序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇量子力學(xué)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(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

人性，是人之所以為人的本質(zhì)規(guī)定，是人與動物相區(qū)別的東西。人與動物有著根本的區(qū)別，因而人性應(yīng)該是一個有著具體內(nèi)容的實(shí)在。而人性論則是對于人的本質(zhì)規(guī)定的看法，是從社會生活出發(fā)對于何為人性或人的本質(zhì)的認(rèn)識的總結(jié)。所有的人性論都是抽象的，因?yàn)樗菍τ谌诵詥栴}的哲學(xué)概括；所有的人性論也都是具體的，在抽象的理論或觀點(diǎn)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(tǒng)哲學(xué)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(dú)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(xué)發(fā)展的童年時期，人們往往把人的自然屬性當(dāng)作人的本質(zhì)規(guī)定，而在以后人們逐漸認(rèn)識到人的社會規(guī)定性。中國儒家哲學(xué)傾向于把人的道德性作為人與動物相區(qū)別的本質(zhì)規(guī)定，這雖然已是以人的社會性來規(guī)定人的本質(zhì)，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(rèn)識到"人的根本就是人"，用人的實(shí)踐、人的生活來說明和看待人的本質(zhì)。這都標(biāo)志著人們對于人性問題的認(rèn)識上的變化與進(jìn)步。由于儒家主要從道德上來說明和規(guī)定人的本質(zhì)，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(diǎn)。

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(shí)際上，朱子與象山在與人性有關(guān)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(jìn)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(rèn)為"性"來自于"天"。朱子說："性者，人物之所以稟受乎天地也?！云淅矶裕瑒t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(qū)別？朱子同意將四者作如下區(qū)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(guān)系，"從本質(zhì)上說，是實(shí)同而用異。"（同上）此外，"天"、"理"和"性"、"心"還有這樣一種關(guān)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?！员憔咴S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(zhì)而言，"性"乃是"理"；就"性"之擔(dān)當(dāng)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(shí)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(rèn)為，此即是有"天命之謂性"的意思。象山說："'成之者性也'，又復(fù)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?xì)w結(jié)于天，從學(xué)術(shù)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?！睹献印吩唬?盡其心者，知其性也。知其性，則知天矣。存其心，養(yǎng)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(fā)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(yǎng)其性，所以事天也'?！吨杏埂费?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(guān)于人的類的本質(zhì)，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(yuǎn)，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?shù)馈?，《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(diǎn)。而上述相同點(diǎn)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(zhì)卻有所不同。

在朱子看來，人性的本質(zhì)或曰本質(zhì)規(guī)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(shí)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(zhì)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(zhì)，并且"性"是"理"這種本質(zhì)在人心中的顯現(xiàn)。

"性即是理"，但具體個人之"性"又各不相同，除極少數(shù)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(rèn)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(nèi)在本質(zhì)規(guī)定則說得不明。象山有時也稱人"資稟"之"性"為"資性"，認(rèn)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(rèn)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(xué)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(xué)與朱子哲學(xué)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(zhì)不同，而其同者，則不為"理"而為"心"。如果說象山哲學(xué)中可與朱子"性即理"真正相對待的觀點(diǎn)，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(guī)定"性"，而在"天"則是用"性"來說明"心"和規(guī)定"心"。

象山以"性"來說明和規(guī)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(xué)中的一個不太明顯的矛盾。因?yàn)橄笊綄τ?性"強(qiáng)調(diào)不多，并不過分重視。究其根源，則是來自于象山對孟子學(xué)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(xué)尚不存在哲學(xué)本體的問題，而到象山時，哲學(xué)本體論問題已經(jīng)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(guān)于"心"的學(xué)說作了改造，而對孟子學(xué)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(guān)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(xué)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(jù)，而"天理"所體現(xiàn)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(rèn)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(zhì)即是"理"。"天地之性"與"理"相應(yīng)，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(shí)存在中所直截表現(xiàn)出的形態(tài)并非"天地之性"，而是"氣質(zhì)之性"。"天地之性是理也，才到有陰陽五行處，便有氣質(zhì)之性。"（《朱子語類》卷九十四）若以"天地之性"為"體"，則"氣質(zhì)之性"是"用"，是"理搭于氣"隨陰陽五行之發(fā)用而成于萬物之性，就此而言，"氣質(zhì)之性"是指人的現(xiàn)實(shí)性，是朱子的現(xiàn)實(shí)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(qū)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(chǎn)生，在于朱子未能很好地去區(qū)分先天的與先驗(yàn)的。"天地之性"在本質(zhì)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(zhì)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(xiàn)實(shí)之性，但它又是先驗(yàn)的，先驗(yàn)相對于經(jīng)驗(yàn)而言，是在人經(jīng)驗(yàn)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(shí)在于"天命"二字。

朱子言"天地之性"，并把"天地之性"與"氣質(zhì)之性"加以區(qū)別，是接著張載和二程講的。張載說："形而后有氣質(zhì)之性，善反之，則天地之性存焉，故氣質(zhì)之性，君子有弗性者焉。"（《張子正蒙·誠明》）關(guān)于"氣質(zhì)之性"，《朱子語類》載："道夫問：'氣質(zhì)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(jù)，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(fā)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(shí)際內(nèi)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(jù)，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(guī)范道德。這是朱子道德學(xué)說的特色。

人性本善，而現(xiàn)實(shí)中那些經(jīng)常為惡的人，是否也是性善的呢？朱子認(rèn)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?yàn)槿说?氣質(zhì)之性"是"理與氣雜"，因而既有"理"，又有"氣"。資質(zhì)不好的人只是"氣"多而"理"少而已。朱子強(qiáng)調(diào)"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(xué)說的意義而言，它說明了人的道德性的共同基礎(chǔ)，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(fù)少有清明純粹之氣，則雖有不通而懵然莫覺，以為當(dāng)然，終不知學(xué)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(qū)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(xué)"，亦即不肯去把自己道德的可能性用對于道德的學(xué)習(xí)與修養(yǎng)來變成現(xiàn)實(shí)性。自我毀棄道德可能性的人，最終不能"變化氣質(zhì)"，淪為"下民"。

3、本心

象山之性善論，也是承自孟子。象山強(qiáng)調(diào)："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(xué)問之道，蓋于是乎在。"（《學(xué)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(diǎn)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(qū)別所在，從而也就是人之所以為人的本質(zhì)規(guī)定。而這一思想，就其來源而言，仍然是對于孟子思想的發(fā)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?yàn)樯频男幕蚍Q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?cè)?，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(xué)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(shí)狀態(tài)，"未嘗不善"則是"本心"的本質(zhì)屬性。由此，象山也順理成章地接受了此相對應(yīng)的孟子的道德修養(yǎng)學(xué)說："'學(xué)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(jù)，而"本心"所以為性善的根據(jù)，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?？v有乖失，思而復(fù)之，何遠(yuǎn)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(jù)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(guān)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(rèn)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(qiáng)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(jù)。然而，僅說明人性皆善，對于道德的根據(jù)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(jù)。

朱子與象山同多數(shù)儒家學(xué)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(fā)，對于作為道德必要性根據(jù)的"惡"作出了哲學(xué)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(fā)，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(rèn)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(zhì)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(zhì)悉已完具?！贫怂l(fā)，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(yùn)，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(fā)；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(fā)。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(guān)。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"?？磥?，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(zhì)之性"。天地之性純?nèi)皇抢?，而氣質(zhì)之性則不然。朱子說："論氣質(zhì)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(zhì)之性"如何是"理與氣雜"，朱子有時也以水為比喻?！吨熳诱Z類》載："先生言氣質(zhì)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(qiáng)，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(zhì)之性"，二者有何關(guān)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(guān)系還類似"理"與"氣"的關(guān)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(zhì)之性"的關(guān)系也是如此。"天命之性，若無氣質(zhì)，卻無安頓處。"（同上） "才說性時，便有些氣質(zhì)在里，若無氣質(zhì)，則這性亦無安頓處。"（同上） "所謂天命與氣質(zhì)，亦相滾同。才有天命，便有氣質(zhì)，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(dāng)?shù)么死?；若無此氣，則此理如何頓放。"（同上） "天命之性"須頓放于"氣質(zhì)之性"，因?yàn)?天命之性，非氣質(zhì)無所寓。"（同上）這種關(guān)系就如同水與盛水之器的關(guān)系。"且如一勺水，非有物盛之，則水無所著。"（同上）所以朱子認(rèn)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(zhì)之性"亦離"天地之性"不得。"如有天地之性，便有氣質(zhì)，若以天命之性為根于心，則氣質(zhì)之性，又安頓在何處。"（《朱子語類》卷四） "有氣質(zhì)之性，無天命之性，亦做人不得；有天命之性，無氣質(zhì)之性，亦做人不得。"（同上） 所以"天地之性"與"氣質(zhì)之性"的關(guān)系是相互依存、缺一不可的關(guān)系。"性非氣質(zhì)，則無所寄；氣非天性，則無所成。"（同上） "天地之性"與"氣質(zhì)之性"的關(guān)系，就如同"理"與"氣"的關(guān)系一般。在朱子思想體系中，"理"范疇與"氣"范疇的關(guān)系形成一個邏輯結(jié)構(gòu)，"天地之性"與"氣質(zhì)之性"的關(guān)系形成一個邏輯結(jié)構(gòu)，而兩個邏輯結(jié)構(gòu)，則具有同構(gòu)性。這反映了朱子思想的一致性和嚴(yán)密性。

"天地之性"與"氣質(zhì)之性"的關(guān)系雖如同"理"與"氣"的關(guān)系，但并不能就認(rèn)為二者與"理"、"氣"是直接對應(yīng)的。"天地之性"自然渾然是"天理"，可與"理"對應(yīng)，而"氣質(zhì)之性"則是"理與氣雜"，既有"理"，又有"氣"，不可與"氣"相對應(yīng)。

"性非氣質(zhì)，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(zhì)之性"之間的關(guān)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(jù)，在道德成為現(xiàn)實(shí)性之根據(jù)方面是缺一不可的。也正是由此出發(fā)，朱子對于以往儒家的人性理論作了評判，認(rèn)為孟子"論性不論氣，……不備"，荀、揚(yáng)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(rèn)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(chǔ)上產(chǎn)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(tài)度的，只認(rèn)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(yáng)子，朱子的批評則要嚴(yán)厲得多。荀子認(rèn)為，"人之性惡，其善者，偽也。"（《荀子·性惡》）揚(yáng)雄則認(rèn)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(yáng)之人性論評論說："若荀、揚(yáng)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(yáng)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?yàn)樗穸巳寮业赖聦W(xué)說的基礎(chǔ)。諸如荀子，主張"性惡"最明顯，其學(xué)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(tǒng)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(yáng)子又見得半上半下底。韓子所言，卻蠊得稍近。蓋荀、揚(yáng)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(zhì)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(xué)的端倪的痕跡。" 韓愈以"仁、義、禮、智"為"性"，則相當(dāng)于說人性善，則可以之為道德可能性之基礎(chǔ)；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(jù)。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(xué)的論證。

從對于道德根據(jù)的可能性和必要性的論證出發(fā)，朱子認(rèn)為主張性善而又發(fā)明"氣質(zhì)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(zhì)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(zhì)之說"推崇備至，《朱子語類》載："道夫問：'氣質(zhì)之說，始于何人？'曰：'此起于張、程，某以為極有功于圣門，有補(bǔ)于后學(xué)，讀之使人深有感于張、程。'"（同上）朱子對于"氣質(zhì)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(dāng)于持性善論。第二、用氣稟說明了"惡"的產(chǎn)生。第三、在說明"惡"的時侯，與荀、揚(yáng)不同，并不損害孔、孟的性善論。由以上三點(diǎn)，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(xiàn)實(shí)性的根據(jù)。鑒于這種評價，朱子認(rèn)為有張、程"氣質(zhì)之說"出，儒家上千年來關(guān)于人性善惡的是是非非都可以一并結(jié)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(zhì)之性。程子論性，所以有功于名教者，以其發(fā)明氣質(zhì)之性也。以氣質(zhì)論，則凡言性不同者，皆冰釋矣。"（同上）

"氣質(zhì)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(jù)《論語》所云"生而知之"、"學(xué)而知之"、"困而知之"、"困而不學(xué)"把人分作四等："人之氣質(zhì)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(zhì)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(dāng)然，有不待學(xué)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(fù)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(dá)其礙易通，故于其所未通者必知學(xué)以通之，而其學(xué)也則亦無不達(dá)矣，所謂學(xué)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(xué)其學(xué)，又未必不通也，所謂困而學(xué)之，眾人也；至于昏濁偏駁又甚，而無復(fù)少有清明純粹之氣，則雖有不通而懵然莫覺，以為當(dāng)然，終不知學(xué)以求其通也，此則下民而已矣。"（《論語或問》卷十六）人以氣質(zhì)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(xué)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?nèi)?，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(shù)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(yùn)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(jìn)一步對此進(jìn)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(chǎn)生在性善論的基礎(chǔ)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(rèn)為，善是人性的本質(zhì)規(guī)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(dāng)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(dāng)如后患何？"（《語錄上》，《陸九淵集》卷三十四）

這即是說，為了強(qiáng)調(diào)道德，應(yīng)該主張人性本善，而不以惡為人性之本質(zhì)。但道德若要成為現(xiàn)實(shí)，僅講性善是不夠的，還必須為道德的必要性找到根據(jù)，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(jù)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(fā)明其事，止就彼利欲昏處指出，便愛敬自在。此是唐、虞三代實(shí)學(xué)，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(fā)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(xí)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(tài)，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(qū)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(qū)別，也在于此。"君子役物，小人役于物。夫權(quán)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(fù)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(dú)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(guān)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(fù)君之責(zé)，孤民之望，懷祿耽寵，惡直丑正，尸肆讒慝，莫知紀(jì)極。又或壽老死簀，立伐閱，蒙爵謚，以厚累世。道術(shù)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(yùn)的差別。這個批評雖不是針對朱子而發(fā)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(zhì)內(nèi)容。這反映了理學(xué)中道學(xué)與心學(xué)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(nèi)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(dāng)不出于此。于是朱子便對人的合理欲望和"人欲"作了區(qū)分。"飲食者，天理也；要求美味，人欲也。"（同上） "此寡欲，則是合不當(dāng)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(dāng)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(qū)分。人的本能是合理的，是人"合當(dāng)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(rèn)識，也是把人的欲望當(dāng)作"惡"的內(nèi)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(yǎng)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(fā)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(jìn)。主于藝則欲熾而道亡，藝亦不進(jìn)。"（《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(nèi)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(guān)。孟子說："養(yǎng)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?yàn)椋?/p>

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(rèn)人之欲望之合理性，而是認(rèn)為不要過分地去勉強(qiáng)追求得不到的、實(shí)現(xiàn)不了的欲望。就在"養(yǎng)心莫善于寡欲"之下，《孟子》書又載孟子談?wù)?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(dú)也。諱名不諱姓，姓所同也，名所獨(dú)也。"（《孟子·盡心下》）

篇（2）

中圖分類號：G420 文獻(xiàn)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(yùn)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(rèn)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(yùn)動形態(tài)等的認(rèn)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?，量子力學(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(jìn)行了較深入細(xì)致的思考與探討，在實(shí)際教學(xué)過程中對本課程的教學(xué)方法進(jìn)行了探索與實(shí)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(diǎn)

量子力學(xué)研究的是微觀粒子的運(yùn)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(jìn)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。可見，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(diǎn)和難點(diǎn)、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(rèn)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(shí)驗(yàn)；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(shí)際問題的方法。三部分內(nèi)容相互聯(lián)系，層層推進(jìn)，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(diǎn)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(xì)“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(diǎn)與難點(diǎn)，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(diǎn)，強(qiáng)調(diào)難點(diǎn)。在物理學(xué)研究中，數(shù)學(xué)只是用來表達(dá)物理思想并在此基礎(chǔ)上進(jìn)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(diǎn)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(jìn)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(xì)、循序漸進(jìn)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(jìn)，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(jìn)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(yàn)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(qiáng)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(jī)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(diǎn)，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(jìn)行實(shí)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(qiáng)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(qiáng)與學(xué)生的互動。增設(shè)課前提問、課后討論環(huán)節(jié)，認(rèn)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(jìn)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(shí)際，盡可能進(jìn)行知識的滲透和遷移，將量子力學(xué)在實(shí)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(yàn)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。

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(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(rèn)識，并廣泛運(yùn)用于中醫(yī)實(shí)踐中。本文主要結(jié)合中醫(yī)和量子力學(xué)進(jìn)一步探討物質(zhì)和精神的關(guān)系，希望對傳統(tǒng)世界的認(rèn)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(shí)驗(yàn)、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(shí)驗(yàn)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(rèn)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。現(xiàn)在普遍認(rèn)為是觀測者的意識使得量子波坍縮的。所以，認(rèn)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(rèn)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(rèn)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(diǎn)。劉富林在《形神合一理論的研究》中認(rèn)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(jìn)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(qiáng)大的生命力。

2.2 神的形成

《中醫(yī)基礎(chǔ)理論》認(rèn)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(rèn)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(yī)基礎(chǔ)理論》認(rèn)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?！吨嗅t(yī)基礎(chǔ)理論》認(rèn)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(rèn)為“氣是人體內(nèi)活力很強(qiáng)運(yùn)動不息的極細(xì)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。《中醫(yī)基礎(chǔ)理論》認(rèn)為“五行，即木、火、土、金、水五類物質(zhì)及其運(yùn)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(shí)則怒”，“心氣虛則悲，實(shí)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(yùn)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(shí)驗(yàn)。

2.3 心在精神活動中的作用

中醫(yī)認(rèn)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(rèn)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(rèn)知功能障礙等5個方面對心主神明進(jìn)行了驗(yàn)證。樸順天在《心神為體，腦神為用》中總結(jié)認(rèn)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(jìn)展看，心在精神活動中確實(shí)發(fā)揮了控制和調(diào)節(jié)作用，這進(jìn)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(jìn)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(yuǎn)慕謂之慮；因慮而處物謂之智”。這句話說明了心是認(rèn)識事物的關(guān)鍵，而今所有理論都忽視了認(rèn)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(rèn)識的。所以，認(rèn)識事物涉及到量子世界向經(jīng)典世界的過渡，是一項(xiàng)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(rèn)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(jìn)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(jī)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(yùn)作生成精神，精神又控制促進(jìn)物質(zhì)的協(xié)調(diào)運(yùn)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(qiáng)大，過猶不及，人的情志反應(yīng)太過又會擾亂氣機(jī)的正常運(yùn)行，這一情況《黃帝內(nèi)經(jīng)》也多有描述，本文不做進(jìn)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(rèn)為，“‘神’指事物的本質(zhì)屬性，是主宰事物運(yùn)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?！队钪娴那傧摇访枋隽讼依碚撝械挠钪嬗?0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(diǎn)，符合哥本哈根解釋精神。那么在人類進(jìn)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(xiàn)】

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篇（4）

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

量子理論誕生以來，科學(xué)家就試圖利用量子效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(shù)史上的又一次革命。

1　量子通信技術(shù)簡介

1.1　基本量子理論

量子態(tài)是指原子、中子、質(zhì)子等粒子的狀態(tài)，它可表征粒子的能量、旋轉(zhuǎn)、運(yùn)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(zhǔn)原理，是現(xiàn)代物理學(xué)的核心理論。

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

Heisenberg量子測不準(zhǔn)原理是量子力學(xué)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(yīng)進(jìn)行信息傳遞的一種新型通信方式。在量子通信系統(tǒng)中，信息的發(fā)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(dāng)發(fā)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(fā)生一致的變化，從而實(shí)現(xiàn)用不加外力的方式傳輸信息，傳輸?shù)闹皇潜磉_(dá)量子信息的“狀態(tài)”，作為信息載體的光子本身并不被傳輸。在這一過程中，發(fā)送和接受方需要糾纏光子的數(shù)量取決于報文的長度。

量子通信系統(tǒng)的基本部件包括量子態(tài)發(fā)生器、量子通道和量子測量裝置。量子通信的主要應(yīng)用在于量子密碼的傳輸，與傳統(tǒng)通信的唯一區(qū)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(shù)

依據(jù)Heisenberg的量子測不準(zhǔn)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(shù)就是利用這一原理來判斷是否有人竊取傳輸?shù)拿艽a信息，從而實(shí)現(xiàn)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(jī)性，在兩個糾纏光子之間設(shè)置偏振片。當(dāng)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(dāng)=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(zhuǎn)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(jìn)制數(shù)列，以作為密碼。如果有人在半路監(jiān)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(fā)送者和接受者記錄的數(shù)列產(chǎn)生差異。

2　量子通信的發(fā)展動態(tài)及應(yīng)用

1926年量子力學(xué)誕生，成為人類認(rèn)識微觀世界的理論基礎(chǔ)。1935年，愛因斯坦、波多爾基斯和羅森論證了量子力學(xué)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(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)超光速響應(yīng)的可能性。1982年阿斯派克等人證明了超光速響應(yīng)的存在。1984年，有人提出了用單光子偏振態(tài)編碼量子密碼技術(shù)方案，開始了量子密碼的研究。1989年，量子密鑰傳輸?shù)谝淮窝菔精@得成功。1997年，奧地利蔡林格小組在室內(nèi)首次完成了量子態(tài)隱形傳輸?shù)脑硇詫?shí)驗(yàn)驗(yàn)證；2004年，該小組利用多瑙河底的光纖信道，成功的將量子態(tài)隱形傳輸距離提高到600米。

我國的量子通信技術(shù)發(fā)展迅速，位居世界前列。2007年開始，中國科大-清華大學(xué)聯(lián)合研究小組開始在北京八達(dá)嶺與河北懷來之間架設(shè)長達(dá)16公里的自由空間量子信道，并取得了一系列關(guān)鍵技術(shù)突破，最終在2009年成功實(shí)現(xiàn)了世界上最遠(yuǎn)距離的量子隱形傳態(tài)，這一距離是目前國際上自由空間糾纏光子分發(fā)的最遠(yuǎn)距離，也是目前國際上沒有竊聽漏洞的量子密鑰分發(fā)的最大距離。中國科學(xué)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(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。英國的《新科學(xué)家》、美國的《今日物理》等多家學(xué)術(shù)新聞媒體均對這些工作進(jìn)行了報道。下一步科學(xué)家們正在計劃通過自由空間實(shí)現(xiàn)幾百公里的量子通信，超越光纖傳輸?shù)臉O限。

篇（5）

1．中國文化是建基于黃河河谷的大農(nóng)業(yè)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(guān)系比人與自然界的關(guān)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(fù)雜的大農(nóng)業(yè)社會，必須分工合作，自然要建立一個有組織和有權(quán)威的中央政府。家族文化是一個整體文化，個體有義務(wù)要支持整體的共同性，而整體亦有義務(wù)要照顧個體的特殊性。人是來自現(xiàn)實(shí)的祖先，必須對祖先負(fù)責(zé)。中國文化是強(qiáng)調(diào)整體、務(wù)實(shí)、內(nèi)向、兼容、義務(wù)、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(yǎng)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(fā)展了人本的“人理(倫理)學(xué)”。無論從《易經(jīng)》、《道家》、《儒家》到《諸子百家》等，都是以人本為基礎(chǔ)來發(fā)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(huán)原理。

復(fù)雜的河谷生活，促使物的應(yīng)用技術(shù)發(fā)展和發(fā)展的多極化。中國的四大發(fā)明是屬于技術(shù)上的發(fā)明，而不是原理上的發(fā)現(xiàn)。中國數(shù)學(xué)的發(fā)展也是以實(shí)用，而不是以原理為基礎(chǔ)。中國(漢)文字和歐洲數(shù)學(xué)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(xué)的發(fā)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(dāng)現(xiàn)有的文字不足以了解新事物情況下，自然要創(chuàng)造新的文字。要描述和了解“物本事物”，促使歐洲數(shù)學(xué)的發(fā)展。而數(shù)學(xué)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(tǒng)的數(shù)學(xué)有不同的極限性。當(dāng)現(xiàn)有的數(shù)學(xué)系統(tǒng)足以了解新事物的情況下，自然要創(chuàng)造新的數(shù)學(xué)。符號文字與拼音文字是有不同的思維邏輯。所以認(rèn)識中國文字學(xué)的人要學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，是有邏輯上的優(yōu)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(guān)系比人與人的關(guān)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(rèn)為所有自然現(xiàn)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(dú)立性強(qiáng)，自由性大，平等性高。生活環(huán)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(nèi)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(qiáng)調(diào)個體、理想、外向、對抗、自由、權(quán)利、信仰和絕對性，重視發(fā)揮個人天賦欲念的自由和權(quán)利。歐洲文化在物質(zhì)世界的“物性理論”發(fā)展，對人類物質(zhì)生活巳作出了重要的貢獻(xiàn)。中國文化在人類社會的“人性理論”發(fā)展，

二、科學(xué)技術(shù)科技

科學(xué)是物質(zhì)世界的了解，是一種思想系統(tǒng)，也是一種順其自然的思想活動，其探索的目標(biāo)是“發(fā)現(xiàn)”。技術(shù)是物質(zhì)世界的應(yīng)用，是一種行動系統(tǒng)，也是一種事在人為的行動活動，其運(yùn)作的目標(biāo)是“發(fā)明”。早期的技術(shù)發(fā)展主要是靠嘗試和經(jīng)驗(yàn)，與科學(xué)的發(fā)展并沒有一定的姻親關(guān)系。后來的科技就是把科學(xué)與技術(shù)結(jié)合起來，利用科學(xué)知識來改進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，目標(biāo)是“創(chuàng)新”。物理學(xué)是科學(xué)的基石。

三、物理學(xué)發(fā)展

物理學(xué)主要的興趣是探索物質(zhì)世界的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和相互作用關(guān)系。物理學(xué)是一門量化的學(xué)問，從事物理量的研究和它們之間的時空基礎(chǔ)關(guān)系。不能量化的東西便不是物理量。萌芽時代：物理學(xué)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(xiàn)象是根據(jù)“固定的自然定律”而發(fā)生(賽勒斯Thales，俗稱為科學(xué)之父)——定律概念和演繹邏輯。(2)要描述所有自然現(xiàn)象，數(shù)字是扮演中心角色(畢達(dá)哥拉斯Pythag0ras)——數(shù)量描述。

(3)要改變自然狀態(tài)，必需有起因(柏拉圖Plato)——牛頓第二運(yùn)動定律的廣泛含意。(4)物質(zhì)的原子(德謨克利特Democritus)和元素(亞里斯多德Aristotle)的概念——物體結(jié)構(gòu)的基本成份概念。古希臘文化是強(qiáng)調(diào)個人自由和思想系統(tǒng)的探索，奠定了基本的科學(xué)精神、態(tài)度、構(gòu)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(shí)用問題，知識分類及技術(shù)成就。重要思想發(fā)展有：(1)幾何學(xué)定理的公理化(歐幾里得Euclid)——演繹邏輯。(2)以地球?yàn)橹行妮斔蛨A的均速運(yùn)動為主，運(yùn)轉(zhuǎn)圓的均速運(yùn)動為微擾，可以準(zhǔn)確解釋包括太陽在內(nèi)的各行星在天上的運(yùn)動。(3)物體“比重”物性的發(fā)現(xiàn)(亞基米德Archimedes)，后來進(jìn)一步發(fā)展到“密度”物性。

黑暗時代(30B．C．一1300A．D．)：這是物理學(xué)發(fā)展a冬眠時代。(1)羅馬帝國(3OB．C．一476A．D．)：羅馬人是實(shí)用民族，他們強(qiáng)勢在軍事，行政和工程，而不在學(xué)術(shù)和科學(xué)。大量收集和發(fā)展希臘哲學(xué)思想，而很少有原始的創(chuàng)作。為了要準(zhǔn)確解釋以地球?yàn)橹行牡男行沁\(yùn)動，增加了偏心圓的微擾(托勒密ptolemy)。(2)中世紀(jì)(476—1200)：中世紀(jì)的歐洲是一個宗教和封建的封閉保守時代。研究希臘哲學(xué)和科學(xué)的中心便轉(zhuǎn)移到阿拉伯和波斯。(3)(1096—1270)：二百年運(yùn)動，動搖了歐洲的封建制度和教會權(quán)力。伊斯蘭的優(yōu)秀文化開始對歐洲人開放。

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

1．機(jī)動力學(xué)(Mechan0dynamics)

從希臘時代到黑暗時代這一千六百多年，物理學(xué)發(fā)展的主要興趣上行星運(yùn)動。發(fā)展以數(shù)學(xué)的歐幾里得幾何學(xué)為基礎(chǔ)，均速圓周運(yùn)動為核心。到了復(fù)興時代，以既定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)來了解觀測的事實(shí)，改變?yōu)閺氖聦?shí)去尋找事實(shí)背后的數(shù)學(xué)原理。由實(shí)是求事改變?yōu)閷?shí)事求是，由以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)改變?yōu)橐晕锢頌榛A(chǔ)。

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

(2)機(jī)動力學(xué)的誕生：為了解決重力問題，牛頓(1642—1724)認(rèn)為，天上月球圍繞地球的運(yùn)動與地上物體的拋物線運(yùn)動是同一根源，及推出它們之間與地球中心距離的關(guān)系。他成功發(fā)現(xiàn)三個物體的運(yùn)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(yùn)動定律，牛頓創(chuàng)造了兩個重要的物理量：慣性質(zhì)量=密度×體積和慣性動量=質(zhì)量×速度。同時他更創(chuàng)造了一條微積分的數(shù)學(xué)工具，來取代歐氏幾何學(xué)的不足。牛頓運(yùn)動定律的力只是與物體的變速度有關(guān)，與物體的速度無關(guān)。

(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(xué)對隨機(jī)過程的應(yīng)用：麥克斯韋(Maxwell，1831—1879)，玻耳茲曼(Boltzmann，1841906)。19世紀(jì)未，機(jī)動力學(xué)已發(fā)展成為宏觀物質(zhì)世界一個完美的理論：完整，合理和前后一致。

2．電動力學(xué)(Electrodynamics)電磁現(xiàn)象雖然是人類很早便發(fā)現(xiàn)的自然現(xiàn)象，但到了十六世紀(jì)才開始從實(shí)驗(yàn)中取得量化的結(jié)果。

(1)電磁相互作用的關(guān)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(yùn)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(dǎo)致“電磁場”物理量的誕生。

(3)電磁學(xué)的基本定律：根據(jù)電磁相互作用的關(guān)系和以電磁場為基礎(chǔ)，麥克斯韋完成完整的“電磁場定律”，相當(dāng)于牛頓機(jī)動力學(xué)中的物體重力定律。后來洛倫茲(Lorentz,1853—1928)更進(jìn)一步完成電荷在電磁場中運(yùn)動的“電磁場力定律”?！拜椛浞醋饔昧Χ伞币彩请姶艑W(xué)一個基本定律，只是直到現(xiàn)在，符合邏輯的定律還未完成。

(4)帶電粒子動力學(xué)：洛倫茲的電磁場力是一個與速度有關(guān)的力。只有速度為零的情況，才適合牛頓的動力學(xué)系統(tǒng)。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(jié)果變換到速度不等于零的情況。結(jié)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(guān)。FL=d(vp)／dt。相當(dāng)于牛頓機(jī)動力學(xué)中的物體第二運(yùn)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(chǔ)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”?？梢哉f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(xué)基礎(chǔ)的探索已基本完成。

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

(6)電動力學(xué)對隨機(jī)過程的應(yīng)用：無規(guī)則電磁場的統(tǒng)計特性的發(fā)展。其結(jié)果應(yīng)該符合量子力學(xué)和量子動力學(xué)的結(jié)果。簡而言之，機(jī)動力學(xué)的發(fā)展是以動力的基礎(chǔ)來發(fā)展作用力，而電動力學(xué)的發(fā)展卻是以作用力的基礎(chǔ)來發(fā)展動力。歐洲從牛頓到麥克斯韋這個二百多年的物理學(xué)發(fā)展時代，正好是歐洲從巴哈(Bach)到華格納(Wagner)的音樂發(fā)展時代。這是歐洲自從古希臘時代以后，一個重要的思想創(chuàng)新時代。因此促進(jìn)了文學(xué)，音樂，藝術(shù)，哲學(xué)和科學(xué)的高速發(fā)展。

3．輻射動力學(xué)(Radiodynamics)：輻射反映了物質(zhì)世界的微觀結(jié)構(gòu)。

在19世紀(jì)未，出現(xiàn)了三個有關(guān)不相干輻射(隨機(jī)性電磁波)與物質(zhì)作用的物理現(xiàn)象：黑體輻射，光電效應(yīng)和氫原子光譜。這些現(xiàn)象無法用決定性(Deterministic)的電動力學(xué)來解釋。到二十世紀(jì)，也出現(xiàn)了與輻射作用有關(guān)的三個物理現(xiàn)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(xiàn)象激發(fā)了物理理論的發(fā)展。

(1)量子論的誕生：普朗克(Planck)創(chuàng)立“量子”的新物理概念，成功解釋黑體輻射的實(shí)驗(yàn)結(jié)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(yīng)和氫原子光譜。

(2)量子力學(xué)：在數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上，由海森伯(Heisenberg)，薛定諤(SchrOdinger)等所發(fā)展的量子數(shù)學(xué)系統(tǒng)(量子力學(xué))，不但可以用來了解原子物理現(xiàn)象，也可以用來了解分子物理現(xiàn)象。

(3)基本粒子物理：基本粒子物理實(shí)驗(yàn)觀察的新結(jié)果，促使大量相關(guān)理論的發(fā)展：量子電動力學(xué)，相對性量子力學(xué)，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(jì)的世界發(fā)生了重大變化。(1)物理學(xué)發(fā)展已由宏觀的物質(zhì)世界轉(zhuǎn)入微觀的物質(zhì)世界。由以物理為主導(dǎo)的思維轉(zhuǎn)回到以數(shù)學(xué)為主導(dǎo)的思維。微觀物質(zhì)世界發(fā)展了兩個很矛盾的物理觀點(diǎn)：在原子分子的領(lǐng)域，越基本的狀態(tài)，壽命越長，能量越低；在粒子的領(lǐng)域，越基本的粒子，壽命越短，能量越高。(2)經(jīng)過兩次世界大戰(zhàn)后，影響人類社會的重心已由歐洲社會，轉(zhuǎn)移到?jīng)]有傳統(tǒng)民族文化的美國移民社會。美國文化是一個以商業(yè)為主，物質(zhì)為重的實(shí)用文化，可以說是一個現(xiàn)代化的羅馬帝國文化。

四、中國文化與未來科學(xué)發(fā)展

篇（6）

本文進(jìn)一步指出，信息/熵是比質(zhì)點(diǎn)、物質(zhì)、力、引力更重要的物理實(shí)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(zhì)，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(zhì)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(xué)、生物、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會、心理等分支，實(shí)現(xiàn)客觀與主觀、物質(zhì)與精神、唯物與唯心、可逆與不可逆、生命與非生命等的統(tǒng)一。本文最后給出該新框架在復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用案例。

2 一個唯信息論的理論模型

2.1 近現(xiàn)代物理學(xué)的理論模型

近現(xiàn)代物理學(xué)以小球（質(zhì)點(diǎn)或場）為對象，堅持先有物質(zhì)、后有聯(lián)系的原則，在簡單動力學(xué)因果（力學(xué)的、可還原的、對稱的、單調(diào)的）下，定義質(zhì)點(diǎn)、慣性系、運(yùn)動、力（場）、時空，得到了牛頓力學(xué)方程或哈密頓力學(xué)方程。

形成了從牛頓力學(xué)、電磁場理論、平衡統(tǒng)計力學(xué)、相對論到量子力學(xué)的近現(xiàn)代物理學(xué)的理論框架，論述了物質(zhì)、時空、運(yùn)動、力等大千世界的可逆的、確定的物理運(yùn)動現(xiàn)象。這種基于簡單動力學(xué)因果的法則導(dǎo)致了力、運(yùn)動、物質(zhì)（或能量）的還原性和客觀性，也即式（1）有如下特征：牛頓力學(xué)方程必須基于慣性系；能量或哈密頓函數(shù)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(zhì)（或能量）在力的作用下運(yùn)動或轉(zhuǎn)化，因此便有了“世界除了運(yùn)動的物質(zhì)或物質(zhì)運(yùn)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(jī)性、活力、生命等）沒法包含進(jìn)來，因此也會有上帝第一推動的困惑。

確實(shí)，由于簡單的物理運(yùn)動還屬于比較低等的運(yùn)動現(xiàn)象，大千世界還有許多更高級、更復(fù)雜的運(yùn)動現(xiàn)象，因此，在物理學(xué)的前沿領(lǐng)域，則進(jìn)一步興起了系統(tǒng)科學(xué)、非線性科學(xué)、自組織理論、非平衡統(tǒng)計力學(xué)、復(fù)雜性科學(xué)等，它們主要以式（1）所示的微觀動力學(xué)為基礎(chǔ)，引入粗?；?、新概率因果或其它假設(shè)，形成以經(jīng)典熵/信息為核心的統(tǒng)計力學(xué)，實(shí)現(xiàn)從微觀可逆動力學(xué)、中觀動理學(xué)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(jìn)化等更高級、更復(fù)雜的世間萬象。顯然，這種思路仍是基于物理學(xué)的還原邏輯，具體說來就是，以近現(xiàn)代物理學(xué)的可逆動力學(xué)為基礎(chǔ)，要么是像非線性科學(xué)那樣在可逆的動力學(xué)基礎(chǔ)上加入非線性作用，要么是像自組織理論和統(tǒng)計力學(xué)那樣人為地引入了粗?；托赂怕室蚬僭O(shè)，要么像系統(tǒng)科學(xué)和復(fù)雜性科學(xué)那樣人為地假設(shè)組元間的復(fù)雜作用規(guī)則，從而實(shí)現(xiàn)對生命、秩序、心智、文明、進(jìn)化等復(fù)雜世間萬象的形成機(jī)理的分析。不可否認(rèn)，這種思路取得的成就是巨大的，目前也是科學(xué)界的研究主流。但顯然，近現(xiàn)代物理學(xué)中所謂的質(zhì)點(diǎn)、物質(zhì)、慣性系、運(yùn)動、力（場）、時空都是一種簡化，是一種實(shí)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(jī)械唯物的世界，以其揭示宇宙的簡單物質(zhì)性方面是足夠的，但進(jìn)一步以其為出發(fā)點(diǎn)研究宇宙的生命、秩序、心智、文明、進(jìn)化等復(fù)雜世間萬象方面有先天的固疾。其實(shí)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(shí)是先天存在，今天現(xiàn)代科學(xué)在許多前沿問題如四種力統(tǒng)一、宇宙奇點(diǎn)、客觀與主觀、物質(zhì)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(xiàn)，它們只是讓這種科學(xué)根基的先天固疾昭然若揭而已。所以總體來說近現(xiàn)代科學(xué)的唯物論正遭遇到重大挑戰(zhàn)，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(shí)在看成生成性網(wǎng)絡(luò)（整體），大自然是個整體，對大自然來說，是先有聯(lián)系（信息），后有物質(zhì)，生成性網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系、信息創(chuàng)生萬物。換句話說，對自然來說，信息是比物質(zhì)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(zhì)和力為本體的近現(xiàn)代科學(xué)的唯物論。

當(dāng)然以信息為基礎(chǔ)建立物理學(xué)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(fā)建立力學(xué)的思想。自上世紀(jì)50 年代以來，學(xué)術(shù)界已在熱力學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起了信息熵的概念。近年來，量子信息的出現(xiàn)，信息概念開始融入量子力學(xué)研究，為理解量子物理學(xué)的基礎(chǔ)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(xué)家如John A Wheeler 和Lee Smolin 等意識到，對整體網(wǎng)絡(luò)這樣的研究對象，應(yīng)堅持先有整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的物理過程之間的信息交換、后有場和時空的觀點(diǎn)[4]。現(xiàn)有不少研究也暗示，很可能是先有表征正如現(xiàn)代科學(xué)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(wǎng)絡(luò)中提煉信息概念，重新詮釋力、時空和動力學(xué)等概念。如目前Frieden 利用Fisher 信息重構(gòu)了物理學(xué)，也有人從量子信息角度理解重力[2]。這些研究確實(shí)是試圖從反映整體網(wǎng)絡(luò)的信息/熵角度修正牛頓力（能量函數(shù)、哈密頓函數(shù)或作用量函數(shù)）、時空觀和動力學(xué)，提出新的物理學(xué)方程，從而嘗試重建物理學(xué)[6-7]。

不過，總體上，這些信息概念起源于經(jīng)典熵，仍基于物理學(xué)的還原邏輯，對本原的整體性和有機(jī)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(zhì)上的派生品而已，沒有從根本上替代力和物質(zhì)實(shí)體，也僅限于用在通訊等技術(shù)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計領(lǐng)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(chǔ)的。因此，不難理解，以其為基礎(chǔ)來重建物理學(xué)是不可能成功的。

廣義信息熵及其最大化原理會導(dǎo)致涌現(xiàn)出有序結(jié)構(gòu)，實(shí)際上是產(chǎn)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(gòu)形或流動）。直觀看來，由于組元xi 的不斷時空演化，對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)前峰就不斷在以最小阻力的形式流動并持續(xù)變形，就像一團(tuán)流體，從而導(dǎo)致復(fù)雜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的演化。因此，一個復(fù)雜開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的演化實(shí)際上就是生成性網(wǎng)絡(luò)或一團(tuán)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(fā)展層次分形結(jié)構(gòu)。這是一幅生動的宇宙圖像：物質(zhì)、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(zhì)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(tǒng)科學(xué)、非線性科學(xué)、自組織理論、復(fù)雜性科學(xué)、統(tǒng)計力學(xué)給出的圖像。它可以看做是這個有機(jī)自然的圖像。

顯然，通過定義ρJ 及MFP 這種方式就產(chǎn)生和構(gòu)造了力和時空，即在圖2 的網(wǎng)絡(luò)上由不斷的信息操作（多樣化的、復(fù)雜的、內(nèi)置的、非對稱或更高級對稱的聯(lián)系）這種全新的因果關(guān)系而產(chǎn)生流動的、進(jìn)化的、穩(wěn)定的、公用的序結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)不僅就是我們感受到的物質(zhì)、時空、運(yùn)動、力等物理現(xiàn)象的起源，也是生命、秩序、心智、意識、文明、進(jìn)化等世間萬象的起源。而MFP 揭示了信息熵最大原理正是產(chǎn)生流動的、進(jìn)化的和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生物質(zhì)、時空、運(yùn)動、力、生命、秩序、心智、意識、文明、進(jìn)化等世間萬象的調(diào)控法則。上述體系相當(dāng)于找到現(xiàn)代物理學(xué)的深層次基礎(chǔ)。相對論力學(xué)認(rèn)為，沒有萬有引力，只有時空彎曲?，F(xiàn)在則可以這樣表達(dá)，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(jié)果。時空、物質(zhì)、力、量子、生命、意識、社會、進(jìn)化等也是最大化的廣義流或信息傳遞的結(jié)果。

信息、認(rèn)知是產(chǎn)生一切的終級理由，這就是終級解釋，所以進(jìn)一步地追問終結(jié)原因是不必要的。其實(shí)作為一種哲學(xué)和科學(xué)的根本信念， 或者說一種假設(shè)，是無法基于邏輯推理加以論證的。

如上所述，在現(xiàn)有的現(xiàn)代科學(xué)邏輯中實(shí)現(xiàn)從物質(zhì)到生命這樣大跨度的貫通，必須基于以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)、以經(jīng)典熵/信息為核心的統(tǒng)計力學(xué)，從微觀可逆動力學(xué)、中觀動理學(xué)到宏觀非線性偏微分方程，令人困惑的粗?；托赂怕室蚬僭O(shè)不可少。本文則改變力和物質(zhì)的思維方式，引入新本原，這不僅可描述物理學(xué)現(xiàn)象，也可與生命、意識現(xiàn)象等貫通起來。與現(xiàn)有系統(tǒng)科學(xué)、非線性科學(xué)、自組織理論、非平衡統(tǒng)計力學(xué)、復(fù)雜性科學(xué)等的研究思路有根本的不同。

3 唯信息論新模型在生態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用

生態(tài)系統(tǒng)作為由大量組元組成的典型復(fù)雜開放系統(tǒng)，其演化動力學(xué)是當(dāng)前學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。生態(tài)系統(tǒng)不同于以力和原子概念為主導(dǎo)的經(jīng)典力學(xué)體系，而是一個以熵和信息概念為主導(dǎo)的非平衡熱力學(xué)和統(tǒng)計力學(xué)系統(tǒng)，因此，上述的唯信息論的新模型可以在研究生態(tài)系統(tǒng)的演化中得到良好的應(yīng)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(tài)環(huán)境和結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化較為典型的生態(tài)系統(tǒng)之一。60 年代以前，該濕地面積曾有數(shù)十萬平方公里，生態(tài)環(huán)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(dǎo)致了拉魯濕地生態(tài)系統(tǒng)的退化，嚴(yán)重地破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。因此必須從濕地形成的機(jī)理上尋找原因，分析濕地結(jié)構(gòu)形成的影響因素，從機(jī)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(jì)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(nóng)業(yè)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(jié)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(shè)的加快發(fā)展，又有一些單位和個人進(jìn)駐濕地，開展旅游項(xiàng)目和進(jìn)行無規(guī)則放牧，對該濕地和拉薩市的生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅，進(jìn)一步加速了濕地退化的進(jìn)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(tài)系統(tǒng)中組元的變化，從而影響濕地生態(tài)系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)的形成，或者說，生態(tài)系統(tǒng)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(xié)調(diào)發(fā)展形成新的食物鏈網(wǎng)絡(luò)從而適應(yīng)新的環(huán)境要求。在外部條件的影響下，濕地生態(tài)系統(tǒng)會突然失穩(wěn)、結(jié)構(gòu)發(fā)生突變，這就可能造成濕地生態(tài)系統(tǒng)向退化的方向發(fā)展。延伸閱讀：農(nóng)業(yè)田間信息技術(shù)的應(yīng)用

2000 年濕地生態(tài)結(jié)構(gòu)模式和1990 年的濕地生態(tài)結(jié)構(gòu)模式比較接近，說明自1990 年后濕地的生態(tài)結(jié)構(gòu)模式又逐漸的穩(wěn)定下來，濕地生態(tài)結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生太大的變化，濕地的衰退現(xiàn)象得到了一定的抑制，究其原因，是人們?yōu)榱肆糇±敐竦剡@片獨(dú)特的高原內(nèi)陸濕地生態(tài)系統(tǒng)，做了很多有效的保護(hù)工作。通過這些保護(hù)工作，鳥類，魚類的數(shù)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(tài)系統(tǒng)中，人類的對外部環(huán)境的干預(yù)增強(qiáng)了關(guān)鍵物種從外界獲取環(huán)境流的能力，物種通過競爭和協(xié)作，物種之間形成某種聯(lián)系，從而組成新的自然生態(tài)網(wǎng)絡(luò)；這種有序結(jié)構(gòu)的形成增強(qiáng)了物種抵御外界干擾的能力，保持了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有利于濕地生態(tài)的發(fā)展。

4 結(jié)語

本文的理論內(nèi)核是信息生成萬物，自然界多樣化的現(xiàn)象可以看成是網(wǎng)絡(luò)上信息的動態(tài)演繹過程（動力學(xué)原理就是MFP）。從無到有、從無序到有序、從簡單到復(fù)雜、從無生命到有生命、從低等到高等、從物質(zhì)到意識等，都可以看成是這團(tuán)網(wǎng)絡(luò)流體的流變形態(tài)的進(jìn)化而已。過去，以物質(zhì)為核心的近現(xiàn)代科學(xué)，在揭示宇宙的簡單物質(zhì)性方面是相當(dāng)成功的，但在研究宇宙的生命、秩序、心智、文明、進(jìn)化等復(fù)雜的、高級的世間萬象方面遭遇到了客觀與主觀、物質(zhì)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(zhàn)。本文提倡用信息本體取代近現(xiàn)代科學(xué)中的物質(zhì)和力（或場）的本體，用信息論來解釋現(xiàn)有的物理定律，重新看所謂的客觀世界，許多挑戰(zhàn)性疑難都可得到一定程度的解決。

另外，從實(shí)用方面看，本文的基于信息論的新物理學(xué)模型得到了對稱破缺的力學(xué)方程，可以應(yīng)用到物理、化學(xué)、生物、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會、心理等不同學(xué)科，描述結(jié)構(gòu)、組織、生命、社會等復(fù)雜系統(tǒng)展示的現(xiàn)象。以拉魯濕地復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)為例，本文的方法清晰地給出了生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的演化規(guī)律，論述了一個具有嚴(yán)格理論基礎(chǔ)的完整分析復(fù)雜系統(tǒng)的模型，說明新的理論模型可以很好地應(yīng)用到實(shí)際研究當(dāng)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(jié)[M]. 上海： 上?？萍冀逃霭嫔?， 2000: 20, 107. [5] 劉鋼。 信息哲學(xué)探源[M]. 北京： 金城出版社， 2007: 73-74.

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

篇（7）

人類正被數(shù)據(jù)淹沒，卻饑渴于知識。面臨浩瀚無際而被污染的數(shù)據(jù)，人們呼喚從數(shù)據(jù)中來一個去粗取精、去偽存真的技術(shù)。而數(shù)據(jù)挖掘就是從大量數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)挖掘也可以說是一個模式識別的過程，因此模式識別領(lǐng)域的許多技術(shù)經(jīng)過一定的改進(jìn)便可以在數(shù)據(jù)挖掘中起重要的作用。計算智能(Computational Intelligence-CI)方法是傳統(tǒng)人工智能(Artificial Intelligence，AI)的擴(kuò)展，它是模式識別技術(shù)發(fā)展的新階段[1]。

科學(xué)家預(yù)言：“21世紀(jì)，人類將從經(jīng)典信息時代跨越到量子信息時代”。創(chuàng)立了一個世紀(jì)的量子力學(xué)隨著20世紀(jì)90年代與信息科學(xué)交叉融合誕生的量子信息學(xué)，已成為量子信息時代來臨的重要標(biāo)志[2]。量子計算智能導(dǎo)論作為信息科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、智能信息處理、人工智能等相關(guān)專業(yè)的研究生專業(yè)課程，已經(jīng)在越來越多的高等學(xué)校開設(shè)。

由于量子計算智能是一門跨越包括物理學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、電子機(jī)械、通訊、生理學(xué)、進(jìn)化理論和心理學(xué)等學(xué)科在內(nèi)的深奧科學(xué)，因此量子計算智能導(dǎo)論的教學(xué)內(nèi)容和側(cè)重點(diǎn)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(xué)生在掌握深奧理論的基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，將理論轉(zhuǎn)化為技術(shù)與工具，從而提高動手能力，這是每個研究生專業(yè)課任課老師的核心探索所在，因此就要求老師在授業(yè)解惑的同時關(guān)注前沿，以該學(xué)科的前沿領(lǐng)域?yàn)榻虒W(xué)指引，進(jìn)而更好的培養(yǎng)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(xué)起到了畫龍點(diǎn)睛的作用，因此教材的選擇即是老師對教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)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(tǒng)性、交叉性、前沿性等特點(diǎn)。由于量子計算智能導(dǎo)論為全校研究生的專業(yè)課程，而量子計算智能是一門多學(xué)科交叉的綜合型學(xué)科，因此我們要考慮到來自學(xué)校不同專業(yè)背景，以及在物理，數(shù)學(xué)，工程優(yōu)化和進(jìn)化理論基礎(chǔ)有限的兩難困境，所以首先選擇了一本關(guān)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(xué)領(lǐng)域的主要思想與技術(shù)。到目前為止，該領(lǐng)域的高速進(jìn)展與學(xué)科交叉的特性使得初學(xué)者感到困惑而不易對其主要技術(shù)與結(jié)論有綜合性的認(rèn)識，而該書特色在于對量子機(jī)制和計算機(jī)科學(xué)給予了指導(dǎo)性介紹，使得那些沒有物理學(xué)或計算機(jī)科學(xué)背景的學(xué)生對此也易于接受，為學(xué)生提供了詳實(shí)的關(guān)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(yè)還是繼續(xù)深造，都要注重實(shí)踐動手能力的培養(yǎng)，要能夠?qū)⒆约核鶎W(xué)的書本知識轉(zhuǎn)化為技術(shù)和工具，去解決實(shí)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(yōu)化算法》[4]，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社于2009年出版，該書著重講解了量子優(yōu)化算法，為實(shí)際工程應(yīng)用提供了新的思路，并啟發(fā)大家在量子計算機(jī)沒有走出實(shí)驗(yàn)室的今天，如何利用現(xiàn)有的數(shù)字式計算機(jī)構(gòu)造具有量子特性的快速算法。當(dāng)然考慮到全校研究生的專業(yè)知識背景不同，我們也推薦了中南大學(xué)蔡自興教授等編著，2004年由清華大學(xué)出版社出版的《人工智能及其應(yīng)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(tǒng)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(jìn)化計算、群智能優(yōu)化、自然計算、免疫計算以及知識發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)挖掘等近年的熱點(diǎn)智能方法，從而輔助學(xué)生了解人工智能，以及人工智能如何發(fā)展到計算智能，使得學(xué)生全面認(rèn)識學(xué)科的發(fā)展和傳承性，為今后學(xué)習(xí)量子計算智能打下堅實(shí)的理論基礎(chǔ)。

2教學(xué)內(nèi)容

本課程從量子計算的基本概念和原理出發(fā)，重點(diǎn)講解量子計算基礎(chǔ)和基本的量子算法；并從量子優(yōu)化算法拓展開來。該門課程我們安排了46學(xué)時，具體安排如下：第1章，量子力學(xué)基礎(chǔ)(2學(xué)時)；第2章，量子計算基礎(chǔ)(4學(xué)時)；第3章，基本量子算法(4學(xué)時)；第4章，Grover量子搜索算法的改進(jìn)(4學(xué)時)；第5章，量子遺傳算法(8學(xué)時)；第6章，量子群智能優(yōu)化算法(8學(xué)時)；第7章，量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與算法(8學(xué)時)；第8章，量子遺傳算法在模糊神經(jīng)控制中的應(yīng)用(8學(xué)時)。

3教學(xué)方法

3.1理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法

量子計算智能導(dǎo)論是一門多學(xué)科交叉的綜合型學(xué)科。選課的同學(xué)來自全校，各個的專業(yè)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(shí)際問題的工程技術(shù)，但是工程技術(shù)的掌握也需要理論的支撐，因此我們在教學(xué)實(shí)踐中總結(jié)出了一套方法，具體做法是將教學(xué)內(nèi)容劃分為：理論型和實(shí)踐型。

理論型教學(xué)指的是發(fā)展完善的量子計算基本原理和方法。其內(nèi)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(jī)的物理實(shí)現(xiàn)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(chǔ)的，這也是量子計算的本質(zhì)原理，而較之我們熟悉的數(shù)字式計算機(jī)和計算方式有著本質(zhì)的區(qū)別。我們在教學(xué)中由淺入深，通過PPT授課，采取理論與實(shí)例相結(jié)合的講授方式。下面給出了一個我們在教學(xué)中的實(shí)例：將量子計算問題形象化。具體內(nèi)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(fù)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(fù)走相同的過道。以計算機(jī)術(shù)語表述，這條規(guī)則也可以稱作遞歸樹下行?，F(xiàn)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(shù)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(dāng)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(dāng)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(yùn)作。即，量子算法先把整個問題空間填滿，然后只需費(fèi)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(qiáng)了學(xué)生的記憶也加深了理解，從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

實(shí)踐型教學(xué)指的是正在發(fā)展中的量子計算智能方法的熱點(diǎn)問題。其內(nèi)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與算法，和這些算法在實(shí)際工程優(yōu)化中的應(yīng)用。這部分內(nèi)容屬于本學(xué)科的前沿，但也是熱點(diǎn)問題，因此這部分我們在教學(xué)中忽略理論推導(dǎo)，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)實(shí)際操作，在PPT課件中增加仿真實(shí)例的講解；并在課下布置相應(yīng)的上機(jī)操作習(xí)題，配合上機(jī)實(shí)踐課程，鍛煉學(xué)生的動手能力，同時也引導(dǎo)學(xué)生去關(guān)注這些前沿，從而培養(yǎng)他們的科研素養(yǎng)。

為了體現(xiàn)該門課的教學(xué)特點(diǎn)，我們在考核方式上，采取考試與報告相結(jié)合的方式，其中理論部分我們采取閉卷考試，占總考評分?jǐn)?shù)的40%；實(shí)踐部分采取上機(jī)技術(shù)報告考核，內(nèi)容為上機(jī)實(shí)踐課程布置的大作業(yè)，給出詳實(shí)的算法流程圖和仿真結(jié)果與分析，占總考評分?jǐn)?shù)的40%；出勤率占總考評分?jǐn)?shù)的20%。

3.2科研素養(yǎng)的培養(yǎng)與實(shí)踐能力的提高

科研素養(yǎng)的最核心部分，就是一個人對待科研情感態(tài)度和價值觀，科研素養(yǎng)的培養(yǎng)不僅使學(xué)生獲得知識和技能，更重要的是使其獲得科學(xué)思想、科學(xué)精神和科學(xué)方法的熏陶和培養(yǎng)。正如溫總理說的那樣：“教是為了不教，學(xué)是為了會學(xué)”，當(dāng)學(xué)生將課本內(nèi)容遺忘后，遺留下來的東西即是他們所具備的科研素養(yǎng)。因此，在教學(xué)中，我們的宗旨也是提高學(xué)生的科研素養(yǎng)，量子計算智能導(dǎo)論是一門理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的學(xué)科，該學(xué)科的發(fā)展日新月異，在信息處理領(lǐng)域的關(guān)注度也越來越高。在教學(xué)實(shí)踐中，我們采用了上機(jī)實(shí)踐和技術(shù)報告相結(jié)合的教學(xué)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(xué)的首要任務(wù)，因此學(xué)生結(jié)合各自研究方向?qū)崿F(xiàn)量子智能算法在實(shí)際科研任務(wù)中的優(yōu)化問題求解。在上機(jī)實(shí)踐中，學(xué)生不僅要掌握該智能算法的流程而且重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生對

自己科研任務(wù)的建模，學(xué)會系統(tǒng)分析問題，建立合理的數(shù)學(xué)模型，并給出理論分析。上機(jī)實(shí)踐驗(yàn)收中，我們不但考察其結(jié)果展示，更增加了上機(jī)實(shí)踐的技術(shù)報告，用來分析模型建立的合理性，從而培養(yǎng)學(xué)生對待科研問題的分析素養(yǎng)和建模素養(yǎng)。在技術(shù)報告中，我們要求學(xué)生給出幾種可供參考的建模模型，并分析各自的優(yōu)勢，和選擇這一解決方案的依據(jù)。由于量子計算智能導(dǎo)論是面向研究生開設(shè)的課程，在教學(xué)中，我們更佳關(guān)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(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)。

4結(jié)語

把教學(xué)當(dāng)做一門藝術(shù)，是我們作為高校老師畢生追求的目標(biāo)，如何做到重點(diǎn)講透，難點(diǎn)講通，要點(diǎn)講清，這也是我們多年教學(xué)中一直關(guān)注的關(guān)鍵點(diǎn)。我們在教學(xué)中反對“灌輸式”，強(qiáng)調(diào)“啟發(fā)式”，以實(shí)際應(yīng)用先導(dǎo)教學(xué)是非?？扇〉?，也收到了良好的效果。量子計算智能導(dǎo)論是一門綜合型交叉學(xué)科，且面向研究生開設(shè)，因此在教學(xué)實(shí)踐中，我們十分重視學(xué)生科研素養(yǎng)的培養(yǎng)。通過上機(jī)實(shí)踐和技術(shù)報告的形式引導(dǎo)學(xué)生積極動手，積極思考。希望這些教學(xué)中的點(diǎn)滴供同行們交流探討。

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Exploration on Introduction to Quantum Computational Intelligence

LI Yangyang, SHANG Ronghua, JIAO Licheng

篇（8）

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

一 引言

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

二 比較分析

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

1.通識課程設(shè)置的比較

兩所大學(xué)通識課程開設(shè)情況見表1。學(xué)生處理社會關(guān)系及交往合作能力的培養(yǎng)是由通識課程來實(shí)現(xiàn)的。D大學(xué)與X大學(xué)在這一模塊的學(xué)分比例分別為36.9%和32.9%，主要區(qū)別是X大學(xué)開設(shè)了“某省省情”的課，它是地方政策，對培養(yǎng)地方社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)人才具有十分重要的意義；但在計算機(jī)方面的培養(yǎng)力度不夠，只開設(shè)了3門有關(guān)計算機(jī)的課，共計144學(xué)時?，F(xiàn)代人稱不懂電腦不能使用電腦進(jìn)行學(xué)習(xí)、交流和管理的人是文盲，而大多數(shù)學(xué)生進(jìn)大學(xué)時所具有的計算機(jī)知識不多，有的甚至不具備計算機(jī)知識，D大學(xué)正是根據(jù)這一實(shí)際情況和社會對人才的要求，共開設(shè)了7門有關(guān)計算機(jī)的課，共計414學(xué)時，加強(qiáng)學(xué)生計算機(jī)能力的培養(yǎng)。

2.學(xué)科課程設(shè)置的比較

兩所大學(xué)學(xué)科課程開設(shè)情況見表2。從事中學(xué)物理教學(xué)必備的學(xué)科知識能力的培養(yǎng)是由學(xué)科課程來實(shí)現(xiàn)的。D大學(xué)與X大學(xué)在這一模塊區(qū)別最大，學(xué)分比例分別為40%和51.3%，X大學(xué)學(xué)分比例超過了一半，偏重學(xué)科知識的培養(yǎng)，折射出課程設(shè)置者的學(xué)科知識本位思想，反映了課程設(shè)置者故步自封、懶于改革的落后思想。D大學(xué)則根據(jù)基礎(chǔ)課程的改革，勇于探索。首先，D大學(xué)將力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)實(shí)驗(yàn)整合為便于管理、分層次教學(xué)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，它比傳統(tǒng)的按知識板塊劃分實(shí)驗(yàn)課程更有利于知識板塊之間的橫向聯(lián)系，有利于學(xué)生對物理學(xué)知識體系的全面認(rèn)識，有利于學(xué)生全面看問題能力的培養(yǎng)。它針對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程中經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)偏多而缺少綜合性、設(shè)計性等實(shí)驗(yàn)而增設(shè)了這幾方面的實(shí)驗(yàn)，有利于學(xué)生的綜合能力、獨(dú)立思考能力、創(chuàng)新能力、科研能力的培養(yǎng)。而近代物理實(shí)驗(yàn)重在進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，使學(xué)生從實(shí)驗(yàn)技術(shù)型向?qū)嶒?yàn)研究型方向轉(zhuǎn)變，相比較，X大學(xué)在這一點(diǎn)的培養(yǎng)力度顯得不足。其次，當(dāng)代社會需要的是知識面廣、綜合能力強(qiáng)的復(fù)合型教師，學(xué)校的教育和課程設(shè)置要為學(xué)生畢業(yè)后不斷進(jìn)行知識和能力的更新打下堅實(shí)的基礎(chǔ)，能力全面的要求和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展使得教學(xué)內(nèi)容不斷增加，而教學(xué)時數(shù)有限，這一矛盾也是課程設(shè)置所面臨的問題。D大學(xué)不僅將理論力學(xué)、熱力學(xué)、電動力學(xué)、量子力學(xué)整合為一門理論物理課，縮短了教學(xué)時數(shù)，從各類大學(xué)的師范專業(yè)主要是向社會輸送合格的中小學(xué)教師，培養(yǎng)應(yīng)用型人才這點(diǎn)來說，這種整合是合理的，同時也將力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、原子物理的學(xué)時相應(yīng)地減少。而X大學(xué)按知識板塊開設(shè)四大力學(xué)的主要原因是有學(xué)生要考研，但X大學(xué)物理系自建校以來一共才考上5個碩士生，為滿足少數(shù)學(xué)生考研的需求，應(yīng)用開設(shè)選修課的方法，而不應(yīng)用“一刀切”的方法因小失大。從學(xué)生自身的知識水平來看，尤其是X大學(xué)這類層次的學(xué)生，由于數(shù)學(xué)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(xué)習(xí)四大力學(xué)是一件痛苦的事情，“學(xué)了一學(xué)期的量子力學(xué)，一點(diǎn)也不懂！”這是X大學(xué)的一個學(xué)生對量子力學(xué)學(xué)習(xí)的感嘆，這種現(xiàn)象是普遍存在的。將四大力學(xué)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(yǎng)，也降低了知識內(nèi)容的難度，這種整合對層次較低的學(xué)生來說很有必要。另外，不少教師在教學(xué)中感覺到學(xué)生的數(shù)學(xué)知識掌握得不牢固，根據(jù)這一具體情況，D大學(xué)增加了高等數(shù)學(xué)的學(xué)時數(shù)。還有，D大學(xué)開設(shè)了23門選修課供學(xué)生選學(xué)，以拓寬學(xué)生的學(xué)科知識面。

3.教育課程設(shè)置的比較

兩所大學(xué)教育課程開設(shè)情況見表3。組織有效的物理教育教學(xué)活動的能力的培養(yǎng)是由教育課程來實(shí)現(xiàn)的。D大學(xué)與X大學(xué)兩所大學(xué)在這一模塊的學(xué)分比例分別為23.1%和15.8%，區(qū)別也很大。

第一，必修課的比較分析。D大學(xué)與X大學(xué)這部分的學(xué)分比例分別為20.6%和5.1%。組織有效的物理教育教學(xué)活動的能力包含了教育內(nèi)容的編制能力、分析教材的能力、表達(dá)能力、應(yīng)用實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、綜合研究能力、集體指導(dǎo)能力、溝通能力、靈活應(yīng)變能力等。從表3可看出，D大學(xué)通過開設(shè)有關(guān)的課程來培養(yǎng)學(xué)生組織有效的物理教育教學(xué)活動的能力。而X大學(xué)除了教育實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文，沒有其他教育專業(yè)的必修課，這是十分不合理的，有什么樣的課程設(shè)置就培養(yǎng)什么樣的學(xué)生，X大學(xué)這樣的課程設(shè)置培養(yǎng)出來的學(xué)生在組織有效的物理教育教學(xué)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(xué)開設(shè)了3門選修課，共6學(xué)分，選修4學(xué)分；而X大學(xué)開設(shè)了9門選修課，共17學(xué)分，選修17學(xué)分，學(xué)生沒有選擇的空間，選修課不是讓學(xué)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(xué)期的物理學(xué)史就沒開，甚至教育學(xué)也被停開過。其次，雖然說選修課與必修課同樣重要，但事實(shí)上由于種種原因，選修課備受輕視，學(xué)生中流傳著一句話：“必修課選逃，選修課必逃”，課程設(shè)置具有導(dǎo)向性，教育學(xué)、心理學(xué)、物理教學(xué)論等這些物理師范專業(yè)的核心課程得不到X大學(xué)學(xué)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(xué)有些課的開設(shè)不是最有價值的，如，教師的語言修養(yǎng)在極大程度上決定著學(xué)生在課堂上腦力勞動的效率，為培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力，D大學(xué)開設(shè)教師口語，X大學(xué)開設(shè)普通話，誠然，普通話是教師口語的基礎(chǔ)，但這應(yīng)是小學(xué)階段要完成的培養(yǎng)任務(wù)。因此，在學(xué)校學(xué)時數(shù)有限的情況下，師范專業(yè)開設(shè)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(nèi)容重復(fù)、研究方法相同的物理課程進(jìn)行整合；另一方面重建概念，建立物理學(xué)知識的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)，從根本上解決物理知識總量不斷增加，而教學(xué)時數(shù)有限的矛盾，這一點(diǎn)，德國已走在了前面，值得我們借鑒學(xué)習(xí)。

2.重視專業(yè)英語，進(jìn)行分層次教學(xué)，增設(shè)其他語種的外語課

在中小學(xué)受到良好英語教育的學(xué)生，應(yīng)具有良好的聽、讀、寫、查能力。擴(kuò)大詞匯量，學(xué)習(xí)專業(yè)英語應(yīng)是非英語專業(yè)的學(xué)生在大學(xué)期間的學(xué)習(xí)任務(wù)。針對我國不同區(qū)域的中小學(xué)英語教育水平存在著較大差異，學(xué)生進(jìn)大學(xué)時英語能力參差不齊的實(shí)際情況，將英語進(jìn)行分層次教學(xué)，以滿足不同層次學(xué)生的不同需求。同時，增設(shè)其他語種的外語課程供學(xué)生選修，外語學(xué)分控制在4～6學(xué)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(qiáng)制性，取消這種強(qiáng)制性，讓學(xué)生根據(jù)自身的需求、興趣愛好、教師教育教學(xué)能力的影響力度來自主選擇課程修滿所規(guī)定的學(xué)分。為讓學(xué)生各方面的能力得到平衡發(fā)展，可將總學(xué)分按通識課程、學(xué)科課程、教育課程模塊平均分配，即規(guī)定學(xué)生在每一課程模塊上所要修滿的學(xué)分即可。

4.加大物理教育教學(xué)能力及其研究能力的培養(yǎng)力度

增設(shè)師范性、理論性較強(qiáng)的課程，以提高學(xué)生的物理教育教學(xué)能力及其研究能力。如將師范性不強(qiáng)的心理學(xué)改為物理教學(xué)心理學(xué)，強(qiáng)調(diào)物理學(xué)習(xí)的心理過程和特點(diǎn)以及社會心理對物理教學(xué)的影響；增設(shè)物理教育研究方法提高學(xué)生撰寫物理教育教學(xué)論文的能力等。

5.科學(xué)安排開課時間的先后順序，進(jìn)校開始做畢業(yè)論文，實(shí)習(xí)分兩個階段進(jìn)行

傳統(tǒng)的一通二學(xué)三教四實(shí)論的開課時序，同類課程開課時間太過集中，使學(xué)生覺得學(xué)習(xí)枯燥乏味，學(xué)習(xí)興趣缺乏，學(xué)習(xí)效率不高。將通識課程、學(xué)科課程、教育課程根據(jù)課程間的相互依賴性科學(xué)搭配，科學(xué)分配開課時間的先后順序，提高學(xué)習(xí)效率。如第一學(xué)期就開始進(jìn)行畢業(yè)論文的選題研究工作，這樣學(xué)生有較長的研究時間，更重要的是可以促使學(xué)生改變“中小學(xué)不做探究，大學(xué)也就不習(xí)慣研究”的不良習(xí)慣。教育實(shí)習(xí)可分兩個階段進(jìn)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(jié)束后，在中學(xué)物理實(shí)踐教學(xué)技能研究教學(xué)中實(shí)施“課程行動研究”，學(xué)生在“課程行動研究”中檢討教學(xué)過程中的實(shí)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(xué)品質(zhì)，從而使學(xué)生的教學(xué)能力、研究能力得到切實(shí)的提高，相信再經(jīng)歷第二階段的實(shí)習(xí)后學(xué)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(xiàn)標(biāo)識碼：B

傳統(tǒng)的教學(xué)以課時為教學(xué)時間單位，以教材的自然章、節(jié)(專題、單元)的欄目為教學(xué)內(nèi)容。這樣的教學(xué)重視一個個知識點(diǎn)的突破，以知識點(diǎn)的積累構(gòu)建學(xué)科體系和學(xué)科觀念。由于教學(xué)過程中師生過于關(guān)注知識點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)和任務(wù)的完成。容易產(chǎn)生只見樹木不見森林的心理效應(yīng)，忽視相關(guān)知識點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)和任務(wù)的內(nèi)在聯(lián)系，不利于學(xué)科體系和學(xué)科觀念的整體構(gòu)建。單元教學(xué)則強(qiáng)調(diào)教學(xué)目標(biāo)全面性和教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)過程系統(tǒng)性設(shè)計，以提高課時教學(xué)效益，增進(jìn)學(xué)生學(xué)科體系和學(xué)科觀念的整體構(gòu)建。所謂教學(xué)單元就是指一個特定主題下相關(guān)教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、過程的集合。單元教學(xué)指教師在對課程標(biāo)準(zhǔn)、教材等教學(xué)指導(dǎo)性資源進(jìn)行深入地解讀和剖析后，根據(jù)自己對教學(xué)內(nèi)容的理解以及學(xué)生的情況和特點(diǎn)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析、整合、重組，形成相對完整的教學(xué)主題，并以一個完整的教學(xué)主題作為一個教學(xué)單元的教學(xué)。單元教學(xué)強(qiáng)調(diào)從單元整體出發(fā)設(shè)計教學(xué)，突出教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容和過程的整體性、聯(lián)系性和發(fā)展性。因此，單元教學(xué)應(yīng)從單元教學(xué)內(nèi)容著手、從單元教學(xué)目標(biāo)著眼、從單元教學(xué)策略著力。“三序融合”是單元教學(xué)內(nèi)容設(shè)計的關(guān)鍵，觀念建構(gòu)是單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計的核心，學(xué)生活動是單元教學(xué)策略設(shè)計的重點(diǎn)。

1　“三序融合”是單元教學(xué)內(nèi)容設(shè)計的關(guān)鍵

課堂教學(xué)是一個多元的、開放的、動態(tài)的系統(tǒng)，它要求將“知識的邏輯發(fā)展順序、教材的文本呈現(xiàn)順序、學(xué)生的認(rèn)知心理順序”有機(jī)地融合起來確定教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)順序?！叭蛉诤稀笔菃卧虒W(xué)內(nèi)容設(shè)計的關(guān)鍵。

知識的邏輯發(fā)展順序就是學(xué)科概念產(chǎn)生、發(fā)展、衍變的脈絡(luò)。20世紀(jì)初，路易斯的“八隅律”理論從稀有氣體最外層電子構(gòu)型的穩(wěn)定性出發(fā)。從共用電子對角度解釋了一些分子的“化學(xué)作用力”。然而。路易斯結(jié)構(gòu)式不能很好地表達(dá)分子的立體結(jié)構(gòu)，也不能表達(dá)比傳統(tǒng)的單鍵、雙鍵、叁鍵更復(fù)雜的化學(xué)鍵。路易斯結(jié)構(gòu)式中單鍵、雙鍵、叁鍵的實(shí)質(zhì)一直到量子化學(xué)建立后才得到合理解釋。這種基于基態(tài)原子軌道重疊的量子化學(xué)模型，在說明很多分子或離子的立體結(jié)構(gòu)時卻無能為力。為此，為了解釋分子或離子的立體構(gòu)型，泡林(L.Pauling)以量子力學(xué)為基礎(chǔ)提出了雜化軌道理論。1940年希吉維克(Sidgwiek)和坡維爾(Powell)在總結(jié)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上提出了一種簡單的理論模型。用以預(yù)測簡單分子或離子的立體結(jié)構(gòu)。后來發(fā)展為價層電子對互斥模型。隨著大量分子或離子的立體結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的積累，人們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)分子或離子的組成、價電子總數(shù)與其立體結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵特征的內(nèi)在聯(lián)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(jié)構(gòu)的認(rèn)知。配位鍵則是經(jīng)典價鍵理論的衍變，為解釋配合物結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性，雜化軌道理論又得到進(jìn)一步發(fā)展。

材的文本呈現(xiàn)順序就是教學(xué)內(nèi)容以不同欄目、順序的敘述和表達(dá)方式?！胺肿拥牧Ⅲw結(jié)構(gòu)”是人教版《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》第二章“分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”第二節(jié)教學(xué)內(nèi)容，承接第一節(jié)“共價鍵”之后，后續(xù)第三節(jié)是“分子的性質(zhì)”。教材上本節(jié)首先引導(dǎo)學(xué)生重溫一些常見分子的結(jié)構(gòu)和立體模型，并用“資料卡片”欄目豐富拓展學(xué)生對多原子分子立體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，感受“分子世界是如此形形”。在“科學(xué)視野”欄目提出“分子的立體構(gòu)型是怎樣測定的”，隨后通過具體實(shí)例重點(diǎn)介紹了“價層電子對互斥理論”預(yù)測分子立體構(gòu)型的基本概念、一般步驟。在“雜化軌道理論簡介’’中，由經(jīng)典價鍵理論說明甲烷的化學(xué)鍵與甲烷實(shí)際立體構(gòu)型的矛盾，激發(fā)認(rèn)知沖突，介紹雜化軌道理論的要點(diǎn)以及常見雜化軌道的類型與分子立體構(gòu)型的關(guān)系。在“配合物理論簡介”中，主要通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生感受配合物的存在和形成，通過具體實(shí)例認(rèn)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(jié)“共價鍵”之中?？傮w而言，這些物態(tài)化的教學(xué)內(nèi)容之間缺乏內(nèi)在的心理聯(lián)系線索。照本宣科，難以與學(xué)生的認(rèn)知心理相協(xié)同。

學(xué)生的認(rèn)知心理順序就是基于學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)經(jīng)歷以及與之思維水平和認(rèn)知風(fēng)格相適應(yīng)的學(xué)習(xí)路徑。在《化學(xué)1》和《有機(jī)化學(xué)》的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已初步認(rèn)識了一些常見分子的立體構(gòu)型。在第一節(jié)“共價鍵”學(xué)習(xí)中，在從原子軌道重疊的角度分析氯化氫分子的形成時，學(xué)生能聯(lián)想到水分子、氨分子的形成過程，產(chǎn)生與其立體構(gòu)型不符的認(rèn)知沖突，進(jìn)而產(chǎn)生從基態(tài)碳原子的電子排布無法說明一個碳原子為什么能結(jié)合四個氫原子，更不能說明甲烷的正四面體立體構(gòu)型的困惑。這些沖突和困惑正是雜化軌道理論引入的契機(jī)。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(xué)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(xué)生探究欲的激發(fā)和知識的內(nèi)在邏輯生長，是確定單元教學(xué)內(nèi)容和順序的根本依據(jù)。“認(rèn)識共價分子結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性，能根據(jù)有關(guān)理論判斷簡單分子或離子的構(gòu)型，能說明簡單配合物的成鍵情況”是《高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》所要求的。結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)和“三序融合”的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計思想，確定本單元教學(xué)內(nèi)容和順序?yàn)椤半s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(gòu)是單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計的核心

教學(xué)目標(biāo)是指通過教師設(shè)計的有組織、有計劃的教學(xué)活動，對學(xué)生身心發(fā)展變化的期望，是學(xué)習(xí)者通過教學(xué)后應(yīng)該表現(xiàn)出來的可見行為的具體明確的表述。傳統(tǒng)的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計關(guān)注課時目標(biāo)的設(shè)計，往往過于重視知識和技能這些有形的、顯性的目標(biāo)范疇，不利于學(xué)生方法性、觀念性這些高層次目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是學(xué)生主動地將原有經(jīng)驗(yàn)和新信息進(jìn)行對比、分析、批判、選擇和重建知識結(jié)構(gòu)的過程，是觀念(概念)的發(fā)展或改變，而不是新信息的簡單積累。教學(xué)是為了促進(jìn)學(xué)生從舊觀念向新觀念轉(zhuǎn)變，教師的任務(wù)則是選擇能有效促使學(xué)生發(fā)生觀念轉(zhuǎn)變的教學(xué)策略。所謂觀念就是人們對事物概括性的、根本性的認(rèn)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(xué)生身心發(fā)展變化起著決定性和持久性的影響。因此，單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計應(yīng)重視教學(xué)目標(biāo)的整體性、全面性，觀念建構(gòu)是單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計的核心。

“分子的立體結(jié)構(gòu)”教學(xué)單元要幫助學(xué)生建構(gòu)哪些觀念呢?

首先，理論的提出源于事實(shí)，并隨著人們對事實(shí)的不斷認(rèn)識而發(fā)展、完善。在實(shí)際教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生總是糾結(jié)于怎么知道碳原子采用了什么樣的雜化方式?其實(shí)。雜化軌道理論的提出是基于對分子或離子立體構(gòu)型的解釋，人們并不能由此理論預(yù)知中心原子的雜化方式進(jìn)而推演分子或離子的實(shí)際立體構(gòu)型。分子或離子的立體構(gòu)型是物質(zhì)本身的固有性質(zhì)，它只能通過實(shí)驗(yàn)的方法測知。從路易斯的“八隅律”理論到基態(tài)

原子軌道重疊的量子化學(xué)模型。再到以量子力學(xué)為基礎(chǔ)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(xué)作用力”由現(xiàn)象到本質(zhì)、由簡單到復(fù)雜、由片面到全面不斷深化的認(rèn)識過程。

其次，理論模型是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的概括，它不能反映事實(shí)的全部?！皟r層電子對互斥模型”作為一種簡單的理論模型，用以預(yù)測簡單分子或離子的立體結(jié)構(gòu)，僅是在有限范圍內(nèi)具有正確性。實(shí)際教學(xué)中，有學(xué)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(xué)中學(xué)生對要領(lǐng)的內(nèi)涵和外延理解不準(zhǔn)確?！暗入娮芋w原理”的本質(zhì)是一種類比思維，類比是推理的一種重要方式，是人們認(rèn)識新事物或做出新發(fā)現(xiàn)的重要思維形式。但類比的結(jié)果是否正確，還需要經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)。初學(xué)時，學(xué)生利用“等電子體原理”以二氧化碳的立體構(gòu)型為原型判斷二氧化硅的立體構(gòu)型導(dǎo)致錯誤的結(jié)論，反映了理論被“泛化”的傾向。在教學(xué)的整個過程中，教師必須引導(dǎo)學(xué)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(xué)學(xué)科特性和科學(xué)教育共性的普遍意義的問題。

3　學(xué)生活動是單元教學(xué)策略設(shè)計的重點(diǎn)

所謂教學(xué)策略，就是為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，完成教學(xué)任務(wù)所采用的方法、步驟、媒體和組織形式等教學(xué)措施構(gòu)成的綜合性方案。它是實(shí)施教學(xué)活動的基本依據(jù)，是教學(xué)設(shè)計的中心環(huán)節(jié)。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教學(xué)目的是把課程內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)主體的主體意識和主體能力，教學(xué)的整個過程就是為了學(xué)生主體性的發(fā)展和增強(qiáng)。因此，要把促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)作為教學(xué)策略設(shè)計的重點(diǎn)。這就要求把調(diào)動學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力放在首位，重在誘發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，激發(fā)濃厚的學(xué)習(xí)興趣，形成積極的學(xué)習(xí)態(tài)度和良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣；教師要關(guān)注教學(xué)過程的問題化，從學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)、生活出發(fā)，創(chuàng)設(shè)一定的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題，為學(xué)生的自主發(fā)展提供時間和空間：要關(guān)注教學(xué)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(shí)教學(xué)過程。

例如，在“雜化軌道理論簡介”中可以H2O、NH3、CH4為例，從基態(tài)原子的原子軌道重疊角度形成的鍵角與分子的實(shí)際鍵角差異，產(chǎn)生認(rèn)知沖突，設(shè)計以下問題：

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

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

學(xué)生在強(qiáng)烈的動機(jī)和興趣驅(qū)動下，較好地理解雜化軌道理論提出的緣由、要點(diǎn)和類型。

在“價層電子互斥理論”教學(xué)過程中進(jìn)行誘導(dǎo)啟發(fā)：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(xué)生感悟：分子中的鍵角或分子的幾何構(gòu)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(yuǎn)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(xué)生在實(shí)踐活動中得到啟迪：當(dāng)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(shí)例類比，體會價層電子對互斥模型的合理內(nèi)涵。

在“等電子體原理”的教學(xué)中。啟發(fā)學(xué)生思考：我們已知CH4、NH3、H2O、BF3、BeCl2分子的空間構(gòu)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(gòu)型相同的分子還哪些?為什么這些分子的空間構(gòu)型相同?學(xué)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(shù)且相同原子數(shù)的兩個或兩個以上的分子或離子，具有相同的結(jié)構(gòu)特征(立體結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵類型)。

從教學(xué)內(nèi)容上講，單元教學(xué)設(shè)計不再拘泥于教材固有章節(jié)順序，改變以課本為中心，依據(jù)對課程標(biāo)準(zhǔn)的分析和學(xué)生的需要以及學(xué)科內(nèi)在邏輯，統(tǒng)籌重組和整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容體系；從教學(xué)目標(biāo)上講，單元教學(xué)設(shè)計在關(guān)注知識、技能目標(biāo)的同時，更重視思想、觀念這些高層次目標(biāo)的達(dá)成；從教學(xué)策略上講，單元教學(xué)設(shè)計更強(qiáng)調(diào)促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)的活動。如果說，課時教學(xué)設(shè)計側(cè)重在微觀層面完成具體的教學(xué)任務(wù)，那么。單元教學(xué)設(shè)計則在宏觀層面完成一個主題的教學(xué)任務(wù)，因而更突出教學(xué)設(shè)計的整體性、聯(lián)系性和發(fā)展性。

參考文獻(xiàn)：

[1]王磊，黃燕寧，單元教學(xué)設(shè)計的實(shí)踐與反思――以“氧化還原反應(yīng)”教學(xué)單元為例[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2009(3)：9.

篇（10）

二、物理教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)代化的思考

1. 告訴學(xué)生現(xiàn)代物理的研究成果

對于現(xiàn)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(fā)現(xiàn)以來所取得的物理研究成果.一九零五年，著名科學(xué)家愛因斯坦根據(jù)其研究創(chuàng)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(shí)現(xiàn)了量子力學(xué)與量子論的創(chuàng)立.通過近半個世紀(jì)對核物理、原子物理的相關(guān)研究，人類在二十世紀(jì)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(guān)于黑體輻射公式的相關(guān)論點(diǎn).如今，在人們的日常生活中以及尖端科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)工業(yè)、軍事、通信、教育、計算、藝術(shù)等各個方面都應(yīng)用到激光技術(shù).

2.讓學(xué)生理解基礎(chǔ)物理學(xué)的應(yīng)用及其作用

物理的發(fā)展大大促進(jìn)了現(xiàn)代科技的發(fā)展和提高.物理學(xué)在二十世紀(jì)發(fā)展了電子、原子能、計算機(jī)、激光等實(shí)業(yè)部門.在高技術(shù)領(lǐng)域中，物理學(xué)的應(yīng)用有：電子計算機(jī)的誕生讓人類勞動方式發(fā)生翻天覆地的變化，是人類智力解放的重要開創(chuàng)性舉措；基因工程技術(shù)的發(fā)明，讓人類開始進(jìn)入以人類自身為代表的認(rèn)識與改造的生命世界；人造地球衛(wèi)星的發(fā)射，是人類活動開始突破地球限制向太空進(jìn)軍的重要標(biāo)志；核電站的建立，讓人們利用和開發(fā)原子能得以實(shí)現(xiàn).物理學(xué)的發(fā)展同時也帶動了其他學(xué)科的發(fā)展，比如地球物理、天體物理、生物物理以及化學(xué)物理等學(xué)科.

三、實(shí)施高中物理教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)代化的幾點(diǎn)建議

隨著社會的進(jìn)步和科學(xué)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代文化、技術(shù)、科學(xué)取得了十分豐富的成果，由于選擇的多樣性，也給實(shí)施課程內(nèi)容現(xiàn)代化帶來了不同程度的困難，比如學(xué)科課程內(nèi)容的完整性與經(jīng)典內(nèi)容的壓縮性矛盾、有限學(xué)習(xí)時間與現(xiàn)代性內(nèi)容增加的矛盾、現(xiàn)代教育思想觀念與傳統(tǒng)課程內(nèi)容取舍的矛盾等.怎樣解決這些矛盾，促進(jìn)高中物理教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)？結(jié)合新課程理念，以下是對實(shí)施物理教育內(nèi)容現(xiàn)代化的一些建議.

1. 恰當(dāng)選擇課程內(nèi)容

要讓以上矛盾得以解決，在選擇課程內(nèi)容上應(yīng)遵循時代性與基礎(chǔ)性相統(tǒng)一的原則.在基礎(chǔ)知識的選取上，應(yīng)將對社會需求、對學(xué)生、對學(xué)科而言是必需的、具有真正意義上的基礎(chǔ)知識精選出來，做到精中求簡.比如質(zhì)量守恒、動量守恒、場、波、電荷守恒、分子原子結(jié)構(gòu)等的概念和原理是最基本，也是高中物理最核心的內(nèi)容.同時，在選擇現(xiàn)代化的課程內(nèi)容上，要根據(jù)現(xiàn)代文化、技術(shù)、科學(xué)成果，從中選擇和基礎(chǔ)知識聯(lián)系密切的、具有典型性與代表性的內(nèi)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(jīng)典物理的連接橋梁是普朗克常量等內(nèi)容，都是由經(jīng)典物理學(xué)發(fā)展而來.

例如，物理學(xué)中“時間”是常見的物理量，那么什么是時間？為了讓學(xué)生對“時間”更好的理解以及經(jīng)典物理學(xué)對時間定義，教師可以利用多媒體設(shè)備來對教學(xué)過程中進(jìn)行設(shè)計.首先，用多媒體展示介紹相關(guān)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(qū)分的？其次，對時間單位進(jìn)行介紹，包含年、月、日、時、分、秒等，同時，利用多媒體對相關(guān)單位的產(chǎn)生發(fā)展進(jìn)行簡介.第三，提問：到底什么是時間？由學(xué)生進(jìn)行討論后作答，教師對其進(jìn)行補(bǔ)充.學(xué)生的回答一般為書上看到的或詞典上查到的關(guān)于時間的概念，教師總結(jié)：我們發(fā)現(xiàn)時間的單位和物體的周期性運(yùn)行是不可分割的，說明時間和物體的運(yùn)動是相關(guān)的.比如，地球自轉(zhuǎn)一周是一天，公轉(zhuǎn)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(xué)中含有時間的公式：s=vt、v=at等.