導語：如何才能寫好一篇量子力學基本概念總結，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞:量子力學;量子測量;偏振

中圖分類號:O413．1 文獻標識碼:A 文章編號:1000-0712(2016)03-0005-03

量子力學是近代物理學的基礎，并且其應用領域已延伸至化學、生物等許多交叉學科當中，這一課程已成為當今大學生物理教學中一個極為重要的組成部分．由于量子力學主要是描述微觀世界結構、運動與變化規(guī)律的學科，微小尺度下的許多自然現(xiàn)象與人們日常生活經(jīng)驗相距甚遠，量子力學的概念有悖于人們的直覺，難以被初學者接受．如果在教學中能夠結合具體的物理實驗，從現(xiàn)象到本質引導學生思考，就可以使抽象的量子概念落實到對具體實驗現(xiàn)象的歸納總結上來．偏振光實驗是一個現(xiàn)象直觀而且學生容易操作的普通物理實驗，在學生掌握的已有知識基礎上，進行新內容的教學，符合初學者的認知規(guī)律．利用光的偏振現(xiàn)象來闡述量子力學基本概念已被一些國內外經(jīng)典教材采納，如物理學大師狄拉克所著的《量子力學原理》［1］，費因曼所著的《費因曼物理學講義》［2］，曾謹言教授所著的《量子力學卷1》［3］，趙凱華、羅蔚茵教授合著的《量子物理》［4］等教材．在本文中，筆者結合自己的教學體驗，著重從可觀測量和測量的角度來考慮問題，在以上經(jīng)典教材的基礎上，進一步整理和挖掘光子偏振所能體現(xiàn)的量子力學基本概念．從量子力學的角度對偏振實驗現(xiàn)象進行分析，使同學們對態(tài)空間、量子力學表象、波函數(shù)統(tǒng)計解釋、態(tài)疊加原理等量子力學概念有一個直觀形象的認識，領會量子力學若干基本假定的內涵思想．最后，從量子角度分析了一個有趣的偏振光實驗，加深學生對量子力學基本概念的理解，并展示了量子力學的奇妙特性．

1偏振光實驗的經(jīng)典解釋

如圖1(a)所示，沿著光線傳播的方向，順次擺放兩個偏振片P1、P2．光束經(jīng)過P1后變?yōu)榕c其透振方向一致且光強為I0的偏振光．兩偏振片P1和P2的透振方向之間夾角為θ，由馬呂斯定律可知，透過偏振片P2的光的強度為I0cos2θ．按照經(jīng)典的光學理論，此現(xiàn)象可理解如下:在一個與光傳播方向垂直的平面內選定一個xy平面直角坐標系，這里為了描述問題的方便，選定x軸沿P2的透振方向．如圖1(b)所示，透過偏振片P1的光電場矢量E可分解為兩個分量:沿x方向振動的電場矢量Ex和沿y方向振動的電場矢量Ey．偏振光照射到P2偏振片時，投影到y(tǒng)方向的電場矢量被吸收，投影到x方向的電場矢量透過，振幅增加了一個常數(shù)因子cosθ，因而強度變?yōu)樵瓉淼腸os2θ倍，這正是馬呂斯定律所給出的結果．

2偏振光實驗體現(xiàn)的量子力學概念

下面我們由偏振光的實驗現(xiàn)象出發(fā)，引出量子態(tài)、態(tài)空間等量子概念，并用量子力學的語言來描述單個光子與偏振片發(fā)生相互作用的過程，討論在多個光子情況下的量子行為與馬呂斯定律的一致性．

2．1量子態(tài)

從實驗得知，當線偏振光用于激發(fā)光電子時，激發(fā)出的光電子分布有一個優(yōu)越的方向(與光偏振方向有關)，根據(jù)光電效應，每個電子的發(fā)射對應吸收一個光子，可見，光的偏振性質是與它的粒子性質緊密聯(lián)系的，人們必須把線偏振光看成是在同一方向上偏振的許多光子組成，這樣我們可以說單個光子處在某個偏振態(tài)上．沿x方向偏振的光束里，每個光子處在|x〉偏振態(tài)，沿y方向偏振的光束中，每個光子處在|y〉偏振態(tài)．假設我們在實驗中把光的強度降到足夠低，以至于光子是一個一個到達偏振片的．在圖1所示的例子中，通過P1偏振片的光子處在沿P1透振方向的偏振態(tài)上，如果P2與P1透振方向一致(θ=0)，則此光子完全透過P2，如果P2與P1透振方向正交(θ=π/2)，則被完全吸收．如果P1與P2透振方向之間角度介于兩者之間，會是一種什么樣的情形，會不會有部分光子被吸收，部分光子透過的情況發(fā)生，但是實驗上從來沒有觀察到部分光子的情形，只存在兩種可能的情況:光子變到量子態(tài)|y〉，被整個吸收;或變到量子態(tài)|x〉，完全透過．下面我們用量子力學的語言來描述單個光子與偏振片發(fā)生相互作用的過程，引入量子測量、態(tài)空間、表象、態(tài)疊加原理、波函數(shù)統(tǒng)計解釋等量子概念．

2．2量子測量、態(tài)空間、表象

單個光子與偏振片發(fā)生相互作用的過程，可以看成是一個量子測量的過程，偏振片作為一個測量裝置，迫使光子的偏振態(tài)在透振方向和與其相垂直的方向上作出選擇，測量的結果只有兩個，透過或被吸收，透過光子的偏振方向與透振方向一致，被吸收光子的偏振方向與透振方向垂直，可見光子經(jīng)過測量后只可能處在兩種偏振狀態(tài)，這正是量子特性的反應．在量子力學中，針對一個具體的量子體系，對某一力學量進行測量，測量后得到的值是這一力學量的本征值，我們稱它為本征結果，相應的量子態(tài)坍縮到此本征結果所對應的本征態(tài)上，所有可能的本征態(tài)則構成一組正交、規(guī)一、完備的本征函數(shù)系，此本征函數(shù)系足以展開這個量子體系的任何一個量子態(tài)．很自然，我們在這里把經(jīng)過偏振片測量后，所得到的兩種可能測量結果(透過或吸收)作為本征結果，它們分別對應的兩種偏振狀態(tài)，此兩種偏振狀態(tài)可以作為正交、規(guī)一、完備的函數(shù)系，組成一個完備的態(tài)空間，任何偏振態(tài)都可以按照這兩種偏振態(tài)來展開，展開系數(shù)給出一個具體的表示，這就涉及到量子力學表象問題．在量子力學中，如果要具體描述一個量子態(tài)通常要選擇一個表象，表象的選取依據(jù)某一個力學量(或力學量完備集)的本征值(或各力學量本征值組合)所對應的本征函數(shù)系，本征函數(shù)系作為正交、規(guī)一、完備的基矢組可以用來展開任何一個量子態(tài)，展開系數(shù)的排列組合給出某一個量子態(tài)在具體表象中的表示．結合我們的例子，組成基矢組的兩種偏振狀態(tài)取決于和光子發(fā)生相互作用的偏振片，具體說來是由偏振片的透振方向決定．在具體分析問題時，為了處理問題的方便，光子與哪一個偏振片發(fā)生相互作用，在數(shù)學形式上，就把光子的偏振狀態(tài)按照此偏振片所決定的基矢組展開，這涉及到怎么合理選擇表象的問題．

2．3態(tài)疊加原理、波函數(shù)統(tǒng)計解釋

以上簡單的試驗也可以作為一個形象的例子來說明量子力學中的態(tài)疊加原理．態(tài)疊加原理的一種表述為［5］:設系統(tǒng)有一組完備集態(tài)函數(shù){φi}，i=1，2，．．．，t，則系統(tǒng)中的任意態(tài)|ψ〉，可以由這組態(tài)函數(shù)線性組合(疊加)而成(1)另一種描述為:如果{φi}，i=1，2，．．．，t是體系可以實現(xiàn)的狀態(tài)(波函數(shù))，則它們的任何線性疊加式總是表示體系可以實現(xiàn)的狀態(tài)．在我們的例子中，任何一個偏振片所對應的透振態(tài)和吸收態(tài)構成完備集態(tài)函數(shù)，任何一個偏振態(tài)都能夠在以此偏振片透振方向所決定的基矢組中展開，參照圖1所示，通過偏振片P1的偏振態(tài)可以在以偏振片P2透振方向所決定的基矢組{|x〉，［y)}中表示為(2)相反，|x〉、|y〉基矢的任意疊加態(tài)也都是光子可能實現(xiàn)的偏振態(tài)．量子力學還假定，當物理體系處于疊加態(tài)式(1)時，可以認為體系處于φi量子態(tài)的概率為|ci|2．從前面的分析我們知道，當用偏振片P2對偏振態(tài)|P1〉進行測量時，此狀態(tài)隨機地坍縮到|x〉偏振態(tài)或|y〉偏振態(tài)，坍縮到|x〉偏振態(tài)的概率為cos2θ，也就是單個光子透過偏振片的概率，多次統(tǒng)計的結果恰好與馬呂斯定律相對應，這充分體現(xiàn)了波函數(shù)的概率統(tǒng)計解釋．

3典型例子

在教學中我們可以引入一個有趣形象的例子，進一步加深對量子力學基本概念的理解．如圖2(a)所示，一束光入射到兩個順序排列的偏振片上，偏振片P3的透振方向相對于偏振片P1的透振方向順時針轉過90°角，我們不妨在一個與光傳播方向垂直的平面內選定一個xy平面直角坐標系，P1的透振方向沿x軸，P3的透振方向沿y軸．光通過偏振片P1后變成光強為I0的偏振光，偏振方向與偏振片P1透振方向平行，但與P3的透振方向垂直，則光完全被偏振片P3吸收，不能透過．下面我們將看到一個有趣的現(xiàn)象，在偏振片P1和偏振片P3間插入一個偏振片P2，其透振方向在P1和P3之間，這時光竟可以透過P3偏振片．對此試驗，我們可由馬呂斯定律給出經(jīng)典的解釋．我們不妨設P2的透振方向相對于P1順時針轉過45°角，通過偏振片P1后，變?yōu)楣鈴娛荌0的偏振光，且偏振方向與P1透振方向一致;再通過偏振片P2后，光強變?yōu)镮0/2，偏振方向沿順時針轉過45°角，與偏振片P2透振方向一致;最后通過偏振片P3后，光強進一步減弱為I0/4，偏振方向又沿順時針改變45°角，與偏振片P3透振方向一致．可以看到一個有趣的現(xiàn)象，雖然介于偏振片P1和P2間的光束其偏振方向與偏振片P3的透振方向正交，但最后透過偏振片P3的光束其偏振方向卻恰恰沿偏振片P3的透振方向，這正是中間偏振片P2所起的作用．下面用我們前面分析偏振光與偏振片相互作用過程中，所建立起來的量子概念給出具體解釋．取直角坐標系xy，x軸沿偏振片P1的透振方向，基矢組為{|x〉，［y)};由偏振片P2的透振方向所決定的基矢組為{|x'〉，［y')}，其透振方向沿x'方向，如圖3所示，兩組基矢之間的關系可表示為(3)由偏振片P3所決定的基矢組仍為{|x〉，|y〉}，不過透過的光子處在|y〉基矢態(tài)．光子透過偏振片P1后，其偏振狀態(tài)處在|x〉態(tài)，由式(3)，此狀態(tài)可以按P2的基矢組展開為(4)根據(jù)式(4)，經(jīng)過P2偏振片的測量，光子有1/2的概率坍縮到|x'〉態(tài)，光子透過P2，有1/2的概率坍縮到|y'〉態(tài)，光子被吸收．由式(3)，|x'〉態(tài)在由偏振片P3所決定的基矢組同樣展開為3的測量下，偏振狀態(tài)發(fā)生改變，有1/2的概率坍縮到|y〉態(tài)，透過偏振片，有1/2的概率坍縮到|x〉態(tài)，被偏振片吸收，總體來說透過偏振片P1的光子有1/4的概率透過偏振片P3，與經(jīng)典的馬呂斯定律相一致．特別注意到光子透過偏振片P1后，狀態(tài)為|x〉態(tài)，與|y〉態(tài)正交，沒有|y〉態(tài)的組分，但光子透過偏振片P3后卻正處在|y〉態(tài)，這充分體現(xiàn)了測量可以使量子態(tài)改變的量子假定，展示了量子測量的奇妙特性．

4總結

結合對偏振光實驗的量子解釋，我們分析了若干重要的量子力學概念．但嚴格說來，光子的問題不屬于量子力學問題，只有在量子場論中才能處理．采用光子的偏振情形來討論某些量子概念，理論上雖稍欠嚴謹，但如上文所述，確實能夠直觀形象地反映量子力學中的若干基本假定，使抽象的量子力學概念落實到對具體實驗的分析中來，易于被初學者接受，我們不妨在學生開始學習量子力學時引入此例，有助于學生理解抽象的量子概念，領會量子力學的思維方式．

參考文獻:

［1］狄拉克．量子力學原理［M］．北京:科學出版社，1966．

［2］費因曼．費因曼物理學講義［M］．上海:上?？茖W出版社，2005．

［3］曾謹言．量子力學卷1．［M］．北京:科學出版社，2006．

［4］趙凱華，羅蔚茵．量子物理［M］．北京:高等教育出版社，2001．

篇2

量子力學是當代科學發(fā)展中最成功、也是最神秘的理論之一。其成功之處在于，它以獨特的形式體系與特有的算法規(guī)則，對原子物理學、化學、固體物理學等學科中的許多物理效應和物理現(xiàn)象作出了說明與預言，已經(jīng)成為科學家認識與描述微觀現(xiàn)象的一種普遍有效的概念與語言工具，同時也是日新月異的信息技術革命的理論基礎；其神秘之處在于，與其形式體系的這種普遍應用的有效性恰好相反，量子物理學家在表述、傳播和交流他們對量子理論的基本概念的意義的理解時，至今仍未達成共識。量子物理學家在理解和解釋量子力學的基本概念的過程中所存在的分歧，不是關于原子世界是否具有本體論地位的分歧，而是能否仍然像經(jīng)典物理學理論那樣，把量子理論理解成是對客觀存在的原子世界的正確描述之間的分歧。

在量子力學誕生的早期歲月里，這些分歧的產生主要源于對量子理論中的波函數(shù)的統(tǒng)計性質的理解。因為量子力學的創(chuàng)始人把量子力學理解成是一種完備的理論，把量子統(tǒng)計理解成是不同于經(jīng)典統(tǒng)計的觀點，在根本意義上，帶來了量子力學描述中的統(tǒng)計決定性特征。而理論描述的統(tǒng)計決定性與物理學家長期信奉的因果決定論的實在論研究傳統(tǒng)相沖突。在當時的背景下，對于那些在經(jīng)典物理學的熏陶下成長起來的許多傳統(tǒng)物理學家而言，對量子力學的這種理解是難以容忍的。這些物理學家仍然堅持以經(jīng)典實在觀為前提，希望重建對原子對象的因果決定論的描述。這種觀點認為，現(xiàn)有的量子力學只是臨時的現(xiàn)象學的理論，是不完備的，將來總會被一個擁有確定值的能夠解決量子悖論的新理論所取代。量子哲學家普遍地把這種實在論稱之為定域實在論，或者稱為非語境論的實在論。從EPR悖論到貝爾定理的提出正是沿著這一思路發(fā)展的。這種觀點把量子論中的統(tǒng)計決定論與經(jīng)典實在論之間的矛盾，理解成是量子論與傳統(tǒng)實在論之間的矛盾。

但是，自從1982年阿斯佩克特等到人完成的一系列實驗，沒有支持定域隱變量理論的預言，而是給出了與量子力學的預言相一致的實驗結果以來，量子論與傳統(tǒng)實在論之間的矛盾焦點，由對量子理論中的統(tǒng)計決定性特征的質疑，轉向了對更加基本的量子測量過程中的“波包塌縮”現(xiàn)象的理解。因為量子測量問題是量子理論中最深層次的概念問題。馮諾意曼在本體論意義上引入量子態(tài)的概念來表征量子實在的作法，直接導致了至今難以解決的量子測量難題。到目前為止，所有的量子測量理論都是試圖站在傳統(tǒng)實在論的立場上，對量子測量過程作出新的解釋。玻姆的本體論解釋在承認量子力學的統(tǒng)計性特征，把量子世界看成是由客觀的不確定性、隨機性和量子糾纏所支配的世界的前提下，通過假設非定域的隱變量的存在，尋找對量子測量過程的因果性解釋。量子哲學家把這種實在論稱為非定域的實在論。[1] 多世界解釋在承認現(xiàn)有的量子力學的形式體系和基本特征是完全正確的前提下，通過多元本體論的假設來對具有整體性特征的量子測量過程作出整體論的解釋。量子哲學家把這種實在論稱為非分離的實在論。[1]

量子測量現(xiàn)象的非定域性和非分離性所反映的是量子測量過程的整體性特征。問題是，相對于科學哲學研究而言，如果把量子測量系統(tǒng)理解成是一個包括觀察者在內的整體，我們將永遠不可能在觀察者與被觀察系統(tǒng)之間作出任何形式的分割。而觀察者與被觀察系統(tǒng)之間的分界線的消失，將會使我們在不考慮觀察者的情況下，對物理實在進行客觀描述的夢想徹底地破滅。這是因為，一方面，如果我們認為量子力學的形式體系是正確而完備的理論，那么，就能夠用量子力學的術語描述包括觀察者在內的整個測量過程。這時，觀察者成為整個測量系統(tǒng)中的一個組成部分參與了測量中的相互作用；另一方面，如果我們仍然渴望像以可分離性假設為基礎的經(jīng)典測量那樣，在以整體性假設為基礎的量子測量系統(tǒng)中，也能夠得到確定而純客觀的測量結果，那么，他們必須要在觀察者與被觀察的量子系統(tǒng)之間作出某種分割，觀察者才有可能站在整個測量系統(tǒng)之外進行觀察。然而，在量子測量的具體實踐中，這個重要的“阿基米德點”是永遠不可能得到的。因為對量子測量系統(tǒng)進行的任何一種形式的分割，都必然會導致像“薛定諤貓”那樣的悖論。這樣，關于量子論與實在論之間的矛盾事實上轉化為，在承認量子力學的統(tǒng)計性特征的前提下，如何解決量子測量的整體性與傳統(tǒng)實在論之間的矛盾。

以玻爾為代表的傳統(tǒng)量子物理學家在創(chuàng)立了量子力學的形式體系之后，并不追求從量子測量現(xiàn)象到量子本體論的超越中提供一種本體論的理解。而是在認識論和現(xiàn)象學的意義上做文章。玻爾認為，觀察的“客觀性”概念的含義，在原子物理學的領域內已經(jīng)發(fā)生了語義上的變化。在這里，客觀性不再是指對客體在觀察之前的內在特性的揭示，而是具有了“在主體間性的意義上是有效的”這一新的含義。這種把“客觀性”理解成是“主體間性”的觀點，在認識論意義上，所隱藏的直接后果是，使“客觀性”概念失去了與“主觀性”概念相對立的基本含義，從而使量子力學成為支持科學的反實在論解釋的一個重要的立論依據(jù)。與此相反，近幾十年發(fā)展起來的多世界解釋，試圖以多元本體論的假設為前提，恢復對客觀性概念的傳統(tǒng)理解；玻姆的本體論解釋則是以粒子軌道與真實波的二元論假設為代價，把測量過程中的整體性特征歸結為是量子勢的性質。這兩種解釋雖然在理解量子測量現(xiàn)象時堅持了傳統(tǒng)實在論的立場。但是，這些立場的堅持是以在量子力學中增加某些額外的假設為代價的。這正是為什么近幾十年來，反思與研究量子力學與量子測量的概念基礎問題，成為不計其數(shù)的論著和論文所討論的中心論題的主要原因所在。

到目前為止，在量子物理學家的心目中，微觀客體的非定域性特征和量子測量的非分離性特征已經(jīng)成為不爭的事實。如果我們站在科學哲學的立場上，像當初接受量子統(tǒng)計性一樣，也接受量子力學描述的微觀系統(tǒng)的這種整體性特征。那么，量子測量過程中被測量的系統(tǒng)與測量儀器（包括觀察者在內）之間的整體性關系將會意味著，在微觀領域內，我們所得到的知識，事實上，總是與觀察者密切相關的知識。這個結論顯然與長期以來我們所堅持的真理符合論的客觀標準不相容。因此，接受量子力學的整體性特征，就意味著放棄真理符合論的標準，需要對傳統(tǒng)實在論的核心概念——理論和真理的性質與意義——進行重新理解。這樣，現(xiàn)在的問題就變成是，能否在接受量子力學的統(tǒng)計性和整體性特征的前提下，闡述一種新的實在論觀點呢？如果答案是否定的，那么，科學實在論將永遠不可能得到辯護；如果答案是肯定的，那么，與理論的整體性特征相協(xié)調的實在論是一種什么樣的實在論呢？這正是本文所關注的主要問題所在。

2．認識論教益：隱喻思考與模型化方法的突現(xiàn)

自近代自然科學產生以來，公認的傳統(tǒng)實在論的觀點是建立在宏觀科學知識基礎之上的一種鏡像實在論。在宏觀科學的研究領域內，觀察者總是能夠站在整個測量系統(tǒng)之外，客觀地獲得測量信息。在有效的測量過程中，測量儀器對測量結果的干擾通常可以忽略不計。測量結果為理論命題的真假提供了直接的評判標準，使命題和概念擁有字面表達的意義（literal meaning）或非隱喻的意義和指稱。因此，鏡像實在論是以觀察命題的真理符合論為前提的。

真理符合論的最實質性的內容是，堅持命題與概念同實際的事實相符合。長期以來，科學家一直把這種觀點視為是科學研究活動的價值基礎。

維特根斯坦在其著名的《邏輯哲學導論》一書中，把真理的這種符合論觀點表述為：就像唱片是聲音的畫像并具有聲音的某些結構一樣，命題所描述是事實的畫像，并具有與事實一致的結構。因為用語言來思考和說話，就是用語言來對事實作邏輯的模寫，它類似于畫家用線條、色彩、圖案來描繪世界上的事物。所以，用語言描述的圖象與世界的實際圖象之間具有同構性。1933年，塔爾斯基對這種真理觀進行了定義。在當前科學哲學的文獻中，人們習慣于用“雪是白的”這一命題為例，把塔爾斯基對真理的定義形象地表述為：“雪是白的”是真的，當且僅當，雪是白的。

普特南把塔爾斯基對真理的這種定義概括為“去掉引號的真理論”。塔爾斯基認為，要想使“‘雪是白的’是真的”，這個句子本身成真，當且僅當，“雪是白的”這個事實是真實的，即我們能夠得到“雪是白的”這一經(jīng)驗事實。這個看似簡單的句子隱含著兩層與常識相一致的符合關系：第一層的相符合關系是，語言表達的命題與實際事實相符合；第二層的相符合關系是，觀察得到的事實與真實世界相符合。在日常生活中，像“雪是白的”這樣的經(jīng)驗事實是非常直觀的，只要是一個正常的人，都有可能看到“雪確實是白色的”這個實際存在的事實。因此，人們對它的客觀性不會產生任何懷疑，能夠作為“‘雪是白的’是真的”這個句子的成真條件。

然而，量子力學揭示出的微觀測量系統(tǒng)中的整體性特征，既限制了我們對這種理想知識的追求，也向傳統(tǒng)的客觀真理標準的價值觀提出了挑戰(zhàn)。這是因為，在量子測量的過程中，對命題的這種理想的描述方式和對對象的如此單純的觀察活動，已經(jīng)不再可能。以玻爾為代表的許多物理學家雖然在量子力學誕生的早期就已經(jīng)意識到這一點。但是，在科學哲學的意義上，他們在拋棄了真理符合論之后，卻走向了認識論的反實在論；馮諾意曼的測量理論以真理符合論為基礎，要求在觀察者與測量儀器之間進行分割的做法，直接導致了量子測量中的“觀察者悖論”；現(xiàn)存的非分離與非定域的實在論解釋，也是以真理符合論為基礎，在量子力學的形式體系中增加了某些難以令人接受的額外假設，來解決量子測量難題。從哲學意義上看，這種借助于額外假設來使量子力學與實在論相一致的作法并沒有唯一性。它不過是借助于各種哲學的想象力來解決量子測量難題而已。

由此可見，量子測量難題的產生，實際上是以真理符合論為基礎的傳統(tǒng)實在論的觀點，來理解量子測量過程的整體性特征所導致的?，F(xiàn)在，如果我們像放棄經(jīng)典的絕對時空觀，接受相對論一樣，也放棄真理符合論的實在論，接受現(xiàn)有的量子力學。那么，在當代科學哲學的研究中，我們需要以成功的量子力學帶給我們的認識論教益為出發(fā)點，對理論、概念和真理的性質與意義作出新的闡述。量子力學所揭示的微觀世界與宏觀世界之間的最大差異在于，我們對微觀世界的內在結構的認知，不可能像對宏觀世界的認知那樣，使觀察者能夠站在整個測量語境的外面來進行。

這就像盲人摸象的故事一樣，不同的盲人從大象的不同部位開始摸起，最初，他們所得到的對大象的認識是不相同的，因為每個人根據(jù)自己的觸摸活動都只能說出大象的某一個部分。只有當他們摸完了整個大象時，他們才有可能對大象的形狀作出客觀的描述。然而，雖然他們對大象的描述始終是從自己的視角為起點的，并建立在個人理解的基礎之上。但是，不可否認的是，他們的觸摸活動總是以真實的大象為本體的。在微觀領域內，量子世界如同是一頭大象，物理學家如同是一群盲人，有所區(qū)別的是，物理學家對微觀世界的認識不可能是直接的觸摸活動，而只能借助于自己設計的測量儀器與對象進行相互作用來進行。在這個相互作用的過程中，包括觀察者在內的測量語境成為聯(lián)系微觀世界與理論描述之間的一個不可分割的紐帶。

如果把這種量子力學的這種整體性思想延伸外推到一般的科學哲學研究中，那么，可以認為，科學家所闡述的理論事實上是一個產生信念的系統(tǒng)?？茖W家借助于模型化的理論，把他們對世界的認知模擬出來。理論模型所描述出的世界與真實世界之間的關系是一種內在的、整體性的相似關系。這種相似分為兩個不同的層次：其一，在特定的語境中，模型與被模擬的世界在現(xiàn)象學意義上的初級相似。這種相似是指，在這個層次上，我們只是能夠通過某些關系把現(xiàn)象描述出來，但是，對現(xiàn)象之所以發(fā)生的原因給不出明確的說明；其二，在特定的語境中，模型與被模擬的世界在認識論意義上的高級相似。這種相似是指，理論模型達到了與真實世界的內在結構與關系之間的相似。所以，現(xiàn)象學意義上的相似最后會被成熟理論所描述的認識論意義上的結構相似所包容或修正。

這兩個層次之間的相似關系是建立在經(jīng)驗基礎之上的，而不是建立在邏輯或先驗的基礎之上。這樣，雖然科學家在建構理論模型的過程中，總是不可避免地存在著許多非理性的因素。但是，在根本的意義上，他們的建構活動是以最終達到使理論描述的可能世界與真實世界之間的結構與關系相似為目的的。因此，測量語境的存在成為科學家建構活動的一個最基本的制約前提。建構理論模型的活動是一種對世界的認知活動。建構活動中的虛構性將會在與公認的實驗事實的比較中不斷地得到矯正，直至達到與真實世界完全一致為止?；蛘哒f，在一定的語境中，當從理論模型作出的預言在經(jīng)驗意義上不斷地得到了證實的時候，類比的相似性程度將隨之不斷地得以提高；當科學共同體能夠依據(jù)理論模型所描述的可能世界的結構來理解真實世界時，相似性關系將逐漸地趨向模型與世界之間的一致性關系。

在這種理解方式中，真理是物理模型與真實世界之間的相似關系的一種極限，是在一定的語境中完善與發(fā)展理論的一個最終結果。這樣，在科學研究中，真理成為科學研究追求的一個最終目標，而不是科學研究的邏輯起點?；蛘哒f，把真理理解成是在科學的探索過程中，成熟的物理模型與世界結構之間達成的一致性關系。對真理的這種理解，使過去追求的客觀真理變成了與語境密切相關的一個概念。超出理論成真的語境范圍，真理也就失去了存在的前提和價值。這樣，與玻爾把理論的客觀性理解成是主體間性的觀點所不同，本文是通過改變對真理意義的理解方式，挽救了理論的客觀性。

如果把科學活動理解成是對世界的模擬活動，那么，在理論的建構活動中，科學理論的概念與術語所描述出的可能世界，只在一定的語境中與真實世界具有相似性。所以，相對于不可能被觀察到的真實世界而言，科學的話語（scientific discourses）將不再具有按字面所理解的意義，而是只具有隱喻的意義。只有當理論與世界之間的關系趨向于一致性關系時，對某些概念的隱喻性理解才有可能變成字面語言的理解。所以，在科學研究的活動中，研究對象越遠離日常經(jīng)驗，科學話語中的隱喻成份就越多。這也許是為什么在量子理論產生的早期年代，物理學家在理解微觀現(xiàn)象時，不可能在微觀對象的粒子性和波動性之間作出任何選擇的原因所在。實際上，微觀粒子的波——粒二象性概念只是在現(xiàn)象學意義上的一種典型的隱喻概念，它們并不擁有概念的字面意義，而只具有隱喻的意義。因此，它們不是對真實世界的基本結構的實際描述。正如惠勒的“延遲實驗”所揭示的那樣，物理學家不可能選擇用其中的一類圖象來解釋另一類圖象。只有當關于微觀世界的內在結構在可能世界的模型中得到全部模擬時，原來的波——粒二象性的概念才被一個更具有普遍意義的新的量子態(tài)概念所取代。

如果科學語言只具有隱喻的意義，科學理論所描述的是可能世界，那么，物理學家對測量現(xiàn)象的描述，也只是一種隱喻描述，而不是非隱喻的按照字義所理解的描述。這種描述既依賴于觀察者的背景知識，也依賴于當時的技術發(fā)展的水平。就像格式塔心理學所闡述的那樣，同樣的圖形、同一個對象，不同的觀察者會得出不同的結論。在這個意義上，測量與觀察不再是純粹地揭示對象屬性的一種再現(xiàn)活動，而是觀察者與對象發(fā)生相互作用之后，受到測量語境約束的一種生成活動。在這個活動中，就現(xiàn)象本身而言，至少包含有兩類信息：一是來自對象自身的信息；二是包括觀察者在內的測量系統(tǒng)內部發(fā)生相互作用時新生成的信息。

從這個意義上看，微觀粒子在測量過程中表現(xiàn)出的波——粒二象性只是一種現(xiàn)象學意義上的相似，而不是微觀粒子的真實存在。在大多數(shù)情況下，現(xiàn)象還不等于是證據(jù)，把現(xiàn)象作為一種證據(jù)表述出來，還要受到物理學家的背景知識和社會條件的制約，甚至受到已接受的可能世界的基本理念的制約。按照對理論、真理和測量的這種理解方式，由“波包塌縮”現(xiàn)象所反映的問題，就變成了提醒物理學家有必要對過去所忽視的物理測量過程的各個細節(jié)，對宏觀與微觀之間的過渡環(huán)節(jié)，進行更細致的理論研究的一個信號，成為進一步推動物理學發(fā)展的一個技術性的物理學問題，而不再是觀念性的與實在論相矛盾的哲學問題。

玻姆的量子論是試圖用非隱喻的字面語言對真實的量子世界進行描述，而現(xiàn)有的量子力學在它的產生初期則是用隱喻的語言對量子世界的一種模擬描述。正是由于理論模型具有的相似性，才使得薛定諤的波動力學與海森堡等人的矩陣力學能夠得出完全相同的結果，并最終證明兩者在數(shù)學上是等價的。在量子力學的語境中，不論是波動圖象，還是粒子圖象都只是理論與世界之間的現(xiàn)象學意義上的初級相似。在以后的發(fā)展中，量子力學所描述的可能世界的預言與真實世界的實驗現(xiàn)象相一致的事實說明，當馮諾意曼在希爾伯特空間以量子態(tài)為基本概念建立了量子力學的公理化體系之后，這些現(xiàn)象學意義上的相似已經(jīng)上升到認識論意義上的結構相似，說明量子力學描述的可能世界與真實世界在微觀領域內是一致的。這時，以波——粒二象性為基礎的隱喻圖象被整體論的世界圖象所取代。這也許正是物理學家可以在拋開哲學爭論的前提下，只注重量子物理學的技術性發(fā)展的一個原因所在。而相比之下，玻姆的理論不過是追求傳統(tǒng)意義上的非隱喻的字面圖象和傳統(tǒng)哲學觀念的一種理想產物。

在對理論、概念和真理的意義的這種理解方式中，理論與世界之間的一致性關系不是建立在命題與概念的層次上，而是以測量語境為本體，建立在物理模型與真實世界之間從現(xiàn)象學意義上的初級相似到認識論意義上的結構相似的基礎之上的。測量語境的本體性，成為我們在認識論意義上承認科學理論是一個信念系統(tǒng)的同時，拒絕后現(xiàn)代主義者把理論理解成是可以隨意解讀的社會文本的極端觀點的根本保證。所以，真理的意義不是取決于詞、概念和命題與世界之間的直接符合，而是在于理論整體與世界整體之間在逼真意義上的一致性。由于可能世界與真實世界之間的這種一致性關系在一定程度上是依賴于社會技術條件的動態(tài)關系。因此，以一致性為基礎的真理是依賴于語境的真理，它永遠是一個動態(tài)的和可變的概念，而不是靜止的和不變的概念。這顯然是對“把科學研究的目的理解為是追求真理”這句話的最好解答。

3．從思維方式的變革到語境實在論的基本原理

當我們把對理論、真理和意義的這種理解方式應用于對真實世界的認識時，也可以在測量語境的基礎上，對理論進行實在論的解釋。所不同的是，這種實在論不再是把科學理論理解成是提供關于世界的某種鏡象圖景的、以強調語言與命題的真理符合論為基礎的那種實在論，而是把科學理論理解成是通過先對世界的模擬，然后，與真實世界趨于一致的、依賴于測量語境的實在論。不同的理論模型和測量語境可以提供對世界的不同描述。但是，通過進一步的觀察或實驗，我們可以判斷哪一個模型能夠更好地與世界相一致。在這里，理論模型與世界之間的關系是一種相似關系，而不再是相符合的關系；測量結果與對象之間的關系是在特定條件下的一種境遇性關系，而不再是一種純粹的再現(xiàn)關系。我們把這種與量子力學的整體性特征相一致的量子實在論稱為“語境實在論”。用語境實在論的觀點取代傳統(tǒng)實在論的觀點，必然帶來思維方式的根本轉變。需要以整體性的語境論的思維觀取代傳統(tǒng)思維觀。這種思維方式的逆轉主要通過下列幾個方面體現(xiàn)出來：

首先，在本體論意義上，用普遍的本體論的關系論（global-ontological relationalism）的觀點取代傳統(tǒng)的本體論的原子論（ontological atomism）的觀點。承認關系屬性或傾向性屬性的存在，承認概率的實在性，承認世界中的實體、屬性與關系之間的整體性。傳統(tǒng)的原子本體論總是把世界理解成是由可以進行任意分割的部分所組成，整體等于部分之和，牛頓力學是這種本體論的一個典型范例；關系本體論則把世界理解成是一個不可分割的整體，整體大于部分之和，量子力學是這種本體論的一個典型范例。與原子本體論中認為實體可以獨立地擁有自身的屬性所不同，在關系本體論中，實體及其屬性總是在一定的關系中體現(xiàn)出來。這里存在著兩層關系：一層是實體之間的內在關系屬性；另一層是實體固有屬性表現(xiàn)的外在關系條件。前者具有潛存性，后者為潛存性向現(xiàn)實性的轉變創(chuàng)造了有利條件。 其次，在認識論意義上，用理論模型的隱喻論的觀點取論模型的鏡象論的觀點。傳統(tǒng)的模型鏡象論觀點把理論理解成是命題的集合，命題與概念的指稱和意義是由對象決定的，它們的集合構成了對對象的完備描述；而模型隱喻論的觀點雖然也認為理論能夠以命題的形式表示出來，但是，理論不是命題的集合，而是包含有模仿世界的內在機理的模型集合。理論與世界之間的關系不是傳統(tǒng)的相符合關系，而是在一定的語境中，理論描述的可能世界與真實世界之間以相似為基礎的一致性關系。理論系統(tǒng)的模型與真實系統(tǒng)之間的相似程度決定理論的逼真性。這樣，真理不再是命題與世界之間的符合，而是成為理論的逼真性的一種極限情況?；蛘哒f，當理論所描述的可能世界與真實世界相一致的時候，理論的真理才能出現(xiàn)。這是對基本的認識論概念的倒轉：傳統(tǒng)的逼真性理論是用命題或命題集合的真理作為基本單元，來衡量理論距真理的距離，即理論的逼真度；而現(xiàn)在正好反過來，是通過對逼真性概念的理解來達到對真理的理解。

第三，在方法論意義上，用語義學方法取代傳統(tǒng)的認識論方法。在傳統(tǒng)的認識論方法中，是用命題的真理或圖象與世界之間的逼真度的術語來表達科學實在論的一般論點。然而，這種方法使我們從開始就需要清楚地辨別對一些解釋性描述的理解。例如，在相同的研究領域內，我們?yōu)槭裁茨軌蛘f，一個理論比與它相競爭的另一個理論更逼近真理或更遠離真理？對于諸如此類的問題，如果沒有一個明確的和可辯護的回答方式，那么，逼真性概念要么是空洞的；要么就是不一致的。結果，對理論的逼真性的論證反而成為對“認識的謬誤（epistemic fallacy）”的證明，并在某程度上支持了認識論的懷疑論觀點。但是，如果我們在語義學的語境中，通過對逼真性概念的分析與辯護，然后，衍生出理論的真理，對上述問題的理解方式將不會陷入如此的認識論困境。并且從認識論的懷疑論也不會推論出語義學的懷疑論。

第四，在經(jīng)驗的意義上，用現(xiàn)象生成論的測量觀取代現(xiàn)象再現(xiàn)論的測量觀。所謂現(xiàn)象再現(xiàn)論的測量觀是指，把物理測量結果理解成是對對象固有屬性的一種再現(xiàn)，測量儀器的使用不會對對象屬性的揭示產生實質性的干擾，它扮演著一個單純意義上的工具角色。理論術語能夠對這些觀察證據(jù)進行精確的表述。觀察證據(jù)的這種純粹客觀性成為建構與判別理論的邏輯起點；而現(xiàn)象生成論的測量觀則認為，測量是對世界的一種透視，測量結果是在對象與測量環(huán)境相互作用的過程中生成的。測量結果所表達的經(jīng)驗事實，不是純粹對世界狀態(tài)的反映，因為經(jīng)驗事實存在于我們的信念系統(tǒng)之中，而不是獨立于觀察者的意識或論述之外與世界的純粹符合，只是在特定的測量語境中的一種相對表現(xiàn)，是相互作用的結果?；蛘哒f，測量語境構成了對象屬性有可能被認識的必要條件。

所以，理論的逼真度與科學進步之間的聯(lián)系，應該在經(jīng)驗的意義上來確立。科學進步的記錄并不是真命題的積累，而是從模型系統(tǒng)與真實系統(tǒng)之間的相似性出發(fā)，用逼真度的概念衡量科學研究綱領接近真理的程度。在這里，相似性不是一個命題，也不是兩個世界之間的一種固定不變的關系，而是依賴于語境的一個程度性的概念。它的內容將會隨著我們對世界的不斷深入的理解而發(fā)生變化。所以，科學進步不是真命題積累的問題，而是理論的成功預言與經(jīng)驗事實的函數(shù)。

第五，在語義學的意義上，用整體論或依賴于語境的隱喻語言范式取代非隱喻的字面真理范式（literal-truth paradigm）。從17世紀開始，非隱喻的字面真理的范式就已經(jīng)被科學家廣泛地接受為是理想的語言。其動機是期望把理論模型的言語和論證，建立在優(yōu)美而簡潔的數(shù)學和幾何的基礎之上。當時的理性論者和經(jīng)驗論者把科學語言當成是理想的合乎理性的語言，或者說，把科學的經(jīng)驗和知識看成是人類經(jīng)驗和知識的典范。這種觀點認為，所有的知識與真實世界之間的關系是根據(jù)表征知識的命題方式來討論的，科學語言與概念的意義由它所表征的世界來確定，它們不僅在本質上具有固有的字義，而且語言本身的字面意義就是使用詞語的標準。語言的意義不僅與語言的用法無關，而被認為是客觀地對應于世界的各個方面?？茖W的話語總是關于自然界的現(xiàn)象、內在結構和原因的話語。

然而，在整體論的隱喻語言范式中，理論所討論的是由科學共同體提出的關于世界的因果結構的信念，知識與真實世界之間的關系是根據(jù)可能世界與真實世界之間的相似關系來討論的。在這里，兩個世界之間的相似程度的提高是它們共有屬性的函數(shù)。在隱喻的意義上，語言與概念的意義是極其模糊的和語境化的，隱喻的表達通常并不直接對應于世界中的實體或事件：即，按照字面的意義理解隱喻的陳述常常是錯誤的。例如，在理解量子測量現(xiàn)象時，實驗已經(jīng)證明，或者強調使用粒子語言，或者強調波動語言都是失敗的。這也是玻爾的互補性原理在量子力學的時期歲月里容易被人們所接受的高明之處。從本文的觀點來看，關于微觀世界的粒子圖象或波動圖象只不過是傳統(tǒng)思維慣性的一種最顯著的表現(xiàn)而已。事實上，這兩種圖象都只是一種隱喻意義上的圖象，而不代表微觀世界的真實圖象。隱喻與其它非字面的言詞是依賴于語境的。正如后期維特根斯所言，語言與概念的意義依賴于活動，使用一個符號的充分必要條件必須包括對活動的描述。

在這種整體論的思維方式的基礎上，我們可以把語境實在論的主要觀點，總結為下列六個基本原理：

本體論原理：在物理測量的過程中，物理學家所觀察到的現(xiàn)象是由不可能被直接觀察到的過程因果性地引起的。這些不可能被直接觀察到的過程是獨立于人心而自在自為地存在著的。

方法論原理：對一個真實過程的理論模型的建構，是對不可能被觀察到的真實世界的機理和結構的模擬。對于真實世界而言，它在現(xiàn)象學意義上的表現(xiàn)與它的內在結構或機理在定性的意義上具有一致性。即，理論模型具有經(jīng)驗的適當性。

認識論原理：理論描述的可能世界與真實世界只具有的相似性，它們之間的相似程度是它們具有的共同特性的函數(shù)。這些共性是在實驗與測量語境中找到的。

語義學原理：在一定的語境中，理論模型與真實系統(tǒng)之間的相似關系決定理論的逼真性。在理想的情況下，真理是理論描述的可能世界逼近真實世界的一種極限。

價值論原理：科學理論的建構在最終意義上總要受到實驗證據(jù)的制約，科學理論的發(fā)展總是向著越來越接近真實世界機理的方向發(fā)展的。

倫理學原理：包括人類在內的自然界具有不可分割的整體性，關于人類行為的評價標準應該建立在人與自然的整體性關系上。

4．科學進步的語境生成論模式

探討科學進步的模式問題一直是科學哲學研究中的重大理論問題之一。不同的學派提出了不同的觀點。邏輯實證主義者繼承了自培根以來的哲學傳統(tǒng)，認為科學的發(fā)展在于對經(jīng)驗證實的真命題的積累。理論所包括的真命題越多，它就越逼近真理。波普爾把理論逼近真理的這種性質稱為“逼真性”，逼真性的程度稱為“逼真度”。他認為，理論是真內容與假內容的統(tǒng)一，理論的逼真度等于理論中的真內容與假內容之差。而真內容由理論中那些得到經(jīng)驗確認的真命題所組成。真命題越多，理論的逼真度就越高。在所有這些觀點中，逼真性的主要特性是用命題與事實的符合作為近似真理的基本單元。換言之，是用命題真理的術語來理解理論的逼真性。在這里“符合”沒有程度上的差別；逼真性與真理之間的關系是部分與整體之間的關系。這種“符合”或“與事實相符”包含著四個方面的關系：其一，句子的主語與謂詞之間處于相互聯(lián)系的狀態(tài)；其二，事態(tài)（the state of affairs）與主語之間的指稱關系；其三，謂詞表達與被選擇的事態(tài)之間的指稱關系；其四，說話者所選擇的對象與事態(tài)之間的相適合關系。[1]

然而，這種以真命題的多少來衡量理論的逼真度的方法，似乎沒有辦法回答諸如下面的那些問題：如果一個理論最后被證明是與事實不相符，那么，這個理論怎么可能接近真理呢？比如說，在當前的情況下，量子場論還是一個不成熟的理論，它在未來一定會被加以修改，那么，我們能夠說，量子場論不如牛頓力學與事實更相符嗎？此外，“符合事實”這個概念也會遇到同樣的問題：如果某個理論根本就是錯誤的，我們又怎能說，它與事實符合的更好或更糟呢？也許有些在表面上曾經(jīng)顯示出具有某種逼真性的理論，實際上，它卻在根本意義上就是錯的。例如，化學中的“燃素說”、物理學中的“地心說”，等等，這些理論都曾經(jīng)在科學家的實際工作中，起到過積極的作用。但是，后來的發(fā)展證明，它們都是錯誤的假說。另一方面，這種方法還無法解釋為什么在前后相繼的理論中使用的同一個概念，卻具有不同的內涵這樣的問題。例如，經(jīng)典物理學中的質量概念不同于相對論力學中的質量概念；量子力學的中微觀粒子概念也比經(jīng)典物理學中的粒子概念擁有更豐富的內涵。庫恩在闡述他的科學進步的范式論模式時，為了避免上述問題的出現(xiàn)，走向了徹底的相對主義。

如果我們用強調理論描述的物理模型與世界之間的相似性比較，取論中包含的真命題的比較來理解理論的逼真性，那么，上述問題就很容易得到解決。在特定的語境中，并存著的相互競爭的理論，分別描繪出幾個相互競爭的可能世界，這些可能世界與真實世界之間的相似程度決定理論的逼真性。逼真度越高的理論，將會越客觀、越接近于真理。真理是理論的逼真度等于1時的一種極限情況。例如，牛頓力學比伽里略的力學更接近真理的真正理由是，因為牛頓物理學所描繪的世界模型比伽里略物理學所描繪的世界模型與真實世界更相似。而不應該把這個結論替換成是，在每一個方法中通過真命題的計數(shù)來使它們與精確地說明真實世界的真命題的總數(shù)進行比較后作出的選擇。前后相繼的理論中所使用的共同概念的意義也是依賴于可能世界的。不同層次的可能世界雖然賦予同一個概念以不同的內涵。但是，由于更深層的可能世界更接近真實世界的內在結構，所以，對為什么同一個概念會有不同內涵的問題就容易理解了。

我們把由理論描繪的可能世界逼近真實世界的過程，以及前后相繼的理論之間的更替關系總結為：

前語境階段——語境確立階段——語境擴張階段——語境轉換階段

——新的語境確立階段……

在科學進步的這個模式中，前語境階段是指，當科學進入一個新的研究領域時，面對不可能被舊理論所解釋的有限數(shù)量的實驗證據(jù)和存在的重要問題，科學家首先是進行大膽的創(chuàng)新和積極地猜測，提出可能與證據(jù)相一致的相互競爭的理論或假說。這些理論或假說分別描繪出了相互競爭的各種可能世界的圖象。這個時期，科學家在建構理論時，通過模型與現(xiàn)象的比較來約束他們的想象?；蛘哒f，他們的富有創(chuàng)造性的想象力是一種意向性的想象，而不是完全隨意的想象。這種意向性的信息直接來自不可能被直接觀察到的對象本身?？茖W家在相互競爭的理論中作出選擇時，依賴于兩個主要的歸納根據(jù)：其一，相信任何一個理論模型的建構都是為了盡可能準確地模擬真實世界的結構和機理；其二，依據(jù)模型所產生的信念能夠作為成為設計新的實驗方案的基礎，這個實驗方案的設計是為了探索世界，和檢驗模型與它所表征的世界之間的類似程度。在特定領域內和一定的歷史條件下，根據(jù)一個理論的信念所設計的實驗越新穎，在得到應用之后，越能夠證明理論的成功性。同時，理論的調整總是向著與新的實驗結果相一致的方向進行的。而新的實驗結果是由自然界中某種未知的因果機理引起的。

然而，說明的成功（explanatory success）只是理論逼近真理的一個象征或一個結果，或者說，說明的成功只是理論逼近真理的一個必要條件。凡是逼真的理論都必定能夠對實驗現(xiàn)象作出成功的說明。但是，并不是每一個擁有成功說明的理論都是逼真的理論。在理論的說明中，理論的逼真性與不斷增加的成功之間的聯(lián)系應該是一個認識論問題，而不是一個語義學問題。一個完整的科學理論從產生到成熟通常要經(jīng)過三個階段：其一，對現(xiàn)象的描述階段，這個階段得到了在經(jīng)驗上恰當?shù)哪Ｐ汀＠?，在量子力學之前，玻爾等人提出的各種原子模型；第二個階段是建立一個理論的說明模型。例如，現(xiàn)有的量子力學的數(shù)學形式體系。第三個階段是為成功的說明模型尋找一種可理解的機理，或者說，對說明模型提供語義學的基礎。相對于一個成熟的科學理論而言，現(xiàn)象——模型——機理三者之間的相互關系具有內在的不可分割的整體性。這也就是為什么原子物理學家在理解量子力學的內在機理的問題上沒有達成共識時，產生了量子力學的解釋問題的原因所在。

在這里，我們所說的模型是指物理模型而不是僅僅指數(shù)學模型。物理模型除了包括數(shù)學模型之外，還包括理解世界的構成機理的模型。物理模型是為數(shù)學模型提供一個語義學基礎。例如，分子運動論模型是解釋壓強公式的語義學基礎；場的觀點是理解引力理論的語義學基礎。所以，物理學中的模型是指真實物理系統(tǒng)的替代物，它既具有解釋的作用，也能夠把抽象的數(shù)學系統(tǒng)翻譯為一個可理解的論述。正是在這個意義上，物理學模型是指一個模型簇。由這些模型簇所描繪的可能世界的結構與真實世界的結構之間的相似關系，在選擇理論時是很重要的。一方面，它能夠使理論在科學實踐中被不斷地修改和擴展以適應新的現(xiàn)象，而不是靜止的和孤立的；另一方面，它使相互競爭的理論之間的選擇在科學實踐的規(guī)則與活動之內自然地得到了求解。這時，被淘汰掉的理論并非必須要被證偽（盡管證偽也是因素之一），而是如同生物進化那樣是自然選擇的結果。

在這里，把逼真度作為選擇理論的標準，與要么強調經(jīng)驗證實，要么強調經(jīng)驗證偽的標準不同，它永遠是動態(tài)的和依賴于研究語境的概念。它既有助于把淘汰掉的理論中的某些合理化因素進行再語境化，也能夠確保科學描述和與此相關的實驗技巧與獨立于人心的世界之間建立起一種物理聯(lián)結，從而堅持了存在著一個不可能被觀察到的獨立于人心的世界的本體論的實在論觀點。大體上，衡量可能世界與真實世界之間的結構或機理的相似程度可以通過它們之間的共有屬性（或共同特征）來進行。如果用S（A ，B）表示兩個世界之間的基本特征的相似關系，用 A∩B表示共有屬性，A – B和 B - A表示它們之間的差異，那么，在定性的意義上，這些量之間的關系可以定性地表示為：[1]

S（A ，B）= C1F（A∩B）- C2F（A - B）- C3F（B - A）

這個公式說明，兩個世界之間的相似關系是它們的共性與差異的函數(shù)。當C1遠遠大于C2和C3時，兩個系統(tǒng)之間的共性將比差異處于更重要的支配地位。其中，三個系數(shù)C1、C2和C3 的值是通過實驗來確定的。這樣，我們就有可能在經(jīng)驗的意義上來研究相似關系。在經(jīng)驗的意義上，如果相互競爭的理論中的某個理論的描述和說明模型能夠完全依據(jù)當前的實驗結果和本體論概念被加以校準，那么，我們就可以認為，這個理論是似真的（plausible）。理論越擬真，它就越逼真。

在一個特定的語境中，當一個理論的說明與理解模型能夠完全經(jīng)得起經(jīng)驗的考驗時，科學共同體將認為理論描繪的可能世界與真實世界之間達到了某種一致性。這時，科學的發(fā)展進入了語境確立的階段。這個階段相當于庫恩的常規(guī)科學時期或范式形成時期。這時，科學家不僅擁有共同的信念和共同的語言，而且擁有對真實世界的共同圖象。他們相信，理論描繪的可能世界代表了真實世界的內在機理；理論描繪的圖象就是不可觀察的真實世界的圖象。為了進一步探索真實世界的精細結構，科學家常常會根據(jù)現(xiàn)有理論提供的信念和約定，設計新的實驗規(guī)劃，預言新的實驗現(xiàn)象，特別是運用成熟理論中的理論實體進行實驗操作，從而形成了一個相對穩(wěn)定的語境階段。但是，這個相對穩(wěn)定的語境邊界是非常不確定的。

當科學家把成熟理論所揭示的世界機理作為一個范式和信念的基礎，延伸推廣到解釋其它相關領域的現(xiàn)象時，科學的發(fā)展進入到語境的擴張階段。其中，既包括理論研究的信念與方法的擴張，也包括以它的基本原理為基礎的技術與實驗的擴張。例如，在牛頓理論確立之后，不論是物理學還是化學家，他們都用牛頓力學的基本思想解釋他們所面臨的其它領域內的新的實驗現(xiàn)象，并且成功地制造出了許多測量儀器；同樣，現(xiàn)代技術的崛起和分子生物學、量子化學等學科的產生都是量子力學的基本原理成功應用的結果。所以，語境擴張的過程實際上是已有語境膨脹的過程。當科學共同體在語境擴張的過程中，遇到了與理論信念相矛盾的而且是他們料想不到的實驗事實時，他們才有可能開始對理論的信念產生懷疑，這時，理論的應用邊界，或者說，語境擴張的邊界逐漸地變得明確起來，科學的發(fā)展開始進入語境轉換階段。在這個階段，舊語境的擴張受到了限制，新的語境處于形成與培育當中。新的理論競爭也就隨之開始了。隨著新理論競爭的開始，科學共同體的信念也在不斷地發(fā)生著改變，直到一個全新的語境形成為止。

當新的語境確立之后，不僅科學家確立了新的信念，而且他們對問題的求解值域也隨之發(fā)生了改變。這時，原來前語境中的一些不合理的偏見，在新語境中得到了糾正。在前語境中是真理的理論，在后語境中失去了它的真理性。后語境的形成是伴隨著新理論的確立而完成的。由于新語境比舊語境揭示出了更深層次的世界結構或機理。所以，它在理論信念、方法和技術層次的擴張與滲透力將會比舊語境更強、更徹底。這也就是，為什么量子力學的產生所帶來的理論、方法與技術革命會比牛頓力學更深刻、更廣泛的原因所在。但是，前后語境之間的界線是連續(xù)的。這時，就像新理論是對舊理論的一種超越一樣，新語境也是對舊語境的一種超越。由于語境的變遷和運動是不斷地向著揭示世界的真實機理的方向發(fā)展的。因此，在語境中生成的理論也使得科學的發(fā)展與進步向著不斷地逼近真理的方向進行。本文把科學發(fā)展的這種模式稱為“語境生成論模式”。

這里包括兩個層次的生成，其一，理論的形成與完善是在特定的語境中進行的；其二，科學進步也是在語境的變更中完成的。但是，值得注意的是，強調語境化并不意味著使科學進步成為無規(guī)則的游戲。把理論系統(tǒng)放置于特定的語境當中，強調了系統(tǒng)的開放性和連續(xù)性。在這個意義上，語境論的事實也是一種客觀事實。運用語境論的隱喻思考與模型化方法，不僅能夠使科學進步過程中的微觀的邏輯結構與宏觀的歷史背景有機地結合起來，而且能夠使基本的內在邏輯的東西在歷史的發(fā)展中內化到新的語境當中，從而使得語境在自然更替的同時，一方面，完成了理論知識的積累與繼承的任務；另一方面，揭示出更深層次的世界機理。所以，語境生成論的科學進步模式既不會像庫恩的范式論那樣，走向相對主義，也不會像普特南那樣，走向多元真理論?？茖W進步的語境生成論模式，既能夠包容相對主義的某些合理成份，又能夠堅持實在論的立場。

5．結語

從量子力學的認識論教益中抽象出的語境實在論的觀點，是一種具有更廣泛的解釋力，并且有可能把許多觀點有機地融合在一起的實在論觀點。它不僅能夠賦予量子力學以實在論的解釋，而且為解決科學實在論面臨的許多責難，理清上世紀末圍繞“索卡爾事件”所發(fā)生的一場震驚西方學壇的科學大戰(zhàn)，[1] 提供了一條可能的思路。法因曾經(jīng)在《擲骰子游戲：愛因斯坦與量子論》一書中斷言“實在論已經(jīng)死了”。[2] 然而，我們通過對量子力學與實在論的分析，在放棄了傳統(tǒng)的真理符合論之后，運用隱喻思考與模型化方法所得出的結論則是，“實在論還活著，而且活的很好”。

[1] D.Bohm and B.J.Hiley， The Unpided Universe: An ontological interpretation of quantum theory， Routledge and Kegan Paul， London (1993).

[1] Jeffrey Alan Barrett， The Quantum Mechanics of Minds and Worlds， Oxford University Press (1999).

[1] Jerrold L. Aronson， Rom Harré & Eileen Cornell Way， Realism Rescued: How Scientific progress of possible， Gerald Duckworth & Co.Ltd (1994): 136-137.

[1] Jerrold L. Aronson， Rom Harré & Eileen Cornell Way， Realism Rescued: How Scientific progress of possible， Gerald Duckworth & Co.Ltd (1994): 133.

篇3

關鍵詞 半導體物理學 課程探索

中圖分類號：G642.421 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2016）02-0001-01

信息技術的基礎是微電子技術，隨著半導體和集成電路的迅猛發(fā)展，微電子技術已經(jīng)滲透到電子信息學科的各個領域，電子、通信、控制等諸多學科都融合了微電子科學的基礎知識。《半導體物理學》是微電子技術的理論基礎，是電子科學與技術、微電子學等專業(yè)重要的專業(yè)基礎課，其教學質量直接關系到后續(xù)課程的學習效果以及學生未來的就業(yè)和發(fā)展。但是，《半導體物理學》具有理論性強、教學模式單一、教學內容更新慢等特點，使得學生在學習過程中存在一定的難度。因此，本文從課堂教學實踐出發(fā)，針對目前教學過程中存在的問題與不足，對微電子專業(yè)的《半導體物理學》課程進行探索。

一、教學內容的設置

重慶郵電大學采用的教材為電子工業(yè)出版社劉恩科主編的《半導體物理學》，該教材具有知識體系完善、涉及知識點多、理論推導復雜、學科交叉性強等特點，需要學生有扎實的固體物理、量子力學、統(tǒng)計物理以及數(shù)學物理方法等多門前置學科的基礎知識。另外，我們開設的學生對象為微電子相近專業(yè)的學生，因而在課程內容設置時有必要考慮學生知識水平及其知識結構等問題。雖然微電子學相近專業(yè)開設了大學物理等課程，但是大部分專業(yè)未開設量子力學、固體物理及熱力學統(tǒng)計物理等前置課程，學生缺少相應的背景知識。因此，我們在《半導體物理學》課程內容設置上，需要將部分量子力學、固體物理學及統(tǒng)計物理學等相關知識融合貫穿在教學中，避免學生在認識上產生跳躍。

從內容上，依據(jù)課程大綱《半導體物理學》主要分為兩大部分，前半部分著重介紹半導體的電子狀態(tài)及對應的能帶結構，電子有效質量、雜質和缺陷能級、載流子的統(tǒng)計分布，半導體的導電性與非平衡載流子，在此基礎上進一步闡述了費米能級、遷移率、非平衡載流子壽命等基本概念；后半部分對典型的半導體元器件及其性能進行了深入分析?；谝陨戏治?，半導體物理課程對授課教師要求較高，需要教師采用多樣化的教學手段，優(yōu)化整合教學內容，注重理論推導與結論同相關電子元器件的實際相結合，使學生較好地理解并掌握相關知識。

二、教學方法與教學手段

為了讓學生能較好地掌握《半導體物理學》中涉及的理論及模型，需要采用多樣化的教學方法和手段。基于《半導體物理學》課程的特點，在傳統(tǒng)黑板板書基礎上，充分利用PPT、Flash等多媒體軟件，實物模型等多種信息化教學手段，模擬微觀過程，使教學信息具體化，邏輯思維形象化，增強教學的直觀性和主動性，從而達到提高課堂教學質量的目的。

三、考核方式的改革

為了客觀地評價教學效果和教學質量，改革考核方式是十分必要的。針對《半導體物理學》課程特點，對考核方式作如下嘗試：（1）在授課過程中，針對課程的某些重點知識點，設計幾個小題目，進行課堂討論，從而增強學生上課積極性及獨立思考能力；（2）學期末提交針對課程總結的課程論文，使學生在對課程有更深入了解的同時激發(fā)學生的創(chuàng)造積極性。

《半導體物理學》是微電子技術專業(yè)重要的專業(yè)基礎課，為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下理論基礎。要實現(xiàn)《半導體物理學》這門課的全面深入的改革，還有待與同仁一道共同努力。

參考文獻：

[1]湯乃云.微電子專業(yè)“半導體物理”教學改革的探索[J].中國電力教育，2012，（13）.

篇4

關鍵詞 結構化學 教學方法 教學質量 興趣

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

結構化學是從微觀的角度研究原子、分子和晶體結構的運動規(guī)律以及物質微觀結構與其性能關系的科學。本課程是基礎化學的后續(xù)和深化，具有知識面廣、內容抽象、理論性強等特點，要求學生具有較多的數(shù)理知識和較強的邏輯思維能力以及豐富的空間想象能力，同時還要努力擺脫宏觀現(xiàn)象的傳統(tǒng)概念的束縛。因此，在教學過程中出現(xiàn)了教師感覺難教，學生感覺難學的現(xiàn)象，那么如何激發(fā)學生學習興趣和求知欲，提高教學效果，便成為每一位教師必須研究的課題。本文就從教師的教學過程，學生的學習過程以及如何提高結構化學教學等方面進行了積極的思考和探索。

1 關于教師教學過程中的思考

1.1教材的選擇

鑒于各個高校化學及相關專業(yè)的培養(yǎng)方案和教學內容都有很大差別，在結構化學課程教材的選擇上，需要根據(jù)本校專業(yè)實際的特點，我們選擇了由周公度、段連運編著的《結構化學基礎》作為教材。本書更加注重介紹結構化學的基本原理，同時也反映結構化學的新成就、新進展以及作者在教學中的經(jīng)驗和體會，全書系統(tǒng)性和連貫性較強，層次分明，講解清晰，便于教學。本教材共編10章，約60萬字，主要包括量子力學基礎知識、原子的結構和性質、各類物質的結構化學、化學鍵理論、晶體化學、研究結構的實驗方法等內容。但由于課時有限而課程的內容較多，教師只能對具有代表性的重要章節(jié)進行講解和輔導。根據(jù)我校實際和專業(yè)設置，結合學生的實際水平和往年教學實踐的體會，我們主要講解第1、2、3、5、6、7、8章，其余章節(jié)由同學們自學完成。

1.2教師應精通專業(yè)學科，具有扎實而淵博的知識

結構化學課程內容涉及面廣、內容抽象、理論性強、教學難度大，教師如果沒有過硬的專業(yè)理論水平和邏輯思維能力，是很難深刻理解并掌握結構化學的基本概念和基本理論。因此，教師應精通自己所教的專業(yè)學科，時刻學習，做一個知識淵博的教師。同時教師要備課充分，思路清晰，對知識的重、難點分析講解透徹，學會舉一反三，融會貫通。

1.3教學方法要靈活多樣

單一的教學方法是乏味的，為使整個課堂教學過程充滿情趣和活力，這就要求教師要采取靈活多樣的教學方法來處理課堂教學。首先，充滿激情、幽默生動、嚴謹標準的教學語言能夠調動學生的學習興趣。其次，教師可以根據(jù)不同的教學內容采用不同的教學方法，啟發(fā)學生思維，提升課堂教學效果。比如啟發(fā)式教學、互動式教學、討論式教學和類比式教學等等。比如“物質波”和“機械波”的異同，“波函數(shù)”和“電子云”的聯(lián)系等采用類比的方法加以解釋和說明，使課堂教學效果能夠得到較大提高。再者，在課堂教學中適當?shù)恼故緦嵨锬Ｐ?，可以激發(fā)學生的學習興趣，提高教學質量。

1.4教學中重視科研，以科研促進教學

高校教師既要從事教學，又要進行科研，二者的有機結合有利于提高教學質量。因此，教師應該精心選擇有關結構化學方面的一些新成就和新進展、新文獻融入課堂教學，豐富課堂教學內容，從而激發(fā)學生的學習熱情。同時，在教學中滲入化學史教育，像普朗克、薛定諤、德布羅意、R.B.伍德沃德等科學家堅持不懈地對真理的追求及其奮斗歷史，不僅可以陶冶學生的情操，激發(fā)他們的學習興趣，還可以培養(yǎng)他們的科學思想、科學精神、優(yōu)秀的思想品質以及科學探究能力。

1.5教學中充分利用多媒體輔助教學，提高教學效果

多媒體教學存在直觀、形象、生動、信息量大的優(yōu)點，具有傳統(tǒng)教學無法比擬的優(yōu)勢。多媒體的合理應用能突破教學重難點，豐富結構化學課堂教學的形式，通過圖、文、聲、像等手段，能把抽象的理論知識轉化成具體、形象、直觀、真實的語言材料，啟迪學生思維，加深學生對理論知識的理解。例如Pauling的雜化軌道及價鍵理論、分子對稱性及點群、等徑圓球密堆積結構、晶體結構周期性與點陣等內容都比較抽象，采用多媒體軟件輔助教學可將這些抽象、微觀、枯燥的理論知識形象化、具體化、感性化，易于學生理解，有利于激發(fā)學生學習興趣，提高學習效率。

1.6理論與實踐相結合，重視實驗教學

教師在強調理論知識學習的同時，應該把實驗教學滲透到結構化學教學中，使其不再是純粹的理論，真正做到理論與實踐相結合。因此，教師在教學中可以適當?shù)匕才乓恍嶒?，也可以鼓勵學生積極參與教師的研究課題，這樣可以加深學生對理論知識的理解，培養(yǎng)學生的理論聯(lián)系實踐的能力，進而提高教學質量。比如磁化率的測定，偶極距的測定，在X射線粉末衍射儀上測定晶體的結構等等。

2 關于學生學習過程中的思考

2.1加強自主學習

結構化學課程是化學學生本科階段初次接觸的理論課程，內容廣泛，涉及到較多的高等數(shù)學、物理學及量子力學等基本知識。因此，學生學習結構化學時感覺很費力，致使學生對該課程產生排斥心理。所以，學生應加強自主學習，提前預習，上課注意聽講，不懂就學，不懂就問，學會分析和歸納總結，真正做到學有所思、思有所得、得有所成，從心理上不再害怕結構化學。

2.2抓住重點，建立完整知識體系

本科階段的結構化學課程主要包括三種理論（量子理論、化學鍵理論和點陣理論），三種結構（原子結構、分子結構和點陣結構），三個基礎（量子力學基礎、對稱性基礎和晶體學基礎）。在學習結構化學過程中一定不要過于深究其數(shù)學推導過程，需要分清主次，明確重點，做到抓重點、抓中心、抓關鍵，建立完整知識體系。只有這樣才能做到不本末倒置，才能把握住問題的關鍵，才能體現(xiàn)學習達到學深、學透的效果。

2.3充分利用網(wǎng)絡教學資源

當今社會，網(wǎng)絡資源豐富多彩，各種信息以多媒體化――文字、圖像、聲音、視頻圖像、動畫等呈現(xiàn)，使結構化學抽象的內容生動化、形象化、多樣化。因此，學生除了學習教材外，要善于合理利用校園網(wǎng)、國際互聯(lián)網(wǎng)中豐富的教學資源，這樣，不但激發(fā)了其探索新知的欲望，而且使他們對課堂的知識有了更深刻、更全面的理解。

2.4多閱讀相關科技文獻，了解最新發(fā)展動態(tài)

當今世界各國科學技術迅猛發(fā)展，每時每刻都有大量的科技文獻產生，學生通過閱讀科技文獻可以了解國內外結構化學相關領域的發(fā)展動態(tài)和成果、跟蹤國內外某個領域的研究進展。所以學生要多搜集和閱讀一些前沿的科技文獻資料，有利于專業(yè)知識的鞏固、深化以及綜合能力和創(chuàng)造思維的提高。這樣他們就可以變被動學習為主動學習，激發(fā)了學習潛能，提高了學習積極性。

2.5 學會溝通和交流

在傳統(tǒng)教學過程中，學生學習方式單一、被動，學生只是被動地接受知識，缺少自主探索、合作交流、獨立獲取知識的機會。因此，學生與學生之間，學生與老師之間應該加強溝通和交流，從而產生生生之間、師生之間情感的交融，促進學生學習能力提高。

2.6 重視理論聯(lián)系實踐

學生除了學習基本理論知識外，應該充分利用課余時間參加大學生科技創(chuàng)新活動、參與教師科研課題、撰寫科研專題報告、發(fā)表學術論文等，培養(yǎng)自主學習與創(chuàng)新思維能力，提高分析與解決問題的能力。只有做到理論與實踐的有機結合，才能把自己所學的理論知識轉化為認識和分析、解決問題的能力。

3 結論

“教學有法，但無定法，貴在得法”，只有通過授課教師不斷的改進教學方法，更新教學理念，探索教學規(guī)律，創(chuàng)新教學模式，避免教學方法上和學習方法的單一化，不斷強化學生學習興趣，真正做到教與學的和諧統(tǒng)一，充分調動學生的學習積極性，才能提高教學質量。

基金項目：周口師范學院教育教學改革研究項目（J201421）。

參考文獻

[1] 潘道皚，趙成大，鄭載興.物質結構（第2版） [M].高等教育出版社出版，2004.

篇5

【論文摘要】針對目前醫(yī)用物理學課堂教學中存在的教學內容不合理，學生學習興趣不高等問題，應該改革教學內容，提高教師素質，優(yōu)化教學方法，以實現(xiàn)教學目標，提高專業(yè)素質。

醫(yī)用物理學是高等醫(yī)藥院校醫(yī)學相關專業(yè)本科一年級的必修基礎課。近兩年我校教學改革，將臨床醫(yī)學專業(yè)的醫(yī)用物理學課程的學時數(shù)改為36學時（理論學時），然而教學目的沒有變。鑒于學時少、內容多的實際情況，怎樣使醫(yī)學生較好地掌握相關物理學基礎理論知識的同時，科學素質也得到相應的提高，是我們迫切需要解決的問題。根據(jù)這兩年本人從事醫(yī)用物理學的教學實踐，結合我校的實際，談談我的一些想法。

一、醫(yī)用物理學課堂教學中存在的主要問題

1、學生的學習興趣不高

第一，物理學是基礎課，是解釋生命現(xiàn)象的基礎，卻不能代替生命科學去解釋生命現(xiàn)象，因此大部分學生認為物理學與跟自己的專業(yè)關系不大，學物理沒什么用處。第二，主講教師絕大多數(shù)不是醫(yī)學專業(yè)出身，而是來自于物理學或物理教育專業(yè)，具有物理學和教育學的知識和能力，但從事醫(yī)用物理教學還缺乏相關的醫(yī)學知識。正是因為我們教師自身對醫(yī)學知識了解不夠，教學中不能很好地闡明物理學在醫(yī)學中的應用，教學內容缺乏實用性，以及教學過程枯燥乏味，所以不能激發(fā)學生的學習興趣[1]。第三，我校90%以上的學生在高中分科的時候，選讀的科目是生物或化學，因此物理基礎相對薄弱，很多學生認為物理學比較難學，存在畏難情緒。例如：我們學校臨床醫(yī)學（全科醫(yī)學方向）05（2）班共63人，高中選物理的只有4人，占總人數(shù)的6%。

2、教學內容不合理

醫(yī)用物理學以培養(yǎng)學生的邏輯思維能力和操作能力為目標，讓學生通過學習物理學知識，理論聯(lián)系實際去解釋生命現(xiàn)象，學會發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，為以后的學習和研究做好鋪墊。而我們的醫(yī)用物理學教學中往往注重物理學體系的完整性，教學內容以講授物理規(guī)律為主，僅僅是在每一章的最后一節(jié)加了一點物理學知識在醫(yī)學上的應用，不能有效地把理論聯(lián)系實際貫穿在整個授課過程[2]。另外，目前我校臨床醫(yī)學專業(yè)的醫(yī)用物理學講授的內容有：流體的運動、振動和波、電磁學、波動光學、幾何光學、量子力學基礎、原子核與放射性等部分，而與醫(yī)學聯(lián)系非常緊密的X射線、激光和核磁共振等，由于學時數(shù)不夠沒辦法講授。同時課時少、內容多的矛盾日益突出，物理教學以理論課為主，實驗操作很少，使學生缺乏鍛煉，儀器設備適應能力差，動手能力差。

3、考試內容不盡人意

考題內容多以理論分析、定量計算為主，偏重于物理理論的掌握和定量分析計算，純物理味過濃，考試內容的應用性與醫(yī)學相關性較差，較少涉及醫(yī)學相關內容，不能體現(xiàn)醫(yī)用物理學的特點[1]。

二、醫(yī)用物理學課堂教學改革思路

1、改革教學內容

（1）精選教學內容。由于內容多，課時少的矛盾極為突出，根據(jù)基本保證物理學本身系統(tǒng)性，兼顧醫(yī)學專業(yè)需要以及醫(yī)學物理學的發(fā)展趨勢的原則，選擇物理學中與醫(yī)學有密切聯(lián)系的內容。建議將原來的量子力學基礎部分換成x射線和激光。

（2）重視物理知識在實際生活特別是在醫(yī)學中的應用。第一，主要介紹物理學與醫(yī)學相結合的知識。例如，流體的運動部分側重介紹與人體血液循環(huán)和呼吸過程有關的流體的運動；振動和波動部分主要介紹與人的聲音和聽覺有關的振動、波動和聲；電磁學部分主要介紹對深入了解生物電磁現(xiàn)象和有效使用現(xiàn)代醫(yī)學儀器而必備的電磁學知識；幾何光學主要介紹人眼的光學結構，還有激光、X射線以及核醫(yī)學物理基礎等等。在教學過程中合理地引入臨床醫(yī)學問題，有助于綜合應用物理學現(xiàn)象和物理規(guī)律，有助于學生理論聯(lián)系實際，提高其分析問題、解決問題的能力，有助于活躍課堂氣氛，提高學生的學習興趣。第二，教學中盡量避免純數(shù)學的推導和計算，增加與醫(yī)學相關內容的講授時間。由于高等數(shù)學與醫(yī)用物理學都是大一上學期開課，醫(yī)用物理學的有些內容需用到高等數(shù)學，但由于課時方面的原因，進度不能保證一致，如靜電場中電場強度與電勢的計算都需用到定積分，然而講授靜電場時，學生還沒學到定積分。因此把高等數(shù)學中微積分的分析思路引入即可，不必定量計算，等到學生高等數(shù)學課跟上節(jié)拍后，自然就能解題。對重要的物理定律、公式、結論要講清思路，講明來源和應用思想，讓學生了解、明白，會定性分析即可[1]。第三，注意物理新知識的延伸[3]，在適當?shù)牡胤浇榻B一些近代物理知識及與醫(yī)學相關的物理學成就,也可將教學內容中的重點和臨床醫(yī)學中的實際結合在一起，開展專題講座。例如：激光醫(yī)學專題、醫(yī)學影像專題、電療、磁療等。

2、提高教師素質

（1）強化教師隊伍的建設。要構建具有“醫(yī)用”特色的物理學體系，就必須找到物理與醫(yī)學的最佳切入點及生長點，以推動醫(yī)用物理學的改革。這就要求醫(yī)用物理學教師必須有較完善的知識結構，既要有充分的物理學的知識，又要有解剖學、病理學以及生理學等方面的醫(yī)學基礎知識。然而，主講教師的醫(yī)學知識缺乏，不能很好的將理論聯(lián)系在醫(yī)學實際中。為此，物理學教師必須主動適應知識的動態(tài)需求，走出課堂、調查研究、更新知識。首先，在保證教學的前提下，通過進修、攻讀學位等方式，進一步強化教師隊伍的建設。其次，鼓勵和組織教師跨學科聽課，以增長相關學科的知識和拓寬知識面，促使教學內容從單一化向多樣化、綜合化發(fā)展。再次，積極開展科學研究，及時追蹤學科發(fā)展新動向及新技術、新方法。在此基礎上，進一步了解臨床和科研對物理學的需求，架構起二者聯(lián)系的“橋梁”。[4]（2）加強集體備課。整合每一位教師的專長，定期召開研討會，學重點，分解教學難點，爭論教學熱點，分析醫(yī)學與物理在實踐中的典型例子，充分發(fā)揮每個人的優(yōu)勢。

3、優(yōu)化教學方法

（1）培養(yǎng)學生獨立思考和自學能力。大一新生剛進入大學，思維方式還停留在中學的學習方法上。中學教師每節(jié)課講的內容較少，課后做大量的習題，而大學課堂上每節(jié)課講述的內容多，習題相對少，學生一時很難適應。因此我們在學期初應該在學習方法上對學生加以指導，培養(yǎng)學生獨立思考和自學能力，幫助學生盡快地適應大學的學習方式[3]。例如：每次課結束的時候告訴學生下次課將要學習的內容，讓學生提前預習，并把看不懂的地方記錄下來，這樣帶著問題去聽課，將會達到更好的效果。另外，也可以把下一節(jié)課要講的內容分成幾個主題，讓學生分別去準備，要求學生帶著問題去看書或者去圖書館查閱相關資料。學生通過預習書本上的內容和查閱相關文獻把答案準備好，上課的時候由學生來講，老師負責糾正錯誤并進行總結。這種方式不但充分調動了學生的積極性，還使講課內容更加豐富。

（2）采用多種教學方法。例如：類比教學法：物理學中有些概念、規(guī)律較抽象，學生很難理解，我們可以拿學生熟悉的概念、規(guī)律與它們類比，這樣學生就很容易接受。例如：我們講到電勢梯度的概念時，由于高等數(shù)學中與其相關矢量的知識沒有學，因此有些學生不理解，如果我們拿學生很熟悉的速度的概念與電勢梯度進行類比：速度是位移隨時間的變化快慢，電勢梯度實際上就是電勢沿空間某個方向（這個方向就是等勢面的法線方向）的變化快慢，這樣學生就恍然大悟。歸納總結法：每學習完一節(jié)內容，我們應該做一個小結，學習完一章或者物理學一部分（例如：電磁學、波動光學、幾何光學、原子核物理與放射性等）也要做總結，并且總結的時候要講究方法，例如：對于相似的、容易混淆的物理概念或者規(guī)律，可以采用對比歸納法，這樣更容易記憶，并且不容易混淆。例如：光的干涉和光的衍射都描述的是光的波動性，它們二者有什么相同點和不同點呢？我們可以從以下方面進行分析對比和歸納總結：干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象產生的條件；干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象的分類；不同類型的干涉條紋和衍射條紋中明暗條紋的條件；條紋間距；影響干涉條紋和衍射條紋的因素等等。我們可以采用列表或者框圖的形式，這樣更直觀、更容易記憶。另外，對于有共性的物理量或者規(guī)律，可以放在一起來記憶。例如：靜電場比較抽象，很多學生學習起來有些困難。例如我們可以把靜電場力做功跟重力做功進行類比等等。當然，每個人都有適合自己的學習方法，如果教師做好所有的歸納總結，然后讓學生被動地去接受，這樣是不能達到較好的教學效果的。我們應該督促學生自己歸納總結，讓所學的物理知識在他們的頭腦中構建一個清晰的系統(tǒng)結構。

4、認真批改作業(yè)和講評作業(yè)

每次布置的課后作業(yè)，都認真批改，作為平時成績的一部分；指出學生的錯誤之處，并且把學生出錯的地方都做好筆記，然后把各種不同的錯誤進行分析、歸納總結，做好相應的電子課件，該課件不僅展示作業(yè)的參考答案，而且還列舉各種不同的錯誤做法，這樣可以加深學生的印象，告誡他們以后不要出現(xiàn)此類錯誤。除此之外，對于學生頻繁出錯的地方，教師應該作自我總結，在以后的教學過程中要注意改進教學方法，著重強調這些地方。

5、改革考試內容

改變過去以計算題為主的做法，增加論述性、主觀性、綜合性、應用性（與醫(yī)學相關的內容）和設計性的題目。這樣可以幫助學生提高分析、比較、歸納、綜合的能力和發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力及語言、圖形表達的能力。

總之，為了適應醫(yī)學生物理基礎培養(yǎng)的需要，落實素質教育目標，醫(yī)用物理教學改革勢在必行。醫(yī)用物理學教學改革的宗旨應該是改過去枯燥、乏味、難學、缺乏實用性的教學模式為輕松愉快的教育形式。從總體培養(yǎng)目標出發(fā)，本著因材施教、因需施教的原則，改變過去物理教學中求精求深的教學方式，使教學方式多樣化、內容實用化，加強與醫(yī)學的有機結合，既保證醫(yī)學生對物理基本概念的掌握，又保證大綱的完成。

【參考文獻】

[1]艾拜都拉•肉孜，馬遠新，樊孝喜.醫(yī)用物理學教學改革初探[J].新疆醫(yī)科大學學報,2002,25(3):347-348.

[2]豐新勝.醫(yī)用物理學教學探討[J].山東醫(yī)學高等?？茖W校學報,2007,29:275-276.

篇6

【關鍵詞】高中物理 教學策略 研究

自2001年新課程改革全面推行以來，在全面實施新課程后，我們的課堂教學發(fā)生了很大的變化，這給高中物理教學帶來了新的發(fā)展機遇，同時也給老師們的教學帶來了很大的挑戰(zhàn)。因此，在高中物理教學中，我們必須改變以前課堂上師生做無用功的教學狀況，以高中物理新課程改革理念為依據(jù)和指導，不斷改進和完善教學策略，提高物理教學水平和質量。本人在高中物理新課改的實踐教學中摸索總結出以下幾點策略：

一 講究教學中的教授藝術

在教學中，教師努力提高講授的效果具有很重要的現(xiàn)實意義。首先，講授時突出重點，條理清晰。教師所講授的內容，必須有明確的目的性，重點突出，抓住重點、難點和關鍵，要能讓學生字字聽清，句句聽懂；在內容理解上不存在克服不了的困難（那些有意留給學生進行思考的問題除外）；其次，講授時適當點撥，在物理概念和規(guī)律教學中，使新知識與學生已有的知識結構建立聯(lián)系，所以教師在講授時要心中有數(shù)、適當點撥。如在《豎直方向上的拋體運動》教學中，因為學生已經(jīng)學過了《勻變速直線運動的規(guī)律》，豎直上拋和豎直下拋實際上就是勻變速直線運動的特殊情況，所以學生有了一定的基礎，物理教師講授時不需要從頭講到尾，只需要適當點撥，學生就能輕松地學好這一節(jié)課；最后，講授時富有情感。缺乏情感的講授是蒼白無力的，它難以點燃學生創(chuàng)造思維的火花，融會了一定情感的東西給人更多的形象美感，因為情感往往是和具體的人或事相聯(lián)系的。在學生學習物理概念和規(guī)律的過程中，教師講授要富有情感，使學生在學習知識的同時得到愉快的情感體驗。

二 靈活采用多種教學方式

高中物理新課程改革以來，提出了很多新的有效的教學方式，這就要求老師在高中物理教學過程中掌握這些教學方法，并結合傳統(tǒng)有效的教學方式，進行靈活的運用，只有這樣才能提高物理課堂教學水平?？茖W探究是高中物理新課程實施的有效的教學方式，從課程標準以及教科書的編寫內容中可以認識到，不可能也沒有必要將所要求的內容都設計成探究選題。有許多物理知識，需要通過教師的系統(tǒng)講授，學生在學習中才會少走彎路，達到對知識的深刻理解和牢固掌握。對于那些獨立而簡單、有利于促進學生發(fā)展的基礎知識技能，對于物理實驗儀器的介紹、科學家的生平事跡、物理學史的介紹、物理學科知識的拓展、自然現(xiàn)象等常識性內容，采用講授式教學都有較好的效果。

大部分物理教師使用最多的教學方式是講授，教學實踐中為了達到最佳的教學效果，對于不同的教學內容，教師有將各種教學方式靈活結合運用的必要性，物理教師在講授的間隙可以適當穿插演示實驗和學生實驗，引導學生觀察或進行師生的討論。在演示實驗的過程中，教師還可以將實驗與講授相結合，以講授來指導觀察，以觀察來推動思維的發(fā)展，教師的講授一方面要體現(xiàn)演示實驗的目的、意義和觀察要求，另一方面要揭示現(xiàn)象與本質之間的因果聯(lián)系，引導學生從演示實驗中分析比較，得出實驗結論。

三 深入研究用好教材

教材是老師教學的依據(jù)，新課改給老師在利用教材方面提供了很大的自由發(fā)揮空間。教師應該通過深入分析教材內容和研究學生的實際認知水平，準確把握教學內容的深度和廣度，減輕學生過重的學習負擔。高中物理課程內容應為學生的終身學習、將來參與社會生活奠定必要的基礎，使其具備發(fā)展的能力。因此，高中課程內容強調讓學生學習物理學的基礎知識，了解物質結構、相互作用和運動的一些基本概念和規(guī)律，掌握終身發(fā)展必備的物理基礎知識和技能，滿足學生終身學習和發(fā)展的需求。教師應全面落實課程標準的要求，注重高中物理課程內容的基礎性，嚴格篩選物理學中的核心內容，舍棄舊教材中某些偏難的內容，尤其是《課程標準》已經(jīng)降低的教學要求、明確不作教學要求的內容及嚴格界定了教學難度的內容。許多一線物理教師在教學過程中唯恐知識點不全、不精、不細，導致課堂上講得太多、太難。在有限的課時中，確保完成學生必須掌握的教學內容，在此基礎上，再談課外內容的援引，處理好“教與不教、教多教少”的問題，這樣也能使課時壓力有所緩解。

四 在知識學習過程中滲透物理學思想和方法

物理學思想和方法是人們認識和把握自然規(guī)律的結晶，是人們在科學發(fā)展的過程中所形成的思維和行為。學習物理學的思想和方法，有助于學生了解自然界的發(fā)生發(fā)展的基本規(guī)律，了解物理學家認識和發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律的基本方法，以物理學家認識世界本來面目的方式去認識世界。物理學在發(fā)生、發(fā)展的過程中蘊藏著豐富的科學思想和科學方法，從伽利略的斜槽落球的理想實驗到牛頓的“天地間力學規(guī)律”的統(tǒng)一；從力的合成到串并聯(lián)電路總電阻的等效思想；從奧斯特的“電生磁”到法拉第對電磁感應現(xiàn)象猜想與探究；從原子結構的發(fā)現(xiàn)到量子力學的建立等等。這就要求教師將物理學的思想和方法滲透在知識的形成過程中，讓學生思考和領悟物理學思想方法的精髓。

總之，高中物理課堂教學中的有效策略和方法還有很多，以上僅是本人在教學實踐中的幾種方法的嘗試和應用，我堅信只要我們廣大物理老師在今后的教學實踐中，以新課改的理念為依據(jù)，進行物理課堂教學的摸索與創(chuàng)新，就一定能夠摸索出更有效的教學方法和策略，不斷提高高中物理教學的質量和水平。

參考文獻

［1］靳玉樂主編.探究教學的學習與輔導［M］.北京：中國人事出版社，2002

篇7

【摘要】 針對《醫(yī)學影像物理學》課程教學中的諸多問題，采取相應的教學策略以力爭實現(xiàn)較好的教學效果。

【關鍵詞】 影像物理 教學 策略

現(xiàn)代醫(yī)學影像技術是現(xiàn)代醫(yī)學的支柱?，F(xiàn)代醫(yī)學影像學不但以其高技術和工程化的鮮明特點展示了它自身在現(xiàn)代醫(yī)學研究和臨床診斷中所具有的優(yōu)勢和無可替代的作用，也以其日益深入的影像理論研究，層出不窮的影像革新技術，迅速擴展的臨床應用領域，使相關專業(yè)的教學人員愈益感到搞好教學工作的重要性和緊迫性。醫(yī)學影像物理是高等醫(yī)學院校醫(yī)學影像專業(yè)的一門基礎課，其內容是醫(yī)學影像儀器設備所涉及的物理學方面的基礎理論知識及醫(yī)學影像診斷中的物理現(xiàn)象，其任務是為學生深刻理解醫(yī)學影像的物理原理與成像過程，評價、控制醫(yī)學影像質量，分析、挖掘醫(yī)學影像蘊藏的生物信息提供必要的物理學知識，給后繼課的學生及將來所從事的醫(yī)學影像工作打好基礎。如何在有限的課時內，使理工知識非常薄弱的醫(yī)學生有較大收獲，是擺在教師面前的難題。下面根據(jù)筆者多年從事醫(yī)學成像技術和醫(yī)學影像物理學的教學實踐，分幾方面談談。

1 《醫(yī)學影像物理學》課程在教學中面臨的問題

1.1 匯集多門學科，內容抽象復雜。四大影像技術溶合了物理學、數(shù)學、電子學、計算機、 生物學和醫(yī)學等多門學科。授課對象是未來醫(yī)學影像診斷醫(yī)生，醫(yī)學生在物理、數(shù)學、電子等學科的基礎很薄弱。但醫(yī)學影像物理學中要涉及到許多這方面的知識。比如，講授XCT、MRI、彩超成像原理時要遇到δ函數(shù)、卷積、自相關函數(shù)等工程數(shù)學知識。核磁共振原理及成像原理一章中， 涉及到量子力學及原子核物理，磁矩、角動量、進動、梯度磁場等物理概念以及高頻脈沖、頻譜分析、調制解調、A/ D、D/ A、濾波、顯像、快速傅立葉變換等微電子技術的基本知識均知之甚少，甚至聞所未聞。

1.2 學生的畏難情緒。醫(yī)科院校的學生由于中學物理基礎較差，學習屬于物理范疇一類的課程常有畏難情緒。大部分學生在困難和壓力面前表現(xiàn)出了畏難情緒，學習積極性和主動性受到挫傷，在預習、聽課、復習、習題等多個學習環(huán)節(jié)上與教師配合的力度打了較大的折扣，大大增加了任課教師的教學難度。

1.3 師資力量要求高。《醫(yī)學影像物理學》的教學任務大都由醫(yī)用物理教研室的老師承擔。但是《醫(yī)用物理學》和《醫(yī)學影像物理學》兩門課程的專業(yè)性質差別很大，前者是公共基礎課，后者為專業(yè)基礎課。醫(yī)學影像物理學是醫(yī)學物理學的一個重要分支，是物理學、信息學和醫(yī)學之間交叉和融合的學科。這就要求老師要有較高的物理專業(yè)知識，具備一定的醫(yī)學知識。

2 《醫(yī)學影像物理學》課程教學策略的研究與實踐

針對《醫(yī)學影像物理學》課程在教學中面臨的諸多問題，我們在已有條件下積極開展教學研究與實踐，設立以下幾方面的教學策略并開展相應的教學活動。

2.1 要恰當?shù)匕盐战滩牡纳疃?，講解盡可能的做到深入淺出、通俗易懂，避開復雜的數(shù)學推理。如:在“XCT原理”的“圖像重建數(shù)學原理”一節(jié)中， 從狄拉克函數(shù)和卷積算法的引入， 到圖像重建的付里葉變換法和濾波反投影法， 整個成像過程我們盡可能運用圖解法取代繁雜的積分運算及變化過程。 如果用傅立葉變換講CT 、MR I 成像原理， 難度很大， 因為學生所學的高等數(shù)學知識有限。我們摸索出了如何講解CT 、MR I 成像原理的方法， 即聯(lián)立方程法和反投影法。這兩種方法不用復雜的高等數(shù)學， 學生能夠聽得明白，能夠很好掌握CT 、MR I 成像原理。MR I 成像原理中用到的傅立葉變換、磁矩、角動量、進動、梯度磁場等物理概念以及高頻脈沖、頻譜分析、調制解調、A/ D、D/ A、濾波、顯像、快速傅立葉變換等微電子技術的基本知識是采用定量分析與定性分析相結合，以定性分析為主的教學策略。對課程教學中必須具備而學生又一無所知的數(shù)學、物理、電子學等方面的基礎知識、基本概念和基本理論，用通俗易懂的定性分析給學生補課，以達到在保持課程內容基本不被割裂的前提下，繞開難度大的系統(tǒng)數(shù)學推導，確保學生能定性地理解授課內容的目的。

2.2 應用多媒體系統(tǒng)。根據(jù)生理學觀點，人獲取的外界事物信息80%～90%是通過眼睛輸入的，用直觀的圖象反映的信息更易為人所接受。多媒體課件能使抽象的物理知識，陌生的醫(yī)學知識在教學過程中給學生以直觀，生動具體的圖象再現(xiàn)。如自旋核的旋進，講解時以陀螺的運動為例一邊圖示一邊推導，使抽象的公式形象化、具體化，降低了學生理解的難度，增強了學生的信心和興趣。在“MRI成像原理”一章中，我們用FLASH將原子核受激勵，馳豫等重點內容制作成多媒體。我們還下載了大量的醫(yī)學影像照片，小電影等供學生學習參考。

2.3 注重實驗實習。實驗是本學科的必要組成部分。在教學中， 如果只講醫(yī)學影像技術中的基本原理、基本理論是比較抽象的， 學生不易理解和接受，更談不上今后的應用。開設實驗有助于學生能力和素質的培養(yǎng)。由于實驗設備昂貴，具有放射性，為了培養(yǎng)高素質的學生，可以建立一套計算機仿真物理實驗教學系統(tǒng)，如建立局域網(wǎng)，安裝運行仿真物理實驗軟件《大學物理仿真實驗210FOR INDOWS》，該軟件包含20多個物理實驗項目， 可選取其中部分相關實驗如: 核磁共振實驗、GM 計數(shù)管和核衰變的統(tǒng)計規(guī)律、 塞曼效應和電子自旋共振實驗等。由于經(jīng)費、技術等原因，目前我校尚未開設醫(yī)學影像物理學實驗。為了彌補不足，我們與醫(yī)院影像科室的聯(lián)合， 多次組織學生到附屬醫(yī)院相關科室實習，請超聲、CT、核磁共振、SPECT等臨床診斷教師及技術人員給學生當場講解儀器的原理，操作方法及診斷等，讓學生了解理論知識在臨床醫(yī)學中的具體應用， 使學生加深對理論知識的理解。

2.4 教師的專業(yè)素質是保證教學質量的關鍵。正如前面所述，醫(yī)學影像物理學是門綜合學科，也是一門新型學科。許多知識與技術對教師也是嶄新課題。為了教好學生，自己首先要抓緊學習，更新知識。教師的繼續(xù)教育也是必不可少的，可進行短期培訓，到研究機構、大學、醫(yī)院學習或深入實際工作一段時間，以便更好的勝任醫(yī)學影像物理學的教學。

2.5 建立激勵機制提高學生的學習主動性及積極性。人的潛能是無限的，但必須在一定的條件刺激下，才能釋放出來。興趣是最好的老師。

3 小結

對《醫(yī)學影像物理學》的教學，要不斷摸索，不斷總結經(jīng)驗，逐步改進教學方法和手段，努力提高學生學習的積極性，才能取得好的教學效果。

【參考文獻】

1 張澤寶. 醫(yī)學影像物理學. 人民衛(wèi)生出版社，2005.

篇8

關鍵詞：計算機 網(wǎng)絡技術 發(fā)展

計算機網(wǎng)絡技術本身不僅是由其內在要素構成的一定結構形式的有機整體，也是與其他科學技術密切相聯(lián)而構成的具有立體網(wǎng)絡結構的有機整體。研究計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展模式首先應從其宏觀層次的科學技術基礎與其群體技術的網(wǎng)絡結構來探討。對計算機網(wǎng)絡技術的科學技術基礎的梳理和分析即是對計算機網(wǎng)絡技術的秩序意義上的技術建制進行的探討。

一、計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展模式內涵的界定

計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展模式是指通過對計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展的時空結構進行分析從而找出其發(fā)展的主要構架和各結構間內在作用機理。即通過對計算機網(wǎng)絡技術在發(fā)展過程中的影響因子、發(fā)展趨勢與過程的分析總結得出計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展的結構狀態(tài)軌跡的范式。計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展模式作為一種實踐工具，旨在揭示計算機網(wǎng)絡技術得以快速發(fā)展的成因。它形成于各種對計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展理念的探索和實踐，立足于從哲學角度對計算機網(wǎng)絡技術快速發(fā)展現(xiàn)象的研究和分析。計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展模式實質上提供了一種高新技術產業(yè)快速發(fā)展的有效的社會體制，它可以為未來計算機網(wǎng)絡發(fā)展甚至為其它領域的技術發(fā)展提供樣本和模式借鑒。

二、理論基礎為計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展提供理論上的可行性

布爾代數(shù)、包交換理論是計算機網(wǎng)絡技術誕生的重要理論準備和依據(jù)。計算機網(wǎng)絡技術能安全、可靠和高效地在一種網(wǎng)狀結構中傳遞計算機產生的數(shù)據(jù)信號，使不同計算機之間通過數(shù)據(jù)信號的傳播而連接形成了一個巨大的網(wǎng)絡。其中“數(shù)據(jù)信號”是相對于傳統(tǒng)電信中的“話音信號”和傳統(tǒng)廣播電視中的“視頻信號”等模擬信號而言。數(shù)字通信在與后來出現(xiàn)的包交換理論結合后便產生了真正意義上的現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡技術。數(shù)字化信號的取值是離散的，幅值被限制在有限個數(shù)值之內?，F(xiàn)在計算機網(wǎng)絡技術廣泛使用的二進制碼受到噪聲影響小而且非常利于計算機網(wǎng)絡終端的接受和使用。這個看起來簡單的0和1對計算機網(wǎng)絡的意義是不言而喻的，可以說沒有布爾定律就沒有數(shù)字化信號就更不會產生現(xiàn)代意義上的計算機網(wǎng)絡。數(shù)字化信號最早的理論依據(jù)可以追溯至1854年，當時英國數(shù)學家喬治·布爾發(fā)表的《思維規(guī)律研究》一文中，他設計了一套用以表示邏輯理論中一些基本概念的符號，并建立了應用這些符號進行運算的法則，成功的把形式邏輯歸結為一種代數(shù)演算，從而建立了邏輯代數(shù)（布爾代數(shù)）。他規(guī)定的一條特殊運算規(guī)則是 X2=X，其解只能取兩個值：0和1。X=1，表示命題為真，X=2 表示命題為假。布爾代數(shù)提出近一百年后的20世紀中葉才運用于計算機與計算機網(wǎng)絡。這一理論系統(tǒng)從提出到實際運用經(jīng)歷的漫長的建制化過程，但并不妨礙布爾代數(shù)成為計算機網(wǎng)絡技術的理論基石。

在分組交換理論出現(xiàn)前的遠程終端聯(lián)機階段還不能稱之為現(xiàn)代意義上的計算機網(wǎng)絡，那時人們將彼此獨立的計算機用通信技術結合起來形成了計算機網(wǎng)絡前身。20 世紀六十年代，美國蘭德公司的PAUL BARAN，英國國家物理實驗室的DONALD DAVIS從不同角度提出了目前被稱為分組交換的網(wǎng)絡技術。分組交換技術將用戶傳送的數(shù)據(jù)分成若干個比較短的，標準化的“分組”進行交換和傳輸，每個分組由用戶數(shù)據(jù)以及必要的地址和控制信息組成，從而保證網(wǎng)絡能夠將數(shù)據(jù)傳遞到目的地。這種思想完全不同于不適合計算機網(wǎng)絡技術的電話網(wǎng)所采用的電路交換技術：電話網(wǎng)用戶通話前先建立連接，獨占資源。分組交換理論提出后，各國紛紛將其利用在了他們的第一代計算機實驗網(wǎng)絡。正是這一理論為今后計算機網(wǎng)絡技術提供了一個重要的技術秩序。

從計算機網(wǎng)絡的前身遠程終端聯(lián)機階段開始，計算機技術的發(fā)展就沒能離開科技理論的指導。從早期以數(shù)學、材料學、邏輯學、電磁學、微電子學、量子力學及控制論為基礎，到現(xiàn)在逐漸將光學、生物學及人工智能的納入自己的理論基礎領域，說明科學技術理論是計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展的基礎。

三、相關群體技術的進步為計算機網(wǎng)絡技術創(chuàng)新提供了技術上的可能性

計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展遵循連鎖模式，這個單元技術與群體技術是一個系統(tǒng)整體。計算機網(wǎng)絡技術它本身不僅是由內在要素構成的一定結構形式的有機整體，而且它與其他技術如計算機技術與通信技術，密切相關聯(lián)而構成具有立體網(wǎng)絡結構的有機整體。在計算機技術和通信發(fā)展到一定階段，計算機網(wǎng)絡技術便有了存在的土壤。例如，隨著世界第一臺電子計算機 ENIAC 的誕生和之后的計算機技術發(fā)展才有了計算機對互相信息交流的需求，在計算機出現(xiàn)后不到十年的時間，計算機網(wǎng)絡的前身遠程終端聯(lián)機系統(tǒng)應運而生。而遠程終端聯(lián)機階段的數(shù)據(jù)通信技術便是直接由當時傳統(tǒng)通信技術改進而來。

由于每一種特定單元技術都有自己固有的內在矛盾，因而隨著客觀技術 環(huán)境的變化，計算機技術和通信技術會不斷地更新自身原有的技術構成， 其中某項子技術的重大進步，都可能為計算機網(wǎng)絡技術創(chuàng)新提供可能性，包括如軟件技術、芯片技術、光纖技術、納米加工技術等等。另一方面，計算機網(wǎng)絡技術的這種變化，由于打破了原有群體技術的內在平衡，也勢必會引起其他相關的單元技術產生適應性調節(jié)，以達到群體技術自身的新的平衡，這樣又會引起其他單元技術乃至整個群體技術的發(fā)展。計算機網(wǎng)絡技術就是在這種平衡和不平衡的矛盾運動中得到不斷發(fā)展。

參考文獻

篇9

關鍵詞：物理化學；改革；結合

中圖分類號：O642.0　文獻標識碼：A　文章編號：167Z-3198(2009)05-0188-02

物理化學是物理學與化學交叉的邊緣學科，是化學學科的一個重要分支，是化學學科的理論基礎。該課程是化工技術類專業(yè)一門必修的重要的基礎課，它在化學與化工人才培養(yǎng)中有負有極其重要的作用，對學生科學世界觀和綜合素質的培養(yǎng)、動手能力和創(chuàng)造思維能力的培養(yǎng)起著至關重要的作用。因此必須加強物理化學課程建設，不斷深化教學改革，提高教學質量，創(chuàng)建精品課程，才能完成時代賦予我們的使命。

物理化學教學改革包括教學內容(即教材)改革、教學過程改革、教學方法手段改革、教學管理(包括教學時間、教學安排、考試內容、考試方法、評分標準等等)改革。

1　教學內容改革。即教材改革

我們先后使用了天津大學王正烈主編的《物理化學》第一版、第二版，教學過程中，不斷選用新教材，對老師來說要加重負擔，要不斷寫新的備課筆記。但我們體會到，寫備課筆記可以加深對內容理解，提高教學效果。近些年來由于量子力學、微電子技術、波譜技術的發(fā)展，新材料、新催化劑、納米材料的出現(xiàn)，促進了物理化學的發(fā)展。因此在教學內容上就不能局限于教材，要把物理化學的新知識、新成果介紹給學生。

2　教學過程改革中。采用“六個相結合”

①宏觀與微觀相結合。對于難理解的概念，先從微觀上解釋，說明其物理化學意義，再從宏觀上形象化。比如介紹熵的物理意義時，我們可以將紅墨水滴入水中，紅墨水不斷擴散。系統(tǒng)混亂度逐漸增大，來描述熵是系統(tǒng)混亂度的量度。

②理論與實際相結合。例如講孤立體系熵增加，而開放體系因為可以有負熵流，可使開放體系熵減少。教學中聯(lián)系生物體成長、壯大、死亡過程與熵的變化情況；還聯(lián)系我國的改革開放政策，孤立體系――“一個封閉的山村”，熵值會越來越大，發(fā)展的動力就越來越小，經(jīng)濟落后，人民受窮，而要改變面貌。必須改革開放，把山村變成開放體系，“要想富先修路，少生孩子多種樹”，引進外資、引進先進科學技術，就是引進負熵流，使體系熵值減少，才能快速發(fā)展。這樣既加深了對熵定律理論的理解，又能從自然科學角度說明黨的改革開放政策是正確性。

③內容與方法論相結合。對物理化學中一些原理、定律的建立，除了要講清原理的內容外，還要說明該原理是采用何種研究方法得來的。例如講理想氣體、理想溶液、理想吸附時，向學生說明這是采用理想模型法得來的；講可逆過程時，說明這是采用科學抽象法得來的；講標準燃燒熱、標準生成熱、標準電極電位等時，說明這是采用相對數(shù)值法得來的。還結合教學內容向學生說明逆向思維、發(fā)散思維、類比思維方法的運用，教學中注意培養(yǎng)學生創(chuàng)造思維能力。

④基礎知識與前沿知識相結合。在教材的每一章末尾?；蛄曨}課上，介紹與本章內容相關物理化學前沿新知識、新理論、新成果、新技術。

⑤課堂教學與教學研究相結合。在課堂教學中，要把教學研究成果結合進去。例如在講熵判據(jù)時，結合教研論文“對化學熱力學熵判據(jù)的討論”，來討論“熵總是過程方向的判據(jù)嗎?”，在講化學平衡移動時，結合教研論文“反應組分濃度對化學平衡的影響”，來討論“增加反應的濃度平衡一定向產物方向移動嗎?”等等。

⑥理論教學與化工生產相結合。我們是職業(yè)院校，培養(yǎng)的大多數(shù)學生將來要到化工生產第一線，因此更要注重實驗環(huán)節(jié)，增強學生學習興趣，培養(yǎng)高技能，高水平的應用性人才。例如在講化學反應速率時，結合工業(yè)合成氨的具體狀況。探討如何提高反應速率，增加氨的產量。

3　習題課是提高教學質量的重要環(huán)節(jié)

物理化學課程是一門十分強調概念、定律和邏輯推理的理論課程。要學好它很不容易的，物理化學被認為是化工技術類專業(yè)中最難學的課程。難學的原因在于它有許多基本概念、基本定律，非常抽象不好理解，不好掌握，習題難解。我們在教學實踐中體會到，要化難為易。提高學生學習積極性，除了上好理論課外，習題課是一個重要的、必有可少的環(huán)節(jié)。學過物理化學的人都知道，必需多做習題。在解題過程中，加深對理論的熟悉與理解，培養(yǎng)分析問題、解決問題能力，解題過程是理論聯(lián)系實際的過程。上習題課要象上理論課一樣，認真?zhèn)湔n、寫好教案。我們習題課的內容一般包括下列幾個部分：

①擴大知識面的新理論、新知識介紹。

②歸納總結一章中所學的知識。學生每節(jié)課所學的知識往往是“零碎”的感覺、片段的知識，只有把它們聯(lián)系在一起，形成相互關聯(lián)的知識系統(tǒng)，才能更深刻理解，更好掌握。為此，每一章學習后，我們幫助學生把一章中所學的知識點以“聯(lián)絡圖”形式進行歸納總結。

③總結學生作業(yè)中問題。對學生作業(yè)中的錯誤，特別是典型的有代表性的錯誤要及時指出，對有特色的解題技巧要介紹推廣。

④組織討論思考題。一般教材的每章后面，都有一些思考題。我們先布置給學生先思考、解答，習題課時進行討論講解。

⑤做一定數(shù)量的練習題。每章學習后，我們都印發(fā)給學生一些數(shù)量的練習題，其中選擇題20個左右，計算題5至8個。這些練習題都是歷年教學中精心挑選出來的，有代表性，有一定的難度。我們一般提前發(fā)給學生，要學生先做一遍，上習題課時，老師選擇其中典型試題講解。

4　把現(xiàn)代化教學手段應用到物理化學教學中

20世紀90年代以來，計算機技術與網(wǎng)絡技術飛快發(fā)展，多媒體計算機集文字、聲音、圖形、圖像、動畫、影視等為一體，突破了時空限制，虛擬現(xiàn)實。多媒體計算機與網(wǎng)絡成為重要的教學手段、教學工具，把多媒體計算機應用到教學上，實現(xiàn)教學現(xiàn)代化。多媒體計算機在教學上應用，使教學的思想、教學的理論發(fā)生了變化，教學手段、教學方法、教學觀點與形式發(fā)生了變化，課堂教學的結構與內容、課外輔導的內容與形式、考試內容與方式、學生成績評定的標準與手段等發(fā)生了變化。國內外的大量實踐表明，進行計算機輔助教學，提高了教學質量，提高了學生的素質。把多媒體計算機和網(wǎng)絡技術應用到教學中，是教學改革的一個重要方向。計算機輔助教學有以下建議和思考

①編制課堂教學的電子教案與教學課件。

②對教材的思考題、練習題、習題進行詳細解答。并且輸入到計算機中，形成word文檔。

③編制計算機輔助教學課件(CAI)。

篇10

在數(shù)學領域中，這種討論如果以一種非數(shù)學的方式進行的話，限制將更為苛刻。討論必然會顯示出某些不良的特性，得到的結果所依據(jù)的材料決不可能充分;相反，面面俱到的膚淺的討論卻不可避免。盡管我甚至意識到，我將要提出的說法有不少短處，但是很抱歉我還是得說下去。此外，我準備表述的觀點，也完全可能不為許多其他數(shù)學家所贊同。你可能獲得一個人為的不太系統(tǒng)的印象和解釋。我提出的看法，對這些討論究竟有多少價值，也許是很小的。在我看來，刻畫數(shù)學特點的最有力的事實，是它和自然科學的特有聯(lián)系。或者更一般地說，它和任何一類比處于純粹描述水準更高級一些的、能對經(jīng)驗作出解釋的科學的特有聯(lián)系。大多數(shù)數(shù)學家和非數(shù)學家將會同意，數(shù)學不是一門經(jīng)驗科學，或者至少可以說它不是以某種來自經(jīng)驗科學技術的方法實現(xiàn)的，但是它的發(fā)展和自然科學卻緊密相聯(lián)。它的一個主要分支幾何學，買際上起源于自然科學、經(jīng)驗科學。某些現(xiàn)代科學中最大的靈感(我認為是最大的)清楚地來源于自然科學，數(shù)學方法滲透和支配著自然科學的許多“理論”分支。在現(xiàn)代經(jīng)驗科學中，能否接受數(shù)學方法或與數(shù)學相近的物理學方法，已愈來愈成為該學科成功與否的主要標準。確實，整個自然科學一系列不可割斷的相繼現(xiàn)象的鏈，它們都被打上數(shù)學的標志，幾乎和科學進步的理念是一致的，這也變得越來越明顯了。生物學變得更受到化學和物理滲透，這些化學是實驗和理論的物理，而物理是形式甚為數(shù)學化的理論物理。

有一個甚為特殊的數(shù)學性質的兩重性，人們必須理解它，接受它，并且把它吸收到自己正在思考的主題中去。這種兩重性是數(shù)學的本來面目，我不相信無需犧牲事物的實質，就可能簡化和單一化對事物的看法。

因而我并不試圖為你提供一種單一化的模式，我將盡可能地，描寫數(shù)學所具有的多重現(xiàn)象。無可否認，在人們能想象的那部分純粹數(shù)學中，某些最為激動人心的靈感來自自然科學，我將提及兩個最值得紀念的事實。

第一個例子是幾何學。幾何學是古代數(shù)學中的一個主要部分，現(xiàn)在仍然是現(xiàn)代數(shù)學中幾個主要分支之一。毋庸置疑，它的古代起源是經(jīng)驗的，它開始成為一門學科并不像當今的理論物理。離開這些跡象，就很難說“幾何學”是什么了，歐氏的公理化處理是幾何學脫離經(jīng)驗向前跨出一大步的標志，但是它全然不能簡單地被看成是決定性的、絕對的、最終的一步。歐氏的公理化在某些方面并不能滿足現(xiàn)代絕對的公理化對嚴格性的要求，當然這不是主要的方面。最本質的是某些無疑是經(jīng)驗的學科，如力學和熱力學，也或多或少地常常由某些作者提出一些公理化的處理。然而所有這些都很難超出Euclid的程序。我們時代的經(jīng)典理論物理，Newton原理，它的文字形式和最重要的實質部分都是很像Euclid的。當然在所有這些例子中，提到的公設都是以支持這些定理的物理考察、實驗論證作為后盾的。但是人們可以論證：在幾何學獲得兩干多年的穩(wěn)定和權威之前(這種權威是理論物理的現(xiàn)代結構所缺乏的)，特別從古代的觀點來看，提出一種類似于Euclid的解釋是可能的.

盡管自Euclid以來，在使幾何學與經(jīng)驗脫離方面已經(jīng)逐步地取得了進展，但是哪怕在今天，它也決沒有變得十分完備。非歐幾何學的討論提供了這方面的一個好的說明。它也對數(shù)學思想的矛盾狀態(tài)提供了一種說明，盡管這種討論大部分發(fā)生在高度抽象的水平上，它所處理的是歐氏“第五公設”是否為其他公設的推論的純粹邏輯問題;形式上的論戰(zhàn)由Klein的純粹數(shù)學的典范作品所總結。他證明了一歐氏平面，可以通過形式地重新定義某些基本概念而成為非歐平面。這里從開始到結束，都還是由經(jīng)驗促進的。所有歐氏公設的原始根據(jù)顯然都是對整個無窮平面的概念所作出的非經(jīng)驗的刻畫，為什么只有第五公設會有問題呢?這種撇開所有數(shù)學的邏輯分析，堅持必須由經(jīng)驗來確定歐氏幾何是否有意義的思想，確實是由最偉大的數(shù)學家高斯提出的，后來由Bolyai，Lobachevsky，Riemann和Klein把它變得更為抽象。然而我們今天所考察的關于最初爭論的形式上結果，不管是經(jīng)驗的或者物理學的，都已有定論。廣義相對論的發(fā)現(xiàn)，迫使人們對關于幾何學相互關系的觀點進行修正。這種修正是在全新的背景下進行的。最后，人們就能接觸到一幅完成了的可供比較的圖景。這最后的進展是由這樣一代人完成的，他們看到了歐氏公理方法已被現(xiàn)代公理派邏輯數(shù)學家處理成為完全非經(jīng)驗的和抽象的。這兩種表面上似乎是沖突的態(tài)度，完美地合并成一種數(shù)學思想;因此，Hilbert在公理幾何學和廣義相對論方面都作出了重要的貢獻。第二個例子是微積分，或者說是由它生成的數(shù)學分析。微積分是近代數(shù)學的最早的成果，對它的重要性，作任何估價都很難認為是過高的。盡管我認為它的確定比現(xiàn)代數(shù)學發(fā)端中的任何其他事物具有更多的歧義性，但是數(shù)學分析的系統(tǒng)，它的邏輯展開仍然是精確思維方面最大的技術上的進步。微積分的起源顯然是經(jīng)驗的，Kepler嘗試著做的最早的積分，被叫做“dolichometry”——小桶的量度——即量度由曲面包圍起來的物體的容積。這是非公理化的，經(jīng)驗的幾何學，而不是Euclid以后的那種幾何學，Kepler是完全知道這些的。Newton和Leibniz的那些主要成果和主要發(fā)現(xiàn)確實起源于物理學。Newton發(fā)明的“流數(shù)”運算，本質上是為了力學。事實上，這兩門學科，微積分和力學，是由它們或多或少地結合在一齊而得到發(fā)展的。微積分的最初的一些陳述，數(shù)學上甚至可以是不嚴格的。一個不精確的半物理的陳述，是Newton以后一百五十多年來僅有的一種可供使用的陳述!這一時期數(shù)學分析取得了某些最重要的進步,而這種不精確性不能適應于基礎!這時期的某些主導的數(shù)學精神顯然是不嚴格的，如Euler;但是另外一些數(shù)學家，主要的如Gauss和Jacobi就并非如此。這種發(fā)展極為含混和模糊，它和經(jīng)驗的關系，確實不是按照我們(或Euclid)提出的抽象的和嚴格的想法那樣。但是并沒有數(shù)學家想排斥它。那個時期確實也產生了第一流的數(shù)學。即使在本質上是由Cauchy重建的嚴格性盛行之后，一種特殊的半物理方法在Riemann那里仍然得到了復萌。Riemann的科學的個性本身就是一個數(shù)學的兩重性的光輝榜樣，這些可以在Riemann和Weierstrass的爭論中見到，如果我詳細地列出這些，恐怕會使技術細節(jié)敘述得過分多了。自Weierstrass以來，分析數(shù)學似乎變得完全抽象、嚴格和非經(jīng)驗了，其實這也不是絕對真實的。在最近兩代人中發(fā)生的有關數(shù)學和邏輯的“基礎”的爭論，驅散了許多關于這方面的錯誤的幻想。

這為我?guī)砹说谌齻€例子，它和上述爭論的判斷是有關的，但是這個例子更多地是論述數(shù)學與哲學或認識的關系，而不是數(shù)學與自然科學的關系，它用一種引人注目的方式說明“絕對的”數(shù)學嚴格性的概念并不是不可改變的。嚴格性概念的可變性表明：在數(shù)學抽象之外的某些事物，作為補償不足必須進入數(shù)學。在分析關于“基礎”的爭論時，我一直不能使自己確信：這種說法一定有利于外部成分的經(jīng)驗性質，盡管在討論的某些言詞上，對這樣一種說明的支持是十分強有力的，但是我并沒有把它看作是絕對地不可爭議的。然而有兩件事是清楚的。第一，已經(jīng)引入某些非數(shù)學事物，這是本質的，不管它與經(jīng)驗科學或者哲學或者與兩者如何聯(lián)系，它的非經(jīng)驗的特點，僅當人們假設哲學(更為專門的認識論)能夠獨立于經(jīng)驗而存在時才能使人注意(這個假設僅是必要的而不是充分的)。第二，不顧關于“基礎”的爭論可能作出的最好解釋，數(shù)學的經(jīng)驗來源是受到如我們較早提到的例子(幾何學和微積分)的強有力地支持的。在分析數(shù)學嚴格性概念的可變性時，我希望主要強調的是上面已談及的“基礎”的論爭。但是，我喜歡首先簡要地考察問題的第二方面。盡管這方面也能加強我的論證，但是我把它看作第二位的，因為它的結論的終極性比“基礎”論證的分析要少，我正在把這個歸諸于數(shù)學“風格”的改變。大家知道，寫出的數(shù)學證明的風格已經(jīng)經(jīng)歷了相當大的起落，說起落比趨向要好一點，因為在某些方面，當代作者和18世紀或19世紀的某些作者之間的差別比當代的作者和Euclid之間的差別要更為大一些。此外，另一方面，它們有著值得注意的經(jīng)久不變的東西。在有些呈現(xiàn)了某些差別的領域，無需引進任何新的思想，它們的主要差別，就可能消除。但是在許多場合，這些差別是如此的廣泛，以致使人開始懷疑：在這種分歧的道路上，差別是否能僅僅由作者的風格、試驗和教育上的差別來說明呢?他們實際上在構成數(shù)學的嚴謹性方面是否具有同樣的思想呢?最后，在極端的情況下(例如：上面所說的18世紀后期分析方面的許多工作)，差別既是本質的，如果完全只是為了有助于新的和意義深遠的已經(jīng)發(fā)展了一百多年的理論的話，它又是可以補救的，有些按此種不嚴格方式工作著的數(shù)學家(或者他們的某些對此持批評態(tài)度的同輩人)是意識到它們缺乏嚴格性的。或者更為客觀地說：他們關于什么是數(shù)學程序的想法是愿意遵循我們提出的觀點的，但他們的行動卻并非如此。但是另一些人，例如：這時期的最偉大的學者Euler似乎堅定地持有自己的標準，并且一直在按他自己標準行事。但是我不想進一步強調這件事。我將回到剛才停下的關于“數(shù)學基礎"的論爭方面去。在19世紀末和20世紀初，抽象數(shù)學的一個新分支，G．Cantor的集合論，引出了困難。即某些推理引向了矛盾;當這些推理并不處于集合論的中心的和“普適”的地位時，總比較容易根據(jù)某些形式的標準消除它，但是為什么集合論的后繼部分比集合論自身更可信這是不清楚的。除了事后看到它們事實上引向災難之外，對什么是先驗的動因，什么是與之一致的哲學特征，人們如何從想要解決的集合論中去分離出它們也是不清楚的。緊接著對這種情況進行研究的主要是Russell和Weyl，后來由Brouwer作出結論，這些研究表明：不僅集合論，而且大部分現(xiàn)代數(shù)學所使用的“一般有效性”和“存在性”概念，在哲學上是要引起異議的。一個較少地具有這種不可預料的特點的“數(shù)學系統(tǒng)”是“直覺主義”，它是由Brouwer發(fā)展的。但是按這種方式，現(xiàn)代數(shù)學中，特別是在分析數(shù)學中，百分之五十以上的最有生機的部分或者要被“清除”掉，或者將變得無效了，或者必須補加某些更為復雜的考察來進行論證。后一過程，常常使有效性的一般性和推導的漂亮方面會有所減色。但是Brouwer和Weyl認為：根據(jù)這些思想去修正數(shù)學嚴格性的概念是必要的。

不可能過高地估計這些事情的意義。在20世紀30年代，有兩位持第一種態(tài)度的數(shù)學家實際上提出了：數(shù)學的嚴格性概念和怎樣構成一個精確證明的觀念應該是可以改變的!下列的展開是值得注意的：

1．僅有很少的數(shù)學家，在他們自己日常工作中，愿意接受新的，苛刻的標準。盡管很多數(shù)學家稱頌Weyl和Brouwer的基本想法是正確的，但是他們自身繼續(xù)不受干涉地工作著，即按“老”的容易的方式搞他們自己的數(shù)學。

2．Hilbert追隨著下面這個天才的思想去論證“經(jīng)典”的(即直覺主義以前的)數(shù)學：即使在直覺主義系統(tǒng)中，也可以對經(jīng)典數(shù)學是如何運算的給出嚴格的說明。也就是說人們可以描述經(jīng)典系統(tǒng)是如何工作的，盡管人們不能論證這種工作。因此有可能直覺主義地證明：經(jīng)典的程序決不可能引向矛盾。顯然這樣的證明是很困難的，但是對于怎樣才能達到它，有著某些啟示。按這個方案進行工作，有可能提供一個在與直覺主義系統(tǒng)相反的基礎下證明經(jīng)典數(shù)學的最為值得重視的證明。至少，這個解釋在大多數(shù)數(shù)學家愿意接受的數(shù)學哲學系統(tǒng)中將是合法的!

3.在試圖建立這個規(guī)劃的大約十年之后，G6del作出了最為值得銘記的結果。這個結果，如果沒有某些附加的不引起誤解的說明，那是不能作絕對精確的陳述的。它的基本內容是這樣的：如果一個數(shù)學系統(tǒng)并不引向矛盾，那么這件事實，使用該系統(tǒng)的程序是不可證明的。GOdel的證明滿足數(shù)學嚴謹性的最嚴格的標準——直覺主義的標準。它對Hilbert綱領的影響作用引起了某些爭論，不過說理太技術化了。我現(xiàn)在的觀點也和許多人一樣，認為G6del已經(jīng)證明了Hilbert的綱領本質上是無用的。

4．在Hilbert或Brouwer意義之下論證經(jīng)典數(shù)學的主要想法已經(jīng)過去了。大部分數(shù)學家決定使用任意的系統(tǒng)。總之經(jīng)典數(shù)學過去曾產生的結果既是雅致的又是有用的。即使人們不能絕對地確定它的現(xiàn)實性，但是把它作為基礎還是穩(wěn)妥的，如像電子的存在那樣。因此，如果人們愿意接受科學，人們就同樣能接受經(jīng)典的數(shù)學系統(tǒng)，甚至對直覺主義的某些最初的擁護者來說，這樣的觀點也成為可接受了。當前關于“基礎”的論爭，確實不太緊湊了，但是，經(jīng)典系統(tǒng)將被大多數(shù)人而不是少數(shù)人拋棄的想法，似乎最不受歡迎。

我對這個論爭的沿革，已經(jīng)作了如此詳細介紹，因為我想這是最謹慎的對數(shù)學的嚴格性是不可改變的說法的異議。這發(fā)生在我們自身的時代，我慚愧地知道自己關于絕對的數(shù)學真理性看法，在這一時期是怎樣容易地改變的，并且是怎樣相繼地改變了三次的。我希望上述占了我文章一半篇幅的三個例子已足以說明許多最好的靈感來自于經(jīng)驗。很難相信，存在著與人類所有經(jīng)驗相聯(lián)的、絕對的、不可變動的數(shù)學嚴格性的概念。關于這個問題，我企圖采取一種低姿態(tài)，不管你對哲學或認識論持何種偏愛，任何一個了解數(shù)學的人，都會實際感受到一種經(jīng)驗，它很少會支持這樣的假設：存在一個先驗的數(shù)學嚴格性的概念。然而，我的文章還有另外一事，現(xiàn)在我試圖轉向這部分。

對任何數(shù)學家來說，很難相信數(shù)學是一門純粹經(jīng)驗科學，或者說，所有數(shù)學概念都起源于經(jīng)驗主體。首先讓我們來考察陳述的第二部分?，F(xiàn)代數(shù)學中有各種各樣重要部分，它的經(jīng)驗來源是不可追溯的。或者說，如果可以追溯的話，也是如此間接，顯然地自它割斷它的經(jīng)驗根源之后，就面貌全非了。代數(shù)符號是為了數(shù)學本身的使用而發(fā)明的。當然也可以合理地斷言：它加強了與經(jīng)驗的聯(lián)系，但是，現(xiàn)代的抽象代數(shù)，已經(jīng)愈來愈朝著與經(jīng)驗很少相聯(lián)的方向發(fā)展。關于拓撲也可以這樣講。在所有這些領域，數(shù)學家主觀上的成功標準和作用價值，是自身相容、符合美學和脫離(或幾乎脫離)經(jīng)驗(關于這些，我將進一步敘述)。在集合論中，這更為明顯，一個無窮的“冪”和“序”，可以是有限數(shù)概念的推廣，但是在他們的無限形式中(特別是“冪”)，它們和這個世界很難有任何聯(lián)系。如果我不想避免某些技巧，我能夠用數(shù)集理論作為例子來詳細地敘述這一點?！斑x擇公理”問題，無限“冪”的“可比較性”，“連續(xù)統(tǒng)”問題等等，也是如此。同樣的評述可以應用到實函數(shù)論和實點集論：盡管它們可以被設想成是抽象的，不可應用的學科，并且按這種精神來看，幾乎總是雅致的，然后在十年之后，有的可能在一個世紀之后，卻變得對物理學十分有用。它們主要地仍然是在追求象征性的、抽象的、非應用的精神。

所有這種情況，以及它們的各種組合的事例可以不斷重復，但是，我想轉到我前面指出過的第一方面去：數(shù)學是一門經(jīng)驗科學嗎?或者更精確地說，數(shù)學真的是按經(jīng)驗科學那樣實踐的嗎?或者，更一般地說：數(shù)學家和他的課題的標準關系是什么?他向往的成功標準是什么?什么影響、什么考慮在控制和指引著他的努力呢?

然后，讓我們來看，數(shù)學家常規(guī)的工作方法和自然科學家工作方法的差別在哪里。這種差別的持續(xù)，顯然影響了從理論學科到實驗學科，繼而從實驗學科到描述學科之間的差別。因而讓我們把數(shù)學與最相近于數(shù)學范疇的學科——理論學科作一比較。讓我們在這里選取一個與數(shù)學最相近的學科——理論物理。數(shù)學和理論物理實際上有著許多共同之處。正如我前面已說過的，Euclid幾何系統(tǒng)是經(jīng)典力學公理描述的原型。類似的現(xiàn)象是熱力學的陳述，充滿著如同Maxwell的描述電動力學系統(tǒng)，以及狹義相對論的句子。此外認為理論物理不管是分類的還是綜合的，都不是解釋現(xiàn)象的態(tài)度，今天已為大多數(shù)理論物理學家所接受。這意味著，這理論成功的標準，只需看一看它是否能建立一個簡單的和雅致的，分類的或綜合的能概括許多現(xiàn)象的框架;這些現(xiàn)象如果沒有這個框架將會顯得復雜和參差不齊的，進而看它是否能概括沒有考察到的或者提出框架時尚不知曉的現(xiàn)象(這后面兩種說法代表一個理論的統(tǒng)一性和預見力)。現(xiàn)在展示在這里的標準——顯然極大地擴充了美學的性質，由于這個理由，它和你將要看到的對數(shù)學來說幾乎完全是美學的成功的標準是很密切相聯(lián)的。因此，我們現(xiàn)在可以把數(shù)學和與它最相近的自然科學作比較，與我想我已說明了的和數(shù)學有許多共同之處的理論物理相比較。然而在實際的慣用的方法中差別是巨大的和基本的，理論物理的目標主要來自“外界”，大部分是由于實驗物理學的需要。他們幾乎總是起因于想解決某一難題，預見和協(xié)調的成功通常會跟著到來。這看來是相似的，進展(預見和協(xié)調)來自研究過程，這種研究對解決某些原先存在的難題是必然要經(jīng)歷的。理論物理中的一部分工作是為了探索某種障礙，這種障礙的“突破”提供了發(fā)展，如我已提及的，這些難題通常源于實驗;但是有時它們卻是可接受的理論本身中各部分之間的不協(xié)調之處，當然，例子也是不少的。Michelson實驗導致狹義相對論，某些電離電位和光譜結構的難題導致量子力學，這些就是第一種情況的例子;狹義相對論和Newton引力理論之間的沖突導致廣義相對論，這是第二種情況的例子，這里從任何方面看，理論物理的問題都是客觀地給定的，而作為衡量成功的標準，如我在上面所指出的，主要是美學的。但是也有一部分，我們上面提及過的具有基本的“突破”的問題，很難說它起源于客觀實在。據(jù)此可見，理論物理的課題幾乎各個時期都是非常集中的，一切物理學家的最重要的努力都集中在一、二個十分尖銳的領域，1920年代和1930年代初，集中在量子理論，1930年代后半期集中在基本粒子和核結構方面就是一些例子。

總的說來，數(shù)學的情況就不同了。由于在特點、風格、目標和影響方面相互之間廣泛的差別，數(shù)學被分成許多分支。它顯得和理論物理極為集中的情況十分相反。今天大多數(shù)物理學家仍然需要具備有關他的課題的有用知識一半以上，我懷疑，任何一個現(xiàn)在在世數(shù)學家會具備四分之一以上與他的課題有關的有用知識。在一個數(shù)學分支中“客觀地”給出的“重要”問題可以相去甚遠。數(shù)學家選這個課題，或者選其他課題，基本上是自由的，然而理論物理的一個“重要”問題常常是一種必須加以解決的一個沖突、矛盾。數(shù)學家有廣泛的領域供他轉換選題，他在選題方面可以有適當?shù)淖杂?，而對于決定選題，選題的標準和成功的標準，主要是美學的說法是正確的。我感到這個斷言是會引起爭論的，這是不可能“證明”的。有充分的理由可以說，這里的美學特點甚至比我們前面討論理論物理時所提到的例子還要更為突出。人們期待一條數(shù)學定理或者理論，不僅要能用簡單的和雅致的方式去描述而且還要能去劃分大量的原先根本不同的各別情況。人們也期待它的構造在“美學上”的“雅致性”和在敘述問題時的自如性，如果你能自如地敘述問題，把握它和企圖解決它，那么某些使人驚奇的探索過程中遇到的曲折會變得容易了等等。如果推導是冗長的或者復雜的，應該存在某些簡單的一般原則，可以用來“說明”復雜性和曲折性，這些標準顯然就是對任何創(chuàng)造性藝術所提的標準。所有這些和經(jīng)驗科學相比，在藝術氣氛方面將更會純粹和簡單。

你將會注意到，我不曾提到數(shù)學與實驗科學和技術科學之間的比較。這里，方法上的和一般氣氛上的差別是太明顯了。