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

篇1

關(guān)鍵詞 量子力學(xué) 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Teaching Methods and Practice of Quantum Mechanics of

Materials Physics Professional

FU Ping

(College of Materials Science and Engineering, Wuhan Institute of Technology, Wuhan, Hubei 430073)

Abstract For the difficulties faced by students in Materials professional to learn quantum mechanics physics course, by a summary of teaching practice in recent years, from the teaching content, teaching methods and means of exploration and practice, students mobilize the enthusiasm and initiative, and achieved good teaching results.

Key words quantum mechanics; teaching content; teaching methods

0 引言

量子力學(xué)是研究微觀粒子（如原子、分子、原子核和基本粒子等）運(yùn)動(dòng)規(guī)律的物理學(xué)分支學(xué)科，它和相對(duì)論是矗立在20世紀(jì)之初的兩座科學(xué)豐碑，一起構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的兩塊理論基石。相對(duì)論和量子力學(xué)徹底改變了經(jīng)典物理學(xué)的世界觀，并且深化了人類(lèi)對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)，改造了人類(lèi)的宇宙觀和思想方法，它使人們對(duì)物質(zhì)存在的方式及其運(yùn)動(dòng)形態(tài)等的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生了一個(gè)質(zhì)的飛躍。

量子力學(xué)是材料物理專(zhuān)業(yè)一門(mén)承前啟后的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課：量子力學(xué)的教學(xué)必須以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，包括線性代數(shù)、概率論、高等數(shù)學(xué)、數(shù)理方法等，其又是后續(xù)課程材料科學(xué)基礎(chǔ)、固體物理、材料物理、納米材料等的理論基礎(chǔ)。可見(jiàn)，量子力學(xué)課程在材料物理專(zhuān)業(yè)的課程體系中占有非常重要的地位，學(xué)生掌握的程度直接影響后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)。作者近年來(lái)一直從事量子力學(xué)的教學(xué)工作，針對(duì)量子力學(xué)課程教學(xué)過(guò)程中存在的現(xiàn)象和問(wèn)題，進(jìn)行了較深入細(xì)致的思考與探討，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中對(duì)本課程的教學(xué)方法進(jìn)行了探索與實(shí)踐，收到了較好的教學(xué)效果。

1 量子力學(xué)教學(xué)面臨的難點(diǎn)

量子力學(xué)研究的是微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，微觀粒子同宏觀粒子不同，看不見(jiàn)，摸不著，只有借助于探測(cè)器才能察覺(jué)它的存在和屬性。材料物理專(zhuān)業(yè)學(xué)生之前學(xué)習(xí)的基本上是經(jīng)典物理，而量子力學(xué)理論無(wú)法用經(jīng)典理論進(jìn)行解釋?zhuān)瑢W(xué)生對(duì)此感到難于理解。因此，經(jīng)典物理的傳統(tǒng)觀念對(duì)學(xué)生思想的束縛，構(gòu)成了學(xué)生學(xué)習(xí)量子力學(xué)的思想障礙；量子力學(xué)可以說(shuō)無(wú)處不“數(shù)學(xué)”， 由于材料物理專(zhuān)業(yè)學(xué)生在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)方面與物理專(zhuān)業(yè)學(xué)生相比較為薄弱，在學(xué)習(xí)過(guò)程中普遍感到數(shù)學(xué)計(jì)算繁難，對(duì)大段的數(shù)學(xué)推導(dǎo)表現(xiàn)出畏難情緒?？梢?jiàn)，量子力學(xué)對(duì)數(shù)學(xué)的精彩詮釋卻構(gòu)成了學(xué)生學(xué)習(xí)量子力學(xué)的心理障礙。這兩大障礙勢(shì)必會(huì)影響量子力學(xué)和后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。在這種情況下，我們應(yīng)當(dāng)怎樣開(kāi)展量子力學(xué)教學(xué)從而使學(xué)生重視并努力學(xué)好該課程就成了一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

2 明確教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)、有的放矢

要講授一門(mén)課程，首先應(yīng)該對(duì)課程內(nèi)容有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。量子力學(xué)的內(nèi)容可以包括三個(gè)方面：一是介紹產(chǎn)生新概念的歷史背景及一些重要實(shí)驗(yàn)；二是提出一系列不同于經(jīng)典物理學(xué)的基本概念與原理，如波函數(shù)、算符等概念和相關(guān)原理，是該課程的核心；三是給出解決具體實(shí)際問(wèn)題的方法。三部分內(nèi)容相互聯(lián)系，層層推進(jìn)，形成完整的知識(shí)體系。作為引導(dǎo)者，教師應(yīng)在這三部分內(nèi)容的教學(xué)過(guò)程中幫助學(xué)生成功地突破兩大束縛。第一部分內(nèi)容教師應(yīng)考慮如何引導(dǎo)學(xué)生入門(mén)，從習(xí)慣古典概念轉(zhuǎn)而接受量子概念。在講授這部分內(nèi)容時(shí)要將重點(diǎn)放在“經(jīng)典”向“量子”的過(guò)渡上，引出量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)在研究方法上的顯著不同：經(jīng)典力學(xué)是將其研究對(duì)象作為連續(xù)的不間斷的整體對(duì)待，而量子力學(xué)將其研究對(duì)象看成的間斷的、不連續(xù)的。學(xué)生在學(xué)習(xí)這部分時(shí)應(yīng)仔細(xì)“品嘗”其中的“滋味”，以便啟發(fā)自己的思維自然地產(chǎn)生一個(gè)飛躍，完成思想的突破。第二、三部分是量子力學(xué)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)與難點(diǎn)，并且涉及大量的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，教師應(yīng)采取適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)手段，突出重點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)難點(diǎn)。在物理學(xué)研究中，數(shù)學(xué)只是用來(lái)表達(dá)物理思想并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行邏輯演算的工具，不能將物理內(nèi)容淹沒(méi)在復(fù)雜的數(shù)學(xué)形式當(dāng)中。通過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)才能得到的結(jié)論，只需告訴學(xué)生，從數(shù)學(xué)上可以得到這樣的結(jié)果就可以了，無(wú)需將重點(diǎn)放在繁難的數(shù)學(xué)推導(dǎo)上，否則會(huì)使學(xué)生本末倒置，忽略了對(duì)量子力學(xué)思想的理解。這樣的教學(xué)可以幫助學(xué)生突破心理障礙，不會(huì)一提量子力學(xué)就想到復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，從而產(chǎn)生抵觸情緒。成功地突破這兩大障礙，是學(xué)習(xí)量子力學(xué)的關(guān)鍵。

3 教學(xué)方法的改革

3.1 利用現(xiàn)代技術(shù)改進(jìn)教學(xué)手段

傳統(tǒng)的板書(shū)教學(xué)能夠形成系統(tǒng)性的知識(shí)框架，教師在板書(shū)推導(dǎo)的過(guò)程中，學(xué)生有時(shí)間反應(yīng)和思考，緊跟教師的思路，從而可以詳細(xì)、循序漸進(jìn)地吸收所學(xué)知識(shí)，并培養(yǎng)了良好的思維習(xí)慣。但全程板書(shū)會(huì)導(dǎo)致上課節(jié)奏慢，授課內(nèi)容有限。目前隨著高校教學(xué)改革的推進(jìn)，授課學(xué)時(shí)相繼減少，對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)方式來(lái)講，要完成教學(xué)任務(wù)比較困難。這就要借助現(xiàn)代科技手段進(jìn)行教學(xué)改革，包括多媒體課件的使用和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。但是在量子力學(xué)教學(xué)中，一些繁雜公式的推導(dǎo)，如果使用多媒體課件，節(jié)奏會(huì)較快，導(dǎo)致學(xué)生目不暇接，來(lái)不及做筆記，更來(lái)不及思考，不利于講授內(nèi)容的消化吸收。鑒于此，對(duì)于量子力學(xué)課程，教學(xué)過(guò)程應(yīng)采用板書(shū)和多媒體技術(shù)相結(jié)合的方式，充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢(shì)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3.2 建設(shè)習(xí)題庫(kù)

量子力學(xué)課程理論抽象，要深入理解這些理論，在熟練掌握教材基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，需要通過(guò)大量習(xí)題的演練，循序漸近，才能檢驗(yàn)自己理解的程度，真正學(xué)好這門(mén)課程。因此在教學(xué)過(guò)程中，強(qiáng)調(diào)做習(xí)題的重要性。有針對(duì)性地根據(jù)材料物理專(zhuān)業(yè)量子力學(xué)的教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容，參考多本量子力學(xué)教材和習(xí)題集，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)建設(shè)量子力學(xué)習(xí)題庫(kù)，題型包括選擇、填空、證明、簡(jiǎn)答和計(jì)算題等，內(nèi)容涵蓋各知識(shí)點(diǎn)，從簡(jiǎn)到繁、由淺至深。題庫(kù)操作方便，學(xué)生可自行操作，并對(duì)所做結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查，從而清楚自己掌握本課程的程度。這一方式在近幾年的教學(xué)中取得了良好的教學(xué)效果。

3.3 加強(qiáng)與學(xué)生互動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性

教學(xué)是一個(gè)師生互動(dòng)的過(guò)程，應(yīng)讓學(xué)生始終處于主動(dòng)學(xué)習(xí)的位置而不是被動(dòng)的接受。量子力學(xué)課程的學(xué)習(xí)更應(yīng)積極調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，因此教師應(yīng)在教學(xué)過(guò)程中加強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng)。增設(shè)課前提問(wèn)、課后討論環(huán)節(jié)，認(rèn)真批改作業(yè)，積極發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的問(wèn)題，并及時(shí)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行深入講解，解決問(wèn)題。另外，由于量子力學(xué)是建立在一系列基本假定基礎(chǔ)之上的，抽象難懂，鑒于學(xué)生難接受的情況，在授課時(shí)注意理論聯(lián)系實(shí)際，盡可能進(jìn)行知識(shí)的滲透和遷移，將量子力學(xué)在實(shí)際中的應(yīng)用穿插于教學(xué)之中，豐富教學(xué)內(nèi)容，開(kāi)拓學(xué)生視野，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)近年來(lái)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和探索，形成了一套適合材料物理專(zhuān)業(yè)量子力學(xué)課程教學(xué)的方法，該方法教學(xué)效果良好。在近幾年的研究生入學(xué)考試中，學(xué)生量子力學(xué)課程的成績(jī)優(yōu)秀，說(shuō)明采用這樣的教學(xué)方法是成功的。

資助項(xiàng)目：武漢工程大學(xué)2010年校級(jí)教學(xué)研究項(xiàng)目（X201037）

篇2

【關(guān)鍵詞】量子力學(xué)；教學(xué)方法；物理思想

“量子力學(xué)”是20世紀(jì)物理學(xué)對(duì)人類(lèi)科學(xué)研究?jī)纱髽?biāo)志性貢獻(xiàn)之一，已經(jīng)成為理工科專(zhuān)業(yè)最重要的基礎(chǔ)課程之一，學(xué)生熟練掌握量子力學(xué)的基本概念和基本理論，具備利用量子力學(xué)理論分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。對(duì)提高學(xué)生科學(xué)素，養(yǎng)培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識(shí)及亦具有十分重要的意義。但是，量子力學(xué)理論與學(xué)生長(zhǎng)期以來(lái)接觸到的經(jīng)典物理體系相去甚遠(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。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。針對(duì)這些教學(xué)中的問(wèn)題，如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的熱情，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，已經(jīng)成為擺在教師面前的重要課題。對(duì)“量子力學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)作一些合理的調(diào)整。

1 合理安排教學(xué)內(nèi)容

1.1 理清脈絡(luò)，強(qiáng)化知識(shí)背景

從經(jīng)典物理所面臨的困難出發(fā)，到半經(jīng)典半量子理論的形成，最終到量子理論的建立，對(duì)量子力學(xué)的發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行細(xì)致的、實(shí)事求是的分析，特別是對(duì)量子理論早期的概念發(fā)展有一個(gè)準(zhǔn)確清晰的理解，弄清楚到底哪些概念和原理是已經(jīng)證明為正確并得到公認(rèn)的，還存在哪些不完善的地方。這樣一方面可使學(xué)生對(duì)量子力學(xué)中基本概念和基本理論的形成和建立的科學(xué)歷史背景有一深刻了解，有助于學(xué)生理清經(jīng)典物理與量子理論之間的界限和區(qū)別，加深他們對(duì)這些基本概念和基本理論的理解；另一方面，可使學(xué)生對(duì)蘊(yùn)藏在這一歷程中的智慧火花和科學(xué)思維方法有一全面的了解，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及科學(xué)素養(yǎng)。比如：對(duì)于玻爾理論，由于對(duì)量子化假設(shè)很難用已經(jīng)成形的經(jīng)典理論來(lái)解釋?zhuān)瑢W(xué)生往往會(huì)覺(jué)得不可思議，難以理解。為此，在講解這部分內(nèi)容時(shí)，很有必要介紹一下玻爾理論產(chǎn)生的歷史背景，告訴學(xué)生在玻爾的量子化假設(shè)之前就已經(jīng)出現(xiàn)了普朗克的量子論和愛(ài)因斯坦的光量子概念，且大量關(guān)于原子光譜的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也已經(jīng)被掌握，之前盧瑟福提出的簡(jiǎn)單行星模型卻與經(jīng)典物理理論及實(shí)驗(yàn)事實(shí)存在嚴(yán)重背離。為了解決這些問(wèn)題，玻爾理論才應(yīng)運(yùn)而生。在用量子力學(xué)求解氫原子定態(tài)波函數(shù)時(shí)，還可以通過(guò)定態(tài)波函數(shù)的概率分布圖，向?qū)W生介紹所謂的玻爾軌道并不是真實(shí)存在的，只是電子出現(xiàn)幾率比較大的區(qū)域。通過(guò)這樣講述，學(xué)生可以清晰地體會(huì)到玻爾理論的承上啟下的作用，而又不至于將其與量子力學(xué)中的概念混為一談。

1.2 重在物理思想，壓縮數(shù)學(xué)推導(dǎo)

在物理學(xué)研究中，數(shù)學(xué)只是用來(lái)表述物理思想并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行邏輯演算的工具，教師不能將深刻的物理思想淹沒(méi)在復(fù)雜的數(shù)學(xué)形式之中。因此，在教學(xué)過(guò)程中，教師要著重于加強(qiáng)基本概念和基本理論的講授，把握這些概念和理論中所蘊(yùn)含的物理實(shí)質(zhì)。對(duì)一些涉及繁難數(shù)學(xué)推導(dǎo)的內(nèi)容，在教學(xué)中刻意忽略具體數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程，著重于使學(xué)生掌握其中的思想方法。例如：在一維線性諧振子問(wèn)題的教學(xué)中，對(duì)于數(shù)學(xué)方面的問(wèn)題，只要求學(xué)生能正確寫(xiě)出薛定諤方程、記住其結(jié)論即可，重點(diǎn)放在該類(lèi)問(wèn)題所蘊(yùn)含的物理意義及對(duì)現(xiàn)成結(jié)論的應(yīng)用上。這樣，學(xué)生就不會(huì)感到枯燥無(wú)味，而能始終保持較高的學(xué)習(xí)熱情。

2 改進(jìn)教學(xué)方法

“量子力學(xué)”這門(mén)課程本身實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)薄弱、理論性較強(qiáng)，物理圖像不夠直觀，一味采取傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)，學(xué)生勢(shì)必感到枯燥，甚至厭煩。學(xué)習(xí)效果自然大打折扣。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)其學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)其科學(xué)探索精神及創(chuàng)新能力，在教學(xué)方法上應(yīng)進(jìn)行積極的探索。

2.1 發(fā)揮學(xué)生主體作用

在必要的教學(xué)內(nèi)容講解外，每節(jié)課都留出一定的師生互動(dòng)時(shí)間。教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究討論，或者針對(duì)已講授內(nèi)容，使學(xué)生對(duì)已學(xué)內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)、總結(jié)、辨析，以加深理解；或者針對(duì)未講授內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的興趣（比如，在講授完一維無(wú)限深方勢(shì)阱和一維線性諧振子這

兩個(gè)典型的束縛態(tài)問(wèn)題后就可引導(dǎo)學(xué)生思考“非束縛態(tài)下微觀粒子又將表現(xiàn)出什么樣的行為”），這樣學(xué)生就會(huì)積極地預(yù)習(xí)下節(jié)內(nèi)容；或者選擇一些有代表性的習(xí)題，讓學(xué)生提出不同的解決辦法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。對(duì)于在課堂上不能解決的問(wèn)題，積極鼓勵(lì)學(xué)生利用圖書(shū)館及網(wǎng)絡(luò)資源等尋求解決，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神。此外，還可使學(xué)生自由組合，挑選他們感興趣的與課程有關(guān)的題目進(jìn)行討論、調(diào)研并完成小組論文，這一方面激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性，另一方面使其接受初步的科研訓(xùn)練，一舉兩得。

2.2 注重構(gòu)建物理圖像

在實(shí)際教學(xué)中著重注意物理圖像的構(gòu)建，使學(xué)生對(duì)一些難以理解的概念和理論形成較為直觀的印象，從而形成深刻的記憶和理解。例如：借助電子束衍射實(shí)驗(yàn)，通過(guò)三個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)過(guò)程（強(qiáng)電子束、弱電子束及弱電子束長(zhǎng)時(shí)間曝光），即可為實(shí)物粒子的波粒二象性構(gòu)建出一幅清晰的物理圖像；借助電子束衍射實(shí)驗(yàn)圖像，再以光波類(lèi)比電子波，即可凝練出波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)解釋?zhuān)唤柚娮与p縫衍射實(shí)驗(yàn)圖像，可使學(xué)生更易接受和理解態(tài)疊加原理；借助解析幾何中的坐標(biāo)系，可很好地為學(xué)生建立起表象的物理圖像。盡管這其中光波和電子波、坐標(biāo)系和表象這些概念之間有本質(zhì)上的區(qū)別，但借助這些學(xué)生已經(jīng)熟知和深刻理解的概念，可使學(xué)生非常容易地接受和理解量子力學(xué)中難以言明的概念和理論，同時(shí)，也可使學(xué)生掌握這種物理圖像的構(gòu)建能力，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維具有非常積極地作用。

3 教學(xué)手段和考核方式改革

3.1 課程教學(xué)采用多種先進(jìn)的教學(xué)方式

如安排小組討論課，對(duì)難于理解的概念和規(guī)律進(jìn)行討論。先是各小組內(nèi)討論，再是小組間辯論，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。例如，在講到微觀粒子的波函數(shù)時(shí)，有的學(xué)生會(huì)認(rèn)為是全部粒子組成波函數(shù)，有的學(xué)生會(huì)認(rèn)為是經(jīng)典物理學(xué)的波。這些問(wèn)題的討論激發(fā)了學(xué)生的求知欲望，從而進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生對(duì)一些不易理解的概念和量子原理進(jìn)行深入理解，直至最后充分理解這些內(nèi)容。另外課程作業(yè)布置小論文，邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家開(kāi)展系列量子力學(xué)講座等都是不錯(cuò)的方式。

3.2 堅(jiān)持研究型教學(xué)方式

把課程教學(xué)和科研相結(jié)合，在教學(xué)過(guò)程中針對(duì)教學(xué)內(nèi)容，吸取科研中的研究成果，通過(guò)結(jié)合最新的科研動(dòng)態(tài)，向?qū)W生講授在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在量子力學(xué)誕生后，作為現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱之一的現(xiàn)代物理學(xué)的每一個(gè)分支及相關(guān)的邊緣學(xué)科都離不開(kāi)量子力學(xué)這個(gè)基礎(chǔ)，量子理論與其他學(xué)科的交叉越來(lái)越多。例如：基本粒子、原子核、原子、分子、凝聚態(tài)物理到中子星、黑洞各個(gè)層次的研究以量子力學(xué)為基礎(chǔ)；量子力學(xué)在通信和納米技術(shù)中的應(yīng)用；量子理論在生物學(xué)中的應(yīng)用；量子力學(xué)與正在研究的量子計(jì)算機(jī)的關(guān)系等，在教學(xué)中適當(dāng)?shù)卮┎暹@些知識(shí)，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，消除學(xué)生對(duì)量子力學(xué)的片面認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。

量子力學(xué)從誕生到發(fā)展的物理學(xué)史所包含的創(chuàng)新思維是迄今為止哪一門(mén)學(xué)科都難以比擬的。在20世紀(jì)初，經(jīng)典物理學(xué)晴空萬(wàn)里，然而黑體輻射、光電效應(yīng)、原子光譜等物理現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)結(jié)果嚴(yán)重沖擊經(jīng)典物理學(xué)理論，讓經(jīng)典物理學(xué)陷入危機(jī)四伏的境地。量子力學(xué)的誕生，開(kāi)啟了人類(lèi)科學(xué)發(fā)展的新思維。開(kāi)展好量子力學(xué)的教學(xué)活動(dòng)，在教學(xué)過(guò)程中展現(xiàn)量子力學(xué)數(shù)學(xué)形式之美，使學(xué)生在科學(xué)海洋中得到美的享受，有利于極大的提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，從精神上熏陶他們的創(chuàng)新精神。

【參考文獻(xiàn)】

[1]周世勛.量子力學(xué)教程[m].高教出版社，1979.

篇3

本世紀(jì)以來(lái)，物理學(xué)哲學(xué)研究有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，這與現(xiàn)代物理學(xué)所具有的一些新特點(diǎn)有很大關(guān)系：一是本世紀(jì)理論物理學(xué)研究在許多方面超前于實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的研究，人們無(wú)法對(duì)理論物理學(xué)的一些結(jié)構(gòu)及時(shí)通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)，這就使得人們從認(rèn)識(shí)論和方法論角度對(duì)物理學(xué)思想的合理性和物理學(xué)理論自身邏輯結(jié)構(gòu)的自洽性的驗(yàn)前評(píng)價(jià)變得十分重要；二是當(dāng)今各種物理學(xué)理論（如相對(duì)論和量子論）在逐步統(tǒng)一過(guò)程中所顯現(xiàn)出的整體有機(jī)聯(lián)系的自然圖景和對(duì)在極端條件下（如宇宙爆炸初期）的物質(zhì)特性的探索都促使物理學(xué)與哲學(xué)進(jìn)一步融合起來(lái)，使物理學(xué)家感到了從哲學(xué)的高度去更深刻地把握物理學(xué)前沿提出的種種物理學(xué)理論和概念問(wèn)題的必要性；三是當(dāng)代物理學(xué)所研究的微觀和宇觀客體的物理性質(zhì)與規(guī)律，由于不能被我們的感官所直接感知，這就必須從認(rèn)識(shí)論的角度說(shuō)明現(xiàn)代物理學(xué)理論描述的微觀或宇觀世界圖景的合理性與真實(shí)性，從而在微觀或宇觀世界與我們?nèi)粘Ｉ畹暮暧^世界之間建立起一道相互理解的橋梁。

正是現(xiàn)代物理學(xué)的這些特點(diǎn)，決定了當(dāng)代物理學(xué)哲學(xué)的不同研究途徑，即從不同的角度出發(fā)，對(duì)物理學(xué)進(jìn)行哲學(xué)反思，達(dá)到豐富和發(fā)展哲學(xué)認(rèn)識(shí)論與方法論以及加強(qiáng)對(duì)物理學(xué)理論和概念自身理解的目的。

一

物理學(xué)哲學(xué)的研究途徑之一是從通過(guò)對(duì)物理學(xué)概念，尤其是新物理學(xué)概念，物理意義的闡釋入手，提高到哲學(xué)高度進(jìn)行分析，進(jìn)而促進(jìn)了哲學(xué)的發(fā)展。這一方面是由于如量子力學(xué)創(chuàng)始人之一的海森堡所說(shuō)：“一部物理學(xué)發(fā)展的歷史，不只是一本單純的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的流水帳，它同時(shí)還伴隨著概念的發(fā)展，或者概念的引進(jìn)?！?yàn)檎歉拍畹牟淮_定性迫使物理學(xué)家著手研究哲學(xué)問(wèn)題”。（〔（7）〕，第185頁(yè)），另一方面則是因?yàn)槲锢韺W(xué)是研究最基本的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，所以許多最基本的物理學(xué)概念，如物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)、時(shí)間、空間、宇宙等也同時(shí)是哲學(xué)的基本概念，這些基本概念的變化不僅導(dǎo)致物理學(xué)理論的變更，也標(biāo)志著哲學(xué)的重大發(fā)展。因此，對(duì)這些基本概念的理解，往往是各個(gè)哲學(xué)流派之間爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。而對(duì)這些概念的哲學(xué)爭(zhēng)論，又總是圍繞著物理學(xué)的最新進(jìn)展而展開(kāi)，所以從物理學(xué)概念入手進(jìn)行物理學(xué)哲學(xué)的研究是中外許多哲學(xué)家和物理學(xué)家最為關(guān)注的研究途徑。

科學(xué)研究從問(wèn)題開(kāi)始，而現(xiàn)代物理學(xué)的建立則是從概念問(wèn)題的突破開(kāi)始的。普朗克1900年為了解決黑體輻射問(wèn)題提出了作用量子的概念，但他受經(jīng)典物理學(xué)思維框架的約束，當(dāng)時(shí)并沒(méi)有深刻的理解這個(gè)概念實(shí)質(zhì)性的物理意義，只把它當(dāng)成了一般的工作假說(shuō)加以運(yùn)用。只是當(dāng)愛(ài)因斯坦（1905年）運(yùn)用這個(gè)概念建立起光量子假說(shuō)后，它的實(shí)質(zhì)性的、突破傳統(tǒng)經(jīng)典思維模式的巨大意義才得以凸現(xiàn)出來(lái)，并引起物理學(xué)界乃至于后來(lái)哲學(xué)界的廣泛關(guān)注。玻爾、海森堡等人沿此思路建立了原子結(jié)構(gòu)模型，并最終建立了量子力學(xué)理論，對(duì)量子概念物理意義的探討又導(dǎo)致與傳統(tǒng)決定論思維模式相悖的非決定論思維模式的產(chǎn)生，這不僅使物理學(xué)的理論基礎(chǔ)發(fā)生了根本的變化，而且使傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)論觀念也有了重大的轉(zhuǎn)變。

當(dāng)人們對(duì)邁克爾遜—莫雷實(shí)驗(yàn)的否定結(jié)果迷惑不解時(shí)，彭加勒、洛侖茲等人為了維護(hù)牛頓的絕對(duì)時(shí)空不得不提出“虛擬時(shí)間”的概念來(lái)解釋這一奇怪的結(jié)果。愛(ài)因斯坦則從麥克斯韋電磁學(xué)理論與經(jīng)典力學(xué)伽利略變換之間的矛盾中看出了問(wèn)題的實(shí)質(zhì)所在。他看出了牛頓所謂的絕對(duì)時(shí)間并非是有物理意義的真實(shí)時(shí)間，而彭加勒、洛侖茲等人認(rèn)為是“虛擬時(shí)間”的概念卻是在實(shí)際觀測(cè)中可以測(cè)量到的真實(shí)時(shí)間，這不僅使邁克爾遜—莫雷實(shí)驗(yàn)的難題迎刃而解，而且一舉建立了狹義相對(duì)論。從這里又引發(fā)了一輪重新認(rèn)識(shí)時(shí)間和空間這一對(duì)古老哲學(xué)概念的熱潮。

隨著廣義相對(duì)論的提出和現(xiàn)代宇宙學(xué)的建立，使人們對(duì)時(shí)間和空間的研究進(jìn)入了一個(gè)新階段。哲學(xué)家們紛紛依據(jù)物理學(xué)的最新研究成果對(duì)時(shí)間空間概念進(jìn)行新的闡釋?zhuān)酥劣诮o一些古老的哲學(xué)命題，如康德的“二律背反”以新的說(shuō)明。（參見(jiàn)〔（1）〕原蘇聯(lián)和我國(guó)的一些哲學(xué)工作者通過(guò)對(duì)相對(duì)論時(shí)間和空間概念與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)、物質(zhì)分布狀態(tài)關(guān)系的分析，進(jìn)一步論證了恩格斯當(dāng)年對(duì)時(shí)間和空間這對(duì)哲學(xué)范疇的正確定義。隨著現(xiàn)代宇宙學(xué)的興起和發(fā)展，人們對(duì)“宇宙”概念也有了新的認(rèn)識(shí)，于是，有關(guān)宇宙有限還是無(wú)限、哲學(xué)的“宇宙”概念與現(xiàn)代宇宙學(xué)所說(shuō)的“宇宙”之間究竟是什么關(guān)系等問(wèn)題的討論，又成了哲學(xué)界和科學(xué)界共同關(guān)心的熱點(diǎn)?？墒牵?dāng)人們正沉浸在廣義相對(duì)論解決宇宙演化問(wèn)題所取得的成就時(shí)，卻不得不沮喪地發(fā)現(xiàn)，所有已知的物理學(xué)定律在廣義相對(duì)論時(shí)空曲面的奇點(diǎn)處都失效了。從理論上來(lái)說(shuō)，所謂宇宙大爆炸最初的原始火球在數(shù)學(xué)上的表示就應(yīng)該是一個(gè)奇點(diǎn)，也就是說(shuō)，如果宇宙起源于奇點(diǎn)，我們難以用現(xiàn)有的任何物理學(xué)定律說(shuō)明宇宙爆炸的原因。于是有的科學(xué)家戲稱(chēng)說(shuō)，既然宇宙是上帝創(chuàng)造的，那么只好把這個(gè)問(wèn)題留給上帝，膽敢問(wèn)這個(gè)問(wèn)題的人，上帝將使他下地獄。

英國(guó)著名物理學(xué)家霍金是最早開(kāi)始研究奇點(diǎn)問(wèn)題的物理學(xué)家之一，近年來(lái)也是他提出了試圖用量子引力理論來(lái)繞開(kāi)奇點(diǎn)問(wèn)題的方法。他為了避免當(dāng)年費(fèi)因曼處理微觀粒子時(shí)假設(shè)的各態(tài)歷經(jīng)的技術(shù)困難，并類(lèi)比他用交換虛粒子來(lái)說(shuō)明粒子間相互作用的方法，提出了“虛時(shí)間”的概念。雖然如他自己所說(shuō)：“虛時(shí)間”是一個(gè)意義明確的數(shù)學(xué)概念，“就普遍的量子力學(xué)而言，我們可以把我們對(duì)虛時(shí)和歐幾里得時(shí)空的運(yùn)用，僅僅視作一個(gè)計(jì)算實(shí)時(shí)空答案的數(shù)學(xué)方法（或手段）?！保ā玻?）〕，第162頁(yè)）但由于量子引力理論假定宇宙沒(méi)有任何邊界，“宇宙將完全是獨(dú)立的，不受外界任何事物的影響。它既不會(huì)被創(chuàng)造，也不會(huì)被消滅，它將只是存在”。（〔（8）〕，第164頁(yè)）而“虛時(shí)間”的應(yīng)用，則使人們繞開(kāi)了宇宙起源于奇點(diǎn)和終止于奇點(diǎn)這種用奇點(diǎn)構(gòu)成時(shí)空邊界的困難，讓物理學(xué)定律在任何時(shí)空區(qū)間都有效。正是有這個(gè)意義上霍金認(rèn)為：“所謂的虛時(shí)實(shí)際上是實(shí)的，而我們所說(shuō)的實(shí)時(shí)只是我們想象中虛構(gòu)的事物”，“也許我們所說(shuō)的虛時(shí)實(shí)際上是更基本的東西，而我們稱(chēng)作實(shí)時(shí)的只是為了幫助我們描述我們想象中的宇宙模樣而創(chuàng)造的一種想法?！保ā玻?）〕，第168頁(yè)）

霍金對(duì)科學(xué)理論的看法持有工具論的立場(chǎng)，但對(duì)于“虛時(shí)間”的概念是否如他所說(shuō)是更基本的東西，不在于理論上是否更為合用，而在于它是否能夠作出可觀察的預(yù)言并在實(shí)踐中得到確證。在此以前，我們至少應(yīng)當(dāng)接受本世紀(jì)初的教訓(xùn)，不要把我們現(xiàn)有的物理學(xué)理論所描述的時(shí)空概念又看成是絕對(duì)不可改變的，更不應(yīng)該在沒(méi)有充分理解一些物理學(xué)家所提出的新物理概念的明確物理意義之前，甚至在沒(méi)有仔細(xì)閱讀霍金原著的上下文意思之前，就把他們與哲學(xué)中的后現(xiàn)代主義思潮拉扯在一起。在這里，重溫一下愛(ài)因斯坦的一段話(huà)，可能對(duì)我們會(huì)有所啟發(fā)：“為了科學(xué)，就必須反復(fù)地批判這些基本概念，以免我們會(huì)不自覺(jué)地受到它們的支配。在傳統(tǒng)的基本概念的貫徹使用碰到難以解決的矛盾而引起了觀念發(fā)展的那些情況，這就變得特別明顯?！保ā玻?5）〕，第586頁(yè)）

近期物理學(xué)哲學(xué)的發(fā)展中可能更加值得注意的動(dòng)向是，隨著本世紀(jì)許多新興學(xué)科的興起，使許多新的科學(xué)概念越來(lái)越滲入到哲學(xué)研究之中，如系統(tǒng)、信息、控制、混沌、有序、無(wú)序等等概念，早已不再是某些專(zhuān)門(mén)學(xué)科的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)。由于這些概念的普適性，它們已成為各門(mén)學(xué)科中廣泛使用，乃至于在日常生活中經(jīng)常提到的概念。它們不可避免地會(huì)逐步上升為哲學(xué)范疇。對(duì)這些新概念的產(chǎn)生和普及，物理學(xué)有很大的貢獻(xiàn)，正是由于本世紀(jì)對(duì)遠(yuǎn)離平衡態(tài)熱力學(xué)的研究，才加深了人們對(duì)時(shí)間方向性，對(duì)物質(zhì)系統(tǒng)的演化，對(duì)有序、無(wú)序、混沌等等物質(zhì)狀態(tài)的認(rèn)識(shí)，從而也極大豐富了哲學(xué)的內(nèi)容。下面我們還將談到，正是由于這些研究引起了人們思維觀念的巨大變化。從而也使得傳統(tǒng)的哲學(xué)在許多方面發(fā)生了革命性的變革。

對(duì)概念的更高層次的元理論研究已不局限于物理學(xué)哲學(xué)的范圍，而是在更為廣泛的科學(xué)哲學(xué)層次里展開(kāi)的，不過(guò)，由于物理學(xué)相對(duì)于其他學(xué)科而言更為成熟，更為精確，物理學(xué)史的研究也比其他學(xué)科史更為細(xì)致，所以許多科學(xué)哲學(xué)家仍利用對(duì)某些物理學(xué)概念的分析作為闡述自己觀點(diǎn)和與他人論爭(zhēng)的依據(jù)。例如，庫(kù)恩和費(fèi)耶阿本德通過(guò)對(duì)“質(zhì)量”這個(gè)概念在經(jīng)典力學(xué)與相對(duì)論中的不同涵義，以及“電子”這個(gè)術(shù)語(yǔ)在不同時(shí)期指稱(chēng)對(duì)象意義變化的分析，得出了前后相繼的科學(xué)理論或不同范式之間不可通約的觀點(diǎn)（參見(jiàn)〔（14）〕、〔（22）〕），從而引起了科學(xué)哲學(xué)界的極大爭(zhēng)議。而普特南等人則同樣根據(jù)對(duì)“電子”一詞涵義變化的分析，說(shuō)明了他的有關(guān)自然種類(lèi)名詞因果—?dú)v史指稱(chēng)理論，并駁斥了庫(kù)恩和費(fèi)耶阿本德的不可通約性的觀點(diǎn)。

目前，隨著物理學(xué)和哲學(xué)的進(jìn)展，沿著這個(gè)途徑的物理學(xué)哲學(xué)研究正在蓬勃發(fā)展。一方面，新的物理學(xué)概念不斷涌現(xiàn)，人們常常需要從物理學(xué)之外對(duì)這些概念進(jìn)行闡釋才能理解它們更深刻更普遍的意義，而這些概念的廣泛應(yīng)用也不斷充實(shí)了哲學(xué)的內(nèi)容；另一方面，哲學(xué)自身的發(fā)展也需要不斷從自然科學(xué)，包括物理學(xué)概念的變革中吸取養(yǎng)料，提出新的問(wèn)題、新的觀點(diǎn)，拓展新的思路。

二

物理學(xué)哲學(xué)研究的另一個(gè)途徑是通過(guò)物理學(xué)前沿哲學(xué)問(wèn)題的討論，使一些傳統(tǒng)的哲學(xué)觀點(diǎn)產(chǎn)生根本變革。這條途徑在很大程度上離不開(kāi)對(duì)新物理概念的分析。從這個(gè)意義上說(shuō)，它與前面所討論的途徑并無(wú)根本的區(qū)別，只是這條途徑更著重于對(duì)物理學(xué)前沿所涉及到的一些基本哲學(xué)問(wèn)題，如認(rèn)識(shí)過(guò)程中主客體之間的關(guān)系，因果性的決定論與非決定論以及與其相關(guān)的必然性與偶然性的關(guān)系，可知論與不可知論，實(shí)在論和工具論等等，進(jìn)行進(jìn)入地探討。

本世紀(jì)在物理學(xué)界和科學(xué)哲學(xué)界影響最大的一場(chǎng)爭(zhēng)論就是愛(ài)因斯坦和以玻爾為首的哥本哈根學(xué)派關(guān)于量子力學(xué)理論基礎(chǔ)的爭(zhēng)論，這場(chǎng)爭(zhēng)論的和至今余波未息的爭(zhēng)論焦點(diǎn)集中在對(duì)愛(ài)因斯坦等人提出的EPR悖論的理解上。這場(chǎng)發(fā)生在量子力學(xué)創(chuàng)始人之間的爭(zhēng)論雖然是從對(duì)諸如量子力學(xué)中波函數(shù)的物理意義、海森堡不確定性原理（或譯測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系）和玻爾互補(bǔ)原理的理解開(kāi)始，進(jìn)而討論到量子力學(xué)是否完備的問(wèn)題，但這場(chǎng)似乎只是純物理學(xué)，甚至是理論物理學(xué)的科學(xué)爭(zhēng)論，一開(kāi)始就帶上了濃厚的哲學(xué)色彩。

這主要是因?yàn)槲⒂^客體所表現(xiàn)出來(lái)的諸如波粒二象性等特征，用描繪宏觀現(xiàn)象的日常語(yǔ)言實(shí)在難以準(zhǔn)確表達(dá)其確切含義，再加上對(duì)微觀客體的實(shí)驗(yàn)安排也呈現(xiàn)出與經(jīng)典物理學(xué)實(shí)驗(yàn)許多不同的特征。如何正確理解量子力學(xué)的數(shù)學(xué)符號(hào)所蘊(yùn)涵的物理意義？量子力學(xué)描述的微觀客體的行為特征究竟是不受主體干擾的客觀規(guī)律所致，還是宏觀儀器對(duì)微觀客體不可避免的干擾下主客體相互作用的結(jié)果？微觀客體所表現(xiàn)出的隨機(jī)性究竟是微觀客體的本質(zhì)特征，還是認(rèn)識(shí)主體認(rèn)識(shí)局限性的結(jié)果？進(jìn)而，到對(duì)微觀客體行為的理論描述究竟應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持決定論的思維模式，還是非決定論的思維模式，用愛(ài)因斯坦的話(huà)來(lái)說(shuō)，就是我們是否相信上帝會(huì)擲骰子？物理理論的每個(gè)元素是否都必須在實(shí)在中有它的對(duì)應(yīng)物，亦或物理理論只是一種對(duì)實(shí)在的本體論承諾，甚至只是我們?yōu)榱私忉尙F(xiàn)象或解決問(wèn)題的方便而使用的一種工具或符號(hào)系統(tǒng)？這些問(wèn)題早已不是物理學(xué)本身所能解決的，但又是物理學(xué)家們不得不解決的，人類(lèi)不倦的求知欲促使他們轉(zhuǎn)而尋求哲學(xué)的幫助。這就使得本世紀(jì)初許多量子力學(xué)的創(chuàng)始人都是哲學(xué)家，普朗克、愛(ài)因斯坦、玻爾、玻恩、海森堡、薛定鍔等人在哲學(xué)界的影響并不比他們?cè)诳茖W(xué)界的影響小。他們的哲學(xué)觀點(diǎn)往往是本世紀(jì)科學(xué)哲學(xué)討論問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)，由此而引發(fā)的實(shí)在論與非實(shí)在論之爭(zhēng)仍是科學(xué)哲學(xué)界的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。他們的哲學(xué)專(zhuān)著又成了許多一流科學(xué)家案頭必備的讀物，以便隨時(shí)從中得到智慧的啟迪。實(shí)際上，愛(ài)因斯坦與玻爾這場(chǎng)上升到哲學(xué)的爭(zhēng)論，經(jīng)過(guò)貝爾等人的努力，重又變成了用物理學(xué)實(shí)驗(yàn)可以進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)檢驗(yàn)的問(wèn)題，檢驗(yàn)的結(jié)果雖不足以最終決定誰(shuí)是誰(shuí)非（盡管哥本哈根學(xué)派明顯占了上風(fēng)），但卻明確說(shuō)明了物理學(xué)與哲學(xué)的密切關(guān)系，物理學(xué)哲學(xué)絕不是純思辨的玄學(xué)。

當(dāng)然，一流科學(xué)家也是哲學(xué)家的現(xiàn)象絕不僅限于量子力學(xué)領(lǐng)域。彭加勒、布里奇曼等人不僅在物理學(xué)界享有盛譽(yù)，甚至還是一些哲學(xué)流派（約定主義，操作主義）的創(chuàng)始人。維納、普里高津等人雖然算不上正統(tǒng)的哲學(xué)家，但他們的哲學(xué)素養(yǎng)卻為世人所公認(rèn)，他們的科學(xué)成就對(duì)哲學(xué)思維方式的影響應(yīng)當(dāng)說(shuō)有劃時(shí)代的意義。從康德提出星云假說(shuō)開(kāi)始在當(dāng)時(shí)占統(tǒng)治地位的形而上學(xué)世界觀上打開(kāi)了第一個(gè)缺口，但完成這個(gè)星云假說(shuō)的拉普拉斯卻把從牛頓開(kāi)始的機(jī)械決定論思維推向了極端，并且產(chǎn)生了巨大的影響。如果說(shuō)量子力學(xué)哥本哈根學(xué)派的非決定論思想是對(duì)這種機(jī)械決定論思想發(fā)起的一場(chǎng)重要挑戰(zhàn)的話(huà)，那么由于量子力學(xué)只涉及到微觀領(lǐng)域，還不足以在思想界和科學(xué)界抵消拉普拉斯的影響。19世紀(jì)德國(guó)古典哲學(xué)家們總結(jié)的辯證法思想雖然曾對(duì)19世紀(jì)科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生過(guò)影響，但由于其思辨色彩太濃也受到了許多科學(xué)家的抵制。但貝塔朗菲、維納等人創(chuàng)立了系統(tǒng)科學(xué)，尤其是普里高津等人從熱力學(xué)等實(shí)證的經(jīng)驗(yàn)科學(xué)本身得出系統(tǒng)演化的思想以后，普遍聯(lián)系和發(fā)展的觀點(diǎn)對(duì)于科學(xué)家們來(lái)說(shuō)，不再是外在的哲學(xué)教條，而是在科學(xué)中必須嚴(yán)格遵守的思維準(zhǔn)則。更重要的是，自組織理論、非線性科學(xué)所揭示偶然性與必然性之間的新聯(lián)接清楚地表明，非決定論的思維方式絕不僅限于微觀領(lǐng)域，嚴(yán)格因果決定論在我們?nèi)粘Ｉ钪幸膊皇瞧毡檫m用。我們不能再用嚴(yán)格因果決定的觀點(diǎn)來(lái)作為可知與不可知的界限，我們知道我們認(rèn)識(shí)的某些界限（例如長(zhǎng)期準(zhǔn)確天氣預(yù)報(bào)的不可能）也是可知，甚至是認(rèn)識(shí)深化的表現(xiàn)。對(duì)看似無(wú)序的混沌現(xiàn)象的研究，卻使我們能夠說(shuō)明許多過(guò)去簡(jiǎn)直無(wú)法理解的復(fù)雜現(xiàn)象，例如天氣變化，中樞神經(jīng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)等等。物理學(xué)哲學(xué)在這方面的研究方興未艾，盡管已有了一些成果，但還只能算是剛剛起步。物理學(xué)哲學(xué)的發(fā)展，已經(jīng)引起了越來(lái)越多在物理學(xué)前沿領(lǐng)域工作的第一流科學(xué)家們的注意，對(duì)他們的研究工作產(chǎn)生了一定的啟迪作用。

三

利用當(dāng)代物理學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的最新成果構(gòu)建新的自然圖景，并對(duì)此進(jìn)行哲學(xué)反思是物理學(xué)哲學(xué)的又一研究途徑。其實(shí)，這個(gè)研究傳統(tǒng)由來(lái)已久，哲學(xué)既是一種理論化、系統(tǒng)化的世界觀，對(duì)世界作一個(gè)總體的描繪和系統(tǒng)全面的認(rèn)識(shí)就是它的首要任務(wù)。古代自然哲學(xué)憑借哲學(xué)家自己的直觀和猜測(cè)來(lái)構(gòu)建整體的世界自然圖景，結(jié)果是五花八門(mén)，莫衷一是。自從近代科學(xué)誕生以后，哲學(xué)家們（即使是宗教哲學(xué)家）或多或少都要依居他們所知的自然科學(xué)成果來(lái)構(gòu)建自己的自然圖景，但他們對(duì)這幅圖景的理解或解釋卻可以由于他們的信仰而有很大的差異，甚至根本對(duì)立，尤其是當(dāng)他們面對(duì)最新的科學(xué)成果，而這些科學(xué)成果表現(xiàn)出了一些與傳統(tǒng)哲學(xué)不同的思維方式時(shí)，更會(huì)使哲學(xué)家們對(duì)這些科學(xué)成果的理解上產(chǎn)生更大的差異，由此而引起的爭(zhēng)論往往成為哲學(xué)界的熱點(diǎn)。

現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展使古老的涉及到自然圖景的爭(zhēng)論，如物質(zhì)是否無(wú)限可分和宇宙是否無(wú)限等問(wèn)題又增添了許多新的內(nèi)容。

上世紀(jì)末物理學(xué)中關(guān)于X射線、電子和放射性現(xiàn)象的三大發(fā)現(xiàn)打破了原子不可再分的古老神話(huà)，揭開(kāi)了人類(lèi)對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)探索的新篇章。隨著原子結(jié)構(gòu)和基本粒子的大量發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)無(wú)限可分的觀點(diǎn)似乎得到了科學(xué)實(shí)驗(yàn)的有力證明。但正當(dāng)人們信心百倍地探索到更深層次的亞基本粒子結(jié)構(gòu)——夸克層次的時(shí)候，卻碰到了在實(shí)驗(yàn)中無(wú)法測(cè)到自由夸克的所謂“夸克禁閉”現(xiàn)象。那么，這個(gè)目前得到量子色動(dòng)力學(xué)理論說(shuō)明的現(xiàn)象是否意味著物質(zhì)有不可再分極限的古老原子論觀點(diǎn)又有抬頭的可能呢？對(duì)這個(gè)問(wèn)題的爭(zhēng)論正在繼續(xù)進(jìn)行。

相對(duì)論的建立不僅賦予時(shí)間和空間概念以新的含義，而且極大地改變了人們對(duì)自然圖景的看法，尤其是廣義相對(duì)論對(duì)宇宙時(shí)空幾何結(jié)構(gòu)的描述，使從牛頓時(shí)代建立起來(lái)的宇宙圖景發(fā)生了重大的變革。現(xiàn)代宇宙學(xué)的誕生向人們描繪了一幅宇宙演化的生動(dòng)圖景，一方面更充分地說(shuō)明了宇宙中事物普遍聯(lián)系和無(wú)限發(fā)展的辯證唯物主義觀點(diǎn)，另一方面也使人們對(duì)宇宙時(shí)空結(jié)構(gòu)是否無(wú)限的問(wèn)題產(chǎn)生了新的疑惑。顯然，過(guò)去停留在從純哲學(xué)思辨或純邏輯學(xué)論證（如康德的“二律背反”）上來(lái)討論宇宙有限無(wú)限這一古老問(wèn)題是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。離開(kāi)了對(duì)現(xiàn)代宇宙學(xué)，天體物理學(xué)，乃至于非歐幾何學(xué)的深刻理解來(lái)奢談這一問(wèn)題，已顯得是隔靴搔癢，不得要領(lǐng)了。

實(shí)際上，今天我們討論自然圖景的問(wèn)題還不能僅僅停留在物理學(xué)層次上，我們這個(gè)時(shí)代已經(jīng)形成了關(guān)于自然進(jìn)化的自組織理論和全球生態(tài)學(xué)的理論，這些綜合性的學(xué)科已經(jīng)大大豐富和更新了我們的自然圖景。這迫使我們不僅要立足于當(dāng)代物理學(xué)發(fā)展的最新成果，而且還要聯(lián)系到其他學(xué)科發(fā)展的最新成果，樹(shù)立把自然界看成是不斷演化的有機(jī)體的認(rèn)識(shí)原則，去構(gòu)筑最新的完整的自然圖景。這顯然對(duì)哲學(xué)家提出了更高的要求。當(dāng)然，即使如此，物理學(xué)仍然是各門(mén)經(jīng)驗(yàn)自然科學(xué)的基礎(chǔ)。任何對(duì)自然圖景的描述，都不可能脫離這個(gè)基礎(chǔ)。這一發(fā)展趨勢(shì)只是為物理學(xué)哲學(xué)的這一研究途徑開(kāi)辟了更為廣闊的發(fā)展前景。

四

物理學(xué)方法論的研究也是物理學(xué)哲學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容。物理學(xué)理論的發(fā)展總是與物理學(xué)方法的更新與發(fā)展緊密相連，相輔相成的。例如，近代物理學(xué)的誕生，就得益于伽利略，牛頓等人在研究方法上的大膽創(chuàng)造與革新，他們把觀察、實(shí)驗(yàn)等經(jīng)驗(yàn)方法與數(shù)學(xué)、邏輯等理論方法有機(jī)結(jié)合起來(lái)，還創(chuàng)造了諸如將形象思維和邏輯思維巧妙結(jié)合的理想實(shí)驗(yàn)方法（伽利略），甚至發(fā)明新的數(shù)學(xué)工具——微積分（牛頓）。這些方法上的成就不僅大大推進(jìn)了物理學(xué)的進(jìn)展，而且具有重大的方法論意義，為以后物理學(xué)的發(fā)展起了巨大的示范作用?，F(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展更清楚地表明，物理學(xué)每前進(jìn)一步，都伴隨著方法上的重大革新與改進(jìn)；而物理學(xué)作為一門(mén)基礎(chǔ)科學(xué)，它的每一步發(fā)展，又為人們創(chuàng)造新的方法、設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備提供了新的理論基礎(chǔ)，從而不僅為本學(xué)科的發(fā)展開(kāi)辟了新的領(lǐng)域，創(chuàng)造了新的條件，而且還大大影響和促進(jìn)了其他學(xué)科的發(fā)展。本世紀(jì)物理學(xué)借助相對(duì)論和量子力學(xué)的相繼建立取得了重大的進(jìn)展，而如何將二者更緊密結(jié)合起來(lái)創(chuàng)造一種統(tǒng)一的物理學(xué)似乎是下個(gè)世紀(jì)物理學(xué)發(fā)展的一個(gè)方向。如何為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)取得方法上的突破便成了當(dāng)前物理學(xué)方法論研究中的一個(gè)熱門(mén)問(wèn)題。

美國(guó)哲學(xué)家蒯因曾經(jīng)把知識(shí)體系比喻成為一個(gè)整體場(chǎng)。他說(shuō)：“整個(gè)科學(xué)是一個(gè)力場(chǎng)，它的邊界條件就是經(jīng)驗(yàn)，在場(chǎng)的周?chē)?jīng)驗(yàn)的沖突引起內(nèi)部的再調(diào)整?！保ā玻?8）〕，第694頁(yè)）也就是說(shuō)科學(xué)的理論陳述和與之相應(yīng)的數(shù)學(xué)、邏輯和形而上學(xué)陳述一起組成了這個(gè)整體的知識(shí)場(chǎng)，“根據(jù)任何單一的相反經(jīng)驗(yàn)要給哪些陳述的再評(píng)價(jià)的問(wèn)題上有很大的選擇自由，并無(wú)任何特殊的經(jīng)驗(yàn)是和場(chǎng)內(nèi)部的任何特殊陳述相聯(lián)系的”。（同上）為了適應(yīng)經(jīng)驗(yàn)的變化，例如說(shuō)要解釋一個(gè)新的觀察現(xiàn)象，不僅可以改變理論陳述，也可以調(diào)整其他的陳述，如改變一種數(shù)學(xué)方法，調(diào)整我們的本體論信念，乃至于修改有關(guān)的邏輯規(guī)則，“有人曾經(jīng)提出甚至邏輯的排中律的修正作為簡(jiǎn)化量子力學(xué)的方法”（同上）。蒯因的上述想法并非是純哲學(xué)的思辨?，F(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展已更清楚地表現(xiàn)出了理論與方法之間這種聯(lián)動(dòng)的特征。

首先，現(xiàn)代物理學(xué)對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和宇宙起源的探索，涉及諸如“夸克禁閉”和真空特性等問(wèn)題，解決這些問(wèn)題，一方面依賴(lài)于理論的進(jìn)一步突破，另一方面也依賴(lài)于實(shí)驗(yàn)手段的改進(jìn)。

其次，本世紀(jì)初，相對(duì)論與量子力學(xué)的思想一經(jīng)形成，就可以在19世紀(jì)下半葉新興的數(shù)學(xué)分支中找到相應(yīng)的數(shù)學(xué)工具，如非歐幾何學(xué)、張量分析、線性代數(shù)等等。在有關(guān)基本粒子的規(guī)范場(chǎng)論中，群論也得到了很好的應(yīng)用，但隨著現(xiàn)代物理學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，數(shù)學(xué)手段已顯得不夠得力。例如，目前關(guān)于大統(tǒng)一理論的研究難以取得有效的突破，癥結(jié)究竟是在相對(duì)論與量子力學(xué)自身難以統(tǒng)一，需要建立一種能取代二者的新理論，還是缺乏必要的數(shù)學(xué)處理方法就是尚待解決的問(wèn)題。

第三，在量子力學(xué)的賴(lài)辛巴哈解釋中，賴(lài)辛巴哈試圖建立一種消除形式邏輯排中律的三值邏輯來(lái)消除用經(jīng)典語(yǔ)言描述微觀客體行為時(shí)與量子力學(xué)結(jié)論相悖的因果異常。這種新的邏輯形式揭示了用傳統(tǒng)形式邏輯描述不確定現(xiàn)象時(shí)的困難。（參見(jiàn)〔（5）〕）沿著賴(lài)辛巴哈的思路，有人進(jìn)一步發(fā)展出應(yīng)用抽象代數(shù)學(xué)中“格演算”的工具，用基本聯(lián)詞“遇”與“接”來(lái)取代“與”和“或”用以更好地刻劃量子領(lǐng)域中的“亦此亦彼”現(xiàn)象，并使這種最子邏輯可以用一種廣義的命題演算工具表述。（參見(jiàn)〔（23）〕）雖然這一設(shè)想還沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用，但畢竟給我們一個(gè)啟示。量子物理的理論具有高度的辯證性質(zhì)，“非此即彼”的形式邏輯思維已不足以解釋量子物理實(shí)驗(yàn)中眾多的“亦此亦彼”的現(xiàn)象，而一種新的邏輯思維方式可能是現(xiàn)代物理學(xué)取得進(jìn)一步突破的關(guān)鍵。這正如日本物理學(xué)家武谷三男所說(shuō)：“量子力學(xué)的情況，如果從我們通常的觀念看來(lái)，是充滿(mǎn)著矛盾和難以克服的困難，但量子力學(xué)卻是以獨(dú)特的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)卓越而合理地把握了它，要理解這種邏輯結(jié)構(gòu)，唯有依靠辯證邏輯。”（〔（3）〕，第100—101頁(yè)）形式邏輯產(chǎn)生了古希臘時(shí)期，是人類(lèi)對(duì)宏觀事件進(jìn)行思維時(shí)對(duì)規(guī)律的總結(jié)。但當(dāng)我們深入到前人未曾接觸過(guò)的微觀和宇觀領(lǐng)域時(shí)，由于物質(zhì)決定意識(shí)，我們的思維方式是否也應(yīng)該發(fā)生某種變化呢？現(xiàn)在的問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)中出現(xiàn)的一些難以解決的問(wèn)題，如EPR悖論，我們除了繼續(xù)在物理學(xué)理論上尋求突破之外，是否也可以換一種邏輯思維方式，甚至如本世紀(jì)一些杰出物理學(xué)家，如玻爾、普里高津等人所說(shuō)的那樣，現(xiàn)代物理學(xué)可以從古老的東方文化中吸取有益的營(yíng)養(yǎng)，來(lái)幫助尋求現(xiàn)代物理學(xué)的突破口呢？

五

以上我們雖然分別評(píng)述了物理學(xué)哲學(xué)研究的不同途徑，但這并不意味著物理學(xué)哲學(xué)研究途徑之間的差別就是涇渭分明的，恰恰相反，正如我們?cè)谏厦鏀⑹鲋幸呀?jīng)表露出來(lái)的那樣，這些研究途徑之間是緊密相連、相輔相成的，其區(qū)別只在于我們研究的問(wèn)題傾重點(diǎn)不同罷了。任何最新自然圖景的構(gòu)建都要建立在自然科學(xué)前沿的研究成果之上，對(duì)自然科學(xué)前沿問(wèn)題的正確理解就是構(gòu)建新自然圖景的關(guān)鍵所在。但任何新理論成就的取得又都離不開(kāi)概念的更新和對(duì)這些概念的澄清。上述研究當(dāng)然也離不開(kāi)對(duì)物理學(xué)方法的反思和創(chuàng)造?？傊?dāng)代物理學(xué)哲學(xué)是對(duì)物理學(xué)的歷史與現(xiàn)狀進(jìn)行全面反思的一門(mén)哲學(xué)分支學(xué)科，它的研究既會(huì)對(duì)物理學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展有一定的啟發(fā)作用，也由于涉及到哲學(xué)的本體論、認(rèn)識(shí)論和方法論的各個(gè)方面，又會(huì)對(duì)豐富和發(fā)展當(dāng)代哲學(xué)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

近年來(lái)，我國(guó)一些物理學(xué)家和自然辯證法工作者運(yùn)用辯證唯物主義思想，從以上各條途徑上全面展開(kāi)了研究，尤其是對(duì)物理學(xué)前沿科學(xué)成果所產(chǎn)生的哲學(xué)問(wèn)題的辯論，例如，涉及到大爆炸宇宙學(xué)的有關(guān)宇宙有限無(wú)限問(wèn)題，涉及到“夸克禁閉”現(xiàn)象的物質(zhì)是否無(wú)限可分問(wèn)題，對(duì)有關(guān)EPR悖論的阿斯佩克特實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理解問(wèn)題等等，都引起了哲學(xué)界和部分物理學(xué)家的廣泛關(guān)注。我們還注意到，國(guó)內(nèi)一些哲學(xué)教科書(shū)已經(jīng)根據(jù)上述問(wèn)題的討論充實(shí)和更新了有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，這是值得欣慰的。但我們也應(yīng)當(dāng)看到，我國(guó)目前物理學(xué)哲學(xué)研究的水平與國(guó)外同行相比還有一定差距。其主要表現(xiàn)就是對(duì)當(dāng)代物理學(xué)基本思想的理解還不深，還難以提出獨(dú)到的令物理學(xué)界和哲學(xué)界都信服的觀點(diǎn)，而當(dāng)年賴(lài)辛巴哈、波普爾、邦格等哲學(xué)家參與有關(guān)量子力學(xué)基礎(chǔ)問(wèn)題的爭(zhēng)論時(shí)，都曾提出過(guò)令當(dāng)時(shí)還健在的量子力學(xué)創(chuàng)始人和眾多諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金得主都不得不重視的觀點(diǎn)。（參見(jiàn)〔（3）〕、〔（4）〕、〔（5）〕）這主要是因?yàn)槲覈?guó)第一流的物理學(xué)家關(guān)心物理學(xué)哲學(xué)的人數(shù)還太少，而受過(guò)專(zhuān)門(mén)物理學(xué)訓(xùn)練的哲學(xué)工作者（包括自然辯證法工作者）也不多，二者之間交流的機(jī)會(huì)就更少。我們熱情地期待，會(huì)有更多的哲學(xué)和物理學(xué)工作者參加到物理學(xué)哲學(xué)研究的行列中來(lái)。

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（5）H．賴(lài)辛巴哈：《量子力學(xué)的哲學(xué)基礎(chǔ)》，商務(wù)印書(shū)館，1966年。

（6）N．玻爾：《原子物理學(xué)和人類(lèi)知識(shí)》，商務(wù)印書(shū)館，1978年。

（7）W．海森堡：《嚴(yán)密自然科學(xué)基礎(chǔ)近年來(lái)的變化》，商務(wù)印書(shū)館，1973年。

（8）S．霍金：《時(shí)間史之謎》，上海人民出版社，1991年。

（9）S．霍金：《時(shí)間簡(jiǎn)史續(xù)編》，湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1995年。

（10）S．霍金：《霍金講演錄》，湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1995年。

（11）戴維斯、布朗合編：《原子中的幽靈》，湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1995年。

（12）彭羅斯：《皇帝新腦》，湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1995年。

（13）武谷三男：《武谷三男物理學(xué)方法論論文集》，商務(wù)印書(shū)館，1975年。

（14）T．庫(kù)恩：《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1982年。

（15）《愛(ài)因斯坦文集》第1卷，商務(wù)印書(shū)館，1976年。

（16）普特南：《理性、真理與歷史》，遼寧教育出版社，1988年。

（17）伊·普里戈金、伊·斯唐熱：《從混沌到有序》，上海譯文出版社，1987年。

（18）洪謙主編：《邏輯經(jīng)驗(yàn)主義》，商務(wù)印書(shū)館，1984年。

（19）吳國(guó)盛主編：《自然哲學(xué)》，中國(guó)社會(huì)科學(xué)出版社，1995年。

（20）殷正坤等主編：《智慧的撞擊》，湖北教育出版社，1992年。

（21）殷正坤、邱仁宗：《科學(xué)哲學(xué)引論》，華中理工大學(xué)出版社，1996年。

篇4

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

2.3 立足學(xué)生實(shí)際精心編寫(xiě)導(dǎo)學(xué)案

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

2.3.1 本節(jié)主要內(nèi)容

原子中的電子狀態(tài)：

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

晶體中的電子狀態(tài)：

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

半導(dǎo)體硅、鍺晶體的能帶：

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

2.3.2 課程重點(diǎn)

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

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

（3）晶體形成能帶的原因是由于電子共有化運(yùn)動(dòng)。

（4）半導(dǎo)體（硅、鍺）能帶的特點(diǎn)：

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

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

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

④當(dāng)原子數(shù)很大時(shí)，導(dǎo)帶、價(jià)帶內(nèi)能級(jí)密度很大，可以認(rèn)為能級(jí)準(zhǔn)連續(xù)。

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

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

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

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

2.4 以學(xué)生為主體組織課堂教學(xué)

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

篇5

本文提出的針對(duì)于理論物理教學(xué)與實(shí)踐的探究方案，是遵循微觀到宏觀，理論研究到具體實(shí)踐，單體到多體的順序展開(kāi)的，一共包括三個(gè)知識(shí)單元，它們是統(tǒng)計(jì)物理，量子力學(xué)和固體物理。為了使得學(xué)生充分掌握理論物理知識(shí)，我們需要結(jié)合教材中原有的三個(gè)單元的知識(shí)體系，改善原有體系中知識(shí)的邏輯性，合理安排各個(gè)知識(shí)的所占比例，以協(xié)助學(xué)生循序漸進(jìn)的掌握知識(shí)點(diǎn)。熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)主要是研究宏觀物體。宏觀物體主要是由微觀粒子組成，因此，在這個(gè)知識(shí)單元里面，我們依照宏觀到微觀的順序展開(kāi)講解，并遵循統(tǒng)計(jì)學(xué)和宏觀物體的聯(lián)系。以普通物理學(xué)為背景，循序漸進(jìn)，引入量子統(tǒng)計(jì)理論，慢慢激發(fā)學(xué)生對(duì)量子力學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。由此引出第二個(gè)知識(shí)單元。量子力學(xué)知識(shí)單元。在第二個(gè)知識(shí)單元里面，我們首先講解單原子分子量子理論，慢慢引入到多原子分子量子理論，最后引出第三個(gè)知識(shí)單元——固體物理。在第三個(gè)知識(shí)單元里面，先講解理論，在注重實(shí)踐應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。這樣，三個(gè)知識(shí)單元互相聯(lián)系，前后銜接，最后貫穿成為一個(gè)整體，給予學(xué)生整體上對(duì)于理論物理學(xué)的知識(shí)。

二、理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合

物理理論較為抽象，即便是來(lái)源于具體的事例，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)也具有一定的困難。因此，在理論物理的教學(xué)中，需要引導(dǎo)學(xué)生從感性上認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象和物理過(guò)程。培養(yǎng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，一方面可以從學(xué)生的日常生活中著手，另一方面可以引導(dǎo)學(xué)生從物理試驗(yàn)中不斷培養(yǎng)。本質(zhì)與非本質(zhì)的認(rèn)識(shí)影響著學(xué)生對(duì)物理概念的認(rèn)識(shí)，因此學(xué)生認(rèn)識(shí)物理規(guī)律會(huì)有一定的困難。物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱峁┙o學(xué)生最具體、最直觀的感性認(rèn)識(shí)，因?yàn)檫@些精選出來(lái)的物理實(shí)驗(yàn)，是最通俗易通，簡(jiǎn)明扼要表達(dá)物理理念的感性材料。與生活中的現(xiàn)實(shí)例子有所不同，物理實(shí)驗(yàn)也有自己的特點(diǎn)，例如：物理實(shí)驗(yàn)比較典型，可以代表一定的物理現(xiàn)象；物理實(shí)驗(yàn)需要有動(dòng)手操作，有一定的趣味性；物理實(shí)驗(yàn)定性定量的表明了全面性。學(xué)生通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)，可以積累創(chuàng)造意識(shí)，同時(shí)可以協(xié)助學(xué)生科學(xué)的研究理論物理。學(xué)生動(dòng)手操作物理實(shí)驗(yàn)，可以從中掌握到相應(yīng)的物理知識(shí)，更加深刻的理解其中的物理含義，還可以發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)中存在的問(wèn)題，從而主動(dòng)解決問(wèn)題。因此，老師應(yīng)當(dāng)多給學(xué)生提供物理實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，引導(dǎo)學(xué)生分析總結(jié)。一方面，可以督促學(xué)生掌握相應(yīng)的理論物理知識(shí)，以及提升自身的動(dòng)手能力；另一方面，可以引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生的興趣。

三、探尋學(xué)生在學(xué)習(xí)物理理論知識(shí)過(guò)程中的認(rèn)知模式

學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過(guò)程中進(jìn)行的認(rèn)知活動(dòng)包含了所有與物理理論知識(shí)學(xué)習(xí)相關(guān)的心理活動(dòng)，具體來(lái)說(shuō)有學(xué)生已有知識(shí)基礎(chǔ)框架、面對(duì)新知識(shí)的認(rèn)識(shí)、接受和使用、包含已有知識(shí)和新知識(shí)的知識(shí)體系的更新等等。物理認(rèn)知體系是學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，通過(guò)思考形成的每個(gè)人各不相同的知識(shí)框架體系，是學(xué)生對(duì)不斷接受到的知識(shí)進(jìn)行理解和組織之后建立的。從認(rèn)知模式的發(fā)展方向中可以容易的發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在認(rèn)識(shí)接觸到的物理概念、理論等時(shí)經(jīng)歷了一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，當(dāng)物理環(huán)境作為刺激源后被學(xué)生感受到之后，學(xué)生對(duì)這些知識(shí)的接受程度不僅僅與這些知識(shí)有關(guān)，還與學(xué)生的心理狀態(tài)、興趣狀態(tài)等主觀因素有關(guān)。當(dāng)接受到知識(shí)后，學(xué)生會(huì)通過(guò)思考在已有知識(shí)框架的基礎(chǔ)上，對(duì)這些知識(shí)進(jìn)行再加工。因此，為了保證學(xué)生接受新知識(shí)的能力，應(yīng)該著力引導(dǎo)學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)，梳理清楚已經(jīng)學(xué)習(xí)的知識(shí)，形成清晰的體系，實(shí)現(xiàn)事倍功半的效果。從認(rèn)知模式可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在認(rèn)識(shí)和掌握物理現(xiàn)象的本質(zhì)的過(guò)程中，首先要利用自己的感官去感知物理現(xiàn)象。對(duì)于為何有些同學(xué)在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過(guò)程中找到了很大的樂(lè)趣，而另一些同學(xué)卻感覺(jué)到這些知識(shí)枯燥、難以理解。這個(gè)問(wèn)題首先就是因?yàn)閷W(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)問(wèn)題。另外一個(gè)原因就是沒(méi)有真正認(rèn)識(shí)什么事理論物理以及它的應(yīng)用，很多同學(xué)在內(nèi)心當(dāng)中認(rèn)為這些基礎(chǔ)的物理知識(shí)都只是紙上談兵，對(duì)于實(shí)際的生產(chǎn)、工作和自己的發(fā)展并沒(méi)有什么作用，在這種思維下，必然很難形成有效的學(xué)習(xí)動(dòng)力。其實(shí)，在物理學(xué)科發(fā)展至今的數(shù)百年中，已經(jīng)積累了無(wú)數(shù)的先進(jìn)理論，產(chǎn)生了很多影響人類(lèi)生活的發(fā)明和發(fā)現(xiàn)，衍生出很多高新科技學(xué)科，例如常見(jiàn)的核能、半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)、通信、太空活動(dòng)、量子試驗(yàn)等，無(wú)不與物理息息相關(guān)。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，要充分認(rèn)識(shí)到物理學(xué)科的理論知識(shí)對(duì)于人類(lèi)生活各個(gè)方面的巨大作用，培養(yǎng)求知的動(dòng)力，形成為學(xué)科發(fā)展、改善人類(lèi)生活而奮斗的良好志向。最后，應(yīng)該盡可能的把理論基礎(chǔ)物理與更加專(zhuān)業(yè)的物理應(yīng)用領(lǐng)域，例如光信息學(xué)科、半導(dǎo)體學(xué)科等高新科學(xué)專(zhuān)業(yè)有機(jī)的聯(lián)系在一起。當(dāng)今，光學(xué)學(xué)科的研究熱點(diǎn)目前主要集中在光子操控、光材料研發(fā)、量子通信等方面，這些熱點(diǎn)問(wèn)題雖然已經(jīng)取得了很多成績(jī)和成果，但還有很多問(wèn)題需要進(jìn)一步的研究。同樣的，其他高新學(xué)科同樣也存在很多有待研究的地方，需要更多的物理人才投入到學(xué)科研究當(dāng)中。如何將基礎(chǔ)物理的知識(shí)規(guī)劃與未來(lái)高新學(xué)科的需求聯(lián)系起來(lái)，為以后學(xué)生的進(jìn)一步發(fā)展打下良好基礎(chǔ)，也就成為了學(xué)科內(nèi)容規(guī)劃需要考慮的重要因素。學(xué)習(xí)理論物理，需要扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，因?yàn)槔碚撐锢淼睦碚撔暂^強(qiáng)，學(xué)習(xí)起來(lái)十分抽象。因此，物理理論的學(xué)習(xí)，是感性認(rèn)知的行為。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，認(rèn)知物理理論，認(rèn)知物理世界，將自身與物理的環(huán)境相互作用。通過(guò)積累理論物理知識(shí)，加上自己的思考，給自己形成立體的物理思維模式。除此之外，老師也要發(fā)揮良師益友的功能，首先，協(xié)助學(xué)生掌握盡可能多的基礎(chǔ)理論知識(shí)，并且能夠?qū)⑿轮R(shí)和老知識(shí)相互結(jié)合。其次，老師也要引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建認(rèn)知體系，搭建自己的知識(shí)框架。興趣是最好的老師，因此，應(yīng)當(dāng)盡力協(xié)助學(xué)生培養(yǎng)對(duì)理論物理的興趣。理論物理本身是十分有趣的，有多種方式可以感知，包括觀摩，聽(tīng)講等。這個(gè)過(guò)程中，大部分同學(xué)都會(huì)產(chǎn)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的濃厚興趣，但是也有一部分同學(xué)，由于思路跟不上，落下的知識(shí)越來(lái)越多，慢慢產(chǎn)生了厭惡抵觸的心理。理論物理公式繁多，推導(dǎo)過(guò)程繁雜，理解起來(lái)也晦澀，甚至感覺(jué)實(shí)際生活中沒(méi)有用途，因此，部分同學(xué)失去了學(xué)習(xí)的動(dòng)力，究其原因，還是由于缺乏認(rèn)知的緣故。

四、創(chuàng)新教學(xué)模式

篇6

關(guān)鍵詞：電磁關(guān)系；磁單極；麥克斯韋方程組

中圖分類(lèi)號(hào)：G423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）33-0200-02

1831年，狄拉克注意到麥克斯韋方程組中電和磁的不對(duì)稱(chēng)性從理論上預(yù)言磁單極子是可以獨(dú)立存在的。根據(jù)電動(dòng)力學(xué)和量子力學(xué)的合理推演，認(rèn)為磁單極子的存在能解釋電荷的量子化并前所未有地把磁單極子作為一種新粒子提出來(lái)。隨著磁單極的提出，科學(xué)界由此掀起了一場(chǎng)尋找磁單極的狂潮。目前科學(xué)家從各種巖石、土壤、隕石、海底和以及月球上的樣品中均未發(fā)現(xiàn)磁單極子的痕跡。

在教學(xué)中介紹磁單極的前沿知識(shí)，理論上討論磁單極存在時(shí)的電磁關(guān)系仍有非常重要的意義。本文總結(jié)了磁荷存在時(shí)的麥克斯韋方程組，電磁對(duì)稱(chēng)關(guān)系，邊界條件和四維矢勢(shì)等，不僅有助于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)電磁關(guān)系的理解，而且有助于學(xué)生物理思想和思維能力的培養(yǎng)。

一、磁荷存在時(shí)的麥克斯韋方程組

麥克斯韋分析隨時(shí)間變化的電磁場(chǎng)，引入位移電流后，建立了如下方程組：

?塄·■=ρe，?塄·■=0，?塄×■=-■，?塄×■=■+■e （1）

公式組（1）中ρe和■e分別為電荷密度和電流密度。該方程組深刻揭示了電磁現(xiàn)象的本質(zhì)，描述了電磁運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。麥克斯韋方程組一方面表明電和磁具有對(duì)稱(chēng)性，即變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，也就是“電生磁、磁生電”的電磁場(chǎng)理論。但另一方面表明磁和電也并非是完全對(duì)稱(chēng)的，電荷激發(fā)電場(chǎng)，卻沒(méi)有磁荷激發(fā)磁場(chǎng)；運(yùn)動(dòng)電荷激發(fā)磁場(chǎng)，卻沒(méi)有運(yùn)動(dòng)磁荷激發(fā)電場(chǎng)。假若磁荷存在，將麥克斯韋方程組寫(xiě)成如下形式：

?塄·■=ρe，?塄·■=ρm，?塄×■=-■+■m，?塄×■=■+■e（2）

公式組（2）中ρm和■m分別為磁荷密度和磁流密度。由此可見(jiàn)產(chǎn)生電場(chǎng)的方式有三種：電荷、運(yùn)動(dòng)磁荷和變化的磁場(chǎng)；產(chǎn)生磁場(chǎng)的方式也有三種：磁荷、運(yùn)動(dòng)電荷和變化的電場(chǎng)。引入磁單極子后，麥克斯韋方程組已具有嚴(yán)格形式的對(duì)稱(chēng)性。

二、邊界條件

在兩種介質(zhì)的界面上，根據(jù)麥克斯韋方程組可以得到電磁場(chǎng)的邊值關(guān)系：

■×（■2-■1）=0，■×（■2-■1）=■e，■·（■2-■1）=?滓e，■·（■2-■1）=0，其中?滓e和■e分別代表自由電荷面密度和自由電流線密度。若磁荷存在，電磁場(chǎng)的邊值關(guān)系改寫(xiě)為：■×（■2-■1）=■m，■×（■2-■1）=■e，■·（■2-■1）=?滓e，■·（■2-■1）=?滓m，公式中?滓m和■m分別自由磁荷面密度和自由磁流線密度。

三、電磁場(chǎng)和勢(shì)的關(guān)系

電磁場(chǎng)■和■用勢(shì)表達(dá)為■=?塄×■和■=-?塄φ-■，其中矢勢(shì)■和標(biāo)勢(shì)φ分別由磁場(chǎng)和電場(chǎng)引入。

若磁荷存在，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的表達(dá)式分別為■=-?塄φ-■-?塄×■和■=-?塄Φ-■+?塄×■，其中矢勢(shì)■和標(biāo)勢(shì)Φ分別有電場(chǎng)和磁場(chǎng)引入。

四、磁洛倫茲力和力矩

如果存在磁荷，它靜止時(shí)所受磁力為■=qm■。該磁單極運(yùn)動(dòng)時(shí)將受到磁洛倫茲力■=qm（■-■）。磁偶極子的磁矩是■m=qm■，qm是磁偶極子的磁荷，■是正負(fù)磁荷的間距。對(duì)應(yīng)的載磁流線圈的磁矩為■m=N■Im，載磁流線圈在電場(chǎng)中受到的力矩為■m=■m×（■×■）。

五、電磁場(chǎng)的四維形式

Singleton定義了兩個(gè)張量Fμν=?墜μAν-?墜νAμ，fμν=?墜μaν-?墜νaμ，

來(lái)描述磁荷存在時(shí)的電磁場(chǎng)的lagrange密度、運(yùn)動(dòng)方程、能量-動(dòng)量張量等。

四維電流密度矢量為（ρe，■e），對(duì)應(yīng)的四維磁流密度矢量為（ρm，■m）。根據(jù)電場(chǎng)和磁場(chǎng)得出的四維勢(shì)矢量分別為（φ，■）和（Φ，■）

麥克斯韋方程組可以寫(xiě)作：Jμ=?墜νFνμ，jμ=?墜νfνμ，連續(xù)性方程為：0=?墜μJμ=?墜μjμ。

電場(chǎng)和磁場(chǎng)的表達(dá)式為：

Ei=Fi0-■εijkfjk，Bi=ji0-■εijkFjk，

洛倫茲力的四維形式為：Kμ=Q（Fμν+■εμναβfαβ）uν+q（fμν+■εμναβFαβ）μν。

結(jié)論：本文分析總結(jié)了磁荷存在時(shí)的麥克斯韋方程組，電磁對(duì)稱(chēng)關(guān)系，邊界條件和四維矢勢(shì)和磁單極子對(duì)物理學(xué)的影響，通過(guò)實(shí)施教學(xué)不僅有助于學(xué)生理解電磁關(guān)系、體會(huì)物理學(xué)的對(duì)稱(chēng)美，而且有助于學(xué)生對(duì)物理思維能力的培養(yǎng)。

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[6]郭碩鴻.電動(dòng)力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1984.

篇7

【關(guān)鍵詞】固體物理 學(xué)科前沿 教學(xué)改革

【中圖分類(lèi)號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2012）07-0181-01

《固體物理》是大學(xué)物理專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)必修課。固體物理是研究固體的結(jié)構(gòu)及其組成粒子(原子、離子、電子等)之間相互作用與運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以闡明其性能與用途的學(xué)科［1，2］。同時(shí)，隨著科技的發(fā)展，以固體物理為基礎(chǔ)外向延拓的凝聚態(tài)物理成為當(dāng)前重點(diǎn)研究的學(xué)科之一，是材料物理、半導(dǎo)體物理、新材料和新器件等新興交叉學(xué)科的理論基礎(chǔ)。固體物理的學(xué)習(xí)成為基礎(chǔ)理論與應(yīng)用學(xué)科之間的橋梁，在當(dāng)今世界的高新科技領(lǐng)域起著不可替代的作用。本課程的主要學(xué)習(xí)任務(wù)是在大學(xué)物理、量子力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理等知識(shí)基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)晶格理論和固體電子理論、以及所涉及的學(xué)科發(fā)展的前沿和應(yīng)用。因此有必要學(xué)習(xí)且學(xué)好這門(mén)課，這要求學(xué)生必須具備較強(qiáng)的物理思想、扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、良好的量子力學(xué)基礎(chǔ)，而且這門(mén)課內(nèi)容抽象且龐大，因此對(duì)授課的要求也相應(yīng)地提出了挑戰(zhàn)。從教師角度來(lái)講，如果上好這門(mén)課，使學(xué)生深刻理解和掌握物理基本概念、所學(xué)內(nèi)容，并能學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，如何融合學(xué)科前沿知識(shí)于物理教學(xué)中，提高教學(xué)質(zhì)量，值得我們深思。

筆者在教學(xué)中考慮到傳統(tǒng)的固體物理教學(xué)內(nèi)容和日新月異的固體物理前沿內(nèi)容間的關(guān)聯(lián)，在教學(xué)中引入學(xué)科前沿研究的具體問(wèn)題，以期固體物理的教學(xué)能夠與時(shí)展相結(jié)合，強(qiáng)化學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓寬學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。本文引用教學(xué)過(guò)程中選擇的一個(gè)具體研究體系：即石墨烯體系來(lái)闡明如何在教學(xué)中建立基礎(chǔ)知識(shí)與前沿間的關(guān)聯(lián)的。石墨烯體系是2004年英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的Geim和Novoselov等人通過(guò)機(jī)械剝離法獲得了單層石墨烯片，這種二維材料仍保持了近乎完美的晶體結(jié)構(gòu)和極高的穩(wěn)定性。石墨烯材料展現(xiàn)出了諸如無(wú)質(zhì)量的狄拉克費(fèi)米子、彈道輸運(yùn)、室溫量子霍爾效應(yīng)等一系列新奇的物理性質(zhì)成為近幾年迅速發(fā)展起來(lái)的研究熱點(diǎn)材料之一。2010年，Geim和Novoselov因?yàn)樵谑┭芯糠矫娴淖吭截暙I(xiàn)獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金。選擇石墨烯體系是因?yàn)椋?1)它可以與固體物理眾多基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中更加具體化；(2)在教學(xué)過(guò)程中結(jié)合一個(gè)研究問(wèn)題，在學(xué)習(xí)過(guò)程中層層推進(jìn)，既深刻理解了固體物理的基本知識(shí)點(diǎn)，又同時(shí)逐步了解了前科學(xué)科的研究?jī)?nèi)容、方法；(3)此教學(xué)過(guò)程可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，讓學(xué)生感知學(xué)科發(fā)展的動(dòng)力，認(rèn)識(shí)科學(xué)的研究來(lái)源于基礎(chǔ)知識(shí)的積累、學(xué)習(xí)。下面我們簡(jiǎn)要的梳理一下在教學(xué)過(guò)程中如何結(jié)合石墨烯體系進(jìn)行教學(xué)的。

1.晶格結(jié)構(gòu)。《固體物理》教學(xué)的第一塊內(nèi)容是晶體結(jié)構(gòu)以及對(duì)它的描述：基矢、倒格矢等。晶體結(jié)構(gòu)是微觀粒子的排列方式，抽象、枯燥。我們將Materials Studio軟件應(yīng)用于教學(xué)中，充分應(yīng)用模擬軟件的可視化功能，導(dǎo)入典型材料的晶格結(jié)構(gòu)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)多角度的觀察微觀粒子的排列方式，分析結(jié)構(gòu)特征。其中導(dǎo)入單層石墨烯結(jié)構(gòu)：分析原胞，分析兩個(gè)不等價(jià)的碳原子，用A、B表示，求解原胞基矢、倒格矢，分析每類(lèi)原子的最近鄰、次近鄰等，為后續(xù)緊束縛近似從能級(jí)擴(kuò)展到能帶做鋪墊。

2.能帶理論。在晶體中，勢(shì)函數(shù)滿(mǎn)足周期性，狀態(tài)波函數(shù)滿(mǎn)足Bloch定理。求解石墨烯中載流子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和能量滿(mǎn)足的方程，考慮到碳原子核外電子在一個(gè)原子附近時(shí)，將主要受該原子場(chǎng)的作用，而把其它原子場(chǎng)的作用看成是微擾作用，因此采用緊束近似的方法。由于石墨烯中有A、B兩種不等價(jià)碳原子，波函數(shù)可以寫(xiě)為ψ=C1?覫A+C2?覫B其中?覫A，?覫B 分別代表A和B的原子軌道對(duì)所有格點(diǎn)求和的波函數(shù)，在教師引導(dǎo)下讓學(xué)生具體求解本征方程，具體計(jì)算結(jié)合書(shū)本，只保留到最近鄰相互作用項(xiàng)，給出能帶公式，分析能帶圖，提醒學(xué)生注意能帶圖殊的6個(gè)交叉點(diǎn)（即K，K’點(diǎn)），具體物理分析留待后面解釋。

3.能態(tài)密度和費(fèi)米面。能態(tài)密度以及費(fèi)米面附近的載流子濃度是決定材料物性最基本的物理量。通過(guò)對(duì)石墨烯能帶結(jié)構(gòu)的分析，由6個(gè)K和K’點(diǎn)組成的平面即為零偏壓下的費(fèi)米面，忽略原子軌道間的重疊積分，在K/K’附件展開(kāi)給出能量為波矢的線性關(guān)系，實(shí)驗(yàn)上可用角分辨光電子譜等方法對(duì)石墨烯的能帶進(jìn)行測(cè)量，向?qū)W生展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果并對(duì)比理論進(jìn)行分析。相應(yīng)地描述石墨烯載流子行為的方程是Dirac方程，而不是薛定諤方程，這一點(diǎn)需向?qū)W生做進(jìn)一步分析解釋?zhuān)簠^(qū)別傳統(tǒng)自由電子氣中描述載流子所采用的近自由電子近似，其中能量與波矢的關(guān)系成二次方項(xiàng)；而在單層石墨烯中載流子的速度約為106 m/s，類(lèi)光子，采用Dirac方程描述。正是因?yàn)槭┲须娮咏Y(jié)構(gòu)的特殊性為人們研究觀察相對(duì)論量子電動(dòng)力學(xué)效應(yīng)提供了更加方便的手段和系統(tǒng)，使得人們可以利用低能的凝聚態(tài)物理來(lái)模擬一些量子場(chǎng)下所預(yù)言的相對(duì)論量子現(xiàn)象，用石墨烯來(lái)檢驗(yàn)Klein隧穿效應(yīng)等，拓寬學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。

4.電子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。(1)通過(guò)能帶理論解析導(dǎo)體、絕緣體或半導(dǎo)體的導(dǎo)電行為。針對(duì)石墨烯材料，同樣由能帶結(jié)構(gòu)分析導(dǎo)電性能。尤其指出當(dāng)門(mén)電壓為零時(shí)，理論上載流子濃度為零，如何解釋實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到的最小電導(dǎo)率，向?qū)W生拋出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考，最后總結(jié)目前文獻(xiàn)中的相關(guān)解釋。(2)采用經(jīng)典理論和量子理論分析自由電子系統(tǒng)在外加磁場(chǎng)條件下載流子的運(yùn)動(dòng)特征，介紹傳統(tǒng)的霍爾效應(yīng)和整數(shù)量子霍爾效應(yīng)現(xiàn)象。引入在石墨烯材料上室溫下觀測(cè)到的反常的量子霍爾效應(yīng)現(xiàn)象。引導(dǎo)學(xué)生找出霍爾電導(dǎo)的反常性來(lái)源于材料結(jié)構(gòu)的特殊性以及描述載流子運(yùn)動(dòng)方程的不同，并進(jìn)一步給出在外加磁場(chǎng)下的狀態(tài)方程和能量關(guān)系，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

5.其它。在課時(shí)允許的條件下，以專(zhuān)題的形式向?qū)W生介紹前沿知識(shí)。同樣以石墨烯為例，介紹晶格振動(dòng)實(shí)驗(yàn)和理論的結(jié)果；各種散射機(jī)制以及采用Boltzmann方程的方法如何處理散射問(wèn)題，異質(zhì)結(jié)的能帶形成過(guò)程；光的吸收與層數(shù)的關(guān)系實(shí)驗(yàn)規(guī)律，分析光的吸收機(jī)制以及在透明導(dǎo)電薄膜領(lǐng)域的應(yīng)用前景；以及石墨烯材料如何制備等等。當(dāng)然我們也同樣可以選擇其它的學(xué)科前沿的事例結(jié)合固體物理的教學(xué)，在這里筆記主要是介紹通過(guò)石墨烯的研究?jī)?nèi)容來(lái)充實(shí)我們的教學(xué)內(nèi)容。

總之，結(jié)合固體物理理論性強(qiáng)，并且學(xué)科飛速發(fā)展的特點(diǎn)，在課程內(nèi)容上有必要增加學(xué)科前沿內(nèi)容，傳授研究方法，設(shè)計(jì)研究性課題，解決實(shí)際問(wèn)題。從而培養(yǎng)有創(chuàng)新能力的學(xué)生。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：正則系綜理論 實(shí)際氣體 位形積分 第二位力系數(shù) 應(yīng)用 范德瓦耳斯方程

中圖分類(lèi)號(hào)：O41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）010（b）-0254-02

應(yīng)用正則系統(tǒng)理論推導(dǎo)實(shí)際氣體的物態(tài)方程已經(jīng)在某些教材中提及[1]，但是不夠詳細(xì)和具體。該文是對(duì)正則系綜理論在實(shí)際氣體中的應(yīng)用做了詳細(xì)的推導(dǎo)，以便于我們對(duì)這方面知識(shí)有更深入的理解，同時(shí)對(duì)我們?cè)跓崃W(xué)統(tǒng)計(jì)物理和其他物理學(xué)科的學(xué)習(xí)也有著很大的幫助。

1 實(shí)際氣體物態(tài)方程近似表達(dá)式的推導(dǎo)

正則系綜是系綜理論的基本內(nèi)容，是指具有確定值的系統(tǒng)，也可設(shè)想為與大熱源接觸而達(dá)到平衡的系統(tǒng)[2]。下面將利用正則系綜理論推導(dǎo)實(shí)際氣體的物態(tài)方程[3]。實(shí)際氣體的模型：（1）在低密度下可把氣體看成理想氣體，隨著氣體密度的增加，實(shí)際氣體與理想氣體性質(zhì)的差異將變的顯著。（2）低密度下可以忽略分子間的相互租用，高密度下則應(yīng)計(jì)及分子間的相互作用，這是實(shí)際氣體和理想氣體的區(qū)別所在[4]。

氣體能量[1]： （1）

第一項(xiàng)是實(shí)際氣體的動(dòng)能；第二項(xiàng)是分子間相互作用的勢(shì)能：

（2）

氣體稀薄，略去了3個(gè)以上的相互勢(shì)能，，只有，主要看這一部分帶來(lái)的影響。

配分函數(shù)與位形積分問(wèn)題，實(shí)際氣體經(jīng)典配分函數(shù)：

…

… （3）

其中…（位形積分） （4）

引入函數(shù)[1]，整理得：

（5）

所以…

…

（6）

引入質(zhì)心坐標(biāo)和相對(duì)坐標(biāo)，對(duì)質(zhì)心r的積分得到體積

（7）

（8）

令 （9）

（10）

- （11）

因?yàn)榈诙涣ο禂?shù)，是個(gè)小的修正量，所以

（12）

其中 （13）

]

當(dāng)n=1時(shí) （14）

恰好是昂尼斯方程

…]的前兩項(xiàng)，即（14）式就是實(shí)際氣體物態(tài)方程的近似表式。第二位力系數(shù)的確切表達(dá)式：

（15）

進(jìn)一步假設(shè)形式[1]，兩分子互相作用勢(shì)，2個(gè)參量。

當(dāng)時(shí)，以第一項(xiàng)為主

≥r0 （16）

當(dāng)時(shí)，以第二項(xiàng)為主。

因?yàn)?，，所?/p>

（17）

其中：，，

a，b與系統(tǒng)的特征有關(guān)，把

代入 （18）

因?yàn)閍 ，b是小的修正量，所以即

（19）

式（19）就是實(shí)際氣體最常見(jiàn)的物態(tài)方程之一，范德瓦耳斯方程。

2 結(jié)語(yǔ)

該文應(yīng)用正則系綜理論推導(dǎo)了實(shí)際氣體的物態(tài)方程。通過(guò)對(duì)這方面知識(shí)詳細(xì)的推導(dǎo)，可以彌補(bǔ)教材的不足，更便于初學(xué)者深入理解。

參考文獻(xiàn)

[1] 汪志誠(chéng).熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)部分[M].北京：高等教育出版社，2012.

[2] 吳建峰，吳劍鋒，黃金聰，吳瑞賢.計(jì)算范德瓦爾斯氣體的簡(jiǎn)單方法[J].大學(xué)物理，1999（7）：18-19.

篇9

70年代美式自由搏擊的倡導(dǎo)者喬?劉易斯(JoeLewis)曾拜過(guò)李小龍為師。喬回憶說(shuō)，按照李的身體和體重來(lái)說(shuō)，他具備了令人難以置信的力量。他可以把 34公斤重的杠鈴直臂水平前伸、收回，再伸出靜止“鎖住”控20秒鐘!這對(duì)一名體重62公斤的人來(lái)說(shuō)是不可思議的，即使一個(gè) 90公斤重的人都未必做得到。伊魯山度說(shuō)的比這更“玄”，他說(shuō)曾親眼目睹李把56公斤的杠鈴水平前舉并停留片刻。李小龍?jiān)诿绹?guó)的第一個(gè)徒弟杰西?格洛弗 (JessseGlover)也回憶說(shuō)，“師傅經(jīng)：常做這樣一種練習(xí)：一手持32公斤啞鈴水平前舉接一個(gè)順勢(shì)后擺，然后呈側(cè)舉至肩部水平并堅(jiān)持?jǐn)?shù)秒，這重量對(duì)一般人提擺尚有困難，更不用說(shuō)做動(dòng)作了?！?/p>

筆者曾經(jīng)于2002年在山東體育學(xué)院從散手專(zhuān)業(yè)75公斤以上的隊(duì)員中挑選出10名絕對(duì)力量和爆發(fā)力量較好的隊(duì)員與我進(jìn)行對(duì)比測(cè)驗(yàn)，首先我以蘸滿(mǎn)水的拖把代替“關(guān)”，且以我能作出的最大力度為標(biāo)準(zhǔn)(筆者體重在 63公斤左右，上肢大臂和小臂的圍度皆小于受試者)，要求握把時(shí)不能露出把梢，實(shí)驗(yàn)結(jié)果，僅僅兩名運(yùn)動(dòng)員能與我抗衡完成此動(dòng)作，而且顯得較勉強(qiáng)(肩膀聳起，身體向后傾斜)。

關(guān)于“筋力”的訓(xùn)練，山東師范大學(xué)武術(shù)界周永祥前輩講過(guò)，此力量不是靠外在的肌纖維增粗來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而是內(nèi)氣使然。當(dāng)初頗不理解，從其習(xí)武五六年，在這方面毫無(wú)長(zhǎng)進(jìn)。以后在推手實(shí)戰(zhàn)中，由于我身體較單薄，屢屢敗北。2000年春，周前輩推薦我到青島從其胞弟周永福前輩 (全國(guó)十大武術(shù)教練之一)學(xué)習(xí)六合八法，周永福前輩講，練習(xí)武術(shù)就如同學(xué)習(xí)漢字，第一，練習(xí)套路基本動(dòng)作，做到外形工整；第二，力求動(dòng)作之間圓潤(rùn)連續(xù)；第三，文字的最終功能不是為了書(shū)法，而是為了連綴成章，用以述懷表意，這樣的文章才可謂形(字型)意(文)相生。而這其中，力量的尋求是關(guān)鍵，并且貫徹始終，縱觀現(xiàn)在普及大眾的太極拳，不尋求發(fā)力，只不過(guò)活動(dòng)一下四肢的工具，所謂中國(guó)武術(shù)的精髓，誤人誤己而已!六合八法正是用來(lái)述懷表意的范章。當(dāng)初，周永祥前輩正是教授我前兩種境界，奈何我遲遲做不到形體規(guī)范，所以不教授表意之法。

《高僧傳》有一段文字說(shuō)禪師僧稠抱著金剛神乞力，乞求了六天，天將亮?xí)r金剛現(xiàn)形，給他一衣缽筋強(qiáng)迫他吃下去，之后，僧稠武藝氣力大增。“同列試引其臂，筋骨強(qiáng)勁，殆非人也?！笨傄詾檫@是神化之能事，六天之內(nèi)，怎么會(huì)有這么大的變化?但自從練習(xí)六合八法以后，日覺(jué)精神清爽，每習(xí)一遍，輒有心花怒放之感；未至一年，2002年1月 8日晚，忽感十余年僵硬之身軀如白雪遇見(jiàn)沸水，嘩然水解，偶試“翹關(guān)”，連自己也倍感吃驚，很輕松地平端起蘸滿(mǎn)水的拖把。在以后的推手比賽中，對(duì)手對(duì)我的棚勁之大感到很驚訝，我常常跟80公斤甚至90公斤的運(yùn)動(dòng)員推，并不感到十分吃力。在以后的體會(huì)中，我發(fā)現(xiàn)這種筋力的保持及維護(hù)與西方的訓(xùn)練截然不同，它是通過(guò)柔化 (也可以說(shuō)放松)身體獲得的，結(jié)合中醫(yī)經(jīng)絡(luò)理論，練習(xí)武術(shù)內(nèi)功，以氣貫通十二經(jīng)脈，氣感強(qiáng)的時(shí)候，筋力大，它與絕對(duì)力量 (肌纖維生理橫截面)的相關(guān)程度不大。

這是筆者習(xí)武過(guò)程中一段親身體會(huì)。因?yàn)闁|西方在文化、哲學(xué)、體育等方面存在著較大的差異，所以關(guān)于兩者如何融合的問(wèn)題，自從二十世紀(jì)初就開(kāi)始了比較激烈的辯論，全盤(pán)西化者有之，極端保守者有之，這些都不妥當(dāng)，古老中醫(yī)理論和西方的現(xiàn)代生理學(xué)并不矛盾，如古拳譜言“拳無(wú)拳，意無(wú)意，無(wú)意之中有真意”與現(xiàn)代生理學(xué)的“動(dòng)作自動(dòng)化”，“寸勁”與投擲類(lèi)運(yùn)動(dòng)的爆發(fā)力實(shí)際是二回事，但是武術(shù)運(yùn)動(dòng)對(duì)力量的訓(xùn)練確實(shí)優(yōu)于西方，特別是在沒(méi)有興奮劑以及沒(méi)有諸多營(yíng)養(yǎng)晶的參與下，通過(guò)提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性和協(xié)調(diào)性以及降低內(nèi)臟器官的生理惰性，提高人體的力量大小，這是西方訓(xùn)練所達(dá)不到的。中國(guó)的哲學(xué)思想和思維方式大多以感性的形式表達(dá)出來(lái)，所以定性和定量的分析幾乎沒(méi)有，據(jù)此，許多學(xué)者以科學(xué)的概念來(lái)衡量某些領(lǐng)域的傳統(tǒng)理論如中醫(yī)理論，結(jié)果肯定是不科學(xué)的東西，從而誤導(dǎo)人們認(rèn)為中醫(yī)的理論不正確，中醫(yī)的治療不可靠。

“正確”和“科學(xué)”是兩碼事，不科學(xué)的東西不一定不正確，很多人把感性和理性截然分開(kāi)，實(shí)際上，理性是建立在感性的基礎(chǔ)上，我們只能無(wú)限的接近事物的本質(zhì)，但永遠(yuǎn)的不知道事物的本質(zhì)到底是什么。在物理學(xué)界，最尖端的量子力學(xué)研究方法跟“周易”的某些理念是相通的。早在 1937年，微觀物理研究領(lǐng)域的科學(xué)家丹麥人――玻爾，來(lái)華訪問(wèn)時(shí)，在見(jiàn)到中國(guó)古代哲學(xué)的“太極圖”時(shí)大為震驚，并據(jù)此圖反思了他以前為解決有核原子結(jié)構(gòu)模型中的繞核電子運(yùn)動(dòng)矛盾 (根據(jù)傳統(tǒng)的電磁理論，運(yùn)動(dòng)著的電子勢(shì)必發(fā)射能量，電子最終令能量損失落入核中，致使原子結(jié)構(gòu)得不到穩(wěn)定)所提出的量子化電子運(yùn)動(dòng)，即電子各按一定能量軌道繞核運(yùn)動(dòng)而不發(fā)射能量，只有向上、下級(jí)的躍進(jìn)有所吸收的發(fā)放(經(jīng)光譜實(shí)驗(yàn)證明)，玻爾自己稱(chēng)這種運(yùn)動(dòng)為“互補(bǔ)性原理”，他所提的電子軌道雖然不可觀測(cè)，卻推動(dòng)了量子力學(xué)的前進(jìn)。當(dāng)時(shí)，玻爾面對(duì)傳統(tǒng)的經(jīng)典電磁理論學(xué)說(shuō)，提出了“互補(bǔ)性原理”，這無(wú)疑是始于大膽的設(shè)想，可是當(dāng)他見(jiàn)到了我國(guó)的太極圖中陰陽(yáng)相對(duì)的互補(bǔ)性?xún)?nèi)涵后，才知道中國(guó)已在很久以前就有了這種哲理，玻爾對(duì)這一思想的深?yuàn)W普適力量極為珍重，以至把太極圖作為自己家族的族徽。

篇10

認(rèn)識(shí)人類(lèi)自身、認(rèn)識(shí)人類(lèi)所面對(duì)的宇宙，是科學(xué)的根本任務(wù)，并由此而衍生出人類(lèi)知識(shí)的兩大系統(tǒng)——自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)。二者之間最深刻的關(guān)聯(lián)在于：人對(duì)自身認(rèn)識(shí)有多深，對(duì)外部宇宙的認(rèn)識(shí)就有多深，它們是同步進(jìn)行的。作為自然科學(xué)重要分支的物理學(xué)是建立在分析與實(shí)證基礎(chǔ)上的。在科學(xué)飛速發(fā)展的今天，物理學(xué)的研究無(wú)論在宏觀還是在微觀上早已超越了感官經(jīng)驗(yàn)的范圍之外。這不可避免地帶來(lái)一個(gè)困惑：我們以現(xiàn)有的感官經(jīng)驗(yàn)去描述、解釋遠(yuǎn)在我們經(jīng)驗(yàn)之外的對(duì)象是可能的嗎？要解決這一困惑，就必須轉(zhuǎn)換邏輯思維的方式。對(duì)此，古老的禪宗哲學(xué)給了我們重大的啟示。

一、禪宗與禪宗邏輯

“禪”或“禪那”是梵文Dhyana的音譯，原意是沉思、靜慮。佛教禪宗的起源，按傳統(tǒng)說(shuō)法，謂佛法有“教外別傳，以心傳心，不立文字”的教義，從釋迦牟尼直接傳下來(lái)，傳到菩提達(dá)摩。達(dá)摩于梁武帝時(shí)（約520～526年）來(lái)到中國(guó)將心傳傳給二祖慧可（486～593年）。如此輾轉(zhuǎn)相傳，終于出現(xiàn)了以六祖慧能（638～713年）創(chuàng)始的南宗頓教，以后日益豐富發(fā)展，成為具有鮮明特色的中國(guó)佛學(xué)禪宗。禪宗是佛教的一個(gè)宗派，是“中國(guó)的佛學(xué)”，它是中國(guó)道家哲學(xué)與佛教空宗（亦稱(chēng)中道宗）相互作用的產(chǎn)物，對(duì)于中國(guó)哲學(xué)、文學(xué)、藝術(shù)有著極其深遠(yuǎn)的影響。禪宗所依據(jù)的主要典籍為《金剛經(jīng)》和《六祖壇經(jīng)》。

其實(shí)早在達(dá)摩來(lái)華以前，空宗的代表人物僧肇與道生等就在吸收與融匯中國(guó)道家思想的基礎(chǔ)上，為禪宗的出現(xiàn)提供了必要的理論準(zhǔn)備。如在道生的理論中，就有了“頓悟成佛”、“一切眾生，莫不是佛”（《法華經(jīng)疏》）等禪宗的基本思想。而在被僧肇所具體化了的關(guān)于三個(gè)層次的“二諦義”理論中（《肇論·般若無(wú)知論》），空宗所謂的第三層真諦即為禪宗之“第一義”。禪宗的一切修行以及最后的頓悟，都是為了成就作為其終極目標(biāo)的“第一義”。這個(gè)第一義就是宇宙的本體、佛的本體，就是最后解脫的境界。

三個(gè)層次的“二諦義”理論認(rèn)為：(1)第一個(gè)層次：普通人以為萬(wàn)物實(shí)“有”，而不知“無(wú)”。佛教認(rèn)為萬(wàn)物實(shí)際上都是“空”、“無(wú)”。在這個(gè)層次上，認(rèn)為萬(wàn)物是“有”，這是“俗諦”；認(rèn)為萬(wàn)物是“無(wú)”是“真諦”。(2)第二個(gè)層次：認(rèn)為萬(wàn)物是“有”與認(rèn)為萬(wàn)物是“無(wú)”，都是片面的。因?yàn)椤盁o(wú)”并不只是沒(méi)有了“有”的結(jié)果。事實(shí)上“有”同時(shí)就是“無(wú)”。萬(wàn)物無(wú)時(shí)無(wú)刻不在變化之中，一物此時(shí)此刻的存在狀態(tài)與其在另一時(shí)刻的存在狀態(tài)是不同的，在這種意義上，此時(shí)此刻的“有”在另一時(shí)刻就是“無(wú)”了。故在這個(gè)層次上，說(shuō)萬(wàn)物是“有”與說(shuō)萬(wàn)物是“無(wú)”，都同樣是“俗諦”。只有不片面的中道，認(rèn)識(shí)到萬(wàn)物非有非無(wú)才是“真諦”。(3)第三個(gè)層次：說(shuō)“中道”在于不片面（非有非無(wú)），這意味著進(jìn)行區(qū)別，而一切區(qū)別本身就是片面的。故在這一層次上，說(shuō)萬(wàn)物非有非無(wú)就是俗諦了。真諦是：萬(wàn)物非有非無(wú)，而又非非有非非無(wú)（《大藏經(jīng)》卷四十五）。禪宗的第一義，指的就是這種“非有非無(wú)，而又非非有非非無(wú)”的境界。《金剛經(jīng)》云：“……如來(lái)所說(shuō)法皆不可取，不可說(shuō)，非法，非非法”。這種“非非”的境界是經(jīng)驗(yàn)之外的，是普通的邏輯思維達(dá)不到的，是不可言說(shuō)的。所以“說(shuō)似一物即不中”（《六祖壇經(jīng)·機(jī)緣品第七》），“我向爾道是第二義”（《五燈會(huì)元卷第十·清涼文益禪師》），“道，可道，非常道”（《老子·第一章》）。

為了證悟禪宗的第一義，“只有打破和超越任何區(qū)分和限定（不管是人為的概念、抽象的思辨，或者是道德的善惡、心理的愛(ài)憎、本體的空有……），才能真正體會(huì)和領(lǐng)悟到那個(gè)所謂真實(shí)的絕對(duì)本性。它在任何語(yǔ)言、思維之前、之上、之外，所以是不可稱(chēng)道、不可言說(shuō)、不可思議的。束縛在言語(yǔ)、概念、邏輯、思辨和理論里，如同束縛于有限的現(xiàn)實(shí)事物中一樣，便根本不可能‘悟道’”[1]。而這也正是六祖慧能臨終傳授宗旨的“秘訣”：“先須學(xué)三科法門(mén)，動(dòng)用三十六對(duì)，出沒(méi)即菩提場(chǎng)，說(shuō)一切法，莫離自性。忽有人問(wèn)汝法，出語(yǔ)盡雙，皆取對(duì)法，來(lái)去相因。究竟二法盡除，更無(wú)去處。……若有人問(wèn)汝義，問(wèn)有將無(wú)對(duì)，問(wèn)無(wú)將有對(duì)，問(wèn)凡以圣對(duì)，問(wèn)圣以凡對(duì)。二道相因，生中道義”（《六祖壇經(jīng)·付囑品第十》）。應(yīng)用六祖的這種“對(duì)法”，從“有”、“無(wú)”始，便可達(dá)到非有非無(wú)，進(jìn)而證悟非非有非非無(wú)的第一義境界。

仔細(xì)分析禪宗的“第一義”以及六祖慧能的“對(duì)法”，不難發(fā)現(xiàn)，它實(shí)際上是給出了一種全新的邏輯，在此將其稱(chēng)為“禪宗邏輯”。

眾所周知，作為邏輯演算的對(duì)象可以是事物、事物的類(lèi)、事物之間的關(guān)系，也可以是命題之間的關(guān)系。禪宗邏輯同布爾邏輯[2][3]相似，也具有明顯的類(lèi)代數(shù)的特點(diǎn)。令全類(lèi)為"1"，空類(lèi)為"0"。以A和B分別代表兩個(gè)類(lèi)，也稱(chēng)之為選取符號(hào)。A代表在論域中選取所有A的結(jié)果，B代表選取所有B的結(jié)果，則

A=B表示兩類(lèi)之間有完全相同的分子；

AB表示兩類(lèi)相交，即邏輯相乘，代表既屬于A類(lèi)又屬于B類(lèi)的類(lèi)；

A+B表示兩類(lèi)相并，即邏輯相加，代表或?qū)儆贏所標(biāo)記的事物的類(lèi)，或?qū)儆贐所標(biāo)記的事物的類(lèi)；

附圖表示A的補(bǔ)類(lèi)，即由論域中除去類(lèi)A的事物的類(lèi)。

按照上述的基本約定，在傳統(tǒng)的布爾邏輯中，如果A表示類(lèi)“有”，B表示類(lèi)“無(wú)”，則明顯有A+B=1，即類(lèi)A和類(lèi)B互為補(bǔ)類(lèi)，即這意味著同時(shí)屬于兩個(gè)互補(bǔ)的類(lèi)的類(lèi)是可能存在的，即傳統(tǒng)邏輯中的“不矛盾律”在禪宗邏輯中不一定成立。其次，由禪宗邏輯的基本求和公式可以清楚地看到，對(duì)于不可言說(shuō)的本體的“認(rèn)識(shí)”過(guò)程在邏輯上只能是一個(gè)無(wú)限逼近的漸進(jìn)過(guò)程，這正從邏輯上顯示了它的不可言說(shuō)性的根源所在。邏輯原子主義的代表人物維特根斯坦曾指出：“我的語(yǔ)言的界限意味著我的世界的界限?！壿嫵錆M(mǎn)著世界；世界的界限也是邏輯的界限?！盵4]原來(lái)不可言說(shuō)的禪宗“第一義”是在傳統(tǒng)的語(yǔ)言和邏輯之外的存在，現(xiàn)在隨著邏輯的擴(kuò)展，在禪宗邏輯框架內(nèi)，它便不再是邏輯之外的存在了。邏輯擴(kuò)展了，世界也隨之?dāng)U展了。

根據(jù)禪宗邏輯的基本求和公式，在零級(jí)近似下（對(duì)應(yīng)于在求和公式中只取n=0一項(xiàng)），邏輯求和公式變成：

A+B=1.

附圖而這正是布爾邏輯，即布爾邏輯是禪宗邏輯的零級(jí)近似。可見(jiàn)禪宗邏輯比傳統(tǒng)的只研究矛盾對(duì)立雙方間的關(guān)系的二值邏輯具有更大的包容性。首先，它在邏輯對(duì)象上，除了包含互補(bǔ)的、矛盾的兩個(gè)基本的邏輯類(lèi)之外，它還同時(shí)容納了與之相關(guān)聯(lián)的其余所有可能的獨(dú)立的類(lèi)，這就為在邏輯上去研究“非非”之類(lèi)（傳統(tǒng)邏輯之外的、不可言說(shuō)的）的對(duì)象奠定了基礎(chǔ)。其次，就邏輯自身而言，禪宗邏輯包容了那些不矛盾律不再成立的邏輯，為邏輯自身的擴(kuò)展提供了極大的可能性。

二、物理學(xué)中的“波粒二象性”與禪宗邏輯

物理學(xué)按照其研究對(duì)象的不同，可分為經(jīng)典物理學(xué)和量子物理學(xué)（現(xiàn)代物理學(xué)）兩大類(lèi)。經(jīng)典物理學(xué)所研究的是人們感官經(jīng)驗(yàn)之內(nèi)的物質(zhì)客體，適用于牛頓力學(xué)。站在經(jīng)典物理學(xué)的立場(chǎng)上，一個(gè)具體的物質(zhì)客體只能以粒子的方式或波動(dòng)的方式存在，不存在其它的可能存在方式，即一個(gè)物理客體要么以粒子的方式存在，要么以波動(dòng)的方式存在。以粒子的方式存在的客體在某一時(shí)刻具有確定的空間位置；以波動(dòng)的方式存在的客體在某一具體時(shí)刻在全空間存在而不具有確定的空間位置，例如水波和聲波等。無(wú)論是經(jīng)典的粒子還是經(jīng)典的波，它們都存在于人們的經(jīng)驗(yàn)范圍之內(nèi)，是看得見(jiàn)摸得著的。借助于牛頓力學(xué)理論，人們可以運(yùn)用日常經(jīng)驗(yàn)中的語(yǔ)言、概念來(lái)描述、理解它們，而不會(huì)產(chǎn)生任何邏輯上的困難。

物理學(xué)研究一旦深入到微觀的領(lǐng)域，它的客觀對(duì)象（如原子）就不再是人的感官所能直接體驗(yàn)的了。微觀客體的微觀運(yùn)動(dòng)本身已不再是感官所能直接觀測(cè)和認(rèn)識(shí)的對(duì)象。為了“認(rèn)識(shí)”微觀客體及其運(yùn)動(dòng)，只有借助于復(fù)雜的科學(xué)儀器，通過(guò)人工安排的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，觀測(cè)由其引起的在儀器中發(fā)生的某種不可逆放大過(guò)程所導(dǎo)致的宏觀可觀察效應(yīng)。這種通過(guò)儀器的讀數(shù)所“認(rèn)識(shí)”到的對(duì)象已不再是微觀客體本身，而這又是對(duì)微觀客體的唯一的一個(gè)認(rèn)識(shí)途徑，即只能這樣來(lái)認(rèn)識(shí)微觀客體，對(duì)微觀客體的認(rèn)識(shí)就是這種意義上的一種“認(rèn)識(shí)”。

在通過(guò)各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)微觀客體的研究中，人們發(fā)現(xiàn)微觀客體（原子、電子等）在某些條件下表現(xiàn)出粒子性的一面，而在另一些條件下又表現(xiàn)出波動(dòng)性的一面，這就是所謂的“波粒二象性”問(wèn)題。微觀粒子在某種意義上既是粒子又是波，既不是粒子又不是波，也不是粒子和波的簡(jiǎn)單綜合。這種“波粒二象性”在經(jīng)典物理學(xué)框架內(nèi)是完全不可理解的。“物理學(xué)家們?cè)谠游锢韺W(xué)初期面臨的自相矛盾的境遇與之（指禪宗）驚人地相似，與禪宗的情況一樣，真諦隱藏在佯謬之中，這些佯謬不能用邏輯推理來(lái)解決，而只能靠一種新的認(rèn)識(shí)來(lái)理解?！盵5]盡管物理學(xué)家們無(wú)法在邏輯上解決“波粒二象性”佯謬，但是經(jīng)過(guò)許多人的努力，最終在數(shù)學(xué)上建立起了一套完備的理論體系——量子力學(xué)來(lái)描述微觀客體的運(yùn)動(dòng)。在量子力學(xué)體系中，微觀客體一般就表現(xiàn)為一個(gè)數(shù)學(xué)上虛的態(tài)函數(shù)，它可以通過(guò)薛定諤方程來(lái)確定。但是，無(wú)論如何量子力學(xué)的數(shù)學(xué)形式理論本身并不能給出關(guān)于微觀客體波粒二象性的物理解釋?zhuān)驗(yàn)閿?shù)學(xué)上的虛數(shù)無(wú)論如何是無(wú)法同外在的客觀存在相對(duì)照的。1927年，物理學(xué)家玻爾提出了所謂的“互補(bǔ)原理”來(lái)解釋微觀客體的“波粒二象性”問(wèn)題?！安柊褍煞N圖象——粒子圖象和波動(dòng)圖象——看作是同一個(gè)實(shí)在的兩個(gè)互補(bǔ)的描述。這兩個(gè)描述中的任何一個(gè)都只能是部分正確的，使用粒子概念以及波動(dòng)概念都必須有所限制，否則就不能避免矛盾。”[6]不難發(fā)現(xiàn)玻爾的互補(bǔ)性解釋只是一種哲學(xué)上的嘗試，并沒(méi)有從根本上解決由“波粒二象性”所導(dǎo)致的邏輯困難。

通過(guò)上述分析可知，傳統(tǒng)邏輯是無(wú)法解釋微觀客體的“波粒二象性”疑難的，唯一的出路是求助于比傳統(tǒng)邏輯包容性更大的新的邏輯。本文所給出的禪宗邏輯正好可以用來(lái)解釋“波粒二象性”問(wèn)題。首先，波和粒子作為兩個(gè)類(lèi)在傳統(tǒng)邏輯（經(jīng)典物理學(xué)框架內(nèi)）上是完全互補(bǔ)的兩個(gè)類(lèi)，因此可令：A表示粒子，B表示波，翻譯成邏輯的語(yǔ)言就是：在邏輯上存在這樣的類(lèi)，它同時(shí)既是粒子又是波。物理學(xué)上的微觀粒子就正好是這樣的一種客觀存在的類(lèi)。這又從另一個(gè)方面證明了微觀客體所遵循的邏輯是禪宗邏輯的一級(jí)近似的結(jié)論的正確性。

三、總結(jié)

禪宗哲學(xué)（包括禪宗邏輯）同現(xiàn)代物理學(xué)之間的平行性，早已引起過(guò)人們的關(guān)注。玻爾在1937年訪華時(shí)就曾被中國(guó)的對(duì)立兩極的概念所震驚。而美國(guó)著名物理學(xué)家F.卡普拉則更是為這種平行性所吸引，寫(xiě)出了轟動(dòng)一時(shí)的《物理學(xué)之“道”——近代物理學(xué)與東方神秘主義》一書(shū)。盡管有許多人都意識(shí)到了現(xiàn)代物理學(xué)與古老的中國(guó)哲學(xué)思想之間具有某種相通性，但沒(méi)有人能明確指出其背后的根由。通過(guò)本文的研究，不難發(fā)現(xiàn)這種平行性、相通性的根源在于二者所研究和指向的對(duì)象都遵循相同的邏輯——禪宗邏輯。禪宗邏輯的對(duì)象是感官經(jīng)驗(yàn)之外的，是日常的語(yǔ)言、邏輯所不能言說(shuō)的，物理學(xué)所研究的微觀客體同禪宗所要證悟的最終本體恰恰都是這種對(duì)象。人的思維離不開(kāi)形象、直觀，離不開(kāi)日常經(jīng)驗(yàn)中的語(yǔ)言、概念和邏輯，而禪宗所要證悟的本體和物理學(xué)所研究的微觀客體卻又都是直接經(jīng)驗(yàn)之外的存在，是無(wú)法從形象和直觀上把握的。正如玻爾所指出的：“物理學(xué)面臨的困難來(lái)源于我們被迫使用日常生活的詞匯和概念，即使我們是在從事于精煉的觀察也如此。我們除用粒子或波就不知道其他描寫(xiě)運(yùn)動(dòng)的方式?！盵7]因此要想“認(rèn)識(shí)”和“把握”這類(lèi)對(duì)象，就只有超越傳統(tǒng)邏輯的束縛，應(yīng)用全新的包容性更大的邏輯進(jìn)行思維，才能將其重新納入到邏輯的框架之內(nèi)加以“言說(shuō)”、“認(rèn)識(shí)”。

收稿日期：2002-08-30

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