量子力学的定义精选(九篇)
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第1篇：量子力学的定义范文
作者从多年来从事波导光学研究经验产生了一种想法，即经典电磁学理论和量子力学一定存在着某种内在的联系。在波导光学中可以找到量子力学中的比如薛定谔方程、波函数、势垒和能级等的宏观对应物。正是基于这些内在的相似性，本书通过波导光学观点重新考察了从量子力学挑选出的一些题目。并把计算经典周期介质中波的传播特征的有力工具――转移矩阵方法――推广到任意形状的位势。这样做使作者们求得了一系列新结果，包括准确的量子化条件、经典转折点的相移以及穿透系数的精确表达式、WKB和SWKB近似的一致性的解释以及对于量子反射和反射时间的物理观点等。有趣的是所有似乎毫无关系的结果可以利用作者们首次建议的新定义的概念，即具有清晰的物理观点的“散射子波”，而得到解释。如果无视这种“散射子波”，则会导致半经典理论中的许多混淆和佯谬。
作者们并不打算在本书中建立一些新的定理，而只不过收集了作者们在坚实的基础上所发展的一种关于相对简单的一些量子力学一维问题的实际求解方法。基于量子力学和电磁学的类比重新研究了量子力学中诸如穿透、量子反射和散射时间等问题。并且通过解析转移矩阵方法引入了散射子波这种全新的概念。书中无疑也会有一些不够成熟的想法，作者们旨在通过它们引起有兴趣的读者的讨论甚或争论。如果这本书能够引起研究人员的注意，甚或诱导出一些新的思想，作者们会感到十分欣慰。
全书内容共分6章：1.量子力学与光学的相似性；2.解析转移矩阵方法；3.半经典近似；4.精确的量子化条件对解析转移矩阵方法；5.位垒穿透 ；6.散射子波。
第2篇：量子力学的定义范文
作为奥地利理论物理学家和量子力学的奠基人之一，埃尔温·薛定谔曾表示纠缠是量子力学的特殊性质，其也是新兴的量子密码学和量子计算等量子信息技术的关键资源。
纠缠的粒子所表现出的相关性，比经典物理学定律所允许的更强大也更复杂。如果两个粒子处于纠缠的量子态，它们就能完全地定义共同属性，并以损失自己的个体特性为代价。这就像两个原本没有方向的骰子，在处于纠缠态时，它们将随机显示出同样的朝向；相反，如果它们处于分离的量子态时，其中每一个都将显示出自己明确的朝向，因为每个粒子都有自己的特性。通常，我们会认为无论骰子是否纠缠，量子态的性质至少应是现实的客观事实，物理学家安东·塞林格教授所带领的研究团队现在却可在实验中证明，情况并非一直如此。
他们实现了名为“延迟选择纠缠交换”的“思想实验”，这项实验由亚瑟·佩雷斯于2000年提出。在实验中，两对纠缠的光子可被生成，每对中的一个光子将被发送至“维克多”一方。剩下的两个光子，一个被发送至“爱丽丝”处，一个被发送至“鲍勃”处。“维克多”现在能在两种测量中选择，如果他决定以被迫的纠缠态方式测量自己的两个光子，随后“爱丽丝”和“鲍勃”的光子对也将变为纠缠态；如果“维克多”选择单独测量自己的每一个粒子，“爱丽丝”和“鲍勃”的光子对也将以分离态收尾。
而现在的量子光学技术能支持研究团队推迟“维克多”的选择和测量，并以“爱丽丝”和“鲍勃”对于自身光子的行为作为参考。此次研究的主要作者马晓松（音译）解释说，借助高速的可调谐双态分析器和量子随机数生成器，无论“爱丽丝”和“鲍勃”的光子是否处于纠缠态并显示出量子关联，或是处于分离态并显示出传统关联，都可以在它们被测量后再做出决定。
第3篇：量子力学的定义范文
天体物理学属于应用物理学的范畴，是研究天体的形态、结构、化学组成、物理状态和演化规律的天文学分支学科。由于天体物理学是一门很广泛的学问，天文物理学家通常应用很多不同学术领域的知识，包括力学、电磁学、统计力学、量子力学、相对论、粒子物理学等。
本书作者Leonard S Kisslinger是美国卡内基梅隆大学教授，他意在使任何学科的学生对于近几十年天体物理学取得的那些令人兴奋和感到神秘的发展有一些了解。本书解释了宇宙从早期到现在的演化过程，运用通俗易懂的讲述方式使任何一个拥有高等数学基础的大学生都能够理解。
全书由10章组成：1.天体物理学的物理概念：速度、加速度、动量和能量的基本概念，温度（作为一种能量形式），力和牛顿运动学定律；2.力和粒子：基本粒子的标准模型，原子、原子核、重子等；3.哈勃定律―宇宙膨胀：首先定义和讨论了光的多普勒频移和红移，然后从星系中光的多普勒频移的测量回顾了哈勃定律，最后讨论了宇宙的膨胀；4.恒星、星系等：地球怎样绕着太阳旋转，太阳（作为一个熔炉）的特性，大质量恒星由于引力坍塌导致脉冲星和黑洞形成的过程；5.中微子振荡、对称性和脉冲星冲击：称为中微子振荡的中微子相互转化的三种标准模型的重要属性，怎样利用中微子振荡来测量宇称性、电荷共轭和时间演化对称性，通过中微子发射来解释脉冲星冲击的可能原因；6.爱因斯坦狭义和广义相对论：狭义相对论中的重要假设，以及由此产生的长度收缩和时间膨胀，由洛伦兹变换得到的附加速度的爱因斯坦方程与假设的相一致性，利用相对动量和张量简单讨论了广义相对论；7.从广义相对论得到的宇宙的半径和温度：宇宙的弗里德曼方程、宇宙膨胀的引力辐射和重力波，以及引力量子场理论；8.宇宙微波背景辐射：宇宙微波背景辐射相关的一些概念，重点是温度和时间的相关性；9.电弱相变（Electroweak phase Transition）：定义了量子力学的相变和潜伏热，重点讨论了电弱理论和电弱相变，电弱相变和其产生的重力波间磁场的建立过程；10.量子色动力学相变：量子色动力学相变和银河系和星系团之间磁场的关系，由于相对论性的重离子碰撞量子色动力的产生。
本书的目的是使大学生理解描述宇宙演化的基本物理概念，并基于此讲述早期到现在宇宙演化背后的天文物理学理论。本书不要求学生有太深的数学基础，适用于所有对科学尤其是天文科学感兴趣的大学生，同时也适合于对这些话题感兴趣的读者。
第4篇：量子力学的定义范文
论文摘要：人类的认识既不是完全客体性的也不是完全主体性的，它源于主体和客体的相互作用、交互规定，在不同方面、不同层次上体现着主体性或客体性。20世纪的 科学 从相对论、量子力学到混沌学、分形理论都体现了这一精神实质，本文在简单论述相对论、量子力学所体现的主体性与客体性后，着重分析了混沌学与分形理论中的主体性与客体性问题。
人类对客观世界的认识，是主体(人类)与客体(客观世界)相互作用的结果，所以对认识的理解必须从主体、客体及其相互作用方式三方面着眼。认识既不是完全客体的，也不是完全主体的，具体的认识是主客体在相互作用中交互规定的结果。 自然 现象在变化中有不变的东西，科学所研究的就是变化中的不变及潜在可能性的现实化。现实性不能超越潜在可能性的范围，它不是任意的、无 规律 的，其中存在着不依赖于主体的客观特征；有意义的、具体的事件即潜在可能性的具体实现，却是依赖于具体的环境条件，依赖于主体、测量工具或码尺的。认识中的主体规定体现了认识的主体性方面，客体规定体现了客体性方面，任何知识体系都同时包括这两个方面。20世纪物 理学 的重大成果相对论、量子力学、混沌学、分形理论虽然研究对象不同，所揭示的具体自然规律不同，但是在“认识源于主客体相互作用，兼有主体性与客体性”这一点上却是相同的。
一 相对论、量子力学中认识的主体性与客体性
(一)相对论中认识的主体性与客体性
相对论效应显著的是宇观的、高速运动的自然。相对论表明：对于同时性、时间间隔、空间间隔等一些物理现象，不同参照系观测结果不同，观测结果依赖于主体对参照系的选择，它反映了认识的主体性一面；对于四维时空间隔、物理定律的形式等，不同参照系观测结果相同，观测结果不依赖于主体对参照系的选择，而决定于观测对象自身的客观性质，它反映了认识的客体性一面。
根据狭义相对性原理，不同惯性系对同一物理过程进行的时、空描述，所得到的时间、空间坐标不同，时间间隔和空间间隔也不同，即所谓的“同时性的相对性”和“钟慢”、“尺缩”现象，不同惯性系对同一物理过程的时、空间隔测量值之间的对应关系，是由洛仑兹变换确定的[1]，相对论因子(1-v2／c2)1/2具体体现了对时间间隔和空间间隔的测量依赖于主体(观测者)的程度和方式。狭义相对论中包含的这些“同时性的相对性”、“时间间隔和空间间隔的相对性”等，明确地表明了主体(观测者)对客体(被测过程)的认识并非与主体毫无关系，而是在一定程度上决定于主体与客体的相互关系，决定于主体对参照系的选择，这是对认识的主体性的体现。
狭义相对论中不同的惯性系对同一物理过程进行的时、空测量，所得到的时空坐标、时间间隔和空间间隔尽管不同，即时、空测量值依赖于观测者所选用的参照系，但是洛仑兹协变保持了原时“dt”(即minkowski四维时一空间隔dt 2＝dx2+dy2+dz2-dτ2)不变[2]，也就是说，不同参照系中的dt对于一个确定的物理过程来说是相等的，是不依赖于观测者对参照系的选择的。进一步地，广义相对性原理说明了，客体(被测过程)的真实的物理规律应该在任意坐标变换下形式不变[3]，不存在优越的参照系，这是认识的客体性的体现。
可见，相对论中对同一物理过程的认识既有依赖于主体的部分也有不依赖于主体的部分。笔者要强调的是，由于对主体的任何有意义的作用，其发生方式与主体对客体的测量本质上是相同的，都是两者的相互作用，因而这种认识的主体性不是虚幻的、无意义的，而是真实的、有意义的，所以认为相对论反映的是完全的主体性或完全的客体性都是不正确的，任何具体的认识都是主客体相互作用、交互规定的结果，它既具有主体性又具有客体性。
(二)量子力学中认识的主体性与客体性
量子力学的研究对象是微观自然。以哥本哈根学派为代表的对量子力学的物理诠释，充分地说明了认识的主体性和客体性的双重规定。量子力学的测量理论表明“在所有场合，我们关于一切现象的知识都是通过对有关系统与测量仪器之间的相互作用的研究获得的”[4]，在这一相互作用过程中，涉及到对象与仪器的一种非无限小的相互作用，这时仪器对观测对象的影响是无法补偿的、不可控制的，因而对体系态的描述不能只涉及到所考虑的对象，而且要涉及到对象与观测条件之间的一种关系[5]。客体以客观的潜在的可能性制约、规定了主体，主体(测量仪器)以具体的现实的环境条件规定着客体，具体的实现了的测量结果则是这种交互规定的结果，进而使其不可避免地打上了主客体双方的烙印。
一方面，量子力学突出地表明了认识对主体的依赖，由波函数所描述的一个微观客体的态，只是一些潜在的可能性，这些可能性实现的方式依赖于与客体相互作用的系统。明显地体现认识的主体性的是大家熟悉的微观客体的波粒二象性，以 电子 为例，它具有显示其粒子形象或波动形象的潜在可能性，至于究竟 发展 其中哪一种可能性，就要看它与何种系统相互作用，即要看主体是用晶体来测量它的衍射图样，还是用计数器测量它的光电效应。
另一方面，量子力学中认识的客体性体现在波函数能提供微观客体可能的最完备描述，[6]它所表示的系统的状态是一种混合态，是所有可能状态的叠加，它是客观的。具体的测量结果虽然部分地依赖于相应的操作算符，但其现实结果只能是基于唯一的波函数所提供的所有潜在可能性中的现实性，任何现实性只是潜在可能性中的一个，具体测量过程中潜在可能性实现的几率由波函数确定地给出。例如，电子在一个具体的测量中，究竟表现出波动性还是粒子性，具体的本征值是什么，虽然依赖于主体(测量装置)，但是具体的、可变的现实背后有一般的、不变的客观根据——波函数。
由波函数表示的微观客体的潜在可能性和由具体测量过程提供的微观客体的现实性(实现了的可能性)相互补充才提供了对客体的真正的完备的描述，单纯强调认识的客体性或主体性都是偏面的，都不能说是对客体的真正的完备的描述，主客体在交互规定中才能产生真实的、具体的认识。所以说，量子力学中关于微观客体的完备的认识，既具有主体性又具有客体性。
综上所述，相对论、量子力学都表明了“人类的认识兼有主体性和客体性”这一原则，60年代后发展起来的混沌学、分形理论被认为是本世纪继相对论、量子力学之后的第三次物理学革命，它们的基本思想也体现了“人类的认识兼有主体性和客体性”这一原则，而且进一步深化、拓宽了这一原则的适用范围，更加明确了不存在完全排除观测者的纯粹的客观自然这一事实，说明以主客体相互作用为基础来考察人类认识的性质，具有重要的认识论和方法论意义。
二 混沌学中认识的主体性与客体性
混沌学的研究对象是非线性的、不稳定的自然。它发现了确定论系统的内在随机性，说明产生混沌现象的因素可归纳为两个方面：一定的非线性机制(不是所有的非线性机制)和非绝对精确的初始条件，即“一定的非线性机制”+“非绝对精确的初始条件”一混沌。体现主客体相互作用对认识的双重规定特征的是：一方面，客体对主体表现出的混沌特性即不可预测程度(预测精度随时间增长而减小)依赖于主体对客体初始条件的确定程度(在多大精度上知道其初始条件)，所以它是不确定的、相对的、可变的，依赖于具体的主体对客体的相互作用行为，体现了认识的主体性。另一方面，一个确定的混沌系统，它的非线性机制是确定的、客观的，并且导致了其演化过程在整体层次上呈现出一些客观规律，如奇异吸引子具有一定的分数维，通向混沌的倍周期分叉过程中存在普适的费根鲍姆常数等，这些都反映了混沌的不依赖于主体的客观本质特征，体现了认识的客体性。
(一)混沌学中认识的主体性
初始条件是在起始时刻主体对客体所作测量的结果，测量越精确，主体(观测者)所获得的关于客体(被测系统) 系统)的知识越多。如果系统对初始条件不敏感，那么初始条件所包含的知识、信息(也就是主客体间的确定性关系)将保留下来，初始条件的不确定程度不会明显地扩大，因而可以依赖客体系统的动力学演化规律对系统的动态过程做出预测。相对而言，如果系统对初始条件是敏感的，这是由系统的非线性机制造成的，初始条件包含的主体对客体的知识就会由于非线性机制造成的指数型发散而丧失，即初始信息将以非线性机制确定的速率随着时间的流逝而逐渐丧失，这时依据客体系统的动力学方程就不能在稳定的精度内预测客体系统的长时间演化行为，客体对主体来说成为混沌的[7]。初始条件的确定是主体(观测者)与客体(被测系统)相互作用的结果，所以主体的性质、特征对初始条件有相应的规定，进而影响着客体系统相对于主体的混沌演化特征(可预测程度)。那么初始条件是怎样体现认识的主体性的呢?这是由初始条件总有非无限小的与主体相关的不确定域来体现的，这种不确定域的存在是因为：
一是物质本身所固有的。物质的存在都有一定的非局域性，都要占据一定的空间、时间、能量范围等，即事物在其测度空间中有非零体积。如微观客体的能级都是有一定宽度的，量子力学中的不可对易量有其本身固有的存在域，以动量和坐标为例，其中一个量可以用提高测量精度来减小其不确定度，而同时另一个量就会有由测不准关系制约的相应的不确定程度的增大，这种增大了的不确定度就不是能够再通过提高测量精度所能减小的，它是客体所固有的，换言之，测不准关系所表示的是由于存在最小作用量从而使得不可对易量间有不可消除的物质本身固有的不确定域。具体的是什么量不确定和不确定的程度依赖于主体对客体的作用方式，依赖于是测量客体的位置还是测量客体的动量，是倾向于表现客体的粒子性还是倾向于表现客体的波动性。这种认识的主体性与量子力学中的原则上是相同的。
二是测量过程本身的限制。任何测量都是精度有限的测量，不存在无限精确的测量，因为“测量”是主客体(测量者与被测系统)间的一种相互作用，这种相互作用必须通过测量工具来进行，所以测量结果的精确度不可能高于测量工具的精确度。虽然可以通过提高测量工具的精确度来提高测量结果的精确性，但原则上这种不精确性是不可能根本消除的，它是永远伴随着测量过程而存在的。这种不精确性直接产生于测量工具，也就直接受测量者(主体)的规定，在这种情况下初始条件的不确定程度决定于主体选择什么测量工具，选择什么精度的测量工具，在主体也是测量工具的意义上，还依赖于主体自身的特征。所以说，测量本身的限制也是测量过程中主体(测量者)的限制，这是一种重要的认识的主体规定。
三是由模糊性导致的。系统的模糊性导致分辨率降低，进而使精确的相轨道描述成为不可能的和不必要的，这时以相轨道可以重合但系统不会陷入其周期之中的非周期性来描述这种混沌行为将是方便的。对于某些宏观现象，如社会 经济 系统中的一些量，即使数值上是确定的，其实质上也是有较大模糊性的，这种模糊性使过高的精确度成为不必要的、没有意义的。经济系统中的产值、增长率等都具有模糊性，一千亿产值和 1千零50亿产值可能代表基本相同的经济状况，10％和9％的增长率所反映的经济状况可能没有什么不同。在这种情况下，对系统初始条件不确定域的考察，在相当大程度上依赖于主体的信息占有量、判断力和对考察过程的成本的考虑，这时认识的主体性将更强一些。
(二)混沌学中认识的客体性
混沌学中，对初始条件的确定体现着认识的主体性一面。而确定的非线性机制则是认识的客体性的基础，也是客体性的最集中体现。混沌并不是完全不确定的，混沌中有秩序，混沌中存在着不依赖于主体的反映客体系统固有性质的客观确定性。混沌学表明混沌现象产生于确定论系统，典型的有一维非线性映射方程 xn+1＝f(α，xn)，产生洛仑兹吸引子的非线性微分方程组[8]
这些方程本身是确定论的，反映着系统的不依赖于主体的客观性质。在此基础上，标志认识的客体性的还有适用于不同迭代过程的费根鲍姆普适常量δ、奇异吸引子确定的分数维(洛仑兹吸引子维数为2.06)等等呈现规律性的性质。
可见，在一个具体的能产生混沌的非线性系统中，同时包含了体现着主体性的初始条件和体现着客体性的非线性机制，两者的结合即主客体的相互规定、相互制约，决定了具体的主体与客体的关系，也就是具有主体性与客体性双重规定的“混沌”。
三 分形理论中认识的主体性与客体性
分形理论的研究对象是自相似的、无特征尺度的 自然 。在分形理论中实现了从欧氏测度到豪斯道夫测度的测度观的转变，分形理论的基本思想是对于没有特征尺度的客体，研究其标度变换下的不变性。标度的变换也即码尺的变换，用不同的码尺所测得的客体的结果，有随码尺的变化而变化的，也有随码尺的变化而保持不变的。分形理论中的这种标度变换思想具有重要的方法论意义，说明了主客体相互作用是一切测量及理论的基础，更是一切认识的基础。
(一)分形理论中认识的主体性
分形理论是以豪斯道夫测度理论为基础的，它的主体性集中地体现在两个方面：
首先，hausdroff测度及维数是分形理论的核心概念，也是整个分形理论的基础，hausdroff测度的定义为：
其中，是欧氏直径[9]，它是构造一个集合x的hausdroff测度的基础。可见hausdroff测度是基于对被测集合的欧氏直径的定义，而这种直径其实就是主体对客体进行测量的媒介，的欧氏性质本身就反映了主体的特征，是人类习惯于欧氏方式的结果，它深深地打上了认识主体——人类的印记，深刻地说明了一切认识、一切 科学 规律 都是“人”的认识、“人”认识的规律，都必须使人能够理解，以人为出发点、为目的。因而可以说，分形理论虽然实现了从欧氏测度到hausdroff测度的测度观的转变，但它仍然未能摆脱以欧氏测度为表现形式的主体的规定。
其次，正是因为认识的主体——人是生活在欧氏空间中的，是以欧氏测度为基础的，人们所用的码尺(测量工具)是欧氏的，人们需要的测量结果即对人有意义的结果也都是欧氏的，所以可以说在人们对分形的研究中，具体结果是依赖于码尺的。以分形曲线为例，曼德布罗特(mandelbrot)给出的一般分形曲线的长度公式为，[10]对于此式可以有不同的理解，一种可被人们接受的理解是，即l是分形曲线的欧氏长度，是分形曲线的hausdroff长度，是码尺[11]，此式是联系与的定量关系式，该式不仅对于实验测量较方便，而且明确地体现了以主客体相互作用、交互规定为基础的认识的主体性与客体性。
在式中，下面将谈到对于一个分形客体(这里为分形曲线)它的hausdroff测度(长度)及分维d是一定的，即存在且唯—，在这个前提下，主体(观测者)对客体(分形曲线)测量其长度时(人们需要的是欧氏长度)，所得的曲线长度就只依赖于所选择的码尺的大小，选择—个码尺就是一个相应的曲线长度。大家熟悉的海岸线的长度和国家间边界的长度就是这种情况，不同国家对于其间的共同边界长度有不同的测量结果[12]，就是由于他们测量时采用的是不同的码尺。
对分形客体的欧氏测量结果依赖于所选码尺，其原因在于“分形是在其无标度区间内整体与部分相似的形”，其在不同的尺度上都有相似的细节存在。而作为主体与分形客体间的测量媒介的码尺，其本身就是一个具体的、个别的“特征尺度”，那些小于其“特征尺度”的客体细节，将被它平滑掉，那些大于其“特征尺度”的客体特征将被保留下来。所以变换观测尺度时，缩小 的变换会在测量过程中把更多的细节记入观测结果，导致结果增大；扩大的变换会在测量过程中平滑掉小于码尺的细节，从而导致最后的结果缩小。因而在对分形的测量中，具体的测量结果依赖于所选择的码尺，主体选择什么样的码尺就会有与码尺相应的测量结果，这是分形中认识的主体性的集中反映。
(二)分形理论中认识的客体性
前文所述，分形的欧氏测度依赖于主体所选码尺的大小，它不是唯一确定的，这正说明了欧氏测度不能反映分形的本质特征。分形理论告诉我们，一个分形客体的hausdroff测度和维数是反映其本质特征的量，是认识的客体性的体现。
对于一个分形来说，其hausdroff维数dimx满足：
显然，对应于的d是唯一的，且d=dimx。也就是说，如果用dimx表示任意非空集合x的hausdroff维数，则用小于hausdroff维数的d值构造的hausdroff测度，而用大于hausdroff维数的d值构造的hausdroff测度，只有用dimx=d的值构造的hausdroff测度才会是有限值，且是唯一的有限值[13]。可见，对于一个特定的分形（简单分形）客体来说，它的hausdroff维数的d与hausdroff测度都是唯一的，它们是对分形的不依赖于主体的本质特征的反映，体现着认识的客体性方面。
四 结 语
以上概略地谈了相对论、量子力学和混沌学、分形理论中认识的主体性与客体性问题，这四个理论作为20世纪重要的科学理论，它们共同反映的自然观告诉我们：人所认识的自然不是具有独立实在性的自然，而是基于主客体相互作用的自然，是认识源于实践的自然。“排除观测者及其影响作用的是牛顿力学体系的理想情况，这个理想情况在现实中是不存在的”。[14]
当相互作用中主体对客体的干扰（原则上不可排除）在某些方面与客体的客观极限接近时，即干扰不可忽略、不可作为零来处理时，对客体的认识就不能排除主体的影响。如：相对论中，当v与c可比时，相对论因子 (1-v2/c2)1/2就与1有较大的偏离，这时那些具有相对速度v的不同参照系就会有明显不同的认识；量子力学中，当作用量与h可比时（接近最小作用量），主客体间的关系就要明显地受到测不准关系的制约；混沌学中，非线性机制使得系统对初始条件敏感，导致任何小的扰动都会对系统产生不可忽略的影响，所以产生混沌的非线性系统中，主体的干扰是不可忽略的；分形理论中，分形客体的无标度性使主体所用的码尺与分形客体的细节在不同尺度上都是可比的，所以导致了测量的欧氏结果随码尺的不同而变化。
可以说任何科学知识都是人对客观世界在现实的有限范围内通过主体与客体的相互作用得来的结果，所以它们没有例外地都具有主体性与客体性的双重性质。数学中的罗素悖论、哥德尔定理，物 理学 对熵与不可逆性的诠释，天文学中的人择原理， 哲学 中取代本体论的认识论与方法论等等都莫不如此。
参考 文献
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第5篇：量子力学的定义范文
十九世纪末二十世纪初，经典物物学的各个分支学科均发展到了完善、成熟的阶段，随着热力学和统计力学的建立以及麦克斯韦电磁场理论的建立，经典物理学达到了它的顶峰，当时人们以系统的形式描绘出一幅物理世界的清晰、完整的图画，几乎能完美地解释所有已经观察到的物理现象。由于经典物理学的巨大成就，当时不少物理学家产生了这样一种思想：认为物理学的大厦已经建成，物理学的发展基本上已经完成，人们对物理世界的解释已经达到了终点。物理学的一些基本的、原则的问题都已经解决，剩下来的只是进一步精确化的问题，即在一些细节上作一些补充和修正，使已知公式中的各个常数测得更精确一些。
然而，在十九世纪末二十世纪初，正当物理学家在庆贺物理学大厦落成之际，科学实验却发现了许多经典物理学无法解释的事实。首先是世纪之交物理学的三大发现：电子、X射线和放射性现象的发现。其次是经典物理学的万里晴空中出现了两朵“乌云”：“以太漂移”的“零结果”和黑体辐射的“紫外灾难”。[1]这些实验结果与经典物理学的基本概念及基本理论有尖锐的矛盾，经典物理学的传统观念受到巨大的冲击，经典物理发生了“严重的危机”。由此引起了物理学的一场伟大的革命。爱因斯坦创立了相对论；海林堡、薛定谔等一群科学家创立了量子力学。现代物理学诞生了！
把物理学发展的现状与上一个世纪之交的情况作比较，可以看到两者之间有相似之外，也有不同之处。
在相对论和量子力学建立起来以后，现代物理学经过七十多年的发展，已经达到了成熟的阶段。人类对物质世界规律的认识达到了空前的高度，用现有的理论几乎能够很好地解释现在已知的一切物理现象。可以说，现代物理学的大厦已经建成。在这一点上，目前有情况与上一个世纪之交的情况很相似。因此，有少数物理学家认为今后物理学不会有革命性的进展了，物理学的根本性的问题、原则问题都已经解决了，今后能做到的只是在现有理论的基础上在深度和广度两方面发展现代物理学，对现有的理论作一些补充和修正。然而，由于有了一百年前的历史经验，多数物理学家并不赞成这种观点，他们相信物理学迟早会有突破性的发展。另一方面，虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的，但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。在这方面，目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。在上一个世纪之交，经典物理学发生了“严重的危机”；而在本世纪之交，现代物理学并无“危机”。因此，我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。
虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的，但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。在这方面，目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。在上一个世纪之交，经典物理学发生了“严重的危机”；而在本世纪之交，现代物理学并无“危机”。因此，我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。客观物质世界是分层次的。一般说来，每个层次中的体系都由大量的小体系（属于下一个层次）构成。从一定意义上说，宏观与微观是相对的，宏观体系由大量的微观系统构成。物质世界从微观到宏观分成很多层次。物理学研究的目的包括：探索各层次的运动规律和探索各层次间的联系。
回顾二十世纪物理学的发展，是在三个方向上前进的。在二十一世纪，物理学也将在这三个方向上继续向前发展。
1）在微观方向上深入下去。在这个方向上，我们已经了解了原子核的结构，发现了大量的基本粒子及其运规律，建立了核物理学和粒子物理学，认识到强子是由夸克构成的。今后可能会有新的进展。但如果要探索更深层次的现象，必须有更强大得多的加速器，而这是非常艰巨的任务，所以我认为近期内在这个方向上难以有突破性的进展。
2）在宏观方向上拓展开去。1948年美国的伽莫夫提出“大爆炸”理论，当时并未引起重视。1965年美国的彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙背景辐射，再加上其他的观测结果，为“大爆炸”理论提供了有力的证据，从此“大爆炸”理论得到广泛的支持，1981年日本的佐藤胜彦和美国的古斯同时提出暴胀理论。八十年代以后，英国的霍金[2,3]等人开始论述宇宙的创生，认为宇宙从“无”诞生，今后在这个方向上将会继续有所发展。从根本上来说，现代宇宙学的继续发展有赖于向广漠的宇宙更遥远处观测的新结果，这需要人类制造出比哈勃望远镜性能更优越得多的、各个波段的太空天文望远镜，这是很艰巨的任务。
我个人对于近年来提出的宇宙创生学说是不太信的，并且认为“大爆炸”理论只是对宇宙的一个近似的描述。因为现在的宇宙学研究的只是我们能观测到的范围以内的“宇宙”，而我相信宇宙是无限的，在我们这个“宇宙”以外还有无数个“宇宙”，这些宇宙不是互不相干、各自孤立的，而是互相有影响、有作用的。现代宇宙学只研究我们这个“宇宙”，当然只能得到近似的结果，把他们的延伸到“宇宙”创生了初及遥远的未来，则失误更大。
3）深入探索各层次间的联系。
这正是统计物理学研究的主
要内容。二十世纪在这方面取得了巨大的成就，先是非平衡态统计物理学有了得大的发展，然后建立了“耗散结构”理论、协同论和突变论，接着混沌论和分形论相继发展起来了。近年来把这些分支学科都纳入非线性科学的范畴。相信在二十一世纪非线性科学的发展有广阔的前景。
上述的物理学的发展依然现代物理学现有的基本理论的框架内。在下个世纪，物理学的基本理论应该怎样发展呢？有一些物理学家在追求“超统一理论”。在这方面，起初是爱因斯坦、海森堡等天才科学家努力探索“统一场论”；直到1967、1968年，美国的温伯格和巴基斯坦的萨拉姆提出统一电磁力和弱力的“电弱理论”；目前有一些物理学家正在探索加上强力的“大统一理论”以及再加上引力把四种力都统一起来的“超统一理论”，他们的探索能否成功尚未定论。
爱因斯坦当初探索“统一场论”是基于他的“物理世界统一性”的思想[4]，但是他努力探索了三十年，最终没有成功。我对此有不同的观点，根据辩证唯物主义的基本原理，我认为“物质世界是既统一，又多样化的”。且莫论追求“超统一理论”能否成功，即便此理论完成了，它也不是物理学发展的终点。因为“在绝对的总的宇宙发展过程中，各个具体过程的发展都是相对的，因而在绝对真理的长河中，人们对于在各个一定发展阶段上的具体过程的认识只具有相对的真理性。无数相对的真理之总和，就是绝对的真理。”“人们在实践中对于真理的认识也就永远没有完结。”[5]
现代物理学的革命将怎样发生呢？我认为可能有两个方面值得考试：
1）客观世界可能不是只有四种力。第五、第六……种力究竟何在呢？现在我们不知道。我的直觉是：将来最早发现的第五种力可能存在于生命现象中。物质构成了生命体之后，其运动和变化实在太奥妙了，我们没有认识的问题实在太多了，我们今天对于生命科学的认识犹如亚里斯多德时代的人们对于物理学的认识，因此在这方面取得突破性的进展是很可能的。我认为，物理学业与生命科学的交叉点是二十一世纪物理学发展的方向之一，与此有关的最关于复杂性研究的非线性科学的发展。
2）现代物理学理论也只是相对真理，而不是绝对真理。应该通过审思现代物理学理论基础的不完善性来探寻现代物理学革命的突破口，在下一节中将介绍我的观点。
三、现代物理学的理论基础是完美的吗？
相对论和量子力学是现代物理学的两大支柱，这两大支柱的理论基础是否十全十美的
呢？我们来审思一下这个问题。
1）对相对论的审思
当年爱因斯坦就是从关于光速和关于时间要领的思考开始，创立了狭义相对论[1]。我们今天探寻现代物理学革命的突破口，也应该从重新审思时空的概念入手。爱因劳动保护坦创立狭义相对论是从讲座惯性系中不同地点的两个“事件”的同时性开始的[4]，他规定用光信号校正不同地点的两个时钟来定义“同时”，这样就很自然地导出了洛仑兹变换，进一步导致一个四维时空（x，y，z，ict）（c是光速）。为什么爱因劳动保护担提出用光信号来校正时钟，而不用别的信号呢？在他的论文中没有说明这个问题，其实这是有深刻含意的。
时间、空间是物质运动的表现形式，不能脱离物理质运动谈论时间、空间，在定义时空时应该说明是关于什么运动的时空。现代物理学认为超距作用是不存在的，A处发生的“事件”影响B处的“事件”必须通过一定的场传递过去，传递需要一定的时间，时间、空间的定义与这个传递速度是密切相关的。如果这种场是电磁场，则电磁相互作用传递的速度就是光速。因此，爱因斯坦定义的时空实际上是关于由电磁相互作用引起的物质运动的时空，适用于描述这种运动。
爱因斯坦把他定义的时间应用于所有的物质运动，实际上就暗含了这样的假设：引力相互作用的传递速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速传递的呢？令引力相互作用的传递速度为c＇。至今为止，并无实验事实证明c＇等于c。爱因斯坦因他的“物质世界统一性”的世界观而在实际上假定了c=c＇。我持有“物质世界既统一，又多样化的”以观点，再加之电磁力和引力的强度在数量级上相差太多，因此我相相信c＇可能不等于c。工样，关于由电磁力引起的物质运动的四维时空（x，y，z，ict）和关于由引力引起的运动的时空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）是不同的。如果研究的问题只涉及一种相互作用，则按照现在的理论建立起来的运动方程的形式不变。例如，爱因斯坦引力场方程的形式不变，只需把常数c改为c＇。如果研究的问题涉及两种相互作用，则需要建立新的理论。不过，首要的事情是由实验事实来判断c＇和c是否相等；如果不相等，需要导出c＇的数值。
我在二十多年前开始形成上述观点，当时测量引力波是众所瞩目的一个热点，我曾对那些实验寄予厚望，希望能从实验结果推算出c＇是否等于c。令人遗憾的是，经过长斯的努力引引力波实验没有获得肯定的结果，随后这项工作冷下去了。根据爱国斯坦理论预言的引力波是微弱的，如果在现代实验技术能够达到的测量灵敏度和准确度之下，这样弱的引力波应该能够探测到的话，长期的实验得不到肯定的结果似乎暗示了害因斯坦理论的缺点。应该从c＇可能不等于c这个角度来考虑问题，如果c＇和c有较大的差异，则可能导出引力波的强度比根据爱因劳动保护坦理论预言的强度弱得多的结果。
弱力、强力与引力、电磁力有本质的不同，前两者是短程力，后两者是长程力。不同的相互作用是通过传递不同的媒介粒子而实现的。引力相互作用的传递者是引力子；电磁相互作用的传递者是光子；弱相互作用的传递者是规范粒子（光子除外）；强相互作用的传递者是介子。引力子和光子的静质量为零，按照爱因斯坦的理论，引力相互作用和电磁相互作用的传递速度都是光速。并且与传递粒子的静质量和能量有关，因而其传递速度是多种多样的。
在研究由弱或强相互作用引起的物质运动时，定义惯性系中不同的地点的两个“事件”的“同时”，是否应该用
弱力或强力信号取代光信号呢？我对核物理学和粒子物理学是外行，不想贸然回答这个问题。如果应该用弱力或强力信号取代光信号，那么关于由弱力或强力引起的物质运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空（x，y，z，ict）及关于由引力引起的运动的时空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）
有很大的不同。设弱或强相互作用的传递速度为c＇＇，c＇＇不是常数，而是可变的，则关于由弱或强力引起的运动的时空为（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇），时间t＇＇和空间（x＇＇，y＇＇，z＇＇）将是c＇的函数。然而，很可能应该这样来考虑问题：关于由弱力引起的运动的时空，在定义中应该以规范粒子的静质量取作零时的速度c1取代光速c。由于“电弱理论”把弱力和电磁力统一起来了，因此有可能c1=c，则关于由弱力引起的运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空是相同的，同为（x，y，z，ict）。关于由强力引起的运动的时空，在定义中应该以介子的静质量取作零（在理论上取作零，在实际上没有静质量为零的介子）时的速度c＇＇取代光速c，c＇＇可能不等于c。则关于由强力引起的运动的时空（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇）不同于（x，y，z，ict）或（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）。无论上述两种考虑中哪一种是对的，整个物质世界的时空将是高于四维的多维时空。对于由短程力（或只是强力）引起的物质运动，如果时空有了新的一义，就需要建立新的理论，也就是说需要建立新的量子场论、新的核物理学和新的粒子物理学等。如果研究的问题既清及长程力，又涉及短程力（尤其是强力），则更需要建立新的理论。
1）对量子力学的审思
从量子力学发展到量子场论的时候，遇到了“发散困难”[6]。1946——1949年间，日本的朝永振一郎、美国的费曼和施温格提出“重整化”方法，克服了“发散困难”。但是“重整化”理论仍然存在着逻辑上的缺陷，并没有彻底克服这一困难。“发散困难”的一个基本原因是粒子的“固有”能量（静止能量）与运动能量、相互作用能量合在一起计算[6]，这与德布罗意波在υ=0时的异性。
现在我陷入一个两难的处境：如果采用传统的德布罗意关系，就只得接受不合理的德布罗意波奇异性；如果采纳修正的德布罗意关系，就必须面对使新的理论满足相对论协变性的难题。是否有解决问题的其他途径呢？我认为这个问题或许还与时间、空间的定义有关。现在的量子力学理论中时宽人的定义实质上依然是决定论的定义，而不确定原理是微观世界的一条基本规律，所以时间、空间都不是严格确定的，决定论的时空要领不再适用。在时间或空间的间隔非常小的时候，描写事情顺序的“前”、“后”概念将失去意义。此外，在重新定义时空时还应考虑相关的物质运动的类别。模糊数学已经发展得相当成熟了，把这个数学工具用到微观世界时空的定义中去可能是很值得一试的。
1）在二十一世纪物理学将在三个方向上继续向前发展（1）在微观方向上深入下去；（2）在宏观方向上拓展开去；（3）深入探索各层次间的联系，进一步发展非线性科学。
2）可能应该从两方面去控寻现代物理学革命的突破口。（1）发现客观世界中已知的四种力以外的其他力；（2）通过审思相对论和量子力学的理论基础，重新定义时间、空间，建立新的理论
3）由于现代物理学尚未发生“危机”，因此目前发生现代物理学革命的条件也许还不成熟，物理学的发展和物理学革命都有赖于在物理实验和对客观物质世界的观测中获得新的结果，实验和观测是发展物理学的量重要手段，这是我们要关注的首要问题。然而，科学的发展和物理学的发展有本身的逻辑，符合客观规律的、有真知灼见的思维也是一个关键。
第6篇：量子力学的定义范文
1导出麦克斯韦方程组的拉格朗日量
无论是在爱因斯坦场还是阿贝尔规范场中，比安基恒等式都有很重要的应用。从阿贝尔规范场的比安基恒等式出发，我们可以得到麦克斯韦方程组中的两个基本方程。在这个过程中，我们需要慎重考虑指标的升降问题，因为在电动力学中，我们一般都将指标写成下指标，而在场论中，我们需要考虑指标的收缩问题。对于麦克斯韦方程组中的另外两个方程，我们可以通过把比安基恒等式作为约束补充到自由电磁场的拉氏量中，并求解该拉格朗日量的运动方程得到。在这里的运算中，我们要保持运算的自洽性，也就是要由与前面得出两个方程的定义相一致的条件得出麦克斯韦方程组的后两个方程。对自由电磁场的拉氏量进行补充后，我们得到了一个新的二阶一般拉氏量。通过计算它的Hess矩阵，我们可以知道它的Hess矩阵是退化的，也就是说这个拉格朗日量是奇异的。它所描述的动力学系统是一个存在固有约束的正则哈密顿系统。我们还可以将这一部分加入到旋量电动力学的拉氏量中，得到的也是一个奇异拉氏量。旋量电动力学拉格朗日量描述的是自旋1/2的粒子与电磁场相互作用的系统，它本身的拉氏量也是奇异的。含有奇异拉格朗日量的系统在自然界中很常见，引力场、电磁场、超对称、超引力和超弦理论等都属于这类系统[2][3]，所有规范不变的的系统也都是用奇异拉格朗日量来描述的。因此对于这样一个系统的研究可以有广泛的应用。
2 拉格朗日量的特点
对于这种系统的量子化和正则对称性质的分析，目前已经有了比较完整的阐述[4]。从狄拉克对动力学齐次变量的分析开始，Bergmann等人阐述了约束和不变性关系。他们的研究为约束系统的量子化奠定了基础。Shanmugadhasan和Kamimura分别探究了奇异性对拉格朗日方程的影响和拉格朗日约束与哈密顿约束的关系。而Sudarshan和Mukunda等人，也曾经从数学的角度出发，分析了狄拉克括号的结构。现代物理学中的约束正则系统在现代量子场论中起到了很重要的作用。
3对拉格朗日量的分析
对于我们前面得到两个的拉氏量，我们不能采取传统或者简单的高阶微商拉氏量的量子化方法。因为这个拉氏量中含有矢势的一次项和二次项，是一个一般的二阶拉氏量。传统的正则量子化方法中，需要通过线性组合获得最大数目的第一类约束，这种方法在这里不能使用。因为通过这个方法获得的第一类约束形式可变，数目不能确定，会干扰我们在量子化中得到的结果。而一般的高阶微商场论的量子化方法是针对时间的高阶项进行的，与我们的拉格朗日量中含有的对矢势的二阶项有很大不同。通过正则动量的定义，我们可以得到系统的初级约束，然后我们根据初级约束的自洽性条件，可以得到与一般约束系统不同的次级约束。
根据系统的初级约束、次级约束和正则Hamilton量，我们可以写出系统的总Hamilton量。只有在得到系统的所有初级约束和次级约束后，我们才可以判断系统的约束属于第一类约束还是第二类约束。通过分析，可以发现将比安基恒等式补充到电磁场的拉格朗日量中后得到的二阶拉格朗日量在量子化过程中会得到三个初级约束中，两个次级约束。初级约束中有一个第一类约束，两个第二类约束。加上次级约束中一个第一类约束，我们就得到了两个第一类约束。要完成该系统的量子化，确定系统的演化，针对两个第一类约束，我们需要选择两个合适的规范固定条件进行量子化。而在将比安基恒等式补充到旋量场的拉格朗日量中后，我们得到的二阶拉氏量所描述的系统只有一个第一类约束。同样，我们通过选取的规范固定条件可以将第一类约束转变为第二类约束，消除变量的规范自由度。
第7篇：量子力学的定义范文
Mirco A.Mannucci The University of Queensland,Australia
Quantum Computing for
Computer Scientists
2008, 384pp.
Hardcover
ISBN 9780521879965
N.S.扬诺夫斯基等著
量子计算是计算机科学、数学和物理学的交叉学科。在跨学科研究领域中,量子计算开创了量子力学的许多出人意料的新方向,并拓展了人类的计算能力。本书直接引领读者进入量子计算领域的前沿,给出了量子计算中最新研究成果。该书从必要的预备知识出发,然后从计算机科学的角度来介绍量子计算,包括计算机体系结构、编程语言、理论计算机科学、密码学、信息论和硬件。
全书由11章组成。1.复数,给出了复数的基本概念、复数代数和复数几何;2.复向量空间,以最基本的例子Cn空间引入,介绍了复向量空间的定义、性质和例子,给出了向量空间的基和维数、内积和希尔伯特空间、特征值和特征向量、厄米特矩阵和酉矩阵、张量积的向量空间;3.从古典到量子的飞跃,主要内容有古典的确定性系统、概率性系统、量子系统、集成系统;4.基本量子理论,主要有量子态、可观测性、度量和集成量子系统;5.结构框架,主要包括比特和量子比特、古典门、可逆门和量子门;6.算法,包括Deutsch算法、Deutsch-Jozsa算法、Simon的周期算法、Grover搜索算法和Shor因子分解算法;7.程序设计,包括量子世界的程序设计、量子汇编程序设计、面向高级量子程序设计和先于量子计算机的量子计算;8.理论计算科学,包括确定和非确定计算、概率性计算和量子计算;9.密码学,包括古典密码学、量子密钥交换的三个协议(BB84协议、B92协议和EPR协议)、量子电子传输;10.信息论,主要内容有古典信息和Shannon熵值、量子信息和冯•诺依曼熵值、古典和量子数据压缩、错误更新码;11.硬件,主要包括量子硬件的目标和挑战、量子计算机的实现、离子捕集器、线性光学、NMR与超导体和量子器件的未来。最后给出了5个附录,附录A量子计算的历史,介绍了量子计算领域中的重要文献;附录B习题解答;附录C 使用MATLAB进行量子计算实验;附录D 了解量子最新进展的途径:量子计算的网站和文献;附录E选题报告。
本书适合计算机科学的本科学生和相关研究人员,也适合各级科研人员自学。
陈涛,硕士
(中国传媒大学理学院)
Chen Tao,Master
第8篇：量子力学的定义范文
量子物理学的进展表明，普朗克常数h是量子物理学的重要常数，凡是涉及量子效应的一切物理量都与它有关，h不仅必然成为微观粒子运动特征的定量标准，而且成为划分量子物理与经典物理的定量界限（正如C是划分相对论与非相对论的定量界限一样）。如果物理体系具有作用量纲的物理量与h可相比拟，则该体系的行为必须在量子力学的框架内描述；反之，如果物理体系具有作用量纲的物理量远大于h，则经典物理学的规律就在足够的精确度对该体系有效。普朗克常数h的深刻含义和重要地位，使之得以跻身基本物理常数之列。
普朗克常数h的一个意外而有趣的含义在于，它是一个直接关系到宇宙存在形式的基本常数。宇宙中广泛存在着有形的物质与辐射，其间的能量交换（如物体发光或吸收光）遵从一条物理原理，即能量按自由度均分。如果不存在普朗克常数，即若h=0，则表明辐射与有形物质之间的能量交换可任意进行。由于辐射的自由度与频率的平方成正比，随着频率增高，辐射自由度在数量上是没有上限的。因此，辐射通过与有形物质的能量交换，将不断地从有形物质中吸取能量，最终导致有形物质的毁灭。于是，整个宇宙只剩下辐射，没有原子、分子，没有气体、液体、固体等，生命与人类当然无从谈及。幸而普朗克常数h不为零，辐射的能量是不连续的，存在着ε=hv的能量台阶，波长越短频率越高的辐射其能量台阶越高，在与有形物质的能量交换中越不起作用，相应的辐射自由度冻结，从而使有形物质与幅射的能量交换受到限制，两者才能达到平衡，我们这个宇宙才能以当今丰富多采的形式存在下去。
下面介绍一下近代精确测量C和h的方法。
测量真空中光速的精确方法是，直接测量激光的频率ν和真空波长λ，由两者乘积得出真空光C。1972年，通过测量甲烷谱线的频率与真空波长，得出真空中光速为c=299792458±1.2米/秒。1983年第17届国际计量大会规定新的米定义为：“米是1/299792458秒的时间间隔内光在真空中行程的长度。”由于光速是定义，不确定度为零，从此不再需要任何测量，结束了300多年精密测量C的历史。
第9篇：量子力学的定义范文
关键词： 普通高校 材料学专业 大学物理课程 教学改革
物理学是最基本的、包罗万象的一门学科，它对整个科学的发展有着深远的影响。物理是材料学发展的基础，材料学的发展离不开物理，最新的研究方向更是从偏重化学试验转向偏重物理分析。因为物理学在所有现象中起着基本的作用，许多领域的学生都要学习物理学。大学物理课程不仅可以提供物理学的基本内容，而且可以训练学生的实验、计算、逻辑思维等方面的能力，培养学生分析问题、解决问题的能力。可由于课时限制，大部分学生无法在课堂上完成全部的大学物理内容的学习，无法有效建立起比较完整的物理思想。因此，有必要对现有的课程体系和教学内容作出调整、压缩、补充，进一步提高普通高校的教育质量。
1.普通高校大学物理教学现状分析
1.1学生缺乏学习动力
当今社会功利主义思想盛行，大部分学生在学学物理时，不能理解其重要性，认为专业和以后的工作都与大学物理没什么联系，只为拿到学分勉强学习。上课不认真、学习其他课程甚至逃课，课后抄袭作业甚至不写作业，考试时作弊等现象比比皆是。
1.2教材更新速度慢
目前，大部分学校使用的教材都是沿用上个世纪的教材体系，只添加少许现代科技发展的简介，缺乏足够的吸引力，太多的内容与现在日益减少的课时存在矛盾。
1.3对各学科内容无差异
现在，绝大部分学校在安排大学物理课程时，都是由物理系统一安排，对各专业、学科不加区分，让学生无法体会本门课程与自身专业的联系，从而无法激发学生的学习兴趣［1］。
2.普通高校材料学专业大学物理教学改革的探索
2.1普通高校材料学专业大学物理教学改革的主要依据
材料学的发展离不开物理。材料学离开物理就会走入歧途，物理学不仅对现有材料学问题有着指导性作用，而且能影响材料学朝着梦想不到的方向前进。
相对而言，材料学学习更加枯燥、深奥，缺少趣味性，强调的是抽象思维和实践结果；而物理则形象、系统得许多。大学物理解决的问题相比中学时所学的更实际，大部分是为解决日常生活中常见的现象、问题。少了对数学公式的严密证明，主要是要了解公式的物理意义及其实用性，因而更有趣味性，更能激发学生的学习兴趣。
现在大部分物理老师把物理当数学来讲，将物理本身的趣味性全部丢弃，而着重于物理规律内在的联系和整个物理体系的严密性，无法充分调动学生的主观能动性，达不到好的教学效果。材料学专业的同学相对其他专业的学生，要求对物理学工具掌握得更好，并有一定的逻辑推理能力，所以讲课时可以更注重对物理现象的描述、分析，并由此建立方程的物理过程的讲解，而对具体解题过程弱化处理，帮助学生建立一定的物理思想，能用物理学工具解决材料学问题。
2.2普通高校大学物理教学改革的具体建议
我结合教学经验，建议针对材料学专业学生将大学物理课程内容做如下补充和调整。
2.2.1数学篇。
在课程开始前，要补充相关数学知识。材料学专业的学生，一般大学物理开得早，高等数学还没有学完整，而大学物理课程是建筑在高等材料学基础上的，在物理课前补充说明相应的数学知识是很有必要的。否则学生们在理解问题的物理过程时，会因为数学知识不足而不能理解整个解题过程，教学效果也会很不理想。
这部分知识主要是重建微元概念及矢量模式。与纯数学不同，物理中的数学公式、变量更强调物理意义，一些量可以存在于数学中，却因为没有物理意义，必须在物理问题中舍去。最简单常见的就是物理中一般是不存在负数时间的，但数学中却允许它存在，在介绍微元概念时要区别于数学中的概念，强调它们的物理意义。在建立方程时更要关注是否有物理意义，方程两边量纲是否一致，等等。
另一个要重建的就是矢量概念，数学中矢量重点在于代数结果，忽略了方向问题。物理课前要重点强调矢量运算时结果的方向变化。
2.2.2力学、狭义相对论篇。
力学部分知识是经典物理的基础，也是同学们在高中阶段有所了解的部分，但大学物理增加了知识容量，可以解决一些更加实际的问题。这部分知识的重点在于物理概念的由来、原始定义、使用范围。利用物理规律，大部分现实问题可以通过建立合适的数学模型得以解决。对材料学专业的同学，更多练习要利用原始概念通过微积分计算物理量，而对各种守恒规律简化计算的练习可适量减少。
除了传统的内容外，对材料学专业的同学可以适量补充流体力学、材料力学的内容，让同学们熟悉矩阵运算的方法。
而狭义相对论与材料学关系不大且难以理解，可略去不讲。
2.2.3光学篇。
通用教材中力学部分大都包括振动、波动内容，介绍完这部分可以直接讲解光学内容。因为力学部分补充了大量内容，按一般习惯讲解热学部分或是电磁学部分，课时不够，讲解不充分，效果也不好。尤其对材料学专业学生，热学部分是需要重点介绍的，涉及概率统计的内容，如果放在第一学期是讲不完的，到第二学期再接着讲学生大都忘得差不多了，所以不如先讲解光学部分，可以完整讲完，这样有助于学生建立比较完整的概念体系。
此外，在波动部分大部分教材都没有涉及波速的问题，而材料力学牵涉到波速的问题，所以应该对波速只取决于介质本身性质，而与其传递的振动无关做一个简单的推导。
对材料学专业的学生，光学部分应着重介绍光谱分析与应用方面，并对最新的材料检验手段及其基本原理稍做介绍。
第一学期包括上述三个部分的内容，重点在于让学生们理解物理定义，掌握各定义、定理、定律之间的逻辑关系，了解抽象的材料学公式中蕴含的物理意义，培养学生的物理思维能力，能对实际问题提出其中包含的物理过程并寻找物理解释。
2.2.4热学篇。
帮助学生理解概率统计在科学研究领域的作用。在微观领域，由于参与的粒子量巨大，已经无法利用分析单个粒子的物理性质再外推到整个系统的传统做法，必须用到统计概念，理解大量的偶然性中蕴含的必然性，看到完全无规则的微观粒子却在系统的宏观层面显示出了稳恒的现象特征。
在介绍热力学第一定律时补充焓的概念，介绍热力学第二定律时补充熵的概念，因为熵与焓都是材料学中常用的表征材料特性的物理量。
2.2.5电磁学篇。
电磁学体系相对完整、严密，可在数学上完成推导并严格证明。讲解时要避免上成数学课，必须强调物理概念、过程、思想。同时要说明所有的规律不仅是推导出来的，而且是经过实验证实的，要简要介绍对应的实验方法、仪器、结论，并要看到数学工具对物理学发展的积极作用――有时可以预测还没被发现的物理现象、规律，可以应用到以后的材料学研究中。但这部分内容整体上与材料学关系不太密切，可以略讲，留出时间讲解量子力学部分。
2.2.6量子力学篇。
这两部分内容相对材料学专业学生关系重大，且内容复杂，如时间不够，可仅介绍其基本思想、理论、方法，以及具体应用；如果时间充裕，最好可以系统、详尽地介绍量子力学及原子物理初步的知识，引入一部分固体物理的内容，着重介绍分析问题的方法、步骤，对材料专业的学生更有帮助。
普通高校的学生学学物理的主动性一般，大部分学生还是沿用高中时期的学习方式跟随老师的课堂教学学习。大学物理课程内容多，无法对学生一一详细介绍。为保证一定的学习效果，必须对课本内容有所取舍。因为什么都教的结果必然是学生什么都学不会，不如大胆取舍，让学生对所教授的内容有系统的、深入的了解。
参考文献：
