量子力学定态的概念范文

导语：如何才能写好一篇量子力学定态的概念，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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内容简介：共分光和光的传播，几何光学成像，干涉，衍射，变换光学与全息照相，偏振，光与物质的相互作用、光的量子性等七章和两个附录。

2、《量子力学教程》，作者：周世勋。

内容简介：包括绪论、波函数和薛定谔方程、量子力学中的力学量、态和力学量的表象、微扰理论、散射、自旋与全同粒子等七章。书中在阐述表象理论的基础时，引入了近代文献通用的狄喇克符号，还通过线性谐振子的例子介绍了占有数表象。

3、《量子力学》，作者：高守恩、杨建宋。

篇2

量子力学是近代物理的两大支柱之一，它的建立是20世纪划时代的成就之一，可以毫不夸张地说没有量子力学的建立，就没有人类的现代物质文明[1]。大批优秀的物理学家对原子物理的深入研究打开了量子力学的大门，这一人类新的认知很快延伸并运用到很多物理学领域，并且，导致了很多物理分支的诞生，如：核物理、粒子物理、凝聚态物理和激光物理等[2]。量子力学在近代物理中的地位如此之重，所以成为物理专业学生最重要的课程之一。但在实际教学过程中，学生普遍感到量子力学太过抽象、难以掌握。如何改革教学内容，将量子力学的基本观点由浅入深，使学生易于理解；如何改革教学手段，培养学生兴趣，使学生由被动学习变为主动学习。这是量子力学教学中遇到的主要问题。作者从几年的教学中摸索到一些经验，供大家参考。

一、教学内容和方法的改革

传统的本科量子力学教学一般包括了三大部分：第一部分是关于粒子的波粒二象性，正是因为微观粒子同时具有波动性和粒子性，才造成了一些牛顿力学无法解释的新现象，例如测不准关系、量子隧道效应等等；第二部分是介绍量子力学的基本原理，这部分是量子力学的核心内容，如波函数的统计解释、态叠加原理、电子自旋等；第三部分是量子力学的一些应用，如定态薛定谔方程的求解，微扰方法。以上三个部分相互联系构成了量子力学的整体框架[3]。随着量子力学的进一步发展，产生了很多新的现象和成果。例如量子通讯、量子计算机等等。许多学生对量子力学的兴趣就是从这些点点滴滴的新成果中得到的。如果我们仍按传统的内容授课，学生学完了这门课程发现感兴趣的那点东西完全没有接触到，就会对所学的量子力学感到怀疑，而且极大地挫伤了学习自然科学的兴趣。所以作者建议在教学过程中适当添加一些量子力学的新成果和新现象，来激发学生的学习兴趣[4]。在教学方法上也应该按照量子力学的特点有所改革。由于量子力学的许多观点和经典力学完全不同，如果我们还是按照经典力学的方法来讲，就会引起学生思维上的混乱，所以建议从一开始就建立全新的量子观点。例如轨道是一经典概念，在讲授玻尔的氢原子模型时仍然采用了轨道的概念，但在讲到后面又说轨道的概念是不对的，这样学生就会怀疑老师讲错误的内容教给了他们，形成逻辑上的混乱。我们应该从一开始就建立量子的观点，淡化轨道的概念，这样学生更容易接受。

二、重视绪论课的教学

兴趣是最好的老师。作为量子力学课程的第一节课，绪论课的讲授效果对学生学习量子力学的兴趣影响很大，所以绪论课直接影响到学生对学习量子力学这门课程的态度。当然很多学生非常重视这门课程，但学这门课的主要目的是为将来参加研究生入学考试，仅仅只是在行动上重视，而没有从思想上重视起来。如何使这部分学生从被动的学习量子力学变为主动地学习，这就要从第一节课开始培养。在上绪论课时作者主要通过以下几点来抓住学生的兴趣。首先列举早期与量子力学相关的诺贝尔物理学奖。诺贝尔奖得主历来都是万众瞩目的人物，学生当然也会有所关心，而且这些诺贝尔奖获得者的主要工作在量子力学这门课程中都会一一介绍，这样一方面通过举例子的方法强调了量子力学在自然科学中的重要地位，另一方面为学生探索什么样的工作才可以拿到诺贝尔奖留下悬念。抓住学生兴趣的第二个主要方法是列举一些量子力学中奇特的现象，激发学生探索奥秘的动力，例如波粒二象性带来的“穿墙术”、量子通讯、如何测量太阳表面温度等等，这些都很能激发学生学习量子力学的兴趣。综上所述，绪论课的教学在整个教学过程中至关重要，是引导学生打开量子力学广阔天地的一把钥匙。

三、重视物理学史的引入

随着量子力学学习的深入，学生会接触到越来越多的数学公式以及数学物理方法的内容，虽然学生会对量子力学的博大精深以及人类认知能力惊叹不已，但在学习过程中感觉越来越枯燥乏味。并且，学生学习量子力学的兴趣和信息在这个时候受到很大的考验，想要把丰硕的量子力学成果以及博大精深的内涵传达给学生，就得在适当的时候增加学生的学习兴趣。实际上，很多学生对量子力学的发展史有很浓厚的兴趣，甚至成为学生闲聊的素材，因此，在适当的时候讲述量子力学发展史可以增加学生学习量子力学的学习兴趣和热情。在讲授过程中，可以结合教学内容，融入量子力学发展史中的名人逸事和照片，如：索尔维会议上的大量有趣争论和物理学界智慧之脑的“明星照”，或用简单的方法用板书的形式推导量子力学公式。例如在讲到黑体辐射时，作者讲到普朗克仅仅用了插值的方法，就给出了一个完美的黑体辐射公式。而插值的方法普通的本科生都能熟练掌握，这一方面鼓励学生：看起来很高深的学问，其实都是由很简单的一系列知识组成，我们每个人都有可能在科学的发展过程中做出自己的贡献；另一方面教导学生，不要看不起很细微的东西，伟大的成就往往就是从这些地方开始。在讲到普朗克为了自己提出的理论感到后悔，甚至想尽一切的办法推翻自己的理论时，告诉学生科研的道路并不是一帆风顺的，坚持自己的信念有时候比学习更多的知识还要重要。在讲到德布罗意如何从一个纨绔子弟成长为诺贝尔奖获得者；在讲到薛定谔如何在不被导师重视的条件下建立了波动力学；在讲到海森堡如何为了重获玻尔的青睐，而建立了测不准关系；在讲到乌伦贝尔和古兹米特两个年轻人如何大胆“猜测”，提出了电子自旋假设，这些学生都听得津津有味。这些小故事不仅让学生从中掌握的量子力学的基本观点和发展过程，而且对培养学生的思维方法和科研品质都有很大帮助。

四、教学手段的改革

量子力学中有很多比较抽象原理、概念、推导过程和现象，这增加了学生理解的难度。而且在授课过程中有大量的公式推导过程，非常的枯燥。所以在教学过程中穿插一些多媒体的教学形式，多媒体的应用能够弥补传统教学的不足，比如：把瞬间的过程随意地延长和缩短，把复杂的难以用语言描述的过程用动画或图片的形式分解成详细的直观的步骤表达清楚[5]。相对于经典物理来说，量子力学课程的实验并不多，在讲解康普顿散射、史特恩-盖拉赫等实验时，可以运用多媒体技术，采用图形图像的形式模拟实验的全过程。用合适的教学软件对真实情景再现和模拟，让学生多册观察模拟实验的全过程。量子力学的一些东西不容易用语言表达清楚，在头脑中想象也不是简单的事情，多媒体的应用可以弥补传统教学的这块短板，形象地模拟实验，帮助学生理解和记忆。比如电子衍射的实验，我们不仅可以用语言和书本上的图片描述这个过程，还可以通过多媒体用动画的形式表现出来，让电子通过动画的形式一个一个打到屏幕上，形成一个一个单独的点来显示出电子的粒子性；在快进的形式描述足够长时间之后的情况，也就是得出电子的衍射图样，从而给出电子波动性的结论和波函数的统计解释，经过这样的教学形式，相信学生能够更加深刻地理解微观粒子的波粒二象性[6]。但在具体授课过程中不能完全地依赖于多媒体教学，例如在公式的推导过程中，传统的板书就非常接近人本身的思维模式，容易让学生掌握，如果用多媒体一带而过，往往效果非常的不好。所以教学过程中应该传统教学和多媒体教学并重，对于一些现象的东西多媒体表现更为出色；而一些理论方面的东西传统的板书更为有利，两者相互结合可以大大提高教学效率，增强课堂教学效果和调动学生的学习积极性[7]。

五、加强教学过程的管理

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【关键词】高中物理；思想；方法

物理教学为什么改革？怎样改？改革的目的是什么？我想是要通过对必要的物理基础知识的学习，掌握必要学习方法、培养基本素质、提高解题能力。高中学生普遍认为物理难学。怎样才能学好物理呢？通过多年的高中物理教学，我认为，了解物理学思想和掌握物理学方法是学好物理的基本保证。

1. 在高中物理教学中必须贯穿物理学思想 何谓物理学思想，物理学思想就是研究物质的运动形式、内在规律和物质基本结构的客观存在反映在人的意识中经过思维活动而产生的结果。这种思维活动是人的一种精神活动，是从社会实践中产生的。而新课程标准的实施,为我们在物理教学中进行物理思想教育展示了一个舞台。新的课程标准要求我们从知识与技能、过程与方法、态度情感与价值观这三维的目标上培育学生。特别强调过程而不单单是结果,强调思想方法而不单单是知识。

我们认识物理学思想就是要知道它的发展史，要尊重客观事实，遵循自然规律。物理学是不同于其他学科的一门自然科学，就中学物理而言，它是以观察和实验为基础的学科。物理学的发展史告诉我们，在物理学发展过程中，每一次物理学思想上的“危机”都孕育着物理学上的一次重大的突破，而每一次重大的突破都会强烈地在当代乃至下一代的物理思想方法上留下不灭的印记。一个重要的物理学定律或定理的产生往往是一代人甚至是几代人的坚持不懈努力的结果。而在每一项成果的背后，总伴随着新的物理思想方法的产生，或用新的物理思想方法作为它的世界观的支撑点。物理思想方法是在物理学各个发展阶段中逐渐萌发出来并成长为这个阶段物理学最重要的，对促进和发展以后物理学认识有突出影响的物理学的主流思想方法，这些思想方法既体现在物理学家对他们研究领域和研究工作的思考、理解、认识以及创造性发展的过程中，也体现在与不同学派和不同观点的比较、切磋、争论以及逐渐为同行所认可的过程中。

认识物理学思想是学好物理的前提，因此，我们在学习物理过程中，始终要领会物理学思想，并能逐步转化为自己的思想。掌握科学方法，提高解决物理问题的能力是极其重要的。我们在了解物理学发展史的同时，不仅要学习物理学家的精神，而且要学习他们研究物理的方法。努力汲取物理学家的精华，推进物理教学的改革。掌握物理思想和研究方法，对学习好物理具有重大的意义。

2. 在高中物理教学中结合物理规律的研究，介绍物理学方法 所谓物理学方法，简单的说就是研究或学习和应用物理的方法。方法是研究问题的一种门路和程序，是方式和办法的综合。这些方法对物理学家力图按照物理世界的本来面目，在不断深化对自然界的认识过程中进行物理学探究起到了重大的推动作用。高中物理教学中常见的一些物理学方法有：实验法、控制变量法、类比法、极限法、假设法、理想化法等。例如：丹麦物理学家N.H.D.玻尔提出的一条从原子的经典理论过渡到量子理论的原则。按这条原则，原子现象的量子理论在极限情况下应给出与相应的经典物理学相同的结果。1913年，玻尔在量子概念和E.卢瑟福有核原子模型的基础上建立了氢原子的量子理论。在这个理论中，他提出定态和跃迁两条基本假设，认为相邻定态之间跃迁所发射的辐射的频率与按电动力学计算的电子绕核运行的频率之间，可能存在某种对应。他经过分析和计算发现,在大量子数的极限情况下两种频率相吻合。后来,他把这种特设性假设加以推广，认为辐射的量子理论应是辐射的电动力学理论的自然推广，并根据这一思想解决了跃迁选择定则、光谱线强度的计算和偏振等问题。在1921年召开的第三届索尔维国际物理学会议上，这一新旧理论类比的对应原理被接受，成为指导发展量子力学的一条方法论原则。

所以，在教学中务必有意识地贯穿物理思想和物理方法，思想指导方法，方法体现思想.学好物理要识记、理解物理概念、规律及条件。要解决描述物理问题，就要明确题设的物理情境,理解物理过程,会对物理问题进行唯象研究,然后进一步研究它的原因、规律，再寻求解决的方法。可见，明确题设的物理情境，理解物理过程是解决物理问题的关键。教学过程必须始终贯穿物理思想和物理方法，这是授之渔和受之渔的根本。

在教学中务必有意识地贯穿物理思想和物理方法，思想指导方法，方法体现思想。当然，随着科学的发展，物理学习的深入，新思想新方法会不断出现，只要我们不懈的努力，勇于探索，大胆创新，一定能为物理教学作出贡献。

参考文献

［1］ 高中物理教材和大纲。

［2］ 物理教学法。

［3］ 《物理教育学研究》，殷传宗，四川科技出版社。

［4］ 《物理教育学》，乔际平、续佩君，江西教育出版社。

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创造性思维首先表现在对旧理论有怀疑和批判精神，科学史上大量事例说明不囿于传统理论和观念，不迷信权威和书本，是科学创造的思想前提。爱因斯坦因创建相对论而闻名于世，但在爱因斯坦之前，洛仑兹和彭加勒虽然已走到了相对论的大门口，只是由于未能摆脱绝对时空观的束缚，而最终没能迈入相对论的门坎，正是由于爱因斯坦敢于对“绝对运动”和“静止以太”的观念产生质疑，以创新精神冲破传统观念的束缚，才创立了狭义相对论，引起了人类时空观的巨大变革。

质疑精神是创新意识的基础，批判性是创新思维的基本特征。培养创造性人才，首先要培养他们的质疑精神和思维批判性。现代教育论认为，教学不仅要传授给学生知识，更要培养其创新思维能力。而书本上的科学结论几乎是以完成的形式出现在学生面前，学生感觉不到科学发现、创新思维的过程，在物理教学中，我们要充分利用物理学史的丰富内容从真实的物理学认识发展的历史进程中，展示物理学家在探索过程中如何以质疑和批判的态度分析原有理论，以创新精神冲破传统观念的束缚，要通过多种形式来鼓励学生“生疑”、“存疑”、“问疑”，培养他们的质疑精神和创新意识。

二、科学讨论和创新思维

科学讨论是学习、研究、创新的一种重要而基本的方法。科学讨论能相互启发和激励；能营造创造气氛，使思维变得活跃；能激发创造、激发灵感。所以说科学讨论是培养创造性人才和激

发创新思维的一种重要形式和有效途径。很多物理学的研究成果都与各种不同形式的讨论有关。而差不多每一位科学大师都是科学讨论的热衷者。卢瑟福不但对原子科学作出了卓越的贡献，而且在人才培养上也是功勋卓著，在他的实验室里每天下午准时召开茶时漫谈会，常常在讨论中产生许多重要的物理思想，不少新的观念在这里迸发[1]，在这里科学讨论营造了浓厚的自由探索的学术气氛，使智慧得到启迪，灵感得到激发，可以说科学讨论造就了卢瑟福人才培养的成功光环。同样，科学讨论的“奥林比亚科学院”给爱因斯坦的科学创造注入了无限的智慧和源泉。海森伯的成才经历有一个独特之处，就是讨论这种方式在他的学习和科学研究中起了非常重要的作用，讨论伴随着他的一生，讨论伴随着他对科学的贡献，测不准原理的发现就是一个标准的科学讨论的产物。海森伯曾深有感触地说：“科学扎根于讨论”。这充分说明科学讨论这种学习、研究方式的极端重要性。哥本哈根学派是20世纪20年代就量子力学的诠释，以玻尔为首的一批物理学家与爱因斯坦等人进行的大讨论、大辩论、大论战中，产生、发展而形成的。正是通过这种罕见的思想大辩论、思想大交流、思想大论战，量子力学才获得了划时代的突破并孕育了一种珍贵的科学创造的“哥本哈根精神”，这是一种高度的智力追求和科学创新精神[2]。

回溯和研究物理学史上重大的创新过程则可给我们许多启迪，科学讨论这种学习、研究方法对培养人才和科学创新都起着十分关键的作用。在创新时代的今天一定要重视科学讨论的地位和作用，在一定程度上将科学讨论移植到大学课堂上来，培养学生的创造性人格和发展学生的创造性思维。

三、类比思维的培养

类比是人类创新思维的一种形式，这种创造性思维具有直觉、联想、发散的特征，当一个领域里出现新的经验事实，从那里只能约略看到它们现象间松散的联系时，要进行思维发散、充分联想，参照其他领域的已知过程或规律，比较两者相似的特性，仿照已知过程的联系，在整体上进行（类比）猜测、（类比）直觉、（类比）归纳，观察隐藏在现象背后的本质属性或本质联系，从而做出预测性的描述，这就是类比。类比思维的客观基础，就是自然界存在某些普遍或共同的规律，支配着不同领域里的不同过程，而这不同领域的不同过程又有着相似的表现形式。因此这就给类比提供了客观的可能性。客观世界本来就是一个复杂的、统一的、相互联系的有机整体。物理规律就是以简洁美的形式表现着大自然的普遍联系的抽象和概括，正因为如此，许多物理过程的关系是可以类比的。物理学家曾经熟练而巧妙地运用类比的方法取得了很多重大成果。卡诺把热机的工作原理跟水轮机做类比，从理论上推出理想热机的效率仅仅取决于热机所处的温度差。麦克斯韦把法拉第的磁力线概念跟流体的流线做类比，得出奥斯特定律的数学表示式。德布罗意把实物粒子类比于光子，提出实物粒子也具有波粒二象性。薛定谔把光学与力学进行类比建立了薛定谔方程，还有，汤川把核力同原子的电磁力做类比，预言了介子的存在等等。

类比思维属于非逻辑推理的范畴，它是从已知的事实、规律、理论出发，在对给定的问题有了深入的认识和思考以后，借助“假想”、“想象”、“联想”、“推测”、“直觉”的力量把事物的联系从一个领域扩大到另一个领域，从而实现思维过程的飞跃，揭示出科学的奥秘。学习物理学史正是一种思维的训练，通过揭示出物理学家的这些思维过程，让学生去观察体会大师们的创新轨迹，有意识地进行类比思维的训练，可以使学生受到有效方法的启迪，进而获得科学论思想的某种升华。

四、发散思维的培养

发散思维是思考者根据已有知识、经验的全面信息，从不同角度，沿不同方向，进行各种不同层次的思考，多触角、全方位地寻求与探索新的多样性的方法及结论的开放式立体思维，是培养创新思维的重要途径。开放性是和封闭型相对立的，封闭型思维就是把自己框在已有理论和观念的范围内，不接受或难以接受新的思想和观念，习惯于在已知的界限内寻求解答的依据，不愿意用新的观点对现象作出解释。而开放性思维正好相反，它对所有的经验、观念和理论都是敞开的，这样就容易使新的想法自由地、不受阻碍地产生或涌现出来。玻尔为原子结构和原子辐射的量子理论作出了重大贡献就在于他没有阻碍地接受新的实验事实，敢于把量子假说引入到原子结构理论，敢于在已知领域之外寻求答案，用新的思想、新的观点解释观察到的现象从而提出定态和跃迁的概念，这是一种开放式的发散思维的产物[3]。而约里奥-居里夫妇虽然最早发现三个重大实验现象，即中子、正电子和核裂变实验现象的发现，可由于他们的理论视野不够开阔，对观察到的新现象，便只能往老的理论概念的框框中套，而不能有新的、概念性的突破[4]，从而失去了三次领取诺贝尔奖的机会，否则他们将四次荣获诺贝尔奖。

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美国高能物理学家卡普拉认为：“东方思想为现代科学提供了坚固合适的哲学基础”[1-13]；量子论权威海森伯也说：“东方传统的哲学思想与量子力学的哲学本质之间有着某种确定的关系”[1-6]。所指主要在于：量子论揭示了宇宙并不是物体的集合，而是统一体中各部分间相互关系的复杂网络，根本不能把世界分成独立存在的最小单元；空间和时间并不是一种真实的存在，只是观察者用于描述自己环境所用的语言要素；以通过变化产生动态模式的观念，深入理解一体化宇宙的整体有机与和谐互补。

作为华夏文明源头活水的《周易》，确实包含着这些哲理。本文依据《周易》思想形成的逻辑阐述哲理，取现代科学的实验成果予以印证，尽可能不在概念异同上浪费笔墨，还要让读者能够清楚明白。董光璧教授指出：“科学史界越来越多的学者认识到，站在现代科学的立场去寻找历史来龙去脉的做法有误入歧途的危险，转而采取从原来的境况中重新阐释科学思想”[2-2]。本文即是依据这种思路的尝试，期望能在整体文化史的视角下，把华夏先贤睿智的思想和现代科学精确的验证衔接起来，做到以古为鉴。

一、易图新解

谈到《周易》，通常都说分易经和易传，实际上还应该包括易图。“书不尽言，言不尽意，圣人立象以尽意”，不但指出在远古时代，记事主要用象和图；即使有了文字，要描述客观事物的全貌，象依旧比文字更优越。我们先从易图谈起，重点是理清先民们认识宇宙的思路。

人类所有知识的起点，开始于对自然知识的积累。面对无涯无际、无始无终的浩瀚宇宙，每个人都会有无尽的遐想。华夏先民和古希腊哲人不同，非常谦恭地把自己视为大自然的一分子（后来被概括为“天人合一”），古希腊的自然观则是人与自然界分离（最终被抽象为物质和意识对立），于是先民们就以圆表示宇宙整体或现实生活中的任一事物。面对寒暑易节、日月更替，男女交媾，生生不已的自然现象，进而悟出世上没有不变的东西；为了表示一切都在变易的动态模式，又在圆内加了一条S曲线，形成被称为阴阳鱼的太极图。这就是中华先贤对世间万象及宇宙本身做出的最高抽象，即一切动变皆源于阴阳之间的相互作用，静态是“万物负阴而抱阳，冲气以为和”；而动态是“阴极阳生，阳极阴生”。这里的“生”并非是鸡生蛋的生，而是指负阴抱阳的整体中此消彼长、彼消此长的变化。既然一切都是“变动不居，周流六虚”的动态过程，很有必要掌握几种重要的动态模式，进而用代表阴阳的两种符号推演出必然出现8种本质不同的态，太极图周围又加添了八卦符号。

小结：宇宙是由两系统构成的整体；因为整体必然由部分构成，华夏先民即以阴阳作为最高的抽象；负阴抱阳的一体化宇宙及宇宙中的事物，都是阴阳有序、和谐互补的有机整体；阴阳一体、此消彼长的过程即是展现在眼前的纷纭万象；演化过程可以分为8种不同状态（或称模式）——这就是易图中包含的哲理。

二、易传新释

易传是许多代人智慧的结晶，孕涵着非常丰富的哲理，本文仅围绕“形而上者谓之道，形而下者谓之器”展开讨论。华夏先贤依据有形和无形将物理客体分为道和器，老子称其为无和有，后贤称其为气和物。首先必须判定这种两分法是否正确，才可以继续讨论下去。

哲学作为指导认知的学问，如不立足于二元就无法讨论变与不变，问题在于如何对整体划分。中华先贤坚持天人合一，将包括人在内的全宇宙抽象为阴阳一对范畴，属于纯客观的两分法，无论对自然、社会和生命哪种现象都适用，不妨称其为存在二元论。古希腊哲人的世界观是人和自然分离，进而演化成人与神分离，再变成物质和意识的对立，最终定位在唯物唯心之争，属于认识二元论。“人和神的分离是二元论的起点”，“思维和物质并列支持了自然科学，成为西方宇宙观的基础理论”[1-8]，卡普拉的概括是准确的。董光璧又向前迈出可喜的一步：“近代科学一开始就确定了只研究被视为第一性的质量和重量，排除一切同感觉有关的第二性”[3-8]。将二元论改称二性说，意外地暴露出西方的两分法中存在着悖论：如果物质和意识这对范畴能够成立，二者都应该是第一性的；如果意识属于离不开物质的第二性，就不能跟物质构成一对范畴。因为如果允许这样做，物质和颜色、硬度等可以构成最抽象的对立。东方和西方古贤虽说都使用两分法，一个是纯客观地划分，一个是人为地构建。

问题已经转化为道、无和气是不是真实的物理客体。100年前人们对这种分类法都会持否定态度，本世纪依据相对论和量子理论从宇观和微观两个领域发现的许多事实，都证明华夏先贤的分类法是正确的。

60年代中期，彭齐亚斯和威尔逊发现了各向同性的3K微波背景辐射，宇观上物理客体分断续的天球和连续辐射得到普遍认可，爱因斯坦说的“真空不空”被证实。在微观领域，“量子场论给出的基本图象是：全空间充满着相互作用着的各种不同的场；场的基态是真空，激发态表现为粒子”[3-387]。即可知物理客体确实是两个系统：一个是用质量和时空描述的经验世界，一个是用能量和位形描述的无形世界。易传中关于道和器的分类没有错，二者都是真实的存在物。

承认物理客体分为两类，同时派生出两个问题：宇宙的结构究竟怎样？两类客体间如何作用？对西方学者来说，这两个问题完全属于始料未及，华夏先贤在2千年前就已经有了较成熟的见解。接下来先讨论基础物理学理论中的错谬及产生的根源。

质量、电量和能量是基础物理学中用以量度物质、电荷和能多少的三个重要概念，即此可知物理学不只研究物质，长期以来只分析物质不分析能量是一大失误。很早就弄清了光、热都是电磁波，却没有认真考虑过物质和电磁波是不是同类客体，通常所说的能量即指电磁波而言。虽说巴里·派克已明确指出：“电磁波会离开振动电荷进入空间，因而开创了一个独立的存在”，并没有引起学界的重视。“质量不过是能量的一种形式，即使静止物体也有储备在质量中的能量”，也明确告诉我们，质量和能量不应该属于同类物理客体。

质量是对物质多少的量度，其载体叫物体；电量是对电荷多少的量度，其载体是带电粒子；能量的载体是什么？因为质量、电量和能量都不是物理客体本身，所指皆为非实存因素。故而物理学根本就不研究物质，而物质本来就无法研究，跟无法品尝“水果”（类概念）的滋味同理。

推论1、物理客体分两个系统：一个是用质量和时空描述的有形世界，这类客体的基本量度是质量；一个是用能量和位形描述的无形世界，其基本量度是能量。经典物理和量子理论分别适用于不同系统，不应该将它们混为一谈。

“能”这个名词会造成一种假象：“‘能’是物质以外的某种东西，是加到物质里面去的某种东西”。这种观点很值得商榷。遥控装置发出电磁波，卫星就会改变姿态；物体吸收热能温度升高，放出热能温度降低。都足以证明“能”确实可以在物体中自由出入，如果要说经验世界中的物体具有质量，无形系统的物理客体具有能量，可能就正好说中了客观真实。

说“能（即运动）”，“热在差不多两个世纪内被看做特殊的神秘的物质，而不是被看做普遍物质的运动形式”；认为“热之唯动说”应该取代热素说，又不得不承认“被热素说所统治的物理学却发现了一系列非常重要的热学定律”，如此难以自圆其说的诸多矛盾，就因为把热素改称热能，已经统统化为乌有。一言以蔽之，质量只能量度经验世界的物体，能量是无形世界传递的振动波；既可以被物体吸收，又可以被放出；物体同时将在温度、形态、结构和状态等不同方面呈现出变化。比如冰吸收能量将变成水，进而还可以变成气，就是尽人皆知的实例。

推论2、经验世界所有的运动和变化，都是无形世界功能的显示，即能量是引起世间万物运动变化的总根源。

将物理客体分为两类，是不是囿于对《周易》的偏爱做出的牵强比附，下文围绕以太公案和时间、空间看看爱因斯坦持何种见解。

19世纪之前，以太在西方被认为是传递光、电的介质；19世纪末迈克尔逊—莫雷实验测出地球相对以太速度为0，物理学界公认由之判定以太并不存在。本世纪初爱因斯坦创立狭义相对论时引入光速不变原理，没有涉及以太是否存在，不少人都说爱氏是抛弃以太存在之后创立了该理论。1920年爱因斯坦在一次讲演中却说，依据广义相对论，“没有以太的空间是不可思议的”，“但是这种以太又不能认为具有重量媒质所有的那些性质，也不可以认为它是由某些其运动可被追随的粒子所组成的，而且也不可能把运动概念应用于它”[6-112]。这里所描述的以太，基本上就相当于道、无和气。

目前有些人认为应该恢复以太学说，有些干脆就把“真空”说成是传递光、电的介质，这就涉及到不空的真空中的物理客体究竟是什么，要害要于必须承认还有半个宇宙长期被忽略了。爱因基坦在场方程中发现了“真空不空”，彭齐亚斯用仪器测出广袤的宇宙空域存在着连续辐射，该用什么概念称呼并不重要，不可思议的是二千年前老子就对之作出非常精当的描述：“其上不皎，其下不昧，绳绳兮不可名，复归于无物。是谓无状之状，无物之象，是谓惚恍。迎之不见其首，随之不见其后。”

天津大学黄乘规教授从标准和非标准分析两个领域都证明“空间是不可分割的连续统”。科学观测和数学论证都证明了老子是正确的。海森伯的矩阵理论和杰弗里·丘的“靴袢假设”，所描述的都是那半个宇宙的状况。

到底应该如何理解爱氏描写的以太，涉及到时间和空间究竟是什么，最后的一句已经包含着时空概念不再适用于以太的意思。时隔32年，他在《狭义和广义相对论浅说》英译本15版的序言中补充说：“时间—空间未必是一种可以认为离开物理实在的实际客体而独立存在的东西。物理客体不是在空间之中，而是这些客体有着空间的广延性（重点号为原文所有）。这样，‘空虚空间’这概念就失去了它的意义”[6-112］。显而易见这种有着空间广延性的客体，绝对不是指经验世界中的物体。可惜的是在没有讲清这种“物理实在的实际客体”究竟是什么之前，他就不得不带着深沉的困惑离开了人世。

我们只想在上述引文中补充一句：这些客体还有时间的持续性。如此即可以成就爱因斯坦的业绩：爱氏“开创了”半个宇宙，那半个宇宙的客体具有空间的广延性和时间的持续性。假设其最小单元为普朗克子h，用时间T（周期）量度即是能量（h/T），用长度λ（波长）量度即是动量（h/λ）；正是那半个宇宙的能量和动量，决定和改变着经验世界中物体的结构、状态及其运动变化。通常都说“爱因斯坦的场方程可以用来确定宇宙的整体结构，是现代宇宙学的出发点”[1-160]。一般的解释是“物质不仅决定了周围空间的结构，而且反过来也受其环境影响”[1-171]；“物质和能量要使时空向其自身弯曲”[7-60]。实际情况则是，那半个宇宙能量的聚集形成弯曲时空，弯曲时空决定着物体的运行；并非是“物质”使时空弯曲，反过来又决定自己的运动。不立足于两系统相互作用，场方程永远不可能得到正确解释，现在的那种解释根本无法排除物质（以弯曲时空为中介）作用于自己之嫌。

以日心说为基础的开普勒三定律属于开放的动态模式，行星轨道与星体质量无关，由椭圆半长轴立方和公转周期平方（即弯曲时空R/T）决定，根本就不需要什么切线力去平衡所谓的恒星引力。要找第一推动者，就是那半个宇宙的物理客体，第一推动即来源于特定的时空组合（R/T）。以地心说为基础的牛顿引力定律属于封闭的静态模式，其间起关键作用的引力势亦是时空组合（l/t）。二者的差异仅在于，适用于开放系统的是环形时间—周期，适用于封闭系统的是人为设定的线性时间，即时间之矢。哪种理论更贴近于自然的真实，明眼人一看便知。

推论3、时间和空间不是真实的存在，是量度那半个宇宙客体的概念构架，正象用质量和电量量度经验世界的客体一样，所指都不是物理实在本身。

推论4、爱因斯坦开创的那半个宇宙是分裂、组合、再分裂、再组合的动态网络；正是它和经验世界中分立的客体相互作用、和谐互补，保证了一体化宇宙具有动态有机的活性。

小结：易传中“形而上者谓之道，形而下者谓之器”的分类是正确的；“万物负阴而抱阳，冲气以为和”的判断，说中了一体化宇宙动态网络的真实状况和作用机制。现代科学的新发现虽说和这种理论吻合得很好，要使当前的诸多悖论冰释，需要做许多梳理工作，首先应该把立足于经验世界解释那半个宇宙现象的“镜像”理论倒过来。因为那半个宇宙只能从动态意义上，用过程和相互关联的术语描述，几千年来定格在人类头脑中的却是机械世界观的决定论框架。

三、易经新说

易经包括用于卜筮的八卦、六十四卦及卦辞、爻辞等内容，这里不讨论具体的应用，或是否科学、准与不准等问题，只讨论数字8。

所谓八卦，标示着那半个宇宙8种不同的时空组合，起卦和断卦特别观注24节和地理方位即是佐证。因为使用周而复始的环形时间，应该属于开放模式。不相信经验世界之外还有半个宇宙的人们，称其为神秘文化也在情理之中。近代特别是现代科学的许多发现都足以证明，8确实是个不可思议的“幻数”。

原子最外层电子以8为极限，呈周期性递增；轻子、重子和膺标介子都是8种。氧原子的质子、中子和电子都是8个，地壳中占48.6%，空气中占21%，生命细胞中占65%；在自然生化过程中，氧起着非常重要的作用，即使要说“没有氧气就没有生命”，也不算过分。难怪巴里·派克会说：“宇宙学有迹象表明，在各类粒子中，8是成员数的上限”[4-203]。

八卦、六十四卦的数学表达方式为2，通向混沌的分岔亦是2；粒子衰变遵从2，可视为逆过程；费米发现“能量复归”的数学实验谐振子为64个，遗传密码DNA的编排序列亦为64种。为了解释这些现象，现代科学提出一种全新的自组织理论。顾名思义，自组织者就是不受人支配的过程，其间起决定作用的具有活性的环境，即是那半个宇宙定的时空组合，其数为8，两两叠加即为64种模式。“时间和空间的统一就意味着物质的存在是与它的活性不可分割的”[1-158]，“空和无具有无限创造的潜力”[1-175]，基本上说中了自组织的物理学机制：所谓的空和无实质是特定的空组合，正是它保证了自组织的活性。通常都把这种新发现说成对哲学带来严重冲击，如果放到易哲学的背景下看待，本来都在意料之中嘛。

所谓的自组织现象，是在没有人参与的情况下自然界自发演化的过程，人类就是这种自组织机制的杰作，关键在于必须找到使系统具有活性的机制。由于正反馈可以自稳，负反馈可以自生，系统要保持持续的自组织效应，就必须具有互不干扰的两条信息反馈回路；正负反馈每一条回路又必须满足整体、部分和单个循环路径固定、间隔一致的周期稳定性，前提条件是自组织系统内的单元个数必须极严格地遵从一定的数学逻辑。海南师范陈继元先生已经用图论证明，具有“比相生、间相胜”的自组织系统，单元个数必须满足P=5、8、10、12。8的特殊功能已被严格证明（详见段长山主编的《现代易学优秀论文集》，中州古籍出版社，1994年出版）。

数学证明虽不可少，最权威的应该是严格的物理学证明。天津大学崔君达教授的《晶体和分子中的对称性及其破缺》一书，从理论和物质结构两方面，都证明“理应得到一种八重的（四个左旋，四个右旋）不对称时空”[8-3]，从而证实关于八种模式的判断没有错。继而又将复合时空论和八卦联系起来考察，得出“一切相互作用的本质都是不同时空结构间的相互作用”[8-133]，进而指出“八重空间（对于相同的时间轴）不可区分性的破坏，所伴随的可观测现象正是神奇的生命现象”[8-133]，都非常难能可贵。令人微感不足的是，作者依旧未能彻底摆脱西方哲学的禁锢，在阐述其哲理时，细微之处还有些辞不达意之微瑕。

“一个从事晶体和分子微观结构研究的人，当他考虑‘物理世界的真实客体’与空间的关系时，就会很自然地想到，所谓物体的‘广延伸’可以看成是晶体格子或分子骨架结构的延伸”[8-3]。物体这个概念一定指经验世界中的客体，根本就没有什么“广延性”可言。空间仅是那半个宇宙中物理客体的广延性，所谓的晶体或分子等物体，是微观粒子被嵌入特定时空结构后的产物，必须清楚的是先有时空结构的因，才会有晶体或分子的果，活性来自时空结构。微观的第一推动亦来自那半个宇宙的物理客体。化学反应釜的功能是，运用改变温度和压强组合特定的时空结构，从而生产出不同类型的产品。比如在高温高压下能造出正八面体时空结构，石墨就被变成金刚石。

“一旦把时空与晶体格子或分子骨架的微观结构联系起来，就会产生完全新的想法，从而可能同时大大扩充已有的物质结构理论和时空理论，并且由此引出某些重大结果”[8-3]。作者的预言肯定不错，但是在他的头脑中还没有能够给自己的复合时空找到准确的定位，只需要将第一句改为“一旦真正意识到晶体格子或分子骨架都是特定的时空结构”，境界可就完全不一样啦，问题出在还没有跳出物理客体仅“物质”一个系统的框架。

推论5、那半个宇宙确实存在着8种时空结构，两两叠加可以得到64种模式。生命现象跟这种具有活性的自组织环境直接相关。宇观和微观的事物都是开放的自组织系统；经验世界的纷纭万象，全是那半个宇宙物理客体功能的显示，其活性来源于特定的时空结构。当我们运用以线性时间为主要标志，在地球封闭系统中确立下来的思维模式，去描述自组织现象时，似乎无处不存在悖论。可喜的是数千年前就已经成书的《周易》，给我们提供了一种开放型思维模式。自组织系统必须跟外界交换物质和能量，才可以保持活性；宇宙的结构如果仅物质一个系统，唯一的归宿就只能走向“死寂”！

参考书目

[1]卡普拉著现代物理学与东方神秘四川人民出版社1983年

[2]董光璧著易学科学史纲武汉人民出版社1993年

[3]董光璧等著世界物理学史吉林教育出版社1994年

[4]巴里派克著爱因斯坦的梦湖南师大出版社1990年

[5]马克斯恩格斯选集第三卷人民出版社1972年

[6]倪光炯等著近代物理上海科技出版社1979年