量子力学基础理论第1篇

关键词:经典相对论;宇宙学;量子引力;概念解释;形而上学

正如巴特菲尔德和厄尔曼编撰的《物理学哲学》一书所言，近半个世纪以来，物理学哲学充满活力有两个重要的原因，第一是与所分析的科学哲学的形成期相关，第二则是近半个世纪以来物理学自身的研究有关。也正因此，在物理学哲学发展的进程中，其研究的论题和研究方法也随着科学哲学和物理学自身的论题和方法进行着改变。在很长一个历史时期内，物理学哲学曾经关注经验物理学领域，物理学哲学的探讨与对客观性、真理性以及科学合理性的辩护分不开。而在当前宇宙学、量子引力发展的前沿时刻，《物理学哲学》一书体现了当代物理学哲学研究的新特点。本书与以往物理学哲学书籍最大的不同之处就在于，在以往物理学哲学著作往往重点讨论统计物理学、相对论和量子力学的哲学问题的基础上，增加了新的领域:“这些支柱的结合”———量子引力，并运用决定论和对称性这两个“能架起联结物理学理论间(甚至三大支柱间)鸿沟的桥梁”的主题，把最终的讨论由具体引向一般，从而让我们看到两个结论:第一，物理学哲学和物理学之间并不存在清晰的界限。第二，物理学概念的复杂化，想要借由物理学去丰富哲学，并非容易。本文主要就书中的“经典相对论”、“宇宙学中的哲学问题”和“量子引力”等内容进行分析，指出它们所揭示的物理学概念解释的新特征以及物理学理论理解的新特征。

一相对论、宇宙学和量子引力哲学概要

巴特菲尔德在引言中指出，数学的相对论者在不断深化我们对广义相对论基础的理解。大卫•马拉蒙特的“经典相对论”［1］一文就明显具有这样的特点，并不讨论经典相对论的历史发展及其实验依据，而是以微分几何的语言，从概念和形式化的角度对相对论的结构以及相对论引发的一些基础问题进行了分析和讨论。首先从描述相对时空的结构开始，相对论的弯曲时空是一类几何模型(M，gab)表示的相对时空，其中M为一个平滑的连续的四维流形，gab是M中的一个平滑的半黎曼度规。其中每个模型都代表一个与理论的约束条件相容的可能世界。M可以解释为世界中点事件的流形，而gab的解释则关乎四个物理学解释性原理，由点粒子和光线的行为决定，由此把引力和时空几何效应等同起来。当粒子只受到引力作用时，它的轨迹为弯曲时空的测地线。而任何质量粒子的加速度即偏离测地线的轨迹，由引力以外的力决定。马拉蒙特详细地描述了gab的解释性原理和限定条件。在此基础上分析了本征时间、某一点的空间时间分解及粒子动力学、物质场、爱因斯坦方程、类时曲线的汇与“公共空间”、基灵场与守恒量等内容。经典相对论中所有发生的事件都可以用物质场F表示，为时空流形M中的一个或者多个平滑张量或旋量，满足包含gab的场方程。Tab为与F相关的能量－动量场，时空的弯曲受物质分布的影响，任意区域的时空度规和物质场会发生动力学相互作用，遵循爱因斯坦方程。在专题讨论部分，关于闵可夫斯基时空中的相对同时性的地位，试图还原爱因斯坦定义同时性对标准关系选择的特定背景;关于牛顿引力理论的几何化，将引力化的牛顿理论与爱因斯坦相对论进行了结构上的对比;关于时空的整体“因果结构”，关注了什么程度上时空的整体几何结构能够从其“因果结构”中得到。“宇宙哲学中的问题”［2］的作者是乔治•F．R．埃利斯。宇宙学哲学的部分在书中起着承上启下的作用，因为一方面，宇宙学哲学的研究基于爱因斯坦广义相对论引力理论时空曲率和宇宙的演化由物质决定的思想，用广义相对论描述宇宙远古时期之后的演化;另一方面，由于在黑洞以及宇宙大爆炸初期物质高密度状态下无法忽略引力问题，因而无法避免引力理论。总的来说，整篇文章把当代宇宙学看作是观测宇宙学、物理宇宙学、天文宇宙学与各种形式的量子宇宙学共生共长、互惠互补的综合理论系统，想要给出一个“描绘真实宇宙起源和演化的理论”。主要内容分为两大部分，第一部分为宇宙学概论，包括基本理论、热大爆炸、宇宙观测、因果和可视世界、理论的发展、暴胀、极早期宇宙、一致性模型等内容，并澄清了关于宇宙暴胀和超光速等问题的一些误解。在埃利斯看来，“宇宙学正在由一种猜测性的事业向真正的科学转变，这不仅带来了与科学革命相近的多种哲学问题，也使得其他哲学问题更加紧迫，例如关于宇宙学中的说明和方法等问题。”因此文章第二部分进行的问题讨论围绕这些说明和方法问题展开，讨论了宇宙的唯一性、宇宙在空间和时间上的巨大尺度、早期宇宙中的无约束能量、宇宙起源的解释问题、作为背景存在的宇宙、宇宙学明确的哲学基础、有关人类的问题:生命的精细调节、多元宇宙存在的可能性和存在的本质等九大问题。在此过程中，埃利斯提出了34个论点，关涉到这9个问题的方方面面，包括人择原理和多重宇宙存在的可能性等。这些论述关乎几何学、物理学和哲学，它们构成了宇宙学面面临的哲学问题的环境及其与局域物理学之间的关系。埃利斯期望通过这一系列讨论改变人们认为宇宙学只不过是确定一些物理参数的简单看法。“量子引力”［3］一文的作者是卡罗尔•罗韦利，内容大致可分为四个方面。第一，量子引力的研究方法，包括早期的历史和方向、目前的主要尝试性理论等。量子引力的早期思想可以概括为“用一个理论来描述引力的量子特性”。期间出现的第一种方法是罗森菲尔德等人的“协变化”方法，通过引入一个虚构的“平坦空间”来考虑周围度规的微小涨落，并且运用电磁场中的方法来对这些波进行量子化;第二种是伯格曼等人的“正则化”方法，研究和量子化整个广义相对论的哈密顿函数，而不只是量子化其围绕平坦空间的线性化函数;第三种是米斯纳等人的路径积分方法。目前主要的尝试性理论主要介绍了基于协变化方法发展起来的弦理论和基于正则化方法发展起来的圈量子引力理论以及它们之间的争论。第二，关于量子引力研究方法论问题。指出量子引力研究的理由包括经验数据的缺乏和对引力是否应当量子化的思索。分析了当前量子引力研究中的各种态度以及科学知识的累积性和科学哲学的影响。第三，空间和时间的本质，包括广义相对论的物理意义、背景无关性、时间的本质等。第四，与其他未决问题之间的关系，包括统一、量子引力学的解释宇宙学常数、量子宇宙学等等。这些章节的详细内容不是本文的重点，我们想要做的，是分析作者的研究方式所代表的当代物理学哲学研究的视野和方法的转变。本书的研究方式明显地具有两个特征:第一个特征关乎物理学概念的解释:物理学的概念解释脱离不开数学形式化下的整体系统;第二个特征关乎新的物理学理论的理解:在理论的发展中处处显示物理学和形而上学的交织统一。这两个特征与这些物理学研究领域实验检验的缺乏以及理论构造的特征密切相关。

二物理学概念解释的新特征:数学形式化整体系统中的关联解释

巴特菲尔德相信当前基本物理学中的基础问题会为物理学哲学提供从最为有趣且最为重要的问题，而我们关注的是本书处理这些基础问题的方式。虽然从章节上来看，物理哲学的论题被划分为若干个领域，但从内容上，完全可以看到作者的用心，站在当代数学物理学发展的高度用整体微分几何等数学语言对物理学系统进行重新形式化和解释，每一章节的紧密联系使得物理学作为一个整体系统得以呈现。其中对每一个物理概念解释的细节，正是物理学哲学追求的基础问题的答案。可以说，概念解释居于本书的核心地位，物理学哲学解释问题的最重要的方式就是处理当代物理学中的概念和解释问题。

(一)物理学概念的解释:我们理解世界的基础

物理学的发展时时刻刻影响着人们对世界的理解方式，其途径就是物理学概念的解释。经典物理学、相对论和量子力学曾极大地改变我们对世界的看法，它们在经验上的有效性曾经强化过我们对科学理论客观性和真理性的观点，也曾让很多物理学家追求理论的实用性而认为有些基础性的问题毫无意义。但当前宇宙学和量子引力理论的提出，使人们重新注视广义相对论和量子力学的不相容性的时候，从广义相对论以来的一些基础性问题和哲学问题得以重新复兴。相对论为我们宇宙的时空结构确定了一类几何模型，其中每个模型都代表了一个与理论的约束条件相融的可能世界或区域。而我们对时空的理解涉及整体时空结构和爱因斯坦方程的约束条件等等。宇宙学和量子引力的研究则让我们明白，改变我们对空间和时间的理解的广义相对论是在可以忽略引力的量子特性时对引力进行描述的场理论，那么真正的空间和时间的本质又是如何呢?我们对宇宙起源的理解绕不开量子引力方法的尝试，但这种尝试要受到很多约束，比如成熟量子引力理论的缺乏、量子力学基础问题，比如测量问题、波函数的塌缩问题等。现在人们期望得到的成功量子引力的路径基于目前理论的发展，比如惠勒－德维特方程和宇宙波函数思想、来自弦论思想的高维时空方法，或者圈量子引力的应用等。但这些问题是否能真正解决宇宙起源的问题却并没有确切的答案，比如维兰金的创生虚无的真理论的理解要依赖于量子场论的精致框架和粒子物理学标准模型等很多结构，而这些基础本身也是需要解释的。可以说，我们理解世界的基础就在于我们用于理解它的那些概念的意义。

(二)概念解释的新特点:数学形式化下整体系统中的关联解释

巴特菲尔德在经典力学的辛约化中指出，经典力学的核心理论原理已经被欧拉、拉格朗日、哈密顿和雅可比等改写，“我们已经认不出来了，因此对它们的哲学反思也发生了变化。”因此引入辛几何、李代数等语言对理论进行形式化，旨在利用辛约化理论使连续对称和守恒量之间产生联系的特征，从理论结构上显现经典力学与量子物理学的联系，这是运用数学形式化系统展现物理学理论的对称性本质。相对论、宇宙学和量子引力哲学部分，情况也是如此。整本书是站在当代数学发展的高度，运用拓扑学、群理论和微分几何等重新形式化物理学的整个体系，并对其概念进行剖析的一个过程。而对基本问题的理解，则建立在概念剖析的基础之上。在这些文章中，理论发展的历史状况和实验成果，只是系统阐释整个理论概念和解释的背景而已。作者们的重点则放在用数学领域的发展和物理学理论形式化的诉求，促进对物理学理论结构的探索，进而把论题转化为对其哲学问题的探讨。理论的形式化体系、概念结构和物理学解释是有机地结合在一起的。在牛顿引力的几何化中，也是站在当代物理学和数学发展的高度，重新形式化作为相对论弱场近似的牛顿理论，得到与广义相对论类似的数学结构，正是在这个意义上，才能够好地发现两个理论在何种条件和何种程度上是相符的，又在何种条件和何种程度上是区别的。在这个形式化的整体系统中，对于物理概念的解释不再是孤立的解释，而是站在理论的数学结构的高度，成为一个整体系统中的关联解释。这在很大程度上突出了物理学哲学中语义分析方法的重要性，因为没有完全独立的概念，物理学的概念定义之间互相依赖，只有在一个系统的语义结构中才能理解概念的意义。如普斯洛斯在这套爱思唯尔哲学手册的《一般科学哲学》一书中所言:“理论解释的唯一方式就是把它嵌入到同类概念的框架中，并尝试着解开它们的相互关联。”［4］

(三)旧概念重新解释的意义:还原理论创立过

程中概念选择的特定背景在物理学的发展中，每一次理论创新和进步都伴随着新概念的提出或旧概念的重新解释，站在理论发展的角度考虑，这样的解释会让我们更好地理解物理学理论的提出、发展和变迁的合理性。比如蒙特在经典相对论一文中对闵可夫斯基时空环境下相对同时性关系的重新考虑。蒙特指出，当相对于一个四维速度矢量将一点上的矢量分解为“时间”和“空间”分量进行讨论时，我们理所当然地相信包含正交性的相对同时性的标准认同。在解释这种认同的理由时，根据方便在闵可夫斯基时空结构即狭义相对论体系下进行分析。他援引霍华德•斯坦的论述，指出采用相对同时性的标准(ε=1/2)的惯例是需要特定背景的。在他们看来，爱因斯坦是为了解决我们无法检测到地球相对于以太的运动而采取的解决方案，以一种特定的方式(ε=1/2)来思考同时性，但如果并非从爱因斯坦最初的思路来考虑，而是从一个成功理论的高度来理解它，把相对论视为是针对时空结构不变性的论述时，其意义就完全不同了。这在很大程度上还原了爱因斯坦对同时性做出的“定义”中挑选出来的这种标准关系的实质，它可能并非一种自然的存在，而是理论选择的特定需要，还原这个过程，对我们更好地理解理论和概念的本质有着重要的意义。

(四)新理论的概念澄清:科学进步的必然现象

物理学史上每一个新理论的诞生都会引起旧的概念的澄清，量子引力就是个很典型的例子。量子引力是对空间和时间本质的探索，它引导我们重新思考关于时间、空间、“在某处”、运动和因果观测者的地位等很多问题。作为试图把广义相对论和量子理论结合的理论，我们需要以历史的眼光重新追问。我们都知道，广义相对论改变了我们对牛顿独立于物质运动的绝对空间和时间的理解。量子力学则用我们关于运动的一般性理论替代了经典力学，并改变了物质、场和因果性的观念。但量子力学的外在时间变量和量子场论静止的背景时空都是和广义相对论不相容的。而广义相对论中引力场被假设为一个经典决定论的动力学场，无法处理小尺度引力的量子特性。因此，想要把二者进行结合的量子引力就遇到了困难。正因为如此，罗韦利直言尽管基础物理学在经验上有效，但它正处于一种深刻的概念混乱的状态。虽然20世纪后半叶，物理学注重实用而忽略了这些基本问题，但量子引力告诉我们这些基本问题必须得到新的答案。但问题的澄清并没有一条唯一明确的路可以走，超弦理论和圈量子引力在假设、成就、具体结果以及概念框架上都有着显著的不同，但它们都有自己的代价，弦理论的思想基础是为了消除广义相对论的微扰量子化的困难，保留了量子场论的基本概念结构，其代价之一是放弃广义相对论的广义协变性。圈量子引力植根于描述广义相对论的协变性，但它的代价是忽略了理论的不完备性，放弃了幺正性、时间演化、基本层次上的庞加莱不变性以及物理学对象是在空间中局域化的且在时空中演化的概念。可以看出的是，新理论澄清概念的过程是科学理论进步的必然现象，而这一过程是通过分析在描述世界结构时所产生的概念上的困难来对以往科学的研究框架予以质疑或辩护，这涉及的是对世界本质更深刻的哲学和形而上的思考。

三物理学理解的新特征:物理学和形而上学的交织统一

量子力学基础理论第2篇

Abstract： Quantum mechanics developed from a subject that is built to answer classical physical problems to a subject studying motivation law of microscopic particles， a major elementary course to students in nuclear physics and other nuclear majors. We open the Quantum Mechanics Course to students in those majors and initial effect achieved.

关键词： 量子力学；模块化；教学

Key words： quantum mechanics；modular；teaching

中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）04-0258-01

0 引言

随着科学技术的迅猛发展，能源紧缺问题十分严峻，各国都在大力发展核电事业，我国“十一五规划”也将核电和核技术应用与发展列为重点。党中央、国务院十分关心核工业的发展，做出了和平利用原子能，积极促进核电发展的战略决策。核科学与技术等即将迎来前所未有的发展。作为省部共建的南华大学，是中国核类本科专业齐全、本科生培养规模大、核类人才培养层次较完整的高校，18 个涉核专业，核支撑专业和学位点24个，我校的核科学技术等领域在中南地区乃至全国都具有一定的优势。如何办好这些核类本科专业，突出南华大学的“核”特色，这些都成为了值得我们研究的新课题。量子力学是从研究经典问题出发而发展起来的一门微观粒子运动规律的学科，是原子物理学、原子核物理等学科的重要基础。量子力学有知识面广、抽象难以理解的特点。怎样使其更好的为核类专业学生服务成为我们新的教学难点。

1 量子力学的教学目标分析

我校核物理专业的量子力学课程，授课时间在大三第一学期，共64学时。教材以[1-3]为主，阐述波函数和薛定谔方程、量子力学量、态和表象、微扰理论、自旋和全同粒子等具体内容，使学生能够系统掌握量子力学的理论知识和体系结构，分析和处理一些核物理中的实际问题。

量子力学对于核物理专业学生来说教学目标和教学内容及其深度有较高的要求；而对于核类其他专业，量子力学只作为原子物理和原子核物理的基础课，在专业知识的掌握方面要求相对要低些，只需要掌握一些基本理论，能用量子力学定性解释一些简单的核物理实验现象即可。

2 量子力学的模块化教学初探

量子力学是关于微观粒子运动规律的学科。在教学中我们发现，除了量子力学基本分析方法之外，是一些基本理论模型，如一维无限深势阱、势垒贯穿理论等对于核工程类专业学生后续学科的理论学习有很好的指导作用，在教学中我们加深对这些方面的讲解，力图通过本课程为学生以后的学习打下坚实基础。

量子力学是一门基础理论。如何使其更好的为核类学生服务是我们一直关注的问题，在教学实践的基础上结合量子力学理论体系结构的特点，我们提出模块化改革教学的理论，以解决各专业对量子力学学习要求的不一致，将量子力学分为波函数及薛定谔方程模块、量子力学量模块、表象变换模块、微扰论及粒子自旋模块、散射理论模块等五个模块。对不同的核类专业，教学内容有不同的模块结构和相应的课时分配计划。

对于核物理专业，其对量子力学理论知识要求较高，在教学实践工作中必须强调课程知识体系的全面性和深入性，加大对理论基础的讲解力度，让其掌握利用量子力学理论去分析和解决常见的微观现象。我们较系统地讲解这五大模块，引导学生利用已学量子力学知识去解决一些核物理问题。

对于核类其他专业，如核工程与核技术、核科学与核技术、核反应堆工程等专业，其对量子力学基础知识要求较低，在教学过程中保证教学内容的连续性和体系的完整性的同时，选择其中的波函数及薛定谔方程模块、量子力学量模块和微扰论模块重点来讲解，表象及表象变换略去不讲，对于散射模块，也只做简单的介绍。

3 结束语

在日常教学中，我们运用模块化的思想，给核类专业的学生讲授量子力学，取到了良好的成绩。我们注重总结并收集反馈意见，研究调整模块结构及其课时分配计划，在模块化教学的框架下适当修改完善，已取得一定成效。

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.

量子力学基础理论第3篇

【关键词】量子场论 还原性 问题

物理中的突现主要是指很多因素，对于系统组成要素具有性质问题，不是在于任何单个要素，因素系统的低层次形成时期才会出现，所以说才成为涌现。系统功能之所以表现是整体会大于部分，是因为系统会涌现出新质因素。人们对于这一个现象的研究是从生物学开始的，后来应用于人工智能和复杂物理理论中，随着社会现代科学即使发展，出现了很多问题，在整体性为主题中，量子场论的建立都针对很多问题进行发展和研究，也引发了很多原论和反原论问题深入研究。从重整化操作参数中选取任意性理论问题都是没相关性，场论知识具有自主性理论体系，各个理论之间没有关系，所以说量子场论涉及当今物理学和哲学领域很多问题。

1 有效场论思想的提出分析

一般意义的有效场论指的是某一个研究领域事物内在机制理论问题，也就是用粒子物理学家话来说就是有效理论对于物理参数空间物理实体描述，从物理学看，很多物理学理论都是随着不断变化而形成了多样性，也就是同一物理实体中的粗放型和精致形理论，这就构成了物理学参数空间唯像学理论研究。不需要费心去寻找一个物理终极理论，只要能够恰当的描述一切现象就可以了，从本质上讲也就是说对于物理具有本身局限性，是反映物理世界信息模型问题。

为了能够很好协调量子力学和相对论之间量子场论，就应该考虑到二次量子化，也就是一种包含粒子生产的基本粒子问题，在数学中量子场论系统拥有无穷自由度，数学中对于理论有很多新的要求，对于重整化问题解释争论也是突出表现了场论思想提出，从历史发展来看，重整化理论是具有一定场论理论依据的。对于有效场论思想提出都有一定追溯作用。

从重整化方法发展历史看，有效思想在建立量子场论中是非常富有启发作用的，量子场论语言的作用是非常恰当描述依赖作用的，本质就是能够超级力量。有效理论思想可以很好推动量子场论深入发展，也就是说基础物理学家说的基础物理学问题，本质上就是高能物理学和低能物理学之间相互隔离和各个击破研究问题。如何划分物理现象标准能否跨度，形式随着精度分化不断变化，也就是在重整化基础上能够实现对于理论重整。能够就会出现很多处理重整化物理学理论发展的初始阶段是处理量子电动力学发散引进方法，对于物理学家首先应该引起截至作用，将发散部分吸收，然后再进行重新定义理论参数问题，在这个过程就会出现很多处理方法问题，重整方法从此就会成功开始。随着测试现象尺度变化物理学作用和结构也会发生变化，接着人们就会缓慢减小截至思想指导，运用重整化参数变化情况进行更深度分析和研究，有效的将参数和分数关系用数学方式描述出来。能够在群方程参数变化中，降低重整化的有限维子丛。有效的低能理论有别于高能的情形，不同的高能日量可能 会产生相同低能日量，事实上在数众多不同质量粒子共存体系中，系统能量远会小于粒子质量，这时质量扮演截至就可以近似重整化有效场论，质量的影响也会相互作用不可重整化，一种新的可重整化量子场论理论广泛应用自然会导致人们对于基础物理学看法，这种观点的转变结果是量子场论的标准模型问题。

2有效场论引发的争论问题

人们认为基础物理学研究宇宙物质基础结构和物质运动规律的学科，所以说近代自然科学追求的确定性和必然性，根据这个观点对于高能物理学享有的基础地位和粒子物理学的终极理论都是有一定领地的。从弱点理论到量子色动力学发展起来的标准模型，在基础物理研究中都具有里程碑意义和作用，根据标准模型可以看出，物质有夸克和轻子组成，他们之间相互作用可以用一个统一规场论来完成，量子场论这种进展就是重整化方法更加深入人心。

重整化概念对于标准模型哲学基础构成需要更加深入分析和研究，在理论早起时候，重整化的概念在处理微饶问题时，物理学家对于突现驾驶主要是纠缠于两种备选方案，就是前面提及到的还原论和反还原论述，分别指的是高能物理学和凝聚态物理学问题。粒子高能物理学的科学家以高能物理学基础来辩护，就是粒子物理学提升了人们对于物理世界的认识，引领人们一步步走到宇宙绝对性结构面前，在还原论中也有很多关键性词语，所以说凝聚物理学家工作和粒子物理学家工作是一样的基础性。

还原重整化概念建立的历史进行实证分析，确实是可以提供理论之间相关性依据问题，但是这种论证本身没有坚实基础。理论之间联系建立只是局限于特定语境，另外理论之间是否存在基础性问题，也只是局限于各种文化层次之间，理论是否具有一定基础性争论，将是未来人类文明发展的重要问题。也就是理论之间存在内在很多联系，反还原阶段基于突现事实理论之间联系，量子场确实恰当又方面的描述了特定精度物理现象问题。根本上依赖于特定语境中和物理相对应的世界，其中包括主观意向、理论背景和实验测量问题等，所以要不断结合各种综合要素进行分析和科学解释人类现象。

3结语

粒子物理中物理场论等多个理论之间相互竞争并存在很多现象，有效的微观世界信息，可以反映客观理论语境，这样就会避免工具主义无法解释参量问题，和实在主义经验数据问题，总之就是客观事物本身是非常丰富多彩和复杂多变的，一种语言描述复杂事物行不通，对于还原论和反还原论争论，问题不是一方压倒另一方，而是要相互之间能够互补，全面客观的把两者进行相互结合起来，做到最大限度的兼收并蓄、取长补短和综合统一。

参考文献：

[1] 王博涛，舒华英.基于自组织理论的信息系统演化研究[J]；北京邮电大学学报（社会科学版），2006年01期.

[2] 林祯祺.从量子论到玻色-爱因斯坦统计[J]；重庆师范大学学报（自然科学版），2006年04期.

[3] 聂耀东，彭新武.复杂性思维・中国传统哲学・深层生态学[J]；思想理论教育导刊；2005年04期.

量子力学基础理论第4篇

关键词 模块式教学 基础理论 基础实训

Abstract Professional education is faced of significant change in order to achieve its service function. Actually， the system of curriculums should be established at the aim of developing the students’ capacities. After that， they could be prepared for their career. Hardly can the reform of the pattern of education in the specialty of mold be waited.

Key Words The Pattern of Education Fundermental Theory Elementary Practice

经济增长方式的转变与社会转型，职业教育要实现其服务功能必定面临着重大的转变，在培养模式上，传统的以学校为主，向校企合作培养模式的转变，在教学内容上，从偏重文化教学和理论知识传授向重视就业技能和发展能力的转变，从重视学科研究与专业教学内容转向注重实践，理论与实践相结合的教学内容转型。高职高专院校专业的培养目标是为社会培养高技能应用型人才，高职高专院校在发展的过程中应不断调整专业结构，以适应社会经济发展对高技能应用人才型的需求，同时也促进自身的发展。据此应把拓宽专业口径，课程体系合理、教学内容优化、实践动手能力强，社会适应面宽，作为本专业的教学基本思想，将模具设计理论、实践与及计算机应用融合为一体，加强针对性、突出实践性、强调新技术、培养综合素质进行模具专业的模块式教学的改革中来。模具专业的模块式教学分为三个模块：基础教育模块；专业基础教育模块；专业教育模块。其中专业基础教育模块分为：专业基础理论模块，专业基础实践模块。

一、专业基础理论模块

专业基础理论要以素质为基础，以能力为本位，对专业基础理论应进行系统优化，有机整合，突出职业教育的特色。在课堂教学上应与生产实践和社会环境相结合，理论指导实践，实践促进理论教学。专业基础理论模块包括：电工电子与测量技术基础，机械制图与CAD，机械设计基础，机械制造基础，液压与气压传动。

1、电工电子与测量技术基础。电器设备及控制在各个领域中均扮演着关键角色，发挥着越来越重要的作用，掌握电工电子和测量技术的初步知识成为工科各专业学生的基本要求。必须指出的是，“电工电子与测量技术”是一个理论性、专业性、应用性均较强的课程，所涉及教学内容广，内容本身也较难掌握。如何在规定的学时数内使学生掌握电工电子技术的初步知识，为模具专业的学生在今后的学习和工作中更好地利用和发挥打下坚实的基础成为教学实施的难点。教学应理论与实践相结合，减少繁琐的数学推导，增强物理概念，清晰的图解分析，缩减课时，力求少而精。

电工电子与测量技术基础包括电路基础、直流、交流电路和三相交流电分析、计算。模拟电子技术、数字电子技术基本理论和电工电子测量技术。

2、机械制图与CAD。机械制图与CAD这课程是一门研究用正投影法绘制和阅读机械图样的技术基础课。主要解决机械设计制造中技术信息的图样表达问题，以及与图样绘制有关的机械设计、制造工艺问题。培养学生具有一定程度的识图能力、读图能力、空间想象力和思维能力以及运用CAD软件绘制机械图样的方法和技能。侧重点在视图理论，零件图与装配图制作，熟练运用CAD软件绘制机械图样，授课以课堂为主，运用多媒体教学方法，采用冷冲模和注塑模中零件或装配体实物，提高学生的兴趣和看图、制图能力，使学生具有计算机辅助设计绘图的应用和开发能力，为以后的PRO／E或UG软件的学习打好基础。

机械制图与CAD包括制图基本知识；投影基础；组合体机件的表达方法；标准件与常用件；零件图与装配图、公差与配合。机械CAD基本概念、基本绘图、操作命令、计算机绘图、图形编辑、显示、设置、查询、层、块、形、属性以及尺寸标注、图形输入、输出以及程序设计。

3、机械设计基础。《机械设计基础》主要研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、机构特点、基本的设计理论和计算方法。它是模具专业一门重要的技术基础课，该将为学习专业课程提供必要的基础。通过本课程的学习和基础实训，可以培养学生初步具备运用相关知识、手册设计简单传动装置的能力。教学要以培养学生综合设计能力为主线，以应用为目的，以“必须、够用”为度，以讲清概念、强化应用为重点的原则来确定本课程的主要内容和体系结构；恰当的处理本课程的基本理论、基本知识、基本设计方法和现代设计理论、设计方法之间的关系；并且注重设计与制造有机结合、机电有机结合、理论与实践有机结合；重视工程综合教育和素质教育，重视课程之间的科学分工和有机联系；在教学内容组织安排上，加强针对性和实用性，重视工程实践和综合教育，克服课程内容陈旧，结构固化，偏重自身完整性，教学内容组织缺乏弹性、轻视实践教学等问题。把基本理论与综合教育、素质教育、能力培养融为一体；教学内容和现代化教学方法融为一体；科研和设计教学融为一体；理论教学和实践教学融为一体；课内教学和课外辅导、课外练习融为一体；常规设计方法和现代设计方法融为一体的新的教学模式。

《机械设计基础》包括工程力学、机械原理、机械零件及课程设计

4、机械制造基础。《机械制造基础》课程是实践性很强的专业基础课。目前许多职业院校都是先安排金工实习，然后安排课程教学。这样学生在金工实习时缺乏必要的理论指导，有一定的盲目性，而在随后的课堂教学中又因实践不足影响了对理论知识的理解。进行《机械制造基础》课程理论教学改革就是要将理论课教学与实践操作有机地结合起来，理论教学促进实习效果，实习效果的提高又反过来促进对理论知识的理解，全面提高理论课和实习的教学质量。实践的结果证明理论与实践结合现场教学改革确实全面提高了理论课和实习的教学质量，提高了学生的综合素质，反映良好。

机械制造基础包括金属材料与热处理、模具材料、制造技术、切削机床、互换性原理与测量（尺寸与尺寸链部分）、金属切削原理与刀具、机械加工工艺及金工实习、机床夹具，机械加工工艺编制。

5、液压与气压传动。液压与气压传动是当代先进科学技术之一，它不但渗透在各种工业设备中，而且是科学实践研究，自动化生产的有机组成部分。对液压、气压元件，应着重于基本原理、结构特点，应用及选择方法。对基本回路和典型系统，则结合在实际中所用回路和系统进行分析，以提高学生分析、解决问题的能力。同时，使学生充分意识到液压传动与气压传动技术是今后从事研究工作、技术工作所必须具备的基本知识。

二、专业基础实践模块

理论与实践有机结合是课程体系建设中的一个老大难问题。课程可以为学生提供学科理论基础，但无法提供最受企业关注的“工作过程知识”和基本工作经验，其提供的职业学习机会与职业实践的关系是间接的，因此从根本上难以满足企业和劳动市场的要求。专业基础实践应从传统的重视理论知识的传授向重视理论实践一体化转化、从校内课程为主，重视学科性与专业性向校内外学习与工作经验的一致性；行动导向重于书本知识转化。

专业基础实践模块包括：机械制图与CAD实训，机械制造基础实训(含金工实习)，电工与电子基础实训，机械设计基础实训。

1、机械制图与CAD实训。《机械制图与CAD》实训目的是培养学生有绘图读图能力。在教学过程中，除了必要的理论知识外，还应进行全面的综合应用训练。一是部件测绘。小至修配被损零件或对原有设备进行技术改造；大到对引进产品实施“反求工程”，测绘技术都是一项重要的基本技能。二是软件的综合运用能力。主要掌握计算机辅助绘图的基本命令和基本知识，使学生具有较强的数字化绘图应用能力和实验技能。以机械工程图的二维平面绘图为主，以三维实体设计为辅。整个实训中结合冷冲模和注塑模中零件和装配体的测绘，使学生能按照国家标准正确而快速绘图。并参加Autodesk公司的认证考试，获得全球通用的AutoCAD工程师证书，以适合于企业工厂绘图员岗位的需要。

2、电工与电子基础实训。柔性教学环境，集成化管理，校企共建基础实验是高职电工与电子实践教学的重要组成部分．在培养学生的技术应用能力和职业技能中起着重要的作用。实验教学具有综合性、现场性、开放性和双主体性四个主要特征，最终能实现基本技能、专业技能、技术应用或综合技能三大基础实训教学任务。电工与电子基础实训过程中应根据不同的教学内容采取“先讲后做，边讲边做，或项目导入(先做后讲)”等多种教学方式，在实验项目的设计上，充分考虑到高职学生的知识背景和接受能力，设计基本实验(验证性)，提高型实验(综合性实验、应用性实验)和创新型实验等三种类型的实验项目，以全面培养高职学生的技术应用能力和综合职业能力。

3、机械设计基础实训。采用任务驱动型的教学方法，以学生为中心，充分利用现代计算机多媒体技术与传统教学改革相结合，力求适应高职教育的应用性、针对性、岗位性、专业性的特点。将知识性与实用性融为一体， 实验项目中分成基本实验和综合设计性实验两个层次，虚拟实验和工程案例与学生操作有机结合，保证基本实验教学，不断扩大综合设计实验，鼓励学生课外开展科技制作。机械设计基础实验面向实训，符合技能培养为本位的高等职业技术教育目标即培养技术应用型人才，注重职业技术能力和管理素质的培养和学生自我发展、自我提高的能力培养。实验教学中多媒体技术应用与CAD在机械设计中的应用、机械设计基础课程设计的实践性环节相辅相成。

4、机械制造基础实训(含金工实习)。为避免学生在实训时缺乏必要的理论指导和在随后的课堂教学中又因实践不足影响了对《机械制造基础》理论知识的理解，应该将理论课课堂教学与机械制造基础实训同步；基础实训，生产实践和社会环境相结合。无论是《机械制造基础》课程还是基础实训，所有内容都与生产实践关系密切。在进行课堂教学和基础实训时结合实际生产会使得教学和实习内容丰富、生动。学生们在接受理论知识和实践训练的同时还可了解生产现状、了解新技术的应用状况、了解理论知识与生产的相互关系，提高他们的学习积极性并培养他们解决问题的能力。《机械制造基础》基础实训与社会环境的结合，让学生进入了一个更大的课堂，提高学生对社会的关注和对自己社会责任的认识。除了学习工艺技术外，还将注重学生的个人素质的培养，包括纪律、群体相处、活动能力、人际关系、管理意识、工业安全、环保意识及领导才能等。

三、结束语

模具专业的模块式教学改革，课程体系体现了以就业为导向，以能力为本位的人才培养特点，并形成职业能力培养系统化课程，突出了实训，并与理论教学相辅相成，符合技术应用性人才培养规律，针对专业培养目标，以单元课程改革为基础，进行了课程整合和新课程开发，建立了一套科学、规范、稳定的专业培养方案（或专业教学计划），并能够根据产业和经济结构变化适时调整和更新。

参考文献

1.邓泽民.职业教育课程设计[M].中国铁道出版社，2006.7

量子力学基础理论第5篇

此乃特殊重要文稿,几乎涉及物理世界全部问题。文中全部用8位数字有效精度并与实验完全相符的计算结果表明下述原理成立：

〖测得准原理〗：世间万物，无例外，都是测得准的（准确程度最终都将取决于普朗克常数 h＝2π? 的准确度），绝非测不准的；世间只存在测不准的学者，并不存在【测不准原理】--《量子力学》的基本原理。

文中用大量无可否认的事实，全面、系统、严格地证明了量子力学--世界权威理论，纯系伪科学。其基本原理--【测不准原理】系反科学的理论，由此量子力学已把科学引入歧途，并使之陷于恶性循环不解之中！

由于量子力学已修成了诡辩内禀属性，任何单方面对其论说全然无效，必须给量子力学以全面充分曝光，所以篇幅显得较长。实乃：

有道僧是愚氓忧可训，

奈何量子愚氓胜和尚！

第一章．世界是测得准的，并非测不准的

乍看，题目好象哲学的。不屑哲学，只谈物理。

大量研究表明，目前为止的实验已经给出物质世界准确信息，物理学重要任务之一就在于找出这信息并揭示其内在规律。遗憾的是，目前为止的理论(无例外)均未能如此。然而国内外学界却一致认为理论物理大厦框架--《量子力学》已经建成，剩下只是装修和美化了。

但经本文研究表明，《量子力学》对一些基本物理学问题的实质并不清楚，往往似是而非。然而《量子力学》却娓娓动听、夸夸其谈，实则以其昏昏使人昭昭！请看事实：

. 关于"量子化"根源问题。

微观世界"量子化"已被证实，人们已经公认。但接踵而来的就是"量子化"根源问题，又机制怎样？这本是物理学根本任务之一。已有的理论包括爱因斯坦、玻尔、量子力学都未能回答。然而量子力学家们却置这本职任务于不顾，翩翩起舞与数学喧宾夺主、相互玩弄！

就是说，《量子力学》是在未有弄清量子化根源前提下侈谈"量子"的"科学"。其结果只能使原子结构凭空量子化，量子化则成为无源之水，无本之木。这就是目前物理科学之现状！

可有人，例如一位量子力学教授辩论时说："量子化是电子自身固有属性，阴极射线中的电子能量也是量子化的"。

虽然，这量子力学家利用了"微小量子"数学"极限"概念进行诡辩，显得很聪明，但却误了人类物理学前程！

不可否认的事实是：阴极射线中的电子、X射线韧致辐射电子、高能加速器中电子或其它自由电子能量都连续可变，决不表现量子化！这无疑表明量子化不是电子自身固有属性。那末，原子结构中能量量子化必有其它原因。显然这是基本物理学问题，作为理论物理又是非弄清不可的问题。其它科学例如数学，由于任务不同尚可不必关心量子化根源问题。然，作为理论物理决不可以！本文如下将准确具体讨论量子化根源问题以及物质世界又怎样量子化的，并给出8位数字有效精度与实验完全相符的计算结果。

. 理论与实践关系问题

既然凭空将电子能量量子化，就难免臆造之嫌，所以《量子力学》就下意识往实验上靠??"符合"试验。然而，既下意识就难免拙劣，请看事实：

世界著名理论物理第六册--《量子力学》（文献 ） 中著："量子力学，可建立于数个基本假定上，大体上这些基本假定分属两大项……，两项的假定便构成一量子力学完整系统"。

这明确表明，量子力学就是建立在基本假定上的（种种猜测）。"科学学"研究还表明：任何建立在基本假定上的东西都不可能是科学！然而量子力学家们却娓娓动听说："量子力学是建立在实验基础上的科学"。这不是弥天大谎么？！

文献 在建立对易关系：

pq －qp ＝ （?／i）E ????????? （1）

时说："这是一基本假定"。并告诫人们："不可懂"！就是说（）式不能用任何数学--物理方法导出，即：不否认这是一种猜测。然而，（）式就是昭著世界的"波动方程"的基础，也就是量子力学的理论基础。

所以确切地说，量子力学就是建立在基本假定上的种种猜测。这分明表现的是量子力学家们主观意识！

研究表明，量子力学所谓实验基础，首先在于德布罗意"物质波"理论。认真研究表明，物质波究竟是什么？德布罗意本人未有弄清，后人至今仍未弄清，又怎能说"建立在实验基础上"呢？！

研究表明，量子力学的实际过程是：德布罗意对自然现象进行一次连他自己也弄不清的抽象（猜测）（以下证明），提出"物质波"概念。量子力学对这不清的概念又进行一次抽象（猜测）（以下证明），提出"波函数"（Ψ）概念，并且通过一种算符将其作用到一个基本假定即（）式上，便铸成了著名的"波动方程" --量子力学的理论基础：

（h/m）?2Ψ (E－V)Ψ ＝ 0 ????? （2）

由于量子力学凭空引进"波函数Ψ"，实际上就赋予了电子神奇性质。正是这种神奇性质使得量子力学具备了非凡诡辩能力。

. 量子力学诡辩伦理

.. 关于理论基础诡辩

以上及以下讨论都证明，量子力学是，由于缺乏了解，错误地估计了试验（以下严格证明），用了错误的基本假定（不能由任何合理方法导出）而形成的，错误理论。然而量子力学家们却口口声声："量子力学是建立在实验基础上地科学"。这分明是在诡辩，再加上社会意识，量子力学又具备了狡辩能力。

.. 关于物质波的狡辩

对于"物质波"概念，量子力学 应用了三个基本假定：其一假定"对易关系"即（）式，由此构成量子力学骨架；其二假定"测不准原理"，由此编造了电子"几率云"图像；其三假定"波粒互补原理"，这种原理本身就是一种诡辩，因为"波粒二象性"问题目前仍属困难不解的世界性难题。于是量子力学精心泡制出"波函数Ψ"并强加给电子。经如此之假定，电子便具备了神奇性质--量子力学家们的主观意识。

然而"波函数"的物理意义究竟是什么？量子力学家们着实应向人们交代清楚，遗憾的是任何学家都未能如愿。实际上对波函数Ψ的真实物理意义，量子力学家们也只是：你知、我知、天知、地知，凡人不可知。这分明是狡辩理论！

如果需要，量子力学（文献 ）首先拿出：

2πa＝n ?????????????? （3）

很明显式中 πa是粒子中心轨迹。于是说，物质波是粒子轨迹波动。此说极易征服初学者，但此说问题也易败露。量子力学立即改变说法，言（） 式系近代物理概念，对此不能用经典概念理解。于是又出现：

.. 关于"经典"与"近代"狡辩

量子力学经常炫耀是近代科学理论，已经超脱经典，又不时贬低经典理论。

然而，以下讨论完全证明：量子力学除了主观臆造因素外，完全没有离开经典物理一步，也未超出经典物理一点，就连波函数 Ψ 的表达式（无例外）也完全是经典数学和经典力学关系式，并且以下用不可否认的事实--量子力学所犯经典错误，表明量子力学连经典理论也不通。所以，量子力学所谓超脱经典，正在于一些基本假定连同主观臆造。在此种意义上说，量子力学不仅超脱经典，而且也超脱科学！.. 量子力学方法论狡辩

确切说，量子力学不能给波函数

        

Ψ 做出完整的真实物理学定义，但在理论中却轮番使用: ①波函数 Ψ 表示粒子中心轨迹波动；②波函数 Ψ 表示粒子出现几率；③波函数 Ψ 表示弥撒物质波包三种概念。有了三种概念，又可各取所需，自然一切物理问题都"迎刃而解"了。

然而，量子力学同时又"有权"轮番否定这三种概念。但却不是自我否定，而是另一种需要--否定其它理论，其中包括真理。要指出的是，量子力学轮番使用三种概念，又轮番否定这三种概念，并不是在同一时间同一地点进行的。因为应用一种概念的同时又否定这种概念，这是卖矛又卖盾的故事，连儿童都知道是蠢事。显然量子力学家比儿童高明得多，这叫认识方法狡辩。

似这样，在哲学面前，用"建立在实验基础上"量子力学可以蒙混过关；其它科学由于研究任务不同，不会关心"量子化"根源，又由"领地"限制也无权过问波函数的真实意义；量子力学又可各取所需轮番应用和轮番否定①、②、③三种概念。于是，量子力学便以狡辩赢得了世界理论权威！

. 关于"符合"试验问题

以下将证明，量子力学所谓符合实验，实际上系对实验的猜测。量子力学很善于做貌似合理实则谬误的猜测（以下揭示），并美其名曰"符合"试验。其实，对实验的真实物理过程并不清楚，又何谈相符呢？请看事实：

基于玻尔理论的成功，量子力学作两项重要推广。心理学原因，人们对这种推广又愿意接受。然而却出现本质性原则错误，请看：

.. 量子力学推广（一）

由于氢原子的试验电离能与玻尔理论真实能级相近，于是量子力学推广为：

试验电离能 ＝ 原子真实能级 ?????????? （4）

将该式推广到多电子原子中显然很省力气，但这是严重错误。请看氦原子事实：

试验（文献［］）测得氦原子两个电离能，这里分别用 E1，E2 表示为：

E1＝ .(Rhc) ＝ .(ev) ???????? （5）

E2＝ .(Rhc) ＝ .(ev) ???????? （6）

量子力学［］认为这就是氦原子的两个真实能级。

若用 E玻 表示类氢氦离子基态能玻尔理论值，则

E玻 ＝ .(ev) ????????????? （7）

显然下式成立：

E2 ＝ E1＋ E玻 ?????????????? （8）

该式明确表明 E2 不是氦原子的真实能级，因为其中包含有 E1 ，即第一电离能。

那么，实验值 E2 即（8）式表示什么物理内容呢？

研究表明：要使氦原子第二电子电离，仪器必先付出能量 E1＝.(ev) 先使第一电子电离，这好比代价，氦原子于是变成类氢氦离子，其基态能为 E玻＝.(ev)。要使它电离，仪器必须再付出与 E玻 相等的能量，才能使第2电子电离。那么仪器付出总能量必为 E2＝E1＋E玻，这就是氦原子电离实验真实过程，由此不难结论：

.. 据电离实验本文结论

电离实验结论一：氢原子及类氢氦离子玻尔理论值正确。

电离实验结论二：目前电离能实验值 ≠ 原子真实能级。

电离实验结论三：所有元素最低能级皆为其类氢离子能级，不存在比这更低的能级。

然而量子力学（文献［］、［］）却竞相用"微扰法"、"变分法"乃至用修正核电荷方法逼近计算这氦原子的"能级"E ：

E2＝ .(Rhc) ＝ .(ev) ?????? （9）

显然，量子力学这种下意识"符合"实验，拙劣以极，形同瞎子摸象！

这是由于量子力学对原子结构缺乏了解，又没有搞清电离实验真实物理过程所致。

对此，进一步证明如下，参见表（一）：

表（一）几个元素的类氢离子能级

原子序    元素    E（ev）     E玻（ev）    E＋E玻     E实（ev）    注

    Al    .    .     .        

    Si    .    .     .        

    P    .    .     .        

    S    .    .     .        

    Cl    .    .     .        

量子力学基础理论第6篇

自量子力学诞生以来，该领域的许多先驱都曾向Hilbert请教有关数学问题。Hilbert从1926年开始系统研究量子力学的数学基础，并在1926-27年曾经讲授过“量子理论的数学方法”。按照他和他的助手Johnvon Neumann等的观点，适用于量子力学的数学框架就是在1927年由一种抽象的数学结构所确定的空间。1926-1932年von Neumann证明了Hilbert空间算符的许多定理，于1932年撰写成非常著名的 “量子力学的数学基础”一书，Hilbert空间中的线性算符作为量子力学数学基础得到了公认。

量子力学和Hilbert空间算符是物理和数学概念之间完全对应的罕见实例之一。不幸的是，量子力学许多教科书中关于这一方面的内容几乎被完全忽视了。发生这种情况的主要原因是，在物理学家群体中，Dirac的量子力学远比Johnvon Neumann的量子力学流行。 Dirac的方法几乎不需要多少数学，很多概念缺少严格的数学定义。实际上，处理量子力学要求比Hilbert空间更普遍的数学结构。但是在Hilbert空间中量子力学更迷人，因为从中可以更清晰地看到数学结构如何以一种必然方式与物理理论联系在一起。

很多关于基础量子力学的著作不加证明地使用Hilbert空间算符理论的结果，而许多关于Hilbert空间算符的著作不处理量子力学。本书的目的不是完整地处理Hilbert空间算符，而是在完全的数学精度下讨论量子力学原理，并尽力追溯它们所赖以建立的实验事实。对于量子力学的处理是公理化的，其定义都是从以数学方式所证明的命题得到。本书不要求读者具备量子力学知识，仅从初等分析出发发展数学理论，详细给出了涉及的所有的证明，使本书很容易被仅有大学数学和物理知识的读者接受。对于自学也是非常理想的。

本书是一部纯理论著作，可以被分成几个部分用于多种课程。

全书内容分成20章：1. 集合、映射、群；2. 度规空间；3.线性空间中的线性算符； 4. 正规空间中的线性算符； 5. 扩充实线； 6. 可测集合与可测函数； 7. 测度； 8. 积分；9. Lebesgue测度； 10. Hilbert空间； 11. L2 Hilbert空间；12. 伴算符；， 13. 正交投影与投影值测度；14. 对投影值测度积分；15. 谱定理；16. 单参量幺正群和Stone定理；17. 对易算符和约化自同构；18. 迹族和统计算符；19. Hilbert 空间中的量子力学； 20. 非相对论中的位置与动量。

与量子力学密切相关的数学领域或物理类高年级大学生和研究生、泛函分析的研究人员和研究生以及物理学家会对本书感兴趣，他们可以看到抽象的泛函分析预言如何把量子理论所用的明显不同的方法引向统一。

量子力学基础理论第7篇

量子力学的建立始于对原子物理实验给出解释，其基本概念是从上世纪20年展起来的，并于30年代和40年代取得了快速而巨大的进展。特别是对全同粒子体系的深入研究最终导致现代基本粒子概念的诞生和量子场论的突破性进展，促进了人们对于宇宙的深刻理解。从更为实用的方面讲，量子力学理论体系的建立特别为固体物理与凝聚态物理的发展奠定了基础，它的广泛应用导致了在不同领域大量丰富多彩的人造量子系统的出现。尤其是近20年来，各种类型的纳米尺度的量子设备被成功地制造出来，它们在处理量子信息和制备纳米电路等高新技术方面具有引人注目的应用前景，从而受到广泛的关注。大多数学生希望了解量子力学理论应用于解决现实生活中的问题的解决方案。他们对于深入理解各种实用领域的量子理论基础方面的浓厚兴趣，远大于对现代超弦理论和宇宙学的或所谓的终极理论的兴趣。本书所针对的主要对象正是这类学生，作者期望将学生们的这些实际需求作为高等量子力学课程所涵盖的主要内容。

本书是作者在荷兰代尔夫特理工大学（Delft University of Technology）讲授高等量子力学课程内容的基础上撰写的。这所大学是研究诸如半导体量子点、超导量子计算设备、分子电子学等量子力学应用方面世界一流的中心之一。学校开设的很多理论课都是围绕更有效地支持这类研究而设计的。其中的高等量子力学作为研究生的必修理论课就是典型的代表。本书在开始仍然对初等量子力学做了简明扼要的介绍，然后很快将重点转移到应用这些理论来理解量子设备的实质性内容上来。作者力求使本书在理论技巧和数学知识方面的基础更加扎实，只要涉及到理论工具，一定会给出一些如何使用这些工具的实例。这些实例取自许多不同的领域，使得本书适应更为宽泛的读者群，特别是那些非粒子物理专业的学生。

全书内容分成5个部分，共计13章：第1部分 二次量子化，含第1-3章：1.初等量子力学；2.全同粒子；3.二次量子化。第2部分 例子，含第4-6章： 4.磁性； 5.超导； 6.超流。第3部分 场与辐射，含第7-10章：7.经典场； 8.场的量子化；9.辐射与物质； 10.相干态。 第4部分 耗散量子系统，含第11-12章：11.耗散量子力学；12.跃迁和耗散。第5部分 相对论量子力学，含第13章：13.相对论量子力学。

作为一部教科书，本书充分考虑了教学需要，叙述清晰、透彻，推导详尽。每一小节都有一些“控制问题”，帮助理解课文内容，并可用于课堂讨论。每一章末都给出了一些练习题，其中部分题目给出了详细解答。本书重点突出，特别适合于凝聚态物理相关专业的研究生选做高等量子力学的教材。

量子力学基础理论第8篇

摘 要：凝聚态物理学作为物理学的一大分支，其研究前景十分广泛。凝聚态物理学是研究凝聚态物质的物理性质以及它们的微观结构的学科。其通过分析构成凝聚态物质的电子、离子、原子、分子的运动形态和运动规律，从而对凝聚态物质的物理性质进行认知。凝聚态物质是固体物理学的一个拓展方面，研究的物质的典型特征之一是其具有多种形态。同时，凝聚态物理学也为材料研究引入了新的体系。本文就目前凝聚态物理学发展情况，对其中的基本概念的产生、含义及其发展进行阐述。

关键词：凝聚态物理学；基本概念；特点阐述

凝聚态物理学的基本概念需根据物质世界的层次化进行阐述效果会更加明了。作为一门至今仍然拥有丰富生命力的研究学问，凝聚态物理学时时刻刻影响着我们生活的方方面面。例如，液态金属、溶胶、高分子聚合物等等物质的研究都和凝聚态物理学有着密不可分的联系。凝聚态物理学发展历史和其理论支撑，是对凝聚态物理学的基本概念进行阐述的基础。

一、凝聚态物理学发展历史

1、物质世界层次化

为了对凝聚态物理学基本概念进行阐述，首先就需要提到物质世界层次化的研究方式。纵观二十世纪的物理学发展，在二十世纪初，两大划时代的物理理论突破的出现，拉开了宇观物理学和微观物理学的探究序幕。两大理论即是相对论和量子论，相对论和量子理论是对传统物理学的质疑和挑战。其中，狭义相对论修正了经典物理学当中的电磁学和力学之间存在的矛盾；广义相对论则是为近代物理学当中的天体运行研究做出了巨大的贡献。量子论的建立正式拉开了现代物理学对于微观世界的研究，使得基于原子乃至更小系统的探究成为可能。现代物理学的研究方式正是基于这一种将物质世界进行分层的观点进行的，因为物理学当中的理论使用范围都有区别。例如，在宏观世界当中，牛顿力学成立；在微观世界当中，牛顿力学就难以支撑实验事实了。

2、凝聚B物理学的步步发展

从科学家开始探索微观世界开始，凝聚态物理学就悄然发展开来。科学家从原子物理出发，深入到原子核内外空间的研究，为了探索微观世界粒子的基本特性，建立了多代高能粒子加速器，使得近代微观物理学探索出中子、夸克、轻子类的微观粒子。同时，近代物理学的一条研究途径也是将原子物理作为基本主线。在这条研究主线当中，量子力学和统计物理学向结合，奠定了固定物理学的基础。固定物理学的逐渐发展扩大，演变为了凝聚态物理学。凝聚态物理学的研究发展从简单到复杂，从宏观到微观。其结合到其他学科（材料学、化学、生物学等）共同创新，取得了巨大成果。

二、凝聚态物理学的基本概念阐述

1、基本理论

凝聚态物理学基本概念中最重要的基础则是构建这门学科的理论支撑。其基本理论当中的核心即是量子物理和经典物理。根据凝聚态物理学的发展历史来看，量子物理理论推动了凝聚态物理学的发展，使其对众多实验研究成为可能。经典物理理论在凝聚态物理学中并非一无是处，仍在一些研究方面起着不可忽视的作用。两种理论知识在凝聚态物理学当中的应用都存在着自身的适用范围，下面对其进行比较说明。在中学物理中我们初步了解到，物质粒子具有二象性――粒子与波。在粒子的二象性当中，粒子所具有的波动性使得量子力学有别与经典力学。二者的适用范围的界限通常是一些临界温度、直径、场（电场、磁场）强等方面。

2、凝聚现象

凝聚态物理学的基础概念即是凝聚现象，然而凝聚现象在我们日常生活当中是随处可见的。大家都知道，气体可以凝结成固体或者是液体，液体和固体之间最明显的区别是液体的流动性。根据量子力学等理论分析，在某些临界温度附近，物质之间就发生凝聚现象。发生凝聚现象的物质往往具备一些新的物理性质。例如物质原有的沸点、导电性、光敏性等发生改变。

3、凝聚态物质的有序化

根据中学物理和化学的知识可知，物质反应在平衡状态时，其系统能量内能与熵等因素的影响。系统物质内能的上升使得系统趋于不稳定性，使得熵值增加。当温度下降时，凝聚态物质则趋于熵值下降和系统稳定，研究发现，凝聚态物质往往是某一种有序结构的物相。大量物质粒子所组成的系统表现出来的直观特征即是位置序，这也说明不同的粒子直接是存在着相互联系的。当然，也存在着粒子相互作用较弱的情况，其宏观表现即是粒子无序分布。在经典粒子系统当中，使得系统有序化的物理基础则是粒子和粒子之间的相互作用，这可当作是量子力学当中的一个问题处理。根据中学知识我们知道，在量子力学当中，物质粒子存在着位置不确定性和动量不确定性。根据上述进行总结，凝聚态物质是空间当中的凝聚体，而相对空间往往是分为两个方面。一方面是位置形态空间，另外的一方面是抽象的动量空间。凝聚态物质的有序化在这两个空间当中的存在形态极为丰富。

三、研究概念阐述

凝聚态物理学当中基本的研究概念在于以下几个方面。第一是固体电子论。对固定系统当中电子的行为研究是凝聚态物理学一直在努力的方向，按照电子行为的相互作用的大小，又将其分为三个小的区域。首先是弱关联区，这个区域的研究已经取得了巨大进展，也是构成半导体物理学的理论基础。其次是中等关联区域，主要研究对象包括的是一般的金属和强磁性的物质，其构成了磁铁学的物理基础。强关联区受能带理论发展的影响，目前其研究还有待开拓。第二是宏观量子态。宏观量子态研究当中对某些物质的超导现象的研究是一个重点，一些非常规的超导体研究也是目前科学家所努力的方向。第三是纳米结构与介观物理，凝聚态物理学对于一些简单物质的研究已经较为清楚。按照不同物质材料的结构尺度进行探究是凝聚态物理学研究的新方向之一，纳米结构和介观物理需要量子理论进行支撑，研究目的主要是为了获取材料和器件的复合体，同时创造出一些具有优良性能的物理材料。

四、总结

凝聚态物理学的理论基础是量子力学，目前量子力学的发展已经趋于完备。由于凝聚态物理学设计大量微观粒子的研究，其复杂程度较高，需要研究者从实验、计算、推演等方面开展研究。凝聚态物理学作为一门高新技术，其研究前景十分广阔。只要充分结合其他相关学科知识，加以探究，一定会取得更加丰硕的研究成果。

参考文献

[1]冯端，金国钧.凝聚态物理学中的基本概念[J].物理学进展， 2000， 20（1）：1-21.

量子力学基础理论第9篇

电子技术基础是一门主要的学科，随着教育改革的不断深入，这门学科也被列入课程改革的项目中。本文主要从电子技术基础实践教学的现状出发，阐述了电子技术基础实践教学的现状，分析了理论与实践的教学模式，同时，对技校电子技术基础的课程建设进行探讨。

关键词：

电子技术；教学内容；教学法

引言

技校电子技术基础课程是电类专业学生的主要课程，对其进行改革需要考虑到各个方面，其中包括学生的学习特点、教学方法等，只有考虑到各个方面，才能取得良好的效果[1]。首先要对技校电子技术基础的课程内容进行改革，其次，转变传统的教学方法，以理论与实践相结合的方式进行教学，并提出电子技术基础课程的建设。

1.电子技术基础实践教学的现状

在电子技术基础教学中存在着一些问题，导致影响教学的质量。主要有这几个方面：一是由于教师所采取的是以理论教学为主，而忽略了实践的教学，导致学生缺乏专业的实践技能。二是实践教学内容太过陈旧，缺乏灵活性，一般是进行验证式的实践，无法实现实验的设计性与使用性。三是教学的教学方法太过陈旧，通常是以教师为中心的方式，导致学生的兴趣逐渐降低，影响教学的质量，无法培养学生的综合素养。

2.技校电子技术基础的课程内容及改革

技校电子技术的内容主要体现在理论与实践相结合，学生不仅需要理解理论知识，而且还需要掌握其实践技能，只有达到这两者的相互结合，才能为后续的课程奠定良好的基础。

2.1根据学生特点，安排教学内容

当前的学科以培养学生的综合素养为主，在教学中，需要有针对性进行，教师要多关注学生的行兴趣爱好，以及学生实际掌握知识的水平。要根据学生的特点进行合理安排教学内容，使学生各方面的能力得到提升。

2.2改革的内容要立足教材，不拘于形式

首先理解基础知识，才能为之后的学习奠定基础。其次要结合实际，在掌握了基础理论知识后，需要与实际相结合。只有这样才能真正的理解知识内涵。最后需要进行课后巩固，将学会的知识进行巩固，发现其中存在不足地方，将采取有效措施进行进行纠正。

3.理论与实践的教学创新

3.1教学方法的创新

根据教学的总体目标与教学内容的分析，对课程合理的进行改革[2]。要以提升学生的综合素养为基础，按照理论与实践相结合的方式进行教学，从而使教学质量得到保障。其中理论教学的安排达到基本的状态就行，另外增加学生实践操作课程，教师需要引导学生进行查阅相关的资料等，实验结果后，可以安排学生进行撰写实验报告。另外教师还应转变教学方式，实行以学生为中心的教学，激发学生的积极性，由以往的被动式接收知识转为主动性参与教学。教师要不断探索新的教学方法，增加师生之间的互动，提升教学的质量水平。教师可以将讨论式、问题式、探究式的方法引入教学中，全面提升学生的知识水平。

3.2灵活的安排实验

传统的教学中，将理论知识与实际分为两个部分，而造成学生难以理解抽象的理论知识，有的学生当时理解了，过了一段时间之后便忘得一干二净[3]。这样的结果主要是由于理论知识与实践知识没有相互结合。因此，教师需要灵活的安排实践活动，使学生在理解理论知识的基础上，动手操作，使两者相互渗透，提高学生的学习效果。例如，在讲完大电路原理时，让学生进行组装收音机，使学生利用已学的知识进行实践，这样有助于加深更加理解理论知识，同时激发学生的兴趣，使学生的教学效果增加了不少。

3.3合理的安排课题设计或维修

大多数学生对实践操作感兴趣，特别是掌握了一些理论知识后，进行实践证明是对学生来说有着很大的吸引力，因此，教师可以适当安排学生进行修理电器之类的活动，让学生在实践中收获到更多的知识。一般结束了一个单元的学习后，教师可以根据学生掌握的程度安排设计或维修，还这个过程中教师要进行指导学生，让学生进行操作后巩固理论知识，为后一堂课奠定基础。

4.技校电子技术基础的课程建设

4.1师资力量的建设

技校学生主要是要掌握理论知识与实践能力，因此，对于教师来说，不但需要具有专业的理论知识，且其实践能力也应得到认可。也就是所谓的“双师型”教师[4]。能够结合教材与实际进行创新。因此，应加强教师的专业技能，通过培训等活动提升教师的综合水平。

4.2教材建设

技校电子技术的教材内容应要增加实践相关的内容，达到理论与实际相结合。其中理论知识部分需要不断更新新的内容，其教材结构尽量淡化纯理论的知识，使这些知识能够在与实际生活相联系，使学生更加容易其中的内涵。

4.3组织学生参加各类竞赛

参加竞赛的目的是为了让学生学习的理论知识、实践技能、实验设计等进行结合，使学生真正掌握教学知识，通过竞赛，还培养了学生的团队精神。另外，在平时的教学中，讲解与竞赛相关的知识，为学生进入竞赛而打下基础，并将实验与课程设计引入到竞赛中，培养学生的实践操作能力与创新能力。

5.结语

总而言之，电子技术基础的教学应根据学生的实际水平出发，合理的安排教学内容，并采用创新的教学方式，使理论知识与实践操作相结合，激发学生的学习兴趣，才能提升教学质量。

作者：占添荣 单位：景德镇技工学校

参考文献：

[1]张莉悦.技校电子技术基础的教学改革[J].职业,2012,05:49.

[2]王艳玲.高职“电子技术基础”实践教学改革探索[J].教育与职业,2012,12:164-166.