量子物理学范文精选

量子物理学范文第1篇

本书是玻姆力学的几位追随者，在他们几十年研究工作的基础之上，为推广和普及玻姆力学而撰写的一部专著。作者们认为，玻姆力学是纳入了隐变量概念的一种精确的物理理论，一种对于自然界量子描述的客观理论，一种没有量子哲学的量子理论。它坚持了量子理论必须描写客观实在。其基本思想是粒子被一个波导引，在物理空间中运动，这个波的波函数满足薛定谔方程，而粒子在组态空间的运动由依赖于波函数的速度通过引导方程确定。本书从这两个联立方程出发，详细地阐述了玻姆力学在各个方面的应用，它的相对论推广以及如何获取人们所熟知的量子力学规则。

全书内容在第1章引言之后分成3部分，总共12章：第1部分为量子平衡，含第2-4章：2. 量子平衡和绝对不确定性起源；3. 量子平衡和量子理论中算符作为可观测量的作用；4. 量子哲学：鸟瞰科学推理。第2部分为量子运动，含第5-8章：5. 通向经典世界的七个步骤；6. 关于穿过表面的量子概率流；7. 关于玻姆力学中速度的弱测量；8. 从玻姆力学导出的拓扑因子。第3部分为量子相对论，含第9-12章：9. 超面玻姆-狄拉克模式；10. 玻姆力学和量子场论；11. 没有观察者的量子时空：本体论行为和量子引力的概念基础；12. 实在性和量子理论中波函数的作用。

这是一部对近20年分布在各种期刊和书籍中的相关文章修改补充而成的高水平量子理论专著。作者选择的内容尽可能做到了全面和广泛，概念准确，推导简洁。全书自成一体，很便于有一定量子力学知识的数学家、物理学家和自然哲学家阅读。对量子理论的深刻含意和量子哲学感兴趣的所有的教学及研究人员，特别是高年级的大学生和研究生，本书都是一本很有价值的参考书。

丁亦兵，教授

（中国科学院大学）

量子物理学范文第2篇

本书的主要目的，就是要证明这样的替代物是存在的，它与50年前人们讨论的所谓唯象随机量子力学以及随机零点场理论密切相关。这是一种涨落场，属于经典Maxwell方程的解，但是在零温下有非零平均能。作者们认为量子化源于经典物理与这种零点场涨落紧密联系的深刻随机过程，而量子力学的基本理论建筑在第一原理的基础上，这个原理揭示从更深层次的随机过程引发的涌现（Emergency，或译突现）现象的量子化。

作者们在本书所呈现的理论观点是经过长时间的努力寻找而获得的答案。长期以来，科研人员试图寻找答案的以下问题：哪些概念对量子力学的发展起重要作用；是什么为这些概念提供了物理基础；量子力学背后的物理学的最新发现中，有哪些对这些问题的回答形成了综合的和自洽的新的理论框架。

作者认为任何物质系统都是一个开放系统，它们永久地接触随机零点辐射场，并与其达到平衡状态。从这个基础出发，导出量子力学形式体系的核心以及非相对论QED的相对论修正，同时揭示了基本的物理机制。本书打开了通向进一步探索并揭示物理的新大门。读者会看到，这一任务远没有结束，仍存在很多问题没有考察到，期待进一步研究。

本书阐明了量子理论一些核心特点的根源，诸如原子的稳定性，电子自旋，量子涨落、量子非定域性和纠缠。这里发展的理论重新确认了诸如实在性、因果性、局域性和客观性等基本的科学原理

全书内容共分10章：1.量子力学：某些问题；2.唯象随机方法：通向量子力学的简捷途径；3.普朗克分布，涨落零点场的一个必然推论；4.通向薛定谔方程的漫长旅途；5.通向海森伯量子力学之路；6.超越薛定谔方程；7.解开量子纠缠； 8.量子力学的因果性、非定域性和纠缠； 10.零点场波（和）物质。

本书适合熟悉量子力学的最基本概念和结果的读者阅读。其内容适用于从事理论物理、数学物理、实验物理、量子化学和物理哲学的研究人员、研究生和教师参考。

丁亦兵，教授

（中国科学院大学）

Ding Yibing，Professor

（The University，CAS）Ignatios Antoniadis et al

Supersymmetry After the

Higgs Discovery

2014

http：///book/

10.1007/978-3-662-44172-5

量子物理学范文第3篇

2012年诺贝尔物理学奖结果正式揭晓。10月9日，瑞典皇家科学院宣布，将2012年诺贝尔物理学奖分别授予法国物理学家塞尔日·阿罗什和美国物理学家戴维·瓦恩兰，以表彰他们在量子物理学方面的卓越研究。

这两位物理学家用突破性的实验方法，使单个粒子动态系统可被测量和操作。他们独立发明并优化了测量与操作单个粒子的实验方法，而实验中还能保持单个粒子的量子物理性质，这一物理学研究的突破在之前是不可想象的。

通过巧妙的实验方法，阿罗什和瓦恩兰的研究团队都成功地测量和控制了非常脆弱的量子态，这些新的实验方法使他们能够检测、控制和计算粒子。

单个粒子极难俘获

在基本粒子所处微观层面上，单个粒子一方面难以与周围环境分离，另一方面是一旦与周围环境相互作用，随即失去量子特性；另外，如果两个粒子相互作用，即使两者分离，互动作用会继续存在。瑞典皇家科学院也认为，单个粒子很难从周围环境中隔离观测，一旦它们与外界发生交互，通常会失去神秘的量子性质，从而无法观测到量子物理学中很多奇特现象。

相当长一段时期内，量子物理学理论所预言的诸多神奇现象，难以在实验室环境下直接“实地”观测和验证，只存在于研究人员的“思维实验”中。

评委会认定，两位诺贝尔获奖者“开启量子物理学实验新时代的大门，显示不必损毁量子粒子个体，就可以直接观测它们”。

两位获奖者的实验方法有很多相似之处，瓦恩兰困住带电原子或离子，通过光或光子来控制和测量它们；而阿罗什却让原子通过一个陷阱，从而控制和测量被困光子和光的粒子。

微观与宏观世界有何不同

物理世界分成宏观和微观两个层面，宏观是人眼能见到，能够操纵的现实世界，而微观层面则由极小无比的量子构成，在微观世界中的量子，有着宏观世界无法想象的特性。

对此，物理学界有一个很著名的说法：“薛定谔的猫”，是关于量子理论的一个理想实验的体论。其中，猫相当于微观世界里的量子，可以同时存在于两个不同的状态中，如“死”与“活”，只有进入宏观世界时，这种状态才会被打破。

在量子世界中，量子可以同时处于A地和B地，但在宏观世界中，一个人无法同时存在于左边的屋子和右边的屋子里。

目前，获奖的物理学家就在挑战这种极限，试图在微观和宏观之间挂钩，物理学家们的想法是，把微观的系统尽可能做大，先控制一个离子的叠加状态，然后控制几个，再几十个，希望有朝一日，能够足够大到进入宏观层面。

如何在微观世界“捕粒子”

法国与美国的这两位科学家一同得奖，是因为他们有一个共同性，即能够操纵微观世界里的单个量子。戴维·瓦恩兰所做的工作，是用激光冷却带电的离子，令其处于温度极低的状态，能量也降到最低，这样，原先能量和状态极其不稳定的离子就被“囚禁”了，然后就可以用激光操纵这些单个离子的内部状态。

戴维·瓦恩兰做的系统称为“离子井”，就好像把离子陷在井里一样，目前他在这项研究取得的成果，处于世界最高水平。

而获奖的法国科学家塞尔日·阿罗什则采用了另一种方式，即微波为主，激光为辅的方式来操纵单个原子的量子状态，其系统被称为“微波枪”。

阿罗什与瓦恩兰的研究成果能够检测、控制和计算粒子。以前，粒子被测量和操作只有理论上能够办到。毕竟单个粒子很难从周围环境中隔离观测，一旦它们与外界发生交互，通常会失去神秘的量子性质，使得量子物理学中很多奇特现象无法观测到。

两位获奖者通过实验，能够直接观察单个粒子却不对其产生破坏，开辟了量子物理学实验领域的新时代。

量子光学研究向应用发展

量子光学领域自上世纪80年代之后开始迅速发展。塞尔日·阿罗什和戴维·瓦恩兰两位获奖者在这一领域均研究多年，两位获奖者首次让这个领域的研究向应用层面发展，让新一代的超级量子计算机的诞生有了初步的可能。

科学界认为，下一代计算机将是建立在量子层面的，它将比传统的计算机数据容量更大，数据处理速度更快。未来的量子计算机，将彻底改变我们的日常生活，实现对当今的经典计算机“史无前例的超越”。

这些研究也在极端精准的光子钟领域有着重大贡献。光子钟是世界上最精准的钟，比目前的最精准的铯原子钟还要精确好几百倍。这种精密测量技术将对未来的“时间”概念提出新的标准。

这些研究成果还将在航空航天、GPS导航和军事国防等领域产生深远影响。现今，我国的量子光学在某些方面处于世界领先水平，如实现了量子层面较远距离的“瞬间转移”，但采用的技术总体上还较为简单，不过有些大学已经开始引入“离子井”这样复杂高尖端的系统。（摘编自《新京报》）

档案：

塞尔日·阿罗什是法国人，现居巴黎，1944年9月11日出生于摩洛哥，1971年他从法国第六大学获得博士学位，现为法兰西学院教授兼量子物理学会主席，同时他也是法国、欧洲和美国物理学会会员。阿罗什的获奖，使法国获得诺贝尔奖的科学家达到了55人。阿罗什主要研究领域是量子光学和量子信息科学。

戴维·瓦恩兰是美国物理学家，1944年出生于美国密尔沃基。1970年，他从哈佛大学获得博士学位。现供职于美国国家标准与技术研究院和科罗拉多大学波尔得分校。瓦恩兰现为美国国家标准与技术研究院离子储存组组长。

量子物理学范文第4篇

作者认为量子和量子化是20世纪物理学中最伟大的发现。尽管量子力学现象并没有对仍为经典物理学所支配的我们的意识世界构成直接冲击，但量子力学已经成了物质和辐射的所有现象的理论基础，而且也将是21世纪文明的一切方面的基础。作为大学物理学中的主要学科，量子力学的卓越教科书并不鲜见，许多成功的教材采用公理化方法，从一组基本公理出发建立量子力学的理论体系，然后借助于一系列数学步骤发展它的全部推论。但是量子力学究竟是怎么来的？我们能够理解对于这样一种抽象形式所对应的解释吗？近几十年来关于这些问题的详细讨论有许多著作面世，特别值得一提的是1967年出版的“量子力学起源”（Source of Quantum Mechanics，B.L.van der Waerden 著）和1992年-2001年出版的6卷集“量子理论的历史发展”（The Historical Development of Quantum Theory，Mehra and Rechenberg 著）等，都得到了广泛的好评。但作者认为这些优秀著作通常内容很深，需要读者具有很强的经典与量子物理的基础。

作者曾于2003年撰写了“物理学中的理论概念”（Theoretical Concepts in Physics）一书，从历史角度重新思考物理学的基础，讨论了到量子发现与被物理学界接受为止的经典物理学和相对论理论概念的发展。本书是作者对于量子物理继续作出的努力。作者假定读者熟悉不超过大学二年级水平的物理与数学知识，力求采用的数学不失严格性而尽可能简单，使最后一年的大学生在阅读时不会遇到麻烦。

全书内容分成3个部分，共18章：第1部分 量子的发现，含第1-3章：1.1895年的物理学与理论物理学；2.普朗克和黑体辐射；3.爱因斯坦和量子，1900-1911。第2部分 氢原子的波尔模型，含第4-8章：4.Sommerfeld 和Ehrenfest-推广的波尔模型；5.爱因斯坦系数，波尔对应原理和第一个选择定则；6.理解原子光谱——可加量子数；周期表的波尔模型和自旋起源；7.波尔的元素周期表模型和自旋的起源；8.波粒二象性。第3部分 量子力学的发现，含第9-17章：9.旧量子论的失败及其重生的原因；10.海森伯的突破性进展；11.矩阵力学；12.狄拉克的量子力学；13.薛定谔和波动力学；14.矩阵力学与波动力学的殊途同归；15.自旋和量子统计；16.量子力学的解释；17.一个时代结束之后。

作者特别强调本书不是一部量子力学的教科书，而是专为高年级大学生、物理学家、历史学家和物理哲学家撰写的一部专著，可以看作是标准教材的补充，可以增强对于量子物理学的理解和欣赏。本书对浩瀚的物理学史的文献与专著进行了汇总，通过引人注目的叙述，提供了物理学家和数学家实际工作的许多范例。与其他教科书相比，本书特别赞赏在数学、理论与实验之间的交流，并在这种思想指导下对于帮助读者深入理解量子力学的发展做了最大的努力。

丁亦兵，教授

（中国科学院大学）

量子物理学范文第5篇

我们都很熟悉“蝴蝶效应”，那么当这个世界各个角落的无数只蝴蝶同时扇动翅膀，这个世界将会发生什么?更进一步，如果把人类历史某一刻存在的每个人比喻成一只只蝴蝶，他们进行着的’行为比喻成蝴蝶翅膀的扇动，那么随之又会引发怎样的历史事件?也许正是意识到在“混沌理论”应用于人类世界的不可预测性，才有了卡尔·波普尔的《历史决定论的贫困》，如果我没有猜错，尼尔·费格森敢于虚拟历史，并且结集为《虚拟的历史》正是因为卡尔·波普尔为其提供了坚实的理论基础。

《虚拟的历史》中提到的重大的历史事件，有些我们相对熟悉，有些不熟悉，为了便于理解尼尔·费格森所称的“反事实设想”我们不妨先举一个我们熟悉的历史事件：

“如果亨利八世没有爱上安妮·博林，那就不会产生现在的美国，这听上去颇为合理。因为正是这场恋爱使得英国与罗马教廷决裂，不承认其将美洲赐予西班牙和葡萄牙的做法。而如果英国保持天主教国家的性质，美国很可能到现在还是西属美国的一部分。”(罗素《自由与组织》)

这就是典型的“反事实设想”，正如尼尔·费格森所定义的：“我们要进行的反事实设想不能只是幻想，而应该是以混乱世界中合理可能性的估测为基础对过去进行的模拟设想(也就是‘虚拟历史’的由来)。”

《虚拟的历史》30多万字，尼尔·费格森的导言《虚拟的历史：有关过去的一种“混沌”理论》就差不多有洋洋10万言之巨，在导言里，尼尔·费格森除了在自己的老本行历史里随意穿行，对其他理论及著作的熟悉也无不让人惊叹，比如他熟悉黑格尔、马克思等哲学家，他熟悉托尔斯泰、陀思妥耶夫斯基、博尔赫斯等文学世匠，除了人文领域，自然科学领域他也并不陌生，他知道“混沌”理论、知道“熵”，知道量子力学，那么他知道这些对于他的“反事实设想”又有什么用呢?你可问对了，别的不说，博尔赫斯的名篇《小径分岔的花园》其实想说的是“时间永远不停地在分岔，指向无数个未来。”也就是说历史有无数种可能性，并且是同时存在的。而量子力学最著名的原理就是测不准原理，说明白点就是一个电子完全可以同时在两个地方存在，应用于人类历史就是在历史的分叉口，绝然相反的两个历史事件完全可以同时发生，熟悉卡尔·波普尔身世的人自然知道他的《历史决定论的贫困》与现代科学特别是现代物理学的渊源。

尼尔·费格森不厌其烦地引用哲学、文学、物理学经典，引用他们的动机他自己所说的再清楚不过：“如果这一代历史学家能像关注社会学、人类学与文学理论那样关注数学、物理学乃至古生物学，这本书或许10年前就出现了”、“历史将成为一个不同科学学科的一个混合物，从气象学到法理学，每一种学科都会发挥自己的作用，而理想的历史学家将是一个全才。”至于为什么要“虚拟”历史，进行“反事实设想”他终于可以说清了：“如果一切历史都是(有可记载的)思想的历史，我们自然应该对人们曾思考过的一切可能的结果给予同等的重视，如果历史学家根据实际发生的那个结果抹杀了人们认为合理的其他的结果，他就别指望能‘真实地’再现过去，因为仅仅考虑已经实现的可能性实际上犯了最基本的目的论的错误。”

厘清了尼尔·费格森的“反事实设想”理念，再来阅读《虚拟的历史》就容易得多了。在《虚拟的历史》涉及的历史事件中我们看到了政客们的争吵、权衡、讨价还价，看到了各种势力的明争暗战，看到了野心家们的美梦，黑暗中人们的挣扎，不幸中人们的哭泣，而在纷纷扰扰的“混沌”之中，历史完全可以是另外一个样子：查理一世不会被处死、美国不会独立、爱尔兰完全可以是在英国统治下的高度自治、100年前德国主宰下的“欧盟”、希特勒统治下的英国、希特勒统治下的欧洲、不一样的冷战、肯尼迪执政下的越战持续、苏共领导下的苏联帝国的千年不倒，而这一切都只是无数种“反事实设想之一”。所有的“反事实设想”比之真实发生的历史，也许更好，也许更坏，但无论如何是不可预测的，谁叫历史是“贫困”的呢?

量子物理学范文第6篇

1.黑体辐射

任何固体或液体,在任何温度下都在发射各种波长的电磁波,许多科学家在开展有关热辐射的实验时,发现同一物体在一定温度下所辐射的能量,在不同光谱区域的分布是不均匀的,温度越高,光谱中与能量最大的辐射所对应的波长也越短,同时随着温度的升高,辐射的总能量也增加。人们急于知道辐射强度与光波长之间的函数关系,维恩和瑞利―金斯分别发表了两个公式,试图解决这一问题。

辐射强度随波长变化的规律

维恩定律 维恩面对当时科学界正在寻找理想黑体终无所得而束手无策时,他却充分地显示了自己的才能。他指出,在一定温度下的辐射密度可以通过反射壁包围辐射区域的绝热收缩或绝热膨胀,转变到另一温度的辐射,从而得出了黑体辐射的能量按波长(或频率)分布的公式,又称维恩公式:

(,T)=A3e-B/T

由上图可见,这个公式的短波部分同实验数据很好符合,并足以解释为什么光谱的极大强度在黑体的温度升高时愈来愈向短波方向移动,而在长波区不符。

瑞利―金斯定律 瑞利应用经典统计力学和电磁理论来计算一个封闭腔的热辐射。他指出,随着封闭腔被加热,那么腔中将建立一个电磁场,这个电磁场可分解成为一个具有不同频率和不同方向的驻波系统,每一个这样的驻波就是电磁场的一个基本状态。于是在一定频率间隔内的场能的计算变为去导出基元驻波的个数,由此得到一个新的热辐射公式。

同样在长波区和实验结果符合,而在短波区不符。而且当波长接近紫外时,根据公式T=KT随着频率的增大,与实验的差距越来越大。由上式可见,当ν∞时,T∞。这显然是荒谬的,因为实验结果表示,随着波长的减小,T应趋向于零。但瑞利―金斯等人得出的共识,是根据经典物理的理论严密推导的,理论值与实验值在短波区的南辕北辙,使人们不得不称之为“紫外灾难”。

紫外灾难也就是经典物理的灾难。

对于同一个问题,只是由于科学家从不同的前提出发居然得出了两个非常不同的公式,这自然引起了科学家的极大兴趣,他们都企图在短时间内找到一种统一的理论,能够完美地解释实验的整个结果。但经过仔细分析后才发现问题并不那么简单,因为公式是严格地从经典物理理论出发,从能量均分原则出发推导出来的,思想明确,逻辑严密,无可挑剔。为了克服这个困难,科学家做了各种尝试,在经典的范围内无论如何也建立不起一个完整的理论。

2.普朗克“量子”概念的提出

从1895年起,普朗克就开始研究这个问题。起初只是一个简单的想法支配着他:如果能像瑞利―金斯那样通过另一途径把玻尔兹曼定律和维恩定律结合起来,也许能获得一些合理的东西。1900年普朗克尝试寻找一个不与观测资料相矛盾的普遍公式,并试着应用了一个热力学上凑合出来的假定,再运用数学技巧――内插法推导出了一个公式。我们称为普朗克公式:

(,T)=•

式中c是光速(2.998×108m•s-1),T-黑体绝对温度(K,T=t+273k),k是玻尔兹曼常数,h是一个新引入的常量,后称普朗克常数6.626×10-34J•S

当ν0,即在长波范围,普朗克定律变为瑞利―金斯公式。

当ν∞,即在短波范围,又与维恩定律一致。

这个公式相当复杂,又没有明显的物理意义,奇怪的是这个公式又与当时的测量值极好地相符合。只有一点使普朗克费解,这个公式不能从经典定律中推导出来,经典能量的概念和他的公式是格格不入的。普朗克决心寻找隐藏在公式后面的物理实质。他为这种与经典物理格格不入的观念深感不安,只是在经过十多年的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终之后,终于放弃了经典的能量均分原理,提出了一个完全背离经典物理学的假设。

3.普朗克量子假说

空腔内辐射原子象谐振子,并假定每个谐振子以给定的频率振荡,其能量(称为能量子)为:=hv谐振子可能的能量值为:E=nhv(n=0,1,2…)式中n是一个正整数,叫做量子数;h是比例常数,叫做普朗克常数,其实验值为h=6.6256×10-34J•S。这是物理学史上第一次提出量子的概念。由于这一概念的革命性和重要意义,普朗克获得了1918年诺贝尔物理学奖。

普朗克的能量子思想,为当时从事解释其他有关现象的许多物理学家提供了新的思想,从而导致了量子论的诞生以及迅速发展。1900年12月4日普朗克,在德国物理学会宣读了一篇题为《关于正常光谱的能量分布定律》的论文,该理论解决了理论与实验不一致的困难,该日就视为量力论的诞生日。量子化提出具有重大的意义:量子概念是为克服经典物理学在对黑体辐射解释上等困难而提出来的,这一概念却彻底打破了自牛顿和莱布尼兹创立微积分以来,人们所建立的“自然元飞跃”,即一切过程都是连续变化的这一古老传统观念,是人类认识自然的又一重大飞跃,开创物理学的新纪元。

参考文献:

1.郭奕玲,沈慧君.物理学史.清华大学出版社,1997年.

2.刘筱莉,仲扣庄.物理学史.南京师范大学出版社,2001年.

量子物理学范文第7篇

关键词：量子力学；教学改革；物理思想

作者简介：王永强（1980-），男，山西河曲人，郑州轻工业学院技术物理系，讲师。（河南?郑州?450002）

基金项目：本文系郑州轻工业学院第九批教学改革项目“《量子力学》课程体系与教学内容的综合改革和实践”资助的研究成果。

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）20-0070-02

“量子力学”是20世纪物理学对科学研究和人类文明进步的两大标志性贡献之一，已经成为物理学专业及部分工科专业最重要的基础课程之一，是学习“固体物理”、“材料科学”、“材料物理与化学”和“激光原理”等课程的重要基础。通过这门课程的学习，学生能熟练掌握量子力学的基本概念和基本理论，具备利用量子力学理论分析问题和解决问题的能力。同时，这门课程对培养学生的探索精神和创新意识及科学素养亦具有十分重要的意义。然而，“量子力学”本身是一门非常抽象的课程，众多学生谈“量子”色变，教学效果可想而知。如何激发学生学习本课程的热情，充分调动学生的积极性和主动性，提高量子力学的教学水平和教学质量，已经成为摆在教师面前的重要课题。近年来，笔者在借鉴前人经验的基础上，结合郑州轻工业学院（以下简称“我校”）教学实际，在“量子力学”的教学内容和教学方法方面做了一些有益的改革尝试，取得了较好的效果。

一、“量子力学”教学内容的改革

量子力学理论与学生长期以来接触到的经典物理体系相去甚远，尤其是处理问题的思路和手段与经典物理截然不同，但它们之间又不无关联，许多量子力学中的基本概念和基本理论是类比经典物理中的相关内容得出的。因此，在“量子力学”教学中，一方面需要学生摒弃在经典物理学习中形成的固有观念和认识，另一方面在学习某些基本概念和基本理论时又要求学生建立起与经典物理之间的联系以形成较为直观的物理图像，这种思维上的冲突导致学生在学习这门课程时困惑不堪。此外，这门课程理论性较强，众多学生陷于烦琐的数学推导之中，导致学习兴趣缺失。针对以上教学中发现的问题，笔者对“量子力学”课程的教学内容作了一些有益的调整。

1.理清脉络，强化知识背景

从经典物理所面临的困难出发，到半经典半量子理论的形成，最终到量子理论的建立，对量子力学的发展脉络进行细致的、实事求是的分析，特别是对量子理论早期的概念发展有一个准确清晰的理解，弄清楚到底哪些概念和原理是已经证明为正确并得到公认的，还存在哪些不完善的地方。这样一方面可使学生对量子力学中基本概念和基本理论的形成和建立的科学历史背景有一深刻了解，有助于学生理清经典物理与量子理论之间的界限和区别，加深他们对这些基本概念和基本理论的理解；另一方面，可使学生对蕴藏在这一历程中的智慧火花和科学思维方法有一全面的了解，有助于培养学生的创新意识及科学素养。比如：对于玻尔理论，由于对量子化假设很难用已经成形的经典理论来解释，学生往往会觉得不可思议，难以理解。为此，在讲解这部分内容时，很有必要介绍一下玻尔理论产生的历史背景，告诉学生在玻尔的量子化假设之前就已经出现了普朗克的量子论和爱因斯坦的光量子概念，且大量关于原子光谱的实验数据也已经被掌握，之前卢瑟福提出的简单行星模型却与经典物理理论及实验事实存在严重背离。为了解决这些问题，玻尔理论才应运而生。在用量子力学求解氢原子定态波函数时，还可以通过定态波函数的概率分布图，向学生介绍所谓的玻尔轨道并不是真实存在的，只是电子出现几率比较大的区域。通过这样讲述，学生可以清晰地体会到玻尔理论的承上启下的作用，而又不至于将其与量子力学中的概念混为一谈。

2.重在物理思想，压缩数学推导

在物理学研究中，数学只是用来表述物理思想并在此基础上进行逻辑演算的工具，教师不能将深刻的物理思想淹没在复杂的数学形式之中。因此，在教学过程中，教师要着重于加强基本概念和基本理论的讲授，把握这些概念和理论中所蕴含的物理实质。对一些涉及繁难数学推导的内容，在教学中刻意忽略具体数学推导过程，着重于使学生掌握其中的思想方法。例如：在一维线性谐振子问题的教学中，对于数学方面的问题，只要求学生能正确写出薛定谔方程、记住其结论即可，重点放在该类问题所蕴含的物理意义及对现成结论的应用上。这样，学生就不会感到枯燥无味，而能始终保持较高的学习热情。

二、教学方法改革

传统的“填鸭式”教学法把课堂变成了教师的“一言堂”，使得学生在教学活动中始终处于被动接受地位，极大地压制了学生学习的主观能动性，十分不利于知识的获取以及对学生创新能力及科学思维的培养。而且，“量子力学”这门课程本身实验基础薄弱、理论性较强，物理图像不够直观，一味采取灌输式教学，学生势必感到枯燥，甚至厌烦。长期以往，学习积极性必然受挫，学习效果自然大打折扣。为了提高学生学习兴趣，激发其学习的积极性，培养其科学探索精神及创新能力，笔者在教学方法上进行了一些有益的探索。

1.发挥学生主体作用

除却必要的教学内容讲解外，每节课都留出一定的师生互动时间。教师通过创设问题情景，引导学生进行研究讨论，或者针对已讲授内容，使学生对已学内容进行复习、总结、辨析，以加深理解；或者针对未讲授内容，激发学生学习新知识的兴趣（比如，在讲授完一维无限深方势阱和一维线性谐振子这两个典型的束缚态问题后就可引导学生思考“非束缚态下微观粒子又将表现出什么样的行为”），[1]这样学生就会积极地预习下节内容；或者选择一些有代表性的习题，让学生提出不同的解决办法，培养学生的创新能力。对于在课堂上不能解决的问题，积极鼓励学生利用图书馆及网络资源等寻求解决，培养学生的科学探索精神。此外，还可使学生自由组合，挑选他们感兴趣的与课程有关的题目进行讨论、调研并完成小组论文，这一方面激发学生的自主学习积极性，另一方面使其接受初步的科研训练，一举两得。

2.注重构建物理图像

在实际教学中着重注意物理图像的构建，使学生对一些难以理解的概念和理论形成较为直观的印象，从而形成深刻的记忆和理解。例如：借助电子束衍射实验，通过三个不同的实验过程（强电子束、弱电子束及弱电子束长时间曝光），即可为实物粒子的波粒二象性构建出一幅清晰的物理图像；借助电子束衍射实验图像，再以光波类比电子波，即可凝练出波函数的统计解释；[2]借助电子双缝衍射实验图像，可使学生更易接受和理解态叠加原理；借助解析几何中的坐标系，可很好地为学生建立起表象的物理图像。尽管这其中光波和电子波、坐标系和表象这些概念之间有本质上的区别，但借助这些学生已经熟知和深刻理解的概念，可使学生非常容易地接受和理解量子力学中难以言明的概念和理论，同时，也可使学生掌握这种物理图像的构建能力，对培养学生的创新思维具有非常积极地作用。

三、教学手段和考核方式改革

1.课程教学采用多种先进的教学方式

如安排小组讨论课，对难于理解的概念和规律进行讨论。先是各小组内讨论，再是小组间辩论，最后老师对各小组讨论和辩论的观点进行评述和指正。例如，在讲到微观粒子的波函数时，有的学生认为是全部粒子组成波函数，有的学生认为是经典物理学的波。这些问题的讨论激发了学生的求知欲望，从而进一步激发了学生对一些不易理解的概念和量子原理进行深入理解，直至最后充分理解这些内容。另外课程作业布置小论文，邀请国内外专家开展系列量子力学讲座等都是不错的方式。

2.坚持研究型教学方式[3]

把课程教学和科研相结合，在教学过程中针对教学内容，吸取科研中的研究成果，通过结合最新的科研动态，向学生讲授在相关领域的应用以培养学生学习兴趣。在量子力学诞生后，作为现代物理学的两大支柱之一的现代物理学的每一个分支及相关的边缘学科都离不开量子力学这个基础，量子理论与其他学科的交叉越来越多。例如：基本粒子、原子核、原子、分子、凝聚态物理到中子星、黑洞各个层次的研究以量子力学为基础；量子力学在通信和纳米技术中的应用；量子理论在生物学中的应用；量子力学与正在研究的量子计算机的关系等，在教学中适当地穿插这些知识，扩大学生的知识面，消除学生对量子力学的片面认识，提高学生学习兴趣和主动性。

3.利用量子力学课程将人文教育与专业教学相结合

量子力学从诞生到发展的物理学史所包含的创新思维是迄今为止哪一门学科都难以比拟的。在19世纪末至20世纪初，经典物理学晴空万里，然而黑体辐射、光电效应、原子光谱等物理现象的实验结果严重冲击经典物理学理论，让经典物理学陷入危机四伏的境地。1900年，德国物理学家普朗克创造性地引入了能量子的概念，成功地解释了黑体辐射现象，量子概念诞生。1905年，爱因斯坦进一步完善了量子化观念，指出能量不仅在吸收和辐射时是不连续的（普朗克假设），而且在物质相互作用中也是不连续的。1913年，玻尔将量子化概念引入到原子中，成功解释了有近30年历史的巴尔末经验光谱公式。泡利突破玻尔半经典、半量子论的局限，给予了令玻尔理论不安的反常塞曼效应以合理解释。1924年，德布罗意突破普朗克能量子观念提出微观粒子具有波粒二象性，开始与经典理论分庭抗礼。[4]和学生一起重温量子力学史的发展之路，在教学过程中展现量子力学数学形式之美，使学生在科学海洋中得到美的享受，从精神上熏陶他们的创新精神。

4.考试方式改革

在本课程的教学中采用了教考分离，通过小考题的形式复习章节内容，根据学生的实际水平适当辅导答疑，注重学生对量子力学基础知识理解的考核。对于评价系统的建立，其中平时成绩（包括作业、讨论、综合表现等）占30％，期末考试占70％。从实施的效果来看，督促了学生的学习，收到了较好的效果，受到学生的欢迎。

四、结论

通过近年来的改革尝试，我校的“量子力学”教学水平稳步提高，加速了专业建设。2009年，我校“量子力学”被评为校级精品课程，教学改革成果初现。然而，关于这门课程的教学仍存在不少问题，如教学手段单一、与生产实践结合不够紧密等等，这些都需要教师在今后教学中进一步改进。

参考文献：

[1]周世勋.量子力学教程(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2009.

[2]吕增建.从量子力学的建立看类比思维的创新作用[J].力学与实践,

2009,(4).

量子物理学范文第8篇

【论文摘要】运用量子物理学的“超因果联系”、“能量场”和“全息场”等基本理论，探讨了中医药学的科学性，对“中医理论体系不是科学，与现代科学思想、方法、理论、体系格格不入，应该彻底地否定、抛弃”的言论进行了驳斥。



1超因果联系给中医药学的启示

以往所理解的因果联系都是很直观的，因果直接对应，甚至一一对应。但量子物理学[2]揭示出来的基本粒子间的相互联系则可以是超系统超时空的。一个几率波能够与宇宙中的任何其他部分发生联系，且不管它们之间相距多远，作用之间都没有时间间隔。这是一个令爱因斯坦都无法接受的结论，约翰•贝尔却在1964年给出了一个数学证明，并把它叫做“贝尔定理”。紧接着，法国物理学家又用实验证明了基本粒子确实受空间和时间中存在的不可见联系的影响。这个结论使得已经摇摇欲坠的牛顿-笛卡儿宇宙模型最终彻底崩塌。

基于贝尔定理-非局部的不可见的因果律，量子物理学给予第四个启示：人所受的影响是无时无处不在的，疾病发生发展所涉及的因果联系复杂到无法测定的程度，并且总有医疗以外的因素在起作用。学者不应该去向建立在已经彻底崩塌了的牛顿-笛卡儿宇宙模型上的“科学”俯首称臣[1]，也没有必要再用这种科学去解释“阴阳、表里、寒热、虚实”，去分离中药的有效成分。应该承认西医通过现代检测手段检测到了某些病因，但同时应该清醒地认识到这些病因也和通过“望、闻、问、切”所发现的病因一样，远不是导致患者生病的全部原因。既不能过于迷信那些没有思维的仪器，也不能在审症求因的缜密思维过程中过于武断和粗疏，因为中医毕竟是非常私人化的经验医学，师承有别，流派各异，或温热，或寒凉……都不乏奇效之例，也都有失误之诊。如何参佐为用，这不仅与医者能否将《内经》、《难经》、《伤寒杂病论》、《医宗金鉴》等中医典籍烂熟于心有关，还与医者是否具有杰出的思维能力和丰富的临床经验密切相关。现在，中医已经按照西医的思维方式和医疗模式走了近一个世纪的“现代化”道路，传统的一对一师承关系“化”成了班级授课制的中医学院，传授了知识，丢掉了意会，遗失了自己的传统和精华，培养了一批会在西医理论指导下运用中药的实际上已经不能再被称作是中医的中医师。如果目前这种情况再持续十年，现有的能够按照中医思路看病的两三万中医大夫都退休，中国也就没有中医，“疗病之功，莫先于药”的中药也就变成了一堆没有用处的垃圾。目前中国中医的状况是何等的危急。

2能量场给中医药学的启示

从量子物理学中涌现出来的最激动人心的概念就是能量场。在原子尺度上，场无处不在。这不是想象中的可视的实体，它们是基本粒子的相互作用。这正象磁铁的磁场不可见，但它能使铁屑产生图案一样。基本粒子跳着永恒之舞[3]，它们之间或吸引，或排斥，互相碰撞，并以光子的形式释放或吸收能量，构筑起一张统一的、连接着整个宇宙的原子关系网。如果说经典物理学的核心隐喻是一台机械钟的话，那么量子物理学的核心则是一张无所不在的原子关系网。

基于能量场的概念，量子物理学给了第五个启示：应该从“场”的角度来理解医药。医药的作用，对于患者来说，本身就是一种能量场的作用。在这个能量场中，对靶点的直接阻断所起的作用往往是不持久的，因为阻断或消灭

的只是一个靶点，对于存在于整个能量场中的导致这个靶点出现的、现在还无法知道的种种因素，是无法将其一一阻断或消灭的[4]。这些因素很有可能又会在其他地方构成新的靶点，这也就是西医常说的病灶转移。

中医虽然也没有从能量场的高度来认识人的生命过程，但它的经络学说是不是与能量场理论有异曲同工之妙，是五千年的经验使然？就目前的科学发展水平而言，别说爱因斯坦的“统一场论”远未建立，丁肇中的“反物质”还只是一种猜想，就连量子物理学的基础理论都还处于完善和发展阶段，现在就要对积五千年经验于一体的中医药学说进行科学阐释，也许是为时太早了。现在不得而知，留待未来的科学去证明吧。当然，也没有必要轻信他人的毁谤而忍痛割爱。中医药学千万不能重蹈旧行为主义心理学的覆辙，闹出“因为笑才高兴，因为哭才伤心”这样的笑话来。

3全息场给中医药学的启示

杰出的物理学家戴维•玻姆把场看作是宇宙之海中的漩涡，提出了用“全息场”来解释量子事件的非局部关联理论。他把不可见的隐藏的现实称作内含或者“折叠”的秩序，而把外部实在称为引申或者“伸展”的秩序[5]。在他看来，正是“感知透镜”在不断地变化，才有折叠秩序中不同的侧面不断地伸展开来。

全息图是用激光在一个全息盘上创建干涉图式而产生的。光盘本身并没有什么可分辨图形，只是当一束激光穿过它，就“好象在池塘中扔了一把小石子”时才出现的一串串同心圆圈罢了。全息盘有一个重要的属性，就是不管这个盘子破成多少片，每一个碎片都包含着所有的完整信息，只是碎片越小，信息就越模糊而已。

基于全息场理论，量子物理学给予了第六个启示：就象“盲人摸象”这个古老寓言所揭示的那样，面对外部世界和人的内在世界那“折叠”的内含秩序，在根本上是“盲”的-无法知道大象的完全的实在，而只能有关于它们的直觉的有限的经验。中医的耳针疗法，在过去看起来，也许近似天方夜谭，现在从全息场理论的角度来看它，也许是一个极好的例证。因为西医只承认可以检测到的“伸展”的秩序，而拒绝承认现在还无法检测到的“折叠”的秩序，所以，它往往比宁愿“舍症从脉”的中医更盲，也更不科学。

一言以蔽之曰，西医是建立在经典物理学基础上的科学，现在量子物理学已经让牛顿-笛卡儿宇宙模型彻底崩塌了，学者没有理由再相信它是严格意义上的科学；中医药学是在几千年经验的基础上通过格物致知而形成的理论体系，20世纪以前从未受过经典物理学的影响，它很可能与量子物理学和未来科学有着更多的相通之处[6]，中医研究者应该坚定不移地自己走自己的路，力求中医药学的卓然自立，而完全没有必要去顾及别人的多嘴多舌。

参考文献

［1］F•卡普拉.物理学之“道”-近代物理学与东方神秘主义.北京出版社，1999.

［2］阿莱斯泰尔•雷.量子物理学：幻象还是真实.江苏人民出版社，2000.

［3］戴维•林德利.命运之神应置何方.吉林人民出版社.

［4］罗杰•S•琼斯.普通人的物理世界.江苏人民出版社，1998.

量子物理学范文第9篇

【关键词】量子物理学； 中医药学； 科学性

1 超因果联系给中医药学的启示

以往所理解的因果联系都是很直观的，因果直接对应，甚至一一对应。但量子物理学[2]揭示出来的基本粒子间的相互联系则可以是超系统超时空的。一个几率波能够与宇宙中的任何其他部分发生联系，且不管它们之间相距多远，作用之间都没有时间间隔。这是一个令爱因斯坦都无法接受的结论，约翰•贝尔却在1964年给出了一个数学证明，并把它叫做“贝尔定理”。紧接着，法国物理学家又用实验证明了基本粒子确实受空间和时间中存在的不可见联系的影响。这个结论使得已经摇摇欲坠的牛顿-笛卡儿宇宙模型最终彻底崩塌。

基于贝尔定理-非局部的不可见的因果律，量子物理学给予第四个启示：人所受的影响是无时无处不在的，疾病发生发展所涉及的因果联系复杂到无法测定的程度，并且总有医疗以外的因素在起作用。学者不应该去向建立在已经彻底崩塌了的牛顿-笛卡儿宇宙模型上的“科学”俯首称臣[1]，也没有必要再用这种科学去解释“阴阳、表里、寒热、虚实”，去分离中药的有效成分。应该承认西医通过现代检测手段检测到了某些病因，但同时应该清醒地认识到这些病因也和通过“望、闻、问、切”所发现的病因一样，远不是导致患者生病的全部原因。既不能过于迷信那些没有思维的仪器，也不能在审症求因的缜密思维过程中过于武断和粗疏，因为中医毕竟是非常私人化的经验医学，师承有别，流派各异，或温热，或寒凉……都不乏奇效之例，也都有失误之诊。如何参佐为用，这不仅与医者能否将《内经》、《难经》、《伤寒杂病论》、《医宗金鉴》等中医典籍烂熟于心有关，还与医者是否具有杰出的思维能力和丰富的临床经验密切相关。现在，中医已经按照西医的思维方式和医疗模式走了近一个世纪的“现代化”道路，传统的一对一师承关系“化”成了班级授课制的中医学院，传授了知识，丢掉了意会，遗失了自己的传统和精华，培养了一批会在西医理论指导下运用中药的实际上已经不能再被称作是中医的中医师。如果目前这种情况再持续十年，现有的能够按照中医思路看病的两三万中医大夫都退休，中国也就没有中医，“疗病之功，莫先于药”的中药也就变成了一堆没有用处的垃圾。目前中国中医的状况是何等的危急。

2 能量场给中医药学的启示

从量子物理学中涌现出来的最激动人心的概念就是能量场。在原子尺度上，场无处不在。这不是想象中的可视的实体，它们是基本粒子的相互作用。这正象磁铁的磁场不可见，但它能使铁屑产生图案一样。基本粒子跳着永恒之舞[3]，它们之间或吸引，或排斥，互相碰撞，并以光子的形式释放或吸收能量，构筑起一张统一的、连接着整个宇宙的原子关系网。如果说经典物理学的核心隐喻是一台机械钟的话，那么量子物理学的核心则是一张无所不在的原子关系网。

基于能量场的概念，量子物理学给了第五个启示：应该从“场”的角度来理解医药。医药的作用，对于患者来说，本身就是一种能量场的作用。在这个能量场中，对靶点的直接阻断所起的作用往往是不持久的，因为阻断或消灭

的只是一个靶点，对于存在于整个能量场中的导致这个靶点出现的、现在还无法知道的种种因素，是无法将其一一阻断或消灭的[4]。这些因素很有可能又会在其他地方构成新的靶点，这也就是西医常说的病灶转移。中医虽然也没有从能量场的高度来认识人的生命过程，但它的经络学说是不是与能量场理论有异曲同工之妙，是五千年的经验使然？就目前的科学发展水平而言，别说爱因斯坦的“统一场论”远未建立，丁肇中的“反物质”还只是一种猜想，就连量子物理学的基础理论都还处于完善和发展阶段，现在就要对积五千年经验于一体的中医药学说进行科学阐释，也许是为时太早了。现在不得而知，留待未来的科学去证明吧。当然，也没有必要轻信他人的毁谤而忍痛割爱。中医药学千万不能重蹈旧行为主义心理学的覆辙，闹出“因为笑才高兴，因为哭才伤心”这样的笑话来。

3 全息场给中医药学的启示

杰出的物理学家戴维•玻姆把场看作是宇宙之海中的漩涡，提出了用“全息场”来解释量子事件的非局部关联理论。他把不可见的隐藏的现实称作内含或者“折叠”的秩序，而把外部实在称为引申或者“伸展”的秩序[5]。在他看来，正是“感知透镜”在不断地变化，才有折叠秩序中不同的侧面不断地伸展开来。

全息图是用激光在一个全息盘上创建干涉图式而产生的。光盘本身并没有什么可分辨图形，只是当一束激光穿过它，就“好象在池塘中扔了一把小石子”时才出现的一串串同心圆圈罢了。全息盘有一个重要的属性，就是不管这个盘子破成多少片，每一个碎片都包含着所有的完整信息，只是碎片越小，信息就越模糊而已。

基于全息场理论，量子物理学给予了第六个启示：就象“盲人摸象”这个古老寓言所揭示的那样，面对外部世界和人的内在世界那“折叠”的内含秩序，在根本上是“盲”的-无法知道大象的完全的实在，而只能有关于它们的直觉的有限的经验。中医的耳针疗法，在过去看起来，也许近似天方夜谭，现在从全息场理论的角度来看它，也许是一个极好的例证。因为西医只承认可以检测到的“伸展”的秩序，而拒绝承认现在还无法检测到的“折叠”的秩序，所以，它往往比宁愿“舍症从脉”的中医更盲，也更不科学。

一言以蔽之曰，西医是建立在经典物理学基础上的科学，现在量子物理学已经让牛顿-笛卡儿宇宙模型彻底崩塌了，学者没有理由再相信它是严格意义上的科学；中医药学是在几千年经验的基础上通过格物致知而形成的理论体系，20世纪以前从未受过经典物理学的影响，它很可能与量子物理学和未来科学有着更多的相通之处[6]，中医研究者应该坚定不移地自己走自己的路，力求中医药学的卓然自立，而完全没有必要去顾及别人的多嘴多舌。

参考文献

［1］ F•卡普拉.物理学之“道”-近代物理学与东方神秘主义.北京出版社，1999.

［2］ 阿莱斯泰尔•雷.量子物理学：幻象还是真实.江苏人民出版社，2000.

［3］ 戴维•林德利.命运之神应置何方.吉林人民出版社.

［4］ 罗杰•S•琼斯.普通人的物理世界.江苏人民出版社，1998.

量子物理学范文第10篇

Sweden

The Innermost Kernel

Depth Psychology and Quantum Physics

2005, 398 pp.

Hardcover EUR 39.95

ISBN 3-540-20856-9

S. 吉瑟 著

1930年末，沃尔夫冈・泡利，这位几乎改变了整个世界的量子物理学家，他自己的心理世界却破碎了。在两年前（1928年），这位年轻的天才成为苏黎世瑞士联邦理工学院理论物理系的主任，这在当时是世界上最年轻的教授。然而1929年年底，他的婚姻和他的世界一起解体了。离婚导致他的心理危机开始，于是在他的父亲的建议下，他开始以书信的方式咨询苏黎世最为著名的心理学家卡尔・古斯塔夫・乔。

与心理学家卡尔・古斯塔夫・乔的这次邂逅成为本书讨论的主题，书中不仅仅阐述了“求医者”泡利和“治疗者”乔的私人关系，还介绍了泡利出现心理危机后怎样咨询乔这位著名的心理学家。1934年之后，泡利停止了心理治疗，但是他对于乔的心理学哲学非常感兴趣，并且将其用于思考世界和整个人类。本书的内容回答了如下的问题：为什么泡利会对乔的心理学这么感兴趣？最令人惊讶的是，作为理论物理学家，并且以严谨著称的泡利如何会对乔的“神秘主义”的观点产生兴趣？泡利早期的哲学观点，他的严谨的认识论以及他和他的导师尼尔斯・波尔的通信都有助于我们理解之后泡利对于乔的心理学的哲学思想以及他对整个世界的观点。

本书主要向读者呈现出泡利自己心中的哲学背景和兴趣，将泡利内心的自我图景放到更为广阔的历史哲学背景当中。本书还试图解决这样的问题：作为“物理学家”的泡利和作为“心理学家”的泡利是否存在直接的联系，是否两者是完全独立的个体，或仅仅是因为泡利自己的生活经历而将这二者强行揉合为一体？这是一个十分复杂的问题，本书并没有打算令人信服的回答这个问题，但是却在泡利的内心撒下了一缕阳光。

全书共分6章。第1章沃尔夫冈・泡利和C・G・乔的对话，介绍了本书的主要素材――泡利和乔的书信；第2章沃尔夫冈・泡利，哥本哈根学派和哲学，介绍了泡利的生平以及他对整个量子物理学界的哥本哈根学派的贡献；第3章哥本哈根学派和心理学，通过泡利、波尔与一些心理学家之间的关系来讨论“理性和非理性”问题；第4章泡利和乔，主要通过泡利与乔之间通信来阐述关于“物理和神秘主义”问题；第5章肉体和量子物理，主要阐述关于意识和客观世界的哲学观点；第6章摘要和结论，阐述作者所得到的结论。

本书适合心理学专业的研究人员阅读，也适合物理学专业和哲学专业的同学查阅。

丁丹，硕士生

(中国科学院计算技术研究所)