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物理理论论文精选(九篇)

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物理理论论文

第1篇:物理理论论文范文

医学涉及生物物理学知识非常广泛。为便于学习、掌握可把临床医学常涉及的生物物理学知识归纳为三类。其一,解释各种生物物理现象的知识,包括阐明现象的实质、变化过程、规律和成因或机理等。其二,分析各种物理(严格讲应是生物物理)检测结果的知识,包括所检测的生物物理信息的产生、产生机理、变化规律和采集方法,检测手段及图象形成的生物物理原理,检测图象的分析、归纳而获取结论。其三,阐明各种物理因素的生物效应的知识,包括物理因素的性质、所激发的生物效应及其变化规律,生物效应产生的机理,对疾病的治疗作用,对机体的危害缘由和防护等。

2要求知其所以然必须开物理课

科学知识可分为理论知识和经验知识两大类。生物物理学也不例外。常说对事物不仅要知其然,还要知其所以然。其实前者就是只要求掌握其经验知识,而后者则要求掌握其理论知识,从理论上把握事物。亦即不仅能认识其表象,还能阐明产生表象的内在实质,揭示表象运动、变化规律的机理。要求医生能从理论上把握临床医学中常涉及的生物物理问题,就必须开设物理课,否则是不可能的。要求医生从理论上解决医学中涉及物理的问题越多越深,所需具备的物理相关知识越广越深,自然物理课学时应越多。一直以来只讲授纯物理知识,不结合讲授在医学中的应用,即不结合阐明医学中的生物物理问题,要学生自学解决是很困难的。应该既讲授物理理论也讲授必要的生物物理知识,才能做到学以致用。学生掌握临床医学常涉及的生物物理知识能适应如下四个方面的需要。其一,行医需要。有了相关生物物理知识才能从理论上全面、准确、深刻分析、理解、掌握行医过程中涉及物理问题的医学理论、技能和方法,才能高屋建瓴,在理论指导下,以清晰的思路,全面思考,准确诊断、有效治疗。其二,科研需要。临床各学科多有涉及生物物理的课题。没有相应的生物物理知识只能望而兴叹。反之则如虎添翼,可以在更宽的知识领域开展科研,为医学科学发展作更多贡献,提升人生价值。例如秦任甲教授就发现长期以来人们只从血流动力学角度分析和利用超声多普勒血流频谱图,这里存在个缺陷。可能是有关人员不具备血液流变学知识所致。他率先提出,应该加上血液流变学才能全面、准确分析和充分利用频谱图的丰富内涵,可以把频谱图作为有效手段来研究在体血管红细胞向轴集中的规律,并指导同行开展合作研究取得成果。其三,提高需要。工作中必然会遇到许多尚未掌握的涉及物理的医学问题。这就得靠自学更宽更深的物理、生物物理知识才能解决这些问题,提高自己的理论水平和技能。在校所学将成为自学习提高的基础。其四,思维需要。人的思维不外乎逻辑(抽象)思维和形象思维,都是人在各成长阶段学习积累起来的。大学是人的思维知识和能力形成的十分重要的阶段。在学习、运用物理学、生物物理学过程中,在知识拓展的同时使物理的形象思维和数理逻辑思维得到尤其强的培养提高。数理逻辑思维是逻辑思维的十分重要的组成部分。物理的这些思维能力的增强,使之在学医、行医和医学研究中终身受益。一流名校能安排物理课近百学时,甚至还结合讲授生物物理知识就是认同上述观点的佐证。其决策者和努力学习物理的学生都是有远见的。这正是一流名校要求学生从理论上掌握物理、生物物理,培养高水平医学人才的体现。

3只求知其然则可开可不开物理课

3.1可凭生物物理经验知识行医

大量事实表明,一般医生都是凭借物理、生物物理经验知识而非理论知识来理解、阐明、处置医学中涉及物理的问题。其在三类生物物理知识上的表现为:其一,对医学中涉及物理的现象即生物物理现象不理解,无从解释或者粗略地,含糊地理解或解释。也有以打比方的方式来认识或阐明。例如用粥的浓稀来说明血液黏度大小,流阻大小,而导致血压高低,极少见有医生能用泊肃叶定律等相关知识做出理论解释。其二,当用生物物理检测进行诊断时:对他人的检测,一般只凭检测医生的文字结论做出诊断,有时查看检测图象也只机械地与自己记忆中的正常图象对比而作诊断,并不理解图象是怎样形成的,甚至不理解结论是怎样依据图象分析而获得的;对自己的检测,一般都凭借自己对检测到的生物物理信息与记忆中的正常信息对比而作诊断,至于为什么能产生这样的信息未必明了。其三,利用物理因素进行治疗时,一般只知道某种因素或方法有疗效或只会治疗操作,对其疗效产生的物理机理或不知或不全知。这些表明:一般临床医生的物理知识还只是经验性的,并未上升到理论。但一直以来临床医生就依赖这样的经验知识不也诊治好许许多多疾病?其中许许多多不也成为专家、主任和教授等高级医生?这只能说要求不高时,医生不一定非要多么宽深扎实的物理和生物物理理论功底才能行医。事实上临床教师,甚至生理学教师课堂讲授和相关医学书籍对许多涉及物理的问题也只讲现象,并未从物理、生物物理理论上把产生现象的缘由阐明清楚,仍然只停留在经验知识层面上。学生也只能承认如此,达不到理论认识的高度。这样行医必然缺乏物理、生物物理理论指导,对诊治涉及物理问题的疾病往往思维明晰不起来,只能凭经验了。按以上所述,医生所需物理、生物物理知识的宽深程度伸缩性很大,高则要求具有较宽深扎实的功底,能适应前面提及的四个需要,成为物理理论型医生;低则只要求具备中学物理基础,对行医过程中遇到涉及物理的问题能有所了解,成为物理经验型医生。

3.2对学生的物理要求依培养目标而定

就原则而言,对物理课的要求和学时安排都是由决策者根据各自专业培养目标的需要而确定的。但实际决定时必然受到决策者对物理、生物物理在专业中的作用和地位;医生所需物理、生物物理宽窄深浅的认识程度的影响。鉴于各院校决策者的这种认识难免差异,医生应具备的物理、生物物理的宽深程度伸缩性又很大,不同档次院校培养目标显然不同,导致其物理课学时明显不同。一流名校为八九十学时以上。二流省(市区)属医科大学为六七十学时。三四十学时以下的出自三流学院,除去10来学时的实验课,还能比高中物理加深拓宽多少内容呢?据悉,还有学院把这门课改为任意选修课,选修者不到5%,等同于取消。不排除有些院校对物理、生物物理在专业中到底能发挥怎样的作用,需要安排多少学时为宜,并未作深入的调查研究,其学时数是随意或参照同档次院校而确定的,带有一定盲目性。巧的是各院校安排学时多少与其在人们心目中的地位高低是相吻合的。总之,鉴于医生所需物理、生物物理的宽深程度伸缩性很大,对各院校的学时安排不必厚非。

4改革临床医学专业物理教学内容

4.1改革目标

无论培养物理理论型还是物理经验型医生,只要开设物理课就应该改革纯物理的教学内容。一直以来绝大多数院校都只开物理课,讲授纯物理知识,丝毫不结合讲授医学所涉及的物理问题———医学物理学问题。其结果必然导致:无的放矢,所学纯物理知识不会应用,学而用不上等于不学;不仅使学生得不到把物理知识应用于阐明医学物理学问题的训练,还会造成医学物理学知识断层,很难适应前面提及的四个需要;使学生看不到所学知识的应用情境,使历届学生产生“物理无用论”,求知欲望低,学习不使劲,所学知识似懂非懂,很难用于理解学医和行医过程中遇到的物理问题。改革目的:必须破除思想上长期形成的只讲授纯物理知识,丝毫不与医学中的应用相结合,改革也只增删纯物理知识,丝毫不纳入最为实用的医学物理内容的定势思维,克服过去教学内容脱离医学实际的现象。安排适当的学时数,以临床常涉及的医学物理学内容为主,辅以必要的物理学基础,形成新的教学内容体系,以适应临床医学较高要求的需要,较好发挥物理、医学物理在临床医学中应有的作用。

4.2改革途径之一

没有医学物理学解决不了医学中涉及物理的问题。不开这门课就如同过河断了桥或知识断了层,物理学很难跨越断桥或断层直接阐明医学中涉及物理 的问题。开物理课主要为学习、运用医学物理学打基础。只开前者而不开后者就是无的放矢。物理学与化学,医学物理学与生物化学在医学中的作用与地位十分相似。设想只讲授化学知识而不讲授生物化学知识,学生能掌握医学中涉及化学的知识吗?有条件的应该开设物理和医学物理两门课,实现基础知识与应用知识较完美的结合。这应该是物理教学内容改革的首选途径。

4.3改革途径之二

对于不便把物理课和医学物理课分开开设的院校可以把两者合拼开出。以临床常涉及的医学物理知识为主,辅以相关物理基础。这门教材也可称为医学物理学[2]。学时多少都可以开。这样就把基础理论与医学应用有机结合起来,做到有的放矢,学以致用,使学生学习积极性增强,学习效果提高,知识结构改善,增进其解决实际问题的能力。

5改革困难所在

5.1缺乏阐明医学物理问题的知识

要把临床医学常涉及的物理问题纳入教材并非易事。这些问题许多尚未能从理论上获得阐明或者透彻阐明,还有待研究解决,构建起这些问题的较完整的理论知识,否则无多少临床常涉及的物理问题可讲授。不信,可从三个方面考察:其一,查阅生理学、心血管内科学等医学基础和临床书籍;其二,听听医学基础和临床教师讲课。书中所写,教师所讲,涉及物理的许多问题都只陈述现象,或借实验数据、图表阐明,或笼统、粗略交代,或打比喻解释,甚至含糊讲授。这些充其量说也不过是医学物理学的经验层面上的知识,未能从本质上,机理上,亦即理论层面上阐明问题,回答不了为什么?其三,查阅期刊论文,可发现生物物理学的研究火热得很,很多,但属于临床医学常涉及的物理问题却很少。总不能教材所写,课堂所授结合医学的内容尽是经验知识吧?这就必须对寓于人体各脏器的临床医学常涉及的物理问题逐个加以研究,构建起阐明逐个问题的一系列理论,形成丰富的临床医学常涉及的医学物理学知识体系,可供选择讲授。要达到如此,要经历很长时间,付出许多艰辛劳作。秦任甲自上世纪80年代就开始这方面的研究,取得一系列论著成果。这还不够,得依靠同行广泛参与才能构建起这个知识体系。

5.2医学物理问题如何通俗化

科研构建起的医学物理的一系列论文形式的理论知识,还只是具备了课堂讲授的素材。必须按照教材而非一般参考书的要求,使复杂、繁琐、深奥、数学表达太深、医学基础要求太多等等而造成教师难以讲授,学生难以理解的内容尽可能通俗、简明、浅显、形象、直观,做到教师好教,学生好学。这些讲起来容易,面对一个个具体问题要加以处理好时一定会遇到不少具体困难的。只要充分发挥群体的智慧,不断深入探索,总有一天人们会造就一本内容丰富,基础和应用知识恰当结合,适用的开创性教材。

5.3教师缺少医学物理知识

第2篇:物理理论论文范文

当人们用望远镜观测银河系以外的星系时,可以发现绝大多数星系光谱都存在红移或蓝移现象,并且越远的星系其光谱红移值越大。根据多普勒效应:星系光谱存在红移说明星系正离我们远去,星系光谱存在蓝移说明星系正向着我们运动。需要指出的是越远的星系红移值也越大,看起来所有的星系都好象以银河系为中心向外爆炸形成的一样,越远的星系离开我们的速度也越大。鉴于此有人提出宇宙大爆炸假说:认为宇宙是由150亿年前发生的一次大爆炸形成的,人类居住的银河系则是宇宙的中心。可是人们在观测银河系和河外星系时,却并没有发现银河系有什么特别之处。有人据此怀疑宇宙大爆炸假说;也有人从星系的演化推算出宇宙的年龄大于150亿年;还有人认为若宇宙大爆炸假说是正确的,那么宇宙辐射在各个方向上就会表现出各向异性;更有人担心宇宙的膨胀没有尽头,遂认为宇宙的膨胀和收缩是交替进行的……。但不管怎样,大部分人还是相信“眼见为实”,由星系光谱的红移现象承认了宇宙大爆炸假说。更有人把红移现象与宇宙背景辐射和宇宙元素丰度并作宇宙大爆炸假说的三大支柱。那么宇宙是否发生过爆炸并仍在向外扩张,年龄是否只有150亿年呢?非也!

1.星系光谱红移原因

20世纪初,当人们用望远镜观测银河系以外的星系时,发现绝大多数星系光谱都有红移现象,并且越远的星系其光谱红移值越大。有人认为星系光谱红移是因为星系正在离我们远去,从而得出这样的结论:所有的星系都是以我们银河系为中心向外爆炸后形成的,越远的星系离开我们的速度也越大;宇宙中所有的星系都在彼此分离,并且越远的星系相互分离的速度越大。值得一提的是,我们银河系正处在爆炸中心,足以值得我们自豪的是:银河系是宇宙中独一无二的星系—因为它是宇宙的中心。更让我们惊奇的是,银河系自身也在不断运动着,然而无论它运动到哪里,它始终是银河系的中心。我们解释不了银河系为什么是宇宙的中心,因为银河系也和其它星系一样,并沒有什么特别之处。有人以为,银河系处于宇宙的中心是一个巧合,虽然银河系从上个世纪至今一直在不断运动,但它走过的距离和整个宇宙空间的尺寸比起来是微不足道的,所以银河系目前仍然处在宇宙的中心,这种看法未免有些牵强。因为人们在观测近处的星系时,发现近处的星系并没有相互分离的趋势,并且也没有证据表明近处的星系正在以某一个中心为起点向外膨胀。因此“银河中心说”颇值得怀疑。还有的人虽然承认宇宙大爆炸假说,但不承认“银河中心说”,他们不认为银河系是宇宙的中心。这种观点同样也是站不住脚的。我们可以这样分析:如果宇宙大爆炸假说是正确的,那么宇宙中所有的星系必定在以某一个中心为起点向外膨胀,星系之间彼此互相分离。目前我们观测到近处的星系并没有相互分离的趋势,并且也没有证据表明近处的星系在以某一个中心为起点向外膨胀。倘若我们不是在宇宙的中心而是处于偏离宇宙中心的任一点处,因为在我们周围的星系都没有相互分离的趋势,也没有以某一个中心为起点向外膨胀,这样一来,倘若宇宙中任一点处的星系都没有相互分离的趋势,那么整个宇宙也不可能在膨胀,即宇宙大爆炸假说是错误的。

前事不忘,后事之师。人类文明发展到今天,“地心说”和“日心说”都被证明是为科学,难道我们还要重蹈覆辙提出“银河中心说”吗?愚以为,我们应当承认这样一个假设,那就是:银河系按目前的速度运动下去,100万年,100亿年以后,我们仍然会发现自己处在宇宙的“中心”,无论我们处在宇宙的任何地方,中心也好,边缘也好,我们都会发现宇宙中越远的星系光谱红移值也越大,就好象我们处在宇宙的“中心”一样。事实上,这个“中心”是光子在宇宙空间中的传播特性引起我们视觉上的错误,“眼见”未必“为实”,我们不能过分相信“眼见”的东西。

红移现象是否由观测者自身的运动引起的呢?不是的!如果红移现象是由观测者自身的运动引起的,那么我们将观测到与我们相向运动的星系光谱将发生蓝移而与我们相背运动的星系光谱将发生红移,然而事实并非如此。再者,虽然我们“坐地日行八万里”,但这个速度和光速比起来实在算不了什么,不至于影响观测结果。换句话说,我们在观测星系红移值时,观测者自身运动速度的影响可以忽略不计。红移现象说明光子与观察者之间的相对速度变小了。产生这种情况有两种可能:第一是星系正离我们远去,第二是光子在穿越宇宙空间时速度变小了。这两种情况都可能导致星系光谱红移。我们认为导致星系光谱红移的原因是后者。光子在穿越宇宙空间时会与各种粒子(比如引力子)相互作用从而使其速度逐渐减小。当然单个粒子与光子作用时间极短,引起光子速度的改变量也是极其微小的,以致于我们观测不到。随着光子穿越宇宙空间距离的增大,与光子作用的粒子数目也逐渐增多,光子速度的减小量也越明显。可以推测:光子在穿越一定的宇宙空间距离后速度将减小到零。由于光子速度为零故相对我们的能量也为零,这样的光子当然不会被我们观测到。可见用光学法观测宇宙空间尺度时有一个极限:150亿光年(也有人认为是200亿光年)。在这个尺度以外的星系发出的光子由于在没有到达地球时速度已经降低到零,所以这样的星系不可能被我们观测到,至少目前还没有办法观测到。也有人认为,红移现象是由光子频率减小引起的,即认同第一种可能:认为星系正离我们远去。这种观点听起来很有道理,却经不起分析。我们知道,星系离我们远去时会引起光子频率减小,但各种不同频率光子的频率减小量应该相同,反应在星系光谱上,各种不同频率光子的红移量应该相同。因此,不论星系离我们多远,星系光谱虽然发生红移但不应该变宽,但事实上远处星系光谱却被拉宽了(星系光谱不会变宽是指星系光谱中任意两条谱线的距离恒定,虽然它们都发生了红移,但它们移动的距离相等,因此各谱线之间的距离不变)。而且能量越小的光子红移值越大,能量越大的光子红移值越小。不同频率光子的频率减小量不同,说明红移现象不是由光子频率减小引起的。即第一种可能站不住脚。假设宇宙中所有的星系都是静止的,宇宙空间中的物质是均匀分布的,那么光子穿越宇宙空间时的速度衰减量仅与其通过的空间距离有关。光子穿越的宇宙空间越长,其速度衰减量也越大。这样星系光谱的红移值仅与其离我们的距离有关,离我们越远的星系红移值也越大,就好象越远的星系正在以越快的速度离开我们一样。这也正是哈勃定律所揭示的:星系远离银河系的速度ν与距离成正比,ν=H*D,其中H为哈勃常数。实际上宇宙中各星系都在不断运动着,宇宙空间中的物质也并非均匀分布的,造成星系光谱红移的原因也很多,所以光谱的实际红移值要考虑许多情况。

2.谱线红移与光子速度衰减

光子与宇宙空间中的粒子是如何作用的呢?可以设想,宇宙空间中存在许多比光子质量小得多的粒子(比如引力子)。由于光子在与粒子作用后仍然是光子,可以认为光子仅与粒子发生了弹性碰撞。既然是弹性碰撞,我们知道,二者质量越接近光子损失的能量越大。由于光子的质量远远大于引力子的质量,所以在不同频率(质量)的光子中,频率(质量)较小的光子损失的能量较大。于是经过同一段宇宙空间以后,在不同频率(质量)的光子中,频率(质量)较大的光子损失的能量较少,频率(质量)较小的光子损失的能量较大,例如红光损失的能量比紫光损失的能量多。由于不同频率(质量)的光子在宇宙空间运动时都损失了能量,这样整个星系的光谱将向红端移动,但由于红光损失的能量多向红端移动的距离大,而紫光损失的能量少向红端移动的距离小,于是整个光谱被“拉宽”了。如果不同频率(质量)光子的能量损失率相同,虽然它们都产生红移,但是它们红移的距离相等,这样星系光谱虽存在红移但不会被“拉宽”,星系光谱存在红移而且被“拉宽”说明两点:第一光子在穿越宇宙空间时速度会衰减,第二不同频率(质量)的光子速度衰减率不同。显然,由于不同频率(质量)光子的能量损失率不同,各种光子的速度衰减量差异将随着空间距离的增加而增大,这样星系光谱被“拉宽”的程度与其离我们的距离有关,离我们越远的星系其光谱被拉宽的程度也越大。另外,星系光谱被拉宽时还有一个特点,那就是能量大的光子被拉宽的程度小,能量小的光子被拉宽的程度大。也就是说,越靠近红端光谱被拉宽的程度越大,越靠近紫端光谱被拉宽的程度越小。考虑到星系引力场的影响,实际情况还要复杂一些。

上面我们谈到光子在宇宙空间运动时速度会逐渐减小,这和人们熟悉的“真空中光速不变”的看法相矛盾。实际上宇宙空间并非真空,即使宇宙空间是绝对真空它还存在引力场。换句话说,光子在真空中速度变不变的问题,实际上是光子受不受引力作用的问题。如果光子不受引力作用,那么真空中光速不变,但这样一来不论星体的引力再强,对光子都没有影响,从而宇宙中也不可能产生“黑洞”了,而现在的黑洞理论基础将不复存在;假如光子受引力作用,则就不应该有“真空中光速不变”的结论。有人对此这样解释:宇宙空间中各星体的引力分布在不同的方向上,它们的作用力相互抵消,因此光子在宇宙空间中的速度不变。这种解释也是站不住脚的。我们知道在太阳系内,引力的方向是指向太阳的;在银河系里引力的方向是指向银河系中心的,所以局部的宇宙空间引力总是有一定的方向的。我们认为光子作为一种物质实体,它的速度并非一成不变的。无论在真空中还是在介质中,它的运动速度都会越来越小。所以,光速不变只是一个神话,光年也不能作为距离单位,因为光子在前一年中走过的路程总比后一年中走过的路程长。

3.光子在引力场中的运动

星光在通过太阳附近时会受到太阳引力的作用而发生弯曲,说明光子也会受到引力的作用。其实光子也有质量,当然会受到引力作用了。通常我们认为:引力场中物质的加速度仅与引力场的强弱有关,而与物质的质量无关。如在地球表面不管是1吨的物体还是1千克的物体,其每秒获得的速度增量都是9.8米/秒。但引力场中光子的加速度与其质量有关:质量越小的光子加速度越大,质量越大的光子加速度越小。既然光子也受引力作用,那么很自然,光子在离开引力场时必然会被减速,在进入引力场时必然会被加速,在垂直于引力方向(或其它方向)运动时受引力影响其运动轨迹也会发生变化。既然光子在离开引力场时会被减速,而且质量越小的光子速度衰减量也越大,那么星体发出的不同频率的光子就有不同的速度。一般而言,星体引力越强,其发出的光速度也越小;当星体引力足够强时甚至可能使一部分光子摆脱不了星体引力的束缚,产生黑洞现象。对同一星体而言,在它发出的光中,质量大的光子速度大,到达地球的时间也越早;质量小的光子速度小,到达地球的时间也越晚。我们通常认为不同频率的光同时到达地球,这其实是错误的。关于这一点我们可以用实验来证实。当星体发生爆发或其它异常时,总是能量较大的X射线或γ射线先被我们观测到,其次才是可见光,然后才是红外线。虽然理论上如此,但在实际观测中总有这样或那样的因素及别的解释使大部分人不相信这一点。如果条件允许的话,我们可以用一个实验来证实我们的观点。在离我们很远的宇宙飞船上以两种不同能量的光子同时发出一种信号,这两种光子的能量差异越大它们到达地球的时间差异也越大。实际上考虑到不同能量的光子在同一介质中的传播速度不同,我们应该想到不同频率的光子在真空中的传播速度也不相同。由于光子在穿越宇宙空间时速度逐渐减小,并且质量小的光子速度衰减得快,可以想象,在经过一段相当长的距离以后,质量小的光子速度已经衰减到零而质量大的光子速度不为零,这样我们就只能观测到质量大的光子。若星体离我们更远一些,则我们只能观测到质量更大的光子……,随着空间距离的增大,最终我们将看不到远处星体发出的光,这个距离就是我们现在认为的宇宙极限--150亿光年。人们在观测宇宙时总有一个错误想法:由于真空中光速不变,所以不管离我们多远的星系,只要足够亮就可以被我们发现。事实上宇宙空间并非真空,光子在其中穿行时速度会逐渐减小,所以任何星系发出的光只能传播一定的距离,也正因为如此,不管我们在宇宙中任何地方,始终只能看到有限的宇宙空间。换句话说,目前我们能够观测到的宇宙空间的尺度实际上是光子在宇宙空间中传播的最远距离。

4.光子在宇宙空间中的运动

实际上光子在宇宙空间运动时并不总是做减速运动。在光子离开星体时它要挣脱引力的束缚而作减速运动,当它脱离星体的引力场在空间自由运动时,也作减速运动;如果它进入另一个星体的引力场向着该星体运动时,就会在该星体的引力作用下作加速运动。光子就这样减速--加速--减速--加速……不停地穿越宇宙空间,直到其速度为零。倘若星体离我们很近而引力又很小,从该星体发出的光速度衰减量不大,但进入银河系时光子的速度增加量有可能很大,当光子的速度增加量大于其速度衰减量,或者说大于刚离开星体表面时的速度,在我们看来该星体光谱就发生了蓝移。忽略距离因素,由于星体自身在不断运动,这样它相对银河系引力场的强弱也可能发生变化,所以其光谱也可能有规律的发生红移或蓝移。通常情况下,宇宙空间对光子的减速作用总大于加速作用,所以星系的光谱以红移的居多。

光子在引力场中速度变化的问题许多人恐怕不相信也不能理解。一些人认为光子没有静质量,况且光子是一种波,在引力场中的运动规律和宏观物质不同。其实持这种观点的人把光子神话了,弄的不可捉摸了。现在大多数人都接受了“黑洞”的概念,认为当一个星体的引力足够强时甚至连光子也逃脱不了,因而是漆黑的一团。这里实际上指出了光子也会受到引力作用。既然光子也受引力作用,那么它在引力场中的加速与减速自然就可以理解了。稍后我们将看到,引力作用是造成衍射现象的重要因素之一。

5.类星体

一个很明显的事实是:宇宙中离我们越远的星体能量越大,通常类星体离我们的距离都在10亿光年以上,并且远处星体发出的光中能量较大的光子占有很大的成分。有人把这作为支持宇宙大爆炸的依据,认为:若宇宙中物质是均匀分布的话,则在我们银河系或其周围就应该有象类星体这样的高能星体存在。为什么我们在近处发现不了类星体呢?一些人看见远处的星体发出的光中含有大量的X射线或γ射线成分,就推测此类星体存在着目前尚不为我们知道的能量源。这种观点未免有些片面。实际上宇宙中大部分恒星的能量都差不多,能量特别大的和能量特别小的只是极少数,恒星的能量呈中间多、两头少的分布态势。从远处的恒星发出的光,在经过漫长的宇宙空间以后,能量小的光子由于速度衰减率大而停了下来,不被我们观测到;只有X射线和γ射线才能到达地球。所以我们观测到该星体的光子中,X射线和γ射线占有很大的成分,以致于我们误认为这类星体只向外发出X射线和γ射线。实际上这类星体也向外发射可见光和红外线,但是可见光和红外线由于速度衰减到零故我们观测不到。这就导致我们观测到极远处的星体,其颜色通常是蓝色或紫色,事实上可能和该星体的真实颜色相差极大。这说明我们看到的星体的颜色未必就是星体的真实颜色,星体的颜色是由其自身能量状况和离我们的距离决定的,星体离我们的距离越大往往使其颜色中的蓝色和紫色成分增加。另外,我们认为类星体离我们非常远,是因为类星体的红移值很大。也就是说我们没有直接证据表明类星体真的离我们很远。考虑到光子在引力场中的运动,我们知道:当星体的引力足够大时,其发出的光子速度衰减量也较大,因而该星体的光谱也将发生较大的红移。这就是说,引力因素也可以使星系光谱产生红移。倘若星体引力足够大又离我们很近,由于星体红移值较大,往往导致我们认为该星体离我们很远。举例来说,假设有一个引力较大的星体处于银河系的中心,由于该星体引力很强,导致它发出的光子速度衰减量极大,我们在观测其光谱时就会观测到很大的红移值,根据该星体很大的红移值我们就会认为它离我们非常遥远,绝不会想到它就在银河系中心。

如何解释类星体离我们那么远而其发射的X射线和γ射线又是如此强烈呢?只有两种可能。第一,类星体的能量非常大,向外发出的X射线和γ射线非常强;第二,类星体离我们并没有原先认为的那么远,类星体光谱的红移是由类星体的引力造成而并非由距离因素造成的。我们认为两种因素都有。因为如果类星体离我们非常远,那么我们观测到其向外发出的X射线或γ射线就不可能很强;倘若类星体的能量不是很大,它的引力场也不可能很强,不足以使其光谱产生较大的红移。这说明:星系光谱发生红移可能是距离因素造成的,也可能是引力因素造成的,红移值大的星体未必就离我们远。那么,如何区别星体的引力红移和距离红移呢?对观测者而言,由距离因素造成红移的星体发出的光不可能很强,而由引力因素造成红移的星体发出的光往往很强,特别是X射线或γ射线的成分多。类星体的发射光谱和吸收光谱的宽度不同,通常吸收光谱的宽度比发射光谱窄,为什么呢?我们知道,吸收光谱是由于光子经过大气后产生的,这说明类星体周围也存在气体。光子从高温星体内部发出以后,总会有一部分光子没有被气体吸收而直接射向宇宙空间,这些光子形成发射光谱;还有一部分光子在与气体作用后,频率(质量)大的光子损失的能量大,频率(质量)小的光子损失的能量小;光子离开类星体在宇宙空间中运动时,则是频率(质量)大的光子损失的能量小而频率(质量)小的光子损失的能量大,总的看来各种不同频率的光子速度差异减小,所以其光谱红移值也较发射光谱小。实际上类星体的吸收光谱还可能有几种不同的宽度。

6.黑洞与星体引力

最初在人们考虑黑洞时,认为它的引力强到连光子也逃脱不了,因而是漆黑的一团,黑洞是宇宙中物质的坟墓。后来人们认为黑洞可以向外发出X射线和γ射线。同样是光子,能量大的可以逃脱,能量小的逃脱不了,说明(黑洞的)引力对光子的作用是不一样的。事实上我们知道当星体的引力逐渐增强时,总是质量较小的光子逃脱不了,质量较大的光子则可以摆脱星体的引力,并不是所有的光子全部被吸入星体中。所以从这个意义上来说,狭义上的黑洞仅指引力强到可见光不能脱离的星体,即在可见光波段观测不到的星体;广义上的黑洞指引力强到使一部分光子不能脱离的星体,即在某一能量较小的波段观测不到的星体,这里广义上的黑洞甚至可能非常亮,可以被我们肉眼看到,但在红外线波段或能量更小的波段却观测不到。从理论上讲,“黑洞”并不黑,至少它可以向外发射X射线和γ射线或能量更高的光子,完全不向外抛射粒子的黑洞是不存在的。那么宇宙中黑洞存在吗?当然存在了。当星体离我们足够远,以致于该星体发出的红外线速度衰减为零而不被我们观测到时,它就像一个“黑洞”;若星体离我们再远一些,可见光不再为我们观测到,只能观测到X射线和γ射线,这时它就是漆黑的一团,成为名副其实的黑洞;而宇宙中150亿光年以外的星体对我们来说是完全彻底的黑洞,因为我们完全观测不到它们。除了因空间距离造成“黑洞”现象以外,星体的引力也可以造成黑洞现象。黑洞现象并不是我们原先想象的那样:“当星体的引力足够大时,所有的光子都被吸入星体中,整个星体变成黑暗的一团”。当星体的引力逐渐增大时,它对光子的束缚作用也逐渐增强。星体的引力足够大时,红外线光子将摆脱不了星体引力的束缚,而可见光、紫外线则可以摆脱星体引力的束缚;星体的引力再增大时,可见光将摆脱不了星体引力的束缚,而紫外线则可以摆脱星体引力的束缚;若星体的引力再增大,可能只有γ射线放出。应该明确指出:黑洞现象是与星系光谱的红移紧密相连的。若某一星体的光谱不存在红移现象,则它一定不是黑洞;若某一星体的光谱存在红移现象,则它可能是黑洞也可能是距离因素造成的。

总的来说,我们对黑洞的认识经历了三个阶段:第一阶段认为黑洞的引力足够强,所有的光子都不能摆脱黑洞的引力,因而整个星体是黑暗的一团;第二阶段认为黑洞可以向外发出强烈的X射线或γ射线,人们认识到黑洞的引力对不同能量光子的作用不同;第三阶段也就是现在正在探索的阶段。应该明确指出:与黑洞现象紧密联系的因素有两个,引力因素和距离因素。以往我们在考虑黑洞现象时往往只考虑引力因素而忽略了距离因素,这就导致我们认为整个宇宙空间仅有150亿光年,对150亿光年以外的宇宙空间,认为看不见的就是不存在的。

7.恒态宇宙

也许有人会问,既然光子的速度能够降低到零,那么宇宙中会不会堆积越来越多的光子呢?不会的!光子作为物质的一种存在方式,它不是永恒的,在一定条件下光子可以转化为别的物质,也就是说光子是有一定寿命的。任何一个光子不可能永远存在下去,它必将转化为别的物质形式。宇宙中的物质无时无刻不在运动,所以宇宙中不会堆积越来越多的光子。虽然我们目前并不知道光子是如何转化为别的物质的,但我们依然相信整个宇宙是稳定的、恒态的,而局部宇宙则可能是不稳定的,处于演化过程中的。同样的道理,整个宇宙也不会被光子均匀照亮。由于光子在宇宙空间中运动时速度逐渐减小,所以任何星体发出的光只能传播到有限远处。也正因为如此,我们所观测到的宇宙始终是有限的。如果想观测更远的宇宙空间,一个方法是派出宇宙飞船,另一个办法是在宇宙空间中建立许多中转站,在光信号速度未衰减到零以前接受、放大、转播它。理论上讲,只要中转站的数量足够多,我们就可以看见任意远处的宇宙空间。

8.浩瀚宇宙

假设我们能够乘座一艘高速飞行的宇宙飞船遨游太空,在刚离开地球时,我们可以观测到150亿光年的宇宙,离我们越远的星体其红移值也越大,远处的星体放出强烈的X射线或γ射线。随着我们飞行距离的增大,我们会发现银河系的红移值越来越大,并且其颜色逐渐偏蓝,而原先我们观测到呈蓝色或紫色的星体颜色逐渐偏红,最终银河系将消失在我们的视野之外。当我们飞到离银河系150亿光年的地方,我们发现展现在我们面前的宇宙范围仍然有150亿光年;而原先我们认为正在以很大速度分离的星体或膨胀的宇宙空间并没有膨胀。无论我们飞到哪里,始终只能看见150亿光年的宇宙空间,也始终能够看见150亿光年的宇宙空间,宇宙是无限的;并且我们始终是宇宙的“中心”,因为所有的星体看起来所有的星体都好象以我们为中心向外爆炸形成的一样,越远的星系(红移值越大)离开我们的速度也越大。我们认为,宇宙是无始无终的,物质的存在是永恒的,对某一特定的物质形态有其产生和消亡的过程,但整个宇宙不存在产生和消亡的过程,它是自始至终存在并且不会消亡的。同时也应该看到,宇宙是无限的,不会仅仅只有150亿光年的空间。

从上个世纪以来,人们已经探索到了上百亿光年的宇宙空间,然而这只不过是苍海一粟。也许还要几十年甚至上百年人类才能认识到宇宙的无限性,但只要天下有志之士携手合作,这一天定会早日到来。

二、浅谈光的衍射

通常情况下光总是直线传播。但当光线经过足够窄的窄缝时将形成明暗相间的衍射条纹。由于光子不带电,在电磁场中不偏转,所以光子的衍射不是电磁力作用的结果,而是引力子与光子作用产生的。光子与引力子作用不是一个简单的碰撞过程,而是一个极为复杂的过程。在光子与引力子相遇的一瞬间它们形成一个混合体,这就打破了结合前光子内部各部分的平衡,混合体内部存在着排斥力和凝聚力两种作用。若排斥力占主导作用,则混合体将在极短的时间内“裂变”放出引力子;若凝聚力占主导作用,则混合体将形成一个新的光子。那么满足什么条件的混合体(光子)才是稳定的呢?经典电磁理论指出:所有光子的能量均为某个最小能量的整数倍。也即所有光子的质量均为某个最小质量的正整数倍,只有这样的光子才能稳定存在。当然这并不表明能量为某个最小能量的非整数倍的光子就不存在,只不过由于它们极不稳定,在形成后瞬间就“裂变”生成能够稳定存在的光子,目前我们还没有观测到或注意到这类光子罢了。从这里我们可以看出,与原子核一样,所有光子的质量均为某个最小质量的正整数倍,说明光子也有一定的内部结构,某些质量的光子由于极不稳定,在其形成后瞬间就“裂变”生成能够稳定存在的光子,这就造成稳定存在的光子质量的不连续。言归正传,由于引力子质量远远小于光子的质量,所以光子不可能吸收一个引力子形成新的光子(因为这样的光子是不稳定的)。但是若在同一时刻,光子与许多引力子相互作用,而这些引力子质量之和又大于最小光子的质量,光子就有可能吸收质量和等于最小光子质量的引力子数目而形成新的光子。举例来说,若最小光子的质量是引力子质量的10万倍,那么当同一瞬间有15万个引力子作用于光子时,光子只可能吸收10万个引力子,另外5万个引力子不被光子吸收,仅对光子产生微小的冲量。倘若在同一瞬间有9万个引力子作用于光子,那么这9万个引力子都不会被光子吸收,它们仅对光子产生微小的冲量。光子可能吸收的引力子数目只可能是10万的正整数倍。只有光子吸收引力子形成新的光子才能全部吸收引力子的冲量,否则的话,光子仅受到极小的冲量。

现有一个宽度为α的窄缝,绝大多数光子经过窄缝时虽然与许多引力子作用,但大多不会形成新的光子,这样大部分光子仅以极其微小的发散角投射到屏幕上,形成宽度略大于α的中央亮纹。由于衍射条纹是对称分布的,所以我们只讨论一半。拿中央亮纹以上的条纹来说,这些条纹是由缝中心到缝顶部经过的光子偏转形成的。从缝中心到缝顶部经过的光子,若吸收10万个引力子则形成稳定的新光子,而新光子由于全部吸收了引力子的冲量因而向上发生较大的偏移,从而在屏幕上形成宽度为0.5α的第一条亮纹。从缝中心到缝顶部经过的光子,若吸收20万个引力子则它向上的偏移量是第一条亮纹偏移量的两倍,形成第二条亮纹。同样形成第3条、第4条、第5条……第n条亮纹。中央亮纹以下的亮纹也是这样形成的,并且中央亮纹的宽度约为其它亮纹宽度的两倍。由于从缝中心到缝顶部引力逐渐增大,所以与光子作用的引力子数目也可能逐渐增多。假设在离开缝中心向上的极小位移处,在该处最多只可能有10万个引力子与光子发生作用,那么经过该处的光子最多只可能偏移到第一条亮纹处。换句话说它最多只可能对第一条亮纹的形成做贡献,对第2条、第3条、第4条……第n条亮纹都没有贡献。由此在向上某处经过的光子最多只可能吸收20万个引力子,但也可能吸收10万个引力子,故经过该处的光子对第1条、第2条亮纹的形成做出贡献而对第3条至第n条亮纹都没有贡献……;从缝顶部经过的光子可能吸收10万*1、10万*2、10万*3……10万*n个引力子,所以从该处经过的光子对第1条、第2条、第3条至第n条亮纹的形成都有贡献。这样形成的亮纹亮度依次为第一条>第二条>第三条>……>第n条。若缝变窄,则在离开缝中心向上的极小位移处,光子最多可能有20万个引力子,经过该处的光子对第1条、第2条亮纹的形成都有贡献,这样就减小了第1条、第2条亮纹亮度的差异。也就是说,缝越窄条纹亮度越向两边分散,缝越宽条纹亮度越向中央集中。当缝很宽时,条纹亮度几乎全部集中在中央区域,两边的光子数几乎为零。这就是我们看到的光的直线传播现象。由于光子并不是一种波,其偏离直线传播(衍射)现象是由引力子引起的,所以光的衍射现象与缝的宽度无关。物体在阳光下的阴影边缘常常较模糊,这说明光子在经过物体表面时受到引力作用而偏离了直线传播。理论上来说只要光子的运动方向和引力方向不在一条直线上,光子就会偏离原来的运动轨迹,并且引力场越强光子弯曲的程度也越大。星光在经过恒星以后通常会发生弯曲,有时我们甚至能够看到星体后面的其它星体发出的光。

三、论电子结构与原子光谱现象

1.电子发光

原子是如何发光的?要弄清这个问题首先必须明白光子是由原子的哪一部分发出的。我们知道,原子是由原子核和核外的电子组成的,原子核的结合能很大,不可能发出光子,所以光子只可能是电子发出的。在化学反应中伴随着电子的得失,常常有能量(光子)放出,光电效应、激光现象及其它一些实验也证明了光子是由电子发出的,所以可以肯定原子发光其实是电子发出光子。既然电子可以放出光子,那么光子必然是电子的组成部分,或者说电子有一定的内部结构,光子是其组成部分之一;由于光子不带电,说明电子内部电荷的分布是不均匀的,因为如果电子内部电荷是均匀分布的,则光子就应该带电。原子中原子核和电子之间的距离很小,它们之间的静电力很强,因为电子内部电荷分布不均匀,所以在原子核强大的静电力作用下电子内部电荷将重新分布,甚至可能发生裂变,这就为电子放出光子创造了条件。当电子裂变放出光子后,它的各个组成部分结合的更加紧密,在适当的时候可能吸收一个光子,这就为电子吸收光子储存能量创造了条件。而电子正是通过不停地吸收、放出光子来和外界交换能量的。稍后我们将看到,原子正是通过电子不断吸收、放出光子来和外界完成能量交换的。一般来说,电子质量越大其内部各部分结合的越松散,在静电力作用下越容易发生裂变;电子质量越小其内部各部分结合的越紧密,在静电力作用下越不容易发生裂变。与原子核“幻数”相似,总有特定质量的电子的结合力相当大,比其它质量电子的结合力大许多,这些特定质量的电子往往对应于某些稳定的轨道。

有人认为物质发光是由于物质中的原子或分子受到扰动的结果,认为光子是由原子或分子发出的。其实这是一种错误的看法。我们知道,原子是由原子核和核外电子组成的,光子是一种物质实体,或者是由原子核发出的,或者是由电子发出的,除此以外再没有别的选择。说光子是由原子发出的,这是一种不确切的说法。

2.原子核和电子之间的磁力作用

两个相距一定距离的异种点电荷在静电力作用下必然会吸引在一起,因为静电力作用在两点电荷连线上。而原子核和电子不会吸引在一起。这就启示我们在原子核和电子中必然存在一种其它作用力。这个力就是原子核和电子之间的磁力。我们知道,在通以相同方向电流的两条平行导线间会产生磁力作用,在磁力作用下它们将彼此吸引,原子核和电子的相向运动正相当于通以相同方向电流的两条平行导线,在它们之间也将产生磁力作用。静电力的作用总是使电子获得指向原子核的向心速度,而原子核和电子之间的磁力则使电子获得切向速度,并且原子核和电子之间的相对速度越大,它们之间的磁力也越大。当原子核和电子之间彼此相对静止在一定远处时,在静电力和磁力的共同作用下,它们并不会吸引在一起。因为静电力使电子获得向心速度,磁力使电子获得切向速度,电子并不是沿着直线靠近原子核,而是沿着螺旋线靠近原子核。开始时螺旋线的半径为无穷大,电子作直线运动;一旦电子相对原子核的速度不为零,磁力开始起作用,电子的运动轨迹开始发生弯曲;当电子与原子核靠近到一定的距离时,电子和原子核之间的静电力恰好等于电子作圆周运动所需的向心力,此时电子处于平衡状态,螺旋线变成了圆。同样在电子离开原子核时也是沿着螺旋线运动的。在静电力作用下,电子总要尽量靠近原子核,在磁力作用下,电子有远离原子核的离心趋势,正是在这两种力作用下,电子处于稳定的平衡状态中。电子在原子核中处于稳定状态时,它的轨迹是圆。因为当电子的轨迹不是圆时,它总要受到磁力的作用,这个力使电子的切向速度增加、运动轨迹向圆靠近。而电子受磁力作用时它的运动轨迹就要发生变化,就不是稳定的,只有当电子的轨迹是圆时才不受磁力的作用,所以说电子在原子核中的稳定轨迹是圆。太阳系中的行星在太阳引力作用下,其运动轨迹可以是圆或椭圆,但在原子系统中,电子在原子核静电力作用下,其稳定轨迹只可能是圆而不可能是椭圆。

3.基态电子的稳定性

处于基态的电子为什么是稳定的?为什么不会被原子核吸收?人们通常认为:做加速运动的电荷会向外辐射能量.如果电子在原子核中做圆周运动,则它就有加速度,必然会不断地向外辐射电磁波,随着电子能量的减小它将沿着螺旋线落入原子核中,这样整个原子就是不稳定的,然而事实并非如此。于是人们推测电子在原子核中不可能做圆周运动。我们认为以上推断是错误的,电子的确在原子核中做圆周运动,其理由如下:第一,电子辐射电磁波并不是一个只出不进的过程。电子时刻不停地向外辐射能量,也在时刻不停地吸收光子,这是一个动态平衡过程。如果电子吸收的能量大于其辐射的能量则原子的温度升高,如果电子吸收的能量小于其辐射的能量则原子的温度降低,倘若没有外界能量输入,原子总会由于向外辐射能量而降低温度,只要物体的温度在绝对零度以上就会向外辐射电磁波。第二,电子在原子中的质量并非一成不变的。一般而言,电子离核越近质量越小,离核越远质量越大(这一点我们稍后证明)。第三,电子和原子核之间并非只有静电力作用,还存在磁力作用。正因为磁力作用的存在使电子在靠近原子核时切线速度不断增大,从而使其离心力逐渐增大,以致于可以与静电力抗衡维持电子在原子核中的稳定。

这里需要我们证明随着电子离核距离的减小,离心力的增加速度大于静电力的增加速度。设电子稳定时质量为M,速度为V,与原子核相距R,原子核电量为Q,此时静电力F正好等于电子作圆周运动的向心力,

离心力大于静电力,所以此时电子作离心运动,将回到距核R的轨道上。同样当电子受到远离原子核的扰动后,静电力F大于电子作圆周运动的向心力,电子将向原子核运动,最终要回到距核R的轨道上,这里不再证明。

另外我们认为,做加速运动的电荷会向外辐射电磁波这个提法不够确切,应该说做加速运动的自由电荷会向外辐射电磁波,而电子在原子核中做圆周运动时不会向外辐射电磁波。两者有什么区别呢?我们知道,在原子核和电子结合成原子的过程中要向外放出能量,即自由电子要在原子核静电力作用下裂变放出光子才能够成为原子中的电子,原子中的电子和自由电子是有区别的。自由电子的质量大于原子中的电子的质量,自由电子各部分结合得较为松散,受到外界扰动(有加速度)时会向外辐射电磁波;而原子中的电子质量小,各部分结合得较为紧密,受到外界扰动(有加速度)时未必会向外辐射电磁波,只有当外界扰动(加速度)足够大时才会裂变辐射电磁波,所以电子可以在原子中做圆周运动而并不向外辐射电磁波。

4.稳定轨道的形成

对于处于基态的电子来说,每秒会有许多光子与其作用。这些作用有指向原子核的,也有指向核外的。电子在吸收一个或几个光子以后质量增加,形成新的电子。我们先考虑指向核外的扰动。设电子在吸收一个或几个光子以后质量增加为M+Δm,与原子核相距R+Δr,我们知道,一定质量的电子总有与一条特定轨道与之对应,比如电子的质量为M时其轨道半径为R,那么当电子质量为M+Δm时就可能停留在半径为R+Δr的轨道。但这里我们少考虑了一个条件,那就是质量为M+Δm的电子的结合能。我们知道电子在每秒内会受到许多光子的扰动,假设质量为M+Δm的电子运行在半径为R+Δr的轨道上,若它受到一个指向原子核的扰动,离核距离变为R+Δr-r,此时原子核静电力对它的作用增强,若它的结合能小的话则电子立即裂变放出光子重新回到其原来的轨道R上;如果质量为M+Δm的电子内部的结合能非常小,以至于受到微小的扰动时立即裂变放出光子,那么它在半径为R+Δr的轨道上停留的时间也趋近于零,换句话说半径为R+Δr的轨道根本不存在;如果质量为M+Δm的电子内部的结合能非常大,以致于受到很大的扰动时它才裂变放出光子,那么电子就能够在半径为R+Δr的轨道上停留一段时间,这段时间就是原子的平均寿命。假设有一群电子处于同一激发态,由于每个电子受到的扰动情况不一样,有的电子受到的扰动大有的电子受到的扰动小,而只有电子受到足够大的扰动并运动到离核足够近的地方才会裂变放出光子,所以电子裂变回到基态的时间也不一样。处于同一激发态的原子的平均寿命和两个因素有关:一是电子的结合能,二是电子受到的扰动。电子内部的结合能与原子核“幻数”相似,只有特定质量的电子的结合能才是很大的,所以电子的轨道也是特定的、不连续的,其它质量的电子由于结合能很小,裂变时间极短,所以它们不可能稳定停留在原子中,也形成不了稳定轨道甚至根本就没有轨道。我们再来考虑指向原子核的扰动。设电子在吸收一个或几个光子以后质量增加为M+Δm,与原子核相距R-Δr,此时原子核对电子的静电力增强,电子立即裂变放出质量为Δm的光子,由前面的证明我们知道,此时电子的速度增大,离心力大于静电力,电子最终将停留在半径为R的稳定轨道上。也许有人会怀疑,这样看来电子可能存在的稳定轨道岂不是唯一的了?实际上由于电子在原子核外有几个不同的稳定质量,所以它也有几条稳定轨道,一定的质量总是与某一条特定轨道相对应。从这里我们可以看出,电子在原子核中的稳定轨道往往对应于电子结合能极大的质量,结合能小的质量由于在原子中不稳定因而不会形成稳定轨道。

5.电子结构与不同跃迁轨道

对于处于同一激发态的一群电子而言,设电子的质量为M+Δm,它们可能会有不同的跃迁轨道,放出的光子的能量(质量)也不同,但总是跃迁到离核近的电子放出的光子的能量(质量)大。电子从激发态回到基态的过程并不是先放出光子再回到基态,而是先回到比基态更近的地方放出光子然后才回到基态。当电子回到离核R-Δr处时,在静电力作用下电子裂变放出质量为Δm的光子,此时离心力大于静电力,电子将回到半径为R的稳定轨道上。那么电子为什么会有多条跃迁轨道呢?这说明处于同一激发态的电子内部结构(结合力)不同,有的结合力大,有的结合力小,结合力小的光子在离核较远的地方裂变,放出的光子能量也较小;结合力大的光子在离核较近的地方裂变,放出的光子能量也较大,电子的跃迁方式是由其内部结构决定的。同一质量的电子可能有多种裂变方式,再次向我们说明电子具有内部结构,在考虑原子光谱时一定要考虑电子的内部结构。处于激发态的电子在向基态跃迁时会发出光子;把原子的内层电子打掉以后外层电子会放出光子并向离核更近的轨道跃迁。这些现象启示我们:电子离核越近质量越小,电子离核越远质量越大。从这里也可以看出,电子质量越小其内部结合力越大。因为离核越近电子受到的静电力越大,而电子能够稳定存在说明其内部结合力越大。在同一个原子中,内层电子的质量小于外层电子的质量;同一个电子离核越近质量越小。

人们发射的人造卫星可以设定轨道,其轨道变化可以是连续的,但对原子核中的电子来说,其轨道变化则是不连续的。怎样理解这一点呢?让我们做一个假想实验。把两个带异种电荷的点电荷放置在一定远处,并且假定它们之间除了静电力以外不在受到其它力的作用,则最终它们将互相吸引在一起。无论怎样改变这两个电荷的质量、电量,结果都是相同的。这说明:用宏观电荷不可能模拟原子核和电子之间的作用力。说到这里,好事者马上就会解释,因为宏观电荷物质波的波长极短而电子物质波的波长较大,所以用宏观电荷不可能模拟原子核和电子之间的作用力。换一个角度来说,宏观物质和微观物质是有区别的,用宏观物质不能模拟微观物质。但区别究竟在哪里?一个是宏观物质而另一个是微观物质,这个解释近乎无聊了。还是让我们来仔细分析为什么用宏观电荷不可能模拟原子核和电子之间的作用力。我们知道,在静电力作用下,电子和原子核开始时相向运动,而后在磁力作用下沿着螺旋线相互靠近,正是由于原子核和电子之间的磁力使电子获得了绕原子核运动的切向加速度,并使整个原子处于稳定状态。那么,两个宏观点电荷之间的运动轨迹为什么是一条直线呢?这是因为宏观电荷的荷质比远远小于原子核和电子的荷质比,在静电力作用下宏观点电荷获得的最终速度也小得可怜,因此宏观点电荷之间因相对运动而产生的磁力也微乎其微,近似于零。所以宏观点电荷在静电力作用下表现为相向运动,其运动轨迹接近直线。从这里我们可以得出这样一个结论:虽然静电力作用在两个电荷的连心线上,但是仅在静电力作用下,电荷的运动轨迹不一定就是直线,两个电荷的荷质比越小,其运动轨迹越接近直线,反之则越接近曲线。那么,如果宏观点电荷的荷质比足够大甚至可以与原子核或电子相比时,是否可以用宏观点电荷模拟原子核和电子相之间的作用呢?也不能!如果宏观点电荷的荷质比足够大,甚至可以与原子核或电子相比,那么这样的两个异种电荷在静电力作用下会沿着螺旋线相互接近,最终会处于稳定状态,但由于宏观点电荷的质量不会发生变化,因此最多只能形成一条稳定轨道,而不可能象电子那样在原子核中有多条稳定轨道。

在多电子原子中,各电子间有什么主要区别呢?有人认为离核越近的电子能量越低,越不容易失去;离核越远电子能量越高越容易失去,但这还不是最主要的区别。多电子原子中各电子间最主要的区别在于它们的质量不同。离核越近的电子质量越小,离核越远的电子质量越大,同一个原子中没有两个质量相同的电子存在。在氢原子中也是电子离核越近质量越小,离核越远质量越大。

6.原子的吸收光谱和明线光谱

在原子的吸收光谱中,只有特定能量的光子才被电子吸收;在原子的明线光谱中,同样也只能发出特定能量的光子。于是人们认为电子只能吸收或发出特定能量的光子。我们知道,只要物体的温度在绝对零度以上,就会向外发射电磁波,物质的发射光谱是连续光谱。那么其它能量的光子是由哪一部分发出又是如何发出的呢?显然还是由电子发出的,因为原子核不可能发出光子。当我们用电子束轰击汞原子蒸汽时,可以发现当电子的能量为某些特定值时,汞原子强烈地吸收其能量;对于其它能量的电子汞原子只吸收其一部分能量。汞原子只吸收电子束的能量实际是汞原子中的电子吸收电子束的能量。可见,原子中的电子可以吸收各种能量(质量),但对特定的能量(质量)吸收能力十分强。在原子的吸收光谱中,电子可以吸收各种能量的光子,只不过大部分光子被电子吸收后与电子的结合能并不大,受到微小的扰动后立即放出光子,由于该过程极短,所以当连续光通过原子蒸汽时,大部分光子被吸收后又很快放出,看起来似乎没有与原子作用,只有极少数具有特定能量的光子与电子的结合力极大,这类光子被吸收后要保持一段时间才可能放出,故吸收光谱会出现几条暗线。至于原子的明线光谱,与其说是明线光谱还不如说原子的发射光谱中有几条线特别亮。这是因为处于激发态的电子比别的能量状态的电子稳定,停留的时间较长,所以在一群原子中处于激发态的电子数目总比别的状态的电子数目多,因而它们发出的光也更亮一些。事实上原子的发射光谱不仅仅是明线光谱,明线光谱只是原子发射光谱中极个别的具有代表性的光子,原子几乎可以发出小于一定能量的任何光子。电子在原子中时刻不停地吸收各种能量的光子,由于电子与绝大部分光子的结合力都不大,所以电子也在时刻不停地放出各种能量的光子,因此物质的发射光谱往往是连续光谱。

许多人都认为原子只能吸收特定能量的光子,原子也只能放出几种特定能量的光子,因为他们看到原子的吸收光谱中仅有几条特定频率的暗线,而子的发射光谱也仅仅是几条特定频率的明线而已。其实这种看法是错误的。我们不妨这样分析,若原子只能吸收特定能量的光子,则只有特定能量的几种光子对物体具有明显的热效应,并且每种物质的敏感光子不同。实际上并非如此。我们知道,红外线具有显著的热效应,对任何物质都是如此。此外,物质的发射光谱是连续光谱,这也说明原子或分子的吸收(或发射)出的光子是广谱性的。为了充分理解这个问题,需要作进一步的说明。现代物理学指出:氢原子吸收的光子能量只能是13.6/n*n电子伏(这里n取自然数),也就是13.6、3.4、1.5……电子伏,并且认为对于10电子伏、3电子伏这样的其它能量的光子不会被电子吸收。我们认为:电子吸收的光子能量是连续的,对于10电子伏、3电子伏这样的其它能量的光子同样会被电子吸收,只不过电子吸收这些光子后,电子和光子的结合能不够大形不成稳定的轨道,所以电子又很快放出该光子,由于作用时间极短,以致于我们误认为电子没有吸收光子。换一个角度来考虑,当大量的原子吸收了能量连续的光子时,由于大部分电子与光子的结合力都不大,所以这些电子在极短的时间内(设为t)就会裂变放出光子,而能量为13.6、3.4、1.5……电子伏的光子与电子的结合力很大,所以电子裂变放出光子的时间也很长,如果这个时间是100t,则电子放出相应的光子也比其它光子亮100倍;如果这个时间是1000t,则电子放出相应的光子也比其它光子亮1000倍……,这样,在原子的明线光谱中自然就形成几条特殊的亮线了。由此我们得出一个结论:在原子的发射光谱中,任意一条谱线的亮度与处于相应激发态的原子的平均寿命成正比,原子的平均寿命越长,谱线的亮度越大;原子的平均寿命越短,线的亮度越小。当然这有个前提,那就是被原子吸收的连续光谱中各种能量的光子是平均分布的。

7.热现象的本质

由于电子时刻不停地受到光子的扰动,不断地吸收各种能量的光子,也不停地放出各种能量的光子,所以电子在原子核中并不是处于稳定状态,它的运动轨迹也不是正圆。一般来说,温度越高,电子受到的扰动越大,其运动轨迹偏离圆形的趋势越明显;温度越低,电子受到的扰动越小,电子的运动轨迹越接近圆(只有在绝对零度时,电子的运动轨迹才可能是正圆)。从这个意义上来说,原子模型可以看作是卢瑟福的行星模型和电子云模型的结合:温度越高,原子模型越接近行星模型;温度越低,原子模型越接近电子云模型(但在某一瞬间,电子在原子核中有确切的位置)。温度的高低反映了电子偏离稳定轨道程度的大小,单个原子(分子)也有温度。电子偏离圆形轨道的程度越大,表明该原子的温度越高,电子裂变后放出的能量也越大。所以温度升高时物体发出的电磁辐射向短波方向移动。对于温度一定的物体来说,它内部包含了大量的原子,这些原子中的电子由于受到的扰动大小不同,它们裂变放出光子的质量也不同,但大致满足正态分布,即发出的光子中能量特别大的和能量特别小的都是极少数。由前面的论述我们知道,电子在原子核中的能量大小并非定值:电子离核越远电势能越大,离核越近电势能越小。与宏观电荷一样,电子的电势能是其与原子核距离的函数,电子和原子核间的作用力服从库仑定律。温度越高,电子离核越远,电势能也越大,因而也越容易失去;温度越低,电子离核越近,电势能也越小,也越不容易失去。

什么是热现象呢?这似乎是不是问题的问题。人们通常认为:热现象是大量分子无规则运动的反映,温度越高分子的平均速率越大,温度越低分子的平均速率越小。果真如此吗?我们知道,太阳时刻不停地向外抛射高能粒子,这些粒子的速度接近光速,宇宙中其它恒星也在不停地向外抛射高能粒子,所以在宇宙空间任何地方,都有许多高能粒子正在做杂乱无章的运动,这些粒子的速度通常都接近光速或亚光速。这样看来宇宙空间的温度应该很高(至少比恒星内部高),宇宙空间应该是很明亮的。但事实上,宇宙空间是漆黑的一团,温度只超过绝对零度一点。这说明粒子运动速度大未必温度就很高,物体的温度不是由组成它的原子(分子)的平均运动速度决定的。温度升高,原子(分子)的平均速度增大。但反过来,原子(分子)的平均速度增大并不意味着温度升高。我们知道,只要物体的温度在绝对零度以上就会向外辐射电磁波,而物质向外辐射电磁波的原因是电子受到扰动后在静电力作用下放出光子,并且光子受到的扰动越大放出的光子能量也越大,相应的物体的温度也越高。从这个意义上来说,原子是储存热量的最小单位,单个原子也有温度,因为它可以储存热能。但单个的带电粒子如质子、电子在不受外界任何扰动时,即便速度再大也不会向外界释放能量,因此它们都不能储存热能,因而也没有温度。应该看到,原子(分子)的高速运动所具有的能量仅仅是动能而不是热能,和宏观物体一样,速度大未必温度高。宏观物体的速度与其温度无关,原子(分子)也是如此。一个原子(分子)的速度比其它原子(分子)的速度大,只能说明它的动能大,储存的热能未必就多。热能仅储存于原子核和电子形成的原子体系中,两者中缺少任何一个都不能储存热能。在日常生活中我们用红外线(微波)加热而不用紫外线,紫外线的热效应远远小于红外线(微波)。这是因为红外线(微波)光子的质量小,和原子中电子的结合力大(包括内层电子),而紫外线和原子中电子的结合力小(它几乎不与内层电子作用),所以红外线往往容易被物体吸收,其热效应当然比紫外线强。

再进一步考虑,什么是热现象呢?热现象和温度之间有什么关系呢?我们认为:对一个物体而言,倘若它储存了热能它就有温度,并且它储存的热能越多它的温度就越高,反之则温度越低;倘若物体没有储存热能则它就没有温度或者说它的温度是绝对零度;倘若物体不能储存热能,则用温度来衡量该物体是没有意义的。我们知道,原子是储存热能的最基本单位,原子的热能实际上是储存在电子中的。单独的原子核、单独的电子都不能储存热能,所以单独的原子核、单独的电子都没有温度。同样的道理,光子也不能储存热能,它仅仅是热能的载体,因为单独的原子可以储存热能,所以单独的原子有温度,但由于单独的光子不能储存热能,所以单独的光子没有温度,不同能量的光子之间只有能量的差异而没有温度的差异,用温度来衡量光子是毫无意义的。倘若光子也有温度,则在太阳系中离太阳越近的空间温度就应该越高,离太阳越远的空间温度就应该越低,事实上完全不是这么回事。

8.电子的质量-结合能曲线表

第3篇:物理理论论文范文

奥地利位于欧洲中部,是欧洲重要的交通枢纽。铁路、公路、水运和空运四通八达,这无疑给来自四面八方的外国商人和游客提供了不小的方便。

奥地利社会福利制度非常完善并实行全国社会保险和救济制度, 主要有医疗、失业、退休和事故四大类保险。是欧洲社会福利最好的国家之一。目前人均国民收入2万多美元,平均2人拥有一辆小汽车。

近几年,奥地利与我国的经贸、科技、文化与民间交往不断增加。 据我国海关统计,去年两国贸易额高达6亿多美元,据说,今年的贸易 额有望大幅增加。奥国的主要出口产品有钢铁、机械、交通工具、化 工制品和食品。进口商品多为能源、原材料和消费品。

随着我国与奥国经济往来不断增加,前往奥国访问的商人逐年递增,与奥地利商人接触,必须特别注意各种礼节。因为奥国商人相当 正式、严肃。在从事商务活动时,尤其要注意头衔。比如:外商若把部长误称为处长,那么在以后的商谈中,准会麻烦百出。如果与奥地利人通信更要细心,务必正确无误地冠上他的正式头衔。如果他的名片上同时印有几个官衔,要提前问清楚,哪一个是最重要的。另外还 要加上“博士、教授、工程师、经济学家”等头衔。

无论拜会公私单位,均需提前预约。参加商务谈判一定要守时。 见面或分手时,切记与每个人亲切握手。如应邀去吃午餐,千万不要 抢着付钱,否则会认为你瞧不起他们,最好找机会回请一次午饭。若应邀吃晚饭或餐后听歌剧、看戏,并不需要回请。但如请你去家里做客,切记带上一束鲜花,以示对主妇的尊敬。

第4篇:物理理论论文范文

在商务交往之中,商务伙伴之间合作的成功,是值得有关各方庆幸与庆贺的一桩大事。实事求是地说,在激烈的竞争环境之中、泾渭分明的利益关系之下以及变幻叵测的商界风云之内,商务伙伴之间的合作的确来之不易,因此,它备受有关各方的高度重视。举行热烈而隆重的交接仪式,就是在商务往来中通常用以庆贺商务伙伴们彼此之间合作成功的一种常见的活动形式。

交接仪式,在商界一般是指施工单位依照合同将已经建设、安装完成的工程项目或大型设备,例如厂房、商厦、宾馆、办公楼、机场、码口、车站、或飞机、轮船、火车、机械、物资,等等,经验收合格后正式移交给使用单位之时,所专门举行的庆祝典礼。

举行交接仪式的重要意义在于,它既是商务伙伴们对于所进行过的成功合作的庆贺,是对给予过自己关怀、支持、帮助和理解的社会各界的答谢,又是接收单位与施工、安装单位巧妙地利用时机,为双方各自提高知名度和美誉度而进行的一种公共宣传活动。

交接的礼仪,一般是指在举行交接仪式时所须遵守的有关规范。通常,它具体包括交接仪式的准备、交接仪式的程序、交接仪式的参加等三个方面的主要内容。以下,就分别对其加以介绍。

首先要作好交接仪式的准备。准备交接仪式,主要要关注下列三件事:即来宾的邀约、现场的布置、物品的预备等等。

来宾的邀请,一般应由交接仪式的东道主——施工、安装单位负责。在具体拟定来宾名单时,施工、安装单位亦应主动征求自己的合作伙伴——接收单位的意见。接收单位对于施工、安装单位所草拟的名单不宜过于挑剔,不过可以对此酌情提出自己的一些合理建议。

在一般情况下,参加交接仪式的人数自然越多越好。如果参加者太少,难免会使仪式显得冷冷清清。但是,在宏观上确定参加者的总人数时,必须兼顾场地条件与接待能力,切忌贪多勿得。

从原则上来讲,交接仪式的出席人员应当包括:施工、安装单位的有关人员,接收单位的有关人员、上级主管部门的有关人员,当地政府的有关人员,行业组织、社会团体的有关人员,各界知名人士、新闻界人士,以及协作单位的有关人员,等等。

第5篇:物理理论论文范文

货币越南盾Dong。外国人在当地投资的资本利润可以完全汇出。

越南邻近我国,华侨较多,广东菜馆在这里早有开设,越南人受广东口味影响较深。主食以大米为主,喜欢喝中国茶和咖啡,喜欢吃鱼、虾、鲍鱼、海参、鱼翅、瘦肉和鸡,也爱吃狗肉。吃饭时菜要多,口味宜清淡。不喜欢吃辣,喜吃糖、醋和蚝油,烹调上喜炸、清蒸、烧卤等。当地大型方、圆站糯米棕子独具特色。普通餐具为中式碗、筷、盘、勺等。

越南人禁忌多:不要随意摸别人的头部,包括小孩。当村寨路口悬挂有绿色树枝时,是禁入的标志,外人不得进入。南部高棉人忌用左手行礼、进食、送物和接物。越南各族人民的生活,都离不开竹子。竹笋,是越南人喜吃的菜肴。竹灰,往往用作食盐。越南被人们称为“竹子之邦”。

按照越南的传统习俗,腊月23日,是越南民间敬送灶君回西天的日子。从23日开始,就算进入了春节,腊月下旬为盘古节。

第6篇:物理理论论文范文

现代财务理论要解决两个问题:一是通过最优决策模型解释什么是最优决策;二是通过描述性决策模型探讨投资者的实际决策过程。传统财务理论很好地解决了第一个问题,但在第二个问题上,它一直视投资者的实际决策过程为一“黑箱”。为更好地解释和预测投资者的实际决策过程以及金融市场的实际运行状况,理论界发展了行为财务这一新的研究范式。

行为财务是在对“有效市场假说”(EMH)的质疑中提出来的。EMH宣称,金融资产的价格能够全面反映市场上可获得的相关信息,投资者无法利用相关信息获取超额回报。但进入20世纪80年代以来,出现了大量与EMH相矛盾的市场异象,比较典型的有:①规模效应。Banz发现,未来股票价格的变化与股票所代表的公司规模有密切关系。小公司的股票较大公司的股票更易获得较高的收益率。公司规模是市场上众人皆知的信息,按照EMH,借此信息应无法获取超额回报。因此,这一发现极大地冲击着EMH;②期间效应。French、Gibbons和Hess的研究显示,股票在星期一的收益率通常为负值,而在星期五的收益率则明显高于一周内的其他交易日,于是可以得出在某些特定时间进行股票交易即可获取超额回报。这显然与EMH不符;③反向投资策略。经济学家发现,一只股票受关注的程度(用股票市值与其账面价值的比率来衡量,比率越高,表示越受关注)也影响到股票价格的变化。受关注的股票往往只有较低的收益率,而较不受关注的股票往往能获取较高的投资回报,因此投资者可以采取一种“反向投资”的策略来获取超额回报。一只股票受关注的程度是市场上的公共信息,显然EMH难以解释这一策略。

对EMH最大的挑战来自于对其理论基础的冲击。EMH以投资者理性为基础,但大量心理学和行为学研究显示,投资者并非都是理性的,他们在决策时呈现出如下心理特征:①损失回避。相同大小的利得和损失,后者造成的影响大概是前者的2.5倍,所以投资者更注重损失带来的不利影响;②过度自信。投资者对自己的知识和能力都表现出过分自信;③倾向于确认偏差。投资者往往只是重视条件概率,而忽视先验概率。由于存在这些心理特点,投资者的实际决策往往会系统性地偏离传统财务理论所设定的最优决策模式,这种偏离通过影响投资者对金融资产的选择最终反映到金融资产定价上。

2行为财务的主要内容

(1)决策特征。在提出行为财务学以前,关于财务方面的研究几乎从未涉及到个人的决策行为。行为财务认为行为财务主体的决策程序随问题本质及产生问题的环境而变化。行为财务的决策特征:①决策者的偏好是多元化的,寻求令人满意而非最优的决策。决策者的偏好是易变的,并且仅在决策过程中形成;②决策者倾向于根据经验或主观直觉而非客观标准及嗜好性信息来做出决策,他们的决策程序是个性化的、具体的,并带有情绪;③人们一般不是通过概率,而是通过启发法的经验决策法则来处理问题。

经验表明,上述决策特征有助于解释财务市场上投资者的行为特点及其行为所引起的资本市场的变化,如股票市场交易量的变动、带有噪声的股票价格、投资者追随领导者和从众的行为等。

(2)预期理论。现代经济学在风险决策问题上著名的理论模型即“期望效用模型”。由VonNeumann等人进行严格的公理化阐述而形成。其基本内涵是,决策者谋求的是加权估价后形成的预期效用的最大化。然而,该理论却在实验经济学的一系列赌博选择实验中受到了挑战。最早的赌博选择实验由诺贝尔经济学奖获得者Allais设计。该赌博选择实验产生了著名的“阿莱悖论”(亦称“同结果效应”),它对期望效用理论形成了挑战。与同结果效应类似的实验发现是“同比率效应”,即如果对一组赌博中收益概率进行相同比率的变换,也会产生不一致的选择。与同结果效应一样,同比率效应也是对期望效用理论的挑战。研究表明,人们在不确定条件下的许多决策与预期效应理论的预测发生了分歧。为给出解释,通过实验观察和模型设计,Kahneman和Tversly提出了预期理论。预期理论类似于期望效用理论,只不过个体在最大化效用的加权和中,权重不等于概率,效用由所谓的“价值函数”而不是效用函数得到。权重由真实概率函数得出,在真实概率中极小概率下的权重是0,在极大概率下的权重是1。即人们将极不可能的事件视为不能,而极可能的事件视为确定。在很小和很大概率之间,权重函数(真实概率函数的权重)的斜率小于1。

(3)股票价格的异常变动。行为财务学认为,现代财务模型对资本市场的异常现象不能予以明确的解释,比如反应不足或者过度反应。因此,行为财务学者们通过建立模型来解释市场中的无效率行为,比如有Barberis、Shleifer和Vishny的BSV模型解释了金融资产的价格如何偏离EMH,当投资者认为收益变化是一种暂时现象时,他就未能及时调整自身对未来收益的预期,即反应不足;当投资者认为近期股票价格的同方向变化反映公司收益的变化是趋势性的,并对这一趋势外推,就会导致过度反应。Daniel、Hirshleifer和Subrahmanyam的DHS模型解释了股票回报的短期连续性和长期回调,模型认为市场中的投资者分无信息和有信息两类,前者不存在判断偏差,后者表现出过度自信和自我偏爱两种判断偏差,过度自信导致投资者夸大在股票价值判断中私人信息的准确性,自我偏爱导致对私人信息的反应过度和对公共信息的反应不足;Hong和Stein的HS模型,解释了反应不足和过度反应,HS模型把市场中的投资者分为消息观察者和动量交易者两类,在对股票价格预测时,消息观察者完全不考虑当前或过去的价格,而是根据其获得的关于股票未来价值的信息进行交易,动量交易者则把他们的预测建立在一个对过去历史价格的简单函数上。

3行为财务的意义与运用

行为财务理论的科学性在于它突破了标准财务理论只注重最优决策模型,认为理性投资决策模型就是决定金融资产价格变化的实际投资决策模型的假设,从而把人的行为模式建立在更加现实的基础上;同时,它也合理解释市场异常现象。如对“反向投资”策略,行为财务理论认为,这种现象是由于人们预测时的心理偏差造成的。

尽管如此,行为财务理论还存在着诸多不足。行为财务模型虽然能解释市场中的某些异常现象,但行为财务尚缺乏一种能够普遍解释各类市场异常现象的理论或模型;同时,面对研究方法和模型设计的改变,异常现象出现的幅度和强度都发生了很大变化。迄今行为财务尚未能形成一个完整的理论体系,其研究还停留在对市场异常现象的解释以及实证检验上,众多的模型很大程度上还只是对特殊现象的解释,往往需要增加很多额外的假设进行推导。而且,心理因素的不确定性和不易量化也增加了行为财务研究的难度,正如人的心理特征难以用某种简单标准进行划分一样,没有什么模型能同时解释投资者的信念、偏好和套利限制。

温兴琦博士认为,行为财务仍是一个崭新的研究领域,不仅具有重要的理论意义,还有着极其广阔的应用范围。比如,针对普遍流行的上市公司“圈钱饥渴症”,可以从行为财务的角度解释,公司经理的行为是非理性的,即上市公司经理并不是以公司真实价值最大化为目标,而往往是倾向于公司经理自身利益的最大化,这决定了公司经理的融资和投资行为决策不可能是完全理性的,这是导致偏好股权融资的主要原因。因此,解决这种问题,一方面,要加强上市公司的法人治理结构的完善,使其发挥对公司经理的监督作用,使公司经理真正做到以公司价值的最大化为行为准则。另一方面,要在微观机制上进行设计,发展和完善对公司经理的激励机制,尽快推行经理股票期权等激励制度,使得公司经理的利益与公司价值的最大化捆绑在一起。

随着资本市场上投资者行为的不断演化,行为学和财务学研究层面上的发展与深化将不断完善行为财务学的理论体系。通过行为财务可以获得更符合市场真实情况,更具有确切内涵的财务理论。行为财务学最近才引入中国,一些中国学者基于行为财务学的观点对中国市场进行了实证研究,但总体成果不显著,但可以预计行为财务学在中国会有非常良好的应用前景。因此,借鉴国外的理论研究成果,结合我国的实际情况,特别是围绕资本市场进行有中国特色的行为财务研究具有重大的理论意义和实践意义。

4对行为财务理论的评价

(1)行为财务的产生为财务理论的研究拓展了一个新的视角,开辟了一个新的领域。利用行为财务的理论框架,可以加深对传统财务理论的认识,并进一步发展相关内容。

(2)行为财务关注企业所面临的资本市场和产品市场条件等对企业财务行为的影响,即企业与资本市场和产品市场的博弈,使对企业财务行为的研究更加真实。如我国上市公司中普遍存在的股权融资偏好问题,传统理论归因于股权融资实际成本低于债权成本,而依照行为财务理论,至少部分公司是因为资本市场融资条件的限制而选择股权融资。

(3)根据行为财务理论,正确的投资策略必须考虑到投资者非完全理性,必须考虑到资本市场上经常存在反应不足和反应过度等异常现象。

参考文献

1卢向南,俞佳.行为财务理论的发展和应用研究[J].经济论坛,2006(8)

2温兴琦.基于动态环境的企业战略重构[J].人大复印资料,2005(4)

3HershShefrin,MeirStatman.BehavioralCapitalAssetPricingTheory[J].JournalofFinancialandQuantitativeAnalysis,1994(3)

第7篇:物理理论论文范文

一、财务理论研究的逻辑起点应具备的条件

1.财务理论起点应具有内生性。财务理论研究的逻辑起点应该是财务理论的基本内容或基本要素,它是财务理论体系中其他理论建立的基础,即作为逻辑起点应当具备高度的内在逻辑性。只有这样,它才可能成为整个财务理论研究的主线,从而使该理论具有一定的拓展性和推演性。

2.财务理论起点必须能够连接财务系统与理论环境。企业的财务体系是一个开放的系统,它不仅要从资本市场上获取信息和资本,还要在资本市场上为其多余的资本寻找合适的投资渠道。这要求财务系统不仅要立足于微观的财务主体,还要立足于宏观的理财环境,财务理论的研究起点应成为财务系统和财务环境之间的桥梁。只有这样,财务理论体系才能根据环境的变化作出调整,并指导理财活动。

3.财务理论起点必须能够联系财务理论与财务实践。现代财务理论研究不仅注重规范性研究,更注重实证性研究,从而使现代财务理论更具实践性和可操作性。财务理论和财务实践之间的关系决定了财务理论的研究起点不仅要在财务领域起到出发点和统驭的作用,还必须将财务理论和财务实践密切联系起来。而且这个逻辑起点只能是惟一的,即财务基础理论、财务应用理论和财务实践的逻辑起点是一致的。否则,多个逻辑起点只会引起理论结构的混乱和不连贯。

二、当前财务理论研究逻辑起点观点的评述

1.环境起点论。环境起点论认为:财务管理目标、内容及方法的变化,是理财环境综合作用的结果,因此,现代财务理论研究必须适应现财环境变化的要求,以现财环境作为其研究的逻辑起点。考察西方的财务理论,其发展与外部环境尤其是金融市场的发展密切相关。但由此把环境作为财务理论研究的逻辑起点,是不合适的。其内在的缺陷表现为:第一,任何一门应用学科,其目标、内容和方法都受环境影响颇深,那么由此断定任何应用学科理论研究的逻辑起点都是外部环境显然是错误的。实际上财务环境只是研究财务理论的一个背景。第二,理财环境只是财务理论形成和发展的外部条件,而不是现代财务理论本身的基本内容和基本要素。因此,将其作为逻辑起点难以给财务理论的深层次研究打下坚实的基础。第三,理财环境复杂多变,以此作为逻辑起点来构建财务理论结构,是极不稳定且难以成型的。

2.假设起点论。假设起点论认为:任何一门独立学科的形成和发展,都是以假设为逻辑起点的,因为它为学科的理论和实务提供了出发点和基础。一门独立学科的理论研究当然需要一些合理的假设,财务假设理论也是财务理论结构中一个非常重要的理论问题。假设的重要性不可否认,但是以财务假设作为理论研究的逻辑起点还存在一些问题。首先,财务假设是人们根据客观环境作出的主观设定,因此其科学性和合理性主要取决于财务运行所处的外部环境。假设起点论难以克服理财环境的复杂多变所导致的缺陷,从而不利于现代财务理论的研究和发展。其次,该理论较多地借鉴了会计理论的研究思路。但过去一直以假设为逻辑起点的会计理论研究,也逐渐放弃了这种观点,而改用实务性的会计目标作为逻辑起点。可见,作为一门应用性极强的学科,对其理论起点的确立不能仅考虑方法和逻辑上的成立,更要强调其实务性,即对实践的指导意义。

3.本质起点论。本质起点论认为:财务本质体现了财务的内在规律性,并具有客观性和相对稳定性,由此而进行财务理论体系研究和发展是科学的、合理的。其实,长期以来我国的财务理论研究都是以“财务本质”为起点,逐渐阐述财务的概念、财务管理的对象、原则。方法和任务等。这一观点无疑符合我国传统的哲学思维习惯,强调了财务不同于其他学科的独特性。但是财务本质是一个纯粹的理论范畴,侧重于财务基础理论的研究。尽管它完全可以作为财务基础理论的研究起点,但作为应用理论的逻辑起点则显得牵强,因为财务本质并不具备沟通财务理论与实践的特征。

4.目标起点论。目标起点论认为:任何管理都是有目的的行为,只有确立了合理的目标,才能实现高效的管理。这种观点突出了理财目标在财务理论结构中的作用,也是理财理论趋于务实的一种表现。

第8篇:物理理论论文范文

行为财务理论作为一个新兴的研究领域,虽然已经有近30年的发展历史,但至今还没有一个为学术界所公认的严格定义。在对此问题进行研究的过程中,学者们通常将人的心理活动行为结合到财务理论的研究中,并从财务行为发生、变化的内在心理机制以及心理活动的特点和规律入手,探索财务行为与其他经济现象之间存在的必然联系,揭示财务现象的本质。

(一)行为财务理论的内涵

行为财务理论是将行为科学、心理学和认知科学上的成果运用到金融市场中产生的理论体系,是传统经济学、传统财务学、心理学研究以及决策科学的综合体。其主要研究方法是基于心理学实验结果,提出投资者决策时的心理特征假设,研究投资者的实际投资决策行为,以及投资者在做出判断时是怎样出错的,或者说是研究投资者在决策或判断时的系统性偏差。它试图解释实证研究结果与传统财务理论不一致的异常之处。

概括起来,行为财务理论是在不断放宽甚至放弃传统财务理论的理性人假设和有效市场假说的基础上,以人们决策过程中的实际心理特征为变量,研究金融市场异象、资产定价和投资组合等系列问题的一种理论体系。其主要特征包括以下几方面:首先,行为财务理论是将心理学、行为经济学和财务学相结合的一种边缘性、交叉性理论体系。它不仅是在行为经济学理论基础上延伸发展起来的,是行为经济学的一个分支,而且在决策过程中,还考虑人们的认知、感情、态度等心理特征,兼顾了行为人的信念、偏好及与决策相关的认知心理学和社会心理学的研究成果。其次,行为财务理论突破了传统财务理论关于人是完全理性的经济人的假定的影响,只注重投资决策模型对投资者实际决策行为的影响,更多的强调投资者非理性或者有限理性。第三,行为财务理论以人们实际决策心理为出发点,研究金融市场与传统财务理论相违背的异常现象和资产定价等问题。

(二)行为财务理论的研究对象

行为财务理论的研究对象是财务领域的相关现象及其本质。由于行为财务理论研究的核心是财务主体的行为观念,而行为观念又必然会对财务信息的处理流程及其管理产生影响,包括对人们的动机形成、生产水平、决策动机、利益分配的影响。基于此,我们将行为财务理论的研究对象界定为“人们的行为和财务系统之间的相互关系”。也就是说,行为财务理论不仅要研究人们的理性决策,而且也要研究与人们行为相关的人的心理感受、他人的行为和社会规范等。

二、行为财务理论的理论基础

(一)心理学基础

行为财务理论的发展与财务理论中引入心理学研究成果是分不开的。心理学家通过实验证明,人们在不确定条件下的决策会明显地呈现出如下常见的心理特征:损失回避、心理账户、过度自信、后悔厌恶和确认偏差等。因而,传统财务理论与心理学研究的交叉为行为财务理论产生和发展奠定了基础。

心理学关于个体的判断与决策的突破性研究为行为财务理论的发展奠定了基础。行为财务理论利用了投资者的信念、偏好以及决策相关的认知心理和社会心理学的研究成果,突破了传统财务理论只注重投资决策模型对投资者实际决策行为进行简单测度的范式,以“非理性或者有限理性”的投资者实际决策心理为出发点,研究投资者的投资决策行为规律及其对市场价格的影响,从而更透彻、真实地刻画投资者行为,由此使行为财务理论以心理学对投资者实际决策过程的研究成果为基础,重新审视了整体市场的价格行为。

(二)行为经济学基础

实验经济学是在可控的条件下,针对某一现象,通过控制某些条件,观察决策者行为并分析实验结果,检验、比较和完善经济理论,目的是通过设计和模拟实验环境,探求经济行为的因果机制,验证经济理论或帮助政府制定经济政策。传统意义上的经济学被普遍看作是一种必须依赖于对现实世界的观察,而不能依靠在实验室里做受控制的实验来进行研究的非实验性科学,其研究依赖于各种合理的假设,这些假设在决策中具有重要意义。然而,现在越来越多的研究人员开始尝试用实验的方法来研究经济学,修改和验证各种基本的经济学假设,使经济学的研究越来越多地依赖于实验和各种数据的收集,从而所得出的结论越来越贴近于现实。

行为经济学是伴随着实验经济学、经济心理学而产生的,是运用心理学、社会学、决策科学等理论和方法研究个人或群体的经济行为规律的科学。行为经济学研究的成果以实际经验为根据,修正了传统经济学中有效市场和理性人的基本假设,认为现实中的人类的行为不只是自私的,他还会受到社会价值观的制约,从而影响利益最大化要求的实现。

行为财务理论利用实验经济学和行为经济学的理论成果,修正了传统财务理论的基本假设,指出由于人们认知过程中的偏差和情绪等心理方面的原因会使其无法以理性人方式做出无偏估计,由此确定市场并非是完全有效的。

(三)传统财务学基础

行为财务理论并没有否定传统财务学理论,而是在接受人类行为具有效用最大化倾向的前提下,以人类行为有限理性为基础,对其进行修正和补充,丰富其分析问题的视角。

尽管行为财务理论是在对传统财务理论的质疑中提出来的,但行为财务理论实际上是对传统财务理论的深化和拓展,我们不能将两者简单地对立起来。同时还应该看到,由于有限理性假设的复杂性和心理因素的不可度量性,行为财务理论尚不能完全对金融市场中的各种现象做出普遍的解释,两者实际上是紧密联系的,所以在研究和应用行为财务理论时,还应以科学的态度将两者结合起来进行研究。在分析、研究和实际应用中应当予以全面考虑,不能将两者割裂开来。

三、行为财务理论与传统财务理论的比较

尽管行为财务理论是在传统财务理论的基础上,对传统财务理论未能解释的金融市场出现的一系列问题的修缮,但从行为财务理论的内涵、研究对象及其理论基础等方面,都可以看出它和传统财务理论存在显著的差异。

(一)假设基础不同

传统财务理论是建立在理性人和有效市场假设基础之上的。然而,大量的实践观察和实证研究表明,心理因素会干扰这两个基础。基于此,行为财务理论对传统财务理论提出了质疑。首先,传统财务理论认为人都是理性人,有充分决策能力,能够做出有利于自身利益的决策,追求经济价值的最大化。

但行为财务理论通过大量的心理学和行为学研究,认为市场上投资者并非都是理性的而是有限理性的,在面临不确定的市场时,通常是以正常行为取,用现实中投资者真实的行为模式替假设。其次,传统财务理论把市场预设为一个完全有效的市场,这样,无论在何种情景下,投资者都可以运用有效市场,根据成本和收益进行比较,从而做出使自己效用最大化的决策。行为财务学恰恰就是在这最基础的假设上,对传统财务理论进行了反思。行为财务理论认为,市场并不是完全有效的,这样的假设更贴近实际,也打破了传统财务理论的认知。第三,传统预期效用理论是经济学的理论基础之一,它认为人们都是理性的,当人们面临不确定性时,决策主体可以对各种可能出现的结果加权估价,从而选择预期效用最大化的方案。期望理论在预期效用理论重建过程中成为行为财务理论的重要理论基础。期望理论成功地替代了传统预期效用理论,并且解释了不少预期效用理论无法解释的现象,从根本上打破了传统理论严格规定的理性。

(二)解决的问题不同

传统财务理论旨在解决两个问题:其一,通过最优决策模型解释什么是最优决策;其二,通过描述性决策模型探讨投资者的实际决策过程。传统财务理论已很好地解决了第一个问题,但是,由于该理论未充分考虑实际情况,投资者的实际决策并不一定是最优决策,因此,在解决第二个问题时遇到了困难。

在行为财务理论早期研究者Kaheman和Tver2sky的研究成果中把心理学与经济学融合到了一起,对不确定状态下人们如何做出判断和决策进行了研究,描述了不确定情况下人们进行决策判断的实际过程,解决了传统财务理论未能解决的第二个问题。

(三)对投资过程的认识不同

传统财务理论把投资过程看成是一个动态均衡过程,根据均衡原理,在理性人假设和有效市场假说前提下推导出金融市场的均衡模型。行为财务理论基于心理学原理,把投资过程看成是一个心理过程,包括对市场的认知过程、情绪过程和意志过程。投资者在这一过程中可能产生系统性的或非系统性的认知偏差或选择偏好。这些个体偏差加上金融市场上可能出现的群体偏差或羊群效应,可能导致投资中的决策偏差,使资产价格偏离其内在价值,从而导致资产定价的偏差。

(四)学科特征不同

传统财务理论是较为纯粹的、单一的财务理论学科,它是建立在经济学、管理学的基础上,并利用大量数学模型解决现实财务问题,具有数理财务学的特点。而行为财务理论则以心理学和其他相关学科的研究成果为依据,是传统经济学、传统财务理论、心理学研究以及决策科学的综合体,是一种交叉性、边缘性学科。行为财务理论突破了传统财务理论只注重最优决策模型,认为理性投资决策模型就是决定金融资产价格变化的实际投资决策模型的假设,开创了投资者实际上是如何进行决策的研究领域,从而把人的行为模式建立在更加现实的基础之上。

(五)研究方法不同

传统财务理论主要研究以财务预测、财务计划、财务控制和财务分析等财务方法,进行筹集资金、投资管理、成本管理、资本回收、资本分配等,其主要运用财务数学模型来分析财务问题和财务管理工作的质量和效率,依然坚持用理性人决策模型和预期效用理论来分析投资者行为和金融市场。它的研究方法较为单一,且排斥实验的方法。

行为财务理论的研究通常是围绕一系列社会科学理论展开的,它建立在经济学、社会学、行为科学、心理学等相关学科基础上,有独特的研究程序。该理论坚持经济学分析框架,突破了传统财务理论理性人假设,借鉴了实验经济学的研究方法,注重通过模拟实验来分析投资者的行为及其心理特征。

行为财务理论从20世纪80年展至今,越来越受到学者的注目。其创新之处不仅在于为财务领域提供了一个新的研究视角,更在于它能够很好地指导客观实践,解释财务活动中的异常现象。行为财务理论在国外的研究己经进行了相当长的时间,而国内的研究起步较晚,真正适合我国国情的研究还需要进一步进行。我们必须充分了解中国现阶段的实际情况,把心理学、行为学理论充分结合,并运用到财务理论与实践领域中去,构建有中国特色的行为财务理论。

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第9篇:物理理论论文范文

[关键词]财务财务职能财务本质财务目标

一、企业财务及财务职能

财务,也即财务活动,是企业再生产过程中的资金运动及其产生的特定经济关系的统称。在企业的生产经营过程中,资金是财务活动的基本细胞,企业资金从货币资金开始顺次经过购买、生产、销售三个阶段,不断循环往复,包括资金筹集、投放、耗费、收入及分配五个方面的经济内容。同时在复杂而规律的运转过程中也形成了企业与投资者、债权人、政府部门和社会公众等的各种财务关系。财务职能是指企业财务在运行中所固有的功能。财务的职能源于企业资金运动及其所体现的经济关系,表现为筹资、用资、耗资、分配等过程中的管理职能,包括:预测、决策、计划、控制、分析等。传统的财务职能理论在引入产权思想后,以财务分层理论为基础,从财务管理主体(所有者和经营者)角度来研究财务职能更具科学性。从该角度定义的财务职能更倾向于使所有者和经营者为实现企业目标而共同进行的财务管理所具有的职责和功能。把所有者的财务职能定义为决策、监督、调控,经营者的财务职能为组织、协调和控制。“二权分立”更好地使财务职能得以迅速实现,提高了效率。

二、财务职能及相关概念

1.财务本质及财务职能。财务本质是关于财务工作实践具有根本规定性的范畴,是对财务对象、财务属性、财务职能、财务特征的高度概括。财务研究的核心问题是企业的资金如何运动,如何处理企业与各方面的经济关系。财务本质和职能有机联系在一起。财务本质决定财务职能,财务职能是财务本质的具体体现。

2.财务目标与财务职能。财务目标是财务管理活动的起点和终点,它不仅统领财务应用理论,而且还是联系财务基础理论和应用理论的纽带。而财务职能是由财务本质所决定的,其内涵是如何实施财务管理,高效地组织企业的财务活动,处理财务关系,提高资金的使用效益,是财务管理达到其目标的前提,有了明确的职能才能更好地实现目标。

3.财务环境与财务职能。财务环境是企业从事财务管理活动过程中所处的特定时间和空间。财务环境既包括企业理财所面临的政治、经济、法律和社会文化等宏观环境,以及企业自身管理体制、经营组织形式、生产经营规模、内部管理水平等微观环境。就所有企业来说,其宏观财务环境是相同的,但每一个企业的微观财务环境则是千差万别。企业财务职能的发挥在特定的环境中进行并受环境变化的影响和制约,同时对于环境的形成和变化也有着明显的推动作用。

三、企业财务职能拓展