量子力學的核心理論匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇量子力學的核心理論范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

人性，是人之所以為人的本質規定，是人與動物相區別的東西。人與動物有著根本的區別，因而人性應該是一個有著具體內容的實在。而人性論則是對于人的本質規定的看法，是從社會生活出發對于何為人性或人的本質的認識的總結。所有的人性論都是抽象的，因為它是對于人性問題的哲學概括；所有的人性論也都是具體的，在抽象的理論或觀點背后，反映著具體的和豐富的社會生活。就此而論，把中國傳統哲學中的人性理論冠之以"抽象人性論"而予以鄙薄，是一種狹隘和獨斷的做法。

在歷史上以及在不同的個體之間，人們對于人性的看法是不一樣的，因而人性論在時間上是在不斷地演變的，在空間上是多樣存在的。在哲學發展的童年時期，人們往往把人的自然屬性當作人的本質規定，而在以后人們逐漸認識到人的社會規定性。中國儒家哲學傾向于把人的道德性作為人與動物相區別的本質規定，這雖然已是以人的社會性來規定人的本質，但其將道德涵蓋人性之全部，則甚有偏頗與局限。而今人則認識到"人的根本就是人"，用人的實踐、人的生活來說明和看待人的本質。這都標志著人們對于人性問題的認識上的變化與進步。由于儒家主要從道德上來說明和規定人的本質，所以我們可以把儒家的人性論稱作道德人性論，并以此分析朱陸對于人性與道德問題的理論和觀點。

1、性即理與心即理

朱子言"性即理"，象山言"心即理"，朱陸在道德人性論問題上似乎大相徑庭。實際上，朱子與象山在與人性有關的許問題上看法都極其相似。

第一、朱子與象山都主張性善論。朱子說："人之性皆善"（《朱子語類》卷四），象山說："人性本善，其不善遷于物也。知物之為害，而能自反，則知善者乃吾性之固有，循吾固有而進德，則沛然無他適矣。"（《語錄上》，《陸九淵集》卷三十四）

第二、在人性的根源上，朱子與象山都認為"性"來自于"天"。朱子說："性者，人物之所以稟受乎天地也。……自其理而言，則天以是理命乎人物謂之命，而人物受是于天謂之性。"（《答鄭子上》，《朱文公文集》卷五十六）"性即理也，天以陰陽五行化生萬物，氣以成形，而理亦賦焉，猶命令也。于是人物之生，因各得其所賦之理，以為健順五常之德，所謂性也。"（《中庸章句》）所謂"性"，是人從"天"處所受之"理"，就此而言，可謂"性即理也"。

朱子言"性即是理"，又講"天"講"命"，此"天"與"命"、"性"與"理"四者如何區別？朱子同意將四者作如下區分："天則就其自然者而言，命則就其流行而賦于物者言之，性則就其全體而萬物所得以為生者言之，理則就其事事物物各有其則者言之。到得合而言之，則天即理也，命即性也，性即理也。"（《朱子語類》卷五）此四者之關系，"從本質上說，是實同而用異。"（同上）此外，"天"、"理"和"性"、"心"還有這樣一種關系："大抵言性，便須見得是元受命于天。"（同上）"性與氣皆出于天，性只是理。"（《朱子語類》卷五十九） "理在人心是之謂性。……性便具許多道理，得之于天而具于心者。"（《朱子語類》卷九十八）因此，就"性"之來源而言，其來自于"天"；就"性"之本質而言，"性"乃是"理"；就"性"之擔當者或主體而言，其屬于"心"。

象山也同樣把"性"的根源歸之于"天"，他明確提出"在天者為性"的論斷。象山弟子問："如何是盡心？性、才、心、情如何分別？"象山答道："且如情、性、心、才，都只是一般物事，言偶不同耳。"又問："莫是同出而異名否？"象山曰："不須得說，說著便不是，將來只是騰口說，為人不為己。若理會得自家實處，他日自明。若必欲說時，則是在天者為性，在人者為心。"（《語錄下》，《陸九淵集》卷三十五）何為"在天者為性"？張立文先生認為，此即是有"天命之謂性"的意思。象山說："'成之者性也'，又復歸之于天，天命之謂性也。"（同上）人性的根源就在于"天"。

朱子與象山把人性的根源都歸結于天，從學術源淵上來說，他們都接受了《孟子》、《中庸》中把"性"推之于"天"的路線。《孟子》曰："盡其心者，知其性也。知其性，則知天矣。存其心，養其性，所以事天也。"（《盡心上》）而《中庸》開篇則言："天命之謂性，率性之謂道，修道之謂教。"朱子在《四書集注》中對此也都有解釋和發揮。而象山也多援引上文。如曰："孟子言'知天'，必曰'知其性，則知天矣'；言'事天'，必曰'養其性，所以事天也'。《中庸》言'贊天地之化育'，而必本之'能盡其性'。人之形體，與天地甚藐，而《孟子》、《中庸》，則云然者，豈固為是闊誕以欺天下哉？"（《天地之性人為貴論》，《陸九淵集》卷三十）

第三、人性是關于人的類的本質，而在說到具體的個人所具有的人性之形成時，朱子與象山皆操"氣稟"或"資稟"之說。

朱子持"氣稟"之說："性離氣稟不得，有氣稟，性方存在里面；無氣稟，性便無所寄搭了。"（《朱子語類》卷九十四）人性是共同的，但作為每個個人所具有的人性，卻是有差別的，這差別的根源，則在于氣稟之不同。象山對于具體人性的形成，持"資稟"之說。他說："資稟好底人闊大，不小家相，不造作，閑引惹他都不起不動，自然與道相近。資稟好底人，須見一面，自然識取，資稟與道相近。資稟不好底人，自與道相遠，卻去鍛煉。"（《語錄下》，《陸九淵集》卷三十五）象山所說"資稟"，和朱子所言"氣稟"相同，都是以稟氣之如何來說明人性之差別。"人生天地間，氣有清濁，心有智愚，行有賢不肖。必以二涂總之，則宜賢者心必智，氣必清；不肖者心必愚，氣必濁。而乃有大不然者。"（《與包詳道》，《陸九淵集》卷六）個人根性之差別，也同樣是由于氣稟不同所致。

以上是朱陸二人在人性問題上的相同之點。而上述相同點的背后，又有著理論指歸上的根本不同。人之性本善，人之性雖然皆來自于"天"，人之具體之性也皆是由氣稟所致，但人性的本質卻有所不同。

在朱子看來，人性的本質或曰本質規定是"理"，亦即其所云"性即理也"。朱子對此論述甚詳。如其曰："性只是理"。（《朱子語類》卷四） "吾之性即天地之理。"（《朱子語類》卷九十八）"性者，人所稟于天以生之理也。"（《孟子集注·滕文公上》）

朱子"性即理"，實是承自程頤。他對小程夫子"性即理"一句評價甚高。二程講"性即理，理則自堯、舜至于途人一也。"（《二程全書·遺書》卷十八）朱子對此評價說："伊川性即理也，自孔子孟后無人見得到此。"（《朱子語類》卷五十九） "伊川'性即理也'四字，顛撲不破。"（《朱子語類》卷四）

何謂"性即是理"？朱子言："人物之生，同得天地之理以為性，同得天地之氣以為形。"（《孟子集注·離婁下》）此所言"性"，乃是人人所俱有的共同人性，亦即"天地之性"，或曰"天理之性"。人性的本質在于"理"。如果"性即是理"，那么何以不謂之理而謂之性？朱子弟子陳淳曾釋之曰："蓋理，是泛言天地間人物公共之理；性，是在我之理。只這道理，受于天而為我所有，故謂之性，性字從生從心。是人生來具是理于心，方名之曰性。"（《性》，《北溪先生字義》卷上）朱子本人解釋說："性即理也，在心喚作性，在事喚作理"。（《朱子語類》卷五）可見，"理"是人性的本質，并且"性"是"理"這種本質在人心中的顯現。

"性即是理"，但具體個人之"性"又各不相同，除極少數圣人之外，個人之性又絕非全是"天理"。其原因在于人的氣稟不同，氣有清有濁，人所以有賢與不肖之分。但氣稟如何，人與人在稟受"天理"方面只是多少程度之不同，而都具"天理"卻是共同的。朱子以"理"來說明人性的共性，以"氣"來說明人的個體之"性"的特殊性。

象山也講"天命之謂性"，認為人性之來源在于"資稟"。"資稟"雖然在稟"氣"方面與朱子"氣稟"之說相近，然而其內在本質規定則說得不明。象山有時也稱人"資稟"之"性"為"資性"，認為"人資性長短"（《語錄下》，《陸九淵集》卷三十五）不同。但人所由"氣"而"稟"者為何？朱子明確地講為"理"，而象山則對此并不言及。朱子以"理"為本體，以"天"為人性之源，而人性乃為"得天之理"（《孟子集注·告子上》），是以"天"與"理"不二。象山以"心"為本體，也以"天"為人性之源，但象山認為"心即理"，更主張"心外無理"、"外心無道"，而"天"與"心"又不相同，故象山不問所稟者為何，也無法回答所稟者為何。這是朱子與象山在人性來源問題上的差別。

象山不言所稟者為何，是否表明象山哲學體系在這方面存在著漏洞或者缺陷呢？恐怕也不能如此說。朱子講"氣稟"于"理"而象山不講"氣稟"于何，是由于象山哲學與朱子哲學在本體上的根本不同所致。朱子用"理"與"氣"雜，來說明個體人性之不同，說明人性之差別本是"理"同而"氣"異。象山雖用"氣稟"來說明人之資質不同，而其同者，則不為"理"而為"心"。如果說象山哲學中可與朱子"性即理"真正相對待的觀點，與其說是"心即理"，不如更直截地說是"心即性"。朱子所說之"性"，乃"在心喚作性，在事喚作理"（《朱子語類》卷五），而象山所云之"性"，"在天者為性，在人者為心"（《語錄下》，《陸九淵集》卷三十五）。在朱子而言，"性"與"理"不二；在象山而言，則是"性"與"心"不二。不僅如此，"性"之于朱子與象山，一在"心"，一在"天"。在"心"則是用"理"來說明"性"和規定"性"，而在"天"則是用"性"來說明"心"和規定"心"。

象山以"性"來說明和規定"心"，這便使"性"有高于與凌架于"心"之嫌，從而有妨于其以"心"為最高本體。這可以說是象山哲學中的一個不太明顯的矛盾。因為象山對于"性"強調不多，并不過分重視。究其根源，則是來自于象山對孟子學說的繼承和改造。象山繼承了孟子"盡心、知性、知天"的思想路向，而在孟子思想中，"天"與"心"保持著一定的張力。孟子用"心"來說明道德的根源或人的道德能力，諸如"四端"；與此同時，孟子又把道德的根源推之于天，把人所具有的道德能力或種子、傾向說成是先天具有的。孟子哲學尚不存在哲學本體的問題，而到象山時，哲學本體論問題已經突顯，故象山提升"心"之地位，賦予其大本大原的本體地位，從而對孟子關于"心"的學說作了改造，而對孟子學說的另一極"天"則未予以很好地清理，只是順著孟子而言"天所予我者"等。這也就是說，象山在接著孟子講"心"并把"心"提升為本體的時候，把孟子的"天"也接著講下來，而沒有很好地考慮和處理"天"與"心"的關系問題。

2、天地之性

朱子與象山都主張性善論，以性善論來引出道德之可能。但朱子與象山并非向先秦儒家那樣，只說明人性為善，而是要從哲學上論證人性如何為善，為人性問題作出形而上的論證。

朱子以"天理"為性善論之根據，而"天理"所體現之人性，他稱之為"天命之性"或"天地之性"。何謂"天地之性"？朱子解釋說："論天地之性，則專指理言。"（《朱子語類》卷四）朱子認為，天地之間，一理而已，故所謂"天地之性"，亦即指"天理之性"，或曰"天地之性"的本質即是"理"。"天地之性"與"理"相應，則是人的先天的本性，是人的本體之性。這本體之性屬于朱子的理想世界，它是個人人性的本原與根基。而個人之人性在真實存在中所直截表現出的形態并非"天地之性"，而是"氣質之性"。"天地之性是理也，才到有陰陽五行處，便有氣質之性。"（《朱子語類》卷九十四）若以"天地之性"為"體"，則"氣質之性"是"用"，是"理搭于氣"隨陰陽五行之發用而成于萬物之性，就此而言，"氣質之性"是指人的現實性，是朱子的現實世界。

"天地之性"也稱之為"天命之性"。"《谷梁》言天而不以地對，則所謂天者，理而已矣，……子思所謂天命之性是也。"（《天問·第三》，《楚辭集注》卷三）"天命之性"之得名，大概是得自于《中庸》"天命之謂性"。"天命之謂性，是專指理言，雖氣亦包在其中，然說理意較多。"（《朱子語類》卷六十二）但"天命之性"與"天地之性"也略有區別。"天地之性"，則專以理言；"天命之性"，既曰"天命"，則不能不包氣。"氣稟之性"，雖由"氣稟"，然這"氣稟"，也非是個人能作為主體自作主宰的，也同樣是與生俱來的，豈能說不是由于"天命"？所以朱子講"天命之性"，便有二意："一是'理意較多'，二是氣不雜于理，理自理，氣自氣。即使這樣，也與專指、只是相抵牾。可見，朱熹在《語類》中說的話，前后是有沖突的。" 這個問題的產生，在于朱子未能很好地去區分先天的與先驗的。"天地之性"在本質上乃"天理"，是先天的。先天相對于后天而言，它在人生之前是完滿的，在人生之后則"理與氣雜"，而不完滿；"氣質之性"則是后天的，它是人生之時由"氣稟"所致，是人生之時及人生以后的現實之性，但它又是先驗的，先驗相對于經驗而言，是在人經驗之先而形成的。朱子對此分別不詳，故在論述"天命之性"時，便不甚清楚，此中困難實在于"天命"二字。

朱子言"天地之性"，并把"天地之性"與"氣質之性"加以區別，是接著張載和二程講的。張載說："形而后有氣質之性，善反之，則天地之性存焉，故氣質之性，君子有弗性者焉。"（《張子正蒙·誠明》）關于"氣質之性"，《朱子語類》載："道夫問：'氣質之說，始于何人？'曰：'此起于張、程，……。'"（《朱子語類》卷四）"天地之性"是純粹至善的。"蓋本然之性，只是至善"。（《朱子語類》卷五十九）"天地之性"是至善之性，其為至善之根據，則在于"理"。"然其本然之理，則純粹至善而已，所謂天地之性者也。孟子所謂性善，程子所謂性之本，所謂極本窮原之性，皆謂此也。"（《論語或問》卷十七）儒家性善論發端于孟子，朱子在繼承孟子以來的儒家性善論的同時，又用自己的"理"來改造和解釋孟子的性善說。他講："孟子說性善，便都是說理善。"（《朱子語類》卷九十五）以"理"來說性善，此中有著特別的意義。朱子的"理"，就其實際內涵而言，則是指儒家的倫理綱常，以"理"來說"性"，以此作為道德的根據，則是把倫理與道德整合在一起，使倫理與道德為一，而且是用倫理來規范道德。這是朱子道德學說的特色。

人性本善，而現實中那些經常為惡的人，是否也是性善的呢？朱子認為是的。那些作惡多端的人，雖然其氣稟得偏了，但也須有天理在其性之中。因為人的"氣質之性"是"理與氣雜"，因而既有"理"，又有"氣"。資質不好的人只是"氣"多而"理"少而已。朱子強調"天地之性"乃人之善性，又以"氣稟之性"中有"理"有"氣"，從其對于道德學說的意義而言，它說明了人的道德性的共同基礎，說明的人的道德性之普遍性，即使那些氣稟甚為不好的人，也有道德的可能性存在，因而道德是每個人所不能回避的，也是每個人都具有的向上的可能。朱子有時按氣稟清明與否把人分為四等，至于最末一等，他說："至于昏濁偏駁又甚，而無復少有清明純粹之氣，則雖有不通而懵然莫覺，以為當然，終不知學以求其通也，此則下民而已矣。"（《論語或問》卷十六）從朱子對最下等的"下民"的區分可以看出，此一類人不僅氣稟甚偏，而且更重要的是其"終不知學"，亦即不肯去把自己道德的可能性用對于道德的學習與修養來變成現實性。自我毀棄道德可能性的人，最終不能"變化氣質"，淪為"下民"。

3、本心

象山之性善論，也是承自孟子。象山強調："見到孟子道性善處，方是見得盡。"（《語錄上》，《陸九淵集》卷三十四）朱子以"性"或"理"來說明性善，而象山藉以說明性善者并非是"性"，而是提出了"善非外鑠"（《與諸葛受之》，《陸九淵集》卷三），用"心"來說明性善。"仁，人心也，心之在人，是人之所以為人，而與禽獸草木異焉者也，可放而不求哉？古人之求放心，不啻如饑之于食，渴之于飲，焦之待救，溺之待援，固其宜也。學問之道，蓋于是乎在。"（《學問求放心》，《陸九淵集》卷三十二）張立文先生由此把象山對于人性本善的觀點稱作"心善論"。 象山所說"心"乃是義理之心。而義理之心乃是人與動物根本區別所在，從而也就是人之所以為人的本質規定。而這一思想，就其來源而言，仍然是對于孟子思想的發揮。象山曾引孟子之語說："'人之所以異于禽獸者幾希。庶民去之，君子存之。'去之者，去此心也。故曰：'此之謂失其本心'。存之者，存此心也。故曰：'大人者，不失其赤子之心'。四端者，即此心也；天之所以與我者，即此心也。"（《與李宰·二》，《陸九淵集》卷十一）這里，象山提到"四端"，并把"四端"作為"心"的核心。

象山也常常把人所具有的能夠為善的心或稱可作為道德可能性的心為"本心"。"道塞宇宙，非有所隱遁。在天曰陰陽，在地曰剛柔，在人曰仁義。仁義者，人之本心也。"（《年譜》，《陸九淵集》卷三十六）人性之所以為善，其根源在于"本心"無不善。這正如象山弟子袁燮所說："學問之要，得其本心而已。心之本真，未嘗不善，有不善者，非其初然也。" "本真"即是"本心"的真實狀態，"未嘗不善"則是"本心"的本質屬性。由此，象山也順理成章地接受了此相對應的孟子的道德修養學說："'學問之道無他，求其放心而已矣'。孟子斯言，誰為聽之不藐者。"（《象山先生文集序》，《陸九淵集·附錄一》）"本心"乃是善性的根據，而"本心"所以為性善的根據，在于"心"具"四端"。

象山又把具有"四端"的"本心"稱為"良心"。象山說："良心正性，人所均有。不失本心，不乖其性，誰非正人。縱有乖失，思而復之，何遠之有？"（《與郭邦瑞》，《陸九淵集》卷十三）"人要有大志。常人汨沒于聲色寶貴間，良心善性都蒙蔽了。"（《語錄下》，《陸九淵集》卷三十五）象山所云"良心"，即是孟子所云"良知"、"良能"。

象山在用"本心"或"良心"來說明人的善性，從而為道德提供可能性之根據時，也同樣要遇到一個與朱子面臨的同樣的問題，即是否"惡人"也有善性的問題，這也同樣關系到人的道德可能性的普遍性。象山的回答同朱子一樣，也是肯定的。他認為："良心之在人，雖或有所陷溺，亦未始泯然而盡亡者也。下愚不肖之人所以自絕于仁人君子之域者，亦特其自棄而不之求耳。誠能反而求之，則是非美惡將有所甚明，而好惡趨舍將有待強而自決者矣。移其愚不肖之所為，而為仁人君子之事，殆若決江疏河而赴諸海，夫孰得而御之？此無他，所求者在我，則未有求而不得者也。'求則得之'，孟子所以言也。"（《求則得之》，《陸九淵集》卷三十二） "義理所在，人心同然，縱有蒙蔽移奪，豈能終泯，患人之不能反求深思耳。此心茍存，則修身、齊家、治國、平天下一也；處貧賤、富貴、死生、禍福一也。故君子素其位而行，不愿乎其外。"（《鄧文苑求言往中都》，《陸九淵集》卷二十）象山同孟子一樣，反對人們自暴自棄。

二、氣稟之性與物欲

朱子與象山分別以"天地之性"與"本心"論證了性善論，并以此作為道德可能性之根據。然而，僅說明人性皆善，對于道德的根據而言，尚不充分。既然人性皆善，那么又何必非要道德存在呢？這就涉及到道德的必要性問題。道德之所以必要，在于有善的對立面"惡"的存在。"惡"的存在是道德必要性的根據。

朱子與象山同多數儒家學者一樣，在人性論上主張性善論，而不主張性惡論。主性惡論者，必以說明人性本惡，何以有善。同樣，主性善論，則必須說明既然人性本善，則何以有惡。朱陸二人分別從自己的體系出發，對于作為道德必要性根據的"惡"作出了哲學的說明和論證，包括"惡"的來源和對"惡"本身的分析。不僅如此，既然人性本善，善是人性之共性，那么具體的個人之性又為何是如此參差不齊，以至有天壤之別呢？朱子與象山在理論上還要從人性本善這一共同性出發，說明具體個人之性的差別和特殊性。朱子用以說明以上諸問題的范疇是"氣稟之性"，而象山用以說明以上諸問題的則是"物欲"。

1、氣稟之性

人性皆善，何以人有善有惡？朱子認為，"人之性皆善，然而有生下來善底，有生下來惡的，此是氣稟不同。"（《朱子語類》卷四） "天地間只是一個道理，性便是理，人之所以有善有不善，只緣氣質之稟，各有清濁。"（同上） "人性雖同，而氣稟或異。目其性而言之，則人自孩提，圣人之質悉已完具。……善端所發，隨其所稟之厚薄，或仁或義或孝或悌，而不能同矣。"（《中庸或問》卷三）朱子用氣稟來說明個人善惡之差異。

那么，人之氣稟何以會有差異？朱子解釋說："且如天地之運，萬端而無窮，其可見者，日月清明，氣侯和正之時，人生而稟此氣，則為清明渾厚之氣，須做個好人；若是日月昏暗，寒暑反常，皆是天地之戾氣，人若稟此氣，則為不好底人何疑。"（《朱子語類》卷四） "人性雖同，稟氣不能無偏重。有得木氣重者，則惻隱之心常多，而羞惡、辭遜、是非之心，為其所塞而不發；有得金氣重者，則羞惡之心常多，而惻隱、辭遜、是非之心，為其所塞而不發。水火亦然，唯陰陽合德，五性全備，然后中正而為圣人也。"（同上） 氣稟之所以有偏有全，則與人生之時的自然條件有關。常人只能稟得金、木、水、火、土五行之一偏，而圣人則"陰陽合德，五行全備"。看來，朱子氣稟的思想與其以氣來說明天地萬物之生成的生成論思想是一致的。

氣稟而得之性，便是"氣質之性"。天地之性純然是理，而氣質之性則不然。朱子說："論氣質之性，則是以理與氣雜而言之。"（《答鄭子上》，《朱文公文集》卷五十六）為了解釋"氣質之性"如何是"理與氣雜"，朱子有時也以水為比喻。《朱子語類》載："先生言氣質之性。曰：'性譬之水，本皆清也。以凈器盛之，則清；以不凈器盛之，則臭；以污泥之器盛之，則濁。本然之清，未嘗不在。但既臭濁，猝難得便清。故是愚必明，雖柔必強，也煞用氣力，然后能至。'"（《朱子語類》卷四）這說明，理本是清明純粹，無有不善的，但理搭于氣中，氣猶理之容器，理與其所存之器相雜，而人有各種不同之性。

性有"天地之性"，有"氣質之性"，二者有何關系呢？除前云一為人性之普遍性，一為人性之特殊性或差別性之外，二者之間的關系還類似"理"與"氣"的關系。"理"必須搭于氣上，必須掛搭于氣，否則便無個安頓處或頓放處。"天地之性"和"氣質之性"的關系也是如此。"天命之性，若無氣質，卻無安頓處。"（同上） "才說性時，便有些氣質在里，若無氣質，則這性亦無安頓處。"（同上） "所謂天命與氣質，亦相滾同。才有天命，便有氣質，不能相離。若闕一便生物不得。既有天命，須是有此氣方能承當得此理；若無此氣，則此理如何頓放。"（同上） "天命之性"須頓放于"氣質之性"，因為"天命之性，非氣質無所寓。"（同上）這種關系就如同水與盛水之器的關系。"且如一勺水，非有物盛之，則水無所著。"（同上）所以朱子認為："性離氣稟不得，有氣稟，性方存在里面；無氣稟，性便無所寄搭了。"（《朱子語類》卷九十四）而"氣質之性"亦離"天地之性"不得。"如有天地之性，便有氣質，若以天命之性為根于心，則氣質之性，又安頓在何處。"（《朱子語類》卷四） "有氣質之性，無天命之性，亦做人不得；有天命之性，無氣質之性，亦做人不得。"（同上） 所以"天地之性"與"氣質之性"的關系是相互依存、缺一不可的關系。"性非氣質，則無所寄；氣非天性，則無所成。"（同上） "天地之性"與"氣質之性"的關系，就如同"理"與"氣"的關系一般。在朱子思想體系中，"理"范疇與"氣"范疇的關系形成一個邏輯結構，"天地之性"與"氣質之性"的關系形成一個邏輯結構，而兩個邏輯結構，則具有同構性。這反映了朱子思想的一致性和嚴密性。

"天地之性"與"氣質之性"的關系雖如同"理"與"氣"的關系，但并不能就認為二者與"理"、"氣"是直接對應的。"天地之性"自然渾然是"天理"，可與"理"對應，而"氣質之性"則是"理與氣雜"，既有"理"，又有"氣"，不可與"氣"相對應。

"性非氣質，則無所寄；氣非天性，則無所成。"這句話表明了"天地之性"與"氣質之性"之間的關系，同時在道德理論上也表明善與惡分別作為道德可能性與必要性的根據，在道德成為現實性之根據方面是缺一不可的。也正是由此出發，朱子對于以往儒家的人性理論作了評判，認為孟子"論性不論氣，……不備"，荀、揚則是"論氣不論性，……不明"（《朱子語類》卷六十二）。

孟子論性不論氣，何以"不備"？朱子認為，孟子性善論的不足在于沒有說明"惡"是如何在性善的基礎上產生出來的。"此理卻只是善。既是此理，如何得惡？所謂惡者，卻是氣也。孟子之論，盡是說善，至有不善，說是陷溺。是說其初無不善，后來方有不善耳。若如此，卻似'論性不論氣'，有些不備。"（《朱子語類》卷四）在朱子看來，孟子道性善，又以不善在性善之后，這都是對的，只是沒有從"氣"來說明不善的根源，而用"陷溺"來講不善，在理論上有些不完備。他對于孟子的性善論是持肯定態度的，只認為略有不足，因而說："論性不論氣，孟子也，不備，但少欠耳。"（《朱子語類》卷六十二）

對于荀子和揚子，朱子的批評則要嚴厲得多。荀子認為，"人之性惡，其善者，偽也。"（《荀子·性惡》）揚雄則認為"人之性也善惡混。修其善則為善人，修其惡則為惡人。"（《法言·修身》）朱子對于荀、揚之人性論評論說："若荀、揚則是'論氣不論性'，故不明。既不論性，便卻將此理來昏了。"（《朱子語類》卷四） "論氣不論性，荀揚也。不明，則大害事。"（《朱子語類》卷六十二）說其"性惡"論或"善惡混"為"甚害事"，主要是因為它否定了儒家道德學說的基礎。諸如荀子，主張"性惡"最明顯，其學說便由人性論開出了法治來，主張"禮法并用"、"王霸兼施"，而此與孔、孟唯道德主義的傳統不類。朱子有時把唐代的韓愈的"性三品說"也放在一起加以評論。"孟子言性，只說得本然底，論才亦然；荀子只見得不好底；揚子又見得半上半下底。韓子所言，卻蠊得稍近。蓋荀、揚說既不是，韓子看來端底見有如此不同，故有三品之說，然惜其言之不盡。"（《朱子語類》卷四）何以說韓愈之說"不盡"呢？朱子說："就三子中韓子說又較近，他以仁、義、禮、智為性，以喜、怒、哀、樂為情，只是中間過接處少個氣字。"（同上）朱子的意思，可作如下理解："所謂較近，是指距天命之性和氣質之性的說法較近。在這里，也可窺見為什么韓愈成為開宋明理學的端倪的痕跡。" 韓愈以"仁、義、禮、智"為"性"，則相當于說人性善，則可以之為道德可能性之基礎；講"喜、怒、哀、樂"為"情"，則說明"情"有不善而"性"無不善，則可以之為道德必要性之根據。所謂"中間過接處少個氣字"，只是講韓愈之說尚粗，未能用"氣稟"之說來為何以性善而情惡作出一個哲學的論證。

從對于道德根據的可能性和必要性的論證出發，朱子認為主張性善而又發明"氣質之說"的張載、二程，則理論甚為完備。他說：自孟子道性善之后，"卻得程氏說出氣質來接一接，便接得有首尾，一齊圓了。"（《朱子語類》卷四）朱子對于張載和二程的"氣質之說"推崇備至，《朱子語類》載："道夫問：'氣質之說，始于何人？'曰：'此起于張、程，某以為極有功于圣門，有補于后學，讀之使人深有感于張、程。'"（同上）朱子對于"氣質之說"有如此高的評價，在于其從理論上對于"惡"的問題給予了一個比較合理的說明。這個說明的合理處在于，第一、保持了孔、孟所持的性善論立場。孟子道性善，孔子未嘗直截言性善，但孔子以仁為人的根本屬性，則相當于持性善論。第二、用氣稟說明了"惡"的產生。第三、在說明"惡"的時侯，與荀、揚不同，并不損害孔、孟的性善論。由以上三點，其為儒家的道德主義立場作出了合理性的論證，為儒家道德找到了現實性的根據。鑒于這種評價，朱子認為有張、程"氣質之說"出，儒家上千年來關于人性善惡的是是非非都可以一并結束了，從理論上給予了最終的解決。"諸子說性惡與善惡混，使張、程之說早出，則這許多說話，自不用紛爭。故張、程之說立，則諸子之說泯矣。"（同上）"孟子未嘗說氣質之性。程子論性，所以有功于名教者，以其發明氣質之性也。以氣質論，則凡言性不同者，皆冰釋矣。"（同上）

"氣質之性"的作用，不僅在于說明"惡"的根源，而且說明人在道德根性上的差別。"氣稟之殊，其類不一。……今人有聰明，事事曉者，其氣清矣。"（同上）朱子根據《論語》所云"生而知之"、"學而知之"、"困而知之"、"困而不學"把人分作四等："人之氣質不同，大約有此四等。"（《論語集注·季氏》） "其所以有是四等者何也？曰：人之生也，氣質之稟清明純粹，絕無渣滓，則于天地之性無所間隔，而凡義理之當然，有不待學而了然于胸中者，所謂生而知之，圣人也；其不及此者，則以昏明、清濁、正偏、純駁之多少勝負為差，其可得于清明純粹，而不能無少渣滓者，則雖未免乎小有間隔，而其間易達其礙易通，故于其所未通者必知學以通之，而其學也則亦無不達矣，所謂學而知之，大賢矣；或得于昏濁偏駁之多，而不能無少清明純粹者，則必其窒塞不通，然后知學其學，又未必不通也，所謂困而學之，眾人也；至于昏濁偏駁又甚，而無復少有清明純粹之氣，則雖有不通而懵然莫覺，以為當然，終不知學以求其通也，此則下民而已矣。"（《論語或問》卷十六）人以氣質不同而可分此四等。朱子有時也把此四等分為兩類："生而知者，氣極清而理無蔽也；學知以下，則氣之清濁有多寡，而理全缺系焉耳。"（《答鄭子上》，《朱文公文集》卷五十六）前一類為圣人，稟氣之清，全系天理，而后者，則是氣之清濁不同。朱子有時也把人分為"圣"、"賢"、"不肖"三等："氣之為物，有清濁昏明之不同，稟其清明之氣，而無物欲之累，則為圣；稟其清明而未純全，則未免有物欲之累，而能克以去之，則為賢；稟其昏濁之氣，又為物欲之所蔽，而不能去，則為愚為不肖。"（《玉山講義》，《朱文公文集》卷七十四）以"氣稟"來說明人的差別，而此差別往往不局限于人的道德范圍，"人之稟氣，富貴、貧賤、長短，皆有定數寓于其中。"（《朱子語類》卷四）"氣稟"也用于說明人的社會地位、命運之不同，則尤為謬誤。

在朱子看來，由"氣稟"之論，則于儒家人性論問題有了一個根本的解決。然而朱子本人在論述"氣稟"之時，也不能不暴露出"氣稟"之說所無法解釋和克服的矛盾。朱子接著張、程講"天地之性"皆善，而"氣稟之性"中有善有不善，為"理與氣雜"。而"理與氣雜"，不等于說"理"為善，"氣"為不善，而是"氣"有清濁，把"氣"之清濁作為個人根性善惡之根源。然而，如果進一步對此進行追問，則須說明何以"氣"有"清"與"濁"之分。"理"為全善，"理"又無所不在，何以"氣"會有如此差別？對于此，朱子的回答是矛盾的。他一方面講："氣有清濁，故稟有偏正。"（《延平答問》，《朱子遺書》）另一方面，他又說："二氣五行始何嘗不正，只袞來袞去，便有不正。"（《朱子語類》卷四） "人所稟之氣，雖皆是天地之正氣，但袞來袞去，便有昏明厚薄之異。"（同上）"氣"如果開始都是"正氣"，如何"袞來袞去"便"不正"、便"有異"了？對此，朱子并沒有回答，恐也難以回答。就此而言，"氣稟"之說，只是給"惡"的產生在性善論的基礎上找到了一個與人之共同本性不同的來源，以此既說明"惡"，又不妨害性善。而這個作為"惡"的來源的"氣"，卻并不足于從根本上回答和解決"惡"的來源的問題。

2、物欲

"本心"是純善的，然何以有惡？象山認為，善是人性的本質規定，而不善雖有，但不是人性上存在的本然。他說：

孟子曰："言人之不善，當如后患何？"今人多失其旨。蓋孟子道性善，故言人無有不善。今若言人之不善，彼將甘為不善，而以不善向汝，汝將何以待之？故曰："當如后患何？"（《語錄上》，《陸九淵集》卷三十四）

這即是說，為了強調道德，應該主張人性本善，而不以惡為人性之本質。但道德若要成為現實，僅講性善是不夠的，還必須為道德的必要性找到根據，作出說明。象山以"本心"來說明性善，用"物欲"來說明"惡"。

象山有時也用"氣稟"來說明人與人的差別，但其用以說明道德必要性根據的"惡"的問題的，并不是"氣稟"，而是與"本心"相對的"物欲"。"物欲"，象山也稱之為"利欲"。"人無不知愛親敬兄，及為利欲所昏便不然。欲發明其事，止就彼利欲昏處指出，便愛敬自在。此是唐、虞三代實學，與后世異處在此。"（《語錄下》，《陸九淵集》卷三十五）

人之"本心"本是一個有"良知"、"良貴"的善心，不善來自于"物欲"對于人"本心"之"害"。象山把物欲對于本心的侵害稱作"陷溺"或"蒙蔽"。"陷溺"、"蒙蔽"都是就"心"而言，"惟夫陷溺于物欲而不能自拔，則其所貴者類出于利欲，而良貴由是以浸微。"（《天地之性人為貴》，《陸九淵集》卷三十） "人要有大志。常人汨沒于聲色富貴間，良心善性都蒙蔽了。今人如何便解有志，須先有智識始得。"（《語錄下》，《陸九淵集》卷三十五） "本心"是善的，而不善在于"物欲"對于"本心"的"陷溺"或"蒙蔽"。

"惡"是與"善"相對立而存在的，"有善必有惡，真如反覆手。然善卻自本然，惡卻是反了方有。"（《語錄上》，《陸九淵集》卷三十四） "惡"既來自在于"物欲"，那么"善"與"惡"的對立，也就是"物"與"我"的對立。象山以《易》之《履》、《謙》二卦發明之：

"《履》，德之基"，是人心貪欲恣縱，《履卦》之君子，以辯上下，定民志，其成既定，則各安其分，方得尊德樂道。"《謙》，德之柄"，謂染習深重，則物我之心熾，然謙始能受人以虛，而有入德之道矣。（《語錄下》，《陸九淵集》卷三十五）

"惡"是由于"心"受到"物欲"的侵害，是"人心"的一種病態，所以象山說："某之所憂人之所病者在心"（同上） "心不可汨一事，只自立心。人心本來無事，胡亂被事物牽將去。若是有精神，即時便出好。若一向去，便壞了。"（同上）

象山以"本心"是否陷溺于物欲來區分圣賢與常人。他說："生知，蓋謂有生以來，渾無陷溺，無傷害，良知具存，非天降之才爾殊也。"（同上）普通之人，則是心受到了物欲的侵害。君子與小人的區別，也在于此。"君子役物，小人役于物。夫權皆在我，若在物，即為物役矣。"（同上）

象山以"物欲"來說明"惡"和人與人之間的差別，其理論在思辯性上雖不及朱子"氣稟"之說，但其思想有勝于朱子"氣稟"之說處。朱子以為人之根性之不齊，乃在于"氣稟"，而人一旦出生，其根性便由"氣稟"決定了。象山則以人皆有至善之"本心"，不善的人只是被"物欲""蒙蔽"了，待其去此"蒙蔽"，則復見其"本心"。由此，他對"氣稟"有定之說作了批評，這可從他對于《五行書》的批判中見出："《五行書》以人始生年、月、日、時所值日辰，推貴賤、貧富、夭壽、禍福詳矣，乃獨略于智愚、賢不肖。曰純粹、清明，則歸之貴、富、壽、福；曰駁雜、濁晦，則歸之賤、貧、夭、禍。關龍逢誅死，比干剖心，箕子囚奴，夷、齊為饑夫，仲尼羈旅，絕糧于陳，卒窮死于其家，顏、冉夭疾，又皆貧賤，孟子亦老于奔走，圣賢所遭若此者眾。闒茸委瑣，朋比以致尊顯，負君之責，孤民之望，懷祿耽寵，惡直丑正，尸肆讒慝，莫知紀極。又或壽老死簀，立伐閱，蒙爵謚，以厚累世。道術之純駁，氣稟之清濁，識鑒之明晦，將安歸乎？《易》有《否》、《泰》，君子小人之道迭相消長，各有盛衰。純駁、清濁、明晦之辯不在盛衰，而在君子小人。今顧略于智愚、賢不肖，而必以純粹、清明歸之貴、富、壽、福，駁雜、濁晦歸之賤、貧、夭、禍，則吾于《五行書》誠有所不解。"（《贈汪堅老》，《陸九淵集》卷二十）象山在這里批評了《五行書》以"氣稟"來論定人的社會地位和命運的差別。這個批評雖不是針對朱子而發的，但就其所批判的思想而言，朱子也是可以對號入座的。例如他曾說："稟得精英之氣，便為圣為賢，便是得理之全，得理之正。稟得清明者便英爽，稟得敦厚者便溫和，稟得清高者便貴，稟得豐厚者便富，稟得長久者便壽，稟得衰頹薄濁者便為愚、不肖、為貧、為賤、為夭。"（《朱子語類》卷四） 此種言論，直和《五行書》一般，此為其不及象山處。

3、"惡"

朱子與象山二人對于"惡"之來源有不同的見解，一曰"氣稟"，一曰"物欲"，然而其對于什么是"惡"的解釋卻大體相同，二人都把"欲"作為"惡"的本質內容。這反映了理學中道學與心學兩派在制欲主義立場上的一致性。

朱子說："天理有未純，是以為善常不能充其量；人欲有未盡，是以除惡常不能去其根。"（《戊申延和奏札五》，《朱文公文集》卷十四）這里，"善"與"惡"對舉，"天理"與"人欲"對舉。"人欲"即是"惡"之內容。所謂"惡"，是就是指有"人欲"存在。而這個"人欲"，朱子也同象山一樣，把它叫作"物欲"、"嗜欲"或"私欲"。如：

眾人物欲昏蔽，便是惡底心。（《朱子語類》卷七十一）

不為物欲所昏，則渾然天理矣。（《朱子語類》卷十三）

只為嗜欲所迷，利害所逐，一齊昏了。（《朱子語類》卷八）

然人有是身，則耳目口體之間，不能無私欲之累。（《論語或問》卷十二）

況耳目之聰明，得之于天，本來自合如此，只為私欲蔽惑而失其理。（《朱子語類》卷四十六）

朱子對于"人欲"甚為貶低，"人欲者，此心之疾疢，循之則其心私而且邪。"（《辛丑延和奏札二》，《朱文公文集》卷十三） "人欲"雖有如此之害，而人有耳目之官，人生于天地間又不能無欲，雖圣人也當不出于此。于是朱子便對人的合理欲望和"人欲"作了區分。"飲食者，天理也；要求美味，人欲也。"（同上） "此寡欲，則是合不當如此者，如私欲之類。若是饑而欲食，渴而欲飲，則此欲亦豈能無？但亦是合當如此者。"（江永：《近思錄集注》卷五。見《朱子語類》卷九十四《后錄》）在這里，朱子將人的本能和人的本能之外的欲望作了區分。人的本能是合理的，是人"合當如此"，這不僅不是"人欲"，而且還是"天理"，本能之外的欲望，則是"人欲"，則屬于"惡"。

象山對于"惡"的認識，也是把人的欲望當作"惡"的內容。其所謂"欲"者，仍是"物欲"。"夫所以害吾心者何也？欲也。欲之多，則心之存者必寡，欲之寡，則心之存者必多。故君子不患夫心之不存，而患夫欲之不寡，欲去則心自存矣。然則所以保吾心之良者，豈不在于去吾心之害乎？"（《養心莫善于寡欲》，《陸九淵集》卷三十二）"欲"有時也與"道"對舉。如："道可謂尊，可謂重，可謂明，可謂高，可謂大。人卻不自重，才有毫發恣縱，便是私欲，與此全不相似。"（《論語說》，《陸九淵集》卷二十一） "主于道則欲消，而藝亦可進。主于藝則欲熾而道亡，藝亦不進。"（《雜說》，《陸九淵集》卷二十二） "部蠡、管之見，蕩其私曲，則天自大，地自廣，日月自昭明，人之生也本直，豈不快哉！豈不樂哉！若諸公所可喜者，皆是專于向道，與溺私欲不同耳。"（《與包敏道·二》，《陸九淵集》卷十四） "欲"與"道"對立，直是"善"之對立面。

朱子與象山都把人的欲望作為"惡"的內容，或者說都和人的欲望過不去，這在思想淵源上與孟子有關。孟子說："養心莫善于寡欲。其為人也寡欲，雖有不存焉矣，其為人也多欲，雖有存焉者寡矣。"（《孟子·盡心上》）然而，朱陸用"人欲"來說明"惡"，卻又與孟子思想絕不相類。這是因為：

第一、孟子雖講"寡欲"，但并不否定人的欲望的合理性。孟子曰："口之于味也，目之于色也，耳之于聲也，鼻之于臭也，四肢之于安佚也，性也。有命焉，君子不性也。"（《孟子·盡心下》） 程子解釋曰："五者之欲，性也。然有分，不能皆如其愿，則是命也。不可謂'我性之所有'而求必得之也。"（朱子《孟子集注·盡心下》引程子語）即按程子解釋，孟子也并不否認人之欲望之合理性，而是認為不要過分地去勉強追求得不到的、實現不了的欲望。就在"養心莫善于寡欲"之下，《孟子》書又載孟子談論"曾皙嗜羊棗"一事：

曾皙嗜羊棗，而曾子不忍食羊棗。公孫丑問曰："膾炙與羊棗孰美？"孟子曰："膾炙哉！"公孫丑曰："然則曾子何為食膾炙而不食羊棗？"曰："膾炙所同也，羊棗所獨也。諱名不諱姓，姓所同也，名所獨也。"（《孟子·盡心下》）

篇（2）

中圖分類號：G420 文獻標識碼：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

量子力學是研究微觀粒子（如原子、分子、原子核和基本粒子等）運動規律的物理學分支學科，它和相對論是矗立在20世紀之初的兩座科學豐碑，一起構成了現代物理學的兩塊理論基石。相對論和量子力學徹底改變了經典物理學的世界觀，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，它使人們對物質存在的方式及其運動形態等的認識產生了一個質的飛躍。

量子力學是材料物理專業一門承前啟后的專業基礎必修課：量子力學的教學必須以數學為基礎，包括線性代數、概率論、高等數學、數理方法等，其又是后續課程材料科學基礎、固體物理、材料物理、納米材料等的理論基礎。可見，量子力學課程在材料物理專業的課程體系中占有非常重要的地位，學生掌握的程度直接影響后續專業課程的學習。作者近年來一直從事量子力學的教學工作，針對量子力學課程教學過程中存在的現象和問題，進行了較深入細致的思考與探討，在實際教學過程中對本課程的教學方法進行了探索與實踐，收到了較好的教學效果。

1 量子力學教學面臨的難點

量子力學研究的是微觀粒子的運動規律，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。材料物理專業學生之前學習的基本上是經典物理，而量子力學理論無法用經典理論進行解釋，學生對此感到難于理解。因此，經典物理的傳統觀念對學生思想的束縛，構成了學生學習量子力學的思想障礙；量子力學可以說無處不“數學”， 由于材料物理專業學生在數學基礎方面與物理專業學生相比較為薄弱，在學習過程中普遍感到數學計算繁難，對大段的數學推導表現出畏難情緒。可見，量子力學對數學的精彩詮釋卻構成了學生學習量子力學的心理障礙。這兩大障礙勢必會影響量子力學和后續課程的學習。在這種情況下，我們應當怎樣開展量子力學教學從而使學生重視并努力學好該課程就成了一個嚴峻的挑戰。

2 明確教學重點和難點、有的放矢

要講授一門課程，首先應該對課程內容有一個清晰的認識。量子力學的內容可以包括三個方面：一是介紹產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典物理學的基本概念與原理，如波函數、算符等概念和相關原理，是該課程的核心；三是給出解決具體實際問題的方法。三部分內容相互聯系，層層推進，形成完整的知識體系。作為引導者，教師應在這三部分內容的教學過程中幫助學生成功地突破兩大束縛。第一部分內容教師應考慮如何引導學生入門，從習慣古典概念轉而接受量子概念。在講授這部分內容時要將重點放在“經典”向“量子”的過渡上，引出量子力學與經典力學在研究方法上的顯著不同：經典力學是將其研究對象作為連續的不間斷的整體對待，而量子力學將其研究對象看成的間斷的、不連續的。學生在學習這部分時應仔細“品嘗”其中的“滋味”，以便啟發自己的思維自然地產生一個飛躍，完成思想的突破。第二、三部分是量子力學學習的重點與難點，并且涉及大量的數學推導，教師應采取適當的教學手段，突出重點，強調難點。在物理學研究中，數學只是用來表達物理思想并在此基礎上進行邏輯演算的工具，不能將物理內容淹沒在復雜的數學形式當中。通過數學推導才能得到的結論，只需告訴學生，從數學上可以得到這樣的結果就可以了，無需將重點放在繁難的數學推導上，否則會使學生本末倒置，忽略了對量子力學思想的理解。這樣的教學可以幫助學生突破心理障礙，不會一提量子力學就想到復雜的數學推導，從而產生抵觸情緒。成功地突破這兩大障礙，是學習量子力學的關鍵。

3 教學方法的改革

3.1 利用現代技術改進教學手段

傳統的板書教學能夠形成系統性的知識框架，教師在板書推導的過程中，學生有時間反應和思考，緊跟教師的思路，從而可以詳細、循序漸進地吸收所學知識，并培養了良好的思維習慣。但全程板書會導致上課節奏慢，授課內容有限。目前隨著高校教學改革的推進，授課學時相繼減少，對于傳統教學方式來講，要完成教學任務比較困難。這就要借助現代科技手段進行教學改革，包括多媒體課件的使用和網絡教學。但是在量子力學教學中，一些繁雜公式的推導，如果使用多媒體課件，節奏會較快，導致學生目不暇接，來不及做筆記，更來不及思考，不利于講授內容的消化吸收。鑒于此，對于量子力學課程，教學過程應采用板書和多媒體技術相結合的方式，充分發揮二者的優勢，調動學生的學習積極性。

3.2 建設習題庫

量子力學課程理論抽象，要深入理解這些理論，在熟練掌握教材基本知識的基礎上，需要通過大量習題的演練，循序漸近，才能檢驗自己理解的程度，真正學好這門課程。因此在教學過程中，強調做習題的重要性。有針對性地根據材料物理專業量子力學的教學大綱和教學內容，參考多本量子力學教材和習題集，利用計算機技術建設量子力學習題庫，題型包括選擇、填空、證明、簡答和計算題等，內容涵蓋各知識點，從簡到繁、由淺至深。題庫操作方便，學生可自行操作，并對所做結果進行實時檢查，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中取得了良好的教學效果。

3.3 加強與學生互動，調動學生的學習積極性

教學是一個師生互動的過程，應讓學生始終處于主動學習的位置而不是被動的接受。量子力學課程的學習更應積極調動學生的積極性，因此教師應在教學過程中加強與學生的互動。增設課前提問、課后討論環節，認真批改作業，積極發現學生學習過程中存在的問題，并及時對問題進行深入講解，解決問題。另外，由于量子力學是建立在一系列基本假定基礎之上的，抽象難懂，鑒于學生難接受的情況，在授課時注意理論聯系實際，盡可能進行知識的滲透和遷移，將量子力學在實際中的應用穿插于教學之中，豐富教學內容，開拓學生視野，從而調動學生的學習興趣和積極性。

4 結語

通過近年來教學經驗的總結和探索，形成了一套適合材料物理專業量子力學課程教學的方法，該方法教學效果良好。在近幾年的研究生入學考試中，學生量子力學課程的成績優秀，說明采用這樣的教學方法是成功的。

篇（3）

【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

形神關系是中醫研究物質和精神關系的理論總稱。中醫對精神的形成有明確的認識，并廣泛運用于中醫實踐中。本文主要結合中醫和量子力學進一步探討物質和精神的關系，希望對傳統世界的認知有新的突破。

1 量子力學簡介

量子力學是現代物理學的基礎和核心，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現象。《宇宙的琴弦》第二篇第四章總結單個電子雙縫干涉實驗時指出：電子從兩條縫都通過了，并產生了干涉現象。“一旦確定了電子從哪條縫經過，兩縫間的干涉現象也就消失了”，電子像小球一樣只產生兩道豎紋。唐先一、張志林在《量子力學詮釋綜論》中全面分析了現有的類量子詮釋理論，認為傳統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象消失了。現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的關鍵。

2 神的概念和形成

中醫將精神活動總稱為神，認為形為神之宅，神者形之用，統一了唯心主義和唯物主義。

2.1 神的概念

《中醫基礎理論》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”。中醫研究的神主要指精神活動，也包括意識，和量子力學中的意識息息相關，兩者結合定能熠熠生輝。本文的意識、情志和思維等都是指精神活動，是研究量子力學的重要基礎。

劉富林在《形神合一理論的研究》中總結指出中醫形神合一理論“體現在中醫基礎理論與臨床診治、養生防病的全過程中”。陳向群在《量子力學視角下的三種意識解釋》中對量子力學衍生出來的三種主要意識理論進行介紹，說明了量子力學視角下的意識處于假設階段，毫無應用價值。所以，中醫形神關系比量子力學產生的意識理論有更強大的生命力。

2.2 神的形成

《中醫基礎理論》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、經絡、氣血、津液等構成形體的物質”（ 劉富林《形神合一理論的研究》）。中醫的形神觀告訴我們：精神離不開物質，物質是精神生成的基礎。

《中醫基礎理論》將狹義之神分為五神、情志及思維活動。《中醫基礎理論》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。《中醫基礎理論》認為“臟腑精氣對自然環境與社會環境的各種刺激作出應答，便產生了意識、思維、情感等精神活動”，這里的臟腑指五臟六腑。《中醫基礎理論》認為“臟腑之精，指臟腑所藏的具有濡養、滋潤本臟腑及其所屬的形體、官竅等作用的液態精華物質。”《中醫基礎理論》認為“氣是人體內活力很強運動不息的極細微物質，是構成人體和維持人體生命活動的基本物質之一。”綜上所述，精神是由五臟六腑中屬于精和氣的物質共同作用產生的。五臟分屬五行，分別與六腑相表里。《中醫基礎理論》認為“五行，即木、火、土、金、水五類物質及其運動變化”。五臟六腑的精氣各不相同，分屬木火土金水的五類物質。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，精神的產生離不開水火金木土五類物質的協調運作。

量子世界存在著不確定性，物質可以同時存在多個地方，這決定了物質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

中醫認為在所有的精神活動中，心起到了控制和調節作用，而西醫認為這一功能是腦。楊濤、趙明鏡等在《“心主神明”的內涵及現代科學依據》從心臟的內分泌功能與腦的功能密切相關、心血管疾病與精神狀態、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揮了控制和調節作用，這進一步說明了中醫形神關系并非無根之木。

《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，風氣承之；風位之下，金氣承之；金位之下，火氣承之；君火之下，承之”的亢害承制現象，即本氣亢盛，相克之氣就會承接克制。《素問?至真要大論》中有“有勝則復，無勝則否。”這些都說明了五行之氣根據相克規律有自我協調、自動平衡的能力。這種自我協調、自動平衡的能力可以作為宇宙初期從量子世界向經典世界過渡的原動力，也應該是精神活動的開始《中醫基礎理論》認為“神既由精、氣、血、津液等作為物質基礎而產生，又能反作用于這些物質。神具有統領、調控這些物質在體內進行正常代謝的作用”；“臟腑精氣產生神，神通過對臟腑精氣的主宰來調節其生理機能”；“神的盛衰是生命力盛衰的綜合體現，因此神是人體生理活動和心理活動的主宰”。物質的協調運作生成精神，精神又控制促進物質的協調運作，精神與物質的關系比形神統一更加復雜。這種協調平衡能力在人體中變得更加強大，過猶不及，人的情志反應太過又會擾亂氣機的正常運行，這一情況《黃帝內經》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”的內涵及現代科W依據》認為，“‘神’指事物的本質屬性，是主宰事物運動變化、興衰存亡的根本因素”。精神生于物質，高于物質，是物質間的固有屬性。《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，它將萬物聯系起來，產生了天人合一理論，存在著非定域性，比量子糾纏現象更加復雜。

中醫形神關系支持意識對物質作用的這種觀點，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：湖南科學技術出版社 ，2007，109-202.

[2]唐先一，張志林.量子力學詮釋綜論[J/OL].自然辯證法通迅，2016（11）.

[3]孫廣仁，鄭洪新.中醫基礎理論[M].北京：中國中醫藥出版社，2017（07）.

[4]劉富林.《黃帝內經》形神合一理論的研究[D/OL].湖南：湖南中醫藥學院，2005.

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

篇（4）

中圖分類號：TN91　文獻標識碼：A　文章編號：1007-3973(2011)002-059-01

量子理論誕生以來，科學家就試圖利用量子效應來實現遠距離、無時延、“絕對安全”的通信，量子通信將成為人類通信技術史上的又一次革命。

1　量子通信技術簡介

1.1　基本量子理論

量子態是指原子、中子、質子等粒子的狀態，它可表征粒子的能量、旋轉、運動、磁場以及其他的物理特性。量子理論主要包括量子糾纏和量子測不準原理，是現代物理學的核心理論。

量子糾纏指的是在量子力學中，有共同來源的兩個微觀粒子之間存在著某種糾纏關系，不管它們被分開多遠，只要一個粒子發生變化，另一個粒子的狀態也會立刻發生相同的變化，這也是利用量子效應傳遞密碼的基礎。

Heisenberg量子測不準原理是量子力學的基本原理，指在同一時刻以相同精度測定量子的位置與動量是不可能的，只能精確測定兩者之一。

1.2　量子通信的原理

量子通信是利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型通信方式。在量子通信系統中，信息的發送方和接收方共享兩個糾纏在一起的幾乎完全一致的成對光子。當發送方將信息賦予一個光子時，接收方的糾纏光子就會幾乎同時發生一致的變化，從而實現用不加外力的方式傳輸信息，傳輸的只是表達量子信息的“狀態”，作為信息載體的光子本身并不被傳輸。在這一過程中，發送和接受方需要糾纏光子的數量取決于報文的長度。

量子通信系統的基本部件包括量子態發生器、量子通道和量子測量裝置。量子通信的主要應用在于量子密碼的傳輸，與傳統通信的唯一區別在于，量子通信采用了一種新的密碼生成方式，而且密碼不可能被第三方獲取。

1.3　量子密碼技術

依據Heisenberg的量子測不準原理，通過竊聽不能得到確定的有效信息。同時，任何針對量子信號的竊聽都將不可避免的留下痕跡，從而被通信方所警覺。量子密碼技術就是利用這一原理來判斷是否有人竊取傳輸的密碼信息，從而實現密碼的絕對安全。

量子密鑰分配原理來源于光子偏振的原理。光子任意時刻的偏振方向具有隨機性，在兩個糾纏光子之間設置偏振片。當光子的偏振方向與偏振偏振片的傾斜方向的夾角很小時，光子改變偏振方向并通過偏振濾光器的概率大，否則就小。特別是當=90°，其概率為0：=45°時，其概率為0.5；=0°，其概率為1°通過公開渠道告知對方是如何旋轉的，把檢測到一個光子記為“1”，沒有檢測到記為“0”，雙方都能記錄到相同的一組二進制數列，以作為密碼。如果有人在半路監聽，同樣需要放置偏振片，就不可避免改變光子的偏振方向，使發送者和接受者記錄的數列產生差異。

2　量子通信的發展動態及應用

1926年量子力學誕生，成為人類認識微觀世界的理論基礎。1935年，愛因斯坦、波多爾基斯和羅森論證了量子力學和相對論之間的不相容性。1964年，約翰?貝爾提出了貝爾理論，闡明用實驗來檢驗超光速響應的可能性。1982年阿斯派克等人證明了超光速響應的存在。1984年，有人提出了用單光子偏振態編碼量子密碼技術方案，開始了量子密碼的研究。1989年，量子密鑰傳輸第一次演示獲得成功。1997年，奧地利蔡林格小組在室內首次完成了量子態隱形傳輸的原理性實驗驗證；2004年，該小組利用多瑙河底的光纖信道，成功的將量子態隱形傳輸距離提高到600米。

我國的量子通信技術發展迅速，位居世界前列。2007年開始，中國科大-清華大學聯合研究小組開始在北京八達嶺與河北懷來之間架設長達16公里的自由空間量子信道，并取得了一系列關鍵技術突破，最終在2009年成功實現了世界上最遠距離的量子隱形傳態，這一距離是目前國際上自由空間糾纏光子分發的最遠距離，也是目前國際上沒有竊聽漏洞的量子密鑰分發的最大距離。中國科學家在自由空間量子通信方 向上的一系列工作引起了國際學術界的廣泛關注。英國的《新科學家》、美國的《今日物理》等多家學術新聞媒體均對這些工作進行了報道。下一步科學家們正在計劃通過自由空間實現幾百公里的量子通信，超越光纖傳輸的極限。

篇（5）

1．中國文化是建基于黃河河谷的大農業社會，以“人本”的家族文化為主，“物本”的宗教文化為次。聚河谷而居，居有定所，多見人鄰，少見樹木。人與人的關系比人與自然界的關系更為密切和重要，社會的主要問題和興趣是在于人而不在于物。生活復雜的大農業社會，必須分工合作，自然要建立一個有組織和有權威的中央政府。家族文化是一個整體文化，個體有義務要支持整體的共同性，而整體亦有義務要照顧個體的特殊性。人是來自現實的祖先，必須對祖先負責。中國文化是強調整體、務實、內向、兼容、義務、約束、合作和相對性，重視對個人天賦欲念的自我克制和自我修養的人為能力，稱之為“德”。人的問題只可以靠人自己去了解和處理，發展了人本的“人理(倫理)學”。無論從《易經》、《道家》、《儒家》到《諸子百家》等，都是以人本為基礎來發展。特別是道家所重視以“順其自然”人的“被動性”和“消極性”，而儒家則重視以“事在人為”人的“主動性”和“積極性”。人性有別于物性在于它的辯證特性：失敗是成功之母，成功是失敗之父；好壞事，壞好事；大亂之后必有大治，大治之后必有大亂等等相對而相反的大循環原理。

復雜的河谷生活，促使物的應用技術發展和發展的多極化。中國的四大發明是屬于技術上的發明，而不是原理上的發現。中國數學的發展也是以實用，而不是以原理為基礎。中國(漢)文字和歐洲數學文字同屬于符號文字。要描述和了解“人本事物”，促使中國文字學的發展；中國文字的對稱和其他特性也可以用來推到人本的可能新事物。當現有的文字不足以了解新事物情況下，自然要創造新的文字。要描述和了解“物本事物”，促使歐洲數學的發展。而數學的對稱其他特性也可以用來推測物本的可能新事物。不同系統的數學有不同的極限性。當現有的數學系統足以了解新事物的情況下，自然要創造新的數學。符號文字與拼音文字是有不同的思維邏輯。所以認識中國文字學的人要學習數學，是有邏輯上的優勢。

2．歐洲文化建基于游牧文化。游牧人逐水草而居，多見樹木，少見人鄰。人與自然界的關系比人與人的關系更為密切和重要。生活的主要問題和興趣是在于物而不在于人。由于自然界的存在和變化，并非人力可以改變和控制，認為所有自然現象都來自能力最高的主宰。摘食獵魚的簡單生活，各人的功能差別不大，分工制度弱，獨立性強，自由性大，平等性高。生活環境的不斷改變，只有天，才有永恒的意義，傾向上天單極宗教的信仰。

歐洲文化是游牧文化和地中海內海文化(希臘邏輯文化、羅馬帝國文化和中東耶穌宗教文化)的綜合文化，以“物本”的宗教文化為主，“人本”的家族文化為次。它是強調個體、理想、外向、對抗、自由、權利、信仰和絕對性，重視發揮個人天賦欲念的自由和權利。歐洲文化在物質世界的“物性理論”發展，對人類物質生活巳作出了重要的貢獻。中國文化在人類社會的“人性理論”發展，

二、科學技術科技

科學是物質世界的了解，是一種思想系統，也是一種順其自然的思想活動，其探索的目標是“發現”。技術是物質世界的應用，是一種行動系統，也是一種事在人為的行動活動，其運作的目標是“發明”。早期的技術發展主要是靠嘗試和經驗，與科學的發展并沒有一定的姻親關系。后來的科技就是把科學與技術結合起來，利用科學知識來改進技術的發展，目標是“創新”。物理學是科學的基石。

三、物理學發展

物理學主要的興趣是探索物質世界的基礎結構和相互作用關系。物理學是一門量化的學問，從事物理量的研究和它們之間的時空基礎關系。不能量化的東西便不是物理量。萌芽時代：物理學的起源是來自古希臘時代(650—330Bc，雅典)的幾個重要思想。

(1)自然現象是根據“固定的自然定律”而發生(賽勒斯Thales，俗稱為科學之父)——定律概念和演繹邏輯。(2)要描述所有自然現象，數字是扮演中心角色(畢達哥拉斯Pythag0ras)——數量描述。

(3)要改變自然狀態，必需有起因(柏拉圖Plato)——牛頓第二運動定律的廣泛含意。(4)物質的原子(德謨克利特Democritus)和元素(亞里斯多德Aristotle)的概念——物體結構的基本成份概念。古希臘文化是強調個人自由和思想系統的探索，奠定了基本的科學精神、態度、構思、概念、邏輯、原則和言語。希臘化時代(338—31B．C．亞歷山大港)：主要的興趣在解決實用問題，知識分類及技術成就。重要思想發展有：(1)幾何學定理的公理化(歐幾里得Euclid)——演繹邏輯。(2)以地球為中心輸送圓的均速運動為主，運轉圓的均速運動為微擾，可以準確解釋包括太陽在內的各行星在天上的運動。(3)物體“比重”物性的發現(亞基米德Archimedes)，后來進一步發展到“密度”物性。

黑暗時代(30B．C．一1300A．D．)：這是物理學發展a冬眠時代。(1)羅馬帝國(3OB．C．一476A．D．)：羅馬人是實用民族，他們強勢在軍事，行政和工程，而不在學術和科學。大量收集和發展希臘哲學思想，而很少有原始的創作。為了要準確解釋以地球為中心的行星運動，增加了偏心圓的微擾(托勒密ptolemy)。(2)中世紀(476—1200)：中世紀的歐洲是一個宗教和封建的封閉保守時代。研究希臘哲學和科學的中心便轉移到阿拉伯和波斯。(3)(1096—1270)：二百年運動，動搖了歐洲的封建制度和教會權力。伊斯蘭的優秀文化開始對歐洲人開放。

復興時代(1300—1600)：大亂之后必有大治。經歷過的浩劫之后，歐洲從一個保守封閉的教條社會轉入一個改革開放，實事求是和解放思想的文藝復興時代，由神本回歸到人本。文藝復興使歐洲恢復對人，人的成就和人的世界的興趣。文藝復興把歐洲從一個較為落后的社會在五百年內，先后超過伊斯蘭和中國社會。

1．機動力學(Mechan0dynamics)

從希臘時代到黑暗時代這一千六百多年，物理學發展的主要興趣上行星運動。發展以數學的歐幾里得幾何學為基礎，均速圓周運動為核心。到了復興時代，以既定的數學基礎來了解觀測的事實，改變為從事實去尋找事實背后的數學原理。由實是求事改變為實事求是，由以數學為基礎改變為以物理為基礎。

(1)天上行星的日心橢圓運動的發現(開普勒Kepler，1571—1630)和地上物體的重力加速度及拋物線運動的了解(伽利略Galileo，1564—1642)。橢圓和拋物線非均速運動的發現是一個非常重要的突破，是歐幾里得幾何不能解釋的現象。除了物理現象的突破外，更促使后來十七世紀解析幾何的發展(笛卡爾Descartes和費馬Permat)。

(2)機動力學的誕生：為了解決重力問題，牛頓(1642—1724)認為，天上月球圍繞地球的運動與地上物體的拋物線運動是同一根源，及推出它們之間與地球中心距離的關系。他成功發現三個物體的運動定律：慣性定律，動力定律和反作用定律。更由第二和第三個定律推出物體之間的重力定律。為了完成三個運動定律，牛頓創造了兩個重要的物理量：慣性質量=密度×體積和慣性動量=質量×速度。同時他更創造了一條微積分的數學工具，來取代歐氏幾何學的不足。牛頓運動定律的力只是與物體的變速度有關，與物體的速度無關。

(3)牛頓動力定律理論的普遍化，以位能和動能取代外力和加速度：拉格朗日(Lagran—ge，1736—1813)和哈密頓Hamilton，1805—1865)。從物理定律推理到物理理論是符合從幾何公理推理到幾何定理的——演繹邏輯。

(4)牛頓動力學對隨機過程的應用：麥克斯韋(Maxwell，1831—1879)，玻耳茲曼(Boltzmann，1841906)。19世紀未，機動力學已發展成為宏觀物質世界一個完美的理論：完整，合理和前后一致。

2．電動力學(Electrodynamics)電磁現象雖然是人類很早便發現的自然現象，但到了十六世紀才開始從實驗中取得量化的結果。

(1)電磁相互作用的關系：庫侖(Coulomb)電荷與電荷和磁極與磁極的相互作用，奧斯特(Oersted)磁極與電流的相互作用，安培(Ampere)電流與電流的相互作用，法拉第(Faraday)電荷與運動磁極的相互作用。2)法拉第提倡電磁的“本地作用”來代替“超距作用”，導致“電磁場”物理量的誕生。

(3)電磁學的基本定律：根據電磁相互作用的關系和以電磁場為基礎，麥克斯韋完成完整的“電磁場定律”，相當于牛頓機動力學中的物體重力定律。后來洛倫茲(Lorentz,1853—1928)更進一步完成電荷在電磁場中運動的“電磁場力定律”。“輻射反作用力定律”也是電磁學一個基本定律，只是直到現在，符合邏輯的定律還未完成。

(4)帶電粒子動力學：洛倫茲的電磁場力是一個與速度有關的力。只有速度為零的情況，才適合牛頓的動力學系統。愛因斯坦(Einstein，1879—1896)采用牛頓動力推出電磁場力在速度為零的情況，再用洛倫茲慣性變換，把速度為零情況的結果變換到速度不等于零的情況。結果推出帶電粒子在電磁場力的洛倫茲動量=v×牛頓動量。v是洛倫茲因子，與速度有關。FL=d(vp)／dt。相當于牛頓機動力學中的物體第二運動重力定律愛因斯坦后來把這方面的理論改稱為“狹義相對論”。在狹義相對論的基礎上，以微分幾何為工具，愛因斯坦用演繹方法建立他的重力場論，稱為“廣義相對論”。可以說是一種重力場的電磁化。到這個階段，除了輻射反作用力定律之外，電動力學基礎的探索已基本完成。

(5)電功力學定律理論的普遍化：相當于拉格朗日和哈密頓對牛頓動力定律的理論推廣和發展。

(6)電動力學對隨機過程的應用：無規則電磁場的統計特性的發展。其結果應該符合量子力學和量子動力學的結果。簡而言之，機動力學的發展是以動力的基礎來發展作用力，而電動力學的發展卻是以作用力的基礎來發展動力。歐洲從牛頓到麥克斯韋這個二百多年的物理學發展時代，正好是歐洲從巴哈(Bach)到華格納(Wagner)的音樂發展時代。這是歐洲自從古希臘時代以后，一個重要的思想創新時代。因此促進了文學，音樂，藝術，哲學和科學的高速發展。

3．輻射動力學(Radiodynamics)：輻射反映了物質世界的微觀結構。

在19世紀未，出現了三個有關不相干輻射(隨機性電磁波)與物質作用的物理現象：黑體輻射，光電效應和氫原子光譜。這些現象無法用決定性(Deterministic)的電動力學來解釋。到二十世紀，也出現了與輻射作用有關的三個物理現象：離子體，核子一基本粒子和激光(決定性電磁波)作用。這些現象激發了物理理論的發展。

(1)量子論的誕生：普朗克(Planck)創立“量子”的新物理概念，成功解釋黑體輻射的實驗結果。后來，愛因斯坦和玻恩(Born)分別用量子來成功解釋光電效應和氫原子光譜。

(2)量子力學：在數學的基礎上，由海森伯(Heisenberg)，薛定諤(SchrOdinger)等所發展的量子數學系統(量子力學)，不但可以用來了解原子物理現象，也可以用來了解分子物理現象。

(3)基本粒子物理：基本粒子物理實驗觀察的新結果，促使大量相關理論的發展：量子電動力學，相對性量子力學，楊一(Yang-Mils)場等，其中楊一米場有更突破性的廣泛意義。

20世紀的世界發生了重大變化。(1)物理學發展已由宏觀的物質世界轉入微觀的物質世界。由以物理為主導的思維轉回到以數學為主導的思維。微觀物質世界發展了兩個很矛盾的物理觀點：在原子分子的領域，越基本的狀態，壽命越長，能量越低；在粒子的領域，越基本的粒子，壽命越短，能量越高。(2)經過兩次世界大戰后，影響人類社會的重心已由歐洲社會，轉移到沒有傳統民族文化的美國移民社會。美國文化是一個以商業為主，物質為重的實用文化，可以說是一個現代化的羅馬帝國文化。

四、中國文化與未來科學發展

篇（6）

本文進一步指出，信息/熵是比質點、物質、力、引力更重要的物理實在，通過信息/熵可以了解力、引力、量子等。換句話說，信息/熵是本質，力是表象，力起源于信息/熵。從某種程度上說，信息/熵即量子引力作用，量子即信息。因此本文立足于更本質的廣義信息，以一種全新的視角看我們的世界，給出了描述我們這個世界的一種新框架，可以貫通物理、化學、生物、生態、經濟、社會、心理等分支，實現客觀與主觀、物質與精神、唯物與唯心、可逆與不可逆、生命與非生命等的統一。本文最后給出該新框架在復雜生態系統中的應用案例。

2 一個唯信息論的理論模型

2.1 近現代物理學的理論模型

近現代物理學以小球（質點或場）為對象，堅持先有物質、后有聯系的原則，在簡單動力學因果（力學的、可還原的、對稱的、單調的）下，定義質點、慣性系、運動、力（場）、時空，得到了牛頓力學方程或哈密頓力學方程。

形成了從牛頓力學、電磁場理論、平衡統計力學、相對論到量子力學的近現代物理學的理論框架，論述了物質、時空、運動、力等大千世界的可逆的、確定的物理運動現象。這種基于簡單動力學因果的法則導致了力、運動、物質（或能量）的還原性和客觀性，也即式（1）有如下特征：牛頓力學方程必須基于慣性系；能量或哈密頓函數H是可積的；劉維算符L 具有正則性和厄米性。于是世界便是物質（或能量）在力的作用下運動或轉化，因此便有了“世界除了運動的物質或物質運動以外，什么都沒有”的圖像。這種圖像看似很合理，但似乎還有不少東西（如主觀、精神、心智、不可逆、有機性、活力、生命等）沒法包含進來，因此也會有上帝第一推動的困惑。

確實，由于簡單的物理運動還屬于比較低等的運動現象，大千世界還有許多更高級、更復雜的運動現象，因此，在物理學的前沿領域，則進一步興起了系統科學、非線性科學、自組織理論、非平衡統計力學、復雜性科學等，它們主要以式（1）所示的微觀動力學為基礎，引入粗粒化、新概率因果或其它假設，形成以經典熵/信息為核心的統計力學，實現從微觀可逆動力學、中觀動理學到宏觀非線性偏微分方程的推演，從而研究生命、秩序、心智、文明、進化等更高級、更復雜的世間萬象。顯然，這種思路仍是基于物理學的還原邏輯，具體說來就是，以近現代物理學的可逆動力學為基礎，要么是像非線性科學那樣在可逆的動力學基礎上加入非線性作用，要么是像自組織理論和統計力學那樣人為地引入了粗粒化和新概率因果假設，要么像系統科學和復雜性科學那樣人為地假設組元間的復雜作用規則，從而實現對生命、秩序、心智、文明、進化等復雜世間萬象的形成機理的分析。不可否認，這種思路取得的成就是巨大的，目前也是科學界的研究主流。但顯然，近現代物理學中所謂的質點、物質、慣性系、運動、力（場）、時空都是一種簡化，是一種實用主義的唯物觀，描述了一個客觀的、簡單的、可逆的、確定的機械唯物的世界，以其揭示宇宙的簡單物質性方面是足夠的，但進一步以其為出發點研究宇宙的生命、秩序、心智、文明、進化等復雜世間萬象方面有先天的固疾。其實在力的起源上牛頓必須求助于上帝的第一推動時已揭示了這種固疾確實是先天存在，今天現代科學在許多前沿問題如四種力統一、宇宙奇點、客觀與主觀、物質與精神、唯物與唯心、可逆與不可逆、生命與非生命、G?del 不完備性等一系列根本問題上的大量困惑只是具體表現，它們只是讓這種科學根基的先天固疾昭然若揭而已。所以總體來說近現代科學的唯物論正遭遇到重大挑戰，必須從根源入手探討修正方法。

2.2 一個唯信息論的理論模型

我們把自然實在看成生成性網絡（整體），大自然是個整體，對大自然來說，是先有聯系（信息），后有物質，生成性網絡的聯系、信息創生萬物。換句話說，對自然來說，信息是比物質和力更根本的本體，可以用一種以信息為本體的唯信息論去取代以物質和力為本體的近現代科學的唯物論。

當然以信息為基礎建立物理學并不是一個陌生的概念[5]。300 多年前，萊布尼茲就有了從信息出發建立力學的思想。自上世紀50 年代以來，學術界已在熱力學的基礎上發展起了信息熵的概念。近年來，量子信息的出現，信息概念開始融入量子力學研究，為理解量子物理學的基礎問題提供了一個新的途徑，量子信息和量子計算對整個社會的信息格局有巨大的沖擊。最近，不少著名物理學家如John A Wheeler 和Lee Smolin 等意識到，對整體網絡這樣的研究對象，應堅持先有整體網絡結點的物理過程之間的信息交換、后有場和時空的觀點[4]。現有不少研究也暗示，很可能是先有表征正如現代科學自身邏輯揭示出的黑洞視界熵、確定性混沌、彭加勒共振、量子測量坍塌之類的整體論的信息、或全息原理，后有力/量子引力[2]。一句話，我們需要直接從整體網絡中提煉信息概念，重新詮釋力、時空和動力學等概念。如目前Frieden 利用Fisher 信息重構了物理學，也有人從量子信息角度理解重力[2]。這些研究確實是試圖從反映整體網絡的信息/熵角度修正牛頓力（能量函數、哈密頓函數或作用量函數）、時空觀和動力學，提出新的物理學方程，從而嘗試重建物理學[6-7]。

不過，總體上，這些信息概念起源于經典熵，仍基于物理學的還原邏輯，對本原的整體性和有機性理解是不充分的；這種信息熵概念是狹義的，不具有本體論的意義，仍是附屬于物質上的派生品而已，沒有從根本上替代力和物質實體，也僅限于用在通訊等技術和數據統計領域而已。遺憾的是，目前幾乎所有的信息熵概念都是以其為基礎的。因此，不難理解，以其為基礎來重建物理學是不可能成功的。

廣義信息熵及其最大化原理會導致涌現出有序結構，實際上是產生沿λk>0 模式的最小流動阻力或最大流量的流動（即形成特定構形或流動）。直觀看來，由于組元xi 的不斷時空演化，對應的網絡前峰就不斷在以最小阻力的形式流動并持續變形，就像一團流體，從而導致復雜系統結構的演化。因此，一個復雜開放系統結構的演化實際上就是生成性網絡或一團流體（或氣）在時空上以最小流動阻力或最大流方式的蔓延，條件允許，其往往會形成發展層次分形結構。這是一幅生動的宇宙圖像：物質、時空、生命、活力、社會、組織、秩序等，該圖像可給出牛頓式的物質世界圖像（最簡單的、最低層次的圖像），也可給出引力理論和量子理論給出的圖像，也是系統科學、非線性科學、自組織理論、復雜性科學、統計力學給出的圖像。它可以看做是這個有機自然的圖像。

顯然，通過定義ρJ 及MFP 這種方式就產生和構造了力和時空，即在圖2 的網絡上由不斷的信息操作（多樣化的、復雜的、內置的、非對稱或更高級對稱的聯系）這種全新的因果關系而產生流動的、進化的、穩定的、公用的序結構，這種結構的出現不僅就是我們感受到的物質、時空、運動、力等物理現象的起源，也是生命、秩序、心智、意識、文明、進化等世間萬象的起源。而MFP 揭示了信息熵最大原理正是產生流動的、進化的和穩定的結構，從而產生物質、時空、運動、力、生命、秩序、心智、意識、文明、進化等世間萬象的調控法則。上述體系相當于找到現代物理學的深層次基礎。相對論力學認為，沒有萬有引力，只有時空彎曲。現在則可以這樣表達，沒有萬有引力，只有最大化的廣義流或信息傳遞，萬有引力是最大化的廣義流或信息傳遞的結果。時空、物質、力、量子、生命、意識、社會、進化等也是最大化的廣義流或信息傳遞的結果。

信息、認知是產生一切的終級理由，這就是終級解釋，所以進一步地追問終結原因是不必要的。其實作為一種哲學和科學的根本信念， 或者說一種假設，是無法基于邏輯推理加以論證的。

如上所述，在現有的現代科學邏輯中實現從物質到生命這樣大跨度的貫通，必須基于以牛頓力學為基礎、以經典熵/信息為核心的統計力學，從微觀可逆動力學、中觀動理學到宏觀非線性偏微分方程，令人困惑的粗粒化和新概率因果假設不可少。本文則改變力和物質的思維方式，引入新本原，這不僅可描述物理學現象，也可與生命、意識現象等貫通起來。與現有系統科學、非線性科學、自組織理論、非平衡統計力學、復雜性科學等的研究思路有根本的不同。

3 唯信息論新模型在生態系統中的應用

生態系統作為由大量組元組成的典型復雜開放系統，其演化動力學是當前學術界的研究熱點和難點。生態系統不同于以力和原子概念為主導的經典力學體系，而是一個以熵和信息概念為主導的非平衡熱力學和統計力學系統，因此，上述的唯信息論的新模型可以在研究生態系統的演化中得到良好的應用。

以位于“日光城”拉薩市的拉魯濕地為例，該濕地是目前青藏高原上受人類活動影響，生態環境和結構發生重大變化較為典型的生態系統之一。60 年代以前，該濕地面積曾有數十萬平方公里，生態環境良好，生物多樣性豐富。然而，70 年代后期以來，頻繁的人類活動導致了拉魯濕地生態系統的退化，嚴重地破壞了當地的生態環境。因此必須從濕地形成的機理上尋找原因，分析濕地結構形成的影響因素，從機理抓起，從而來治理高原濕地。 分析其原因，主要是人類活動的影響。自20 世紀80 年代中期在濕地東北面娘熱溝、奪底溝山角下相繼建立的一些采礦場和1990 年修建的“一江兩河”農業灌溉引水渠對濕地積水狀況影響最為顯著。同時，1990 年后修建的一條長7.3km，寬3-5m，自東向西橫穿濕地而過的拉薩中干渠，因渠底低于濕地地面高程1-2m，濕地中60％的積水和地下水通過該渠排走，因而濕地地勢相對較高的東面就逐步成為了季節性積水或無積水的地帶。雖然夏季雨季開始后，上漲的河水可沖越抬升的河床增大濕地積水覆蓋面積，但湍急的河水所挾帶的大量泥沙已致使北面河水入口處約有6.7-13hm 的濕地被沙化。同時，隨著城市建設的加快發展，又有一些單位和個人進駐濕地，開展旅游項目和進行無規則放牧，對該濕地和拉薩市的生態環境造成嚴重威脅，進一步加速了濕地退化的進程。

從廣義信息熵最大的角度來說，各種條件自始至終都影響著濕地生態系統中組元的變化，從而影響濕地生態系統中結構的形成，或者說，生態系統中的組元會通過信息的傳遞，極力去爭取最大廣義信息熵，協調發展形成新的食物鏈網絡從而適應新的環境要求。在外部條件的影響下，濕地生態系統會突然失穩、結構發生突變，這就可能造成濕地生態系統向退化的方向發展。延伸閱讀：農業田間信息技術的應用

2000 年濕地生態結構模式和1990 年的濕地生態結構模式比較接近，說明自1990 年后濕地的生態結構模式又逐漸的穩定下來，濕地生態結構沒有發生太大的變化，濕地的衰退現象得到了一定的抑制，究其原因，是人們為了留住拉魯濕地這片獨特的高原內陸濕地生態系統，做了很多有效的保護工作。通過這些保護工作，鳥類，魚類的數量減少趨勢得到了控制，濕地蘆葦、藏青苔草的生物量開始逐漸的增加。此期間的濕地生態系統中，人類的對外部環境的干預增強了關鍵物種從外界獲取環境流的能力，物種通過競爭和協作，物種之間形成某種聯系，從而組成新的自然生態網絡；這種有序結構的形成增強了物種抵御外界干擾的能力，保持了系統的穩定性，有利于濕地生態的發展。

4 結語

本文的理論內核是信息生成萬物，自然界多樣化的現象可以看成是網絡上信息的動態演繹過程（動力學原理就是MFP）。從無到有、從無序到有序、從簡單到復雜、從無生命到有生命、從低等到高等、從物質到意識等，都可以看成是這團網絡流體的流變形態的進化而已。過去，以物質為核心的近現代科學，在揭示宇宙的簡單物質性方面是相當成功的，但在研究宇宙的生命、秩序、心智、文明、進化等復雜的、高級的世間萬象方面遭遇到了客觀與主觀、物質與精神、唯物與唯心、可逆與不可逆、生命與非生命、Gdel 不完備性等一系列根本問題的挑戰。本文提倡用信息本體取代近現代科學中的物質和力（或場）的本體，用信息論來解釋現有的物理定律，重新看所謂的客觀世界，許多挑戰性疑難都可得到一定程度的解決。

另外，從實用方面看，本文的基于信息論的新物理學模型得到了對稱破缺的力學方程，可以應用到物理、化學、生物、生態、經濟、社會、心理等不同學科，描述結構、組織、生命、社會等復雜系統展示的現象。以拉魯濕地復雜生態系統為例，本文的方法清晰地給出了生態系統結構的演化規律，論述了一個具有嚴格理論基礎的完整分析復雜系統的模型，說明新的理論模型可以很好地應用到實際研究當中。

[1] Jaynes E T. Papers on Probability, Statistics and Statistical Physics[M]. R D Rosencrantz （ed.）。 Dordrecht:Kluwer Academic Publishers, 1989: 1-10.

[2] Frieden B R. Physics from Fisher information[M]. Cambridge: Cambridge University Press, 1998: 1-5.

[3] [比]普里高津。 確定性的終結[M]. 上海： 上海科技教育出版社， 2000: 20, 107. [5] 劉鋼。 信息哲學探源[M]. 北京： 金城出版社， 2007: 73-74.

[6] 鄔焜。 信息哲學： 理論、體系、方法[M]. 北京： 商務印書館， 2005: 424.

篇（7）

人類正被數據淹沒，卻饑渴于知識。面臨浩瀚無際而被污染的數據，人們呼喚從數據中來一個去粗取精、去偽存真的技術。而數據挖掘就是從大量數據中識別出有效的、新穎的、潛在有用的，以及最終可理解的知識和模式的高級操作過程，所以數據挖掘也可以說是一個模式識別的過程，因此模式識別領域的許多技術經過一定的改進便可以在數據挖掘中起重要的作用。計算智能(Computational Intelligence-CI)方法是傳統人工智能(Artificial Intelligence，AI)的擴展，它是模式識別技術發展的新階段[1]。

科學家預言：“21世紀，人類將從經典信息時代跨越到量子信息時代”。創立了一個世紀的量子力學隨著20世紀90年代與信息科學交叉融合誕生的量子信息學，已成為量子信息時代來臨的重要標志[2]。量子計算智能導論作為信息科學、計算機科學、智能信息處理、人工智能等相關專業的研究生專業課程，已經在越來越多的高等學校開設。

由于量子計算智能是一門跨越包括物理學、數學、計算機科學、電子機械、通訊、生理學、進化理論和心理學等學科在內的深奧科學，因此量子計算智能導論的教學內容和側重點的安排目前仍處在探索階段，尤其作為研究生課程如何使得學生在掌握深奧理論的基礎上結合實際應用，將理論轉化為技術與工具，從而提高動手能力，這是每個研究生專業課任課老師的核心探索所在，因此就要求老師在授業解惑的同時關注前沿，以該學科的前沿領域為教學指引，進而更好的培養研究生主動探索知識的能力。

1教材選擇

一本好的教材為教學起到了畫龍點睛的作用，因此教材的選擇即是老師對教學內容，教學目標和教學方法的選擇。我們選擇教材，期望該教材由淺入深、深入淺出、可讀性好，具有系統性、交叉性、前沿性等特點。由于量子計算智能導論為全校研究生的專業課程，而量子計算智能是一門多學科交叉的綜合型學科，因此我們要考慮到來自學校不同專業背景，以及在物理，數學，工程優化和進化理論基礎有限的兩難困境，所以首先選擇了一本關于量子計算的英文原版書作為教材之一，Michael Nielsen等人所著的《Quantum Computation and Quantum Information》[3]，2003年高等教育出版社出版，該書全面介紹了量子計算與量子信息學領域的主要思想與技術。到目前為止，該領域的高速進展與學科交叉的特性使得初學者感到困惑而不易對其主要技術與結論有綜合性的認識，而該書特色在于對量子機制和計算機科學給予了指導性介紹，使得那些沒有物理學或計算機科學背景的學生對此也易于接受，為學生提供了詳實的關于量子計算的物理原理和基本概念；另外考慮到這門課程面向研究生，無論將來他們是直接就業還是繼續深造，都要注重實踐動手能力的培養，要能夠將自己所學的書本知識轉化為技術和工具，去解決實際的工程和科研問題，因此我們還選擇了另外一門書，由李士勇教授所著的《量子計算與量子優化算法》[4]，哈爾濱工業大學出版社于2009年出版，該書著重講解了量子優化算法，為實際工程應用提供了新的思路，并啟發大家在量子計算機沒有走出實驗室的今天，如何利用現有的數字式計算機構造具有量子特性的快速算法。當然考慮到全校研究生的專業知識背景不同，我們也推薦了中南大學蔡自興教授等編著，2004年由清華大學出版社出版的《人工智能及其應用：研究生用書(第三版)》[5]，該書是蔡自興為主講教授的國家精品課程人工智能的配套教材，該本書中系統全面的講解了高級知識推理、分布式人工智能與艾真體、計算智能、進化計算、群智能優化、自然計算、免疫計算以及知識發現和數據挖掘等近年的熱點智能方法，從而輔助學生了解人工智能，以及人工智能如何發展到計算智能，使得學生全面認識學科的發展和傳承性，為今后學習量子計算智能打下堅實的理論基礎。

2教學內容

本課程從量子計算的基本概念和原理出發，重點講解量子計算基礎和基本的量子算法；并從量子優化算法拓展開來。該門課程我們安排了46學時，具體安排如下：第1章，量子力學基礎(2學時)；第2章，量子計算基礎(4學時)；第3章，基本量子算法(4學時)；第4章，Grover量子搜索算法的改進(4學時)；第5章，量子遺傳算法(8學時)；第6章，量子群智能優化算法(8學時)；第7章，量子神經網絡模型與算法(8學時)；第8章，量子遺傳算法在模糊神經控制中的應用(8學時)。

3教學方法

3.1理論與實踐相結合的教學方法

量子計算智能導論是一門多學科交叉的綜合型學科。選課的同學來自全校，各個的專業背景不同，但是大家的共同需求是一樣的，就是從課程中掌握一種用于解決實際問題的工程技術，但是工程技術的掌握也需要理論的支撐，因此我們在教學實踐中總結出了一套方法，具體做法是將教學內容劃分為：理論型和實踐型。

理論型教學指的是發展完善的量子計算基本原理和方法。其內容包括：量子位、量子線路、量子Fourier 變換、量子搜索算法和量子計算機的物理實現等。而其中量子位、量子線路以及量子算法都是以量子相對論為基礎的，這也是量子計算的本質原理，而較之我們熟悉的數字式計算機和計算方式有著本質的區別。我們在教學中由淺入深，通過PPT授課，采取理論與實例相結合的講授方式。下面給出了一個我們在教學中的實例：將量子計算問題形象化。具體內容如下。

讓我們想象一下下面這個問題。我們要找一條穿過復雜迷宮的路。每次我們沿著一條路走，很快就會碰到新的岔路。即使知道出去的路，還是容易迷路。換句話說，有一個著名的走迷宮算法就是右手法則――順著右手邊的墻走，直到出去(包括繞過絕路)。這條路也許并不很短，但是至少您不會反復走相同的過道。以計算機術語表述，這條規則也可以稱作遞歸樹下行。現在讓我們想象另外一種解決方案。站在迷宮入口，釋放足夠數量的著色氣體，以同時充滿迷宮的每條過道。讓一位合作者站在出口處。當她看到一縷著色氣體出來時，就向那些氣體粒子詢問它們走過的路徑。她詢問的第一個粒子走過的路徑最有可能是穿過迷宮的所有可能路徑中最短的一條。當然，氣體顆粒絕不會給我們講述它們的旅行。但是 量子算法以一種同我們的方案非常類似的方式運作。即，量子算法先把整個問題空間填滿，然后只需費心去問問正確的解決方案(把所有的絕路排除在答案空間以外)。這樣以來，一個枯燥晦澀的量子算法就被很形象的解釋，因此增強了學生的記憶也加深了理解，從而提高了學生的學習興趣。

實踐型教學指的是正在發展中的量子計算智能方法的熱點問題。其內容包括：量子遺傳算法，混沌量子免疫算法，量子蟻群算法，量子粒子群算法，量子神經網絡模型與算法，和這些算法在實際工程優化中的應用。這部分內容屬于本學科的前沿，但也是熱點問題，因此這部分我們在教學中忽略理論推導，重點強調實際操作，在PPT課件中增加仿真實例的講解；并在課下布置相應的上機操作習題，配合上機實踐課程，鍛煉學生的動手能力，同時也引導學生去關注這些前沿，從而培養他們的科研素養。

為了體現該門課的教學特點，我們在考核方式上，采取考試與報告相結合的方式，其中理論部分我們采取閉卷考試，占總考評分數的40%；實踐部分采取上機技術報告考核，內容為上機實踐課程布置的大作業，給出詳實的算法流程圖和仿真結果與分析，占總考評分數的40%；出勤率占總考評分數的20%。

3.2科研素養的培養與實踐能力的提高

科研素養的最核心部分，就是一個人對待科研情感態度和價值觀，科研素養的培養不僅使學生獲得知識和技能，更重要的是使其獲得科學思想、科學精神和科學方法的熏陶和培養。正如溫總理說的那樣：“教是為了不教，學是為了會學”，當學生將課本內容遺忘后，遺留下來的東西即是他們所具備的科研素養。因此，在教學中，我們的宗旨也是提高學生的科研素養，量子計算智能導論是一門理論和實踐緊密結合的學科，該學科的發展日新月異，在信息處理領域的關注度也越來越高。在教學實踐中，我們采用了上機實踐和技術報告相結合的教學方式。掌握各種量子計算智能方法的原理和流程是這門課程教學的首要任務，因此學生結合各自研究方向實現量子智能算法在實際科研任務中的優化問題求解。在上機實踐中，學生不僅要掌握該智能算法的流程而且重點關注學生對

自己科研任務的建模，學會系統分析問題，建立合理的數學模型，并給出理論分析。上機實踐驗收中，我們不但考察其結果展示，更增加了上機實踐的技術報告，用來分析模型建立的合理性，從而培養學生對待科研問題的分析素養和建模素養。在技術報告中，我們要求學生給出幾種可供參考的建模模型，并分析各自的優勢，和選擇這一解決方案的依據。由于量子計算智能導論是面向研究生開設的課程，在教學中，我們更佳關注其分析問題的能力，和解決問題的合理性的思考能力，從而培養學生的科研素養。

4結語

把教學當做一門藝術，是我們作為高校老師畢生追求的目標，如何做到重點講透，難點講通，要點講清，這也是我們多年教學中一直關注的關鍵點。我們在教學中反對“灌輸式”，強調“啟發式”，以實際應用先導教學是非常可取的，也收到了良好的效果。量子計算智能導論是一門綜合型交叉學科，且面向研究生開設，因此在教學實踐中，我們十分重視學生科研素養的培養。通過上機實踐和技術報告的形式引導學生積極動手，積極思考。希望這些教學中的點滴供同行們交流探討。

參考文獻：

[1] 焦李成,劉芳,緱水平,等. 智能數據挖掘與知識發現[M]. 西安:西安電子科技大學出版社,2006.

[2] 田新華. 跟蹤國際學術前沿迎接量子信息時代:《量子計算與量子優化算法》評介[J]. 科技導報,2010,28(6):122.

[3]Michael A. Nielsen ,Isaac L. Chuang. Quantum Computation and Quantum Information [M]. 北京:高等教育出版社,2003.

[4] 李士勇,李盼池. 量子計算與量子優化算法[M]. 哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,2009.

[5] 蔡自興,徐光v. 人工智能及其應用:研究生用書[M]. 3版. 北京:清華大學出版社,2004.

Exploration on Introduction to Quantum Computational Intelligence

LI Yangyang, SHANG Ronghua, JIAO Licheng

篇（8）

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）15-0051-03

一 引言

基礎課程改革的一個亮點是知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三者統一的三維目標。三維目標的提出已歷時多年，筆者通過對十幾所高等學校物理學師范生的培養計劃的調查了解到，我國不少高等學校物理學師范生的課程設置還是跟不上基礎課程改革的步伐，尤其在西部，有的一般大學物理學師范生的課程設置還停留在學科知識本位的傳統課程觀上。本文將選取西部某一般大學（以下簡稱X大學）與東部某985大學（以下簡稱D大學）2012年物理學師范生的教學計劃進行具體的比較分析，以期給落后的課程設置以良好的啟示。

二 比較分析

從整體上看，不含學校統一的公選課，D大學共開設68門課，共210.5學分，共4843學時，大于4年的總學時4320學時（每周按30學時計算），學生有選擇的空間，由于實行了完全學分制，學生必須修滿160學分；X大學共開設48門課，共150學分，共3148學時，小于4年的總學時4320學時，由于未實行學分制，學生只要修完安排的課程并考試及格就行，除學校統一的公選課外，學生沒有選擇的余地。

1.通識課程設置的比較

兩所大學通識課程開設情況見表1。學生處理社會關系及交往合作能力的培養是由通識課程來實現的。D大學與X大學在這一模塊的學分比例分別為36.9%和32.9%，主要區別是X大學開設了“某省省情”的課，它是地方政策，對培養地方社會經濟建設人才具有十分重要的意義；但在計算機方面的培養力度不夠，只開設了3門有關計算機的課，共計144學時。現代人稱不懂電腦不能使用電腦進行學習、交流和管理的人是文盲，而大多數學生進大學時所具有的計算機知識不多，有的甚至不具備計算機知識，D大學正是根據這一實際情況和社會對人才的要求，共開設了7門有關計算機的課，共計414學時，加強學生計算機能力的培養。

2.學科課程設置的比較

兩所大學學科課程開設情況見表2。從事中學物理教學必備的學科知識能力的培養是由學科課程來實現的。D大學與X大學在這一模塊區別最大，學分比例分別為40%和51.3%，X大學學分比例超過了一半，偏重學科知識的培養，折射出課程設置者的學科知識本位思想，反映了課程設置者故步自封、懶于改革的落后思想。D大學則根據基礎課程的改革，勇于探索。首先，D大學將力學、熱學、電磁學、光學實驗整合為便于管理、分層次教學的大學物理實驗，它比傳統的按知識板塊劃分實驗課程更有利于知識板塊之間的橫向聯系，有利于學生對物理學知識體系的全面認識，有利于學生全面看問題能力的培養。它針對傳統實驗課程中經典物理實驗偏多而缺少綜合性、設計性等實驗而增設了這幾方面的實驗，有利于學生的綜合能力、獨立思考能力、創新能力、科研能力的培養。而近代物理實驗重在進一步培養學生的創新能力，使學生從實驗技術型向實驗研究型方向轉變，相比較，X大學在這一點的培養力度顯得不足。其次，當代社會需要的是知識面廣、綜合能力強的復合型教師，學校的教育和課程設置要為學生畢業后不斷進行知識和能力的更新打下堅實的基礎，能力全面的要求和科學技術的飛速發展使得教學內容不斷增加，而教學時數有限，這一矛盾也是課程設置所面臨的問題。D大學不僅將理論力學、熱力學、電動力學、量子力學整合為一門理論物理課，縮短了教學時數，從各類大學的師范專業主要是向社會輸送合格的中小學教師，培養應用型人才這點來說，這種整合是合理的，同時也將力學、電磁學、熱學、光學、原子物理的學時相應地減少。而X大學按知識板塊開設四大力學的主要原因是有學生要考研，但X大學物理系自建校以來一共才考上5個碩士生，為滿足少數學生考研的需求，應用開設選修課的方法，而不應用“一刀切”的方法因小失大。從學生自身的知識水平來看，尤其是X大學這類層次的學生，由于數學知識的缺乏和理解能力的不足，讓他們分知識板塊更深層次去學習四大力學是一件痛苦的事情，“學了一學期的量子力學，一點也不懂！”這是X大學的一個學生對量子力學學習的感嘆，這種現象是普遍存在的。將四大力學整合為一門理論物理課，既重視了理論物理不同于普通物理的研究方法的培養，也降低了知識內容的難度，這種整合對層次較低的學生來說很有必要。另外，不少教師在教學中感覺到學生的數學知識掌握得不牢固，根據這一具體情況，D大學增加了高等數學的學時數。還有，D大學開設了23門選修課供學生選學，以拓寬學生的學科知識面。

3.教育課程設置的比較

兩所大學教育課程開設情況見表3。組織有效的物理教育教學活動的能力的培養是由教育課程來實現的。D大學與X大學兩所大學在這一模塊的學分比例分別為23.1%和15.8%，區別也很大。

第一，必修課的比較分析。D大學與X大學這部分的學分比例分別為20.6%和5.1%。組織有效的物理教育教學活動的能力包含了教育內容的編制能力、分析教材的能力、表達能力、應用實踐能力、創新能力、綜合研究能力、集體指導能力、溝通能力、靈活應變能力等。從表3可看出，D大學通過開設有關的課程來培養學生組織有效的物理教育教學活動的能力。而X大學除了教育實習、畢業論文，沒有其他教育專業的必修課，這是十分不合理的，有什么樣的課程設置就培養什么樣的學生，X大學這樣的課程設置培養出來的學生在組織有效的物理教育教學活動的能力方面存在先天不足。

第二，選修課程的比較分析。首先，D大學開設了3門選修課，共6學分，選修4學分；而X大學開設了9門選修課，共17學分，選修17學分，學生沒有選擇的空間，選修課不是讓學生選修的，而是由管理者選開的，有些課尤其是選修課被隨意停開，如，2009級第七學期的物理學史就沒開，甚至教育學也被停開過。其次，雖然說選修課與必修課同樣重要，但事實上由于種種原因，選修課備受輕視，學生中流傳著一句話：“必修課選逃，選修課必逃”，課程設置具有導向性，教育學、心理學、物理教學論等這些物理師范專業的核心課程得不到X大學學生的重視。另外，斯賓塞提出“什么知識最有價值？”是課程編制論的首要問題。X大學有些課的開設不是最有價值的，如，教師的語言修養在極大程度上決定著學生在課堂上腦力勞動的效率，為培養學生的表達能力，D大學開設教師口語，X大學開設普通話，誠然，普通話是教師口語的基礎，但這應是小學階段要完成的培養任務。因此，在學校學時數有限的情況下，師范專業開設教師口語更合理更有價值。

三 拋磚引玉提建議

1.整合物理課程，整改物理教材

一方面將內容重復、研究方法相同的物理課程進行整合；另一方面重建概念，建立物理學知識的統一結構，從根本上解決物理知識總量不斷增加，而教學時數有限的矛盾，這一點，德國已走在了前面，值得我們借鑒學習。

2.重視專業英語，進行分層次教學，增設其他語種的外語課

在中小學受到良好英語教育的學生，應具有良好的聽、讀、寫、查能力。擴大詞匯量，學習專業英語應是非英語專業的學生在大學期間的學習任務。針對我國不同區域的中小學英語教育水平存在著較大差異，學生進大學時英語能力參差不齊的實際情況，將英語進行分層次教學，以滿足不同層次學生的不同需求。同時，增設其他語種的外語課程供學生選修，外語學分控制在4～6學分。

3.取消必修與選修之別

從根本上同等重視每一門課程。必修意味著強制性，取消這種強制性，讓學生根據自身的需求、興趣愛好、教師教育教學能力的影響力度來自主選擇課程修滿所規定的學分。為讓學生各方面的能力得到平衡發展，可將總學分按通識課程、學科課程、教育課程模塊平均分配，即規定學生在每一課程模塊上所要修滿的學分即可。

4.加大物理教育教學能力及其研究能力的培養力度

增設師范性、理論性較強的課程，以提高學生的物理教育教學能力及其研究能力。如將師范性不強的心理學改為物理教學心理學，強調物理學習的心理過程和特點以及社會心理對物理教學的影響；增設物理教育研究方法提高學生撰寫物理教育教學論文的能力等。

5.科學安排開課時間的先后順序，進校開始做畢業論文，實習分兩個階段進行

傳統的一通二學三教四實論的開課時序，同類課程開課時間太過集中，使學生覺得學習枯燥乏味，學習興趣缺乏，學習效率不高。將通識課程、學科課程、教育課程根據課程間的相互依賴性科學搭配，科學分配開課時間的先后順序，提高學習效率。如第一學期就開始進行畢業論文的選題研究工作，這樣學生有較長的研究時間，更重要的是可以促使學生改變“中小學不做探究，大學也就不習慣研究”的不良習慣。教育實習可分兩個階段進行，第一階段安排在二年級，第二階段安排在四年級。第一階段結束后，在中學物理實踐教學技能研究教學中實施“課程行動研究”，學生在“課程行動研究”中檢討教學過程中的實際問題，并加以反思、評價，改變對問題的淺顯理解，改變教法，提高教學品質，從而使學生的教學能力、研究能力得到切實的提高，相信再經歷第二階段的實習后學生可以自信地走上工作崗位，成為社會需要的合格人才。

篇（9）

文章編號：1005－6629(2011)02－0005－03　中圖分類號：G633.8　文獻標識碼：B

傳統的教學以課時為教學時間單位，以教材的自然章、節(專題、單元)的欄目為教學內容。這樣的教學重視一個個知識點的突破，以知識點的積累構建學科體系和學科觀念。由于教學過程中師生過于關注知識點學習目標和任務的完成。容易產生只見樹木不見森林的心理效應，忽視相關知識點學習目標和任務的內在聯系，不利于學科體系和學科觀念的整體構建。單元教學則強調教學目標全面性和教學內容及教學過程系統性設計，以提高課時教學效益，增進學生學科體系和學科觀念的整體構建。所謂教學單元就是指一個特定主題下相關教學目標、內容、過程的集合。單元教學指教師在對課程標準、教材等教學指導性資源進行深入地解讀和剖析后，根據自己對教學內容的理解以及學生的情況和特點，對教學內容進行分析、整合、重組，形成相對完整的教學主題，并以一個完整的教學主題作為一個教學單元的教學。單元教學強調從單元整體出發設計教學，突出教學目標、內容和過程的整體性、聯系性和發展性。因此，單元教學應從單元教學內容著手、從單元教學目標著眼、從單元教學策略著力。“三序融合”是單元教學內容設計的關鍵，觀念建構是單元教學目標設計的核心，學生活動是單元教學策略設計的重點。

1　“三序融合”是單元教學內容設計的關鍵

課堂教學是一個多元的、開放的、動態的系統，它要求將“知識的邏輯發展順序、教材的文本呈現順序、學生的認知心理順序”有機地融合起來確定教學內容和教學順序。“三序融合”是單元教學內容設計的關鍵。

知識的邏輯發展順序就是學科概念產生、發展、衍變的脈絡。20世紀初，路易斯的“八隅律”理論從稀有氣體最外層電子構型的穩定性出發。從共用電子對角度解釋了一些分子的“化學作用力”。然而。路易斯結構式不能很好地表達分子的立體結構，也不能表達比傳統的單鍵、雙鍵、叁鍵更復雜的化學鍵。路易斯結構式中單鍵、雙鍵、叁鍵的實質一直到量子化學建立后才得到合理解釋。這種基于基態原子軌道重疊的量子化學模型，在說明很多分子或離子的立體結構時卻無能為力。為此，為了解釋分子或離子的立體構型，泡林(L.Pauling)以量子力學為基礎提出了雜化軌道理論。1940年希吉維克(Sidgwiek)和坡維爾(Powell)在總結實驗事實的基礎上提出了一種簡單的理論模型。用以預測簡單分子或離子的立體結構。后來發展為價層電子對互斥模型。隨著大量分子或離子的立體結構實驗事實的積累，人們進一步發現分子或離子的組成、價電子總數與其立體結構和化學鍵特征的內在聯系，提出了“等電子體原理”。這種基于類比思維的方法豐富了對未知分子或離子立體結構的認知。配位鍵則是經典價鍵理論的衍變，為解釋配合物結構的多樣性和復雜性，雜化軌道理論又得到進一步發展。

材的文本呈現順序就是教學內容以不同欄目、順序的敘述和表達方式。“分子的立體結構”是人教版《物質結構與性質》第二章“分子結構與性質”第二節教學內容，承接第一節“共價鍵”之后，后續第三節是“分子的性質”。教材上本節首先引導學生重溫一些常見分子的結構和立體模型，并用“資料卡片”欄目豐富拓展學生對多原子分子立體結構的認識，感受“分子世界是如此形形”。在“科學視野”欄目提出“分子的立體構型是怎樣測定的”，隨后通過具體實例重點介紹了“價層電子對互斥理論”預測分子立體構型的基本概念、一般步驟。在“雜化軌道理論簡介’’中，由經典價鍵理論說明甲烷的化學鍵與甲烷實際立體構型的矛盾，激發認知沖突，介紹雜化軌道理論的要點以及常見雜化軌道的類型與分子立體構型的關系。在“配合物理論簡介”中，主要通過實驗讓學生感受配合物的存在和形成，通過具體實例認識配位鍵、配離子、配合物概念。而“等電子體原理”，則安排在第一節“共價鍵”之中。總體而言，這些物態化的教學內容之間缺乏內在的心理聯系線索。照本宣科，難以與學生的認知心理相協同。

學生的認知心理順序就是基于學生生活經驗、學習經歷以及與之思維水平和認知風格相適應的學習路徑。在《化學1》和《有機化學》的學習中，學生已初步認識了一些常見分子的立體構型。在第一節“共價鍵”學習中，在從原子軌道重疊的角度分析氯化氫分子的形成時，學生能聯想到水分子、氨分子的形成過程，產生與其立體構型不符的認知沖突，進而產生從基態碳原子的電子排布無法說明一個碳原子為什么能結合四個氫原子，更不能說明甲烷的正四面體立體構型的困惑。這些沖突和困惑正是雜化軌道理論引入的契機。在對比甲烷分子、氨分子、水分子的中心原子雜化方式與它們鍵角差異時，學生已接納“相同的電子對斥力相同”、“不同的電子對斥力不同”、“孤電子對比成鍵電子對斥力大”等觀念，這些都是“價層電子對互斥理論”的精髓。

學生探究欲的激發和知識的內在邏輯生長，是確定單元教學內容和順序的根本依據。“認識共價分子結構的多樣性和復雜性，能根據有關理論判斷簡單分子或離子的構型，能說明簡單配合物的成鍵情況”是《高中化學課程標準》所要求的。結合課程標準和“三序融合”的教學內容設計思想，確定本單元教學內容和順序為“雜化軌道理論簡介”、“價層電子對理論”、“等電子體原理”、“配合物理論簡介”。

2　觀念建構是單元教學目標設計的核心

教學目標是指通過教師設計的有組織、有計劃的教學活動，對學生身心發展變化的期望，是學習者通過教學后應該表現出來的可見行為的具體明確的表述。傳統的教學目標設計關注課時目標的設計，往往過于重視知識和技能這些有形的、顯性的目標范疇，不利于學生方法性、觀念性這些高層次目標的實現。建構主義學習理論認為，學習是學生主動地將原有經驗和新信息進行對比、分析、批判、選擇和重建知識結構的過程，是觀念(概念)的發展或改變，而不是新信息的簡單積累。教學是為了促進學生從舊觀念向新觀念轉變，教師的任務則是選擇能有效促使學生發生觀念轉變的教學策略。所謂觀念就是人們對事物概括性的、根本性的認識，它建立在知識、技能和方法層面，又是在這些層面上的凝煉和升華，對學生身心發展變化起著決定性和持久性的影響。因此，單元教學目標設計應重視教學目標的整體性、全面性，觀念建構是單元教學目標設計的核心。

“分子的立體結構”教學單元要幫助學生建構哪些觀念呢?

首先，理論的提出源于事實，并隨著人們對事實的不斷認識而發展、完善。在實際教學中，發現有些學生總是糾結于怎么知道碳原子采用了什么樣的雜化方式?其實。雜化軌道理論的提出是基于對分子或離子立體構型的解釋，人們并不能由此理論預知中心原子的雜化方式進而推演分子或離子的實際立體構型。分子或離子的立體構型是物質本身的固有性質，它只能通過實驗的方法測知。從路易斯的“八隅律”理論到基態

原子軌道重疊的量子化學模型。再到以量子力學為基礎的雜化軌道理論以及配位鍵理論。反映了人們對分子的“化學作用力”由現象到本質、由簡單到復雜、由片面到全面不斷深化的認識過程。

其次，理論模型是基于經驗事實的概括，它不能反映事實的全部。“價層電子對互斥模型”作為一種簡單的理論模型，用以預測簡單分子或離子的立體結構，僅是在有限范圍內具有正確性。實際教學中，有學生不自覺地將此模型遷移到多中心分子或離子甚至配合物中，反映了教學中學生對要領的內涵和外延理解不準確。“等電子體原理”的本質是一種類比思維，類比是推理的一種重要方式，是人們認識新事物或做出新發現的重要思維形式。但類比的結果是否正確，還需要經過實踐檢驗。初學時，學生利用“等電子體原理”以二氧化碳的立體構型為原型判斷二氧化硅的立體構型導致錯誤的結論，反映了理論被“泛化”的傾向。在教學的整個過程中，教師必須引導學生正確地面對“理論的有用性和理論的局限性”雙重屬性，這是一個具有化學學科特性和科學教育共性的普遍意義的問題。

3　學生活動是單元教學策略設計的重點

所謂教學策略，就是為了實現教學目標，完成教學任務所采用的方法、步驟、媒體和組織形式等教學措施構成的綜合性方案。它是實施教學活動的基本依據，是教學設計的中心環節。學生是學習的主體，教學目的是把課程內容轉化為學習主體的主體意識和主體能力，教學的整個過程就是為了學生主體性的發展和增強。因此，要把促進學生主動學習、自主學習作為教學策略設計的重點。這就要求把調動學生的內驅力放在首位，重在誘發學生的學習動機，激發濃厚的學習興趣，形成積極的學習態度和良好的學習習慣；教師要關注教學過程的問題化，從學生的經驗、生活出發，創設一定的問題情境，引導學生發現、分析、解決問題，為學生的自主發展提供時間和空間：要關注教學過程的活動化，通過組織多形式、多層次的課堂討論、交流、辨論、競賽、操作、演示等豐富多樣的親歷活動來充實教學過程。

例如，在“雜化軌道理論簡介”中可以H2O、NH3、CH4為例，從基態原子的原子軌道重疊角度形成的鍵角與分子的實際鍵角差異，產生認知沖突，設計以下問題：

(1)按基態原子原子軌道重疊的方式和角度，H2O、NH3分子的鍵角應為多少?為什么與H2O、NH3分子的實際鍵角有差異?

(2)按基態原子軌道的電子排布。1個碳原子能結合多少個氫原子?為什么1個碳原子能結合4個氫原子形成CH4分子?為什么CH4分子是正四體空間構型?

學生在強烈的動機和興趣驅動下，較好地理解雜化軌道理論提出的緣由、要點和類型。

在“價層電子互斥理論”教學過程中進行誘導啟發：為什么中心原子同為sp3雜化的CH4、NH3、H2O分子中的鍵角卻不相同?

通過討論、分析、比較，使學生感悟：分子中的鍵角或分子的幾何構型主要取決于中心原子的價電子層中各電子對問的相互排斥作用。這些電子對在中心原子周圍按盡可能互相遠離的位置排布，以使彼此間的排斥能最小。還可以通過“氣球游戲”，讓學生在實踐活動中得到啟迪：當物體所占空間因素相同時，它們彼此趨向均勻分布；較大物體會“擠占”較小物體的空間。從生活中的實例類比，體會價層電子對互斥模型的合理內涵。

在“等電子體原理”的教學中。啟發學生思考：我們已知CH4、NH3、H2O、BF3、BeCl2分子的空間構型分別為正四體形、三角錐形、折線形、正三角形、直線形，與這些分子空間構型相同的分子還哪些?為什么這些分子的空間構型相同?學生在尋找這些分子的過程中，水到渠成地歸納概括出：相同價電子總數且相同原子數的兩個或兩個以上的分子或離子，具有相同的結構特征(立體結構、化學鍵類型)。

從教學內容上講，單元教學設計不再拘泥于教材固有章節順序，改變以課本為中心，依據對課程標準的分析和學生的需要以及學科內在邏輯，統籌重組和整合優化教學內容體系；從教學目標上講，單元教學設計在關注知識、技能目標的同時，更重視思想、觀念這些高層次目標的達成；從教學策略上講，單元教學設計更強調促進學生主動學習、自主學習的活動。如果說，課時教學設計側重在微觀層面完成具體的教學任務，那么。單元教學設計則在宏觀層面完成一個主題的教學任務，因而更突出教學設計的整體性、聯系性和發展性。

參考文獻：

[1]王磊，黃燕寧，單元教學設計的實踐與反思――以“氧化還原反應”教學單元為例[J].中學化學教學參考，2009(3)：9.

篇（10）

二、物理教學內容現代化的思考

1. 告訴學生現代物理的研究成果

對于現代物理的定義，指從一八九六年鈾的天然放射性被貝克勒爾發現以來所取得的物理研究成果.一九零五年，著名科學家愛因斯坦根據其研究創立了狹義相對論，在他與普朗克、波爾、海森伯、德布羅意、波恩、薛定諤等多人的共同努力下，實現了量子力學與量子論的創立.通過近半個世紀對核物理、原子物理的相關研究，人類在二十世紀四十年代便掌握了核能的奧秘，自此人類社會開始了“原子時代”的旅程.一九一六年，愛因斯坦提出受激輻射概念，推倒普朗克關于黑體輻射公式的相關論點.如今，在人們的日常生活中以及尖端科學研究、醫學工業、軍事、通信、教育、計算、藝術等各個方面都應用到激光技術.

2.讓學生理解基礎物理學的應用及其作用

物理的發展大大促進了現代科技的發展和提高.物理學在二十世紀發展了電子、原子能、計算機、激光等實業部門.在高技術領域中，物理學的應用有：電子計算機的誕生讓人類勞動方式發生翻天覆地的變化，是人類智力解放的重要開創性舉措；基因工程技術的發明，讓人類開始進入以人類自身為代表的認識與改造的生命世界；人造地球衛星的發射，是人類活動開始突破地球限制向太空進軍的重要標志；核電站的建立，讓人們利用和開發原子能得以實現.物理學的發展同時也帶動了其他學科的發展，比如地球物理、天體物理、生物物理以及化學物理等學科.

三、實施高中物理教學內容現代化的幾點建議

隨著社會的進步和科學的不斷發展，現代文化、技術、科學取得了十分豐富的成果，由于選擇的多樣性，也給實施課程內容現代化帶來了不同程度的困難，比如學科課程內容的完整性與經典內容的壓縮性矛盾、有限學習時間與現代性內容增加的矛盾、現代教育思想觀念與傳統課程內容取舍的矛盾等.怎樣解決這些矛盾，促進高中物理教學內容現代化的實現？結合新課程理念，以下是對實施物理教育內容現代化的一些建議.

1. 恰當選擇課程內容

要讓以上矛盾得以解決，在選擇課程內容上應遵循時代性與基礎性相統一的原則.在基礎知識的選取上，應將對社會需求、對學生、對學科而言是必需的、具有真正意義上的基礎知識精選出來，做到精中求簡.比如質量守恒、動量守恒、場、波、電荷守恒、分子原子結構等的概念和原理是最基本，也是高中物理最核心的內容.同時，在選擇現代化的課程內容上，要根據現代文化、技術、科學成果，從中選擇和基礎知識聯系密切的、具有典型性與代表性的內容.如愛因斯坦廣義與狹義相對論、微觀客體二重性、量子物理與經典物理的連接橋梁是普朗克常量等內容，都是由經典物理學發展而來.

例如，物理學中“時間”是常見的物理量，那么什么是時間？為了讓學生對“時間”更好的理解以及經典物理學對時間定義，教師可以利用多媒體設備來對教學過程中進行設計.首先，用多媒體展示介紹相關的計時裝置，包含日、奎表、桿漏、刻漏、古董鐘表、水平儀象臺等.提問：不同計時方法對時間單位的要求也不同，大家知道時間單位都有哪些，是怎么區分的？其次，對時間單位進行介紹，包含年、月、日、時、分、秒等，同時，利用多媒體對相關單位的產生發展進行簡介.第三，提問：到底什么是時間？由學生進行討論后作答，教師對其進行補充.學生的回答一般為書上看到的或詞典上查到的關于時間的概念，教師總結：我們發現時間的單位和物體的周期性運行是不可分割的，說明時間和物體的運動是相關的.比如，地球自轉一周是一天，公轉一周是一年，也就是說時間能夠用物體的空間位置變化來度量.由此，可引出牛頓力學中含有時間的公式：s=vt、v=at等.