量子力学概述精选(九篇)

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第1篇：量子力学概述范文

随着高科技的发展，手机、笔记本、平板电脑等小型电子设备在我们的生活中得到了广泛应用，以晶体管为中心的半导体技术使这些成为可能。固态晶体管的发明已成为人类在过去一个世纪中最重要的科技进步，其影响力遍及我们生活的各个方面。

将电子设备的尺度再降低一个等级，就到了纳米层次，在纳米维度上理解电流的特性越来越重要。本书力求对从宏观尺度到原子层次的传输现象做一个深入浅出的概述。有两种方法可以制造纳米尺度的设备，一种是自上而下的方法，这种方法在半导体工业中已被成功应用，另一种是自下而上的方法，这种方法正是目前纳米科学研究的前沿。自下而上的纳米技术并不能完全取代自上而下的技术，两者往往相辅相成。但无论哪种方法，都需要深刻理解纳米尺度的传输效应。

本书共分为6章：1.量子力学的基本概念及其与材料电特性的关系，并从量子力学角度对电阻和晶体管中的传输效应进行了解释；2.从量子力学角度阐述了电流、电压和电阻之间的量子特征关系；3.量子与宏观区域的边界，并介绍了几何、尺寸和微观结构是如何影响纳米尺度下的阻抗特性的；4.用于在纳米尺度下探测结构电特性的技术――扫描探针显微镜方法；5.电流产生的负面效应――纳米线中的热效应和电子迁移，这些负面效应非常重要，因为微处理器中晶体管的收缩会造成它们之间的连接体也产生收缩，而纳米尺度上小线的回弹性与微米尺度上长线的回弹性不同；6.分子电子学，通过对这一领域的研究有望实现新型的电路功能。

本书可作为量子力学、扫描探针显微镜法和电子传输的入门参考书。

第2篇：量子力学概述范文

在霍尔效应发现约100年后，1980年，德国科学家冯・克利青发现了“整数量子霍尔效应”，并于1985年获得诺贝尔物理学奖。1982年，美籍华裔物理学家崔琦、美国物理学家施特默等发现“分数量子霍尔效应”，不久由美国物理学家劳弗林给出了理论解释，并且他预言存在带有分数电荷的准粒子，该预言在1997年得到了实验证实。他们三个人共同获得1998年诺贝尔物理学奖。

1988年，美国物理学家霍尔丹提出可能存在不需要外磁场的量子霍尔效应，这一点对量子霍尔效应的实际应用有极为重要的意义。但是多年来一直未能找到能实现这一特殊量子效应的材料体系和具体物理途径，使得这种“量子反常霍尔效应”的探索成为多年来该领域的一个的极具挑战性的任务。最近，中国科学家在这方面取得了一些突破性进展，引起了国内外广泛的关注。

量子霍尔效应是凝聚态物理中一种非常奇特的现象，它是一种典型的宏观量子效应，是微观电子世界的量子行为在宏观尺度上的一个完美体现。它不仅深刻地反映了物理学的基本原理，也使物理学乃至数学的拓扑研究中一些现代概念得到了具体的实现，同时还提供了实现凝聚态物理与粒子物理交叉的难得的机会。作者认为它值得做为物理学所有相关专业的研究生修习的一门课程。

本书是以服务于教学为宗旨的一部教科书，对于量子霍尔效应涉及的各方面知识和最新发展起来的一些新概念给出了启发性的、全面而自成系统的阐述。本书的第1版于2000年出版，7年之后考虑到该领域在理论与实验方面取得的许多新的进展，作者于2008年出版了该书的第2版，对第1版进行了全面修订，不仅增加了一些章节，有的部分被完全改写了。（对于第2版的评介，请参考本刊2008年第8期。该书于2012年底由北京大学出版社影印出版。）这里评介的是2013年出版的第3版。

与第2版相比，第3版内容由原4个部分扩充为5个部分，由32章扩充为41章。第1部分 量子场论，包括第1-8章：1.量子力学；2.量子场论；3.正则量子化；4.自发对称性破缺；5.电磁场；6.Dirac场；7.拓朴孤子；8.任意子。第2部分为单层量子霍尔系统，包括第9-22章：9.单层量子霍尔系统概述；10.兰道量子化；11.量子霍尔效应；12.准粒子与活化能；13.复合粒子场论；14.复合玻色子和半经典分析；15.量子霍尔铁磁体；16.自旋结构；17.分数量子霍尔状态的阶梯；18.边缘效应；19在更高阶兰道能级中的带和泡；20.石墨烯中的量子霍尔效应；21.聚硅烷（Silicene）中的量子霍尔效应； 22.拓扑绝缘子和无兰道能级的量子霍尔效应。第3部分为双层量子霍尔系统，包括第23-29章：23.双层量子霍尔系统概述；24.SU（2）赝自施结构；25.双层锁定态；26.层间相干与约瑟夫森效应；27.有公度相与非公度相； 28.SU（4）量子霍尔铁磁体； 29.υ=2的双层量子霍耳系统。第4部分 微观理论，包括第30-34章：30.微观理论概述；31.非对易几何学；32.兰道能级投影；33.非对易孤子；34.交换相互作用和等效理论。第5部分 最新的实验进展，包括35-41 章：35.新的实验进展概述； 36.量子霍尔态的实空间观测； 37.整数与分数量子霍尔系统的集团激发；38.量子霍尔区的超精细相互作用； 39.微波诱导非平衡现象； 40.电子双层超流现象；41.ZnO中的量子霍尔效应。

书末有一个附录，收集了16项书中提到的数学知识的介绍，并分别给出了简明扼要的证明。对于使用全文有很大帮助。

本书内容非常丰富、新颖，论述异常深入细致，适用于凝聚态物理、粒子物理、理论物理及数学物理的研究生做为教材，对相关领域的研究人员也是一本很重要的参考书。

第3篇：量子力学概述范文

   课余时间，我饶有兴趣的简读了一本畅销全世界的科学著作——《时间简史》，其作者是当代著名的宇宙学家、理论物理学家——斯蒂芬·威廉·霍金。这本科学著作可以说得上是将爱因斯坦的《广义相对论》和量子力学结合得最完美的一本书，除这点之外，此书还详细地阐述了黑洞效应和大爆炸及宇宙奇点问题。

   倘若这本书以数学公式、证明过程和科学术语为主，那么我认为它不可能这么畅销全世界。这本书正是以它通俗的语言文字、幽默的插图、强有力的论证过程和独特的思维方式将读者带入广漠无垠的宇宙，去体会黑洞边缘的神秘，去感受大爆炸的壮阔，发人思考，引人入胜。

   《时间简史》的重点就是概述黑洞和宇宙奇点大爆炸理论，它从爱因斯坦的相对论开始一步一步的探讨，补充了广义相对论中的一些不足。作者认为宇宙是从一个密度、时空曲率无限大的奇点通过大爆炸而开始的，在大爆炸中，物质的温度非常高。在随后过去的一秒钟中，宇宙的温度急剧下降，下降到大约100亿摄氏度，于此同时也在不断地膨胀，就使得正电子和反电子（带正电荷的电子）互相碰撞以此湮灭，并释放出大量光粒子，来维护宇宙的平衡。到了后来，得以有强力的作用从而使物质不断聚拢，聚拢，这就形成了古老的星球和星际物质。我们的地球，也是通过这样的物质聚拢才形成的。

   而书中的另一伟大成就是对黑洞的研究，黑洞最开始是爱因斯坦在《相对论》一书中作出的一个预测，他假设如果存在一空间的曲率非常大，物体的逃逸速度非常快，快到连光也不能逃离这样的空间。那么这样的空间可以称之为“黑洞”。但他认为既然连光也不能逃离黑洞，那么我们也无法观测到它，它名副其实是一个非常黑的洞。但霍金结合了爱因斯坦的相对论和量子理论后提出：黑洞其实不“黑”，它可以放射出正反粒子，而且它还有这很高的温度。正因为它放射出的正反粒子互相湮灭了，所以我们很难观测到它。黑洞以极高的速度放射能量，当能量耗尽时则会向宇宙大爆炸那样从一个奇点发生强烈的爆炸，并在宇宙中消亡。

   从这本书中我不仅独到的是宇宙物理知识，我还读到了一种敢于同命运抗争，顽强不屈和乐观向上的人生态度。众所周知，霍金出这本书时已是全身瘫痪，可以活动的仅是3只手指。在这样的条件下他凭着那充满智慧与知识的大脑，毅然对宇宙发出思索，对真理发出挑战。最后他成功了，出版了这傲然屹立于科学文献之林的伟大著作。霍金对于真理执着追求的态度是一种至高的精神，也是我们每个人都要仰视的不灭光辉。

   这个暑假，读完了《时间简史》，我才知道自己在这个物理学大师面前是有多么的渺小，斯蒂芬霍金。大师带给我们的，是物理学的精华，根据他的文字，我有一些自己的想法。

   首先是书里面提到的思想，这种思想对于现代物理学的进步有重大的意义，既将经典广义相对论与量子理论的结合。现代物理学近百年的发展史来看，许多人都在做类似的尝试，包括爱因斯坦他自己也在做与量子理论相和谐的相对论的延伸理论，不过他知难而退了，最后他把目光又放在了宇宙常数上，这是这个天才的失败之处。不少人为了量子理论和相对论的和谐，做了许多边缘学科，但我个人认为，都不如霍金大师做的那么彻底——量子引力论，量子是物质粒子的非连续运动，而所有的量子困惑都起源于这种非连续运动。量子理论与引力的结合，即量子引力理论，目前还处于研究阶段。这种理论的历史说来话长，著名的广义相对论家彭罗斯在昌德拉塞卡解出Dirac方程后，和霍金一道证明了黑洞的面积定理，随后霍金做出了黑洞热辐射定理，既从黑洞面积的非减性能让人自然而然的想起叫做熵的物理量，黑洞处也具有熵的`特性。

   从数学角度来看，不管量子引力论是不是大统一理论，但它有它的意义，对物理学有很好的影响。

   霍金对于时间箭头的描述十分有趣，让我不禁想起曾经寻根究底的哲学与科学理论齐头并进的时代，但是现在科学对于哲学家来说，太具有数学化了，使得维特根斯坦都说：哲学只剩下了分析语言了。

  

   由于暑假里韩教师让我们再看一本数学故事书，所以上个星期天，我就硬拉着爸爸到上海书城给我买书。我想：一向都十分热爱数学，并且又很喜欢看书的爸爸，必须能为我挑出一本适宜我看的书。果然，爸爸立刻为我挑出了一本他中意的书——《时间简史》。

   这本《时间简史》是由著名的史蒂芬·霍金所写的。书名叫做《时间简史》，那么书中所写的.一切自然是和时间有关的了。为了讲明时间，作者从宇宙开始写起，而后说到空间，而后又说到黑洞，而后再说到虫洞，最终才得到了结论。书中的语言都充满了知识性与专业性，让我感到懵懵懂懂的。虽然如此，但我似乎也了解到了时间。如果让我结合书中的话来谈谈时间，那我会说：时间确实能够是一种物质，因为万物皆是物质，如果时间不是物质，它也就失去了存在的意义，但很明显，它对于我们无比重要，我们也无法离开时间。用书中的一句深奥经典的话来概括时间：时间也许是不朽的，至少在我们这些生命短暂的物质看来，那确实是不朽的，它在特定的时间和空间内产生一个点，就这样无数个点连接在一齐，变成线，变成面，就无限制地编织下去，直到宇宙的结束，如果那宇宙没有结束，也就继续不朽地编织下去，做那宇宙创造者的寿衣。

   我觉得这本书不太适合我看，毕竟我还没有学过物理，对书中所说的一切都还不理解，但我明白，这是一本对我们人类来讲相当重要的书。我想：等我长大一点了之后，再读一遍这本书，到时候必须能掌握书中所说的知识。

   其实初读《时光简史》只是正因它是霍金的著作，只是为了在闲暇之余与兄弟姐妹之间有一点谈资罢了，不得不说这样的科学著作实在难懂，相比我的张爱玲，三毛，刘墉来说却是枯燥了一些，但它仍深深的吸引了我。将我引向了充满幻想的未来。

   说它单调是正因它没有平平仄仄的语调，没有风花雪月的场景，没有催人泪写的辞藻，但他，却拥有极严谨的的探索科学的态度，以一种严谨的口吻向咱们叙述着蔚蓝的宇宙，神秘的黑洞。父亲不止一次的提醒我说我再也看不懂这么深奥的著作，开始我还不以为然，渐渐的我发现我只能读懂其中一点，而绝大部分仍是懵懵懂懂。

   斯蒂芬·威廉·霍金，一个极平凡的人，他正因在21岁时不幸患上了会使肌肉萎缩的卢伽雷氏症，因此被禁锢在轮椅上，只有三根手指能够活动。1985年，因患肺炎做了穿气管手术，彻底被剥夺了说话的功能，演讲和问答只能透过语音合成器来完成。但他的智慧弥补了先天的不足，轮椅上的他还是可爱的，值得我敬佩的。30岁，他考查黑洞附近的量子效应，发现黑洞会像黑体一样发出辐射，其辐射的温度和黑洞质量成反比，这样黑洞就会正因辐射而慢慢变小，而温度却越变越高，最后以爆炸而告终。黑洞辐射的发现具有极其基本的好处，它将引力、量子力学和统计力学统一在一齐。

   霍金的魅力不仅仅在于他是一个充满传奇色彩的物理天才，也正因他是一个令人折服的生活强者。他不断求索的科学精神和勇敢顽强的人格力量深深地吸引了每一个知道他的人。患有肌肉萎缩性侧索硬化症的他，几乎全身瘫痪，不能发音。但他仍出版了《时刻简史》，成为全球最畅销的科普著作之一。对于这本书我实在做不出自我的评价，正因，可能在之后的几年，我才能读懂这本书，但是我能感受到这字里行间的一份坚持，一份严谨，甚至一份心酸。

   其实更多的我将这本书当作科幻小说来看，书里就是一个未知的世界，《时刻简史》中，霍金念念不忘的就是大统一理论，这是爱因斯坦未尽的梦想。霍金在本书中坦言，不能用单独的美妙的公式描述和预测宇宙的每一件事情，正因量子理论的测不准原理决定了宇宙是不确定性和确定性统一的。在本书中，霍金透过地图模型来说明宇宙的多样性可能需要一组理论来进行描述。

第4篇：量子力学概述范文

关键词：非标准分析；图论；拓扑空间；概率论；物理学

一、非标准分析概述

牛顿与Leibnizi在创建微积分时，虚构了无穷小数及无穷大数。他们打破常规的想法，推动了数学的发展。但是，那时对无穷小的解释相当含糊，因此一些数学家不信任无穷小量这种方法。许多学者认为：无穷小缺乏必要的理论基础。后来，柯西等终于寻找到“ε-δ方法”，回避了无穷小，解决了微积分的内在的根本的矛盾，也显示了有限和无限的关系，但此方法仍有瑕疵，因为传统的阿基米德域R是容纳不了无穷小数，所以必须想办法将数学从阿基米德的性质中解放出来，数学才会有更长远的发展。经过学者们不断地探索，1960年罗宾逊发现：模型论中的一些成果和分析学中的无穷小数有着内在的联系，因此他将实数域扩张为超实数域，从而建立了一门新的学科——非标准分析，使300年来一直被大家争论的无穷小数问题得到了解决，进而为微积分奠定了一定的理论基础。我国学者李邦河院士运用非标准分析的方法建立了广义函数理论；冯汉桥教授利用非标准分析理论，对隐函数及内超实度量空间结构等进行了探索，他们所取得的成果对国际非标准分析的研究做出了突出的贡献。从整个非标准分析的产生过程可以看出，非标准分析实际上是微分学逐渐完善的产物。

二、非标准分析的应用

随着非标准分析理论的完善，非标准分析在图论、概率论、物理学、拓扑学等都有着广泛的应用。

（一）非标准分析在图论中的应用图论的快速发展使得有限图备受大家关注，其研究成果也不断涌现。一般来说，标准图论只限于有限图，方法也多为有限群、有限组合等。但近年来，学者逐渐重视了对无限图的研究，这是由于无限图的若干理论对数学的分支学科有着极为广泛的应用，而将非标准分析用于图论的研究，为图论的发展提供了更好的方法。首先可以运用非标准分析的方法定义*-有限图，得到一类为*-有限图的充要条件，利用转换原理把有限图的部分理论应用到*-有限图，将给定的无限图嵌入到某个*-有限图中，从而为无限图的理论研究提供了一种新的想法。

（二）非标准分析在拓扑空间中的应用1.在模糊拓扑空间中的若干应用国内外许多学者们首先对模糊集合及其相关运算进行了非标准扩张，从而把非标准分析的部分理论应用到了模糊数学中。在此基础上，随后又通过共点原理，将非标准扩大的模型应用到了模糊数学里，使非标准的扩大模型具备了模糊运算的若干表现形式，还定义了模糊拓扑空间的定义,运用非标准分析的一个重要工具———转换原理,对模糊滤子的极限点及其模糊滤子的收敛性进行了非标准的刻画，证明了N-单子、R-单子和Q-单子对应的逼近定理及其相互间的关系，最后部分学者还对模糊拓扑空间中的紧性等进行了非标准的刻画及证明，这些刻画深刻的体现了非标准分析方法的好处，也使模糊拓扑学原有的定义、结论更清晰明。2.在一致拓扑中的若干应用目前，国内外部分学者利用非标准分析的方法和理论，对一致空间上的函数及一致收敛进行了非标准的刻画，最终得到了一致空间上的函数的U-等度连续性、rs-连续性等若干结论，并在此基础上，得到了这四种连续性之间存在的关系。并利用非标准分析的方法及理论定义了紧一致空间，得到了此空间上紧映射的部分性质，还利用U-微连续的定理，对一致空间上的函数的逼近定理做出了更加简便的证明，对Cauchy滤子与一致结构单子两者之间存在的内在关系进行了讨论，得到了一致空间完备的充要条件，这些结果为今后继续探讨一致拓扑空间奠定了一定的基础。3.在线性拓扑中的若干应用众所周知，线性拓扑空间，是线性距离空间的更进一步推广。学者们利用非标准的方法和理论对集合的稠密、无处稠密等问题进行了非标准的刻画，并且利用这些结论证明了线性拓扑中凸包的部分性质。在Hausdorff拓扑中，通过非标准分析的方法及理论定义了集族上的Vietoris拓扑空间，还定义了两种不同的新单子：C、I单子，应用这两个单子对Haus-dorff拓扑中集网按Vietoris拓扑收敛的许多性质进行了讨论和研究，现有的结果为今后线性拓扑的更进一步发展做出了的贡献。

（三）非标准分析在概率论中的应用借助于非标准分析理论，首先建立了一个扩大模型中的内概率空间，由测度扩张定理，可以将其完备化，形成了Loeb概率空间，并且证明了存在*有限概率空间，而在标准的Radon空间上展开的概率论可以由Loeb概率空间得到。对于Loeb可测函数g，存在所谓可积的内函数G，使得0G=g,由此可知，概率论在本质上是可以通过*有限概率空间理论来表示。通过非标准分析理论建立起来的测度论基础，为概率论给出了一个严密性的数学叙述，并在此基础上正在做出新的研究。

（四）非标准分析在物理学中的应用量子力学是物理学的一个分支，主要研究的是微观世界的运动的规律和状态，非标准分析理论为其研究提供了重要的方法。Dirac,Schwarz,Gelqand等许多数学家引入了奇异函数：点Delta函数，其基本观点是“*W的若干函数，它对于W中的若干函数具有筛取性质”，非标准分析理论使Delta函数定义中的一些漏洞得到了解决，被大家认可，从而为量子力学的研究注入了新的动力。

（五）非标准分析在经济学中的应用在规范经济学中，数学的用处确实不是很大，但近年来，数学在实证经济学中的应用越来越广泛，实证经济学主要研究的是：通过各种经济手段及其机构使得稀缺资源满足大众的需求。在此，利用非标准分析理论的方法，研究了一般经济均衡理论和经济核心理论，并且建立了数学模型下的竞争模型，也就是经济均衡模型。在此基础上，证明了经济均衡与经济核心相重合，使Edgeworth猜想得到了验证，当然，非标准分析对于经济的影响有待进一步的探讨。

三、结语

非标准分析理论是数学理论不断发展和完善的产物，是数学发展中相对独立的表现，虽然已经取得的些许成果，但是如何利用非标准分析理论的方法，更好地来研究其他学科中问题，这还需要国内外学者共同努力，相信非标准分析将会对各学科的发展产生更大的影响。

参考文献：

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［6］马春晖，史艳维，翟美娟.［0,1］-拓扑空间中T*分离性的非标准分析方法研究［J］.华中师范大学学报（自然科学版），2015（2）：167-170.

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［8］VieriBenci，MauroDiNasso.Alpha-theory:Anelementaryax-iomaticsfornonstandardanalysis［J］.ExpositionesMathematicae，2003（4）：355-386.

第5篇：量子力学概述范文

关键词半导体材料量子线量子点材料光子晶体

1半导体材料的战略地位

上世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命；上世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业，使人类进入了信息时代。超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功，彻底改变了光电器件的设计思想，使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。纳米科学技术的发展和应用，将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路，必将深刻地影响着世界的政治、经济格局和军事对抗的形式，彻底改变人们的生活方式。

2几种主要半导体材料的发展现状与趋势

2.1硅材料

从提高硅集成电路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）单晶的直径和减小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si发展的总趋势。目前直径为8英寸（200mm）的Si单晶已实现大规模工业生产，基于直径为12英寸（300mm）硅片的集成电路（IC‘s）技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前300mm，0.18μm工艺的硅ULSI生产线已经投入生产，300mm，0.13μm工艺生产线也将在2003年完成评估。18英寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片已在实验室研制成功，直径27英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。

从进一步提高硅IC‘S的速度和集成度看，研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。另外，SOI材料，包括智能剥离（Smartcut）和SIMOX材料等也发展很快。目前，直径8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在开发中。

理论分析指出30nm左右将是硅MOS集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题，更重要的是将受硅、SiO2自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高K介电绝缘材料（如用Si3N4等来替代SiO2），低K介电互连材料，用Cu代替Al引线以及采用系统集成芯片技术等来提高ULSI的集成度、运算速度和功能，但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。为此，人们除寻求基于全新原理的量子计算和DNA生物计算等之外，还把目光放在以GaAs、InP为基的化合物半导体材料，特别是二维超晶格、量子阱，一维量子线与零维量子点材料和可与硅平面工艺兼容GeSi合金材料等，这也是目前半导体材料研发的重点。

2.2GaAs和InP单晶材料

GaAs和InP与硅不同，它们都是直接带隙材料，具有电子饱和漂移速度高，耐高温，抗辐照等特点；在超高速、超高频、低功耗、低噪音器件和电路，特别在光电子器件和光电集成方面占有独特的优势。

目前，世界GaAs单晶的总年产量已超过200吨，其中以低位错密度的垂直梯度凝固法（VGF）和水平（HB）方法生长的2－3英寸的导电GaAs衬底材料为主；近年来，为满足高速移动通信的迫切需求，大直径（4，6和8英寸）的SI－GaAs发展很快。美国莫托罗拉公司正在筹建6英寸的SI－GaAs集成电路生产线。InP具有比GaAs更优越的高频性能，发展的速度更快，但研制直径3英寸以上大直径的InP单晶的关键技术尚未完全突破，价格居高不下。

GaAs和InP单晶的发展趋势是：

（1）。增大晶体直径，目前4英寸的SI－GaAs已用于生产，预计本世纪初的头几年直径为6英寸的SI－GaAs也将投入工业应用。

（2）。提高材料的电学和光学微区均匀性。

（3）。降低单晶的缺陷密度，特别是位错。

（4）。GaAs和InP单晶的VGF生长技术发展很快，很有可能成为主流技术。

2.3半导体超晶格、量子阱材料

半导体超薄层微结构材料是基于先进生长技术（MBE，MOCVD）的新一代人工构造材料。它以全新的概念改变着光电子和微电子器件的设计思想，出现了“电学和光学特性可剪裁”为特征的新范畴，是新一代固态量子器件的基础材料。

（1）Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料。

GaAIAs／GaAs，GaInAs／GaAs，AIGaInP／GaAs；GalnAs／InP，AlInAs／InP，InGaAsP／InP等GaAs、InP基晶格匹配和应变补偿材料体系已发展得相当成熟，已成功地用来制造超高速，超高频微电子器件和单片集成电路。高电子迁移率晶体管（HEMT），赝配高电子迁移率晶体管（P－HEMT）器件最好水平已达fmax=600GHz，输出功率58mW，功率增益6.4db；双异质结双极晶体管（HBT）的最高频率fmax也已高达500GHz，HEMT逻辑电路研制也发展很快。基于上述材料体系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探测器，红、黄、橙光发光二极管和红光激光器以及大功率半导体量子阱激光器已商品化；表面光发射器件和光双稳器件等也已达到或接近达到实用化水平。目前，研制高质量的1.5μm分布反馈（DFB）激光器和电吸收（EA）调制器单片集成InP基多量子阱材料和超高速驱动电路所需的低维结构材料是解决光纤通信瓶颈问题的关键，在实验室西门子公司已完成了80×40Gbps传输40km的实验。另外，用于制造准连续兆瓦级大功率激光阵列的高质量量子阱材料也受到人们的重视。

虽然常规量子阱结构端面发射激光器是目前光电子领域占统治地位的有源器件，但由于其有源区极薄（～0.01μm）端面光电灾变损伤，大电流电热烧毁和光束质量差一直是此类激光器的性能改善和功率提高的难题。采用多有源区量子级联耦合是解决此难题的有效途径之一。我国早在1999年，就研制成功980nmInGaAs带间量子级联激光器，输出功率达5W以上；2000年初，法国汤姆逊公司又报道了单个激光器准连续输出功率超过10瓦好结果。最近，我国的科研工作者又提出并开展了多有源区纵向光耦合垂直腔面发射激光器研究，这是一种具有高增益、极低阈值、高功率和高光束质量的新型激光器，在未来光通信、光互联与光电信息处理方面有着良好的应用前景。

为克服PN结半导体激光器的能隙对激光器波长范围的限制，1994年美国贝尔实验室发明了基于量子阱内子带跃迁和阱间共振隧穿的量子级联激光器，突破了半导体能隙对波长的限制。自从1994年InGaAs／InAIAs／InP量子级联激光器（QCLs）发明以来，Bell实验室等的科学家，在过去的7年多的时间里，QCLs在向大功率、高温和单膜工作等研究方面取得了显着的进展。2001年瑞士Neuchatel大学的科学家采用双声子共振和三量子阱有源区结构使波长为9.1μm的QCLs的工作温度高达312K，连续输出功率3mW.量子级联激光器的工作波长已覆盖近红外到远红外波段（3－87μm），并在光通信、超高分辨光谱、超高灵敏气体传感器、高速调制器和无线光学连接等方面显示出重要的应用前景。中科院上海微系统和信息技术研究所于1999年研制成功120K5μm和250K8μm的量子级联激光器；中科院半导体研究所于2000年又研制成功3.7μm室温准连续应变补偿量子级联激光器，使我国成为能研制这类高质量激光器材料为数不多的几个国家之一。

目前，Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料作为超薄层微结构材料发展的主流方向，正从直径3英寸向4英寸过渡；生产型的MBE和M0CVD设备已研制成功并投入使用，每台年生产能力可高达3.75×104片4英寸或1.5×104片6英寸。英国卡迪夫的MOCVD中心，法国的PicogigaMBE基地，美国的QED公司，Motorola公司，日本的富士通，NTT，索尼等都有这种外延材料出售。生产型MBE和MOCVD设备的成熟与应用，必然促进衬底材料设备和材料评价技术的发展。

（2）硅基应变异质结构材料。

硅基光、电器件集成一直是人们所追求的目标。但由于硅是间接带隙，如何提高硅基材料发光效率就成为一个亟待解决的问题。虽经多年研究，但进展缓慢。人们目前正致力于探索硅基纳米材料（纳米Si／SiO2），硅基SiGeC体系的Si1－yCy/Si1－xGex低维结构，Ge／Si量子点和量子点超晶格材料，Si／SiC量子点材料，GaN／BP／Si以及GaN／Si材料。最近，在GaN／Si上成功地研制出LED发光器件和有关纳米硅的受激放大现象的报道，使人们看到了一线希望。

另一方面，GeSi／Si应变层超晶格材料，因其在新一代移动通信上的重要应用前景，而成为目前硅基材料研究的主流。Si/GeSiMODFET和MOSFET的最高截止频率已达200GHz，HBT最高振荡频率为160GHz，噪音在10GHz下为0.9db，其性能可与GaAs器件相媲美。

尽管GaAs／Si和InP／Si是实现光电子集成理想的材料体系，但由于晶格失配和热膨胀系数等不同造成的高密度失配位错而导致器件性能退化和失效，防碍着它的使用化。最近，Motolora等公司宣称，他们在12英寸的硅衬底上，用钛酸锶作协变层（柔性层），成功的生长了器件级的GaAs外延薄膜，取得了突破性的进展。

2.4一维量子线、零维量子点半导体微结构材料

基于量子尺寸效应、量子干涉效应，量子隧穿效应和库仑阻效应以及非线性光学效应等的低维半导体材料是一种人工构造（通过能带工程实施）的新型半导体材料，是新一代微电子、光电子器件和电路的基础。它的发展与应用，极有可能触发新的技术革命。

目前低维半导体材料生长与制备主要集中在几个比较成熟的材料体系上，如GaAlAs／GaAs，In（Ga）As／GaAs，InGaAs／InAlAs／GaAs，InGaAs／InP，In（Ga）As／InAlAs／InP，InGaAsP／InAlAs／InP以及GeSi／Si等，并在纳米微电子和光电子研制方面取得了重大进展。俄罗斯约飞技术物理所MBE小组，柏林的俄德联合研制小组和中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的MBE小组等研制成功的In（Ga）As／GaAs高功率量子点激光器，工作波长lμm左右，单管室温连续输出功率高达3.6～4W.特别应当指出的是我国上述的MBE小组，2001年通过在高功率量子点激光器的有源区材料结构中引入应力缓解层，抑制了缺陷和位错的产生，提高了量子点激光器的工作寿命，室温下连续输出功率为1W时工作寿命超过5000小时，这是大功率激光器的一个关键参数，至今未见国外报道。

在单电子晶体管和单电子存贮器及其电路的研制方面也获得了重大进展，1994年日本NTT就研制成功沟道长度为30nm纳米单电子晶体管，并在150K观察到栅控源－漏电流振荡；1997年美国又报道了可在室温工作的单电子开关器件，1998年Yauo等人采用0.25微米工艺技术实现了128Mb的单电子存贮器原型样机的制造，这是在单电子器件在高密度存贮电路的应用方面迈出的关键一步。目前，基于量子点的自适应网络计算机，单光子源和应用于量子计算的量子比特的构建等方面的研究也正在进行中。

与半导体超晶格和量子点结构的生长制备相比，高度有序的半导体量子线的制备技术难度较大。中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的MBE小组，在继利用MBE技术和SK生长模式，成功地制备了高空间有序的InAs／InAI（Ga）As／InP的量子线和量子线超晶格结构的基础上，对InAs／InAlAs量子线超晶格的空间自对准（垂直或斜对准）的物理起因和生长控制进行了研究，取得了较大进展。

王中林教授领导的乔治亚理工大学的材料科学与工程系和化学与生物化学系的研究小组，基于无催化剂、控制生长条件的氧化物粉末的热蒸发技术，成功地合成了诸如ZnO、SnO2、In2O3和Ga2O3等一系列半导体氧化物纳米带，它们与具有圆柱对称截面的中空纳米管或纳米线不同，这些原生的纳米带呈现出高纯、结构均匀和单晶体，几乎无缺陷和位错；纳米线呈矩形截面，典型的宽度为20－300nm，宽厚比为5－10，长度可达数毫米。这种半导体氧化物纳米带是一个理想的材料体系，可以用来研究载流子维度受限的输运现象和基于它的功能器件制造。香港城市大学李述汤教授和瑞典隆德大学固体物理系纳米中心的LarsSamuelson教授领导的小组，分别在SiO2／Si和InAs／InP半导体量子线超晶格结构的生长制各方面也取得了重要进展。

低维半导体结构制备的方法很多，主要有：微结构材料生长和精细加工工艺相结合的方法，应变自组装量子线、量子点材料生长技术，图形化衬底和不同取向晶面选择生长技术，单原子操纵和加工技术，纳米结构的辐照制备技术，及其在沸石的笼子中、纳米碳管和溶液中等通过物理或化学方法制备量子点和量子线的技术等。目前发展的主要趋势是寻找原子级无损伤加工方法和纳米结构的应变自组装可控生长技术，以求获得大小、形状均匀、密度可控的无缺陷纳米结构。

2.5宽带隙半导体材料

宽带隙半导体材主要指的是金刚石，III族氮化物，碳化硅，立方氮化硼以及氧化物（ZnO等）及固溶体等，特别是SiC、GaN和金刚石薄膜等材料，因具有高热导率、高电子饱和漂移速度和大临界击穿电压等特点，成为研制高频大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子器件和电路的理想材料；在通信、汽车、航空、航天、石油开采以及国防等方面有着广泛的应用前景。另外，III族氮化物也是很好的光电子材料，在蓝、绿光发光二极管（LED）和紫、蓝、绿光激光器（LD）以及紫外探测器等应用方面也显示了广泛的应用前景。随着1993年GaN材料的P型掺杂突破，GaN基材料成为蓝绿光发光材料的研究热点。目前，GaN基蓝绿光发光二极管己商品化，GaN基LD也有商品出售，最大输出功率为0.5W.在微电子器件研制方面，GaN基FET的最高工作频率（fmax）已达140GHz，fT=67GHz，跨导为260ms／mm；HEMT器件也相继问世，发展很快。此外，256×256GaN基紫外光电焦平面阵列探测器也已研制成功。特别值得提出的是，日本Sumitomo电子工业有限公司2000年宣称，他们采用热力学方法已研制成功2英寸GaN单晶材料，这将有力的推动蓝光激光器和GaN基电子器件的发展。另外，近年来具有反常带隙弯曲的窄禁带InAsN，InGaAsN，GaNP和GaNAsP材料的研制也受到了重视，这是因为它们在长波长光通信用高T0光源和太阳能电池等方面显示了重要应用前景。

以Cree公司为代表的体SiC单晶的研制已取得突破性进展，2英寸的4H和6HSiC单晶与外延片，以及3英寸的4HSiC单晶己有商品出售；以SiC为GaN基材料衬低的蓝绿光LED业已上市，并参于与以蓝宝石为衬低的GaN基发光器件的竟争。其他SiC相关高温器件的研制也取得了长足的进步。目前存在的主要问题是材料中的缺陷密度高，且价格昂贵。

II－VI族兰绿光材料研制在徘徊了近30年后，于1990年美国3M公司成功地解决了II－VI族的P型掺杂难点而得到迅速发展。1991年3M公司利用MBE技术率先宣布了电注入（Zn，Cd）Se／ZnSe兰光激光器在77K（495nm）脉冲输出功率100mW的消息，开始了II－VI族兰绿光半导体激光（材料）器件研制的。经过多年的努力，目前ZnSe基II－VI族兰绿光激光器的寿命虽已超过1000小时，但离使用差距尚大，加之GaN基材料的迅速发展和应用，使II－VI族兰绿光材料研制步伐有所变缓。提高有源区材料的完整性，特别是要降低由非化学配比导致的点缺陷密度和进一步降低失配位错和解决欧姆接触等问题，仍是该材料体系走向实用化前必须要解决的问题。

宽带隙半导体异质结构材料往往也是典型的大失配异质结构材料，所谓大失配异质结构材料是指晶格常数、热膨胀系数或晶体的对称性等物理参数有较大差异的材料体系，如GaN／蓝宝石（Sapphire），SiC／Si和GaN／Si等。大晶格失配引发界面处大量位错和缺陷的产生，极大地影响着微结构材料的光电性能及其器件应用。如何避免和消除这一负面影响，是目前材料制备中的一个迫切要解决的关键科学问题。这个问题的解泱，必将大大地拓宽材料的可选择余地，开辟新的应用领域。

目前，除SiC单晶衬低材料，GaN基蓝光LED材料和器件已有商品出售外，大多数高温半导体材料仍处在实验室研制阶段，不少影响这类材料发展的关键问题，如GaN衬底，ZnO单晶簿膜制备，P型掺杂和欧姆电极接触，单晶金刚石薄膜生长与N型掺杂，II－VI族材料的退化机理等仍是制约这些材料实用化的关键问题，国内外虽已做了大量的研究，至今尚未取得重大突破。

3光子晶体

光子晶体是一种人工微结构材料，介电常数周期的被调制在与工作波长相比拟的尺度，来自结构单元的散射波的多重干涉形成一个光子带隙，与半导体材料的电子能隙相似，并可用类似于固态晶体中的能带论来描述三维周期介电结构中光波的传播，相应光子晶体光带隙（禁带）能量的光波模式在其中的传播是被禁止的。如果光子晶体的周期性被破坏，那么在禁带中也会引入所谓的“施主”和“受主”模，光子态密度随光子晶体维度降低而量子化。如三维受限的“受主”掺杂的光子晶体有希望制成非常高Q值的单模微腔，从而为研制高质量微腔激光器开辟新的途径。光子晶体的制备方法主要有：聚焦离子束（FIB）结合脉冲激光蒸发方法，即先用脉冲激光蒸发制备如Ag/MnO多层膜，再用FIB注入隔离形成一维或二维平面阵列光子晶体；基于功能粒子（磁性纳米颗粒Fe2O3，发光纳米颗粒CdS和介电纳米颗粒TiO2）和共轭高分子的自组装方法，可形成适用于可光范围的三维纳米颗粒光子晶体；二维多空硅也可制作成一个理想的3－5μm和1.5μm光子带隙材料等。目前，二维光子晶体制造已取得很大进展，但三维光子晶体的研究，仍是一个具有挑战性的课题。最近，Campbell等人提出了全息光栅光刻的方法来制造三维光子晶体，取得了进展。

4量子比特构建与材料

随着微电子技术的发展，计算机芯片集成度不断增高，器件尺寸越来越小（nm尺度）并最终将受到器件工作原理和工艺技术限制，而无法满足人类对更大信息量的需求。为此，发展基于全新原理和结构的功能强大的计算机是21世纪人类面临的巨大挑战之一。1994年Shor基于量子态叠加性提出的量子并行算法并证明可轻而易举地破译目前广泛使用的公开密钥Rivest，Shamir和Adlman（RSA）体系，引起了人们的广泛重视。

所谓量子计算机是应用量子力学原理进行计的装置，理论上讲它比传统计算机有更快的运算速度，更大信息传递量和更高信息安全保障，有可能超越目前计算机理想极限。实现量子比特构造和量子计算机的设想方案很多，其中最引人注目的是Kane最近提出的一个实现大规模量子计算的方案。其核心是利用硅纳米电子器件中磷施主核自旋进行信息编码，通过外加电场控制核自旋间相互作用实现其逻辑运算，自旋测量是由自旋极化电子电流来完成，计算机要工作在mK的低温下。

这种量子计算机的最终实现依赖于与硅平面工艺兼容的硅纳米电子技术的发展。除此之外，为了避免杂质对磷核自旋的干扰，必需使用高纯（无杂质）和不存在核自旋不等于零的硅同位素（29Si）的硅单晶；减小SiO2绝缘层的无序涨落以及如何在硅里掺入规则的磷原子阵列等是实现量子计算的关键。量子态在传输，处理和存储过程中可能因环境的耦合（干扰），而从量子叠加态演化成经典的混合态，即所谓失去相干，特别是在大规模计算中能否始终保持量子态间的相干是量子计算机走向实用化前所必需克服的难题。

5发展我国半导体材料的几点建议

鉴于我国目前的工业基础，国力和半导体材料的发展水平，提出以下发展建议供参考。

5.1硅单晶和外延材料硅材料作为微电子技术的主导地位

至少到本世纪中叶都不会改变，至今国内各大集成电路制造厂家所需的硅片基本上是依赖进口。目前国内虽已可拉制8英寸的硅单晶和小批量生产6英寸的硅外延片，然而都未形成稳定的批量生产能力，更谈不上规模生产。建议国家集中人力和财力，首先开展8英寸硅单晶实用化和6英寸硅外延片研究开发，在“十五”的后期，争取做到8英寸集成电路生产线用硅单晶材料的国产化，并有6～8英寸硅片的批量供片能力。到2010年左右，我国应有8～12英寸硅单晶、片材和8英寸硅外延片的规模生产能力；更大直径的硅单晶、片材和外延片也应及时布点研制。另外，硅多晶材料生产基地及其相配套的高纯石英、气体和化学试剂等也必需同时给以重视，只有这样，才能逐步改观我国微电子技术的落后局面，进入世界发达国家之林。

5.2GaAs及其有关化合物半导体单晶材料发展建议

GaAs、InP等单晶材料同国外的差距主要表现在拉晶和晶片加工设备落后，没有形成生产能力。相信在国家各部委的统一组织、领导下，并争取企业介入，建立我国自己的研究、开发和生产联合体，取各家之长，分工协作，到2010年赶上世界先进水平是可能的。要达到上述目的，到“十五”末应形成以4英寸单晶为主2－3吨／年的SI－GaAs和3－5吨／年掺杂GaAs、InP单晶和开盒就用晶片的生产能力，以满足我国不断发展的微电子和光电子工业的需术。到2010年，应当实现4英寸GaAs生产线的国产化，并具有满足6英寸线的供片能力。

5.3发展超晶格、量子阱和一维、零维半导体微结构材料的建议

（1）超晶格、量子阱材料从目前我国国力和我们已有的基础出发，应以三基色（超高亮度红、绿和蓝光）材料和光通信材料为主攻方向，并兼顾新一代微电子器件和电路的需求，加强MBE和MOCVD两个基地的建设，引进必要的适合批量生产的工业型MBE和MOCVD设备并着重致力于GaAlAs／GaAs，InGaAlP／InGaP，GaN基蓝绿光材料，InGaAs／InP和InGaAsP／InP等材料体系的实用化研究是当务之急，争取在“十五”末，能满足国内2、3和4英寸GaAs生产线所需要的异质结材料。到2010年，每年能具备至少100万平方英寸MBE和MOCVD微电子和光电子微结构材料的生产能力。达到本世纪初的国际水平。

宽带隙高温半导体材料如SiC，GaN基微电子材料和单晶金刚石薄膜以及ZnO等材料也应择优布点，分别做好研究与开发工作。

（2）一维和零维半导体材料的发展设想。基于低维半导体微结构材料的固态纳米量子器件，目前虽然仍处在预研阶段，但极其重要，极有可能触发微电子、光电子技术新的革命。低维量子器件的制造依赖于低维结构材料生长和纳米加工技术的进步，而纳米结构材料的质量又很大程度上取决于生长和制备技术的水平。因而，集中人力、物力建设我国自己的纳米科学与技术研究发展中心就成为了成败的关键。具体目标是，“十五”末，在半导体量子线、量子点材料制备，量子器件研制和系统集成等若干个重要研究方向接近当时的国际先进水平；2010年在有实用化前景的量子点激光器，量子共振隧穿器件和单电子器件及其集成等研发方面，达到国际先进水平，并在国际该领域占有一席之地。可以预料，它的实施必将极大地增强我国的经济和国防实力。

第6篇：量子力学概述范文

关键词：元素周期表；元素周期律；化学教学；应用分析

一、元素周期表和元素周期律的相关概述

1.元素周期表与元素周期律的起源

当前，我们广泛使用的周期表和周期律是1869俄国科学家德米特里・伊万诺维奇・门捷列夫在前人研究基础上，通过自身的深入研究发现所首次提出的。并于1913年，英国科学家莫色勒采用阴极射线撞进金属产生X射线的方法，找出了原子序数越大，X射线的频率就越高，因此其提出了原子核的正电荷决定了元素化学性质的观点，从而对周期表和周期律进行了补充。后又经过一些科学家的努力，才得以将周期表与周期律修订为当前的形式。

2.常见元素周期表的形式

目前所使用的常见元素周期表为长式元素周期表，在这种类型周期表中，元素的排布顺序是根据原子序数的大小来决定的，其中序数越小，排列就越靠前。在长式元素周期表中一纵列称为一个族，并存在两个系，一横列称为一个周期。另外，除了长式元素周期表，常见的周期表还包含三角元素周期表、螺旋元素周期表及短式周期表。

3.元素周期表的排列方式

元素周期表内排列顺序是存在周期性的，因此，其元素所具有的性质与功能也存在周期性。在当前使用的元素周期表中，元素排列是根据原子序数来决定的。在同一横列（周期）内，根据量子力学的大小，对元素进行排布，并能够对元素的电子层数显现出来。周期表越往下，其周期的长度也就会越大，并根据元素核外电子排布分为s区、p区、d区、f区与ds区。另在同一纵列（族）中，其元素的化学性质相同。

二、化学教学中对元素周期表和周期律的应用

1.“位―构―性”规律的应用

在元素周期表中，元素在周期表中所占据的位置不仅能反映出元素的核外电子排布，还可以根据元素在元素周期表中的性质递变规律，做到对元素性质的有效推断，这就是元素周期表的“位―构―性”规律。同时知道元素的质性，也能做到对其在元素周期表中位置的推断。通过这一规律的应用，能够对一个不正确的论断予以否定，同时还可以帮助发现新元素。

例如，2004年，某甲宣布发现了一种比F2氧化性更强的单质，某乙宣布制得了一种比HF更稳定的气态氢化物。试分析其可信度并体会应用了什么知识？

解答：甲乙均不可信；理由：首先，同周期元素中非金属性最强的是F，同主族元素中非金属性最强的是F，因此F是所有元素中非金属性最强的。其次，元素的非金属性强弱体现在几个具体物质的化学性质上：①单质与氢气反应的难易；②气态氢化物的稳定性；③最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱。因此，甲乙都是不可信的。

2.同周期及同主族变化规律的应用

在元素周期表中同一周期的元素电子层数相同。因此随着核电荷数的增加，原子越容易得电子，从左到右金属性递减，非金属性递增；在元素周期表中，同一主族元素最外层电子数相同，因此随着电子层数的增加，原子越容易失电子，从上到下金属性递增，非金属性递减。这一规律的应用，能够对元素的原子半径、金属性、稳定性等性质做到很好的判断。

例：下列叙述正确的是 （ ）

A.原子半径：OAl

C.稳定性：H2O>H2S>H2Se D.酸性：H3PO4>H2SO4>HClO4

解答：B、C两项正确。理由：A应用同周期、同主族元素原子半径的变化规律可判断不正确。B应用同周期元素金属性的变化规律可判定正确。C、D应用同主族元素非金属性的变化规律可判定C正确，D不正确。

3.位置相似性规律的应用

在元素周期表中位置靠近的元素，其在物理与化学性质上也有所相似。因此在化学应用中通过利用这一规律，去做到对一些重要物质的寻觅。

例：在周期表中，金属元素和非金属元素的分界线附近能找到

（ ）

（A）制农药的元素 （B）制催化剂的元素 （C）制半导体的元素 （D）制耐高温合金材料的元素

解答：C选项正确，理由：元素周期表在化学研究与学习中，具有十分重要的意义，常见应用如下表所示：

■

一些特殊材料在元素周期表中所处的位置

元素周期率与元素周期表是化学学科的重要知识与内容，在化学应用中具有重要作用。因此在化学学习与研究当中，需要做到对其相关规律的研究与学习，从做到更有效的应用。

第7篇：量子力学概述范文

【关键词】科技；科技哲学；传播

一、科技哲学概述

科技哲学全称叫科学技术哲学，是对科学（内在地包含技术）的哲学理解，属于哲学中一个很重要的分支学科，主要研究自然界中的一般规律、科技活动的基本方法、理论及其发展中得哲学问题、科技与社会之间的相互作用的内容。

科技哲学是以辩证唯物主义为指导理论，研究自然界的辩证本性、研究科技思维的辩证法、研究科技与社会的辩证关系等内容。以自然观、方法论、认识论、科学观、科技与社会等为研究领域。由于科技活动已经成为了独立的社会活动，因此，将科技作为一个单独的对象进行考察和研究，无论是对科技发展还是对社会发展都具有重要的作用。

科技哲学的历史很悠久，随着现代科技的发展和科技方法论的研究开始出现，科技对科学的影响也日益明显，科技与社会关系成为了科技哲学研究的重点。因此，只有认识了科技哲学在传播过程中存在的问题，才能更好地研究科技哲学，更好地传播科技哲学，充分发挥科技哲学的作用，实现科技哲学对科学和社会的贡献。

二、科技哲学的发展现状

我国的科技哲学的前身是自然辩证法。然而自改革开放以来，自然辨证法一直被当做高校理论课程的必修课，这不但培养出了一大批从事自然辩证法专业的专业性人才，并且也丰富和拓展了自然辩证法的研究内容，逐渐地超越了自然辩证法自身的范围。目前，虽然学术界关于科技哲学和自然辩证法的关系研究，以及有关科技哲学和自然辩证法的学科定位等方面一直处于激烈的讨论之中；但是科技哲学却是在沿着自身学术和学理轨迹在不断地发展，主要体现在下面几方面：

（一）从学科建设的角度来看。随着学科建设的进一步加快，自然辩证法也被科技、科学技术以及科学与社会等名称所更改，由先前的自然辩证法研究室，逐渐演变成了现在的科技哲学研究室、科技哲学研究中心等。

（二）从科技哲学的学术研究来看。20世纪80年代的科技哲学研究主要集中在自然观、自然科学中的哲学问题以及科学方法论等几方面，而90年代，在研究传统自然辩证法的基础上，学术界在研究自然辩证法上也相继出现多元化的局面。目前，在研究科学哲学、技术哲学等最新成果的基础上，也形成了一些新的研究方向，诸如：量子力学哲学、生命科学哲学、信息哲学以及后现代主义科学哲学等。

（三）从教材建设上来看。在已经出版的为数不多的基本教材或者参考书来看，最具影响力的应该是：黄顺基、黄天授和刘大椿主编的《科学技术哲学引论――科技革命时代的自然辩证法》[1]和刘大椿著的《科学技术哲学导论》[2]。《引论》一书明确详细的给出了科技哲学的定位，指出科技哲学是以现代科学技术革命提出的新问题为依据，以的观点与方法为指导，是自然辩证法在新的历史条件下的发展，是科技革命条件下的一门新学科[1]。而《导论》一书在定位科技哲学上则是迈出了实质性的一步，指出科技哲学是对科技时代提出的科技及其相关问题、要求和挑战的哲学回应[2]。与《引论》有所不同的是，《导论》给出的科技哲学定位不但使科技哲学摆脱了自然辩证法本身所存在的框架束缚，也使对哲学的思考开始转向科技反战本身。

三、科技哲学传播过程中面临的问题

随着现代科技突飞猛进的发展，人们需要从哲学的角度来观察现代科技变化的规律，运用哲学观来细致分析科技变化的特征，从而才能推进科技的良好运行和持续创新。所以，就目前而言，无论是从科技创新的角度来看，还是从科技哲学学科体系建设方面来分析，科技哲学在传播的过程中都急需两大主要问题：即现代科技与科学伦理的内在关系的问题和虚拟与现实的内在关系问题。

（一）现代科技与科学伦理的内在关系问题。站在科技哲学的角度来分析现代科技与科学伦理的内在关系问题，不难看出，既存在理论上得原因，也存在现实上得原因。首先，科技与社会伦理是及有所不同又有所关联的。科技追求的是理论上得“真”，发现的是在现实中已经存在的客观规律，解决的是人与自然的关系。而社会伦理追求的则是理论上的“善”，解释了现实中的人与人相处的方式或方法，解决的是人与人间的关系。判断伦理的标准是从善的行为和风尚，而判断科技的试金石则是科技实验，是观察，是论证。因此，人们只有不断地对知识进行累积和创新，才能实现和促进对科技的不断完善。

（二）虚拟和现实的内在关系问题。随着科学技术的发展，尤其是互联网技术的突飞猛进，创造超越现实时空的虚拟时空已经成为了真是的场景，也不再只是一个神话。虚拟时空是在现实时空的基础上，通过用虚拟的技术而构造的一种时空形态。这种形态既和现实有所关联，但又不同于现实。因为，其构造方式很特殊，它的运行方式也和现实不一样，并且它的运行状态更是超乎常态，再加上其独特的时空维度和新奇的时空场景，使得其给予人们非常特殊的空间感觉。虽然表面上看虚拟时空是脱离现实时空的，但是从科技哲学的角度来看，虚拟时空是离不开现实时空的存在的，因为，无论现实时空怎么被改变或者突破，时空的本质是不会被改变的。另外，虽然虚拟时空超越了现实时空的有限性，建立了独具模糊性的网络时空，但是无论是在虚拟时空还是在现实时空，物质在时空的存在是无限的。因此对现实时空而言，虚拟时空并非是完全模糊的、完全脱离现实时空的虚拟网络时空。所以，从科技哲学的角度分析，把虚拟时空看作是绝对非确定性的模糊世界，在理论上是说不通的，在实践中也行不通的。因此我们应该十分清醒的认识虚拟与现实的内在关系。

参考文献：

[1]黄顺基，黄天授，刘大椿.科学技术哲学引论――科技革命时代的自然辩证法[M].中国人民大学出版社，1991.

[2]刘大椿.科学技术哲学导论[M].中国人民大学出版社，2005.

[3]马克思恩格斯选集（第一卷）[M].北京：人民出本社，1995.

第8篇：量子力学概述范文

维也纳学派研究院年鉴的连续出版。自1993年以来，维也纳学派研究院每年出版一本研究维也纳学派学术思想的年鉴，至今出版的16卷分别是：《科学哲学：起源与发展》（Vol.1，1993）、《规范、价值与社会》（Vol.2，1994）、《基本争论》（Vol.3，1995）、《百科全书与乌托邦》（Vol.4，1996）、《博弈论、经验和合理性》（Vol.5，1998）、《塔尔斯基与维也纳学派》（Vol.6，1999）、《关于量子力学的认识论和实验视角》（Vol.7，2000）、《冯•诺意曼与量子力学基础》（Vol.8，2001）、《科学哲学史：新的趋势与视角》（Vol.9，2002）、《维也纳学派与逻辑经验主义》（Vol.10,2003）、《不同学科中的归纳与演绎》（Vol.11，2004）、《剑桥与维也纳》（Vol.12，2006）、《纽拉特的语境中的经济学》（Vol.13，2007）、《维也纳学派在北欧》（Vol.14，2010）、《韦斯曼：因果性与逻辑实证主义》（Vol.15，2011）、《卡尔纳普与逻辑经验主义的遗产》（Vol.16，2012）。

维也纳学派研究院的宗旨是，致力于促进关于维也纳学派传统中的科学与哲学进步，也关注社会语境中的科学哲学与科学史的跨学科研究，重点讨论哲学、逻辑、经验研究和语言分析等问题。年鉴由会议论文汇编而成。在16卷年鉴中，与科学哲学史研究最相关的是第1卷和第9卷。第1卷《科学哲学：起源与发展》主要是围绕维也纳学派成员的学术思想与观点展开的研究；第9卷《科学哲学史：新的趋势与视角》长达440页，收集的论文主要是从历史的视角聚焦了从古到今的面向科学的哲学思考，以及对哲学家、科学家和科学哲学家的思想及其相关论题的深入探讨。

科学的人文社会科学研究（ScienceStud-ies，下文简称SS）的整合与转向。以科学知识社会学家为核心的SS研究者在集中出版了大量阐述科学是社会建构的文章与论著之后，从20世纪90年代初也与科学哲学家一样，开始反思他们研究的历史发展，并希望通过历史反思，放弃强纲领，寻找新的出路或转向，其中值得注意的两种转向是：

其一，主张从科学哲学与科学史（简称HPS）研究转向跨学科的SS研究。他们倡导这种转向的理由有四：（1）在他们看来，传统科学哲学家提倡把科学哲学研究坚定地建立在对科学史和当代科学实践的理解之基础上，但却对这种联盟的本性没有统一的认识，从而使哲学分析卷入“真”科学的做法事实上已经变革了哲学实践，导致了对下列问题的质疑：科学的统一性是否可能？科学是否体现了哲学家所预期的能够进行“重构”的合理内核？（2）当科学哲学家退回到各门学科的实践中时，滋生了对使科学的哲学研究的自然化战略；（3）当科学哲学家以更一般的术语对哲学分析的有效性提出质疑并企图最终取代关于科学的唯一性、统一性和合理性等哲学信念时，尽管共享了需要在语境中理解科学的观点，但却产生出各种不同的派别；（4）当哲学家反对社会学家的挑战形式，而社会学家坚持他们的反哲学态度时，有一种趋势是双方就共同感兴趣的问题交换意见，科学哲学家从社会学家的研究中吸取合理因素，产生了使科学的哲学研究自然化的兴趣，社会学家则放弃了极端的建构主义和社会学的基础主义的观点。在这种背景下，为了揭示科学事业的多维度的复杂性，需要科学哲学家、科学社会学家、科学史学家共同探索形成SS研究（sciencestudiesre-search）的跨学科纲领，用哲学的、社会学的、历史的术语理解科学，并在这种多学科的交界处，重铸需要分析的问题与范畴，从而完成从HPS向跨学科的SS研究的转向。

其二，主张从跨学科的SS研究转向文化研究。这是对皮克林（AndrewPickering）出版的《作为实践与文化的科学》（1992）一书的回应，也是对劳斯（JosephRouse）观点的一种响应，同时，还是基于历史性反思对SS不同进路的整合，其目标是摆脱过分依赖于社会学的知识观的束缚，把科学当作一种论域与文化现象来研究。虽然他们在什么是“语境论”、“话语”、“文化”和“实践”这些关键概念的理解上还仍然没有达成共识，但他们认为，抛弃科学知识的统一性的信念，放弃基础主义，最终把认识的、政治的、哲学的、社会学的、人类学的等维度混合起来整合到科学文化当中，研究科学家工作的技术细节，是SS研究的未来方向。

2001年，劳斯把上面的两种转向统一起来，统称为“科学的文化研究”，其目标定位是，在不太严格的意义上将科学的哲学、历史、社会学、人类学、女性主义理论等多学科领域结合起来的研究，认为科学实践是人与世界相互作用的有意义的模式，强调在“科学文化”中定位文化研究，并指出，科学的文化研究既不是对科学的结果作出说明和理解，也不回答科学是什么的传统问题，而是对科学实践发展过程中出现的问题进行多学科的研究与反思。SS研究者的这些工作虽然不是对科学哲学史的直接研究，但是，他们在探索SS的未来研究方向时离不开对科学哲学史的考察，因此，他们关于SS的转向研究讨论，也在一定程度上间接地促进了科学哲学史的研究。

早期研究文献的不断再版。在科学哲学史的研究方面，最早的相关文献是由考克尔曼（J.J.Kockelmans）主编的《科学哲学：历史背景》。[1]这是一本带有导读性的文献汇编，首次出版于1968年，1999年再版。本文集收录了从1786年（即自康德以来）到1927年之间的24位哲学家（如康德、赫歇尔、惠威尔等）与科学家（如赫兹、玻尔兹曼、亥姆霍兹等）的原始文献，并分为四个时期构成了文集的四个部分：（1）开始时期：1786-1850；（2）19世纪末：1870-1899；（3）20世纪的头十年：（4）走向当代科学哲学：1910-1927。其次是洛西（JohnLosee）撰写的《科学哲学历史导论》[2]，1972年出版的第一版主要概述从亚里士多德的归纳-演绎方法一直到1940年之前的科学方法论发展的历史；1979年的第二版增加了第二次世界大战之后的关于卡尔纳普、亨普尔和内格尔的逻辑重建的内容，以及对这些观点的批判和库恩、拉卡托斯与劳丹阐述的各种替代进路；1992年的第三版增加了关于科学进步、因果说明、贝叶斯确证理论、科学实在论和关于规范的科学哲学的替代进路；2011年的第四版增加了理论评价、经验实践、说明的理论、规范的自然主义、科学实在论之争以及描述的科学哲学，这一版长达300多页，共有19章。#p#分页标题#e#

关于科学哲学经典文献的汇编工作。在此方面，较有影响的文集有五本，一本是由库德（MaitinCurd）和卡沃（J.A.Cover）主编的《科学哲学：核心论题》（1998）。这本文集长达一千三百多页，主要收集了从逻辑经验主义开始到20世纪的科学哲学家的经典文献，这本书是美国斯坦福大学哲学系指定的科学哲学教材。第二本是由牛顿-史密斯（W.H.Newton-Smith）主编的《科学哲学指南》（2000）。这本文集提供了81个条目，涵盖了科学哲学整个领域内的著名人物、关键术语和重要论题三大类型。大多数条目是由世界一流的科学哲学家撰写的。每个条目从追溯相关主题的发展脉络开始，综述了其核心观点、最新进展等。在人物介绍中，没有把古希腊哲学家包括进来，在近代哲学家中，有笛卡儿、贝克莱、莱布尼兹、洛克、马赫、休谟、穆勒、惠威尔、皮尔士、马赫，在科学家中，有伽里略、牛顿、达尔文、玻尔、爱因斯坦。第三本是由巴巴瑟夫（YuriBalashov）和罗森伯格（AlexRosenberg）主编的《科学哲学：当代读物》（2002）。这本文集除了收录20世纪以来的传统科学哲学的文献之外，还收录了科学知识社会学家的文献。第四本是由朗格（MarcLange）主编的《科学哲学选集》（2006）。这本文集收录了自1945年以来的科学哲学经典文献。第五本是由麦格罗（TimothyMcGrew）等人主编的《科学哲学：历史选集》（2009）收录了从伊壁鸠鲁、芝诺、柏拉图、亚里士多德等到当代科学哲学家的经典文献。

无限制地列举现有的相关文献并非本文的应有之意，而且，这里的文献梳理也很不充分，一定会有挂一漏万之嫌。然而，尽管如此，我们还是能够从这种简要的梳理中看出，目前，科学哲学界对科学哲学史研究从何时算起或从哪里开始这一问题的理解并不完全统一。

科学哲学的界定

历史是对过去事情的述说。科学哲学史也不例外。讨论科学哲学史研究从何时开始的起点问题，离不开对科学哲学的界定。界定科学哲学不同于界定任何一门经验学科。界定物理学不是一个物理学问题，界定化学不是一个化学问题，界定生物学也不是一个生物学问题，而是分别属于物理学哲学、化学哲学、生物学哲学的范围。相比之下，界定科学哲学却是一个典型的科学哲学问题。对科学哲学作出不同的界定，意味着对科学哲学的不同理解，而理解不同，又进一步意味着研究科学哲学史的起点不同。

牛顿-史密斯认为，“什么是科学哲学”的问题是一个很棘手的问题，回答这一问题也许应该求助于“科学”与“哲学”的定义。但是，在所有的哲学问题中，对哲学特征的描述是最有争议的，哲学正在周期性地进入钻牛角尖的时期。这时，什么是科学哲学的问题明确地呈现出来。当科学哲学家无法达成一致时，他们开始回过头来研究具体的哲学问题。另一方面，回答“科学是什么”的问题曾在科学哲学家中间成为一种时尚。逻辑实证主义者和波普尔等人用是否具有认知意义来界定科学。他们把能够通过经验证实或证伪的命题看成是有意义的，因此，数学、逻辑、美学等论述就不是科学的论述。此外，以罗蒂等人为代表的后现代哲学家认为，科学没有本质，科学知识社会学家则认为，科学是一种社会建构，等等。接着，牛顿-史密斯指出，避免卷入这些争论的一种方式是，我们不再试图提供关于科学本质的理解，而是从公认的一系列具体学科（比如，物理学、化学、生物学、地质学、医学、动物学等）来确立我们的科学观，从而把定义科学的问题转化为比较学科之间的差异，比如，思考这些学科与人类学、经济学、政治学和社会学等学科之间的异同之处，来辩明科学的意义，并且，基于这种辩明来确定在多大程度上扩展“科学”这一术语。这样一来，就有可能突出列入属于科学“清单”上的学科的共同特征。然后，牛顿-史密斯通过对科学哲学家的所作所为的考察把科学哲学的大致轮廓构画为是对科学的目标、方法、手段和成果的讨论。

我国的科学哲学是在自然辩证法研究的范围内发展起来的，因此，比英美学术界的理解更加宽泛。例如，李醒民在为他主编的《中国科学哲学论丛》所写的序言中，把科学哲学定义为是“对作为一个整体的科学（知识体系、研究活动、社会建制）及其分支学科进行反思和批判的哲学学科”，并大致勾勒出四个论域：科学哲学元论、科学哲学通论、科学哲学个论和科学哲学外论。他认为，科学哲学元论涉及科学哲学的根本性问题，是对科学的目的、目标、对象、价值、范围、限度、划界、方法、预设、信念等问题的讨论；科学哲学通论涉及科学哲学的普遍性问题，是对科学事实、问题、概念、原理、理论结构、科学发现、科学证明、科学辩护、科学说明、科学进步、科学革命、科学中的机械论与有机论、还原论与活力论、进化论与目的论、因果性与几率性、连续性与分立性、科学的经验主义、理性主义、现象主义、工具主义、物理主义、操作主义、历史主义、约定主义、整体主义和后现代主义等的解读与协调；科学哲学个论是研究科学的各门分支学科中的哲学问题，比如，物理学、生物学、复杂性科学中的哲学问题等；他把前面的三种科学哲学统称为科学哲学内论，与此相对应，科学哲学外论是研究科学活动和科学建制的本性及科学与外部世界的关系。

不难看出，牛顿-史密斯和李醒民对科学哲学的理解是不同的，前者把科学哲学作为一门学科来理解，这种理解基本上代表了英美科学哲学界的观点；而后者是把科学哲学作为一种研究领域来对待的，这种理解也在很大程度上代表了中国科学哲学界许多学者的看法。但是，他们在“科学”概念的用法上是一致的，都指“自然科学”。然而在德语中，“科学”(Wissenschaft)一词的词根是“知识”(Wissen)。科学是指一个完整的知识系统。因此，德语里的“科学”概念的含义就不只是指自然科学。例如，德国柏林理工大学哲学系的汉斯•波塞尔（HansPoser）把科学哲学理解为“科学的认识论”。这种认识论不只是包括对以经验为基础的物理学范式的反思，还包括对生命力的反思和对精神科学的反思。因为用物理学的说明模式无法说明动物的行为，法国浪漫派也对从无机物到有机物转化的物理学提出了质疑。达尔文进化论的产生，则向自然科学的说明模式提出了新的挑战：如何对待变异的问题。因此，人们最晚从达尔文开始，不得不需要在物理学的说明模式之外，寻找其他的说明模式。欧洲大陆从一开始对科学的理解就与英美传统对科学的理解有所不同。英美传统理解的科学是开始于伽利略的自然科学，而欧洲大陆传统所理解的科学不仅指实验科学，而是一个很宽泛的概念，包括自然科学、社会科学和精神科学。所以，科学哲学不仅包括关于自然科学的哲学，而且还包括了历史哲学和文化哲学。波塞尔强调说，如果只单纯地把科学理解为自然科学的话，至少有1/3的大学就该关闭了。#p#分页标题#e#

但是，我们从传统科学哲学家所运用的“科学”和科学知识社会学家以及后现代科学哲学家所批判的“科学”来看，基本上还是意指“自然科学”。这里引入波塞尔的观点试图表明，虽然波塞尔所理解的“科学”概念与牛顿-史密斯理解的“科学”概念不尽相同，但他们在对待科学哲学何时开始的问题上却拥有大致相同的看法。他们都把科学哲学的开端理解为开始于近代科学。用波塞尔的话来说，在近现代科学开始时，就有了对科学的哲学反思。他认为，欧洲哲学史与科学史上理性主义与经验主义之间的争论就是一个明显的案例。牛顿所代表的经验主义是英国皇家学会的理想；莱布尼茨代表的则是欧洲大陆自笛卡儿以来的理性主义。这种理性主义直接影响了狄德罗等人。到了19世纪，实证主义和经验主义也在欧洲大陆占有重要的地位。牛顿•史密斯虽然没有给出如此明确的论述，但从他在《科学哲学指南》一书中收录的人物来看，也只是包括了伽里略、牛顿、培根、笛卡尔等人，没有把亚里士多德或更早时期的德谟克利特等古代哲学家包括在内。

而李醒民在“科学哲学的论域、沿革和未来”一文中谈到科学哲学的沿革时，把科学哲学划分为前科学哲学（科学诞生之前）、经典科学哲学（近代科学诞生到19世纪物理学革命之前）、前现代科学哲学（19世纪末到20世纪初）、现代科学哲学（逻辑经验主义诞生到20世纪60年代）和后现代科学哲学（20世纪60年代以来）五个时期，并把留基伯和德谟克里特提出的原子论看成是萌芽时期的科学哲学。从本文第一部分列举的有关科学哲学史的经典文献汇编类的文集来看，这种理解具有普遍性。

虽然这里只是很不全面地罗列了几位代表性人物的观点，但已经表明，大家对科学哲学史研究的起点的看法是有差异的。那么，我们应该把科学哲学史的研究起点追溯到哲学史的开端？还是近代科学的开端？还是其他别的时期？

科学哲学史研究的起点

关于科学哲学史研究的起点有五种理解：（1）如果我们把科学哲学理解为英美分析哲学的产物，那么，科学哲学的历史起点就不能早于分析哲学，通常从维也纳学派为核心的逻辑实证主义（后来统称为逻辑经验主义）算起，充其量也只能追溯到孔德的实证主义和罗素的逻辑原子主义等，在时间上是19世纪末20世纪初；（2）如果我们把科学哲学理解为是对自然科学的观念与方法的系统的逻辑分析，那么，科学哲学就是在19世纪中叶成为一门独立学科的，我们可能会把惠威尔的《归纳科学的哲学》视为最早的科学哲学著作；（3）如果我们把科学哲学理解为是运用一套完整的概念体系对成熟的科学进行整体的哲学反思，那么，科学哲学就不能早于康德的哲学体系，在时间上是18世纪下半叶；（4）如果我们把科学哲学理解为是对科学的结果、原理和方法的哲学反思，那么，科学哲学的历史起点很可能被提前到伽里略、牛顿等早期科学家，以及培根、笛卡尔、休谟、莱布尼兹等人对方法论与认识论问题的研究；（5）如果我们把科学哲学定义为对科学的任何反思，那么，科学哲学的历史起点很可能被追溯到自亚里士多德以来的哲学。

那么，在五种理解中哪一种理解较为合理呢？对于历史学研究来说，对这个问题的答案，不应该只凭先验的逻辑推理来确定，而应该是通过历史分析得出的结论。

首先，科学哲学的研究至少是在科学产生之后才能进行的事情。就科学的产生而言，科学史家梅森在他的《自然科学史》一书的导言中指出，“科学有两个历史根源。首先是技术传统，它将实际经验与技能一代代传下来，使之不断发展。其次是精神传统，它把人类的理想与思想传下来并发扬光大……这两种传统在文明以前就存在了……在青铜时代的文明中，这两种传统大体上好象是各自分开的，一种传统由工匠保持下去，另一种传统由祭司、书吏集团保持下去，虽则后者也有他们自己的一些重要的实用技术……在往后的文明中，这两种传统是分开的，不过这两种传统本身也分化了，哲学家从祭司和书吏中分化出来，不同行业的工匠也各自分开……但总的说来，一直要到中古晚期近代初期，这两种传统的各个成分才开始靠拢和汇合起来，从而产生一种新的传统，即科学传统。从此科学的发展比较独立了。科学的传统中由于包含有实践和理论的两个部分，它取得的成果也就具有技术和哲学两方面的意义”。显然，梅森的观点表明，作为一个独立传统出现的科学是近代的事情。在此之前的技术传统和哲学传统只是形成科学传统的两大根源，而不是科学传统本身。这样，就排除了上面提到的第五种观点。

其次，从历史的视角确定科学哲学史研究起点的另一个前提是，需要有能够用来对科学进行全方位哲学反思的某些基本概念。根据梅森的观点，人类文明史上历史最悠久的两大传统是技术传统与哲学传统。在科学诞生之前的许多世纪里，其实根本谈不上科学对哲学的影响，自然哲学也不是真正意义上的科学哲学，哲学家也对科学不感兴趣。只有当科学发展到能够对人类文明产生实质性的影响时，科学才有可能对哲学产生影响；只有当哲学家有兴趣明确地对科学进行真正的哲学反思时，科学哲学才有可能产生。因此，对科学进行有意识的真正明确的哲学反思是哲学家的工作，而不是科学家的工作。尽管早期科学家在他们的研究中曾对科学概念与科学基础问题有所思考，甚至发生争论（比如，牛顿与莱布尼兹关于时空概念的争论，牛顿与惠更斯关于光的本性的争论等）。但这些思考与争论的目标多数是为了解决科学问题，而不是对作为整体的科学进行哲学反思。如果我们把牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书看是自然科学开始走向成熟的标志之一，那么，在此之前的哲学家尽管在认识论与方法论研究方面有所贡献，甚至也强调科学实验或科学方法，但在总体上并不能算作是对科学的哲学反思。这样，就排除了上面提到的第四种观点。

第三，“科学哲学”这一名称本身已经在严格意义上隐含了两个预设：一是自然科学已经同人类的生活与实践密切地联系在一起，形成了一个复杂的领域，并得到了充分的发展；二是哲学家能够根据逻辑、认识论、方法论、本体论甚至社会与文化等不同观点，对科学进行全面反思，而且，他们反思科学的这些视角通常是根据自己持有的哲学观来确定的。这就排除了上面提到的第一种观点。因为科学早在分析哲学正式诞生之前就已经成熟，而且也已经有哲学家对科学作出过多视角的哲学反思。虽然维也纳学派的诞生与分析哲学相关，也被公认为是第一个科学哲学流派，但是，这并不意味着，它就是科学哲学史研究的起点。现在的问题是在第二种观点与第三种观点之间作出选择，也就是在惠威尔与康德之间作出选择。#p#分页标题#e#

我们知道，惠威尔于19世纪30年代首先提出用“科学家”来替代原来的“自然哲学家”的称呼，还出版了《归纳科学史》和《归纳科学的哲学》等有影响的著作，开创了科学史研究的新形式和深化了科学方法的讨论。但是，从哲学史的发展来看，康德是近代以来以讲授哲学为职业的第一位哲学家。在他之前的哲学家都是业余哲学家，也就是说，都没有把哲学作为自身研究的职业来对待。康德在转入专门研究哲学之前，精通当时的各门自然科学的发展，比如，他在1755年出版的《自然通史和天体论》一书中提出了关于宇宙起源的“星云假说”来否定神创论，并用引力与斥力概念描述宇宙的变化发展。康德在哲学史上的重要地位是靠他的《纯粹理性批判》、《自然科学的形而上学基础》、《实践理性批判》和《判断力批判》等著作的相继问世奠定的。康德认为，我们只能知道自然科学向我们提供的知识，但这些知识为什么是可靠的和普遍的，需要作出进一步的论证。为此，康德把他的哲学任务之一定位于回答普遍知识如何可能的问题，并且还提出了为自然科学知识如何可能提供论证的一套概念体系。在康德的哲学中，不仅充分体现了科学对哲学的影响，而且，康德认为，哲学就是为科学知识提供辩护，并通过这种辩护使科学知识拥有合法性。

第9篇：量子力学概述范文

据了解，云南省“三生教育”旨在通过教育的力量，使学生树立正确的生命观、生存观、生活观，为其幸福人生引路导航。“三生教育”不仅是一种教育理念，更是一种教学行为，在云南已经具化为课程教学活动，纳入从幼儿少年到青年学子的系列教育教学之中。该省还根据不同年龄层次学生身心发展、生命存活状态特点，配置编撰了相应的教学载体——“素质教育基础系列教材”——《生命?生存?生活》。不仅如此，为更好地组织实施，云南省教科院编印了配套的《教师使用手册》，用于指导“三生教育”的课堂教学。可见云南省教育厅在“三生教育”上的良苦用心及果敢作为，这绝非花拳绣腿、钓名沽誉之伪饰，而是直面问题、求真务实之善行，要在学生的生命、生存、生活上下真功，让他们在各自人生之旅见实效，这就是我们常说的“人生受用”。

经过一个多学期的教学实践，“三生教育”之“受用”实效已初见端倪。笔者为此对云南省“三生教育”的同仁深表敬佩，同时，也想结合本人多年从事生命哲学与生命教育的教学与研究，交流一下自己的感受，就“三生教育”的理念与意义课堂的实施简述一点个人不成熟的理解与思考，以求教于方家。

首先谈谈对“生命”“生存”“生活”三个概念的内涵关联的把握。众所周知，“三生教育”的缘起，是出于不少学生对生命的机械、单向、孤立的理解，乃至对生命的漠视态度及其不负责任的生命行为。简言之，是缘于学生的人生中出现的“生命问题”。针对生命问题施以救助之方，就要让学生体悟整全的生命内涵，让个体生命逐步体认生命的可贵，渐次感悟生命的魅力，进而激发生命的潜能，创新生命的价值。这就要求我们从“生命”、“生存”与“生活”三方面的教育入手。笔者认为“生命”、“生存”与“生活”三个概念虽互相关联，却彼此分别，其中“生命”是前提也是中心，“生存”与“生活”都围绕“生命”从不同维度展开。“生存”无疑侧重于使“生命”存活而不受任意侵害，不受死亡威胁，尤其着重于危难之际维持生命存在、保全性命之意念与行为。由此衍生的应急避险技能培训与毅力意志砥砺，便是“三生教育”之中“生存教育”的本意。“三生教育”中的“生活教育”强调于生活目标之幸福、生活方式之健康，侧重于“生命”之“活”的状态。它既包括理想的目标状态，又包括合理的方式选择。易言之，“生存教育”侧重于应急避险或应对挫折打击等生命困境之解决，而“生活教育”注重相对常态下的生命活动的展开与适宜标的、方式择优与意义诉求，不仅是指用恰当的方式（“生计”）让生命鲜活，而且让生命快活、幸福，意在追求人生幸福的获得、生命价值的实现，既包括生命行为之过程，又集结生命行为之目标。这就是“三生”之本质关联。

其次，着重议议“生命”意蕴。如果说“生命观”即“观生命”——如何看待生命，进而如何对待生命——自然就引申出如何进行生命作为，包括对待生命之“存”与“活”等命题，这就是“观生存”与“观生活”。也就是说，对“生命观”的理解与把握，会自然反映到“生存观”与“生活观”之中。反之，“生存观”与“生活观”，皆围绕“生命观”而展开，而“生命观”的核心乃是“生命”概念，这就要求我们在进行“三生教育”时，对“生命”意蕴应有恰当的理解，这是“三生教育”的重中之重。当今的人们习惯于自然科学“生命是什么？”的解释，其答案即为自然科学的结论——生命就是DNA，生命就是碳水化合物。笔者认为，自然科学的界定固然不错，但若以此为唯一“正确”的固定“标准”来指导“三生教育”也是有问题的，它易于将“三生教育”流变为保命利己、卫生延寿的“护身”教育，个中原因就在于祛除了生命的神圣性、窄化了生命的内涵。现实已经雄辩地表明，“祛蔽”后的、纯粹的科学知识是“守护”不了人生意义虚无、自我价值丧失者的性命的，因为那些人并不缺少科学知识，只是缺乏应有的人文生命意蕴，因此，我们不应该满足于科学层面“生命是什么？”的回答，更应该从人文层面去反思“生命（尤其是人的生命）究竟包含了什么？”的命题。对这一命题的合理解答才是人们安身立命之本，也是个体开拓生命之旅、夯实生命之意、提升生命之境的力量之源，而且人的一生也只有不断地反思、不断地追问，并付诸以不断的行动，人生才能有努力的方向、“日新”的希望及不竭的动力。对此，笔者简称之为涵括“知、情、志、信、行”诸多元素的整全的生命内涵，这是“三生教育”的基本命题，也是“生存教育”和“生活教育”得以开展的学理前提。

有了对“生命”理念的整全性的体知，当下“生命”的延展与作为——“生命之行”才会有“心力”与“愿力”的保障，人们的“生存”与“生活”才会有理想与现实的结合点，而我们的“生存教育”与“生活教育”也才有了直接的面向与预期的目标。针对当下学生在生命、生存、生活三方面存在的主要问题与人生困顿，笔者认为，当务之急是要注重以下几点效用，让个体生命有切身感受：

——生命不再孤单。我们知道，生命本是一时光之河，她有源有流，有支有节，个体生命是这条大河的一个段落。由此在的个体生命往上看，可以溯源——达至祖宗神灵，往下看，可见去处——接续子孙后代，这便是生命纵向的维度。另外，在横向的维度上，更有万物天地内在于己的丰富意蕴，譬如自我生命与他人（非亲）生命、人类生命与非人自然生命、地球生命与宇宙生命等诸多存在，实乃休戚与共、彼此感通的生命共同体。人虽贵为万物之灵长，亦不过匆匆之过客，应在个体自身生命之中，体证万物一体、神人共在的心境，正如李白《春夜宴桃李园?序》所云：“天地者，万物之羁（逆）旅；光阴者，百代之过客。”生命无非大化流行之显现，需用心体认方有物我同春、古今一理之感受，领悟到生命的神圣性，方有对生命的敬畏心，方有对人生作为的义务心。

——生存不再乏力。既然生命神圣，当下此在的生命个体肩负不可推诿的生命之重（责任与义务），应保养好身家性命，不可随意处置自己的生命，哪怕是在天灾人祸之时、生死攸关之际，应顽强坚强不放弃、毅然决然挺下来，其间既要有意志毅力的保证，又需避险自救的知识技能的支撑，二者缺一不可。

——生活不再乏味。生活便是生命的具体展开，表现为出生入死的人生过程。人生的终极目标是幸福，幸福的获得需要科学理性下的知识技能，也需要理想信念下的生命方向，更需要谐和人生问题的生命智慧。如果说幸福是目标，知识是力量，那么可以说，智慧便是调谐人生适意生活的法宝。人们常说，人生不如意者十之八九，可见，如意幸福诚难兑现。如何使个体生命在不尽人意的世俗生活中，活出生命的意义，是不可回避的人生难题，不客气地讲，也是“三生教育”不可回避的课堂议题。

眼下“三生教育”已经在云南省系统铺开，并以课程的形式，以课堂教学的方式，从幼儿起蒙到高校陶冶全面推进，从生命、生存、生活三个维度多个层面有序展开，这无疑是利国利家利民的惠生举措，是推行素质教育的有力方式，身为从教二十年的笔者，看到了我国教育事业振兴的新希望，在深感欣慰的同时，对其课堂教学也有些许思虑。

其一，“三生教育”的课堂何在？

现今的“三生教育”配置有系统的教材，有特定的教学时间，被纳入素质教育基础工程，这些都极为重要而不可或缺，然而，在笔者看来，这些工作还只能属于狭义的“三生教育”，因为若仅仅诉诸一门课程，通过几个课堂来实施，以考试学分来评价，难免会有一定的局限性，有待进一步扩展，步入广义的“三生教育”。笔者认为，学校（包括幼儿园）所有课程，都是关涉生命、生存与生活的课程，与“三生教育”不无关联，只是在相关程度上有深浅、联系上有多少、表象上有显隐、实效上有大小的殊异而已。譬如说，自然科学之类的学科，侧重于科学理性下、自然生命的规律性探究；而人文社科之类的学科，侧重于人文意义下的精神生命的皈依、人生意义的方向性探求。如果说前者旨在帮助个体生命如何获取较多的物质财富让生命活得滋润的话，那么可以说，后者则长于帮助个体生命确立何种人生才值得拥有的生命信念；如果说前者解决人生的力量问题，那么可以说后者则表征着人生的价值问题。我们知道，仅有方向的引领，没有力量的保证，人生幸福之路不能长久。反之，仅有力量的供给而没有价值的导向，人生或许就南辕北辙，枉费气力。从这层意义上说，我们的课任教师，甚至包括其他教辅、行政在内的所有员工，都是“三生教育”之师，都有责任和义务参与并实施“三生教育”。这样，“三生教育”的课堂就不限于某门课程、某个课堂的教学，她更有随时随地的领域，也有延绵不断的生长时空。就是说，“三生教育”的课堂应跳出有限的科目、时段，渗透到各科教学活动之中，甚至可以延伸到学生学校生活以外直至整个人生历程之中。显然，在校期间有形的“三生教育”课堂，是为学生终身生命成长、幸福获得而奠基定调。其实，人生大舞台何妨又不是生命作为的大课堂？

其二，“三生教育”的课堂精神？

常言道，“学高为师”，这是人们对为人师者自身学问的能力要求。韩愈云：“师者，传道授业解惑也。”这是古人对为人师者的职能概述——传习生命大道，讲授生存知识，消解生活困惑。国人素有生命学问方为大学问之说，那些对生命学问研习至深至高者，方可为人生导师（简称“人师”），而人师所传承者乃生命之道。这样，授者为师，受者为生；有师必有生，无生则无所谓师。师生便是一对相互生成的范畴，结成一种生命传承的对子，师生之间的这种精神（学脉）传承，在古人眼里，犹如父子之间的血脉沿袭。正是在此意义上，才有“一日为师，终身为父”之说；正是在此意义上，“师”受到极高的尊重，甚至被纳入祭祀的系统，列为祭祀的对象——“天地君亲师”中的重要一员——个中原委是教师在人类的生命传承活动中，尤其是在精神生命传承中，表征特有的文化气象，具有独到的社会价值。而凝聚这种精神生命的要素，便是我国古代人文传统中世代接续的师魂。

伴随着近现代教育理念的变迁、教育行为的更新及教育规模的扩大，昔日以弘扬生命之道为要义的人师，其职能与处境也悄然在变：从形式上看，传统意义上的父子式的师生关系，与当下的教育现实显然不符，从教学的内容（科学突显），到教学的对象（人数众多），都是今非昔比，然而在生命涵养、人文关怀上，传统的师魂精神却不应该受时代左右，也不该有缺位失语。遗憾的是，按照当下一般人的理解，教师的工作就是教书，而教书就是传授知识，只要把知识讲清楚就可以了，将教学任务完成就万事大吉了。在笔者看来，知识的传授只是教学的一方面，但比知识更为重要的是道——生命之道。诚然，学生入校是来学知识的，所谓“知识改变命运”。然而，教师还应在人文涵养上下功夫，在授业精艺中传道育德，不仅仅在乎知识的“结构关系”，更应该在意知识与人生的“意义关系”。为人师者应该用自己的生命激情激活学生的生命潜能，用自己的理性圣火点燃学生的生命之光，用自己的人生睿智开启学生的多彩人生……人师与学生的生命情愫在教学中碰撞、交流，学生在教学中感受到自己的生命成长，人师在教学中也关注到学生的生命成长并欣赏每个学生的每一步生命成长，在引领学生生命成长的过程中，实现“人文化成”之价值。所谓“文以载道”，就是要求人文之师应以亲子养子之心，传承精神价值，传播人类的真善美，实现精神生命的薪火相传。如果说，传授知识教好书是教师的基本职责的话，那么，传承道义育好人就是人师的非凡之处，而且育人的功夫不仅在课堂之内、在课程之中，更应在课堂之余、课程之外，使其生命精神、睿智仁爱扎根于学生心灵深处，体现在学生健康、适意、幸福的生命历程之中。

其三，“三生教育”的课堂教学方式？

学生所学到的东西在很大程度上是来自老师的诱导，学习的过程需要体验感知，那些没有体验、没有认可的东西，学起来的效果基本上是很差的。“三生教育”也是如此，只有让学生走进生命，切实体验生命，才有良好效果。伽利略说过，“你无法教别人任何东西，你只能帮助别人去发现一些新东西”；西方哲人苏格拉底也说，人师的职能相当于接生婆或助产妇。笔者很赞赏这些说法，但现行的教育教学，总的来说，跟学生的实际生活还有不少距离，直接反映在其评估体系中，不能涵括教会学生为人处事等基本要素，只局限于考试范围之内、知识教学之中，学生被动地接受知识，却隔膜生命，脱节生活，更不知生命之究竟。这也就是“三生教育”课堂的发力处。我们应当切记，我们所教主要是学习与生活的方法，应让学生们自己去发现生命，感受生命，欣赏生命，描述生命，表达生命。

作为专门的“三生教育”课堂，其组织方式可以借鉴罗杰斯的“以学生为中心的教学法”——一种“非指导性教学法”，类似我们古人“行不言之教”与施“无为”之方——倡导在课堂中还原生活场景，而不拘泥主题与形式，让学生把自己真实的生活感受，尤其是负面的生命情愫，如孤寂、郁闷、苦恼、牢骚等，一股脑地发泄出来，其他同学也可不时接过话题，参与讨论，进行沟通，老师并不妄加干涉，或者品头评足，而是给予体贴与同情，让学生能够面对自己，“产生丢开戒备心理和正视自己的勇气”，在自由开放的氛围意境中，实现生命的自然愈疗与自我修复。这样的课堂“象生活本身一样，行云流水，一去不返，似乎漫无目标，它向前流淌，谁也说不出下一刻将会发生什么。但是，在这一过程中也饱含期待、警觉和生机。”这种课堂不正是真实生活的再现吗？

而其他广义的“三生教育”课堂也应尽量在知识传授与人生意义确证之关联上做文章，但这一点往往会被忽视，却正是“三生教育”的应有之义。

其四，“三生教育”的课堂意义与预期？

正如弗兰克所言，“我们生活在一个弥漫着无意义感的时代里。在我们这样的时代里，必须仰赖教育。不仅为增进知识，而且要纯化良心，使得人人皆有足够的聪明，以便能够辩明暗藏在每一个个别情景中的要求”。人生的意义在于发掘与发现，生命的价值在于确立与创立。这一点在青少年学子尤为显见。以下便是一例证。