對(duì)量子力學(xué)的認(rèn)識(shí)精選(九篇)

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第1篇：對(duì)量子力學(xué)的認(rèn)識(shí)范文

無(wú)論是對(duì)于大學(xué)生還是研究生，量子力學(xué)都是一門(mén)最基本的課程。它以極其驚人的精確程度解釋微觀世界的各種現(xiàn)象，對(duì)它的深刻理解和廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了給我們的世界帶來(lái)革命變革的各種高新技術(shù)。量子力學(xué)語(yǔ)言今日已經(jīng)成為物理學(xué)家們?nèi)粘１夭豢缮俚闹匾涣鞴ぞ?。然而，絕大多數(shù)物理學(xué)家都深知，對(duì)于量子力學(xué)基礎(chǔ)的理解存在著難以克服的困難，甚至使人們產(chǎn)生了這樣一種印象，即該理論迄今仍然缺少真正令人滿(mǎn)意并信服的理論形式。

許多量子力學(xué)教科書(shū)闡述量子力學(xué)的理論形式，并將其用來(lái)理解原子、分子、流體和固體的性質(zhì)，處理輻射與物質(zhì)的相互作用，使我們對(duì)于周?chē)奈锢硎澜缬懈羁痰睦斫?。還有一些教科書(shū)闡明這一學(xué)科的發(fā)展歷史，指出量子力學(xué)經(jīng)歷了哪些步驟才達(dá)到了現(xiàn)代形式。

本書(shū)對(duì)為避免由正統(tǒng)解釋量子力學(xué)概念的困難而找出的各種替代形式，給出了清晰而客觀的闡述，仔細(xì)地介紹了各種解釋的邏輯性和自洽性。作者力求全面和寬泛地評(píng)述對(duì)于量子力學(xué)中許多看似難以解釋、哲學(xué)上矛盾和違反直覺(jué)的奇妙行為，從而使讀者對(duì)于我們當(dāng)前對(duì)該理論的理解有更全面的認(rèn)識(shí)。

全書(shū)共分成11章：1.歷史回顧；2.目前狀況，剩余的概念困難； 3.愛(ài)因斯坦、波多爾斯基和羅森定理；4.Bell定理； 5.更多的定理；6.量子糾纏； 7.量子糾纏的應(yīng)用；8.量子測(cè)量； 9.實(shí)驗(yàn)：在真實(shí)時(shí)間看到的量子扁縮； 10.各種各樣的解釋?zhuān)?11.附：量子力學(xué)的基本數(shù)學(xué)工具。書(shū)末還有11個(gè)附錄，對(duì)于正文內(nèi)容做出一些數(shù)學(xué)與物理的延伸和補(bǔ)充。

本書(shū)作者長(zhǎng)期從事量子力學(xué)的教學(xué)與研究，他與Claude CohenTannoudji 及Bernard Diu 合作撰寫(xiě)的《量子力學(xué)》（Quantum Mechanics）是一部非常著名的教科書(shū)，在世界范圍內(nèi)有深遠(yuǎn)的影響。他在本書(shū)中探索了量子力學(xué)與生俱來(lái)的基本問(wèn)題和困難，描述并比較了各種各樣的解釋?zhuān)懻摿诉@些解釋的成功之處和依然存在的問(wèn)題。對(duì)于那些想要知道量子力學(xué)所面對(duì)的問(wèn)題的更多細(xì)節(jié)但又不具備該學(xué)科專(zhuān)門(mén)知識(shí)的物理和數(shù)學(xué)的研究人員，本書(shū)是理想的參考書(shū)；而對(duì)于那些對(duì)量子物理及其奇特行為感興趣的科學(xué)哲學(xué)家也應(yīng)該很有吸引力；對(duì)于想要更進(jìn)一步鉆研量子力學(xué)的物理系和科學(xué)哲學(xué)系的大學(xué)生和研究生以及希望擴(kuò)大自己量子力學(xué)知識(shí)的理論物理學(xué)家，本書(shū)提供了難得的和非常有參考價(jià)值的豐富資源。

第2篇：對(duì)量子力學(xué)的認(rèn)識(shí)范文

根據(jù)對(duì)我校學(xué)生“學(xué)習(xí)觀”“戀愛(ài)觀”“擇業(yè)觀”“人生價(jià)值觀”等方面的調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)了一些學(xué)生身上存在的不良現(xiàn)象及問(wèn)題：

1.他們大多重視高考，重視考試，但又十分緊張考試，害怕考試，最終導(dǎo)致兩極分化。一部分因過(guò)度緊張，壓力過(guò)大而成績(jī)一落再落；另一部分則破罐破摔，得過(guò)且過(guò)，甚至完全放棄。

2.他們大多渴望早戀，又害怕早戀，不能以良好健康的心態(tài)去對(duì)待“早戀”。

3.他們大多“金錢(qián)觀”占據(jù)上風(fēng)，“擇業(yè)觀”有所偏頗，“人生價(jià)值觀”不夠正確，不明白活著的真正意義，不清楚到底該追求什么，人生定位十分迷茫。

這些現(xiàn)象及心理對(duì)他們整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程及人生發(fā)展是十分不利的。

當(dāng)然，我們同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了在其他學(xué)生身上卻存在著較好的現(xiàn)象，對(duì)他們的情況及心理，我們也進(jìn)行了總結(jié)：

1.他們大多成績(jī)較好，而且十分穩(wěn)定。他們能夠正確看待學(xué)習(xí)、成績(jī)和高考，既足夠的重視，又不過(guò)度看重。

2.他們大多有著正確的“戀愛(ài)觀”，明白自己的重任，一心撲在學(xué)習(xí)上，心無(wú)旁騖。

3.他們有著正確的“金錢(qián)觀”，能夠理性消費(fèi)；能夠適度并有原則的結(jié)交朋友；他們尊敬師長(zhǎng)，尊敬父母，很少頂撞長(zhǎng)輩；他們知道人生的意義和價(jià)值所在，有自己的個(gè)人理想和人生規(guī)劃。

通過(guò)以上兩類(lèi)學(xué)生的對(duì)比，我們得出了以下結(jié)論：

1.健康良好的“學(xué)習(xí)觀”有利于他們成績(jī)的穩(wěn)定，學(xué)習(xí)的提升。

2.健康良好的“戀愛(ài)觀”有利于他們正確認(rèn)識(shí)“早戀”，躲開(kāi)“青春炸彈”，順利完成學(xué)業(yè)。

3.健康良好的“金錢(qián)觀”“交友觀”“人生價(jià)值觀”有利于他們?nèi)松亩ㄎ?，價(jià)值的實(shí)現(xiàn)。

那么我們的當(dāng)務(wù)之急是幫助在這些心理方面不夠好的同學(xué)加以改變，讓他們努力向健康正常上靠近，以利于自己的學(xué)業(yè)、就業(yè)和今后的人生。具體我們制定了以下措施和方案：

一、學(xué)習(xí)方面

作為高中生，必然會(huì)把高考作為頭等大事，這本無(wú)可非議，但是社會(huì)、學(xué)校、家庭等各方面卻又“火上澆油”，給他們帶來(lái)更多更大的壓力。所以，我們有以下建議和方法：

1.我們希望國(guó)家方面能夠逐漸淡化、分流高考，不要再制造“千軍萬(wàn)馬過(guò)獨(dú)木橋”的緊張氣氛。

2.對(duì)壓力過(guò)大、過(guò)于看重考試的同學(xué)實(shí)施減壓。告訴他們?nèi)松皇嵌膛苜惗邱R拉松；高考不是結(jié)束而是人生的開(kāi)始；人生的成功是長(zhǎng)期努力慢慢積累的結(jié)果。

3.對(duì)學(xué)習(xí)沒(méi)有動(dòng)力、厭學(xué)情緒嚴(yán)重的同學(xué)則要采取加壓的方式。要告訴他們：你可能認(rèn)為學(xué)習(xí)很艱難，很痛苦，很沒(méi)勁，但是人生中又有哪些事情是簡(jiǎn)單易做的呢？

4.針對(duì)不同的同學(xué)選取不同的文章、書(shū)籍、影片來(lái)讓他們閱讀觀看，讓別人的故事、講述、道理、情感來(lái)打動(dòng)他們，進(jìn)而影響他們、改變他們。

二、早戀方向

1.教師面對(duì)面談心。對(duì)于深陷早戀、有早戀苗頭、對(duì)早戀有疑惑的同學(xué)，一定要單獨(dú)談心，確保對(duì)他們隱私的保護(hù)。

2.在班級(jí)開(kāi)展以“早戀的利與弊”為話題的辯論賽，引導(dǎo)學(xué)生遠(yuǎn)離不正常心理行為。

3.選取相關(guān)的文章、書(shū)籍、影片來(lái)讓他們閱讀、觀看。

選取這類(lèi)文章、書(shū)籍、影片時(shí)教師要特別謹(jǐn)慎，因?yàn)橛幸恍?shū)籍、影片可能更多地出于商業(yè)考慮，專(zhuān)用愛(ài)情情節(jié)來(lái)吸引人的眼球，不但對(duì)青少年起不到正面教育作用，可能反而會(huì)起壞作用，所以我們自己先認(rèn)真閱讀、觀看這些書(shū)籍和電影，進(jìn)行篩選。

三、人生觀、價(jià)值觀方面

1.組織學(xué)生舉行以“我心目中的英雄”為話題的演講賽。

經(jīng)過(guò)大約一周的準(zhǔn)備，演講賽如期舉行。他們一個(gè)個(gè)精神抖擻、氣宇軒昂，好像自己也成了英雄。具體心目中的英雄真是千奇百怪：有古代，有現(xiàn)代，有外國(guó)的，還有“感動(dòng)中國(guó)”中的一些人物以及當(dāng)代的一些影星、歌星等。他們的稿子大多主題鮮明、人物突出、文采優(yōu)美，他們的演講大多聲音洪亮、情緒飽滿(mǎn)激昂，他們的肢體動(dòng)作還自然嫻熟、引人注目……場(chǎng)上揮灑自如、氣勢(shì)蓬勃，場(chǎng)下掌聲雷動(dòng)、歡呼成片。更重要的是他們文章中所傳達(dá)出來(lái)的對(duì)人及人生、人的價(jià)值及追求的理解讓我們熱淚盈眶，深感欣慰。

2.教師選取幾篇典型的文章在班級(jí)誦讀，讀完后針對(duì)文章中涉及的“金錢(qián)觀”“交友觀”“人生觀價(jià)值觀”讓學(xué)生展開(kāi)討論。分析主人公行為的對(duì)錯(cuò)，提出自己本人在這些方面擁有的疑惑。這是在舉行了演講賽的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個(gè)升級(jí)訓(xùn)練，主要為了考察他們對(duì)人生的認(rèn)識(shí)是僅流于表面，是一時(shí)的；還是扎根內(nèi)心，是永久的。

3.推薦相關(guān)文章、書(shū)籍供學(xué)生閱讀，相關(guān)影片及視頻供學(xué)生觀看。

對(duì)于所閱讀的書(shū)籍及觀看的影片，要求學(xué)生寫(xiě)出心得、體會(huì)、觀后感，并通過(guò)我們的批閱來(lái)感受學(xué)生的認(rèn)識(shí)及心理發(fā)生的細(xì)微變化，及時(shí)捕捉這些變化，對(duì)好的現(xiàn)象加以鼓勵(lì)，對(duì)有所偏差的地方及時(shí)引導(dǎo)及規(guī)勸。

4.春節(jié)假期期間給學(xué)生布置一個(gè)任務(wù)，放假回家對(duì)自己周?chē)切┩獬龃蚬さ哪贻p人尤其是同齡人做一個(gè)采訪。他們大多都能很好地完成了任務(wù)，并自覺(jué)地寫(xiě)下了心得感受，另外，也能從那些人身上進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到了生活的不易和辛酸，認(rèn)識(shí)到了學(xué)習(xí)及知識(shí)的重要性。進(jìn)而震撼了他們的心靈，改變了他們的心理，也更明白了人生的真正意義和追求。

5.了解“屠呦呦獲諾貝爾獎(jiǎng)的事件”及觀看“2015年度感動(dòng)中國(guó)人物頒獎(jiǎng)晚會(huì)視頻”，發(fā)起了“如何做人，做一個(gè)什么樣的人”的大討論，引導(dǎo)他們進(jìn)一步明確自己的人生追求。

經(jīng)過(guò)不斷的努力，我們所做的各項(xiàng)工作雖說(shuō)有困難、有障礙，但是看著學(xué)生們一個(gè)個(gè)臉上綻放的笑容，一個(gè)個(gè)精神抖擻、陽(yáng)光開(kāi)朗的樣子，感受著他們的心里、心態(tài)、認(rèn)識(shí)尤其是行為舉止上的巨大進(jìn)步，我們感到十分欣慰。

第3篇：對(duì)量子力學(xué)的認(rèn)識(shí)范文

與運(yùn)用矩陣作為計(jì)算工具的矩形力學(xué)相比，波動(dòng)力學(xué)更適合初學(xué)者，它使用比較簡(jiǎn)單的微動(dòng)語(yǔ)言和初等的微積分方程，是量子理論的基本應(yīng)用中最常使用的形式。

關(guān)鍵詞：量子力學(xué)波動(dòng)學(xué)薛定諤函數(shù)

量子力學(xué)是研究微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的物理學(xué)分支學(xué)科，主要研究原子、分子、凝聚態(tài)物質(zhì)，以及原子核和基本粒子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的基礎(chǔ)理論，它與相對(duì)論一起構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的理論基礎(chǔ)。量子力學(xué)不僅是近代物理學(xué)的基礎(chǔ)理論之一，而且在化學(xué)等有關(guān)學(xué)科和許多近代技術(shù)中也得到了廣泛的應(yīng)用。①

作為量子力學(xué)的兩大形式之一，波動(dòng)學(xué)在近代物理學(xué)中的地位尤為重要，它由薛定諤創(chuàng)立，與海森伯等人創(chuàng)立的矩陣力學(xué)在數(shù)學(xué)形式上是等價(jià)的，都是量子力學(xué)的基石。

在很長(zhǎng)的歷史時(shí)間段里，人們對(duì)于經(jīng)典物理學(xué)的研究從來(lái)沒(méi)有停止過(guò)，并且一直致力于建立一個(gè)相對(duì)完美的經(jīng)典物理學(xué)體系，力圖囊括并解決人們已然發(fā)現(xiàn)的所有物理學(xué)問(wèn)題。但隨著科學(xué)的發(fā)展和思想認(rèn)識(shí)的進(jìn)步，人們逐漸發(fā)現(xiàn)這種所謂“完美”的物理學(xué)體系是不存在的，光電效應(yīng)、黑體輻射、線狀光譜以及固體和分子比熱容等問(wèn)題都無(wú)法在已經(jīng)構(gòu)建的經(jīng)典物理學(xué)體系中找到答案。

波動(dòng)學(xué)顧名思義是根據(jù)微觀粒子的波動(dòng)性建立起來(lái)的用波動(dòng)方程來(lái)進(jìn)行描述的微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律的理論。德布羅意于1924年提出假設(shè)――微觀粒子具有波動(dòng)性，開(kāi)啟了波動(dòng)學(xué)研究的大門(mén)。繼而薛定諤于1926年在波動(dòng)性假設(shè)的基礎(chǔ)上提出微觀粒子運(yùn)動(dòng)滿(mǎn)足的波動(dòng)方程，并成功利用此方程解決了氫原子問(wèn)題，后來(lái)在面對(duì)其他具體問(wèn)題時(shí)進(jìn)行更新和完善，發(fā)展出了較為完善的近似計(jì)算方法。

與運(yùn)用矩陣作為計(jì)算工具的矩形力學(xué)相比，波動(dòng)力學(xué)更適合初學(xué)者，它使用比較簡(jiǎn)單的微動(dòng)語(yǔ)言和初等的微積分方程，是量子理論的基本應(yīng)用中最常使用的形式。

波動(dòng)力學(xué)的主要思想是由薛定諤確立的，舊的力學(xué)理論要相當(dāng)于光學(xué)中用彼此孤立的光線來(lái)處理問(wèn)題，新的波動(dòng)力學(xué)要相當(dāng)于光學(xué)中用波動(dòng)理論處理問(wèn)題。從舊理論轉(zhuǎn)變到新理論的標(biāo)志之一就是引入了與光的衍射現(xiàn)象十分類(lèi)似的現(xiàn)象。

在微小精確的系統(tǒng)里，舊的理論不斷被取代，對(duì)于為什么原子的直徑與假設(shè)的波長(zhǎng)的播出具有相近的數(shù)量級(jí)，薛定諤認(rèn)為這并非巧合。薛定諤的思想大約從四個(gè)方面提出：

（1） 原子領(lǐng)域中電子的能量是分立的。

（2） 在一定的邊界條件下，波動(dòng)方程的振動(dòng)頻率只能取一系列分立的本征頻率。

（3） 哈密頓雅克比方程不僅用以描述粒子運(yùn)動(dòng)，也可以描述光波。

（4） 愛(ài)因斯坦和德布羅意關(guān)于波粒二象性的思想。電子可以看成一股波，其能量E和動(dòng)量P可用德布羅意公式與波長(zhǎng)和頻率聯(lián)系在一起。②

在薛定諤波動(dòng)方程的基礎(chǔ)上，達(dá)朗貝爾給出了一維標(biāo)量波動(dòng)方程的一般解：u(x,t) = F(x-ct)+G(x+ct)

考慮兩個(gè)初始條件：

解：

u(x,0)=f(x)

u_{,t}(x,0)=g(x)

這樣達(dá)朗貝爾公式變成了:

u(x,t)=\\frac{f(x-ct)+f(x+ct)}+\\frac\\int_^{x+ct}g(s)ds

在經(jīng)典的意義下，如果f(x)\\inC^k并且g(x)\\inC^則u(t,x)\\inC^k。

波動(dòng)是自然界中極其普遍的現(xiàn)象。人類(lèi)早期觀察較多的波動(dòng)是水面波，以及由弦或膜的振動(dòng)導(dǎo)致的機(jī)械波，這些都具有可視的形態(tài)。后來(lái)逐漸認(rèn)識(shí)了一些不可目視的波動(dòng)，如聲波、電磁波、光波。20世紀(jì)的研究深入到微觀層次之后，發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)波。波動(dòng)力學(xué)的發(fā)展源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，最早發(fā)端于最小作用原理，該原理可以說(shuō)是“眾理之母”。當(dāng)前大量波動(dòng)力學(xué)研究工作涉及數(shù)學(xué)上的非線性微分方程，對(duì)其物理學(xué)意義反而有忽視的傾向。對(duì)電磁波的研究工作仍是波科學(xué)的重要方面，其基本理論尚待澄清之處甚多。波動(dòng)力學(xué)的發(fā)展表明，經(jīng)典電磁波方程應(yīng)與量子力學(xué)波方程聯(lián)系起來(lái)研究，孤立地討論經(jīng)典的場(chǎng)與波的時(shí)代早已結(jié)束。③

就在一代又一代科學(xué)家的努力下，波動(dòng)學(xué)逐漸發(fā)展成較為全面的系統(tǒng)。薛定諤、德布羅意等一系列科學(xué)家參與建立了量子力學(xué)。并成功將其推動(dòng)為近代物理學(xué)的基礎(chǔ)理論之一。其背后的科學(xué)背景如今將來(lái)依舊令人驚嘆，作為一個(gè)物理學(xué)家、文人作家等身份于一身的人，薛定諤是一個(gè)性情中人，不拘一格加浪漫情懷使得創(chuàng)立理論之初被很多人懷疑，甚至參加討論會(huì)議時(shí)也因其怪異打扮被招待生誤會(huì)，就是這樣一個(gè)“怪才”之人，開(kāi)創(chuàng)了量子力學(xué)的新紀(jì)元，將量子力學(xué)壯大，運(yùn)用科學(xué)與哲學(xué)思想，將波動(dòng)力學(xué)推向世界。

1926年10月，薛定諤參與訪問(wèn)哥本哈根，并與波爾開(kāi)展了關(guān)于量子力學(xué)物理意義的大辯論，至此，波動(dòng)力學(xué)的初始階段結(jié)束，不久之后，量子力學(xué)的發(fā)展邁入一個(gè)全新的階段。

波動(dòng)力學(xué)在不斷完善的過(guò)程中仍有很多問(wèn)題亟待解決：雖然在完全摒棄舊的體系，以新的體系取而代之的情況下，波動(dòng)力學(xué)就不會(huì)存在問(wèn)題，但是這一做法面臨很多困難。因?yàn)榘凑詹▌?dòng)力學(xué)理論，對(duì)于粒子而言有無(wú)限條可能的軌道，其中沒(méi)有哪一條比其他軌道更加優(yōu)越，使其能夠成為個(gè)別情況下的真實(shí)運(yùn)行軌道。然而另一個(gè)實(shí)際情況卻是：我們確實(shí)有看到過(guò)單個(gè)粒子的軌道。至今波動(dòng)力學(xué)也無(wú)法對(duì)此作出準(zhǔn)確解釋。一切的源頭來(lái)自于粒子的不確定性。

參考文獻(xiàn)：

①《量子力學(xué)》第二版 曾謹(jǐn)嚴(yán) 科學(xué)出版社

②《論量子力學(xué)的基石――矩陣力學(xué)和波動(dòng)力學(xué)》朱洪杰華中師范大學(xué)

第4篇：對(duì)量子力學(xué)的認(rèn)識(shí)范文

【關(guān)鍵詞】PBL教學(xué)法；量子力學(xué)；電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)；教學(xué)改革

量子力學(xué)與相對(duì)論的提出，被稱(chēng)為20世紀(jì)物理學(xué)的兩個(gè)劃時(shí)代的里程碑。特別是量子力學(xué)的創(chuàng)立，揭示了微觀物質(zhì)世界中物質(zhì)屬性及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，造就了20世紀(jì)人類(lèi)科學(xué)技術(shù)的輝煌，推動(dòng)了原子能技術(shù)、航天航空技術(shù)、電子技術(shù)等方面的發(fā)展，并開(kāi)辟了光子技術(shù)的誕生之路，將人類(lèi)社會(huì)推進(jìn)了信息時(shí)代。通過(guò)量子力學(xué)課程的學(xué)習(xí)，可使學(xué)生掌握量子力學(xué)的基本概念和基本理論，具有利用理論知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。量子力學(xué)課程的突出特點(diǎn)是理論性強(qiáng)、抽象難懂，在課程教學(xué)中需要特別把握好這些抽象理論知識(shí)的“入門(mén)教育”，把握得當(dāng)，會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。

根據(jù)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的文件精神，提高質(zhì)量是高等教育發(fā)展的核心任務(wù)，是建設(shè)高等教育強(qiáng)國(guó)的基本要求。應(yīng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步的要求，推進(jìn)課程改革，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。因此，在近幾年量子力學(xué)課程的教學(xué)改革實(shí)踐中，針對(duì)量子力學(xué)教學(xué)中出現(xiàn)的學(xué)生自主學(xué)習(xí)熱情不高的現(xiàn)狀，結(jié)合量子力學(xué)的課程特點(diǎn)，立足于提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索精神及創(chuàng)新能力，提出了基于“PBL教學(xué)法”，即基于問(wèn)題學(xué)習(xí)（Problem-Based Learning）、以學(xué)生為主體的量子力學(xué)課程教學(xué)改革的研究，摸索出一套行之有效的教學(xué)方案。

1 “PBL教學(xué)法”設(shè)計(jì)方案

“PBL教學(xué)法”是一種基于問(wèn)題學(xué)習(xí)的教學(xué)方法，將學(xué)習(xí)置于復(fù)雜的有意義的問(wèn)題情境中，激勵(lì)學(xué)生積極探索隱含于問(wèn)題背后的科學(xué)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)體系的建構(gòu)和轉(zhuǎn)化，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容展開(kāi)討論、反思，教師則以提問(wèn)的方式推進(jìn)這一過(guò)程，最終使學(xué)生在一個(gè)螺旋式上升的良性循環(huán)過(guò)程中理解知識(shí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的不斷延續(xù)，以促進(jìn)學(xué)生解決問(wèn)題、自主學(xué)習(xí)能力的發(fā)展，以及創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的提高。具體設(shè)計(jì)模式如圖1所示。

圖1 “PBL”教學(xué)法設(shè)計(jì)模式框圖

與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，“PBL教學(xué)法”對(duì)教師備課和教學(xué)實(shí)施過(guò)程提出了更高要求。

1.1 PBL教師備課

（1）確定問(wèn)題。問(wèn)題是PBL的起點(diǎn)和焦點(diǎn)。問(wèn)題的產(chǎn)生可以是學(xué)生自己在生活中發(fā)現(xiàn)的有意義、需要解決的實(shí)際問(wèn)題，也可以是在教師的幫助指導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，還可以是教師根據(jù)實(shí)際生活問(wèn)題、學(xué)生認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)內(nèi)容等相關(guān)方面提出的問(wèn)題。

（2）提供豐富的教學(xué)資源。教學(xué)資源是實(shí)施PBL的根本保障。隨著網(wǎng)絡(luò)課程、精品課程體系的建設(shè)，教師可以利用網(wǎng)絡(luò)課程為學(xué)生解決問(wèn)題提供多種媒體形式和豐富的教學(xué)資源。

（3）對(duì)學(xué)習(xí)成果提出要求，給學(xué)生提供一個(gè)明確的目標(biāo)和必須達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 PBL教學(xué)實(shí)施

（1）學(xué)生分組。學(xué)生分組后，要讓每個(gè)小組清楚地知道自己所要承擔(dān)的任務(wù)，問(wèn)題解決所要達(dá)到的目標(biāo)，也要確定好小組內(nèi)每個(gè)成員具體的任務(wù)分工。

（2）創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境、呈現(xiàn)問(wèn)題。布朗、科林斯等學(xué)者認(rèn)為，認(rèn)知是以情境為基礎(chǔ)的，發(fā)生在認(rèn)知過(guò)程中的活動(dòng)是學(xué)習(xí)的組成部分之一，通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境可吸引學(xué)習(xí)者。

1.3 PBL案例分析

例如，在講到微觀粒子的波函數(shù)時(shí)，有學(xué)生認(rèn)為波函數(shù)是經(jīng)典物理學(xué)的波，也有學(xué)生認(rèn)為波函數(shù)由全部粒子組成。這些問(wèn)題的討論激發(fā)了學(xué)生的求知欲望，可以通過(guò)分組進(jìn)行小組內(nèi)討論，再將討論結(jié)果進(jìn)行小組間辯論，最后老師對(duì)各小組討論和辯論的觀點(diǎn)進(jìn)行評(píng)述和指正，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)一些不易理解的量子概念和原理的深入理解。

2 用量子物理發(fā)展的淵源吸引學(xué)生

量子力學(xué)理論與學(xué)生長(zhǎng)期以來(lái)接觸到的經(jīng)典物理體系相距甚遠(yuǎn)，尤其是處理問(wèn)題的思路和手段與經(jīng)典物理截然不同，但它們之間又不無(wú)關(guān)聯(lián)，許多量子力學(xué)中的基本概念和基本理論是類(lèi)比經(jīng)典物理中的相關(guān)內(nèi)容得出的。因此，在量子力學(xué)教學(xué)中，一方面需要學(xué)生摒棄在經(jīng)典物理學(xué)習(xí)中形成的固有觀念和認(rèn)識(shí)；另一方面在學(xué)習(xí)某些基本概念和基本理論時(shí)，又要求學(xué)生建立起與經(jīng)典物理之間的聯(lián)系以形成較為直觀的物理圖像，這種思維上的沖突導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)這門(mén)課程時(shí)困惑不堪。此外，這門(mén)課程理論性較強(qiáng)，眾多學(xué)生陷于煩瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)之中，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣缺失。教學(xué)實(shí)踐證明，針對(duì)以上教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，應(yīng)特別注意用學(xué)科理論自身的魅力吸引學(xué)生，通過(guò)盡可能還原量子力學(xué)早期的發(fā)展過(guò)程，讓學(xué)生自己去體會(huì)量子力學(xué)的基本概念是如何建立并逐步完善的，最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的熱情，也有助于學(xué)生深入理解教學(xué)內(nèi)容。

3 抽象理論形象化，與學(xué)生深入探討

量子力學(xué)課程的突出特點(diǎn)是抽象難懂，對(duì)此我們進(jìn)行了探索。例如在量子力學(xué)教學(xué)中，“任何實(shí)物粒子都具有波粒二象性”是教學(xué)中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。如何理解波粒二象性？我們可以先從光的波粒二象性入手，通過(guò)“光電效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)引出問(wèn)題，通過(guò)總結(jié)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)與經(jīng)典理論之間的嚴(yán)重矛盾，并通過(guò)諸多矛盾引出了愛(ài)因斯坦的光量子理論和光電方程，進(jìn)而深入探討光的本性和實(shí)質(zhì)。隨著內(nèi)容的深入，我們可以進(jìn)一步提出：波粒二象性是光子和一切實(shí)物粒子的共同本質(zhì)，而且波動(dòng)性和粒子性這兩方面必有某種關(guān)系相聯(lián)系。并順理成章的指出物質(zhì)波的概念和德布羅意關(guān)系式，從最基本的假定出發(fā)作出類(lèi)比推理，理論的獨(dú)創(chuàng)性給人深刻的印象。

在此，還可以以學(xué)生的口吻提出兩個(gè)問(wèn)題。

問(wèn)題1）物質(zhì)粒子既然是波，為什么人們?cè)谶^(guò)去長(zhǎng)期實(shí)踐中把它們看成經(jīng)典粒子并沒(méi)有犯什么錯(cuò)誤？

我們可以通過(guò)實(shí)物粒子子彈的德布羅意波長(zhǎng)的求解找到答案，這是由于普朗克常數(shù)h是個(gè)小量，一般實(shí)物粒子的德布羅意波長(zhǎng)λ=h/p很短，短到可以忽略不計(jì)。

問(wèn)題2）在什么情況下可以近似的用經(jīng)典理論來(lái)處理問(wèn)題？在什么情況下又必須顧及運(yùn)動(dòng)粒子的波粒二象性？

進(jìn)而作出解答，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)粒子的德布羅意波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于該粒子本身的尺寸時(shí)，可以近似的用經(jīng)典理論來(lái)處理；否則，需要用量子理論來(lái)處理。

這種層層深入，帶著問(wèn)題尋找答案的教學(xué)方法符合邏輯思維，學(xué)生很容易接受，將抽象而復(fù)雜的問(wèn)題形象化、簡(jiǎn)單化。

4 聯(lián)系量子力學(xué)的未來(lái)發(fā)展激發(fā)學(xué)生求知的渴望

盡管量子力學(xué)是以微觀世界為研究對(duì)象，但它對(duì)我們?nèi)粘Ｉ畹挠绊憛s非常大。例如，在當(dāng)今科學(xué)界還提出了量子通信的新概念，是實(shí)現(xiàn)完全保密的最佳通信方式，直接導(dǎo)致引領(lǐng)現(xiàn)今量子信息理論和研究的熱潮，代表著21世紀(jì)信息技術(shù)革命―量子通信技術(shù)的發(fā)展方向。教師可以鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)與量子力學(xué)緊密相關(guān)的實(shí)際應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行調(diào)研，打消學(xué)生學(xué)習(xí)量子力學(xué)“無(wú)用化”的顧慮，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情。

5 結(jié)束語(yǔ)

近幾年，針對(duì)量子力學(xué)教學(xué)中出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題，結(jié)合量子力學(xué)的課程特點(diǎn)，我們提出了基于“PBL教學(xué)法”的量子力學(xué)課程教學(xué)改革的研究，取得了一些成效，對(duì)于理論性較強(qiáng)的其他課程也具有較強(qiáng)的理論指導(dǎo)意義和推廣應(yīng)用價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]曾謹(jǐn)言.量子力學(xué)：卷1[M].2版.北京：科學(xué)出版社，1997：235-278.

[3]鄒艷.淺談量子力學(xué)的教學(xué)改革[J].物理與工程，2009，19（4）：40-41.

第5篇：對(duì)量子力學(xué)的認(rèn)識(shí)范文

物理學(xué)專(zhuān)業(yè)可分為“縱向深入”和“橫向擴(kuò)張”兩方向?！翱v向深入”是向更微觀和更高速領(lǐng)域的深入探索，獲得描述新的領(lǐng)域最核心的物理模型?！皺M向擴(kuò)張”是在“縱向深入”中得到的每一個(gè)區(qū)域的核心物理模型基礎(chǔ)上，應(yīng)用該模型來(lái)探索和解決該領(lǐng)域每一個(gè)更具體和更復(fù)雜的問(wèn)題，伸向更精細(xì)的世界。

縱向世界

下圖是目前物理學(xué)的四個(gè)“基本理論”所統(tǒng)治的區(qū)域，它是一個(gè)普遍的力學(xué)系統(tǒng)，用一個(gè)數(shù)學(xué)模型來(lái)描述物質(zhì)、時(shí)間和空間，以及他們之間的關(guān)系。這四個(gè)“基本理論”是人類(lèi)幾百年來(lái)“縱向深入”所得到的四個(gè)核心物理模型。

一、經(jīng)典力學(xué)（Classical Mechanics）

圖中左下區(qū)域是“宏觀低速”區(qū)域，稱(chēng)為經(jīng)典力學(xué)（Classical Mechanics）領(lǐng)域，即最早的牛頓力學(xué)及其后續(xù)發(fā)展的拉格朗日力學(xué)，哈密頓力學(xué)等。在中學(xué)物理課程中主要涉及的部分是牛頓力學(xué)。這里基本的數(shù)學(xué)模型是：空間是最簡(jiǎn)單的歐幾里得幾何的三維空間，時(shí)間是另外一個(gè)和空間維完全無(wú)關(guān)的維度。物質(zhì)是質(zhì)點(diǎn)，或者是有限體積的質(zhì)點(diǎn)集合（剛體，流體），或者是遍布全空間無(wú)限體積的質(zhì)點(diǎn)集合（場(chǎng)，如電磁場(chǎng)）。質(zhì)點(diǎn)在空間中的運(yùn)動(dòng)符合伽利略變換。

這個(gè)領(lǐng)域孕育了第一次工業(yè)革命和第二次工業(yè)革命。它的“縱向深入”突破點(diǎn)是麥克斯韋的電動(dòng)力學(xué)，并由此導(dǎo)致量子力學(xué)和相對(duì)論力學(xué)領(lǐng)域的出現(xiàn)。

二、相對(duì)論力學(xué)（Relativistic Mechanics）

圖中的右下區(qū)域是縱向深入到“宏觀高速”的區(qū)域，即愛(ài)因斯坦的相對(duì)論力學(xué)（Relativistic Mechanics）領(lǐng)域。

這里基本的數(shù)學(xué)模型是：狹義相對(duì)論（Special Relativity）時(shí)空是閔可夫斯基四維時(shí)空，即一維時(shí)間和三維空間由光速不變?cè)砭o密聯(lián)系，組成一個(gè)平直的四維時(shí)空背景。廣義相對(duì)論（General Relativity）的時(shí)空是黎曼時(shí)空，即一個(gè)彎曲的四維時(shí)空。相對(duì)論力學(xué)里物質(zhì)依然是經(jīng)典力學(xué)里的質(zhì)點(diǎn)、體或場(chǎng)，但是它會(huì)直接影響時(shí)空背景。質(zhì)點(diǎn)在四維時(shí)空中的運(yùn)動(dòng)符合洛侖茲變換。

這個(gè)模型揭示了時(shí)間和空間不再是經(jīng)典力學(xué)中和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)獨(dú)立無(wú)關(guān)的背景，而是與物質(zhì)的質(zhì)量、能量和運(yùn)動(dòng)緊密聯(lián)系。

三、量子力學(xué)（Quantum Mechanics）

圖中左上區(qū)域是縱向深入到“微觀低速”的區(qū)域，即量子力學(xué)（Quantum Mechanics）的地盤(pán)。它的建立以普朗克、愛(ài)因斯坦、波爾、德布羅意等物理學(xué)家的工作為先導(dǎo)，以海森堡、薛定諤、狄拉克、泡利等物理學(xué)家的工作為主體。

這里基本的數(shù)學(xué)模型是：時(shí)空還是經(jīng)典力學(xué)中歐幾里得的三維空間加上獨(dú)立的一維時(shí)間，物質(zhì)運(yùn)動(dòng)還是符合伽利略變換，但物質(zhì)本身卻不再是質(zhì)點(diǎn)或者質(zhì)點(diǎn)的集合，而是分布在全空間的波函數(shù)。一切物理量的取值都要靠它與波函數(shù)在全空間的積分才能得到。

這個(gè)模型揭示了真實(shí)的微觀物質(zhì)不是只具備粒子性的質(zhì)點(diǎn)，而是同時(shí)具有波動(dòng)性，即分布在全空間的波。

這個(gè)領(lǐng)域是現(xiàn)代物理學(xué)最大的領(lǐng)域，它孕育了20世紀(jì)后半葉的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)革命，使人類(lèi)全面步入信息時(shí)代。

四、量子場(chǎng)論（Quantum Field Theory）

圖中右上區(qū)域便縱向深入到“微觀高速”區(qū)域，即量子場(chǎng)論（Quantum Field Theory）領(lǐng)域。它是量子力學(xué)和狹義相對(duì)論的結(jié)合。從量子力學(xué)的幾位創(chuàng)始人到標(biāo)準(zhǔn)模型的建立者，諸多20世紀(jì)物理學(xué)家們的工作完成了這個(gè)建立過(guò)程，其中包括楊振寧教授和李政道教授的貢獻(xiàn)。

這里基本的數(shù)學(xué)模型是：物質(zhì)的基本粒子是分布在完全的閔可夫斯基四維時(shí)空的波動(dòng)場(chǎng)的激發(fā)態(tài)，場(chǎng)的基態(tài)是能量不為零的真空態(tài)。一個(gè)基本粒子的出現(xiàn)和消失（產(chǎn)生和湮滅）是它的場(chǎng)在該模式上的躍遷。場(chǎng)用量子化的拉格朗日密度來(lái)描述。

這個(gè)模型揭示了真實(shí)的物質(zhì)不僅是量子力學(xué)中分布在全空間的波，還和狹義相對(duì)論中的時(shí)空背景緊密相連。

從各個(gè)區(qū)域所建立起來(lái)的基本數(shù)學(xué)模型來(lái)看，量子場(chǎng)論區(qū)域是目前描述自然界最精確的模型，量子力學(xué)區(qū)域是描述自然界的低速近似，相對(duì)論力學(xué)區(qū)域是描述自然界的宏觀近似，經(jīng)典力學(xué)是描述自然界的宏觀低速近似（顯然關(guān)系已經(jīng)不大了）。

在這我們只能用“近似”兩個(gè)字，因?yàn)槿祟?lèi)在了解和認(rèn)識(shí)自然界的過(guò)程中是一個(gè)不斷深入的漸進(jìn)的認(rèn)識(shí)過(guò)程，一個(gè)不斷積累的認(rèn)識(shí)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程將永遠(yuǎn)不斷地有新的發(fā)現(xiàn)，就像我們觀賞大自然的美景一樣，沒(méi)有終極，越看越美麗，越看越新奇。

橫向世界

一、經(jīng)典力學(xué)（Classical Mechanics）

經(jīng)典力學(xué)模型應(yīng)用到具體的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式上就可建立剛體力學(xué)、流體力學(xué)、聲學(xué)，以及經(jīng)典的光學(xué)、電學(xué)、熱力學(xué)、磁學(xué)等學(xué)科?，F(xiàn)在的物理學(xué)家已經(jīng)很少涉及這個(gè)領(lǐng)域，因?yàn)樵谶@個(gè)領(lǐng)域里基本的模型早已建立完畢并經(jīng)受住了時(shí)間的考驗(yàn)，物理學(xué)家也早已把這個(gè)地盤(pán)交到工程師的手上了，研究的主流變成是對(duì)這些規(guī)律的應(yīng)用，這個(gè)領(lǐng)域與人類(lèi)日常生活關(guān)系最近。

對(duì)于有志于從事機(jī)械、建筑、汽車(chē)、航天、熱能動(dòng)力等專(zhuān)業(yè)的學(xué)子來(lái)說(shuō)，牛頓力學(xué)和熱力學(xué)等是必須要掌握的物理基礎(chǔ)，這些物理基礎(chǔ)引發(fā)了人類(lèi)第一次工業(yè)革命。對(duì)于有志于從事電力、通訊、電子工程等專(zhuān)業(yè)的學(xué)子來(lái)說(shuō)，經(jīng)典電磁學(xué)和電動(dòng)力學(xué)是必須要掌握的物理基礎(chǔ)，這些基礎(chǔ)引發(fā)了人類(lèi)第二次工業(yè)革命。

學(xué)好這些基礎(chǔ)，能讓你輕快地進(jìn)入到這些實(shí)用的領(lǐng)域中發(fā)展。

二、相對(duì)論力學(xué)（Relativistic Mechanics）

相對(duì)論力學(xué)模型應(yīng)用到具體的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式上就可建立天體物理學(xué)、宇宙學(xué)等學(xué)科方向，研究宇宙大尺度物理現(xiàn)象，如引力等，從業(yè)人數(shù)在物理學(xué)界占較小的部分。

對(duì)于有志于研究天文學(xué)和恒星、地外行星、黑洞等各種天體以及宇宙奧秘的學(xué)子來(lái)說(shuō)，這個(gè)領(lǐng)域便是其歸宿。這個(gè)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)主要以望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)為主。相對(duì)論力學(xué)領(lǐng)域是人類(lèi)認(rèn)識(shí)宇宙和了解宇宙的最前沿，它是人類(lèi)了解太空的一扇窗口，但是離人類(lèi)日常生活較遠(yuǎn)。工作單位一般是各個(gè)天文臺(tái)、大型的地面觀測(cè)站和太空觀測(cè)站等科研部門(mén)。

三、量子力學(xué)（Quantum Mechanics）

量子力學(xué)模型應(yīng)用到具體的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式上就可建立原子物理學(xué)、分子物理學(xué)、量子光學(xué)、量子電子學(xué)，以及凝聚態(tài)物理學(xué)等學(xué)科。物理學(xué)家中在這個(gè)領(lǐng)域的人數(shù)最多，僅凝聚態(tài)物理專(zhuān)業(yè)的人數(shù)就要占所有物理學(xué)家的三分之一以上，是物理學(xué)最大的分支。保守估計(jì)以量子力學(xué)為基礎(chǔ)理論的這個(gè)區(qū)域中的物理學(xué)家人數(shù)應(yīng)該超過(guò)所有物理學(xué)家總?cè)藬?shù)的一半。近十年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)有6次頒給了這個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家。

這個(gè)領(lǐng)域的特點(diǎn)是基礎(chǔ)理論模型完善，計(jì)算方便。實(shí)驗(yàn)規(guī)模小，可在實(shí)驗(yàn)室桌面上進(jìn)行。理論和實(shí)驗(yàn)課題數(shù)量多且分散，而且作為研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)領(lǐng)域，和化學(xué)與生物學(xué)等其他學(xué)科聯(lián)系緊密，因此它橫向擴(kuò)張的速度最快，成果也遠(yuǎn)多于物理學(xué)其他三個(gè)區(qū)域。

這個(gè)領(lǐng)域孕育了20世紀(jì)的現(xiàn)代科技革命，如半導(dǎo)體元件的發(fā)明、激光器的誕生、磁存儲(chǔ)介質(zhì)、液晶，以及最熱門(mén)的納米材料、超導(dǎo)體等都是拜他它所賜。因此這個(gè)領(lǐng)域不但適合想從事物理研究的學(xué)子加入，而且也適合想從事微電子學(xué)、納米材料、量子信息技術(shù)等新興專(zhuān)業(yè)的學(xué)子們學(xué)習(xí)。

四、量子場(chǎng)論（Quantum Field Theory）

量子場(chǎng)論模型應(yīng)用到具體的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式上建立了量子電動(dòng)力學(xué)（QED），電弱統(tǒng)一理論，量子色動(dòng)力學(xué)（QCD）等理論，作為粒子物理（高能物理）的基礎(chǔ)理論，同時(shí)研究基本粒子的束縛態(tài)如重子、介子和原子核結(jié)構(gòu)等。這個(gè)領(lǐng)域是向物質(zhì)奧秘探索的最前沿，基本理論內(nèi)容最深?yuàn)W、計(jì)算難度大，但是橫向擴(kuò)張的工作很多。實(shí)驗(yàn)需要在大型的粒子加速器上進(jìn)行，規(guī)模龐大，課題集中，成果多是十年磨一劍，因此進(jìn)展緩慢。

對(duì)于有志于探索物理最前沿的學(xué)子來(lái)說(shuō)，這個(gè)領(lǐng)域最適合,但更需要具備耐得住寂寞和世俗誘惑的能力。這個(gè)領(lǐng)域風(fēng)光無(wú)限，魅力無(wú)限。

結(jié)語(yǔ)

第6篇：對(duì)量子力學(xué)的認(rèn)識(shí)范文

Abstract:Science generates the scientific thought, Scientific thought guides the development of science . This paper sorts out the revolution of science in the 20th century, and then analyzes the scientific thought in the 20th-century.

關(guān)鍵詞:科學(xué)科學(xué)革命科學(xué)思想

Key word:Sciencescientific thoughtthe revolution of science

作者簡(jiǎn)介:趙福成,河北師范大學(xué)法政學(xué)院2007級(jí)科學(xué)技術(shù)哲學(xué)專(zhuān)業(yè)碩士研究生。

20世紀(jì)發(fā)生的兩次科學(xué)革命是科學(xué)長(zhǎng)期發(fā)展和積累的結(jié)果,但其深刻性和廣泛性,是歷代科學(xué)革命所無(wú)法比擬的。這驅(qū)使不少科學(xué)家去研究現(xiàn)代物理學(xué)革命的特征,探索科學(xué)發(fā)展的規(guī)律。

一、20世紀(jì)兩次全局性的科學(xué)革命

第一次是現(xiàn)代物理學(xué)革命。x射線直接地揭開(kāi)了原子的秘密;湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子標(biāo)志著人類(lèi)對(duì)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的開(kāi)始;盧瑟福提出的原子模型,揭示了粒子和它的構(gòu)造是怎樣的;質(zhì)子中子的發(fā)現(xiàn),對(duì)于認(rèn)識(shí)原子核的內(nèi)部具有重要意義;湯川秀樹(shù)提出介子學(xué)說(shuō),還提出了核力場(chǎng)的方程和核力的勢(shì),即湯川勢(shì)的表達(dá)式;狄拉克提出了反粒子理論;蓋爾曼提出了介子有一堆正反夸克組成,重子由三個(gè)夸克組成;愛(ài)因斯坦的相對(duì)論是關(guān)于時(shí)空和引力的基本理論,分為狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論;從普朗克的能量子假說(shuō),到愛(ài)因斯坦的光量子假說(shuō),薛定諤的波動(dòng)觀念,到玻恩對(duì)函數(shù)的統(tǒng)計(jì)解釋,海森伯的測(cè)不準(zhǔn)原理及玻爾的互補(bǔ)原理,實(shí)現(xiàn)了量子力學(xué)的建立。

第二次是綜合性科學(xué)革命。標(biāo)志性事件是:1946年第一臺(tái)計(jì)算機(jī)問(wèn)世;弗里德曼提出的非靜態(tài)宇宙模型,認(rèn)為宇宙是可能膨脹的;哈勃確定了星系紅移和距離之間的線性關(guān)系,證實(shí)了宇宙膨脹理論;勒梅特提出了宇宙爆炸說(shuō);伽莫夫把核物理學(xué)的知識(shí)同宇宙膨脹理論結(jié)合起來(lái),發(fā)展了大爆炸理論,并用它來(lái)說(shuō)明化學(xué)元素的起源;1948年系統(tǒng)論、信息論、控制論建立;申農(nóng)與貝塔朗菲代表作的出版,標(biāo)志著交叉科學(xué)信息論、控制論、一般系統(tǒng)論的誕生;1957年,古德等為系統(tǒng)工程論奠定了基礎(chǔ);60年代以來(lái),又出現(xiàn)了新的交叉科學(xué)――突變論、協(xié)同論和耗散結(jié)構(gòu)理論;50年代板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)問(wèn)世,魏格納提出大陸漂移說(shuō),由地幔對(duì)流說(shuō)、海底擴(kuò)張說(shuō)等階段,到勒比雄等提出了全球大地板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō);1969年耗散結(jié)構(gòu)理論問(wèn)世;應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)大氣科學(xué)和流體力學(xué)進(jìn)行數(shù)值研究;分析力學(xué)中數(shù)學(xué)理論的進(jìn)展,以及統(tǒng)計(jì)物理中遠(yuǎn)離平衡態(tài)系統(tǒng)性態(tài)的研究,促進(jìn)了非線性科學(xué)的發(fā)展; 1971年新興綜合性學(xué)科協(xié)同學(xué)問(wèn)世;1972年突變理論問(wèn)世并發(fā)展成為一個(gè)新的數(shù)學(xué)分支。

二、對(duì)兩次科學(xué)革命的科學(xué)思想淺析

(一)從歷時(shí)性(縱向)看20世紀(jì)科學(xué)思想的變遷

分析這兩次科學(xué)革命,我們可以把20世紀(jì)的科學(xué)思想分為兩個(gè)階段。在20世紀(jì)上半葉,科學(xué)的基礎(chǔ)性、主導(dǎo)型成果是相對(duì)論和量子力學(xué),提出了關(guān)于時(shí)空相對(duì)性、空間彎曲、質(zhì)量和能量的關(guān)系、作用量子、波粒二象性、測(cè)量中主客體的關(guān)系、量子力學(xué)的統(tǒng)計(jì)性解釋等思想,科學(xué)認(rèn)識(shí)進(jìn)入了宏觀高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域、微觀領(lǐng)域和宇觀領(lǐng)域。在20世紀(jì)下半葉,主要科學(xué)成果是宇宙大爆炸理論、板塊構(gòu)造理論、分子生物學(xué)理論以及耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)、混沌學(xué)、量子場(chǎng)論、量子宇宙學(xué)、規(guī)范場(chǎng)論、弦理論等,還提出了宇宙膨脹、全球地質(zhì)觀、遺傳信息、系統(tǒng)自組織理論思想以及多重宇宙、多重歷史、黑洞輻射、時(shí)間圈環(huán)、多維空間、虛粒子、虛時(shí)間等猜想。

(二)從共時(shí)性(橫向)看20世紀(jì)科學(xué)思想的特征

20世紀(jì)的科學(xué)有兩大思潮:追求統(tǒng)一性與探索復(fù)雜性。

追求自然的統(tǒng)一性,一直是科學(xué)追求的基本目標(biāo)?；谂ｎD力學(xué)、電磁場(chǎng)學(xué)、化學(xué)原子論等近代科學(xué)碩果,到20世紀(jì)初,科學(xué)家們認(rèn)為自然界統(tǒng)一于原子和力。到20世紀(jì)50年代,愛(ài)因斯坦是追求統(tǒng)一性的主要代表,他試圖把自然界的物質(zhì)和作用統(tǒng)一于場(chǎng)。愛(ài)因斯坦是對(duì)以牛頓為代表的力學(xué)機(jī)械論的主要批判者,他的相對(duì)論有力的沖擊了絕對(duì)主義自然觀、科學(xué)觀和思維方式,相對(duì)論本身也是追求統(tǒng)一的產(chǎn)物,它追求力學(xué)與電磁學(xué)、慣性系與非慣性系的統(tǒng)一。可是愛(ài)因斯坦在統(tǒng)一場(chǎng)論的過(guò)程中,又戲劇性的轉(zhuǎn)向了絕對(duì)主義。在愛(ài)因斯坦之后,追求統(tǒng)一性的思潮發(fā)展為追求4種基本作用的“大統(tǒng)一”,不少科學(xué)家甚至追求包羅萬(wàn)象的終極理論。量子場(chǎng)論、量子宇宙學(xué)、弦理論都體現(xiàn)出科學(xué)家追求統(tǒng)一的努力。

量子力學(xué)初步揭示了微觀世界的復(fù)雜性,強(qiáng)調(diào)自然世界的不確定性和微觀世界不同與宏觀世界的特殊性。以玻爾為代表的哥本哈根學(xué)派對(duì)量子力學(xué)的解釋,同物理學(xué)機(jī)械論是根本相悖的。愛(ài)因斯坦與哥本哈根學(xué)派的爭(zhēng)論,是堅(jiān)持物理學(xué)機(jī)械論和反對(duì)無(wú)力學(xué)機(jī)械論這兩種思潮的爭(zhēng)論。

在20世紀(jì)后50年,普利高津提出了探索性的口號(hào),使他成為復(fù)雜性科學(xué)思潮的主要代表。量子宇宙學(xué)、弦理論并不是根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)建構(gòu)起來(lái)的,也很難用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證,在一定意義上可以說(shuō)具有“超驗(yàn)性”。在這種背景下,科學(xué)日益趨向數(shù)學(xué)化、模型化,思辨的色彩也越來(lái)越濃。狄拉克說(shuō),數(shù)學(xué)是特別適合于處理抽象概念的工具,在這個(gè)領(lǐng)域數(shù)學(xué)的力量是沒(méi)有限制的。到了霍金,這種意識(shí)就更加強(qiáng)烈了,數(shù)學(xué)模型被看做是追求統(tǒng)一的工具。20世紀(jì)上半葉,馬赫等人都上升到哲學(xué),從哲學(xué)高度進(jìn)行探索和解釋。這將對(duì)21世紀(jì)科學(xué)的發(fā)展具有重要的啟迪意義。

參考文獻(xiàn):

[1] 周林等 科學(xué)家論方法[M ] 內(nèi)蒙古人民出版社,1985年

[2] 狄拉克 量子力學(xué)原理[M ] 科學(xué)出版社,1965年

第7篇：對(duì)量子力學(xué)的認(rèn)識(shí)范文

[關(guān)鍵詞]：計(jì)算科學(xué)　計(jì)算工具　圖靈模型　量子計(jì)算

中圖分類(lèi)號(hào)：TP301

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　文章編號(hào)：1003-8809(2010)-09-0004-01

1、“摩爾定律”與“計(jì)算的極限”

人類(lèi)是否可以將電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度永無(wú)止境地提升?傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的提高有沒(méi)有極限?對(duì)此問(wèn)題，學(xué)者們?cè)谶M(jìn)行嚴(yán)密論證后給出了否定的答案。如果電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力無(wú)限提高，最終地球上所有的能量將轉(zhuǎn)換為計(jì)算的結(jié)果――造成熵的降低，這種向低熵方向無(wú)限發(fā)展的運(yùn)動(dòng)被哲學(xué)界認(rèn)為是禁止的，因此，傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力必有上限。

而以IBM研究中心朗道(R.Landauer)為代表的理論科學(xué)家認(rèn)為到21世紀(jì)30年代，芯片內(nèi)導(dǎo)線的寬度將窄到納米尺度(1納米=10-9米)，此時(shí)，導(dǎo)線內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子將不再遵循經(jīng)典物理規(guī)律――牛頓力學(xué)沿導(dǎo)線運(yùn)行，而是按照量子力學(xué)的規(guī)律表現(xiàn)出奇特的“電子亂竄”的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致芯片無(wú)法正常工作；同樣，芯片中晶體管的體積小到一定臨界尺寸(約5納米)后，晶體管也將受到量子效應(yīng)干擾而呈現(xiàn)出奇特的反常效應(yīng)。

哲學(xué)家和科學(xué)家對(duì)此問(wèn)題的看法十分一致：摩爾定律不久將不再適用。也就是說(shuō)，電子計(jì)算機(jī)計(jì)算能力飛速發(fā)展的可喜景象很可能在21世紀(jì)前30年內(nèi)終止。著名科學(xué)家，哈佛大學(xué)終身教授威爾遜(EdwardO.Wilson)指出：“科學(xué)代表著一個(gè)時(shí)代最為大膽的猜想(形而上學(xué))。它純粹是人為的。但我們相信，通過(guò)追尋“夢(mèng)想―發(fā)現(xiàn)―解釋―夢(mèng)想”的不斷循環(huán)，我們可以開(kāi)拓一個(gè)個(gè)新領(lǐng)域，世界最終會(huì)變得越來(lái)越清晰，我們最終會(huì)了解宇宙的奧妙。所有的美妙都是彼此聯(lián)系和有意義的?！盵論/文/網(wǎng)LunWenNe#Com]

2、量子計(jì)算系統(tǒng)

量子計(jì)算最初思想的提出可以追溯到20世紀(jì)80年代。物理學(xué)家費(fèi)曼RichardP.Feynman曾試圖用傳統(tǒng)的電子計(jì)算機(jī)模擬量子力學(xué)對(duì)象的行為。他遇到一個(gè)問(wèn)題：量子力學(xué)系統(tǒng)的行為通常是難以理解同時(shí)也是難以求解的。以光的干涉現(xiàn)象為例，在干涉過(guò)程中，相互作用的光子每增加一個(gè)，有可能發(fā)生的情況就會(huì)多出一倍，也就是問(wèn)題的規(guī)模呈指數(shù)級(jí)增加。模擬這樣的實(shí)驗(yàn)所需的計(jì)算量實(shí)在太大了，不過(guò)，在費(fèi)曼眼里，這卻恰恰提供一個(gè)契機(jī)。因?yàn)榱硪环矫?，量子力學(xué)系統(tǒng)的行為也具有良好的可預(yù)測(cè)性：在干涉實(shí)驗(yàn)中，只要給定初始條件，就可以推測(cè)出屏幕上影子的形狀。費(fèi)曼推斷認(rèn)為如果算出干涉實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的現(xiàn)象需要大量的計(jì)算，那么搭建這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量其結(jié)果，就恰好相當(dāng)于完成了一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算。因此，只要在計(jì)算機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中，允許它在真實(shí)的量子力學(xué)對(duì)象上完成實(shí)驗(yàn)，并把實(shí)驗(yàn)結(jié)果整合到計(jì)算中去，就可以獲得遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。

在費(fèi)曼設(shè)想的啟發(fā)下，1985年英國(guó)牛津大學(xué)教授多伊奇DavidDeutsch提出是否可以用物理學(xué)定律推導(dǎo)出一種超越傳統(tǒng)的計(jì)算概念的方法即推導(dǎo)出更強(qiáng)的丘奇――圖靈論題。費(fèi)曼指出使用量子計(jì)算機(jī)時(shí)，不需要考慮計(jì)算是如何實(shí)現(xiàn)的，即把計(jì)算看作由“神諭”來(lái)實(shí)現(xiàn)的：這類(lèi)計(jì)算在量子計(jì)算中被稱(chēng)為“神諭”(Oracle)。種種跡象表明：量子計(jì)算在一些特定的計(jì)算領(lǐng)域內(nèi)確實(shí)比傳統(tǒng)計(jì)算更強(qiáng)，例如，現(xiàn)代信息安全技術(shù)的安全性在很大程度上依賴(lài)于把一個(gè)大整數(shù)(如1024位的十進(jìn)制數(shù))分解為兩個(gè)質(zhì)數(shù)的乘積的難度。這個(gè)問(wèn)題是一個(gè)典型的“困難問(wèn)題”，困難的原因是目前在傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)上還沒(méi)有找到一種有效的辦法將這種計(jì)算快速地進(jìn)行。目前，就是將全世界的所有大大小小的電子計(jì)算機(jī)全部利用起來(lái)來(lái)計(jì)算上面的這個(gè)1024位整數(shù)的質(zhì)因子分解問(wèn)題，大約需要28萬(wàn)年，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了人類(lèi)所能夠等待的時(shí)間。而且，分解的難度隨著整數(shù)位數(shù)的增多指數(shù)級(jí)增大，也就是說(shuō)如果要分解2046位的整數(shù)，所需要的時(shí)間已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)宇宙現(xiàn)有的年齡。而利用一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，我們只需要大約40分鐘的時(shí)間就可以分解1024位的整數(shù)了。

3、量子計(jì)算中的神諭

人類(lèi)的計(jì)算工具，從木棍、石頭到算盤(pán)，經(jīng)過(guò)電子管計(jì)算機(jī)，晶體管計(jì)算機(jī)，到現(xiàn)在的電子計(jì)算機(jī)，再到量子計(jì)算。筆者發(fā)現(xiàn)這其中的過(guò)程讓人思考：首先是人們發(fā)現(xiàn)用石頭或者棍棒可以幫助人們進(jìn)行計(jì)算，隨后，人們發(fā)明了算盤(pán)，來(lái)幫助人們進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)不僅人手可以搬動(dòng)“算珠”，機(jī)器也可以用來(lái)搬動(dòng)“算珠”，而且效率更高，速度更快。隨后，人們用繼電器替代了純機(jī)械，最后人們用電子代替了繼電器。就在人們改進(jìn)計(jì)算工具的同時(shí)，數(shù)學(xué)家們開(kāi)始對(duì)計(jì)算的本質(zhì)展開(kāi)了研究，圖靈機(jī)模型告訴了人們答案。

量子計(jì)算的出現(xiàn)，則徹底打破了這種認(rèn)識(shí)與創(chuàng)新規(guī)律。它建立在對(duì)量子力學(xué)實(shí)驗(yàn)的在現(xiàn)實(shí)世界的不可計(jì)算性。試圖利用一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)代替一系列復(fù)雜的大量運(yùn)算?？梢哉f(shuō)，這是一種革命性的思考與解決問(wèn)題的方式。

因?yàn)樵诖酥埃杏?jì)算均是模擬一個(gè)快速的“算盤(pán)”，即使是最先進(jìn)的電子計(jì)算機(jī)的CPU內(nèi)部，64位的寄存器(register)，也是等價(jià)于一個(gè)有著64根軸的二進(jìn)制算盤(pán)。量子計(jì)算則完全不同，對(duì)于量子計(jì)算的核心部件，類(lèi)似于古代希臘中的“神諭”，沒(méi)有人弄清楚神諭內(nèi)部的機(jī)理，卻對(duì)“神諭”內(nèi)部產(chǎn)生的結(jié)果深信不疑。人們可以把它當(dāng)作一個(gè)黑盒子，人們通過(guò)輸入，可以得到輸出，但是對(duì)于黑盒子內(nèi)部發(fā)生了什么和為什么這樣發(fā)生確并不知道。

4、“神諭”的挑戰(zhàn)與人類(lèi)自身的回應(yīng)人類(lèi)的思考能力

隨著計(jì)算工具的不斷進(jìn)化而不斷加強(qiáng)。電子計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，大大加強(qiáng)了人類(lèi)整體的科研能力，那么，量子計(jì)算系統(tǒng)的產(chǎn)生，會(huì)給人類(lèi)整體帶來(lái)更加強(qiáng)大的科研能力和思考能力，并最終解決困擾當(dāng)今時(shí)代的量子“神諭”。不僅如此，量子計(jì)算系統(tǒng)會(huì)更加深刻的揭示計(jì)算的本質(zhì)，把人類(lèi)對(duì)計(jì)算本質(zhì)的認(rèn)識(shí)從牛頓世界中擴(kuò)充到量子世界中。

如果觀察歷史，會(huì)發(fā)現(xiàn)人類(lèi)文明不斷增多的“發(fā)現(xiàn)”已經(jīng)構(gòu)成了我們理解世界的“公理”，人們的公理系統(tǒng)在不斷的增大，隨著該系統(tǒng)的不斷增大，人們認(rèn)清并解決了許多問(wèn)題。人類(lèi)的認(rèn)識(shí)模式似乎符合下面的規(guī)律：

第8篇：對(duì)量子力學(xué)的認(rèn)識(shí)范文

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)探究；邊緣科學(xué)知識(shí) ；綜合科學(xué)知識(shí)；實(shí)際應(yīng)用科學(xué)知識(shí)

江西省2008年實(shí)行人教版高中物理新課程至今，教材有較大突破，體現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

一、教材將以前的三本書(shū)分成七本書(shū)，其中必修為兩本，是所有學(xué)生必學(xué)的內(nèi)容。選修有五本，是側(cè)重理科學(xué)生學(xué)習(xí)的。而且選修的五本就不同省份高考的考生來(lái)說(shuō)，只須選學(xué)其中四本。這樣學(xué)生的負(fù)擔(dān)大大降低了。

二、教材內(nèi)容梯度好，欄目豐富。

例如選修3-4第十一章機(jī)械振動(dòng)共分五節(jié)，第一節(jié)主要通過(guò)水平彈簧振子、沙漏的擺動(dòng)、豎直彈簧振子的實(shí)驗(yàn)探究得出簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系，從而定義簡(jiǎn)諧振動(dòng)。書(shū)中的兩個(gè)兩“做一做”又從其他角度實(shí)驗(yàn)探究驗(yàn)證簡(jiǎn)諧振動(dòng)的位移隨時(shí)間變化的圖象，該節(jié)提供了七個(gè)實(shí)驗(yàn)探究簡(jiǎn)諧振動(dòng)的位移隨時(shí)間變化的圖象，讓學(xué)生思維更開(kāi)闊，對(duì)簡(jiǎn)諧振動(dòng)定義獲得過(guò)程留下很深的絡(luò)印，和較大的興趣。

三、教材新增實(shí)際應(yīng)用的理論探究，對(duì)學(xué)生理解新問(wèn)題有更深的指導(dǎo)，有利于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

例如選修3-4第十二章機(jī)械波新增了“多普勒效應(yīng)”和“惠更斯原理”兩節(jié)。通過(guò)學(xué)習(xí)“多普勒效應(yīng)”，學(xué)生就能理解如何測(cè)車(chē)速來(lái)監(jiān)控車(chē)的違章情況；如何算出星球靠靠近或遠(yuǎn)離我們的速度；彩超的原理等，還可激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣。通過(guò)學(xué)習(xí)“惠更斯原理”，學(xué)生增強(qiáng)了對(duì)波的反射、折射、衍射現(xiàn)象的邏輯理解，對(duì)學(xué)生利用邏輯思維理解和分析問(wèn)題有較大的提高。

四、教材新增了對(duì)邊緣科學(xué)的學(xué)習(xí)

例如選修3-2第十章“傳感器”和選修3-4第十五章“相對(duì)論簡(jiǎn)介”，讓學(xué)生知道狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論的基本邏輯理解，對(duì)科學(xué)的探究有更廣的猜想。而傳感器是實(shí)際應(yīng)用較普遍的，介紹了光敏電阻、熱敏電阻、溫控開(kāi)關(guān)等文件在電器中的工作原理，還有一些常見(jiàn)電路的分析，使學(xué)生對(duì)電子技術(shù)在現(xiàn)代化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用有了解，加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)的重要性認(rèn)識(shí)和興趣。

五、增設(shè)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)探索式學(xué)習(xí)

選修3-5第十六章第一節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的變量

從生產(chǎn)、生活中的現(xiàn)象（包括實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）中提出研究的問(wèn)題——碰撞前后會(huì)不會(huì)有什么物理量保持不變呢？接著提出了猜想。為了證實(shí)猜想而提出了“實(shí)驗(yàn)的基本思路”和實(shí)驗(yàn)中“需要考慮的問(wèn)題”。同時(shí)，提供三套實(shí)驗(yàn)方案供學(xué)校選擇，最后讓學(xué)生親自動(dòng)手，經(jīng)歷并體驗(yàn)尋找碰撞中“不變量”的過(guò)程。重點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷碰撞問(wèn)題的研究過(guò)程。

一方面為下兩節(jié)“動(dòng)量和動(dòng)量定理”“動(dòng)量守恒定律”的引入提高實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)；另一方面，讓學(xué)生親自經(jīng)歷探究自然規(guī)律的過(guò)程，感悟自然界的和諧與統(tǒng)一；同時(shí)，將實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練與科學(xué)探究過(guò)程的體驗(yàn)，有機(jī)地結(jié)合。教科書(shū)設(shè)計(jì)這一節(jié)實(shí)驗(yàn)課，重在培養(yǎng)探究式學(xué)習(xí)的目的。

六、增設(shè)與其它學(xué)科相關(guān)知識(shí)，提高學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)綜合知識(shí)的聯(lián)系。牢固樹(shù)立人類(lèi)對(duì)世界探求是不斷深入的思想。

例如：3-5第十七章 波粒二象性 第5節(jié)“不確定性關(guān)系”，本節(jié)內(nèi)容是在上一節(jié)基礎(chǔ)上進(jìn)一步深化的。學(xué)生已經(jīng)知道單個(gè)微觀粒子的運(yùn)動(dòng)具有不確定性，但它在空間某點(diǎn)出現(xiàn)的概率卻可通過(guò)波動(dòng)規(guī)律確定。本節(jié)通過(guò)光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)，具體分析了這種不確定性的數(shù)量關(guān)系，給出了量子力學(xué)中一個(gè)著名的教學(xué)關(guān)系式——不確定性關(guān)系：。通過(guò)介紹經(jīng)典物理學(xué)和圍觀物理學(xué)中物理模型與物理現(xiàn)象的巨大差異，量子力學(xué)對(duì)社會(huì)進(jìn)步的重要性及對(duì)量子理論的論爭(zhēng)，為學(xué)生用新的觀點(diǎn)來(lái)認(rèn)識(shí)微觀物理世界提供了有效的空間，也為學(xué)生今后學(xué)習(xí)量子力學(xué)搭建過(guò)渡之橋。雖然我們不可能知道單個(gè)粒子運(yùn)動(dòng)情況，但是大量粒子的運(yùn)動(dòng)卻是有規(guī)律的。這種隨機(jī)現(xiàn)象遵從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，要從波的理論推測(cè)它的哪個(gè)地方的幾率有多大。反復(fù)強(qiáng)化這個(gè)概念，不確定性關(guān)系的模型才能逐漸在學(xué)生心中建立。通過(guò)物理模型與物理現(xiàn)象的教學(xué)，讓學(xué)生明確，模型是人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然的一種方式，模型是對(duì)自然的一種抽象、純化，但模型本身并不是自然本身。

教材簡(jiǎn)要介紹了量子力學(xué)對(duì)人類(lèi)社會(huì)的重要貢獻(xiàn)，讓學(xué)生明確已學(xué)的能量子、光子、波粒二象性、不確定關(guān)系是量子力學(xué)的基礎(chǔ)，盡管以量子理論為基礎(chǔ)建立起來(lái)的現(xiàn)代技術(shù)已取得巨大成功。但是，對(duì)于“量子”的圖景和哲學(xué)意義，卻一直存在嚴(yán)重的分歧和激烈的爭(zhēng)論。讓學(xué)生樹(shù)立科學(xué)是不斷發(fā)展的思想，將爭(zhēng)議回歸到愛(ài)因斯坦那句話：整整50年有意識(shí)的思考，并沒(méi)有使我更接近“光量子是什么”這個(gè)問(wèn)題的答案?，F(xiàn)在的理論并不是對(duì)微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的終極觀念，這種為了滿(mǎn)足我們“肉眼凡胎”而創(chuàng)立的模型，雖然比較完美地解釋了現(xiàn)在所觀測(cè)到的一切，但隨著認(rèn)識(shí)的深入，我們現(xiàn)在認(rèn)為的單個(gè)微粒運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)規(guī)律也可能是不完備的模型，我們也可能會(huì)了解它的真實(shí)圖景，科學(xué)研究沒(méi)有終點(diǎn)站。

第9篇：對(duì)量子力學(xué)的認(rèn)識(shí)范文

【關(guān)鍵詞】中學(xué) 化學(xué)教學(xué) 量子空間論

【中圖分類(lèi)號(hào)】G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2013）10-0154-01

（小敘）：課篇第一章節(jié)細(xì)讀、研讀、探透性知識(shí)點(diǎn)。

1.尋找研究方法 2.課題的研究?jī)?nèi)容

3.課題研究的一些成果 4.鞏固建筑語(yǔ)錄

【序言】

化學(xué)是在分子、原子層次上研究物質(zhì)性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)與變化規(guī)律的科學(xué)。化學(xué)不斷地發(fā)展著，目前，人們發(fā)現(xiàn)和合成的物質(zhì)已有幾千萬(wàn)種，其中很多是自然界中原本不存在的；這極大地改善了人類(lèi)的生存和發(fā)展條件，豐富了人們的生活。

例如：

1.納米銅（1nm=10?9m ）具有超塑延展性，在室溫下可拉長(zhǎng)50多倍而不出現(xiàn)裂紋。

2.用隔水透氣的高分子薄膜做的鳥(niǎo)籠。

3.單晶硅為信息技術(shù)和新能源開(kāi)發(fā)提供了基礎(chǔ)材料。

4.用玻璃鋼制成的船體。

總之，作為實(shí)用的、富于創(chuàng)造性的中心學(xué)科，化學(xué)在能源、材料、醫(yī)藥、信息、環(huán)境和生命科學(xué)等研究領(lǐng)域以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著其他學(xué)科所不能替代的重要潛質(zhì)作用。近年來(lái)，“綠色化學(xué)”的提出，使更多的化學(xué)生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品向著環(huán)境友好的方向發(fā)展，化學(xué)必將使世界變得更加絢麗光彩。

【尋找研究方法】

第一單元 走進(jìn)化學(xué)世界；

1.物質(zhì)的變化和性質(zhì)

2.化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)

3.走進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室

第二、三單元 我們周?chē)目諝馀c自然界的水；空氣、氧氣（氧氣的制取）、水的組成、分子和原子、水的凈化?！皭?ài)護(hù)水資源”。

第四、五單元 物質(zhì)構(gòu)成的奧妙、簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)應(yīng)用；原子的構(gòu)成、元素、離子、化學(xué)式與化合價(jià) ：

如何正確書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式”？利用化學(xué)方程式的簡(jiǎn)單計(jì)算？

第六、七單元 C與C的氧化物燃料及其利用；

分析：金剛石、石墨和C60 （1.CO2 的制?。?2.CO2 與CO的區(qū)別、聯(lián)系？）

應(yīng)用：燃燒和滅火？燃料和熱量？

環(huán)保問(wèn)題：“燃料對(duì)環(huán)境的影響”

自留田地：“石油和煤的綜合利用？”

第八、九單元 金屬與溶液的問(wèn)題；

熟記、認(rèn)識(shí)：金屬、金屬材料、金屬的化學(xué)性質(zhì)；

金屬資源的利用和保護(hù)、溶液的形成；

溶解度、溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

第十、十一、十二單元 酸與堿 、鹽與化肥 、“化學(xué)與生活”。

生活中常見(jiàn)的：1.酸與堿

2.酸與堿之間會(huì)發(fā)生什么反應(yīng)

3.鹽

4.化學(xué)肥料

人體：1.人類(lèi)重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

2.化學(xué)元素與人體健康

3.有機(jī)合成材料

學(xué)生自認(rèn)化學(xué)常用儀器。學(xué)習(xí)“附錄”相關(guān)記錄 。

【課題的研究?jī)?nèi)容】

無(wú)機(jī)化學(xué)中量子（分子、原子）力學(xué)論

量子化學(xué)（Quantum chemistry）是理論化學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科，是應(yīng)用量子力學(xué)的基礎(chǔ)原理和方法研究化學(xué)問(wèn)題的一門(mén)基礎(chǔ)科學(xué)。研究范圍包括穩(wěn)定和不穩(wěn)定分子的結(jié)構(gòu)、性能及其結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系；分子與分子之間的相互碰撞和相互反應(yīng)等問(wèn)題。

量子化學(xué)是理論化學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科，是應(yīng)用量子力學(xué)的基本原理和方法，研究化學(xué)問(wèn)題的一門(mén)基礎(chǔ)科學(xué)。

1927年海特勒和倫敦用量子力學(xué)基礎(chǔ)原理討論氫分子結(jié)構(gòu)問(wèn)題，說(shuō)明了兩個(gè)氫原子能夠結(jié)合成一個(gè)穩(wěn)定的氫分子的原因，并且利用相當(dāng)近似的計(jì)算方法，算出其結(jié)合能。由此，使人們認(rèn)識(shí)到可以用量子力學(xué)原理討論分子結(jié)構(gòu)問(wèn)題，從而逐漸形成了量子化學(xué)這一分支學(xué)科。

【課題研究的一些成果】

生物大分子體系的量子化學(xué)計(jì)算一直是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域，尤其是生物大分子體系的理論研究具有重要意義。由于量子化學(xué)可以在分子、電子水平上對(duì)體系進(jìn)行精細(xì)的理論研究，是其它理論研究方法所難以替代的。因此要深入理解有關(guān)酶的催化作用、基因的復(fù)制與突變、藥物與受體之間的識(shí)別與結(jié)合過(guò)程及作用方式等，都很有必要運(yùn)用量子化學(xué)的方法對(duì)這些生物大分子體系進(jìn)行研究。毫無(wú)疑問(wèn)，這種研究可以幫助人們有目的地調(diào)控酶的催化作用，甚至可以有目的地修飾酶的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)并合成人工酶；可以揭示遺傳與變異的奧妙，進(jìn)而調(diào)控基因的復(fù)制與突變，使之造福于人類(lèi)；可以根據(jù)藥物與受體的結(jié)合過(guò)程和作用特點(diǎn)設(shè)計(jì)高效低毒的新藥等等，可見(jiàn)運(yùn)用量子化學(xué)的手段來(lái)研究生命現(xiàn)象是十分有意義的。

【鞏固建筑語(yǔ)錄】

化學(xué)中常見(jiàn)“離子反應(yīng)”包括：“酸、堿、鹽在水溶液中的電離”和“離子反應(yīng)及其發(fā)生的條件”兩部分。

無(wú)機(jī)化學(xué)中最關(guān)鍵的是要有實(shí)觀性：基礎(chǔ)高層次的“化學(xué)方程式”們。

其次，稀土元素中的各種化學(xué)量變、質(zhì)變及各種物理、化學(xué)性反應(yīng)。

再次，金屬的利用、及高等積存用途。

還有，就是氣體的大力層存在行式。如同：水、陸、空，人類(lèi)的生活方式。

參考文獻(xiàn)：

[1]初中九年級(jí)化學(xué)上、下冊(cè)課本，人民出版社出版，2011年版。