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量子力學(xué)概念總結(jié)范文第1篇

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

中圖分類號：G420 文獻標(biāo)識碼：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）運動規(guī)律的物理學(xué)分支學(xué)科，它和相對論是矗立在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，并且深化了人類對自然界的認識，改造了人類的宇宙觀和思想方法，它使人們對物質(zhì)存在的方式及其運動形態(tài)等的認識產(chǎn)生了一個質(zhì)的飛躍。

量子力學(xué)是材料物理專業(yè)一門承前啟后的專業(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)?？梢姡孔恿W(xué)課程在材料物理專業(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)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。作者近年來一直從事量子力學(xué)的教學(xué)工作，針對量子力學(xué)課程教學(xué)過程中存在的現(xiàn)象和問題，進行了較深入細致的思考與探討，在實際教學(xué)過程中對本課程的教學(xué)方法進行了探索與實踐，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

量子力學(xué)研究的是微觀粒子的運動規(guī)律，微觀粒子同宏觀粒子不同，看不見，摸不著，只有借助于探測器才能察覺它的存在和屬性。材料物理專業(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)理論無法用經(jīng)典理論進行解釋，學(xué)生對此感到難于理解。因此，經(jīng)典物理的傳統(tǒng)觀念對學(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)可以說無處不“數(shù)學(xué)”， 由于材料物理專業(yè)學(xué)生在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)方面與物理專業(yè)學(xué)生相比較為薄弱，在學(xué)習(xí)過程中普遍感到數(shù)學(xué)計算繁難，對大段的數(shù)學(xué)推導(dǎo)表現(xiàn)出畏難情緒?？梢?，量子力學(xué)對數(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。這兩大障礙勢必會影響量子力學(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嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

2 明確教學(xué)重點和難點、有的放矢

要講授一門課程，首先應(yīng)該對課程內(nèi)容有一個清晰的認識。量子力學(xué)的內(nèi)容可以包括三個方面：一是介紹產(chǎn)生新概念的歷史背景及一些重要實驗；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際問題的方法。三部分內(nèi)容相互聯(lián)系，層層推進，形成完整的知識體系。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，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)容時要將重點放在“經(jīng)典”向“量子”的過渡上，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)是將其研究對象作為連續(xù)的不間斷的整體對待，而量子力學(xué)將其研究對象看成的間斷的、不連續(xù)的。學(xué)生在學(xué)習(xí)這部分時應(yīng)仔細“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)的重點與難點，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，強調(diào)難點。在物理學(xué)研究中，數(shù)學(xué)只是用來表達物理思想并在此基礎(chǔ)上進行邏輯演算的工具，不能將物理內(nèi)容淹沒在復(fù)雜的數(shù)學(xué)形式當(dāng)中。通過數(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，無需將重點放在繁難的數(shù)學(xué)推導(dǎo)上，否則會使學(xué)生本末倒置，忽略了對量子力學(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)改進教學(xué)手段

傳統(tǒng)的板書教學(xué)能夠形成系統(tǒng)性的知識框架，教師在板書推導(dǎo)的過程中，學(xué)生有時間反應(yīng)和思考，緊跟教師的思路，從而可以詳細、循序漸進地吸收所學(xué)知識，并培養(yǎng)了良好的思維習(xí)慣。但全程板書會導(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，授課學(xué)時相繼減少，對于傳統(tǒng)教學(xué)方式來講，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)奏會較快，導(dǎo)致學(xué)生目不暇接，來不及做筆記，更來不及思考，不利于講授內(nèi)容的消化吸收。鑒于此，對于量子力學(xué)課程，教學(xué)過程應(yīng)采用板書和多媒體技術(shù)相結(jié)合的方式，充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3.2 建設(shè)習(xí)題庫

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的基礎(chǔ)上，需要通過大量習(xí)題的演練，循序漸近，才能檢驗自己理解的程度，真正學(xué)好這門課程。因此在教學(xué)過程中，強調(diào)做習(xí)題的重要性。有針對性地根據(jù)材料物理專業(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，利用計算機技術(shù)建設(shè)量子力學(xué)習(xí)題庫，題型包括選擇、填空、證明、簡答和計算題等，內(nèi)容涵蓋各知識點，從簡到繁、由淺至深。題庫操作方便，學(xué)生可自行操作，并對所做結(jié)果進行實時檢查，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 加強與學(xué)生互動，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性

教學(xué)是一個師生互動的過程，應(yīng)讓學(xué)生始終處于主動學(xué)習(xí)的位置而不是被動的接受。量子力學(xué)課程的學(xué)習(xí)更應(yīng)積極調(diào)動學(xué)生的積極性，因此教師應(yīng)在教學(xué)過程中加強與學(xué)生的互動。增設(shè)課前提問、課后討論環(huán)節(jié)，認真批改作業(yè)，積極發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在的問題，并及時對問題進行深入講解，解決問題。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，在授課時注意理論聯(lián)系實際，盡可能進行知識的滲透和遷移，將量子力學(xué)在實際中的應(yīng)用穿插于教學(xué)之中，豐富教學(xué)內(nèi)容，開拓學(xué)生視野，從而調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

4 結(jié)語

通過近年來教學(xué)經(jīng)驗的總結(jié)和探索，形成了一套適合材料物理專業(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)課程的成績優(yōu)秀，說明采用這樣的教學(xué)方法是成功的。

資助項目：武漢工程大學(xué)2010年校級教學(xué)研究項目（X201037）

量子力學(xué)概念總結(jié)范文第2篇

【關(guān)鍵詞】中醫(yī)；形神關(guān)系；量子力學(xué)；精神

【Abstract】Relationship between body and spirit of traditional Chinese Medicine and quantum mechanics are all concerned with the study of mental activity， both the theory research can promote each other.Relationship between body and spirit of traditional Chinese Medicine think "the body is the residence of spirit， the spirit is the monarch of body" ，think the unity of spirit and substance， consistent with quantum mechanics Copenhagen interpretation spirit.The Chinese medicine develops than the quantum mechanics to the research of spirit of the consciousness theory have stronger vitality.The Chinese medicine theory thinks that the of cosmos has a kind of ego coordination and the ability of the automatic balance.This ability produced spirit， The spirit further strengthens the ability of self-control.This text thinks this ability to at the beginning make the quantum world head for a classic world，and Is the source of all things.

【Key words】Chinese medicine； Relationship between body and spirit； Quantum mechanics； Matter

形神關(guān)系是中醫(yī)研究物質(zhì)和精神關(guān)系的理論總稱。中醫(yī)對精神的形成有明確的認識，并廣泛運用于中醫(yī)實踐中。本文主要結(jié)合中醫(yī)和量子力學(xué)進一步探討物質(zhì)和精神的關(guān)系，希望對傳統(tǒng)世界的認知有新的突破。

1 量子力學(xué)簡介

量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)和核心，主要有單個電子雙縫干涉實驗、活貓死貓問題和量子糾纏等非常規(guī)現(xiàn)象?！队钪娴那傧摇返诙谒恼驴偨Y(jié)單個電子雙縫干涉實驗時指出：電子從兩條縫都通過了，并產(chǎn)生了干涉現(xiàn)象?！耙坏┐_定了電子從哪條縫經(jīng)過，兩縫間的干涉現(xiàn)象也就消失了”，電子像小球一樣只產(chǎn)生兩道豎紋。唐先一、張志林在《量子力學(xué)詮釋綜論》中全面分析了現(xiàn)有的類量子詮釋理論，認為傳統(tǒng)的哥本哈根解釋最為合理，觀測者有不可或缺的作用，即觀測者的觀測讓干涉現(xiàn)象消失了?，F(xiàn)在普遍認為是觀測者的意識使得量子波坍縮的。所以，認知、意識等精神活動是理解量子力學(xué)的關(guān)鍵。

2 神的概念和形成

中醫(yī)將精神活動總稱為神，認為形為神之宅，神者形之用，統(tǒng)一了唯心主義和唯物主義。

2.1 神的概念

《中醫(yī)基礎(chǔ)理論》認為“狹義之神指人的意識、思維、情感等精神活動”，它是中醫(yī)研究的重點。劉富林在《形神合一理論的研究》中認為“神，指人體的生命活動，包括精神、思維、意識、情感、心理等變化”。中醫(yī)研究的神主要指精神活動，也包括意識，和量子力學(xué)中的意識息息相關(guān)，兩者結(jié)合定能熠熠生輝。本文的意識、情志和思維等都是指精神活動，是研究量子力學(xué)的重要基礎(chǔ)。

劉富林在《形神合一理論的研究》中總結(jié)指出中醫(yī)形神合一理論“體現(xiàn)在中醫(yī)基礎(chǔ)理論與臨床診治、養(yǎng)生防病的全過程中”。陳向群在《量子力學(xué)視角下的三種意識解釋》中對量子力學(xué)衍生出來的三種主要意識理論進行介紹，說明了量子力學(xué)視角下的意識處于假設(shè)階段，毫無應(yīng)用價值。所以，中醫(yī)形神關(guān)系比量子力學(xué)產(chǎn)生的意識理論有更強大的生命力。

2.2 神的形成

《中醫(yī)基礎(chǔ)理論》認為“無形則神無以附，無神則形無以活；形為神之宅，神為形之主。形神統(tǒng)一是生命存在的根本保C”。 這里的形“指人體的形體，包括臟腑、經(jīng)絡(luò)、氣血、津液等構(gòu)成形體的物質(zhì)”（ 劉富林《形神合一理論的研究》）。中醫(yī)的形神觀告訴我們：精神離不開物質(zhì)，物質(zhì)是精神生成的基礎(chǔ)。

《中醫(yī)基礎(chǔ)理論》將狹義之神分為五神、情志及思維活動?！吨嗅t(yī)基礎(chǔ)理論》認為：“五神，即神、魂、魄、意、志，是對人的感覺、意識等精神活動的概括。”五神分屬五臟，即“心藏神，肺藏魄，肝藏魂，脾藏意，腎藏志”（《素問?宣明五氣》）。七情指喜、怒、憂、思、悲、恐、驚，七情中的五志分屬五臟，心在志為喜，肝在志為怒，肺在志為憂，脾在志為思，腎在志為恐?！吨嗅t(yī)基礎(chǔ)理論》認為“臟腑精氣對自然環(huán)境與社會環(huán)境的各種刺激作出應(yīng)答，便產(chǎn)生了意識、思維、情感等精神活動”，這里的臟腑指五臟六腑。《中醫(yī)基礎(chǔ)理論》認為“臟腑之精，指臟腑所藏的具有濡養(yǎng)、滋潤本臟腑及其所屬的形體、官竅等作用的液態(tài)精華物質(zhì)?！薄吨嗅t(yī)基礎(chǔ)理論》認為“氣是人體內(nèi)活力很強運動不息的極細微物質(zhì)，是構(gòu)成人體和維持人體生命活動的基本物質(zhì)之一?！本C上所述，精神是由五臟六腑中屬于精和氣的物質(zhì)共同作用產(chǎn)生的。五臟分屬五行，分別與六腑相表里?！吨嗅t(yī)基礎(chǔ)理論》認為“五行，即木、火、土、金、水五類物質(zhì)及其運動變化”。五臟六腑的精氣各不相同，分屬木火土金水的五類物質(zhì)。五行之氣的太過不及都會影響精神活動，如“肝氣虛則恐，實則怒”，“心氣虛則悲，實則笑不休” （《靈樞?本神》肝氣即木氣，心氣即火氣）。五行平衡是正常精神活動的保證，精神的產(chǎn)生離不開水火金木土五類物質(zhì)的協(xié)調(diào)運作。

量子世界存在著不確定性，物質(zhì)可以同時存在多個地方，這決定了物質(zhì)之間的相互作用也存在著不確定性，那么生成的精神也將變化無常。中醫(yī)形神觀告訴我們：日常的精神世界和量子世界是相互排斥的，這符合物理實驗。

2.3 心在精神活動中的作用

中醫(yī)認為在所有的精神活動中，心起到了控制和調(diào)節(jié)作用，而西醫(yī)認為這一功能是腦。楊濤、趙明鏡等在《“心主神明”的內(nèi)涵及現(xiàn)代科學(xué)依據(jù)》從心臟的內(nèi)分泌功能與腦的功能密切相關(guān)、心血管疾病與精神狀態(tài)、心血管疾病與認知功能障礙等5個方面對心主神明進行了驗證。樸順天在《心神為體，腦神為用》中總結(jié)認為“心就是神明所出之根，腦不主神明，而是神明流注的地方”。簡而言之，心就是中央處理器，腦就是存儲器。從目前研究進展看，心在精神活動中確實發(fā)揮了控制和調(diào)節(jié)作用，這進一步說明了中醫(yī)形神關(guān)系并非無根之木。

《靈樞?本神》對思維的過程進行了概括“所以任物者謂之心；心有所憶謂之意；意之所存謂之志；因志存變謂之思；因思而遠慕謂之慮；因慮而處物謂之智”。這句話說明了心是認識事物的關(guān)鍵，而今所有理論都忽視了認識事物這一能力。量子世界的不確定性決定了由它構(gòu)成的世界也將不確定，這樣的世界是無法認識的。所以，認識事物涉及到量子世界向經(jīng)典世界的過渡，是一項非常重要的能力，希望理論界能夠重視。

3 形神關(guān)系的重要意義

《素問?六微旨大論》中有“相火之下，水氣承之；水位之下，土氣承之；土位之下，風(fēng)氣承之；風(fēng)位之下，金氣承之；金位之下，火氣承之；君火之下，承之”的亢害承制現(xiàn)象，即本氣亢盛，相克之氣就會承接克制?！端貑?至真要大論》中有“有勝則復(fù)，無勝則否。”這些都說明了五行之氣根據(jù)相克規(guī)律有自我協(xié)調(diào)、自動平衡的能力。這種自我協(xié)調(diào)、自動平衡的能力可以作為宇宙初期從量子世界向經(jīng)典世界過渡的原動力，也應(yīng)該是精神活動的開始《中醫(yī)基礎(chǔ)理論》認為“神既由精、氣、血、津液等作為物質(zhì)基礎(chǔ)而產(chǎn)生，又能反作用于這些物質(zhì)。神具有統(tǒng)領(lǐng)、調(diào)控這些物質(zhì)在體內(nèi)進行正常代謝的作用”；“臟腑精氣產(chǎn)生神，神通過對臟腑精氣的主宰來調(diào)節(jié)其生理機能”；“神的盛衰是生命力盛衰的綜合體現(xiàn)，因此神是人體生理活動和心理活動的主宰”。物質(zhì)的協(xié)調(diào)運作生成精神，精神又控制促進物質(zhì)的協(xié)調(diào)運作，精神與物質(zhì)的關(guān)系比形神統(tǒng)一更加復(fù)雜。這種協(xié)調(diào)平衡能力在人體中變得更加強大，過猶不及，人的情志反應(yīng)太過又會擾亂氣機的正常運行，這一情況《黃帝內(nèi)經(jīng)》也多有描述，本文不做進一步討論。

楊濤、趙明鏡等在《“心主神明”的內(nèi)涵及現(xiàn)代科W依據(jù)》認為，“‘神’指事物的本質(zhì)屬性，是主宰事物運動變化、興衰存亡的根本因素”。精神生于物質(zhì)，高于物質(zhì)，是物質(zhì)間的固有屬性。《宇宙的琴弦》描述了弦理論中的宇宙有10個維度，9個空間維和1個時間維。神可能是宇宙中更高的維度，它將萬物聯(lián)系起來，產(chǎn)生了天人合一理論，存在著非定域性，比量子糾纏現(xiàn)象更加復(fù)雜。

中醫(yī)形神關(guān)系支持意識對物質(zhì)作用的這種觀點，符合哥本哈根解釋精神。那么在人類進化史、宇宙生成史和時空概念中都必須加入意識。本人能力有限，到此已是黔驢技窮，能引起大家的重視也就心滿意足了。

【參考文獻】

[1]B?格林，宇宙的琴弦[M].湖南：湖南科學(xué)技術(shù)出版社 ，2007，109-202.

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[5]陳向群.量子力學(xué)視角下的三種意識解釋[J/OL].哲學(xué)動態(tài)，2016（10）.

[6]黃帝內(nèi)經(jīng)[M].北京：中國畫報出版社，2008.

量子力學(xué)概念總結(jié)范文第3篇

關(guān)鍵詞：布朗運動 量子力學(xué) 物質(zhì)場 波動函數(shù)

引子：這篇論文是洗衣服時出現(xiàn)的一些現(xiàn)象，讓我很好奇，所以我開始了對布朗運動的研究。

布朗運動：懸浮微粒永不停息地做無規(guī)則運動的現(xiàn)象（說明一下：永不停息是不存在的，長時間或較長時間，人們是可以接受的），很對不起大家，剛開始就要括號說明，只是現(xiàn)在的定義，真是永不停息。布朗運動的例子特別多，大家很容易見到，如把一把泥土扔到水里攪合攪合，或在無風(fēng)的情況下對著陽光觀察空氣中的塵粒等等，現(xiàn)在這些類似運動都稱為布朗運動。

1827年，植物學(xué)家R·布朗首先提出發(fā)現(xiàn)這種運動。在他之后的很長時間，人們對布朗運動進行了大量的實驗、觀察。最后古伊在1888-1895期間對布朗運動提出自己的認識：

布朗運動并不是分子運動，而是從分子運動導(dǎo)出的一些結(jié)果能向我們提供直接和可見的證據(jù)，說明對熱本質(zhì)假設(shè)的正確性。按照這樣的觀點，這一現(xiàn)象的研究承擔(dān)了對分子物理學(xué)的重要作用。

古伊的文獻產(chǎn)生過重要的影響，后來貝蘭（我們第一個實驗測量原子大小的人）把布朗運動正確解釋的來源歸于古伊。實話實說，古伊的文獻太重要了，在我看來：一語中的。太對了，古伊是歸納總結(jié)的天才，也是真正從實驗的角度來解釋布朗運動的第一人。

古伊的話有三個重點：

一、布朗運動不是分子運動。

二、說明熱本質(zhì)假設(shè)的正確性(下面會專門論述熱的本質(zhì)問題）。

三、利用分子布朗運動的結(jié)果來承擔(dān)對分子物理學(xué)的研究。

1905年愛因斯坦根據(jù)分子運動論的原理提出布朗運動理論，同時期的斯莫羅霍夫斯基作出同樣的成果。

愛因斯坦在論文中指出：按照熱的分子運動論，由于熱的分子運動大小可以用顯微鏡看見的物體懸浮在液體中，必定會發(fā)生大小可以用顯微鏡觀測到的運動，可能這里所討論的運動就是布朗運動，觀測這種運動和預(yù)期的規(guī)律性，就可能精確測量原子的大小，反之證明熱分子運動的預(yù)言就不正確。這些是愛因斯坦的研究成果。

現(xiàn)在人們認為這是對布朗運動的根源及其規(guī)律性的最終解釋，我認為不是。這是愛因斯坦成功的利用布朗運動的原則創(chuàng)造性提出熱分子運動論，利用這一理論可以測量分子原子的大小，把布朗運動近似為熱分子運動論?；蛟S是天意，愛因斯坦的論文我怎么看都有絕對論的意思?！坝写笮】梢杂蔑@微鏡看見的物體懸浮在液體，必定會發(fā)生大小可以用顯微鏡觀測到的運動”。運動的絕對性，不過這里他說的是發(fā)生相對于物質(zhì)本身的運動，可能這是相對論的名稱來源吧。我的評價：初級的絕對論。在絕對論中只要有物質(zhì)存在就有物質(zhì)運動，運動是絕對的。愛因斯坦的熱分子運動論：舍本取末，換句話說他把布朗運動等同于分子運動了，認為熱分子運動引起了的不規(guī)則運動，就是觀察到的布朗運動。既然相對論是初級的絕對論，我今天提出絕對論，那么所有愛因斯坦做過的事情，我可能都要去做一遍。布朗運動不是熱分子運動，但是可以引起熱分子運動，愛因斯坦的成果只是利用了布朗運動引起的熱分子運動，他沒有分析布朗運動的根源：物質(zhì)為什么會存在布朗運動。當(dāng)顯微鏡越來越清晰的時候，愛因斯坦的擴散統(tǒng)計方程就不能適用了。

現(xiàn)在隨著科學(xué)的不斷進步，量子理論對真空漲落的認識不斷加深，量子理論也對布朗運動的根源給出自己的看法，同樣今天絕對論也給出自己對布朗運動的認識：

一、布朗運動不是分子運動，或者說不是單個粒子間的運動。

二、布朗運動是一個由點到面，再由面到點的運動形式。

三、布朗運動是與波動函數(shù)有關(guān)的物質(zhì)運動的一個特性。

布朗運動不是分子的運動或者說不是單個粒子之間的運動，為什么這么說呢：一滴水融入大海永不干涸（永字應(yīng)為長時間，不過人們習(xí)慣認識，所以沒有改為長時間）大海洶涌澎湃，一盤水很容易平靜。相比之下，為什么有如此巨大反差：物質(zhì)場運動的疊加效應(yīng)，滴水穿石的道理也是如此。

簡單的一滴水為什么能夠融入大海呢？正像洗衣服為什么能把衣服洗干凈，洗不干凈會在衣服干后留下許多漬跡一樣。液體的形態(tài)對物質(zhì)運動產(chǎn)生了如何的影響呢？這是我們應(yīng)該思考的問題，這里我引入二個概念：物質(zhì)場與波動函數(shù)。

說一下自己的看法：一滴水的運動比如一個粒子的運動，大海是一個物質(zhì)場，一盆水也是一個物質(zhì)場，同樣一滴水也可是一個物質(zhì)場，那么一個電子也可是一個物質(zhì)場，也就是說一個量子可以看作是一個物質(zhì)場，量子的運動可以當(dāng)成物質(zhì)場在運動。

其實為了研究布朗運動，引入物質(zhì)場這個概念，把物質(zhì)現(xiàn)實中的存在狀態(tài)看成是一個物質(zhì)場的存在，相信大家能夠理解。把物質(zhì)形態(tài)存在的狀態(tài)不去看它把當(dāng)成一個獨立的物質(zhì)場存在，比如一塊鐵、一塊鋼、一塊磚，我們都把它當(dāng)成一個獨立的物質(zhì)場存在，那么這個物質(zhì)場中的電子、原子、質(zhì)子等粒子都是這物質(zhì)場的一部分，那么這物質(zhì)場中的一切物質(zhì)都應(yīng)是這物質(zhì)場的一部分。

一個統(tǒng)一的物質(zhì)場。對于運動而言，物質(zhì)場有整體的運動，也有物質(zhì)場的內(nèi)部運動：質(zhì)子、電子、中子等微粒之間的運動，比如我用力去拿一件東西，我的全部身體都在運動，手的運動和身體內(nèi)部的運動時截然不同的，但作為一個整體，我把東西拿了起來，而東西作為一個完整的物質(zhì)場表現(xiàn)是被我拿了起來，整個的分子、原子、電子構(gòu)成的物質(zhì)場共同被我拿了起來。

諸如這些運動是整體的完整的物質(zhì)場，對另一個完整的物質(zhì)場的作用，牛頓力學(xué)已經(jīng)很好的應(yīng)用到多個方面，宏觀物理研究的物體很明確，運動也很明顯，都可以準(zhǔn)確測量計算。為什么這里一定要強調(diào)完整的物質(zhì)場呢？一滴水進入了大海之后，這一滴水的完整物質(zhì)場依然存在，而變成大海的物質(zhì)場一部分，這一滴水所有的運動，所有的信息都變成了大海物質(zhì)場的一部分，大海的每一滴水都是一個完整的物質(zhì)場，但都是大海物質(zhì)場的一部分，大海有每一滴水的信息 ，但當(dāng)空氣蒸發(fā)水蒸氣時，大海不會單獨讓哪一個完整的小水滴去蒸發(fā)，而是大海整個的一個物質(zhì)場在做蒸發(fā)這件事，與個體的物質(zhì)場的狀態(tài)關(guān)系不大。

可能從小水滴到大海大家覺得不直觀，在量子力學(xué)把電子看成小水滴，把一個物質(zhì)粒子看成大海，或者幾公斤的金屬板看成大海，相信這樣我們的科學(xué)人士都能夠理解。

光電效應(yīng)的原理：把光子看成一個物質(zhì)場，把金屬板看成一個物質(zhì)場，光照到金屬板上，放出電子（當(dāng)然需要一個極限頻率）是一個物質(zhì)場對另一個物質(zhì)場的反應(yīng)，那么釋放的電子是物質(zhì)場的整體行為，不是單個電子吸收能量而釋放出來。極限頻率，用水吸收80卡的熱量才能變成水蒸氣來說明吧，80米的水位永遠流不出100米的大壩。每個物質(zhì)場都有自己的固有頻率，超過這個頻率的東西來破壞它，這個物質(zhì)場就發(fā)生變化用大錘去打東西，物質(zhì)會反應(yīng)不同的。

另一個問題：固體微粒之間結(jié)合很好，但是一個個的原子又是相互隔開，可是這一個個原子又構(gòu)成統(tǒng)一的物體。為什么？：波動函數(shù)，物質(zhì)的特性是一個個小的原子共同表現(xiàn)出的特性，兩塊鐵融化后能夠形成一塊鐵，人類有無數(shù)的合金材料以及其它合成物質(zhì)，為什么這些材料表現(xiàn)出了原來不同的特性呢，物質(zhì)場的特性為什么變化呢？

物質(zhì)的特性變化了，那么每一個小的物質(zhì)場的特性也會變化。一般情況下原子不可能變，合金狀態(tài)的原子也未變，那么什么變化了呢？量子的運動方式變化了，也就是電子和質(zhì)子以及其它的微粒運動形式變化了，整個的物質(zhì)場的量子波動函數(shù)變化了。

波動函數(shù)是為了形象說明布郎運動的本質(zhì)引入的一個物質(zhì)特征，一個物質(zhì)場的波動函數(shù)體現(xiàn)物質(zhì)作布郎運動的能力，也體現(xiàn)了物質(zhì)場內(nèi)部物質(zhì)運動能力。波動函數(shù)是物質(zhì)場與物質(zhì)場之間結(jié)合（疊加）能力的一種體現(xiàn)。一個物質(zhì)場中會有很多不同的波動函數(shù)如：分子之間，原子之間，電子之間，質(zhì)子之間，原子于分子之間，電子與原子核之間，質(zhì)子與中子之間等等許許多多的量子之間。波動函數(shù)是物質(zhì)運動的一種能力的體現(xiàn)。

當(dāng)然這個概念也很符合量子力學(xué)的波動方程的需要，那就是所有的物質(zhì)場都有自己的波動函數(shù)，而且不止一個。當(dāng)波動函數(shù)達到一定數(shù)值，物質(zhì)場之間既可融合。這樣雖然原子之間的距離是分開的，但是電子之間的物質(zhì)場卻可以是融合在一起的（當(dāng)然還有比電子更小物質(zhì)，那它們的物質(zhì)場更會融在一起）

波動函數(shù)越高，物質(zhì)融合的越快，反之越慢，諸如擴散現(xiàn)象，滲透等等，固體之間的波動函數(shù)低，所以最好融化或鍛打成液態(tài)式的結(jié)合，需要外部的力量加大它的波動函數(shù)。波動函數(shù)是物質(zhì)作布郎運動的一種能力，我更愿意認為波動函數(shù)是物質(zhì)運動的一種能力（在絕對論中運動是物質(zhì)的生命）。與物質(zhì)本身的溫度有關(guān)，與外界的干涉有關(guān)。例如：加熱氣體，溶液或用力攪拌溶液等等會增波動函數(shù)值。（下面我們還要專門研究熱的本質(zhì)問題）

用一個方程式來表達吧。

H值=H℃溫度+Hoi外部干涉，H：波動函數(shù)。其實我的波動函數(shù)和量子力學(xué)中的的物質(zhì)波不是完全相同。

波動函數(shù)是物質(zhì)場的特性，是物質(zhì)生命能力的一種體現(xiàn)。表現(xiàn)在粒子上，粒子就具有波動性，同時物質(zhì)運動一定需要能量的，也一定出現(xiàn)物質(zhì)的波動。所以不是粒子具有波粒二象性，而是物質(zhì)場具有波動函數(shù)。就象一整鐵的內(nèi)部具有輕微的布郎運動，也就是說這塊鐵的所有原子、分子、電子等等一切粒子都在做一定的布郎運動。所有的粒子都具有這塊鐵的物質(zhì)特性。也就是所有的粒子都有自己相應(yīng)的波動函數(shù)。這與這塊鐵的運動和外界條件都有關(guān)系。就比如大海是所有的水滴和水中的懸浮物體構(gòu)成一個統(tǒng)一的物質(zhì)場，是所有的物質(zhì)場的疊加效應(yīng)，如果你取出一滴水，那么這一滴水就不屬于大海了，它和大海就毫不相干了，完全是不同的物質(zhì)場了。

說到這些，大家可能會樂了，我也很樂的：這就是我們量子力學(xué)上著名的不確定原理和測不準(zhǔn)原理，因為你要對這一個量子測量，那你就要破壞這個粒子在物質(zhì)場的狀態(tài)，你永遠不能無法精確測量一個量子系統(tǒng)。因為你測量一滴水的結(jié)果就會脫離大海這個物質(zhì)場。這一滴水在大海里就和大海一樣大，除非有測大海一樣大的儀器，否則無法測量這一滴水在大海中運行狀態(tài)。但是我們可以運用統(tǒng)計學(xué)對整個的物質(zhì)場的運動進行統(tǒng)計。我們可以計算大海每天蒸發(fā)了多少噸的水，但不可以說是那一噸水。

其實量子力學(xué)碰到的最大問題，不是實驗不能證明。而是無法說明粒子為什么不可測，而且無法確定位置，因為任何一個物質(zhì)場都是一個面，一個量子只是一個點，而運動和變化是物質(zhì)場與物質(zhì)場之間發(fā)生的，與單個的粒子運動關(guān)系不大。當(dāng)然也不能說一點沒有，就象人與人打架一樣，是兩個物質(zhì)場在運動，打在手上，而全身都難受，手痛得最厲害。是整個物質(zhì)場在對外界的物質(zhì)場共同的感受?？刹皇侵皇鞘植皇娣?，所以我們能夠精確地確認各個量子運動疊加之后統(tǒng)計結(jié)果（宏觀物理），但我們不能很精確一個物質(zhì)場內(nèi)部的那一小點起作用。物質(zhì)是整體運行的，當(dāng)外部的物質(zhì)變化時內(nèi)部的物質(zhì)也會有相應(yīng)變化的，量子運行方式會發(fā)生一些改變。

量子力學(xué)從來沒有從一個面去研究物體，只注重了一個點，而經(jīng)典物理只注意宏觀物理現(xiàn)象的規(guī)律性，也就是注意面了。

量子力學(xué)注重研究了物質(zhì)場的內(nèi)部運動：單個粒子的運動（點）。經(jīng)典物理學(xué)：牛頓力學(xué)，相對論只注重了物質(zhì)場與物質(zhì)場的外部運動（面）。

而布郎運動是把物質(zhì)場的內(nèi)部和外部運動結(jié)合一起的表現(xiàn)運動，是點到面，再面到點全過程，所以對布郎運動的研究也是一個科學(xué)研究物質(zhì)運動史的一個縮影。

人對事物的認識總是漸近的，按照絕對論的原則，弧立的事情是不存在的，所有的系統(tǒng)都是宇宙整體的一部分，所有的運動都是宇宙生命的一種體現(xiàn)。

現(xiàn)在用量子理論中的概念說明熱的本質(zhì)問題：熱量只是能量的一種表現(xiàn)形式。熱的來源一般是：化學(xué)反應(yīng)，物理作用（包括核反應(yīng)），能量轉(zhuǎn)化。等等的這一切源于：量子運行方式的改變。量子運行只會一個場，一個場的變化，也就是說量子運動只可123456 不會連續(xù)不斷 沒有0.1，0.2，0.3，0.4等等。量子的運行方式改變只可這個場直接到那個場，要么吸收一定能量，要么釋放一定能量。水分子或者是固態(tài)，或是氣態(tài)，液態(tài)，沒有中間的狀態(tài)。能量有許多表現(xiàn)形式，而熱量是能量的一種表現(xiàn)形式，所以我們可以測定溫度等等現(xiàn)象。量子運行方式改變了，物質(zhì)的特性也就改變了。燒火做飯，木柴變成灰燼，原子一個不少，電子一個不少，可是它們之間的運行方式改變了，能量或釋放了或吸收了，物質(zhì)也就變化了。

量子力學(xué)概念總結(jié)范文第4篇

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申明:本網(wǎng)站內(nèi)容僅用于學(xué)術(shù)交流，如有侵犯您的權(quán)益，請及時告知我們，本站將立即刪除有關(guān)內(nèi)容。 許多研究者認為，只有當(dāng)物理學(xué)不僅能夠解釋空間和時間的表現(xiàn)，還能解釋其起源時，它才算是完整的。

“想象一下，有一天你醒來后，突然意識到自己生活在一個電腦游戲中—”加拿大物理學(xué)家馬克·范拉姆斯東克說。這聽起來像是科幻電影，但對他來說，這個場景是思考現(xiàn)實的一種方式。如果這是真實的，“我們周圍的所有東西—整個三維物理世界，就是別處一個二維芯片的編碼信息所產(chǎn)生的幻覺?！币簿褪钦f，我們的宇宙及其三維空間，只是低維度基質(zhì)所投射出的全息圖（hologram）。即使從理論物理學(xué)的一般標(biāo)準(zhǔn)來看，這種“全息原理”也是很奇特的。

不過有一小部分研究人員認為這還不夠奇特，范拉姆斯東克就是其中之一。他們認為，如果現(xiàn)代物理的兩大支柱，廣義相對論（把引力描述為空間和時間的彎曲）以及統(tǒng)領(lǐng)原子世界的量子力學(xué)，都不能解釋空間和時間的存在，其他現(xiàn)有理論就更不可能了。

范拉姆斯東克和同事確信，只有解釋出空間和時間的起源，物理學(xué)才是完整的。而這樣的構(gòu)想將需要大膽的設(shè)想，例如“全息圖”概念。只有對現(xiàn)實進行激烈的概念重建，才能夠解釋，當(dāng)黑洞中心無限致密的“奇點”將時空結(jié)構(gòu)扭曲得超越了我們所有認知時，到底發(fā)生了什么；這也是研究者統(tǒng)一原子尺度的量子理論與星際尺度的廣義相對論的唯一途徑。已經(jīng)有幾論物理學(xué)家在為這個大統(tǒng)一理論而奮斗?！八械慕?jīng)驗告訴我們，不應(yīng)該存在兩個關(guān)于現(xiàn)實的截然不同的基本觀念—必然存在一個可以包羅萬象的宏大理論，”美國物理學(xué)家阿布依·阿希提卡如是說。找尋這樣的宏大理論是一個艱巨的挑戰(zhàn)。

本文介紹了一些有前景的研究理論以及一些用于檢驗這些理論的新觀點。 熱力學(xué)引力

有哪些證據(jù)顯示，存在比空間和時間更基本的東西？

20世紀(jì)70年代初，當(dāng)量子力學(xué)和引力與熱力學(xué)之間的聯(lián)系越來越清晰時，一系列驚人的發(fā)現(xiàn)給出了一個令人興奮的線索。

1974年英國劍橋大學(xué)的斯蒂芬·霍金證明，黑洞周圍空間的量子效應(yīng)使得黑洞向外釋放熱輻射。其他物理學(xué)家很快驗證了這種現(xiàn)象的普遍性。

1995 年，美國物理學(xué)家特德·雅各布森把這兩個發(fā)現(xiàn)合并為一，假設(shè)空間中的每一點都處在一個微小的“黑洞視界面上”，每一點都滿足“熵—面積”的關(guān)系。在這樣的假設(shè)下，他發(fā)現(xiàn)只需利用熱力學(xué)中的概念，通過數(shù)學(xué)方法就可以得到廣義相對論的愛因斯坦方程，而不需要時空彎曲的觀點。

2010年，這個觀點又被荷蘭弦理論學(xué)家埃里克·韋爾蘭德推進了一步。他證明了無論時空的組分是什么，它們的統(tǒng)計熱力學(xué)都能自動地生成牛頓萬有引力定律。印度宇宙學(xué)家他努·帕德馬納班也發(fā)現(xiàn)，愛因斯坦方程可以寫成一種與熱力學(xué)定律一致的形式，引力的許多其他理論也可以做這樣的改寫。帕德馬納班正在嘗試用熱力學(xué)的方法來解釋暗能量的起源和大小。 因果集

加拿大物理學(xué)家拉斐爾·索爾金是因果集理論的先驅(qū)，這個理論假設(shè)時空的基石只是簡單的數(shù)學(xué)點，通過一條條鏈連接起來，每條鏈都從過去指向未來。每一條這樣的鏈都是因果關(guān)系的簡要表示，意味著較早的點會影響較晚的點，但反之不成立。這樣形成的網(wǎng)絡(luò)就像一棵不斷長大的樹，逐漸長成了時空?！澳憧梢韵胂罂臻g從許多點中產(chǎn)生，與溫度從許多原子中出現(xiàn)是類似的?！彼鳡柦鹫f，“問‘一個原子的溫度是什么？’這個問題是沒有意義的，只有對于一大堆原子，溫度的概念才有意義?！?/p>

上世紀(jì)80年代末，索爾金利用這個理論框架來估算可觀測的宇宙所包含的點的數(shù)目，他還推測出，這些點應(yīng)該都會產(chǎn)生一種微弱的內(nèi)在能量，最終導(dǎo)致了宇宙的加速膨脹。幾年后，暗能量的發(fā)現(xiàn)證實了他的推測?！叭藗兺ǔＵJ為量子引力的預(yù)言是無法檢驗的，但這就是一個可檢驗的例子?！庇孔右W(xué)家喬·亨森說，“如果暗能量的值更大或者為零，因果集理論就被排除了?！?全息

范拉姆斯東克根據(jù)全息原理，提出了一個完全不同的關(guān)于時空起源的觀點。黑洞以類似全息圖的方式將全部熵儲存在表面，受此現(xiàn)象啟發(fā)，美國弦理論學(xué)家胡安·馬爾達塞納，首先給出了黑洞全息原理的準(zhǔn)確數(shù)學(xué)表達式。這一極有影響力的全息宇宙模型發(fā)表于1998年。在這個模型中，宇宙的三維內(nèi)部包含著僅由引力控制的弦和黑洞，而宇宙的二維邊界包含的粒子和基本場，則滿足沒有引力的普通量子定律。三維空間中，假想居民看不到二維邊界，因為它是無限遠的。但這并不影響數(shù)學(xué)推導(dǎo)：在三維宇宙中發(fā)生的任何事情，都可以等價地用二維邊界中的方程很好地描述出來，反之亦然。

2010年，范拉姆斯東克研究了邊界中的量子粒子相互“糾纏”（這意味著測量一個粒子會不可避免地影響到另一個）的情形。范拉姆斯東克總結(jié)說，三維宇宙實際上是被邊界上的量子糾纏扯到一起的。在某種程度上，這意味著量子糾纏和時空是同樣的東西?；蛘呔拖耨R爾達塞納指出的那樣，“這說明量子是最基礎(chǔ)的，時空是由其衍生出來的?！?/p>

更多內(nèi)容，詳見《科學(xué)美國人》中文版《環(huán)球科學(xué)》2013年12月號 新知科技改變生活

【上月球種菜】人類未來能否在月球上生活？科學(xué)家打算先嘗試在月球上種菜。按照計劃，NASA將在2015年，通過一艘商業(yè)太空船，向月球運輸一些植物種子以及適合這些植物生長5至10天的材料。植物的生長過程將被全程記錄并傳送回地球，以對比植物在地球與月球上的生長差異。

—中國青年報

【捕獲幽靈粒子】 “冰立方” 研究項目的科學(xué)家在《科學(xué)》發(fā)文稱，位于南極冰層一英里下的“冰立方”巨型中微子探測器，已發(fā)現(xiàn)28個來自太陽系外的高能中微子。中微子是一種中性粒子，可不受干擾地筆直劃過宇宙，通過反向查找這些粒子的源頭，科學(xué)家將可以得到各種宇宙事件的第一手資料。

—環(huán)球科學(xué)雜志社

量子力學(xué)概念總結(jié)范文第5篇

化學(xué)的學(xué)科發(fā)展，可以提到許多方面，如飛秒化學(xué)?；瘜W(xué)向生物學(xué)和醫(yī)學(xué)、材料設(shè)計、能源、大氣和環(huán)境化學(xué)、國家安全與個人安全等領(lǐng)域的拓展等。在本文中，要著重說的是：化學(xué)與化學(xué)工程的重新融合。

20世紀(jì)初，化學(xué)工程從應(yīng)用化學(xué)中脫胎而出，經(jīng)歷了單元操作和三傳一反，形成了化學(xué)工程學(xué)，從以經(jīng)驗為主過渡到有一定預(yù)測功能的較完整的理論，從而導(dǎo)致化學(xué)與化學(xué)工程的分離。這種情況在20世紀(jì)90年生了變化，基礎(chǔ)化學(xué)研究與化學(xué)工程之間發(fā)生了空前的交疊和滲透?；瘜W(xué)家越來越多地介入復(fù)雜系統(tǒng)的構(gòu)造、分析和使用中，這些自然而然與工程學(xué)中的系統(tǒng)方法有關(guān)。化學(xué)工程師正日益進入越來越多的化學(xué)基礎(chǔ)領(lǐng)域，在一些情況下甚至處于領(lǐng)導(dǎo)地位。在2003年美國出版的《超越分子前沿――化學(xué)與化學(xué)工程面臨的挑戰(zhàn)》一書中，開始使用化學(xué)科學(xué)來代表所有化學(xué)家和化學(xué)工程師的工作范圍。

化學(xué)是一個多尺度的科學(xué)。微觀尺度是從電子和原子核到分子，例如分子設(shè)計。宏觀尺度，例如實驗室合成、生產(chǎn)裝置、化學(xué)和物理操作、產(chǎn)品包裝和運輸?，F(xiàn)在大家更關(guān)注介觀尺度。從化學(xué)方面來說，人們關(guān)注超越分子的層次，進入超分子、分子集團、大分子、活性中心、器件的作用域，可以說從微觀跨越到介觀以至宏觀層次。從化學(xué)工程來說。人們也不再滿足于宏觀的三傳一反，而是逐步深入到顆粒、液滴、氣泡、微孔、界面等介觀行為，并對微觀的機理也表現(xiàn)了濃厚的興趣?；瘜W(xué)由底向上，化學(xué)工程由頂向下，在介觀層次相遇，互相借鑒，對于化學(xué)科學(xué)及其理論的發(fā)展，形成了巨大的推動。

二、介觀尺度的研究

通?；瘜W(xué)以量子力學(xué)或量子化學(xué)為理論基礎(chǔ)，用以研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵和對稱等，現(xiàn)在正逐步重視隨時間發(fā)展的動態(tài)演變。在唯象地說明宏觀現(xiàn)象時，則應(yīng)用熱力學(xué)。進入介觀層次后，要采用平衡態(tài)和非平衡態(tài)的統(tǒng)計力學(xué)，后者需要綜合應(yīng)用流體力學(xué)的原理。

化學(xué)工程通常以流體力學(xué)和熱力學(xué)為理論基礎(chǔ)，特別重視湍流理論、多相流和不可逆過程的熱力學(xué)。計算流體力學(xué)有很大的發(fā)展。在研究湍流的強相關(guān)機理以及涉及介觀層次時，統(tǒng)計力學(xué)原理起著重要的作用。而在為特征參數(shù)找出規(guī)律時，則需要量子力學(xué)的幫助。

化學(xué)科學(xué)理論的發(fā)展，進入到綜合運用量子力學(xué)、統(tǒng)計力學(xué)、熱力學(xué)和流體力學(xué)的時代，目標(biāo)是解決多尺度時空結(jié)構(gòu)與宏觀平衡和速率的關(guān)系。

進行多尺度時空結(jié)構(gòu)研究，有兩個重要方面：一是由下向上的預(yù)測。從分子結(jié)構(gòu)逐級預(yù)測介觀層次的各種結(jié)構(gòu)及其隨時間的演變，并進而預(yù)測宏觀層次的結(jié)構(gòu)、反應(yīng)和分離的特性，以至在反應(yīng)器和分離裝置中的行為，目標(biāo)是形成無縫的從微觀到宏觀的鏈接。要做到這一點，先要搞清楚各個相鄰層次的時空結(jié)構(gòu)是如何相互關(guān)聯(lián)的。研究這種關(guān)聯(lián)，首先要有實驗的觀察，總結(jié)經(jīng)驗的規(guī)律，然后是理論的建立和推導(dǎo)，作為過渡步驟，也常常是采用模型的半經(jīng)驗方法。二是由上向下的控制。用宏觀的手段，逐級控制各級時空結(jié)構(gòu)的形成。這兩個方面有著緊密的聯(lián)系，有相輔相成的關(guān)系。

三、對化學(xué)教學(xué)的啟示

為了適應(yīng)不斷變化的新形勢，化學(xué)教學(xué)要做好以下幾點：

第一要打好基礎(chǔ)。最重要的是，對于本學(xué)科的框架結(jié)構(gòu)，通過教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生有一個系統(tǒng)的完整的初步認識。新的現(xiàn)象、規(guī)律和方法不斷出現(xiàn)，要善于在學(xué)科的框架結(jié)構(gòu)中找到它的位置。

對于物理化學(xué)，我們認識到的學(xué)科框架包括：

兩大類研究對象：平衡和速率。

三個層次：宏觀層次，由微觀到宏觀的過渡層次，微觀層次。

兩個方面：普遍規(guī)律和物質(zhì)特性。兩者結(jié)合，可以解決實際問題。

三種方法：研究物質(zhì)特性，有實驗方法、半經(jīng)驗方法和理論方法。從理論上研究物質(zhì)特性，將進入下一個更深的層次。

例如生物膜中的促進傳遞和耦合傳遞。屬于宏觀層次的速率過程，具體來說是界面中的速率過程。對于普遍規(guī)律，要學(xué)教材中“傳遞過程”的內(nèi)容(當(dāng)然還有些特殊的地方)。為得到某一個生物膜的傳遞特性，要采用實驗測定，或半經(jīng)驗方法。而要從理論上得到這種特性，必須應(yīng)用統(tǒng)計力學(xué)。

又如耗散顆粒動態(tài)學(xué)DPD，它是一種介觀層次的模擬，實質(zhì)上它就是分子動態(tài)學(xué)模擬MD，屬于從微觀到宏觀的過渡層次的普遍規(guī)律范疇。特殊之處是應(yīng)用了粗?；?，引入更低的介觀層次，相應(yīng)還采用了耗散力和隨機力。

第二要強調(diào)開放。框架是開放的，可以不斷更新和充實。內(nèi)容是開放的，可以經(jīng)常介紹新的進展。

對于如此豐富的介觀層次，上述框架的精神依舊。微觀和宏觀之間，可以加入各種由低到高的介觀層次之間的過渡層次。研究某一介觀層次的特性，仍然有實驗、半經(jīng)驗、理論這三種方法。理論方法主要采用平衡態(tài)和非平衡態(tài)的統(tǒng)計力學(xué)，相應(yīng)進入了下一個層次，即從更低的介觀層次到該介觀層次的過渡層次。

第三要善用類比。類比永遠不會完美，卻幾乎常常有用。物理學(xué)是一個由于類比而興旺的領(lǐng)域，例如，基于借自超導(dǎo)的概念，我們可以至少部分理解超流的氦。物理化學(xué)中類比于由理想氣體到實際氣體，在研究混合物時，我們由理想混合物到實際混合物。

上面提到的耦合傳遞，可以和耦合反應(yīng)進行類比。又如密度泛函理論DFT，則是以密度分布p(r)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的位能函數(shù)ε(r)為基本變量構(gòu)筑泛函。變分原理則等價于最概然分布原理或熵最大原理。

當(dāng)前的薄弱環(huán)節(jié)是：從微觀到宏觀的過渡層次；傳遞速率；進展。

要加強教學(xué)資源建設(shè)，包括教材、系列參考書、電子教材、網(wǎng)站建設(shè)等。

四、教學(xué)方法