分子和酶分子構成的微型分子計算機。預計20年后，分子計算機將進人實用階段。

4.納米計算機

納米計算機是用納米技術研發的新型高性能計算機。納米管元件尺寸在幾到幾十納米范圍，質地堅固，有著極強的導電性，能代替硅芯片制造計算機。“納米”是一個計量單位，大約是氫原子直徑的10倍。納米技術是從20世紀80年代初迅速發展起來的新的前沿科研領域，最終目標是人類按照自己的意志直接操縱單個原子，制造出具有特定功能的產品。現在納米技術正從微電子機械系統起步，把傳感器、電動機和各種處理器都放在一個硅芯片上而構成一個系統。應用納米技術研制的計算機內存芯片，其體積只有數百個原子大小，相當于人的頭發絲直徑的千分之一。納米計算機不僅幾乎不需要耗費任何能源，而且其性能要比今天的計算機強大許多倍。美國正在研制一種連接納米管的方法，用這種方法連接的納米管可用作芯片元件，發揮電子開關、放大和晶體管的功能。專家預測，10年后納米技術將會走出實驗室，成為科技應用的一部分。納米計算機體積小、造價低、存量大、性能好，將逐漸取代芯片計算機，推動計算機行業的快速發展。

我們相信，新型計算機與相關技術的研發和應用，是二十一世紀科技領域的重大創新，必將推進全球經濟社會高速發展，實現人類發展史上的重大突破。科學在發展，人類在進步，歷史上的新生事物都要經過一個從無到有的艱難歷程，隨著一代又一代科學家們的不斷努力，未來的計算機一定會是更加方便人們的工作、學習、生活的好伴侶。

參考文獻：

[1]劉科偉，黃建國.量子計算與量子計算機.計算機工程與應用，2002，(38).

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[4]官自強.納米科技與計算機技術.現代物理知識，2003，(15).

[5]張鎮九，張昭理.量子計算機進展，計算機工程，2004，(4).

第9篇：量子力學發展史范文

關鍵詞：正負超微子、引、斥力交換定律、強力的本質力、強子衰變與穩定的內在因素

高能物理、粒子物理發展的簡要回顧

在前沿科學的研究中回顧和總結前人的經驗是極其重要的。關于核力是如何產生的問題，人們借鑒電磁力的相互作用基本原理，認為兩個電子不斷地相互交換虛光子，產生了電磁力。湯川秀樹認為，自然界應當有一種質量在電子和核子之間的粒子，質量大約是電子的200倍。在核內不斷相互交換，因此而產生了強大的核力。后來人們在自然界中果然發現了這種粒子，并發現這種粒子參與強相互作用，稱為π介子。以后人們又發現多種介子和超子，由于均參與強相互作用，所以通稱為強子。。后來發現與事實并不完全相吻合，有人又提出在核內的夸克可能相互交換稱為膠子的粒子。但仍不能解開許多有關的艱難的謎題。由于強力非常復雜，精敏的人們認識到，現在認識的強力可能僅是次級力，本質性的強力人們還沒有尋找到。

坂田模型開辟了基本粒子結構研究的道路。對于揭示粒子內部結構，推動粒子理論發展，是有重大科學意義的。坂田模型合理的解釋了一些事實，但也遇到了一些嚴重的困難。

在坂田模型的基礎上，蓋爾曼進一步提出了“夸克”模型，由于能夠更好的解釋大量現象（不是全部），逐步被科學共同體所公認。筆者也認為這是一個很有希望的理論（當時正在推論有關宏觀高層物理學模型的諸多問題）。后來關系到微觀物質運動和粒子結構問題，又轉而研究量子力學和粒子結構問題。當著把“夸克”模型拿來與現實物理世界進行詳細的對比分析研究時，發現兩個致命的缺點。第一“夸克”沒有確切的質量，由于沒有說明原因，給人一種變戲法的感覺。第二“夸克”模型，仍然沒有解開許多強子有關艱深的謎題。描述強子內部結構卻無法揭開與強子結構密切相關的許多艱深的謎題是不可想象的。所以必然會導致“夸克”粒子永遠被禁閉。即是說，自然界根本就沒有這種粒子。

從逆向思維的角度也能發現問題。科學發展史表明，一個正確的理論問世，很快就會有相關的應用科技的出現。比如說，當著電磁波理論問世后，很快就出現了無線電的應用科技。當著化學元素表問世后，人們很快就發現核裂變、核聚變能夠釋放出巨大的能量，導致核能的應用等。夸克理論問世以有幾十年，卻一直沒有出現相關的應用科學。就很說明問題。

另開辟新路

科學史上，行星運動三定律解釋了九大行星繞日運動的現象。當時卻不能說明為什么？后來牛頓發現了萬有引力定律，才合理的解釋了九大行星為什么會產生繞日運動的基本原理。受他的啟發，量子力學只能描述微觀物質運動如何，不能說明為何？是否暗示著量子力學也是受更基本的規律支配的呢？“沒有大膽的設想，就沒有偉大的發現”。

微觀物質運動為什么會普遍的遵守波、粒二像性的物理規律？根據德布羅意公式延伸推想出粒子內部力學公式，想像出粒子內部更基本更多的超微子普遍的遵守“引、斥力交換定律，粒子內部相互交換的引力和斥力的大小，是隨著粒子的質量大小相互變化的；質量越小引力就越小而斥力就越大，力程越長，質量越大引力就越大而斥力就越小，力程越短，稱為粒子內部力學定律”。導致整個粒子表現出波、粒二像性的物理性質來。那么檢驗這種粒子內部力學在自然界中是否真正存在？關鍵的問題是根據“引、斥力交換定律”，是否能夠建立起輕子和強子統一結構物理模型，是否能夠揭開微觀世界許多艱深的謎題。

我們對于傳統理論與現實物理世界進行詳細的對比分析和研究，完全相吻合的要繼承，有出入的要修正，完全不相符的應從新建立新的模型。

傳統觀念認為，正、負電子相互交換光子（虛光子）的見解是有出入的。為什么呢？因為光子是中性的，而正、負電子相互交換的粒子所產生的磁場是有正負極的。比如說，太陽每天向地球上放射出大量可見光、紅外、紫外等等大小不同能量的光子。由于光子是中性的，對地球磁場沒有絲毫的影響。當太陽黑子爆發產生磁爆的時候，太陽放射出大量的帶電粒子流卻會對地球磁場產生極大的影響。再說，正、負電子如果交換的都是中性的光子的話，又是如何測出帶正電荷或者是帶負電荷的呢？

所以確切的說，正、負電子相互交換的粒子應是同時具有正負極的磁偶極子，正電子不斷發射正極在前的磁偶極子，又不斷吸收負極在前的磁偶極子。相反，負電子不斷發射負極在前的磁偶極子，又不斷吸收正極在前的磁偶極子。由于正、負電子不斷相互交換磁偶極子，因此在電場的周圍產生了磁場。因為測到正電子不斷發射正極在前的磁偶極子，所以認識到這是帶正電荷的電子。同樣，測到負電子不斷發射負極在前的磁偶極子，所以認識到這是帶負電荷的電子。

也就是說，由于帶正、負電荷的粒子與外界相互交換不同極性的磁偶極子，因此，路過磁場時必然會分別向兩個不同的方向偏轉。而中性的粒子由于不與外界相互交換磁偶極子，所以路過磁場時不會產生任何影響。

輕子的結構

如果“引、斥力交換定律”確實就是粒子內部力學規律的話，假如再根據一些代用品來研究粒子結構，不但是多余的，而且還極有可能會嚴重影響尋找到基本粒子的真實結構。所以采用正確的研究方法會起到事半功倍的作用。

新的設想：

我們用兩個更基本的正、負超微子，就可以合理的描繪出輕子和強子統一結構物理模型的全部圖像。是否與現實物理世界完全相吻合？讀者自己去評價，讓時間去檢驗。

正、負超微子的基本性質比較特別，正超微子一頭符號為正，另一頭符號為А,負超微子一頭符號為負，另一頭符號為В。如；正OА、負OB。如果正、負超微子的正和負組合在一起，就會變成中性的超微粒。如，А∞В、是構成μ型中微子的原材料。如果正、負超微子的А和В組合在一起，就變成一個磁偶極子。如，正∞負、是磁偶極子。

光子的結構，是由兩個正負磁偶極子；一頭是上正下負極另一頭是上負下正極轉變成中性的粒子構成一個最小單元的光子。無論光子的能量大小都是由最小單元的光子組合起來的，光子的能量越大，內部的最小光子的數量就越多，并且共同遵守粒子內部力學的“引、斥力交換定律”，從而反映出整個光子的波粒二像性的物理性質。

電子的結構，電子是由眾多的磁偶極子組成（或者說是由眾多的正、負超微子對組成）。電子的質量越大，內部磁偶極子的數量就越多，在電子內部共同遵守粒子內部力學的“引、斥力交換定律”，不斷相互交換更小的中性超微子，稱之為微荷。 從而反映出整個電子的波粒二像性的物理性質。在通常情況下，無論電子的質量大小，每次總是不斷向外發射一個磁偶極子，馬上又吸收一個磁偶極子，因此而顯示出一個電荷的性質。

因為正、負電子不斷地相互交換磁偶極子，所以在電場的周圍便產生了磁場。又因為電子是由大量的磁偶極子組成的集團，所以才會產生變化的磁場引起變化的電場；變化的電場又引起變化的磁場。因此而表現出電磁不分家的現象來。

正、負電子的自旋方向相反

正、負電子對相遇，眾多的兩個磁偶極子組合成最小光子，從而轉變為一個γ光子。相反，一個γ光子運動在經過原子附近時發生相互作用，把眾多的最小光子分開，又轉變為眾多的磁偶極子；成為正、負電子對。

電子型中微子的結構，是由一個磁偶極子的正極與負超微子結合，負極與正超微子結合，轉變成中微子。也就是電子型中微子最小單元是由四個超微子構成，能量越大；數量就越多。

兩個中性的超微子正反向組合在一起；一頭是上A下B另一頭是上B下A又能構成另一種中微子。這樣，在微觀世界中就有三種性質不同的中微子存在。這三種性質不同的中微子通過振蕩的物理作用，又可以相互轉變。

真空不空的暗能量、零點能等，是由什么物質組成的？人們一般認為，如果把一個磁偶極子分開一定是磁單極。其實一個磁偶極子分開就轉變成了前質量性、前能量性的正、負超微子。真空中就相對均勻的填滿了這種正、負超微子或中性的超微子對。所以如果對真空進行不同的物理作用，就會產生不同的物理現象。比如說，真空極化、真空凝聚、真空漲落、真空暴漲、真空衰變等。

μ子型中微子的結構，是由數量更多的正、負超微子組合成中性超微子對構成的，相互作用是嚴格遵守“引、斥力交換定律”的。

無論質量粒子還是能量粒子都是由更基本的正、反超微子構成的，都是物質的；是物質運動不同形式的表現。光子和中微子均有靜止質量；是與能量相等的質量。

強子的結構

研究發現，強子的結構竟然出人意料的非常簡單。原來，強子中的介子和超子衰變成什么粒子？它就由什么粒子所構成，和原子結構、原子核結構一樣，都是實實在在的粒子。這簡直使人難以值信。全世界有經濟能力的各國花巨資建造各種加速器、對撞機，動用了大量的人力、物力去尋找組成強子的“夸克”卻始終沒有發現，在自然界中也沒有尋找到它的蹤跡。萬萬想不到，強子真實結構的粒子，竟然每天靜悄悄地就展現在人們的面前，太不可思義啦！下面我們描繪出強子真實結構的物理圖像，是否與現實物理世界完全相吻合？讀者自己去分析、去辯別。

傳統觀念認為，強子內不準許電子存在。但是，新的觀念認為，基本粒子均由更基本的正負超微子構成，在粒子內統一遵守粒子內部力學的引、斥力交換規律。所以組成電子的物質在強子內部的波長并不是電子的波長，而是整個強子質量的波長。

重電子的μ介子是由一個電子和一個vμ型中微子構成。那么，重電子為什么不能馬上把全部的質量都轉化為能量呢？因為構成vμ型中微子的大約是由數千萬個超微子對都是中性的，通常情況下是無能力馬上轉變出能量的。只有與反vμ型中微子相碰，把超微子對撞開，從新組合成磁偶極子，兩個磁偶極子再組合成最小單元的光子。正反vμ型中微子就能把全部質量都轉化為能量。比如說，中性的π介子就是由正、反兩個vμ型中微子組成的，衰變時由于沒有其他物理影響便能馬上把全部質量都轉化為能量，衰變出兩個高能量的γ光子。

因為μ介子是由電子和vμ型中微子構成，所以只能構成正反兩個重電子。由于π介子是由正反兩個vμ型中微子和正反兩個電子所構成。因此，π介子必然會構成三種介子。如正π介子、負π介子和中性的π介子。

π介子的質量是273?2衰變出一個μ介子的質量是20677和一個vμ型中微子質量約203，增加共約達到400個電子質量左右。增加的質量就是根據vμ型中微子內部結構的需要從真空中的正負超微子中吸引來的。類似部隊人員缺編，從民間招兵充實建制一樣。同樣，部隊人員過多，需要縮編，又會退伍、復員部分人員，達到建制正常化。比如說，k介子的質量是966?6衰變出一個帶電π介子和一個中性的π介子，兩個質量加在一起共是5374。這些減少的質量就是根據π介子內部結構的需要，把多余的正負超微子對釋放到真空內。而k介子衰變出三個π介子其質量加起來和k介子的質量差不多。關于k介子為什么有時衰變出兩個π介子，有時衰變出三個π介子呢？顯然與k介子產生一瞬間的運動狀態有關，因為粒子內部數千萬計的正負超微子對是不斷共同遵守“引、斥力交換定律”的，由于衰變時的角度不同，可能有時會衰變成兩個π介子，有時會衰變成三個π介子。如果進入定量研究會對它有更精確的描述。

從質子和中子的質量來看，應當是由兩個k介子構成的。究竟質子和中子內大約數億個超微子對的群組織是如何產生相對穩定的核力的本質力的呢？

強力的本質力

因為強力的電荷無關性。所以我們在描繪強力的本質力時，強子內的電荷問題暫時不提。根據粒子內部力學的“引、斥力交換定律”，結合現實物理世界推論發現，強力的本質力原來是由兩個成對的正負vμ型中微子，在不斷遵守“引、斥力交換定律”運動中產生的合力造成的。粒子內引、斥力的交換力本來是比較脆弱的，但是由大約上億個超微子對組成的正負vμ型中微子對共同產生的合力，力氣卻大的驚人。力程極短、極其復雜是必然的。這也正是只有兩個vμ型中微子以上構成的π介子才能參與強相互作用，而輕子不參與強相互作用的原因。雖然在重電子結構中有一個vμ型中微子，但是一個粒子無法產生合力。因為強相互作用都是由正負兩個vμ型中微子產生的合力，所以一個vμ型中微子不能參與強相互作用。

強相互作用很復雜的原因；π介子是由正負兩個vμ型中微子產生的一處合力點，k介子是由兩對或三對正負vμ型中微子產生的兩處或三處合力點，兩者強力的大小也有所不同。其它超子強相互作用的合力點更多…合力的大小也有差異。所以強力才會表現出很復雜的現象。

那么，質子和中子的結構為何很穩定，而介子和超子必然會發生衰變呢？我們知道，在自然界中物體的三角形最為穩定，所以由兩個k介子的質量構成的質子和中子內部結構不是由12個正負vμ型中微子構成，而是由質量飽和的6個正負vμ型中微子構成的。在不斷遵守引、斥力交換規律中始終形成三角鼎立之勢，不斷產生內三合力和外三合力，核力是由外三處合力點表現出來的。

k介子雖然也是由6個正負vμ型中微子構成的，但是它們是不飽和的，達不到形成三角鼎立之勢的條件，所以k介子必然會在遵守斥力時而衰變。如果說粒子內部一定有弱力存在的話，那也是引、斥力交換規律中斥力的外露。

總之，強子凡達不到形成三角鼎立之勢條件的，都必然會衰變。介子和超子都達不到形成三角鼎立之勢的條件，只有質子和中子才能達到形成三角鼎立之勢的條件。如果進入定量研究會對它們有更精確的描述。

小結

前質量性、前能量性的正負超微子構成了實物粒子，埸和真空物質的暗能量。組成的第一步粒子是，磁偶極子，最小單元的光子和三種性質不同的中微子。第二步是，眾多的磁偶極子構成了電子（集團），眾多最小單元的光子構成了光子（集團），眾多的三種性質不同的單個中微子又分別組成了三種性質不同的中微子（集團）。因為輕子的結構都是由單純的粒子組成的，所以隨著數量的增加或減少，只能表現出粒子的質量、能量增加或減少，而基本性質則不變。因為正負電子不斷地相互交換磁偶極子，所以電場產生了磁場。導致電磁不分家的現象發生。

強子中的介子和超子衰變成什么粒子？它就由什么粒子所構成。

由兩個正反vμ子形中微子以上成對構成的粒子，在內部嚴格遵守“引、斥力交換定律”的過程中又產生了一種新的合力，即；強力的本質力。

質子、中子之所以結構相對穩定，是因為內部三對飽和的6個正負vμ型中微子，在不斷遵守引、斥力交換規律中始終形成三角鼎立之勢，不斷反復的產生內三合力和外三合力，所以質子、中子的核力是由外三合力點表現出來的。

從現實物理世界出發，運用物理圖像邏輯推理學推論結果表明，如果沒有粒子內部力學“引、斥力交換定律”的存在，就不會有量子力學、電磁動力學和強力本質力的產生。正負超微子就無法構成現實物理的物質世界。

研究到這里使我們認識到，花過多的精力去研究大量不穩定的粒子是沒有多少科學意義的，細心研究相對穩定的粒子結構其科學意義是十分重大的。馬克思有句名言：哲學家不僅要解釋世界，更重要的是改造世界。這句話不僅是針對哲學而說的，它還包涵著任何科學的存在和發展的真正意義。

從高層物理學模型中發現應用科學基本原理

粒子內部力學模型的問世，建立起了輕子、強子統一結構物理模型后發現，現代一些高尖端技術碰到的許多瓶頸，根據現代科學基本原理極難突破，而如果根據高層物理學基本原理則比較容易突破。比如說，下一代大功率雷達的研發、超強電磁干擾波的研發、光傳操作系統的研發、超越第四代、五代機隱身性能超材料的研發、超強電磁防護罩的研發（如何激發周圍一定距離如，50米、100米等真空中正、負超微子組成磁偶極子時間1形成磁爆層，時間2兩個磁偶極子又組合成最小單元的光子形成光爆層。以光速不斷的由磁爆層轉變為光爆層，又由光爆層轉變為磁爆層…從而達到超強的防護的作用。是未來第七代或第八代機的基本性能，即；給飛機穿上“防彈衣”）、 以及思維語言掃描儀、穿越物體超材料的研發，定向能強微波、強激光武器的研發等。依定向能強微波武器為例，μ子型中微子的靜止質量大約是電子型中微子靜止質量的上億倍以上；電子質量的200倍以上，具體數據經過反復的科技試驗即可取得（應用科技本來主要就是從試驗中獲取精確數據的。站在現代物理學的角度，只要從意識上高度重視中微子具有靜止質量，從理論上就會有超常規的重大新發現，不發現高層物理學也能研發出來這類定向能強微波武器的）。不同的能量擊在一定距離的物體上，輕者裂縫解體，重者產生局部性的物體爆炸而四分五裂。擊中飛機機體會莫明其妙解體而墜落，擊中導彈戰斗部會馬上在空中爆炸。其威力比強激光武器大的多，這種定向能強微波肉眼看不見、速度快、無聲無息，雷達更探測不到，給人一種神秘感。

可不要小看由電傳操作系統向光傳操作系統的變革。在未來戰爭中，必然會有下一代超強電磁干擾波科技的出現，面對超強電磁干擾波的突然襲擊，電傳操作系統必然會全部失靈。而光傳操作系統卻一切正常。

未來武器的發展走向，高層物理學的問世，必然會促進超強電、磁、光應用科技的快速發展，會由不同類型大小能量不等的強微波、強激光武器等占主導地位，笨重的彈藥式武器（包括導彈、核武器）會逐步退出（通過沙盤推演得出的結論。沙盤推演屬于直觀的圖像邏輯推理學的一種，類似古人的《推背圖》，則屬于辯證的圖像邏輯推理學的一種；是古人根據人文和社會發展的內在（隱藏）的規律而推論出來的結論。無論哪個學科都有極其深奧的學問…）。

因此，物理圖像邏輯推理學既是一門古老的學科，又是一門暫新的學科。物理圖像邏輯推理學，在基本物理學研究中，起碼起著定性的物理模型和連環式物理模型的作用。這一大創新，雖然遠遠不如經過數學抽象的現代物理學精確。但是，現代精確的物理學也有缺點，由于非常精細，往往容易迷失在細節里。因此而容易迷失研究方向。物理圖像邏輯推理學與數學抽象，兩者相輔相成，將會促進現代科學向更高層次發展。供廣大讀者參考。