導(dǎo)語：如何才能寫好一篇量子概念，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);量子測量;偏振

中圖分類號:O413．1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號:1000-0712(2016)03-0005-03

量子力學(xué)是近代物理學(xué)的基礎(chǔ)，并且其應(yīng)用領(lǐng)域已延伸至化學(xué)、生物等許多交叉學(xué)科當(dāng)中，這一課程已成為當(dāng)今大學(xué)生物理教學(xué)中一個(gè)極為重要的組成部分．由于量子力學(xué)主要是描述微觀世界結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)與變化規(guī)律的學(xué)科，微小尺度下的許多自然現(xiàn)象與人們?nèi)粘Ｉ罱?jīng)驗(yàn)相距甚遠(yuǎn)，量子力學(xué)的概念有悖于人們的直覺，難以被初學(xué)者接受．如果在教學(xué)中能夠結(jié)合具體的物理實(shí)驗(yàn)，從現(xiàn)象到本質(zhì)引導(dǎo)學(xué)生思考，就可以使抽象的量子概念落實(shí)到對具體實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的歸納總結(jié)上來．偏振光實(shí)驗(yàn)是一個(gè)現(xiàn)象直觀而且學(xué)生容易操作的普通物理實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生掌握的已有知識(shí)基礎(chǔ)上，進(jìn)行新內(nèi)容的教學(xué)，符合初學(xué)者的認(rèn)知規(guī)律．利用光的偏振現(xiàn)象來闡述量子力學(xué)基本概念已被一些國內(nèi)外經(jīng)典教材采納，如物理學(xué)大師狄拉克所著的《量子力學(xué)原理》［1］，費(fèi)因曼所著的《費(fèi)因曼物理學(xué)講義》［2］，曾謹(jǐn)言教授所著的《量子力學(xué)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(jié)合自己的教學(xué)體驗(yàn)，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(chǔ)上，進(jìn)一步整理和挖掘光子偏振所能體現(xiàn)的量子力學(xué)基本概念．從量子力學(xué)的角度對偏振實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，使同學(xué)們對態(tài)空間、量子力學(xué)表象、波函數(shù)統(tǒng)計(jì)解釋、態(tài)疊加原理等量子力學(xué)概念有一個(gè)直觀形象的認(rèn)識(shí)，領(lǐng)會(huì)量子力學(xué)若干基本假定的內(nèi)涵思想．最后，從量子角度分析了一個(gè)有趣的偏振光實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對量子力學(xué)基本概念的理解，并展示了量子力學(xué)的奇妙特性．

1偏振光實(shí)驗(yàn)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(gè)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(qiáng)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(qiáng)度為I0cos2θ．按照經(jīng)典的光學(xué)理論，此現(xiàn)象可理解如下:在一個(gè)與光傳播方向垂直的平面內(nèi)選定一個(gè)xy平面直角坐標(biāo)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(gè)分量:沿x方向振動(dòng)的電場矢量Ex和沿y方向振動(dòng)的電場矢量Ey．偏振光照射到P2偏振片時(shí)，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(gè)常數(shù)因子cosθ，因而強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼腸os2θ倍，這正是馬呂斯定律所給出的結(jié)果．

2偏振光實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的量子力學(xué)概念

下面我們由偏振光的實(shí)驗(yàn)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(xué)的語言來描述單個(gè)光子與偏振片發(fā)生相互作用的過程，討論在多個(gè)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(shí)驗(yàn)得知，當(dāng)線偏振光用于激發(fā)光電子時(shí)，激發(fā)出的光電子分布有一個(gè)優(yōu)越的方向(與光偏振方向有關(guān))，根據(jù)光電效應(yīng)，每個(gè)電子的發(fā)射對應(yīng)吸收一個(gè)光子，可見，光的偏振性質(zhì)是與它的粒子性質(zhì)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(gè)光子處在某個(gè)偏振態(tài)上．沿x方向偏振的光束里，每個(gè)光子處在|x〉偏振態(tài)，沿y方向偏振的光束中，每個(gè)光子處在|y〉偏振態(tài)．假設(shè)我們在實(shí)驗(yàn)中把光的強(qiáng)度降到足夠低，以至于光子是一個(gè)一個(gè)到達(dá)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(huì)是一種什么樣的情形，會(huì)不會(huì)有部分光子被吸收，部分光子透過的情況發(fā)生，但是實(shí)驗(yàn)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(gè)吸收;或變到量子態(tài)|x〉，完全透過．下面我們用量子力學(xué)的語言來描述單個(gè)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(jì)解釋等量子概念．

2．2量子測量、態(tài)空間、表象

單個(gè)光子與偏振片發(fā)生相互作用的過程，可以看成是一個(gè)量子測量的過程，偏振片作為一個(gè)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(jié)果只有兩個(gè)，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(yīng)．在量子力學(xué)中，針對一個(gè)具體的量子體系，對某一力學(xué)量進(jìn)行測量，測量后得到的值是這一力學(xué)量的本征值，我們稱它為本征結(jié)果，相應(yīng)的量子態(tài)坍縮到此本征結(jié)果所對應(yīng)的本征態(tài)上，所有可能的本征態(tài)則構(gòu)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(gè)量子體系的任何一個(gè)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(jié)果(透過或吸收)作為本征結(jié)果，它們分別對應(yīng)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(gè)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(gè)具體的表示，這就涉及到量子力學(xué)表象問題．在量子力學(xué)中，如果要具體描述一個(gè)量子態(tài)通常要選擇一個(gè)表象，表象的選取依據(jù)某一個(gè)力學(xué)量(或力學(xué)量完備集)的本征值(或各力學(xué)量本征值組合)所對應(yīng)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(gè)量子態(tài)，展開系數(shù)的排列組合給出某一個(gè)量子態(tài)在具體表象中的表示．結(jié)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(shí)，為了處理問題的方便，光子與哪一個(gè)偏振片發(fā)生相互作用，在數(shù)學(xué)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(jì)解釋

以上簡單的試驗(yàn)也可以作為一個(gè)形象的例子來說明量子力學(xué)中的態(tài)疊加原理．態(tài)疊加原理的一種表述為［5］:設(shè)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(shí)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(shí)現(xiàn)的狀態(tài)．在我們的例子中，任何一個(gè)偏振片所對應(yīng)的透振態(tài)和吸收態(tài)構(gòu)成完備集態(tài)函數(shù)，任何一個(gè)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(shí)現(xiàn)的偏振態(tài)．量子力學(xué)還假定，當(dāng)物理體系處于疊加態(tài)式(1)時(shí)，可以認(rèn)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(dāng)用偏振片P2對偏振態(tài)|P1〉進(jìn)行測量時(shí)，此狀態(tài)隨機(jī)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(gè)光子透過偏振片的概率，多次統(tǒng)計(jì)的結(jié)果恰好與馬呂斯定律相對應(yīng)，這充分體現(xiàn)了波函數(shù)的概率統(tǒng)計(jì)解釋．

3典型例子

在教學(xué)中我們可以引入一個(gè)有趣形象的例子，進(jìn)一步加深對量子力學(xué)基本概念的理解．如圖2(a)所示，一束光入射到兩個(gè)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(shí)針轉(zhuǎn)過90°角，我們不妨在一個(gè)與光傳播方向垂直的平面內(nèi)選定一個(gè)xy平面直角坐標(biāo)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(qiáng)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(gè)有趣的現(xiàn)象，在偏振片P1和偏振片P3間插入一個(gè)偏振片P2，其透振方向在P1和P3之間，這時(shí)光竟可以透過P3偏振片．對此試驗(yàn)，我們可由馬呂斯定律給出經(jīng)典的解釋．我們不妨設(shè)P2的透振方向相對于P1順時(shí)針轉(zhuǎn)過45°角，通過偏振片P1后，變?yōu)楣鈴?qiáng)是I0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(qiáng)變?yōu)镮0/2，偏振方向沿順時(shí)針轉(zhuǎn)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(qiáng)進(jìn)一步減弱為I0/4，偏振方向又沿順時(shí)針改變45°角，與偏振片P3透振方向一致．可以看到一個(gè)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(biāo)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(guān)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(jié)

結(jié)合對偏振光實(shí)驗(yàn)的量子解釋，我們分析了若干重要的量子力學(xué)概念．但嚴(yán)格說來，光子的問題不屬于量子力學(xué)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(yán)謹(jǐn)，但如上文所述，確實(shí)能夠直觀形象地反映量子力學(xué)中的若干基本假定，使抽象的量子力學(xué)概念落實(shí)到對具體實(shí)驗(yàn)的分析中來，易于被初學(xué)者接受，我們不妨在學(xué)生開始學(xué)習(xí)量子力學(xué)時(shí)引入此例，有助于學(xué)生理解抽象的量子概念，領(lǐng)會(huì)量子力學(xué)的思維方式．

參考文獻(xiàn):

［1］狄拉克．量子力學(xué)原理［M］．北京:科學(xué)出版社，1966．

［2］費(fèi)因曼．費(fèi)因曼物理學(xué)講義［M］．上海:上?？茖W(xué)出版社，2005．

［3］曾謹(jǐn)言．量子力學(xué)卷1．［M］．北京:科學(xué)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

父母怎樣才能最有效地利用和孩子在一起的時(shí)間呢？

有效地提高時(shí)間質(zhì)量

一般認(rèn)為和學(xué)齡前兒童在一起的“質(zhì)量時(shí)間”就是坐下來和他們玩拼圖游戲、給他們讀故事書，總之是適合他們的年齡的活動(dòng)，越有教育意義越好。

其實(shí)，在一個(gè)父母都要繁忙工作的家庭中，孩子最缺少的不是和大人一起玩游戲、學(xué)知識(shí)的時(shí)間，而是給大人當(dāng)“學(xué)徒”的時(shí)間。因?yàn)樗刻?個(gè)小時(shí)的時(shí)間都在和幼兒園的阿姨、小朋友們玩這樣那樣的游戲，學(xué)這樣那樣的知識(shí)。他們需要的是接觸社會(huì)，去看郵遞員投信，看小學(xué)生上下學(xué)，和你一起買東西，一起清洗地板、給花澆水，或者就是簡單地和疲倦的你一起在沙發(fā)上躺著，對他們來說可能就是最大的快樂。

而且，就算你坐下來和他們玩拼圖，任何一個(gè)超過3歲的孩子都會(huì)很清楚你并不是喜歡玩，你只是在履行一種責(zé)任。相反，一天不見的孩子，如果你讓他跟著你參與你的活動(dòng)，他才會(huì)真正感到你是喜歡和他在一起的，這一點(diǎn)對于和孩子相處時(shí)間更少的爸爸最為重要?！靶〖一铮臀乙黄鹦蘩碜孕熊嚾?”大多數(shù)孩子聽到這句話，都會(huì)興高采烈地跟在你后面。

質(zhì)量時(shí)間與孩子的自我娛樂

不同年齡、不同性格的孩子在自我娛樂方面有很大差別，想自己玩的孩子自然會(huì)自己玩，這時(shí)你千萬不要再去絮絮叨叨、指手畫腳地去教他們了。你的工作只是鼓動(dòng)和欣賞而已。陪伴孩子并不是非要做點(diǎn)什么、說點(diǎn)什么，你完全可以讓孩子在你旁邊玩他的東西，而你的事情。不要認(rèn)為這樣做還不如放他們進(jìn)單獨(dú)的孩子游戲室，對7、8歲以下的孩子來說，就算在玩，他們也不愿意完全離開你，如果你不在，反倒會(huì)因?yàn)榻?jīng)常想找你而中止自己的游戲。

不要打斷孩子的自娛自樂，比如孩子的積木還剩兩塊就擺完的時(shí)候就催他去洗澡之類。你不能指望孩子的活動(dòng)完全符合你的時(shí)間安排。

質(zhì)量時(shí)間與電視機(jī)

大多數(shù)家長都抵抗不住一種省事省力的誘惑：把電視和錄像作為孩子的“保姆”。也難怪，工作一星期的父母，堆了一星期的活等到星期六來做，恐怕也只有一盤錄像帶能給他們帶來幾十分鐘的平靜。但應(yīng)該小心的是，這個(gè)做法很容易上癮，星期六放了1盤，星期天再放3盤，電視機(jī)一打開就再也關(guān)不上了，這時(shí)你記得“質(zhì)量時(shí)間”幾個(gè)字怎么寫嗎？

電視和錄像帶并不是完全不好，但家長應(yīng)該事先了解，這盒錄像帶會(huì)播點(diǎn)什么、電視上什么時(shí)候演什么節(jié)目，為孩子提前計(jì)劃好，插入孩子的時(shí)間表內(nèi)；如果有時(shí)間盡量和孩子一起看，避免孩子看到他們不該看的東西。

篇3

【關(guān)鍵詞】行政權(quán)力；行政自由裁量權(quán)；存在的原因

隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的迅猛發(fā)展，社會(huì)生活的日漸復(fù)雜，政府已由傳統(tǒng)的“最好政府最少管理”逐漸發(fā)展成為現(xiàn)代的“最好政府最多服務(wù)”。政府為了應(yīng)對和管理日益復(fù)雜的現(xiàn)代社會(huì)，行政權(quán)已經(jīng)擴(kuò)大到社會(huì)生活中的眾多領(lǐng)域，而作為行政權(quán)的重要組成部分的行政自由裁量權(quán)也毫無疑問的隨之而迅速擴(kuò)張。

一、行政自由裁量權(quán)的概念

行政自由裁量權(quán)是普遍存在于國家行政機(jī)關(guān)及其工作人員在行使公務(wù)活動(dòng)中的一種權(quán)力。美國《布萊克法律詞典》的解釋是：“在特定情況下依職權(quán)以適當(dāng)和公正的方式作出行為的權(quán)力”。i美國學(xué)者伯納德.施瓦茨認(rèn)為，行政自由裁量權(quán)是指“行政官員或行政機(jī)關(guān)擁有從可能的作為或不作為中做選擇的自由權(quán)?！眎i

我國學(xué)者王珉燦教授在其主編的《行政法概要》中對其的定義是：“凡法律沒有詳細(xì)規(guī)定，行政機(jī)關(guān)在處理具體事件時(shí)，可以依照自己的判斷采取適當(dāng)方法的，是自由裁量的行政措施。”iii王名揚(yáng)教授在《美國行政法》一書中的定義是：“自由裁量是指行政機(jī)關(guān)對于作出何種決定有很大的自由，可以在各種可能采取的行動(dòng)方針中進(jìn)行選擇，根據(jù)行政機(jī)關(guān)的判斷采取某種行動(dòng)或不采取行動(dòng)。也可能是執(zhí)行任務(wù)的方法、時(shí)間、地點(diǎn)或側(cè)重面，包括不采取行動(dòng)的決定在內(nèi)。”iv

從以上對行政自由裁量權(quán)的定義可以看出，雖然國內(nèi)外學(xué)者對其定義各有所不同，各自的表述形式不一，但其最終的實(shí)質(zhì)是一致的，即行政自由裁量權(quán)是行政主體在法律、法規(guī)規(guī)定的范圍內(nèi)，在行政管理過程中擁有的，并且基于客觀的實(shí)際情況和自己的思想意志，自行進(jìn)行判斷和選擇而采取的最為合適的行為方式及內(nèi)容的一種行政權(quán)力。

二、行政自由裁量權(quán)存在的原因

任何事物的存在，必有其存在之原因，行政自由裁量權(quán)也不例外。自由裁量權(quán)與權(quán)力是相生相伴的，有權(quán)力的地方必然有自由裁量權(quán)的存在，在有行政權(quán)的地方，也就必然有行政自由裁量權(quán)的存在。下面就從幾個(gè)方面分析行政自由裁量權(quán)存在的原因：

（一）行政自由裁量權(quán)存在的社會(huì)經(jīng)濟(jì)原因

王名揚(yáng)教授在他的《美國行政法》中曾這樣寫道：“在行政法演變和發(fā)展過程中，最直觀的影響來自政府行政的發(fā)展變化，而決定性作用卻來自經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域?！边@就說明了行政自由裁量權(quán)的存在有其獨(dú)特的經(jīng)濟(jì)原因。

19世紀(jì)以前，政府只充當(dāng)“守夜人”的角色，其職能只能是根據(jù)法律的規(guī)定，對內(nèi)維護(hù)國內(nèi)的社會(huì)秩序，對外保障國家的安全，全部的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)只是屬于個(gè)人。當(dāng)時(shí)整個(gè)社會(huì)對政府的評價(jià)是“不管的政府才是最好的政府”。

但隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，特別是在1929-1933年的經(jīng)濟(jì)危機(jī)后，人民開始思考是否需要政府的干預(yù)。經(jīng)過一系列的實(shí)踐證明，政府的適當(dāng)干預(yù)是可取的。所以，大量而廣泛的行政自由裁量權(quán)就成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的基石。

（二）行政自由裁量權(quán)存在的行政原因

行政權(quán)不斷擴(kuò)大是行政自由裁量權(quán)存在的最重要的原因。在奴隸制和封建制社會(huì)的國家里，統(tǒng)治者往往享有絕對的崇高的統(tǒng)治權(quán)，所以也就不存在現(xiàn)代意義上的行政自由裁量權(quán)。

而在近代社會(huì)中行政自由裁量權(quán)受到了極其嚴(yán)格的限制，特別是在西方國家的資本主義自由經(jīng)濟(jì)時(shí)代。要求政府的任何行為都必須有法律的明文規(guī)定，凡是一切涉及個(gè)人權(quán)利和義務(wù)的行政行為都必須嚴(yán)格限制，當(dāng)時(shí)提出了“管得最少的政府是最好的政府”。

但自從進(jìn)入20世紀(jì)以來，尤其是兩次世界大規(guī)模的戰(zhàn)爭之后，隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生活的日易復(fù)雜，導(dǎo)致政府職能的日趨擴(kuò)大。行政權(quán)涉及的范圍已不再是傳統(tǒng)行政所及的范圍，且是擴(kuò)展到社會(huì)生活的各個(gè)方面，出現(xiàn)了社會(huì)安全行政、經(jīng)濟(jì)行政、文化教育行政等。

此時(shí)，政府行政權(quán)的目的不再是僅限于對社會(huì)秩序的管理，而逐步發(fā)展為為公眾謀取更多的福利，由從前的“最好政府最少管理”發(fā)展到現(xiàn)今的“最好政府最多服務(wù)”。為了這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，政府的行政權(quán)必須得到相應(yīng)的擴(kuò)大，同時(shí)行政自由裁量權(quán)也便隨著行政權(quán)的擴(kuò)大而產(chǎn)生并不斷發(fā)展。

（三）行政自由裁量權(quán)存在的法律原因

行政自由裁量權(quán)存在的客觀因素是法治的局限性。因?yàn)榉ㄖ尾⒎峭昝罒o缺的，任何法律制度都會(huì)因?yàn)槿鄙僮杂刹昧繖?quán)而不能很好的運(yùn)作，任一國家的法治政府都必須兼?zhèn)浞ㄖ魏腿酥巍Ｍㄟ^“法治”授權(quán)給“人治”，“人治”來補(bǔ)充“法治”，才能更好的實(shí)現(xiàn)政府的職能。

各個(gè)國家都會(huì)有立法機(jī)關(guān)，但各個(gè)國家的立法者的認(rèn)知能力是有限的。法律是指導(dǎo)人們行為規(guī)則的總稱。因?yàn)樯鐣?huì)生活的無限復(fù)雜性，人類對其的認(rèn)識(shí)可以不斷深入，但永遠(yuǎn)也不能達(dá)到終點(diǎn)。有的問題十分復(fù)雜，并且變化多端，立法者無法用十分確切的語言來進(jìn)行表述。并且法律規(guī)范具有穩(wěn)定性和概括性的特征，而復(fù)雜變化的行政是由，使依一定法律程序制定、變更和廢止的法律規(guī)范不能跟上這一節(jié)奏。行政機(jī)關(guān)要運(yùn)用行政自由裁量權(quán)來克服行政中的行政羈束裁量的局限性。因?yàn)檫@些法律原因的存在給行政自由裁量權(quán)的產(chǎn)生和發(fā)展提供了肥沃的土壤。

行政自由裁量權(quán)作為現(xiàn)代行政的核心，我們期待著它帶給社會(huì)的效率和利益，同時(shí)更希望它能為建設(shè)法治國家的目標(biāo)盡一份力。法治是現(xiàn)代社會(huì)文明與進(jìn)步的標(biāo)志，它以民主為條件和基礎(chǔ)，追求權(quán)利的平等、人格的完善與社會(huì)主體的自由。因而，成為近現(xiàn)代民主國家努力構(gòu)建與追求的政治模型。行政自由裁量權(quán)賦予了行政主體較大的權(quán)利，為了能使其更好、更快的實(shí)現(xiàn)行政管理的目標(biāo)，行政自由裁量權(quán)的濫用不僅會(huì)妨礙這個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，而且也有損法律的尊嚴(yán)。

注釋：

i Hery Campbell Blak， M . A . Black’s Law Dictionary ， P419， St. Paul Minn West Publishing Co. 1979.

ii [美]伯納德.施瓦茨.行政法[M].徐炳，譯.群眾出版社，1986：567.

iii 王珉燦.行政法概要[M].法律出版社，1983：80.

iv 王名揚(yáng).美國行政法[M].中國法制出版社，1996：545.

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篇4

關(guān)鍵詞：持續(xù)質(zhì)量改進(jìn) 低年資護(hù)士 ?？谱o(hù)理水平 三級護(hù)理查房 ?？浦v座

持續(xù)質(zhì)量改進(jìn)（CQI）是在全面質(zhì)量管理基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，更注重過程管理和環(huán)節(jié)質(zhì)量控制的一種新的質(zhì)量管理理論【1】。為了適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展，護(hù)士需要不斷提高護(hù)理服務(wù)水平，從而達(dá)到真正地提高護(hù)理質(zhì)量。隨著醫(yī)院的擴(kuò)建，近3年來我院新招了護(hù)士78名，在2010年護(hù)理部組織的?？谱o(hù)理質(zhì)量檢查中成績不理想，主要存在?？浦R(shí)模糊、技術(shù)操作不熟練、應(yīng)急能力差、對病情掌握不全面等問題。我院于2011年1月開始在低年資規(guī)范化培訓(xùn)的基礎(chǔ)上實(shí)施持續(xù)質(zhì)量改進(jìn)，在原有低年資規(guī)范化培訓(xùn)基礎(chǔ)上實(shí)施三級護(hù)理查房和?？浦v座，提高了護(hù)士?？谱o(hù)理水平，增強(qiáng)了護(hù)患之間的溝通，在提高護(hù)理質(zhì)量方面取得一定的效果?，F(xiàn)報(bào)道如下。

1 臨床資料

1.1 一般資料 取2011年1月 ～ 2011年12月全院工作1 ～ 3年護(hù)士78名為實(shí)驗(yàn)組。取2010年1月 ～ 2010年12月全院工作1 ～ 3年護(hù)士51名為對照組。護(hù)理部定期對全院低年資護(hù)士進(jìn)行?？谱o(hù)理質(zhì)量檢查和病人滿意度調(diào)查。

1.2 方法

1.2.1 組織計(jì)劃 成立由護(hù)理部主任為組長，各科護(hù)士長為組員的質(zhì)量改進(jìn)小組。制定CQI計(jì)劃，確定項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、小組人員、提出問題、分析原因、討論并擬定預(yù)期目標(biāo)、實(shí)施方案和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.2 收集資料，確定存在的問題 對2010年1月～12月全院專科護(hù)理檢查結(jié)果從病情掌握、專科護(hù)理、專科操作、應(yīng)急能力、病人滿意度五個(gè)方面收集資料發(fā)現(xiàn)存在的問題。（1）護(hù)士?？评碚撝R(shí)不足，護(hù)理措施落實(shí)不到位。（2）?？撇僮鞑灰?guī)范，操作過程中人文關(guān)懷不夠。（3）護(hù)理體格檢查順序錯(cuò)、手法不正確。（4）應(yīng)急能力欠缺。（5）年輕護(hù)士與病人及家屬溝通不和諧，病人對年輕護(hù)士的滿意度低。

1.2.3 分析問題產(chǎn)生的原因 （1）護(hù)士因素：低年資護(hù)士理論基礎(chǔ)差；主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)差，學(xué)習(xí)方法不對；缺乏敬業(yè)精神。（2）帶教因素：帶教老師?？浦R(shí)欠缺，帶教方法片面，未理論聯(lián)系實(shí)際。（3）護(hù)士長因素：護(hù)士長自身?？浦R(shí)欠扎實(shí)，檢查方法片面性。（4）管理因素：?？谱o(hù)理檢查方法有偏向性，疾病查房及業(yè)務(wù)查房方法有弊端。

1.2.4 改進(jìn)方法 （1）提高護(hù)士長自身素質(zhì) 各科護(hù)士長帶頭學(xué)習(xí)本科室疾病?？评碚撝R(shí)，歸納總結(jié)本科室常見疾病的?？评碚撝R(shí)，包括從病因、病理到出院健康指導(dǎo)，抓要點(diǎn)，簡單、扼要概括后供低年資護(hù)士學(xué)習(xí)。（2）疾病查房轉(zhuǎn)變?yōu)槿壸o(hù)理查房 三級護(hù)理查房在病房內(nèi)進(jìn)行，由責(zé)任護(hù)士進(jìn)行病史匯報(bào)、體格檢查，提出相關(guān)的護(hù)理問題及護(hù)理措施并進(jìn)行健康教育，責(zé)任組長進(jìn)行補(bǔ)充并點(diǎn)評，護(hù)士長根據(jù)病種進(jìn)行?？浦R(shí)提問、考核。（3）加強(qiáng)帶教老師的?？浦R(shí)，靈活應(yīng)用帶教方法 各科帶教老師認(rèn)真學(xué)習(xí)本科室新制訂的專科知識(shí)內(nèi)容，由護(hù)士長監(jiān)督、考核。帶教時(shí)重視理論聯(lián)系實(shí)際，多問為什么，多解釋為什么，加強(qiáng)對專科知識(shí)的帶教。（4）開展?？浦v座 采用PPT形式，由低年資護(hù)士制作、主講，全科室護(hù)士共同點(diǎn)評。內(nèi)容以科內(nèi)常見病、多發(fā)病為主，結(jié)合臨床病例進(jìn)行。從病因、病理、臨床表現(xiàn)、診斷、護(hù)理問題、護(hù)理措施到健康教育進(jìn)行全方位講解。低年資護(hù)士講解完后，護(hù)士長可根據(jù)講座內(nèi)容進(jìn)行提問并就重點(diǎn)內(nèi)容組織討論，最后全科護(hù)士共同點(diǎn)評，指出本次講座存在的問題或不足。要求工作一年內(nèi)的護(hù)士完成?？浦v座2次/年，工作2 ～ 3年的護(hù)士完成?？浦v座4次/年。（5）改變護(hù)理部?？谱o(hù)理質(zhì)量檢查方式 進(jìn)行專科護(hù)理質(zhì)量檢查前，檢查者先學(xué)習(xí)相關(guān)的?？评碚撝R(shí)。檢查時(shí)注重護(hù)理措施落實(shí)情況，重點(diǎn)檢查護(hù)理要點(diǎn)、護(hù)理措施落實(shí)的原因。

1.2.5 預(yù)期目標(biāo) 通過持續(xù)質(zhì)量改進(jìn)，從思想上認(rèn)識(shí)到專科知識(shí)的重要性，通過不同形式學(xué)習(xí)專科護(hù)理知識(shí)，改進(jìn)檢查方法，促進(jìn)?？浦R(shí)的掌握，規(guī)范護(hù)理措施的落實(shí)，提高?？谱o(hù)理質(zhì)量。護(hù)理部組織的?？谱o(hù)理質(zhì)量檢查中得分率≥90%，病人滿意度≥90%。

1.3 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.1根據(jù)我院護(hù)理部制定的?？谱o(hù)理檢查標(biāo)準(zhǔn)，總分100分，其中病情掌握占20分，?？谱o(hù)理占40分，技術(shù)操作占20分，應(yīng)急能力占10分，健康教育占10分。

1.3.2 根據(jù)我院護(hù)理部制定的病人滿意度調(diào)查表。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

把所獲得的數(shù)據(jù)錄入SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件包，應(yīng)用t、ⅹ2檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

2 結(jié)果

2.1 兩組一般項(xiàng)目比較尚屬均衡，見表1

2.2 效果評價(jià)

3 討論

3.1 持續(xù)質(zhì)量改進(jìn)有利于提高低年資護(hù)士的?？浦R(shí)水平 通過實(shí)施“責(zé)任護(hù)士—責(zé)任組長—護(hù)士長”式三級查房模式，可以總結(jié)出低年資護(hù)士工作中存在的不足，提出預(yù)防性護(hù)理措施并積極落實(shí)，有效地控制了護(hù)理質(zhì)量的薄弱環(huán)節(jié)，防止護(hù)理不良事件和并發(fā)癥的發(fā)生，使患者獲得更為安全、優(yōu)質(zhì)的護(hù)理。同時(shí)，隨著查房次數(shù)的增多，護(hù)士接觸的病例種類越來越多，拓寬了護(hù)士的學(xué)習(xí)范圍【2】。專科講座能幫助低年資護(hù)士加深對科內(nèi)常見病、多發(fā)病的病因、病理、臨床表現(xiàn)、護(hù)理問題、護(hù)理措施、健康教育的認(rèn)識(shí)，而且促使低年資護(hù)士主動(dòng)運(yùn)用書籍、專業(yè)網(wǎng)站查詢、求助?？漆t(yī)生等多種方式擴(kuò)大知識(shí)儲(chǔ)備【3】，?？评碚撝R(shí)明顯提高。?？浦R(shí)由原來的31.64±5.25分上升到37.14±1.53分（p

3.2 持續(xù)質(zhì)量改進(jìn)規(guī)范了低年資護(hù)士的技術(shù)操作 三級護(hù)理查房中護(hù)士長對低年資護(hù)士的?？撇僮骺己?，可促使護(hù)士平時(shí)主動(dòng)進(jìn)行專科操作訓(xùn)練。而且通過帶教老師操作示范，進(jìn)一步加深了低年資護(hù)士對護(hù)理技術(shù)操作的要領(lǐng)掌握和精髓領(lǐng)會(huì)【4】。低年資護(hù)士的?？萍夹g(shù)操作由原來的16.67±1.89分上升到18.65±0.79分（p

3.3 持續(xù)質(zhì)量改進(jìn)提高了低年資護(hù)士的應(yīng)急能力 通過對危重患者及時(shí)到位的查房，使低年資護(hù)士對應(yīng)急流程、搶救儀器的使用了如指掌，能在患者病情變化時(shí)做出正確處理，并可預(yù)見性地對一些潛在性問題采取積極的措施，降低護(hù)理風(fēng)險(xiǎn)。使低年資護(hù)士的應(yīng)急能力由原來的6.99±1.86分上升到8.26±1.07分（p

3.4 持續(xù)質(zhì)量改進(jìn)提高了患者的滿意度 ?？浦v座豐富了低年資護(hù)士的理論知識(shí)，三級護(hù)理查房把理論與實(shí)際相聯(lián)系，提高了護(hù)理水平，使健康教育更加深入、專業(yè)，滿足了病人的需求。病人對自身疾病及治療的知曉率由原來的6.61±2.07分上升到8.52±0.98分（p

3.5 營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)了低年資護(hù)士的學(xué)習(xí)興趣 每位低年資護(hù)士都有機(jī)會(huì)成為三級護(hù)理查房和?？浦v座的主角，她們的學(xué)習(xí)興趣得到了有效激發(fā)，將被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為主動(dòng)學(xué)習(xí)。因?yàn)橹挥胁粩鄬W(xué)習(xí)，查閱資料，掌握扎實(shí)的專業(yè)理論知識(shí)及相關(guān)的交叉邊緣學(xué)科知識(shí)，才能在業(yè)務(wù)查房過程中，將理論與實(shí)踐更好地結(jié)合起來，知其然并知其所以然，充分地發(fā)表自己的見解【5】。

護(hù)理三級查房聯(lián)合?？浦v座是將理論與實(shí)際相結(jié)合的過程，不僅可以提高低年資護(hù)士的?？浦R(shí)，同時(shí)也提高了她們的技術(shù)操作、應(yīng)急能力和溝通交流能力，從而提高了護(hù)理質(zhì)量，使病人獲得安全、優(yōu)質(zhì)、滿意的護(hù)理。

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作者簡介：何永飛（1975-），女，浙江寧波，本科，主管護(hù)師，護(hù)士長，電話：13566527098

篇5

人們通常把愛因斯坦與玻爾之間關(guān)于如何理解量子力學(xué)的爭論，看成是繼地心說與日心說之后科學(xué)史上最重要的爭論之一。就像地心說與日心說之爭改變了人們關(guān)于世界的整個(gè)認(rèn)知圖景一樣，愛因斯坦與玻爾之間的爭論也蘊(yùn)含著值得深入探討的對理論意義與概念變化的全新理解以及關(guān)于世界的不同看法。有趣的是，他們倆人雖然都對量子力學(xué)的早期發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)，但是，愛因斯坦在最早基于普朗克的量子概念提出并運(yùn)用光量子概念成功地解釋了光電效應(yīng)，以及運(yùn)用能量量子化概念推導(dǎo)出固體比熱的量子論公式之后，卻從量子論的奠基者，變成了量子力學(xué)的最強(qiáng)烈的反對者，甚至是最尖銳的批評家。截然相反的是，玻爾在1913年同樣基于普朗克的量子概念提出了半經(jīng)典半量子的氫原子模型之后，卻成為量子力學(xué)的哥本哈根解釋的奠基人。愛因斯坦對量子力學(xué)的反對，不是質(zhì)疑其數(shù)學(xué)形式，而是對成為主流的量子力學(xué)的哥本哈根解釋深感不滿。這些不滿主要體現(xiàn)在愛因斯坦與玻爾就量子力學(xué)的基礎(chǔ)性問題展開的三次大論戰(zhàn)中。他們的第一次論戰(zhàn)是在1927年10月24日至29日在布魯塞爾召開的第五屆索爾未會(huì)議上進(jìn)行的。這次會(huì)議由洛倫茲主持，其目的是為討論量子論的意義提供一個(gè)最高級的論壇。在這次會(huì)議上，愛因斯坦第一次聽到了玻爾的互補(bǔ)性觀點(diǎn)，并試圖通過分析理想實(shí)驗(yàn)來駁倒玻爾—海森堡的解釋。這一次論戰(zhàn)以玻爾成功地捍衛(wèi)了互補(bǔ)性詮釋的邏輯無矛盾性而結(jié)束；第二次大論戰(zhàn)是于1930年10月20日至25日在布魯塞爾召開并由朗子萬主持的第六屆索爾未會(huì)議上進(jìn)行的。在這次會(huì)議上，關(guān)于量子力學(xué)的基礎(chǔ)問題仍然是許多與會(huì)代表所共同關(guān)心的主要論題。愛因斯坦繼續(xù)設(shè)計(jì)了一個(gè)“光子箱”的理想實(shí)驗(yàn)，試圖從相對論來玻爾的解釋。但是，在這個(gè)理想實(shí)驗(yàn)中，愛因斯坦求助于自己創(chuàng)立的相對論來反駁海森堡提出的不確定關(guān)系，反倒被玻爾發(fā)現(xiàn)他的論證本身包含了駁倒自己推論的關(guān)鍵因素而放棄。

當(dāng)這兩個(gè)理想實(shí)驗(yàn)都被玻爾駁倒之后，愛因斯坦雖然不再懷疑不確定關(guān)系的有效性和量子理論的內(nèi)在自洽性。但是，他對整個(gè)理論的基礎(chǔ)是否堅(jiān)實(shí)仍然缺乏信任。1931年之后，愛因斯坦對量子力學(xué)的哥本哈根解釋的質(zhì)疑采取了新的態(tài)度：不是把理想實(shí)驗(yàn)用作正面攻擊海森堡的不確定關(guān)系的武器，而是試圖通過設(shè)計(jì)思想實(shí)驗(yàn)導(dǎo)出一個(gè)邏輯悖論，以證明哥本哈根解釋把波函數(shù)理解成是描述單個(gè)系統(tǒng)行為的觀點(diǎn)是不完備的，而不再是證明邏輯上的不一致。在這樣的思想主導(dǎo)下，第三次論戰(zhàn)的焦點(diǎn)就集中于論證量子力學(xué)是不完備的觀點(diǎn)。1935年發(fā)表的EPR論證的文章正是在這種背景下撰寫的。從寫作風(fēng)格上來看，EPR論證既不是從實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)，也不再是完全借助于思想實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行，而是把概念判據(jù)作為討論的邏輯前提。這樣，EPR論證就把討論量子力學(xué)是否完備的問題，轉(zhuǎn)化為討論量子力學(xué)能否滿足文章提供的概念判據(jù)的問題。由于這些概念判據(jù)事實(shí)上就是哲學(xué)假設(shè)，這就進(jìn)一步把是否滿足概念判據(jù)的問題，推向了潛在地接受什么樣的哲學(xué)假設(shè)的問題。例如，EPR論證在文章的一開始就開門見山地指出：“對于一種物理理論的任何嚴(yán)肅的考查，都必須考慮到那個(gè)獨(dú)立于任何理論之外的客觀實(shí)在同理論所使用的物理概念之間的區(qū)別。這些概念是用來對應(yīng)客觀實(shí)在的，我們利用它們來為自己描繪出實(shí)在的圖像。為了要判斷一種物理理論成功與否，我們不妨提出這樣兩個(gè)問題：（1）“這理論是正確的嗎？”（2）“這理論所作的描述是完備的嗎？”只有在對這兩個(gè)問題都具有肯定的答案時(shí)，這種理論的一些概念才可說是令人滿意的?！薄?〕從哲學(xué)意義上來看，這段開場白至少蘊(yùn)含了兩層意思，其一，物理學(xué)家之所以能夠運(yùn)用物理概念來描繪客觀實(shí)在，是因?yàn)槲锢砀拍钍菍陀^實(shí)在的表征，由這些表征描繪出的實(shí)在圖像，是可想象的。這是真理符合論的最基本的形式，也反映了經(jīng)典實(shí)在論思想的核心內(nèi)容；其二，如果一個(gè)理論是令人滿意的，當(dāng)且僅當(dāng)，這個(gè)理論既正確，又完備。那么，什么是正確的理論與完備的理論呢？EPR論證認(rèn)為，理論的正確性是由理論的結(jié)論同人的經(jīng)驗(yàn)的符合程度來判斷的。只有通過經(jīng)驗(yàn)，我們才能對實(shí)在作出一些推斷，而在物理學(xué)里，這些經(jīng)驗(yàn)是采取實(shí)驗(yàn)和量度的形式的?！?〕也就是說，理論正確與否是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來判定的，正確的理論就是與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合的理論。但文章接著申明說，就量子力學(xué)的情況而言，只討論完備性問題。言外之意是，量子力學(xué)是正確的，即與實(shí)驗(yàn)相符合，但不一定是完備的。為了討論完備性問題，文章首先不加證論地給出了物理理論的完備性條件：如果一個(gè)物理理論是完備的，那么，物理實(shí)在的每一元素都必須在這個(gè)物理理論中有它的對應(yīng)量。物理實(shí)在的元素必須通過實(shí)驗(yàn)和量度來得到，而不能由先驗(yàn)的哲學(xué)思考來確定?；谶@種考慮，他們又進(jìn)一步提供了關(guān)于物理實(shí)在的判據(jù)：“要是對于一個(gè)體系沒有任何干擾，我們能夠確定地預(yù)測（即幾率等于1）一個(gè)物理量的值，那末對應(yīng)于這一物理量，必定存在著一個(gè)物理實(shí)在的元素。”

文章認(rèn)為，這個(gè)實(shí)在性判據(jù)盡管不可能包括所有認(rèn)識(shí)物理實(shí)在的可能方法，但只要具備了所要求的條件，就至少向我們提供了這樣的一種方法。只要不把這個(gè)判據(jù)看成是實(shí)在的必要條件，而只看成是一個(gè)充足條件，那末這個(gè)判據(jù)同經(jīng)典實(shí)在觀和量子力學(xué)的實(shí)在觀都是符合的。綜合起來，這兩個(gè)判據(jù)的意思是說，如果一個(gè)物理量能夠?qū)?yīng)于一個(gè)物理實(shí)在的元素，那么，這個(gè)物理量就是實(shí)在的；如果一個(gè)物理理論的每一個(gè)物理量都能夠?qū)?yīng)于物理實(shí)在的一個(gè)元素，那么，這個(gè)物理學(xué)理論就是完備的。然而，根據(jù)現(xiàn)有的量子力學(xué)的基本假設(shè)，當(dāng)兩個(gè)物理量（比如，位置X與動(dòng)量P）是不可對易的量（即，XP≠PX）時(shí)，我們就不可能同時(shí)準(zhǔn)確地得到它們的值，即得到其中一個(gè)物理量的準(zhǔn)確值，就會(huì)排除得到另一個(gè)物理量的準(zhǔn)確值的可能，因?yàn)閷笠粋€(gè)物理量的測量，會(huì)改變體系的狀態(tài)，破壞前者的值。這是海森堡的不確定關(guān)系所要求的。于是，他們得出了兩種選擇：要么，（1）由波動(dòng)函數(shù)所提供的關(guān)于實(shí)在的量子力學(xué)的描述是不完備的；要么，（2）當(dāng)對應(yīng)于兩個(gè)物理量的算符不可對易時(shí)，這兩個(gè)物理量就不能同時(shí)是實(shí)在的。他們在進(jìn)行了這樣的概念闡述之后，接著設(shè)想了曾經(jīng)相互作用過的兩個(gè)系統(tǒng)分開之后的量子力學(xué)描述，然后，根據(jù)他們給定的判據(jù)，得出量子力學(xué)是不完備的結(jié)論。EPR論證發(fā)表不久，薛定諤在運(yùn)用數(shù)學(xué)觀點(diǎn)分折了EPR論證之后，以著名的“薛定諤貓”的理想實(shí)驗(yàn)為例，提出了一個(gè)不同于EPR論證，但卻支持EPR論證觀點(diǎn)的新的論證進(jìn)路。出乎意料的是，愛因斯坦卻在1936年6月19日寫給薛定諤的一封信中透露說，EPR論文是經(jīng)過他們?nèi)齻€(gè)人的共同討論之后，由于語言問題，由波多爾斯基執(zhí)筆完成的，他本人對EPR的論證沒有充分表達(dá)出他自己的真實(shí)觀點(diǎn)表示不滿。從愛因斯坦在1948年撰寫的“量子力學(xué)與實(shí)在”一文來看，愛因斯坦對量子力學(xué)的不完備性的論證主要集中于量子理論的概率特征與非定域性問題。他認(rèn)為，物理對象在時(shí)空中是獨(dú)立存在的，如果不做出這種區(qū)分，就不可能建立與檢驗(yàn)物理學(xué)定律。因此，量子力學(xué)“很可能成為以后一種理論的一部分，就像幾何光學(xué)現(xiàn)在合并在波動(dòng)光學(xué)里面一樣：相互關(guān)系仍然保持著，但其基礎(chǔ)將被一個(gè)包羅得更廣泛的基礎(chǔ)所加深或代替?！憋@然，愛因斯坦后來對量子力學(xué)的不完備性問題的論證比EPR論證更具體、更明確。EPR論證中的思想實(shí)驗(yàn)只是隱含了對非定域性的質(zhì)疑，但沒有明朗化。但就論證問題的哲學(xué)前提而言，愛因斯坦與EPR論證基本上沒有實(shí)質(zhì)性的區(qū)別。因此，本文下面只是從哲學(xué)意義上把EPR論證看成是基于經(jīng)典物理學(xué)的概念體系來理解量子力學(xué)的一個(gè)例證來討論，而不準(zhǔn)備專門闡述愛因斯坦本人的觀點(diǎn)。

二、玻爾的反駁與量子整體性

玻爾在EPR論證發(fā)表后不久很快就以與EPR論文同樣的題目也在《物理學(xué)評論》雜志上發(fā)表了反駁EPR論證的文章。玻爾在這篇文章中重申并升華了他的互補(bǔ)觀念。玻爾認(rèn)為，EPR論證的實(shí)在性判據(jù)中所講的“不受任何方式干擾系統(tǒng)”的說法包含著一種本質(zhì)上的含混不清，是建立在經(jīng)典測量觀基礎(chǔ)上的一種理想的說法。因?yàn)樵诮?jīng)典測量中，被測量的對象與測量儀器之間的相互作用通常可以被忽略不計(jì)，測量結(jié)果或現(xiàn)象被無歧義地認(rèn)為反映了對象的某一特性。但是，在量子測量系統(tǒng)中，不僅曾經(jīng)相互作用過的兩個(gè)粒子，在空間上彼此分離開之后，仍然必須被看成是一個(gè)整體，而且，被測量的量子系統(tǒng)與測量儀器之間存在著不可避免的相互作用，這種相互作用將會(huì)在根本意義上影響量子對象的行為表現(xiàn)，成為獲得測量結(jié)果或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象的一個(gè)基本條件，從而使人們不可能像經(jīng)典測量那樣獨(dú)立于測量手段來談?wù)撛蝇F(xiàn)象。玻爾把量子現(xiàn)象對測量設(shè)置的這種依賴性稱為量子整體性（whole-ness）。

在玻爾看來，為了明確描述被測量的對象與測量儀器之間的相互作用，希望把對象與儀器分離開來的任何企圖，都會(huì)違反這種基本的整體性。這樣，在量子測量中，量子對象的行為失去了經(jīng)典對象具有的那種自主性，即量子測量過程中所觀察到的量子對象的行為表現(xiàn)，既屬于量子對象，也屬于實(shí)驗(yàn)設(shè)置，是兩者相互作用的結(jié)果。因此，在量子測量中，“觀察”的可能性問題變成了一個(gè)突出的認(rèn)識(shí)論問題：我們不僅不能離開觀察條件來談?wù)摿孔蝇F(xiàn)象，而且，試圖明確地區(qū)分對象的自主行為以及對象與測量儀器之間的相互作用，不再是一件可能的事情。玻爾指出，“確實(shí)，在每一種實(shí)驗(yàn)設(shè)置中，區(qū)分物理系統(tǒng)的測量儀器與研究客體的必要性，成為在對物理現(xiàn)象的經(jīng)典描述與量子力學(xué)的描述之間的原則性區(qū)別。”〔8〕海森堡也曾指出，“在原子物理學(xué)中，不可能再有像經(jīng)典物理學(xué)意義下的那種感知的客觀化可能性。放棄這種客觀化可能性的邏輯前提，是由于我們斷定，在觀察原子現(xiàn)象的時(shí)候，不應(yīng)該忽略觀察行動(dòng)所給予被觀察體系的那種干擾。對于我們?nèi)粘Ｉ钪信c之打交道的那些重大物體來說，觀察它們時(shí)所必然與之相連的很小一點(diǎn)干擾，自然起不了重要作用?！?/p>

另一方面，作用量子的發(fā)現(xiàn)，揭示了量子世界的不連續(xù)性。這種不連續(xù)性觀念的確立，又相應(yīng)地導(dǎo)致了一系列值得思考的根本問題。首先，就經(jīng)典概念的運(yùn)用而言，一旦我們所使用的每一個(gè)概念或詞語，不再以連續(xù)性的觀念為基礎(chǔ)，它們就會(huì)成為意義不明確的概念或詞語。如果我們希望仍然使用這些概念來描述量子現(xiàn)象，那么，我們所付出的代價(jià)是，限制這些概念的使用范圍和精確度。對于完備地反映微觀物理實(shí)在的特性而言，描述現(xiàn)象所使用的經(jīng)典概念是既相互排斥又相互補(bǔ)充的。這是玻爾的互補(bǔ)性觀念的精神所在。有鑒于此，玻爾認(rèn)為，EPR論證根本不會(huì)影響量子力學(xué)描述的可靠性，反而是揭示了按照經(jīng)典物理學(xué)中傳統(tǒng)的自然哲學(xué)觀點(diǎn)或經(jīng)典實(shí)在論來闡述量子測量現(xiàn)象時(shí)存在的本質(zhì)上的不適用性。他指出：“在所有考慮的這些現(xiàn)象中，我們所處理的不是那種以任意挑選物理實(shí)在的各種不同要素而同時(shí)犧牲其他要素為其特征的一種不完備的描述，而是那種對于本質(zhì)上不同的一些實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)步驟的合理區(qū)分；……事實(shí)上，在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置中對于物理實(shí)在描述的這一個(gè)或那一個(gè)方面的放棄（這些方面的結(jié)合是經(jīng)典物理學(xué)方法的特征，因而在此意義上它們可以被看作是彼此互補(bǔ)的），本質(zhì)上取決于量子論領(lǐng)域中精確控制客體對測量儀器反作用的不可能性；這種反作用也就是指位置測量時(shí)的動(dòng)量傳遞，以及動(dòng)量測量時(shí)的位移。正是在這后一點(diǎn)上，量子力學(xué)和普通統(tǒng)計(jì)力學(xué)之間的任何對比都是在本質(zhì)上不妥當(dāng)?shù)摹还苓@種對比對于理論的形式表示可能多么有用。事實(shí)上，在適于用來研究真正的量子現(xiàn)象的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置中，我們不但必將涉及對于某些物理量的值的無知，而且還必將涉及無歧義地定義這些量的不可能性?！逼浯?，就量子描述的可能性而言，玻爾認(rèn)為，我們“位于”世界之中，不可能再像在經(jīng)典物理學(xué)中那樣扮演“上帝之眼”的角色，站在世界之外或從“外部”來描述世界，不可能獲得作為一個(gè)整體的世界的知識(shí)。玻爾把這種描述的可能性與心理學(xué)和認(rèn)知科學(xué)中對自我認(rèn)識(shí)的可能性進(jìn)行了類比。在心理學(xué)和認(rèn)知科學(xué)中，知覺主體本身是進(jìn)行自我意識(shí)的一部分這一事實(shí)，限制了對自我認(rèn)識(shí)的純客觀描述的可能性。用玻爾形象化的比喻來說，在生活的舞臺(tái)上，我們既是演員，又是觀眾。因此，量子描述的客觀性位于理想化的純客觀描述與純主觀描述之間的某個(gè)地方。

為此，玻爾認(rèn)為，物理學(xué)的任務(wù)不是發(fā)現(xiàn)自然界究竟是怎樣的，而是提供對自然界的描述。海森堡也曾指出，在原子物理學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，“我們又尖銳地碰到了一個(gè)最基本的真理，即在科學(xué)方面我們不是在同自然本身而是在同自然科學(xué)打交道?！睈垡蛩固箘t堅(jiān)持認(rèn)為，在科學(xué)中，我們應(yīng)當(dāng)關(guān)心自然界在干什么，物理學(xué)家的工作不是告訴人們關(guān)于自然界能說些什么。愛因斯坦的觀點(diǎn)是EPR論證所蘊(yùn)含的。這兩種理論觀之間的分歧，事實(shí)上，不僅是有沒有必要考慮和闡述包括概念、儀器等認(rèn)知中介的作用的分歧，而且是能否把量子力學(xué)納入到經(jīng)典科學(xué)的思維方式當(dāng)中的分歧。EPR論證以經(jīng)典科學(xué)的方法論與認(rèn)識(shí)論為前提，認(rèn)為正確的科學(xué)理論理應(yīng)是對自然界的正確反映，認(rèn)知中介對測量結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響；而玻爾與海森堡則以接受量子測量帶來的認(rèn)識(shí)論教益為前提，認(rèn)為量子力學(xué)已經(jīng)失去了經(jīng)典科學(xué)具有的那種概念與物理實(shí)在之間的一一對應(yīng)關(guān)系，認(rèn)知中介的設(shè)定成為人類認(rèn)識(shí)微觀世界的基本前提。第三，就主體與客體的關(guān)系問題而言，EPR論證認(rèn)為，認(rèn)知主體與客體之間存在著明確的分界線。這意味著，所有的主體都能對客體進(jìn)行同樣的描述，并且他們描述現(xiàn)象所用的概念與語言是無歧義的。無歧義意味著對概念或語言的意義的理解是一致的。而對于量子測量而言，對客體的描述包含了主體遵守的作為世界組成部分的描述條件的說明，從而顯現(xiàn)了一種新的主客體關(guān)系。為此，我們可以把主體與客體之間的關(guān)系劃分為三類：其一，能夠在主體與客體之間劃出分界線，所有的主體對客體的描述都是相同的，EPR論證屬于此類；其二，能夠在主體與客體之間劃出分界線，但主體對客體的描述是因人而異的，人們對藝術(shù)品的欣賞屬于此類；其三，不可能在主體與客體之間劃出分界線，主體對客體的描述包括了對測量條件的描述在內(nèi)，玻爾對EPR論證的反駁屬于此類。顯然，EPR論證隱含的主客體關(guān)系與玻爾所理解的量子測量中的主客體關(guān)系之間存在著實(shí)質(zhì)性的差別。EPR論證是沿襲了經(jīng)典實(shí)在論的觀點(diǎn)，而玻爾的觀點(diǎn)代表了他基于量子力學(xué)的形式體系總結(jié)出來的某種新的認(rèn)識(shí)。在這里，就像不能用歐幾里得幾何的時(shí)空觀來反對非歐幾何的時(shí)空觀一樣，我們也不能用經(jīng)典意義上的理論觀反對量子意義上的理論觀。因此，可以說，物理學(xué)家關(guān)于如何理解量子力學(xué)問題的爭論，在很大程度上，蘊(yùn)含了他們關(guān)于科學(xué)研究的哲學(xué)假設(shè)之間的爭論。

三、實(shí)驗(yàn)的形而上學(xué)

EPR論證不僅引發(fā)了量子物理學(xué)家關(guān)于物理學(xué)基礎(chǔ)理論問題的哲學(xué)討論，而且還創(chuàng)立了“實(shí)驗(yàn)的形而上學(xué)”，提供了物理學(xué)家如何基于形而上學(xué)的觀念之爭，最終探索出通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)其結(jié)論的一個(gè)典型案例。這一過程與尋找量子論的隱變量解釋的努力聯(lián)系在一起。量子力學(xué)的隱變量解釋的最早方案是德布羅意在1927年提出的“導(dǎo)波”理論。1932年，馮•諾意曼在他的《量子力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》一書中曾根據(jù)量子力學(xué)的概念體系提出了四個(gè)假設(shè)，并且證明，隱變量理論和他的第四個(gè)假設(shè)（即，可加性假設(shè)）相矛盾，認(rèn)為通過設(shè)計(jì)隱變量的觀念來把量子理論置于決定論體系之中的任何企圖都注定是失敗的。馮•諾意曼的這一工作在為量子論的隱變量解釋判了死刑的同時(shí)，也極大地支持了量子力學(xué)的哥本哈根解釋。有意思的是，曾是量子力學(xué)的哥本哈根解釋的支持者與傳播者的玻姆，在1951年基于量子力學(xué)的哥本哈根精神出版了至今仍然有影響的《量子理論》一書，并在書的結(jié)尾，以EPR論證為基礎(chǔ)，提出了“量子理論同隱變量不相容的一個(gè)證明”之后，從1952年開始反而致力于從邏輯上為量子力學(xué)提供一種隱變量解釋的研究。

玻姆闡述隱變量理論的目標(biāo)可以大致概括為兩個(gè)方面，一是試圖用能夠直覺想象的概念為量子概率和量子測量提供一種可理解的說明，證明為量子論提供一個(gè)決定論的基礎(chǔ)是可行的；二是希望從邏輯上表明，隱變量理論是有可能的，“不論這種理論是多么抽象和‘玄學(xué)’。”玻姆的追求顯然是一種信念的支撐，而不是事實(shí)之使然。在這種信念的引導(dǎo)下，玻姆在1952年連續(xù)發(fā)表了兩篇闡述隱變量理論的文章，在這些文章中，他用經(jīng)典方式定義波函數(shù)，假定微觀粒子像經(jīng)典粒子一樣總是具有精確的位置和精確的動(dòng)量，闡述了一種可能的量子論的隱變量解釋，最后，用一個(gè)粒子的兩個(gè)自旋分量代替EPR論證中的坐標(biāo)與動(dòng)量，討論了EPR論證的思想實(shí)驗(yàn)，并運(yùn)用量子場與量子勢概念解釋了測量一個(gè)粒子的位置影響第二個(gè)粒子的動(dòng)量的原因。

貝爾在讀了玻姆的文章之后，認(rèn)為有必要重新系統(tǒng)地研究量子力學(xué)的基本問題。貝爾試圖解決的矛盾是：如果馮•諾意曼的證明成立，那么，怎么會(huì)有可能建立一個(gè)邏輯上無矛盾的隱變量理論呢？為了搞明白問題，貝爾首先重新剖析了馮•諾意曼的關(guān)于隱變量的不可能性的證明和EPR論證中設(shè)想的思想實(shí)驗(yàn)，然后，抓住了隱變量理論的共同本質(zhì)，于1964年發(fā)表了“關(guān)于EPR悖論”的文章。在這篇文章中，貝爾引述了用自旋函數(shù)來表述EPR論證的玻姆說法，或者說，從EPR—玻姆的思想實(shí)驗(yàn)出發(fā)，以轉(zhuǎn)動(dòng)不變的獨(dú)立波函數(shù)描述組合系統(tǒng)的態(tài)，推導(dǎo)出一個(gè)不同于量子力學(xué)預(yù)言的、符合定域隱變量理論的關(guān)于自旋相關(guān)度的不等式，通常稱為貝爾不等式或貝爾定理，然后，用歸謬法了量子力學(xué)的預(yù)言和貝爾不等式相符的可能性，說明任何定域的隱變量理論，不論它的變數(shù)的本性是什么，都在某些參數(shù)上同量子力學(xué)相矛盾。貝爾還假設(shè)，如果所進(jìn)行的兩個(gè)測量在空間上彼此相距甚遠(yuǎn)，那么，沿著一個(gè)磁場方向的測量，將不會(huì)影響到另一個(gè)測量結(jié)果。貝爾把這個(gè)假設(shè)稱為“定域性假設(shè)”。從這個(gè)假設(shè)出發(fā)，貝爾指出，如果我們可以從第一個(gè)測量結(jié)果預(yù)言第二個(gè)測量結(jié)果，測量可以沿著任何一個(gè)坐標(biāo)軸來進(jìn)行，那么，測量的結(jié)果一定是已經(jīng)預(yù)先確定了的。但是，由于波函數(shù)不對這種預(yù)先確定的量提供任何描述，所以，這種預(yù)定的結(jié)果一定是通過決定論的隱變量來獲得的。貝爾后來申明說，他在“關(guān)于EPR悖論”一文中假設(shè)的是定域性，而不是決定論，決定論是一種推斷，不是一個(gè)假設(shè)，或者說，貝爾的這篇文章是從定域性推論出決定論，而不是開始于決定論的隱變量。從邏輯前提上來看，貝爾的假設(shè)更接近于愛因斯坦的假設(shè)，他們都把“定域性條件”看成是比“決定論前提”更基本的概念。因此，貝爾的工作比馮•諾意曼和玻姆的工作更進(jìn)一步地推進(jìn)了關(guān)于量子力學(xué)的根本特征的理解。貝爾的這篇文章具有劃時(shí)代的意義。它不僅成為20世紀(jì)下半葉物理學(xué)與哲學(xué)研究中引用率最高的文獻(xiàn)之一，而且為進(jìn)一步設(shè)計(jì)具體的實(shí)驗(yàn)來澄清量子力學(xué)的內(nèi)在本性邁出了決定性的一步。粒子物理學(xué)家斯塔普（HenryStapp）甚至把貝爾定理的提出說成是“意義最深遠(yuǎn)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)?！?/p>

同EPR論證一樣，貝爾的這一發(fā)現(xiàn)也不是從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出來的，而是基于哲學(xué)信念的邏輯推理的結(jié)果。此后，量子物理學(xué)界進(jìn)一步推廣貝爾定理的理論研究與具體實(shí)驗(yàn)方案的探索工作并行不悖地開展起來。而這些工作都與EPR論證相關(guān)。就實(shí)驗(yàn)進(jìn)展而言，物理學(xué)界承認(rèn)，阿斯佩克特等人于1982年關(guān)于“實(shí)現(xiàn)EPR-玻姆思想實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，支持了量子力學(xué)，針對這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，貝爾指出：“依我看，首先，人們必定說，這些結(jié)果是所預(yù)料到的。因?yàn)樗鼈兣c量子力學(xué)預(yù)示相一致。量子力學(xué)畢竟是科學(xué)的一個(gè)極有成就的科學(xué)分支，很難相信它可能是錯(cuò)誤的。盡管如此，人們還是認(rèn)為，我也認(rèn)為值得做這種非常具體的實(shí)驗(yàn)。這種實(shí)驗(yàn)把量子力學(xué)最奇特的一個(gè)特征分離了出來。原先，我們只是信賴于旁證。量子力學(xué)從沒有錯(cuò)過。但現(xiàn)在我們知道了，即使在這些非?？量痰臈l件下，它也不會(huì)錯(cuò)的?！?/p>

雖然EPR論證的初衷是希望證明量子力學(xué)是不完備的，還沒有提出量子測量的非定域性概念，但是，物理學(xué)家則通常運(yùn)用EPR思想實(shí)驗(yàn)的術(shù)語來討論非定域性問題。經(jīng)過40多年的發(fā)展，具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果使EPR論證失去了對量子力學(xué)的挑戰(zhàn)性。一方面，這些實(shí)驗(yàn)證實(shí)了非定域性是所有量子論的一個(gè)基本屬性，要求把在同一個(gè)物理過程中生成的兩個(gè)相關(guān)粒子永遠(yuǎn)當(dāng)作一個(gè)整體來對待，不能分解為兩個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，其中，一個(gè)粒子發(fā)生任何變化，另一個(gè)粒子必定同時(shí)發(fā)生相應(yīng)的變化，這種相互影響與它們的空間距離無關(guān)；另一方面，這些實(shí)驗(yàn)也表明了EPR論證提供的哲學(xué)假設(shè)不再是判斷量子力學(xué)是否完備的有效前提，而是反過來提醒我們需要重新思考玻爾在反駁EPR論證的觀點(diǎn)中所蘊(yùn)含的哲學(xué)啟迪?？偠灾珽PR論證盡管是基于哲學(xué)假設(shè)，運(yùn)用思想實(shí)驗(yàn)，來駁斥量子力學(xué)的完備性，但在客觀上，物理學(xué)家圍繞這一論證的討論，最終在思想實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上出乎意料地發(fā)展出可以具體操作的實(shí)驗(yàn)方案，并且獲得了有效的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這一段歷史發(fā)展不僅證明，無論在哲學(xué)假設(shè)的問題上，還是在物理概念的意義理解的問題上，量子力學(xué)都不是對經(jīng)典物理學(xué)的補(bǔ)充和擴(kuò)展，是一個(gè)蘊(yùn)含有新的哲學(xué)假設(shè)的理論。正是在這種意義上，物理學(xué)家玻恩得出了“理論物理學(xué)是真正的哲學(xué)”的斷言。

四、認(rèn)識(shí)論的思維方式

如前所述，EPR論證—玻姆—貝爾這條發(fā)展主線是把對物理學(xué)問題鑲嵌在哲學(xué)信念中進(jìn)行思考的。這一歷史片斷揭示出，基于哲學(xué)信念的邏輯推理在物理學(xué)的理論研究與實(shí)驗(yàn)研究中起到了積極的認(rèn)知作用。一方面，在這些探索方式中，不論是EPR論證的真理符合論假設(shè)，玻姆的決定論假設(shè)，還是貝爾的定域性假設(shè)，它們的初衷都是希望能夠把量子力學(xué)納入到經(jīng)典物理學(xué)的概念框架或哲學(xué)信念之中。另一方面，檢驗(yàn)貝爾不等式的物理學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對量子力學(xué)的支持和對貝爾不等式的違背意味著，我們不應(yīng)該依舊固守經(jīng)典物理學(xué)的哲學(xué)假設(shè)來質(zhì)疑量子力學(xué)，而是應(yīng)該顛倒過來，積極主動(dòng)地揭示量子力學(xué)蘊(yùn)含的哲學(xué)思想，以進(jìn)一步明確經(jīng)典物理學(xué)的哲學(xué)假設(shè)的適用范圍。

但是，這種視域的逆轉(zhuǎn)不是簡單地倡導(dǎo)用量子力學(xué)的哲學(xué)假設(shè)取代經(jīng)典物理學(xué)的哲學(xué)假設(shè)，也不是武斷地主張用玻爾的理論觀替代EPR論證所蘊(yùn)含的理論觀，而是提倡擺脫習(xí)以為常的自然哲學(xué)的思維方式，確立認(rèn)識(shí)論的思維方式。自然哲學(xué)的思維方式是一種本體論化的思維方式。這種思維方式是從古希臘延續(xù)下來的，追求概念與實(shí)在之間的直接的一一對應(yīng)關(guān)系，忽視或缺乏對認(rèn)知過程中不可避免的認(rèn)知中介和理論框架的考慮。從起源上來講，這種無視認(rèn)知中介的本體論化的思維方式，源于常識(shí)，是對常識(shí)的一種延伸外推與精致化。近代自然科學(xué)的發(fā)展進(jìn)一步強(qiáng)化與鞏固了這種思維方式。EPR論證也是基于這種思維方式使經(jīng)典科學(xué)蘊(yùn)含的哲學(xué)假設(shè)以具體化的判據(jù)形式呈現(xiàn)出來。然而，與過去的物理學(xué)理論所不同的是。量子力學(xué)不再是關(guān)于可存在量（beable）的理論，而是關(guān)于可觀察量（observable）的理論，“是理論決定我們的觀察內(nèi)容”這一句話，既是愛因斯坦創(chuàng)立相對論的感想，也為海森堡提出不確定關(guān)系提供了觀念啟迪。就理論形式而言，量子力學(xué)的理論描述用的是數(shù)學(xué)語言，而不是日常語言。用數(shù)學(xué)語言描述的微觀世界是一個(gè)多位空間的世界，而我們作為人類，很難直觀地想象這樣的世界，更不可能直接“進(jìn)入”這個(gè)世界來“觀看”一切。人類感知的這種局限性是原則性的，從而限制了我們對微觀世界的知識(shí)的全面獲得。用玻爾的話來說，我們對一個(gè)微觀對象的最大限度的知識(shí)不可能從單個(gè)實(shí)驗(yàn)中獲得，而只能從既相互排斥又相互補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)安排中獲得。用玻恩的話來說，在量子測量中，觀察與測量并不是指自然現(xiàn)象本身，而是一種投影。

篇6

關(guān)鍵詞： 量子力學(xué) 教學(xué)方法改革 創(chuàng)新思維

量子力學(xué)是研究微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，自誕生以來它就成功地說明了原子及分子的結(jié)構(gòu)、固體的性質(zhì)、輻射的吸收與發(fā)射、超導(dǎo)等物理現(xiàn)象。作為物理學(xué)專業(yè)的專業(yè)理論課，量子力學(xué)在物理學(xué)專業(yè)中具有極其重要的地位?，F(xiàn)代物理學(xué)的各個(gè)分支，如高能物理、固體物理、核物理、天體物理和激光物理等都是以量子力學(xué)為基礎(chǔ)，并且已經(jīng)滲透到化學(xué)和生物學(xué)等其他學(xué)科。同時(shí)量子理論還具有巨大的實(shí)用價(jià)值，半導(dǎo)體器件和材料、激光技術(shù)、原子能技術(shù)和超導(dǎo)材料等都是以量子力學(xué)原理為基礎(chǔ)的。

通過對量子力學(xué)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)最重要的基礎(chǔ)理論，還可以提高科學(xué)素質(zhì)和思想素質(zhì)，但是量子力學(xué)中的概念和解決問題的方法與經(jīng)典物理有著本質(zhì)的不同。學(xué)生普遍反映量子力學(xué)抽象、枯燥、難理解、抓不住重點(diǎn)，學(xué)習(xí)起來非常困難。針對以上問題，我對教學(xué)進(jìn)行了思考和探討，采用了一些切實(shí)可行的措施，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生更好地掌握了量子力學(xué)知識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。

一、教學(xué)過程中存在的問題

在量子力學(xué)的教學(xué)過程中，我發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)問題。

1.量子力學(xué)是一門十分抽象的課程，其中許多概念、原理都不好理解，并且量子力學(xué)從概念到解決問題的方法跟經(jīng)典物理有著根本性的區(qū)別，但是很多學(xué)生習(xí)慣性地用經(jīng)典的思想去理解量子力學(xué)，這樣就不自覺地增加了難度。比如“波粒二象性”，經(jīng)典物理認(rèn)為波動(dòng)性和粒子性是互不相關(guān)的、相互獨(dú)立的，而量子力學(xué)認(rèn)為波動(dòng)性和粒子性是微觀粒子同時(shí)具備的兩種屬性。

2.學(xué)習(xí)量子力學(xué)，數(shù)學(xué)知識(shí)是必不可少的。量子力學(xué)中有著繁雜的數(shù)學(xué)知識(shí)，例如，數(shù)學(xué)分析中的微積分，代數(shù)學(xué)中的矩陣論，數(shù)學(xué)物理方程的微分方程，復(fù)變函數(shù)，等等。在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，不少學(xué)生對已學(xué)過的數(shù)學(xué)知識(shí)掌握得不是很牢固，在推導(dǎo)公式的過程中忘記了公式所描述的物理內(nèi)涵，影響了對量子力學(xué)知識(shí)的理解。

3.由于量子力學(xué)的課時(shí)緊張，教學(xué)過程中采用了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，由教師到學(xué)生的“單向傳授”的教學(xué)形式。學(xué)生失去了主體地位，只能被動(dòng)地接受知識(shí)，學(xué)習(xí)的興趣和積極性不高，導(dǎo)致教學(xué)效率降低。

二、量子力學(xué)的教學(xué)方法改革

1.采用多種教學(xué)手段相結(jié)合的教學(xué)模式。由于量子力學(xué)的內(nèi)容抽象難懂，又是建立在一系列基本假定的基礎(chǔ)之上，不少學(xué)生很難接受，甚至認(rèn)為這門課程沒有用處。在量子力學(xué)的教學(xué)過程中，由單一的教師講授過渡到板書、錄像、課件、演示實(shí)驗(yàn)等各種手段相結(jié)合的教學(xué)模式，將圖、文、聲、像等信息有機(jī)地組合在一起，形象、直觀、生動(dòng)，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，學(xué)生可以享受到本校的教學(xué)資源，還可以突破空間的限制，享受到全國高水平的教學(xué)資源，從而豐富學(xué)生的資料庫，也為各學(xué)校的師生討論交流提供一個(gè)很好的平臺(tái)。

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，知識(shí)更新非常快。在教學(xué)中，教師應(yīng)及時(shí)將與量子力學(xué)相關(guān)的科技前沿和高新技術(shù)引入教學(xué)中，介紹與量子力學(xué)密切相關(guān)的課題，闡明科學(xué)技術(shù)中所蘊(yùn)含的量子力學(xué)原理。如我們在講解一維無限深勢阱時(shí)，將其與半導(dǎo)體量子阱和超晶格這一科學(xué)前沿相聯(lián)系；在講解隧道效應(yīng)時(shí)，將其與掃描隧道顯微鏡相聯(lián)系，進(jìn)而介紹掃描探針操縱單個(gè)原子的實(shí)驗(yàn)。同時(shí)在教學(xué)中，我們理論聯(lián)系實(shí)際，多介紹量子力學(xué)知識(shí)與材料科學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等其他學(xué)科之間的密切聯(lián)系，重點(diǎn)介紹在材料科學(xué)中的廣泛應(yīng)用，包括新材料設(shè)計(jì)、開發(fā)新材料、材料成分和結(jié)構(gòu)分析技術(shù)等。通過這種方式，學(xué)生對這一部分的知識(shí)有了直觀的認(rèn)識(shí)，從而不再感到量子力學(xué)的學(xué)習(xí)枯燥無味，同時(shí)也提高了接受新知識(shí)、學(xué)習(xí)新知識(shí)的意識(shí)和能力。

2.結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)，把物理情境的建立作為教學(xué)的重點(diǎn)。量子力學(xué)可以說無處不數(shù)學(xué)，這門學(xué)科對高級數(shù)學(xué)語言的成功運(yùn)用，正是它高深與完美的體現(xiàn)。數(shù)學(xué)雖然加深了物理問題的難度，卻維護(hù)了理論的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性。當(dāng)然這不是要求老師從頭到尾、長篇冗重地推演計(jì)算，合理地修剪枝杈既能讓學(xué)生抓住重點(diǎn)，又免使學(xué)生感到量子力學(xué)只是數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)。對于學(xué)習(xí)量子力學(xué)的同學(xué)，可以著重于對物理概念的剖析和物理圖像的描繪，繞過數(shù)學(xué)分析難點(diǎn)，通過簡化模型、對稱性考慮、極限情形和特例、量綱分析、數(shù)量級估計(jì)、概念延拓對比等得出結(jié)論。定量分析盡量只用簡單的高數(shù)和微積分、常見的常微分方程，對復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)可以不做講解，只對少數(shù)優(yōu)秀生或感興趣的同學(xué)個(gè)別輔導(dǎo)。例如，在求解本征方程時(shí)，只介紹動(dòng)量、定軸轉(zhuǎn)子能量本征值的求解；對無限深勢阱情況，薛定諤方程可類比普通物理中的簡諧振動(dòng)方程；對氫原子和諧振子的能量本征值問題，只重點(diǎn)介紹思路、方法和結(jié)論，不作詳細(xì)推導(dǎo)。

3.充分應(yīng)用類比法，講述量子力學(xué)。經(jīng)典力學(xué)是量子力學(xué)的極限情況，在教授過程中，應(yīng)盡可能找到“經(jīng)典”對應(yīng)，應(yīng)用類比方法講述量子力學(xué)中抽象的概念和物理圖像，有助于正確理解量子力學(xué)的物理圖像。用光的單縫、雙縫衍射、干涉說明光的波動(dòng)性，用光電效應(yīng)、康普頓散射說明光的粒子性，運(yùn)用這種方法有利于學(xué)生掌握光的波粒二象性。在將量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)類比的同時(shí)，還要清楚量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)在觀念、概念和方法上的區(qū)別。例如，經(jīng)典力學(xué)用位矢、速度描述物體的狀態(tài)，而量子力學(xué)用波函數(shù)描述系統(tǒng)狀態(tài)；經(jīng)典力學(xué)用牛頓第二定律描述狀態(tài)變化，量子力學(xué)用薛定諤方程描述狀態(tài)的變化。另外對于量子力學(xué)中的波粒二象性、態(tài)迭加原理、統(tǒng)計(jì)原理等都要與經(jīng)典力學(xué)中的相關(guān)概念區(qū)分開來，類比說明，闡明清楚其真正內(nèi)涵。

4.改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，采用以學(xué)生為主體的教學(xué)模式。量子力學(xué)的現(xiàn)代教學(xué)多以“教師講授”為主，同時(shí)配合多媒體課件輔助教學(xué)，教學(xué)模式較傳統(tǒng)教學(xué)有所變化，多媒體課件教學(xué)雖然能夠在一定程度上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但仍然是“填鴨式”的教學(xué)法，沒能真正地改變傳統(tǒng)教學(xué)的弊端。因此在教學(xué)過程中，要避免課堂成為教師的一言堂，鼓勵(lì)學(xué)生提問，激發(fā)學(xué)生的逆向思維和非規(guī)范性思維等，通過創(chuàng)設(shè)問題情境使師生互動(dòng)起來，提高學(xué)生學(xué)習(xí)量子力學(xué)的積極性，加深學(xué)生對這門課程的理解。還要組織學(xué)生開展相關(guān)課題討論，引導(dǎo)學(xué)生自主能動(dòng)地思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三、結(jié)語

“量子力學(xué)”是物理類專業(yè)基礎(chǔ)課程中教學(xué)的難點(diǎn)和重點(diǎn)，建立新的教學(xué)模式，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)、理解和掌握這門課程。

參考文獻(xiàn)：

［1］曾謹(jǐn)言.量子力學(xué)［M］.科學(xué)出版社，1997.

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［3］胡響明.淺談量子概念的理解［J］.高等函授學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004，（2）：29.

篇7

量子是現(xiàn)代物理的重要概念。即一個(gè)物理量如果存在最小的不可分割的基本單位，則這個(gè)物理量是量子化的，并把最小單位稱為量子。量子一詞來自拉丁語quantus，意為“有多少”，代表“相當(dāng)數(shù)量的某物質(zhì)”。

自從普朗克提出量子這一概念以來，經(jīng)愛因斯坦、玻爾、德布羅意、海森伯、薛定諤、狄拉克、玻恩等人的完善，在20世紀(jì)的前半期，初步建立了完整的量子力學(xué)理論。絕大多數(shù)物理學(xué)家將量子力學(xué)視為理解和描述自然的基本理論。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇8

[關(guān)鍵詞] 量子遺傳算法 計(jì)算機(jī)輔助配餐 營養(yǎng)膳食

目前，隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，營養(yǎng)與膳食的話題越來越受到人們的關(guān)注。商場員工、購物顧客群體每日均有較大的就餐需求，如何為這些群體提供高質(zhì)量、科學(xué)化的配餐是一項(xiàng)重要的研究課題。

一、量子遺傳算法簡介

量子遺傳算法QGA(Quantum Genetic Algorithm)的概念1996年由英國Exter大學(xué)的Ajit Narayanan和Mark Moore提出，2000年Kuk-Hyun Han將量子遺傳算法進(jìn)一步完善，并首次將其應(yīng)用于組合優(yōu)化問題。QGA是基于量子計(jì)算原理的概率優(yōu)化方法，結(jié)合了量子計(jì)算理論和進(jìn)化算法理論。它用量子位編碼來表示染色體，通過量子門的旋轉(zhuǎn)來完成進(jìn)化搜索，具有種群規(guī)模小、收斂速度快，全局尋優(yōu)能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

二、基于QGA的營養(yǎng)膳食優(yōu)選程序

營養(yǎng)配餐問題是在菜品數(shù)據(jù)庫中搜索滿足配餐對象就餐需求目標(biāo)的組合優(yōu)化問題。配餐系統(tǒng)首先需要做配餐對象的營養(yǎng)分析,根據(jù)配餐用戶的性別、年齡、身高、體重、勞動(dòng)強(qiáng)度、體重指數(shù)、體型等自然情況，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)算出配餐對象熱量及各種營養(yǎng)元素的每日需求量。

配餐系統(tǒng)根據(jù)配餐對象的熱量及各營養(yǎng)元素需求標(biāo)準(zhǔn),在菜譜表中進(jìn)行菜品優(yōu)選,組合各種菜品生成為一套或多套備選菜譜提供給配餐對象進(jìn)行選擇?；诹孔舆z傳算法的配餐系統(tǒng)將菜品數(shù)據(jù)庫中的菜品表示為染色體基因型。經(jīng)量子崩塌后產(chǎn)生的解可以表示為最終優(yōu)選生成的菜譜,假設(shè)某菜品庫中有15道菜品,量子崩塌后產(chǎn)生的解為:001001001000001,從左至右的第3、6、9、15位為1,其他位為0,代表了要選擇菜品數(shù)據(jù)庫中第3、6、9、15號共4道菜品為配餐菜譜中的配餐菜品。菜譜更新采用量子旋轉(zhuǎn)門,當(dāng)前菜譜其基因型在被旋轉(zhuǎn)門更新后,在下一代量子觀測后得到的解就會(huì)更加傾向于全局最優(yōu)解,經(jīng)過逐代進(jìn)化,系統(tǒng)最終可生成滿足配餐對象的滿意備選菜譜,實(shí)現(xiàn)全部配餐功能。量子遺傳算法中的概念和營養(yǎng)配餐中的概念對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

三、試驗(yàn)結(jié)果

為了驗(yàn)證算法的性能，本文在一個(gè)包含40道菜品的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并與現(xiàn)有的模擬退火算法解決方案進(jìn)行了比較，對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。經(jīng)測試，基于量子遺傳算法的營養(yǎng)膳食配餐系統(tǒng)可以很好地滿足實(shí)際的配餐需要，在某商場餐飲部應(yīng)用后，取得了較好的使用效果。

四、結(jié)論

量子遺傳算法在解決組合優(yōu)化問題時(shí)在搜索效果和搜索速度兩方面具備優(yōu)秀的均衡性,具備高可用性、健壯性和穩(wěn)定性。采用量子遺傳算法做為配餐核心算法在優(yōu)選速度、優(yōu)選效果等方面具有較大優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn):

[1]陳艷秋 陳霞飛等:“營養(yǎng)膳食分析與配制”營養(yǎng)軟件的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)醫(yī)學(xué)應(yīng)用.2000,13(10):526～527

篇9

【關(guān)鍵詞】量子力學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；改革

中圖分類號：041 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1006-0278（2013）04-193-01

一、引言

作為現(xiàn)代物理學(xué)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的理論基礎(chǔ)，量子力學(xué)將物質(zhì)的波動(dòng)性與粒子性統(tǒng)一起來，是研究微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的物理學(xué)分支學(xué)科。很多教師在上課時(shí)只著重于講授理論體系本身的知識(shí)，往往忽略了理論和實(shí)驗(yàn)的緊密聯(lián)系，從而導(dǎo)致它的實(shí)驗(yàn)建設(shè)一直是本課程建設(shè)的薄弱環(huán)節(jié)。充分考慮到該門課程的性質(zhì)和特點(diǎn)，我們在教學(xué)中借鑒了工科教學(xué)的模式重點(diǎn)圍繞“培養(yǎng)學(xué)生物理應(yīng)用的慣性意識(shí)與掌握量子力學(xué)基本概念和規(guī)律”的目標(biāo)開展了三類不依賴于儀器設(shè)備和環(huán)境條件的實(shí)驗(yàn)，以切實(shí)貫徹“德育為先、能力為重”和“育人為本”的原則。

二、量子力學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

為了讓學(xué)生從思想上接受并理解量子觀念，在學(xué)習(xí)中透過復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算深入理解量子力學(xué)的概念和規(guī)律，并能主動(dòng)積極地思考、解決相關(guān)問題，我們構(gòu)建了由思想、演示與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)組成的課內(nèi)課外教學(xué)平臺(tái)，以輔助量子力學(xué)的理論教學(xué)過程。

思想實(shí)驗(yàn)，又稱“假想實(shí)驗(yàn)”，是人類按照科學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)過程在頭腦中進(jìn)行的發(fā)現(xiàn)和獲取科學(xué)事實(shí)與自然規(guī)律的邏輯思維活動(dòng)，是自然科學(xué)家和哲學(xué)家經(jīng)常使用的一種十分有效的研究方法。由于不會(huì)受到主客觀條件及儀器設(shè)備的操作限制，思想實(shí)驗(yàn)可以為學(xué)生的思維互動(dòng)啟發(fā)提供有利的平臺(tái)。事實(shí)上，在量子力學(xué)建立與發(fā)展的過程中，很多思想實(shí)驗(yàn)都起到了重要的推動(dòng)作用。例如作為量子力學(xué)的創(chuàng)始人之一，奧地利物理學(xué)家埃爾溫?薛定諤提出了著名的“薛定諤之貓”的思想實(shí)驗(yàn)，它將量子理論微觀領(lǐng)域中原子核衰變的量子不確定性與宏觀領(lǐng)域中貓的生死聯(lián)系在了一起，充分體現(xiàn)了量子力學(xué)的奇異性。通過在課堂教學(xué)中講授諸如此類的思想實(shí)驗(yàn)可以給學(xué)生提供一個(gè)動(dòng)腦“做”理論的機(jī)會(huì)，這樣不僅可以使學(xué)生從理性的角度接受量子力學(xué)的基本思想并深入理解量子力學(xué)的基本概念和基本理論，還可以激發(fā)他們對課程的學(xué)習(xí)興趣，在無形中培養(yǎng)他們的理性思維、邏輯思維、創(chuàng)新意識(shí)和推理能力。

演示實(shí)驗(yàn)，即教師在課堂上借助視頻、計(jì)算機(jī)模擬等手段演示實(shí)驗(yàn)過程，展示物理現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考、分析并得出結(jié)論的過程。量子力學(xué)的建立離不開很多重要實(shí)驗(yàn)的支撐，如黑體輻射、光電效應(yīng)等。其中一些實(shí)驗(yàn)由于條件及經(jīng)費(fèi)的限制目前無法在實(shí)驗(yàn)室開展，所以我們可以充分利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源及Matlab等數(shù)學(xué)軟件構(gòu)建演示實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)，給學(xué)生提供一個(gè)動(dòng)眼“做”理論的機(jī)會(huì)。一方面，通過播放演示實(shí)驗(yàn)的視頻重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程，加強(qiáng)引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的條件、思路和方法等進(jìn)行思考和分析，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和強(qiáng)化他們的實(shí)驗(yàn)技能，幫助他們增加感性認(rèn)識(shí)，使他們體會(huì)科學(xué)的發(fā)展過程，克服抽象的物理圖景給他們帶來的困擾。另一方面，通過利用數(shù)學(xué)軟件實(shí)現(xiàn)對量子力學(xué)課程中一些問題的靜、動(dòng)態(tài)數(shù)值模擬，將抽象的量子力學(xué)結(jié)果形象直觀化，幫助學(xué)生透過復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)深入、形象地認(rèn)識(shí)微觀粒子的特征，使他們深入理解量子力學(xué)的基本原理和基本概念，提高他們運(yùn)用物理思想進(jìn)行綜合分析的能力。

知識(shí)的獲得是為了更好地服務(wù)于實(shí)踐，因此為了讓學(xué)生能將量子力學(xué)中所學(xué)到的基本理論運(yùn)用于實(shí)踐，我們在該門課程的教學(xué)中還開設(shè)了創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提供動(dòng)手“做”理論的機(jī)會(huì)。首先教師在課堂的教學(xué)中始終貫徹科研促教學(xué)的思想，有意識(shí)地結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行近代物理前沿知識(shí)的滲透。然后鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際情況與興趣并結(jié)合畢業(yè)論文自由組合選擇相應(yīng)的小課題在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行專題研究，同時(shí)對于一些學(xué)生在平時(shí)教學(xué)過程中反映出來的理解上比較模糊或難以理解的部分定期組織專題討論。該類實(shí)驗(yàn)的開設(shè)為學(xué)生提供了實(shí)踐的自由發(fā)揮空間，可以初步培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)理分析能力與結(jié)合自己的興趣自我發(fā)現(xiàn)問題并解決與專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域?qū)嶋H問題的能力及撰寫科研論文的能力，同時(shí)還增強(qiáng)了學(xué)生對量子力學(xué)課程學(xué)習(xí)的興趣和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。

篇10

自1982年理查德·費(fèi)曼（Richard Feynman）提出“量子計(jì)算機(jī)”的概念之后，人們對它頗為關(guān)注，眾多研究機(jī)構(gòu)更是試圖借此開辟計(jì)算機(jī)時(shí)代的新紀(jì)元。但是，任憑人們千呼萬喚、前赴后繼，都沒能夠徹底揭開量子計(jì)算機(jī)的面紗。那么，量子計(jì)算機(jī)到底發(fā)展到了什么樣的階段？遇到了什么障礙？此次諾貝爾獎(jiǎng)會(huì)對量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)起到什么推動(dòng)作用？量子計(jì)算機(jī)一旦面世，隨之而來的會(huì)是什么？

量子計(jì)算機(jī)是大勢所趨

所謂量子計(jì)算機(jī)，簡單來說就是利用量子攜帶信息、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，遵循量子算法進(jìn)行高速的數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算的物理設(shè)備。我們熟知的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的“心臟”依賴的是硅芯片，但是一個(gè)芯片的面積總是有限的。

硅晶體管作為在芯片上傳輸信息、處理信息的微型開關(guān)，每年都在縮小，但是，由于硅的特性和物理原理，尺寸縮?。ìF(xiàn)已達(dá)到納米級）將限制性能的提升。所以，對晶體管進(jìn)行傳統(tǒng)的尺寸的擴(kuò)展和收縮操作，不能再產(chǎn)生行業(yè)已經(jīng)習(xí)慣的更低功耗、更低成本、更高速度的處理器的效果。雖然英特爾的22納米處理器已經(jīng)面世，還計(jì)劃于2013年推出14納米處理器，對于10nm、7nm以及5nm的制程研發(fā)路線圖也已敲定，但是，只要粒子的尺度到了10的負(fù)10次方米以下，就會(huì)明顯出現(xiàn)量子特性，所以大部分物理學(xué)家堅(jiān)持認(rèn)為，摩爾定律不可能無限維持。

為了突破這道瓶頸，

IBM一直致力于研發(fā)碳納米管芯片，其研究人員在一個(gè)硅芯片上放置了1萬多個(gè)碳納米晶體管，從而能夠獲得比硅質(zhì)器件更快的運(yùn)行速度。IBM聲稱這一成果有望讓摩爾定律在下一個(gè)十年中繼續(xù)生效。但是，如何獲得高純度的碳、如何實(shí)現(xiàn)完美的制造工藝又是不可避免的問題。

因?yàn)榱孔佑?jì)算機(jī)是利用量子攜帶信息的，所以，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)面臨的挑戰(zhàn)恰恰是量子計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢所在。量子計(jì)算機(jī)中的每個(gè)數(shù)據(jù)由不同粒子的量子狀態(tài)決定，根據(jù)量子力學(xué)原理，粒子的量子狀態(tài)是不同量子狀態(tài)的疊加。所以，量子計(jì)算機(jī)計(jì)算時(shí)采用的量子比特在同一時(shí)間內(nèi)能夠呈現(xiàn)出多種狀態(tài)——既可以是1也可以是0，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)在運(yùn)算中采用的傳統(tǒng)比特在特定時(shí)間內(nèi)只能代表一個(gè)狀態(tài)——1或者0。這就是量子計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)最大的不同之處。由于量子疊加狀態(tài)的不確定性，量子計(jì)算可以同時(shí)進(jìn)行大量運(yùn)算，它的潛在應(yīng)用包括搜索由非結(jié)構(gòu)化信息構(gòu)成的數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行任務(wù)最優(yōu)化和解決此前無法解答的數(shù)學(xué)問題。所以，量子計(jì)算機(jī)是大勢所趨。

實(shí)現(xiàn)方案眾多

量子計(jì)算機(jī)以其獨(dú)特的運(yùn)算邏輯和強(qiáng)大的運(yùn)算性能吸引了無數(shù)研究機(jī)構(gòu)和科學(xué)家對其進(jìn)行研究，也相繼取得了一些成果。量子計(jì)算機(jī)以處于量子狀態(tài)的原子作為中央處理器和內(nèi)存，所以研制量子計(jì)算機(jī)，關(guān)鍵在于成功操控單個(gè)量子。相信大家一定對“薛定諤的貓”這一理論并不陌生，關(guān)在密閉籠子里的貓，由于量子狀態(tài)的不確定性，人們永遠(yuǎn)不知道它是活著還是死亡。所以，處于宏觀世界的我們?nèi)绾尾拍軌蛴行Р倏匚⒂^世界的粒子，是極大的難題。從理論上講，量子計(jì)算機(jī)有幾十種體系，從實(shí)驗(yàn)上也有十幾種實(shí)現(xiàn)方法。

阿羅什帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)利用微米量級的高反射光學(xué)微腔實(shí)現(xiàn)了單個(gè)原子輻射光子的操作；瓦恩蘭的團(tuán)隊(duì)則利用可結(jié)合激光冷卻技術(shù)，在離子阱中實(shí)現(xiàn)了單個(gè)離子的囚禁；IBM的托馬斯·沃森研究中心組建了一支龐大的研究團(tuán)隊(duì)，依賴耶魯大學(xué)和加州大學(xué)圣巴巴拉分校過去幾年在量子計(jì)算領(lǐng)域取得的進(jìn)展，意欲基于微電子制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算；美國普林斯頓大學(xué)物理副教授杰森·培塔表示，他和加州大學(xué)圣巴巴拉分校的科學(xué)家利用電子的自旋特性，尋找到了操控電子的方法；利用聲波和超導(dǎo)材料，也可以實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)的拓展；總部位于加拿大的D-Wave公司的量子芯片使用了特殊的鈮金屬（元素符號Nb，一種類似于銀，柔軟的、可延展的金屬）材料，在低溫下呈超導(dǎo)態(tài)，其中的電流有順時(shí)針、逆時(shí)針以及順逆同時(shí)存在的混合狀態(tài)，而這正可以用來實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算。

眾多方法中，最值得一提的便是阿羅什和瓦恩蘭的做法。阿羅什構(gòu)造了一個(gè)腔，把單個(gè)光子囚禁在光腔里，實(shí)現(xiàn)量子的操控，再往腔里放入單個(gè)原子，使原子和光子相互作用，通過腔的損耗來調(diào)控它們的狀態(tài)。瓦恩蘭捕獲離子的方法，是用一系列電極營造出一個(gè)電場囚籠，離子如被裝進(jìn)碗里的玻璃球，而后，用激光將離子冷卻，最終，最冷的一個(gè)離子安靜地待在碗底。他們獨(dú)立發(fā)明并優(yōu)化了測量與操作單個(gè)粒子的實(shí)驗(yàn)方法，而且單個(gè)粒子在實(shí)驗(yàn)過程中還能保持量子的物理性質(zhì)。

中國科學(xué)院院士郭光燦這樣評價(jià)阿羅什和瓦恩蘭的成就：量子計(jì)算這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)取得了飛速發(fā)展，現(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)超過當(dāng)初的技術(shù)，但是起點(diǎn)是他們。我們現(xiàn)在關(guān)注的不是單個(gè)離子，而是多個(gè)離子的糾纏，比如兩個(gè)腔怎么連在一起，這是將來要做的，此外，還會(huì)有各種各樣的腔，比如光學(xué)腔、物體腔和超導(dǎo)腔等?，F(xiàn)在做量子計(jì)算機(jī)，實(shí)際上就是做芯片，把很多離子糾纏在一起，分到各個(gè)區(qū)里面，如果這一步能實(shí)現(xiàn)，量子計(jì)算機(jī)有希望在這方面實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)性突破。

過程艱難 但前景樂觀

自“量子計(jì)算機(jī)”的概念提出到現(xiàn)在的30年間，科學(xué)家們紛紛涉足，不管是在理論方面，還是實(shí)踐方面，都取得了一些不可忽視的成就。

近幾年來，量子計(jì)算機(jī)的領(lǐng)域更是全面開花，量子計(jì)算機(jī)不再是人們“只聞其名，不見其形”的概念型產(chǎn)品。英國布里斯托爾大學(xué)等機(jī)構(gòu)以奧布賴恩為領(lǐng)導(dǎo)的研究人員更是在新一期美國《科學(xué)》雜志上宣布，成功研發(fā)出一種可用于量子計(jì)算的硅芯片。奧布賴恩表示，利用這種芯片技術(shù)，10年內(nèi)可能就會(huì)研制出超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的量子計(jì)算機(jī)。

想要研制出實(shí)用的量子計(jì)算機(jī)，需要面臨科學(xué)技術(shù)方面的多重挑戰(zhàn)，其中最主要的兩大障礙就是：如何讓粒子長時(shí)間保持量子狀態(tài)，即保持相干性；如何讓盡量多的粒子實(shí)現(xiàn)共同計(jì)算，即實(shí)現(xiàn)量子糾纏。阿羅什和瓦恩蘭給出的實(shí)驗(yàn)方法均成功地打破了這些障礙，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)性的突破。近幾年來，研究人員以他們的研究成果為出發(fā)點(diǎn)，不斷探索，取得了快速進(jìn)展，可謂前景樂觀。

需要注意的是，量子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)會(huì)將網(wǎng)絡(luò)安全置于非常危險(xiǎn)的境地，給現(xiàn)有的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)體系以及國防帶來潛在威脅。目前大部分的網(wǎng)絡(luò)保密是使用“RSA公開碼”的密碼技術(shù)。想要破譯這種密碼，就要對大數(shù)分解質(zhì)因子，這是極其困難的。按照現(xiàn)有的理論計(jì)算，分解一個(gè)400位數(shù)的質(zhì)因子，用目前最先進(jìn)的巨型計(jì)算機(jī)也需要用10億年的時(shí)間，而人類的歷史才不過幾百萬年。然而，量子計(jì)算機(jī)能夠借助其強(qiáng)大的運(yùn)算功能瞬間完成密碼破譯，這嚴(yán)重動(dòng)搖了RSA公共碼的安全性。

目前，量子計(jì)算機(jī)給人們的印象不過類似于一個(gè)玩具，娛樂價(jià)值似乎更高一些，但是在不久的將來，它一定能夠引領(lǐng)計(jì)算機(jī)世界的潮流。

相關(guān)鏈接

量子計(jì)算機(jī)發(fā)展簡史

1982年，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德·費(fèi)曼（Richard Feynman）提出“量子計(jì)算機(jī)”的概念。

1985年，英國牛津大學(xué)的D. Deutsch進(jìn)一步闡述了量子計(jì)算機(jī)的概念，并且證明了量子計(jì)算機(jī)比經(jīng)典圖靈計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)大的功能。

1994年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的專家彼得·秀爾（Peter Shor）證明量子計(jì)算機(jī)能夠完成對數(shù)運(yùn)算，而且速度遠(yuǎn)勝傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。

2005年，世界第一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)原型機(jī)在美國誕生，它基本符合了量子力學(xué)的全部本質(zhì)特性。

2007年2月，加拿大D-Wave系統(tǒng)公司宣布研制成功16位量子比特的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)。

2009年，世界第一臺(tái)通用編程量子計(jì)算機(jī)在美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院誕生。

2010年1月，美國哈佛大學(xué)和澳洲昆士蘭大學(xué)的科學(xué)家利用量子計(jì)算機(jī)準(zhǔn)確算出了氫分子所含的能量。

2010年3月，德國于利希研究中心發(fā)表公報(bào)：該中心的超級計(jì)算機(jī)JUGENE成功模擬了42位的量子計(jì)算機(jī)。