量子计算的基本原理范文

导语：如何才能写好一篇量子计算的基本原理，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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关键词：人力资源；成本核算

Abstract: with the constant development of economy, the modern economic structure from production-oriented to science and technology service-oriented transformation has become a trend. This transformation makes human resource in enterprise production and management and the development of national economy has become more critical. In this paper, the author analyzes the human resources cost generation, form, valuation and how to effectively control and other aspects, has carried on the preliminary discussion.

Key words: human resource; cost accounting

中图分类号：F562.5文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

随着现在企业制度的建立，我国建立起新的会计制度，合理的界定人力资源成本范围，规范企业人力资源成本列支制度，企业人力资源成本的管理进入新的阶段。

一、人力资源成本分析

1.1人力资源成本的基本理论

人力资源是指在一定区域内的人口总体所具有的劳动能力的总和，是存在于人的自然生命机体中的一种国民经济资源。企业为获得人力资源和优秀的人才，就需要很多的投资，这种投资在企业中就体现为人力资源成本。

1.2人力资源成本会计的特点

单独计量人力资源的取得成本、开发成本、使用成本和替代成本，企业取得的人力资源的使用权，其运用期限在一年或者超过一年的一个营业周期以上的，所发生的人力资源的取得成本和开发成本应该视作资本性支出，在资本化处理后在确定的分摊期限内摊销。企业聘用使用期限不超过一年的季节工等发生的取得成本和开发成本（这里的开发成本主要是组织进行必要的上岗前的操作培训、学习所发生的支出）,其受益期为这些聘用的季节工、临时工的使用期限，因此这部分取得成本和开发成本可在季节工、临时工的使用期限内分期摊销， 如果金额小，也可以在发生时直接计入当期费用，企业运用人力资源的使用权时，所发生的工资、奖金等支出，则属于收益性支出，应计入当期费用。

1.3 人力资源成本会计的构成

1.3.1取得成本

1）招募成本

招募成本主要是为确定企业所需要的人力资源的内外来源，企业对人力资源需求的信息，吸收所需要的内外人力资源所发生的费用。

2）选拔成本

选拔成本是企业对应聘人员进行挑选、评价、考核等活动所发生的成本。他通过初步面试或处理应聘人的申请材料进行初选费用。

3）录用成本

录用成本是企业从应聘人员中选拔出合格者后，将其正式录用为企业的成员的过程中所发生的费用。

4）安置成本

安置成本是企业将所录用人员安排到确定的岗位上是所发生的各种费用。

1.3.2开发成本

1）定向成本

定向成本也称为岗前培训成本，是企业对上岗前的职工进行的有关企业历史文化、规章制度、业务知识、业务技能等方面的教育是时所发生的支出。

2）在职培训费

在职培训成本是在不脱离工作岗位的情况下对在职员工进行培训所发生的费用。

3）脱产培训成本

脱产培训成本是企业根据生产和工作的需要对在职职工进行脱产培训时所发生的支出。

1.3.3使用成本

1） 维持成本

维持成本是为保证人力资源维持其劳动力生产和在生产所需的费用， 包括职工的计时工资或计件工资、各种劳动津贴和各种福利费用。

2）奖励成本

奖励成本是企业为激励职工使其更好的发挥主动性、积极性和创造性，而对职工做出的特别贡献所支付的奖金，它是对人力资源主体所拥有的能力的超长发挥做出的补偿。

3）调剂成本

调剂成本是全企业为了调剂职工的生活和工作，满足职工精神生活上的需求，稳定职工队伍并进而影响和吸引外部人员进入所发生的费用支出。

4）替代成本

替代成本是指目前重置人力资源应该做出的牺牲，他包括为取得或开发替代者而发生的成本。

二、人力资源成本会计核算与计量的必要性

首先,人资管理可以调节社会资源。如同调节一个组织的资源一样人资管理除了可以调配社会成员的位置和流动方向以外,对于资源和支出也地有着很直接的调节作用,实际上,人资管理最根本的目的就是要实现人力资源的最大使用价值, 而这一点从很大意义上节约了社会资源,也使得社会资源能够得到合理地分配。

其次，人资管理可以提高整体国民素质。国民素质是综合国力中一个很重要的指标。人资管理正好可以针对国民进行培养和分流, 很大程度上避免了良莠不齐的状况出现可以让国民整体素质有稳步地提高。也能够在抓住整体实力的基础上选拔出高端人才,很好地分配他们的位置,为国家的尖端科技工作提供稳定保障。

人力资源管理的影响：

2.1 我国建立人力资源会计的必要性

世界高新技术革命的浪潮，已经把世界经济的竞争从物质资源竞争推向人力资源的竞争，对人力资源的开发、利用和管理将是人类社会经济发展的关键因素。此过程中所需的大量人力资源信息，必然离不开人力资源会计。我国人口众多，而人口素质相对较差，推行人力资源会计更具有必要性。

1）获取企业信息的需要

科学技术的迅速发展，推动着生产力的快速发展。经济发展水平越高，人力资源在经济发展中的作用也越大，人才成为经济资源中最重要的因素，是企业财富的真正象征和源泉。 因此，将人力资源作为企业的资产，运用会计的方法对其加以确认、计量和报告，以满足企业管理者和企业外部有关人士对企业信息的需求成为时代的必然要求。

2）优化人力资源配置的需要

市场经济体制的不断完善，使人力资源有更多的经济特征，要求确认人力资源的成本和价值，促进人力资源的供求平衡，确定人力资源开发方向，引导人力资源合理流动，在宏观上优化人力资源的配制。

2.2 人力资源会计核算与计量对于个人的必要性

1)首先,人资管理可以帮助培养个人的最大实力。人资管理的宗旨里有一条,就是要让组织中的每个成员都可以尽可能发挥出自己最大的实力,为组织奉献出自己所有的力量。人资管理还可以通过环境影响和针对性培训来对成员进行培训,从而培养每个人最适合自己的能力。

2)人资管理还可以帮助发挥每个成员的最大潜力，让每个人都在组织有条理的帮助和自身不断地学习下发挥出所有自身潜藏的实力。

3)人资管理还可以帮助每个人都找到自己的适合位置。有个别成员,他自身的能力也许很强,潜能也不可估量,但不适合他的地方,必然会使他没有办法发挥出自己所有实力,影响了他为组织做事和奉献自己力量的积极性。

2.3 成本会计核算与计量对于组织的必要性

在企业文化建设和制度管理办法中，能够有效地开发其他的人才资源,才能够使组织达到价值的实现。 所以说,人资管理的理念对于一个无论是什么性质的组织来说,都有举足轻重的作用。

1）通过人资管理,可以提高组织成员积极性和企业凝聚力。人资管理可以用一系列心理学和管理学的方法提高人员积极性和成员之间团结凝聚力。显然,这对于组织来说是必不可少的。

2）人资管理还可以提高组织行事的高效性。从人资管理影响人员调配这一点体现出来,可以达到事半功倍的效果,因此可以说,人资管理可以大大缩短工作时间,提高工作的效率。

3）人资管理还可以降低组织支出的浪费率。在一个企业中,很大一部分支出就是员工的工资和奖金支出,那么支出多少,在如何支出的情况下能够最大程度激发员工的工作积极性, 这些都是人资管理要思考的问题,这些问题的考虑在无形中就大大节约了组织的成本。

三、企业人力资源成本核算与计量的现状与存在问题

人力资源管理是指组织的一项基本管理职能，他是以提高劳动生产率、工作生活质量和取得经济效益为目的的，而对人力资源进行获取、整合、保持和激励、控制与调整、开发等一系列的管理过程。企业的重大决策权集中在政府行政部门，企业在机构设置、干部任免、 职工进出、工资标准等方面自不够，更多的人动是因为企业制度存在问题。建立在不稳固基础上的企业制度是“豆腐渣”，容易动摇人事基础，主要表现为：

第一，人事规划战略定位不明。我国的专业技术人员普遍存在知识老化，缺乏创新意识和思维；高级管理人才和高新技术人才严重短缺；对人力资源的资本投资低于世界平均水平等等，这些都使得我国人力资源的开发迫在眉睫。

第二，组织结构紊乱。企业结构不能配合企业战略的实施， 更加造成人力资源的浪费， 使企业难以整合和提升企业内部的人力资源。

第三，工作流程松散。工作流程与部门之间联系松散，职能重叠，缺乏信息共享机制， 无法为企业创造附加值，从而引发人事危机或给企业造成重大损失。

第四，激励机制缺乏。缺乏有效的绩效评估制度、薪酬体系、员工福利制度等激励机制，以致使人才的成长落后于企业的发展。新经济时代的最大特点是人的价值被认可，“人本观念”已深入到企业经营的各个方面，这使得人事制度的建立和人事的选择都成为企业经营的重要一环，慎重的选择、任用，是双方面适应的结果。

四、结语

总而言之，人力资源是最珍贵的,也是现代管理学的核心内容,因此,不断地提高和开发人资管理水平,不仅仅是各种企业能够发展壮大,各个组织能够提高自身市场竞争力的重要途径,也是每个组织成员能够发挥自身实力不可忽视的方式,同时,人资管理还是各个单位,各个地区,我们整个民族,社会乃至国家能够长期繁荣昌盛的有利保证。

参考文献

［1］马武鑫，“人力资源的价值和报告理论讨论”，《上海会计》，2003年第 2 期

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量子力学的成功和困惑

用宏观物理学的方法研究原子的性质及其相互作用时，只能通过测量微观量的平均值，大平均过程掩盖了原子水平上的重要效应。操控单个微观粒子，研究单个粒子的行为和性质以及少数粒子的相互作用，一直是就是物理学家梦寐以求的事。随着实验技术的发展，控制单个微观粒子的愿望成为可能。特别是1960年激光的发明和在这以后激光技术的发展，可以随我们所需改变激光的频率，控制激光束的延续时间并使激光束聚焦到一个原子大小的范围。从这以后，实验技术和实验方法有了极大的发展，利用激光可以使原子或离子冷却到接近绝对零度，就是使它们的运动速度减到非常小，直至几乎停止。还实现了利用特殊的电磁场来陷俘单个原子或离子。物理实验技术的进展使研究单个或少数几个粒子的性质、深入研究光子和物质粒子的相互作用有了可能。这不仅打开了高科技应用的广阔前景，还为证实和发展量子物理学的基本原理提供了实验基础。

量子力学已有100多年历史，量子力学理论取得了辉煌的成功。现代的高科技产品，如计算机芯片、激光、医用磁共振等等无不是在量子力学理论基础上发展起来的。量子力学被认为是最精确、最成功的物理理论，可是人们对量子力学的基本原理始终存在着疑问，那些创立量子力学的物理大师们自己都不满意量子力学的基本假设。在这些大师之间以及他们的后继者中，关于量子力学的理论基础是否完善的问题争论不休，新的解释层出不穷，至今还没有得出令人满意的结论。

量子力学描写微观世界的规律，但人类的直接经验都是关于宏观世界的。我们的测量仪器以及人类感官本身都是宏观物体，仪器测量到的和我们直接感知的都是大量原子组成的宏观物体。在经典物理学中，观察不影响被观察对象的运动状态，例如，我们能够观察一个行星的运动，追随它的运动轨迹，行星的状态变化与观察者无关，不受我们观察的影响。可是，对微观世界的观察就完全不是这样，当我们研究一个量子体系时，经过测量后的量子体系原来的状态总是被破坏了。例如，光子进入光电探测器后，光子就被吸收；电子被探测器件接收后，该电子原来的状态就改变了。宏观仪器对量子系统测量的结果，都必须转换为经典物理学的语言。要直接观察并且非破坏性（non-demolition）地测量量子体系的量子性质是难以做到的事情，所以，量子力学所预言的量子世界的奇特性质一直令物理学家和公众感到神秘难解。

2012年诺贝尔物理奖获得者和他们的同事们的工作，突破了经典物理学实验和人类直接经验的限制，他们直接观察到了个别粒子的量子行为。瓦因兰德小组做的是在电场中陷俘离子，用光子对它做非破坏性的操控。阿罗什小组是在空腔中陷俘单个光子，用原子进行非破坏性的测量。他们异曲同工，都对单个量子粒子进行实验测量，研究量子力学的基本原理。这些研究不仅对量子理论的基本原理的进一步阐明有重要意义，并且有广阔的应用前景。

阿罗什：把光子囚禁起来

阿罗什毕业于法国高等师范学校。1971年他在巴黎第六大学获得博士学位，导师是柯亨-塔诺季（Claude Cohen-Tannoudji），1997年诺贝尔物理学奖得主。从20世纪60年代开始阿罗什就在法国高等师范学校物理系的卡斯特勒-布罗塞尔实验室（Kastler-Brossel Laboratory）工作。该实验室是以获诺贝尔物理学奖的阿尔夫莱德・卡斯特勒（Alfred Kastler）的名字命名的。1972～1973年，阿罗什曾到美国斯坦福大学，在诺贝尔物理学奖获得者肖洛的实验室中工作。

阿罗什说，他们的成功主要得益于卡斯特勒-布罗塞尔实验室特有的学术环境和物质条件。他们组成了极其出色的研究小组，并且将共同积累的知识和技能传授给一代又一代的学生。阿罗什还说，他给研究生和本科生的讲课也有助于研究工作，在准备新课的过程中他注意到了光和物质相互作用的不同方面。阿罗什认为，国际交流学者参加研究不仅带来专门的知识和技能，也带来不同的科学文化以补充他们自身的不足。他觉得幸运的是，在长期的微观世界探索中，他和他的同事们能够自由地选择他们的研究方向，而不必勉强地提出可能的应用前景作为依据。

阿罗什小组的主要成就是发展了非破坏性的方法检测单个光子。用通常的方法检测光子，都是吸收光子并把它转换为电流（光电探测器）或转化为化学能量（照相底片）（动物的眼睛是将光子转化为神经的电脉冲的）。总之，光子被测量到后立即消失。近半个世纪以来，虽然人类发展出了量子非破坏性测量，但这些测量只能用于大量光子的情况。而阿罗什和同事们做到了反复测量记录同一个光子。

光的速度非常快，达每秒30万公里，所以要控制、测量单个光子，必须将光子关闭在一个小的区域内，并使其在足够长的时间内不逃逸或被吸收。阿罗什小组实验成功的关键是制成反射率极高的凹面镜。反射镜是在金属底板上镀以超导材料铌，镜面抛光到不平整度只有几个纳米（1纳米=100万分之一毫米），光子因镜面不平而散射逃逸的机会非常小。空腔由两个凹面镜相对安放组成，镜间距离27毫米。整个设备安置在绝对温度1度以下的环境中。一个微波光子在腔中停留时间可达十分之一秒，即在两面镜子之间来回反射10 亿次以上，差不多相当于绕地球一周。可以说阿罗什小组创造了限制在很小的有限体积内的光子寿命的世界纪录。

阿罗什小组的另一项创造性贡献是利用利用里德伯原子作为探测器，实现非破坏性测量单个光子。所谓里德伯原子，是激发到很高的能量轨道上的原子，这种原子的体积比正常原子大许多。他们用铷（原子序数37）原子，把它的价电子激发到第50层的圆形轨道上（主量子数n=50）。这种情况下，外层电子从n=50 的轨道跃迁到相邻的轨道n=49和n=51，发射或吸收微波光子频率分别为54.3GHz（千兆赫兹）和51.1GHz。正常的原子半径在0.1纳米以下，铷原子中电子占据的最外层轨道为n=5；当它的最外面的电子跑到n=50的圆形轨道上时，原子的半径达到100多纳米，原子半径增大了1000倍以上。这样的原子好比一个很大的无线电天线，容易和电磁场相互作用。

瓦因兰德：让离子停下来

瓦因兰德和阿罗什同年，都生于1944年。1965年，瓦因兰德毕业于美国加利福尼亚大学伯克利分校；1970年在哈佛大学获博士学位，博士论文题目是“氘原子微波激射器”，导师是拉姆齐（Norman Ramsey）。以后他到华盛顿大学，在德默尔特（Hans Dehmelt）的实验室做博士后研究。德默尔特是1989年诺贝尔物理奖获得者。1975年，瓦因兰德和德默尔同发表了讨论激光冷却离子的论文，这是有关激光致冷的开创性论文，被学术界同仁广泛引用，其中包括获1977年诺贝尔物理学奖的朱棣文、菲利普斯和柯亨-塔诺季等。

1975年，瓦因兰德到隶属于美国商业部的美国国家标准与技术研究所工作。在那里，他创建了储存离子研究小组。在过去多年的工作中，他做出了多项世界第一的研究成果，终于获得了诺贝尔物理学奖。他是15年来美国国家标准与技术研究所第四位获诺贝尔物理奖的研究人员之一，研究激光致冷的菲利普斯也是其中之一。

制造量子计算机的建议方法有多种，许多科学家正在对不同的方案进行实验研究。瓦因兰德小组从事的陷俘离子的方法是最成功的方法之一。他们利用特殊排列的几个电极组合产生特定的电场，形成陷阱，将汞的一价离子限制在三个电极组成的空间中。三个电极包括两端各有一个相对的电极和一个环形电极，离子由激光束控制。

在常温下，原子运动的平均速度为每秒数百米，以这种速度运动的离子会立即逃逸出陷阱。要将离子陷俘在电场陷阱中，离子的运动速度必须非常小。只有在极低的温度下，离子或原子的运动速度才能变得很小。可以利用激光使离子冷却，使离子的速度减小到几乎停止的状态。将特定频率的激光束对着原子或离子射来的方向照射时，原子在迎面射来的光子的一次次冲击下，速度就慢了下来。当然，原子或离子吸收了光子又要再把它发射出去，发射光子时原子也要受到反冲。但原子或离子发射光子的方向是随机的，各种方向都有，结果反冲效应平均为零，只有迎面射来的光子被吸收后起到了减速的作用。但仅仅用这种方法还不能使原子速度降低到近乎停止，还要加上其他方法。速度已经很小的离子在陷阱中受电场的作用，还在以一定的频率振动，这种振动的能量和离子内部的能量状态耦合起来，形成复杂的能级。在适当频率的激光束照射下，离子吸收光子后又重新放出光子，落回原来内部能量最低的状态，同时带动离子振动能量的变化。在适当控制的条件下，重复这样的过程，就可以使离子振动能量逐步减少，直到振动能量达到最低的量子状态，离子近于完全停止。这时，离子就可以随意操控了。

瓦因兰德小组利用利用陷俘离子做成一个量子可控非门（Controlled NOT）。当然可控非门只是最简单的量子计算机的元件，一台能工作的计算机需要多得多的元件，离制成实用的量子计算机还非常遥远。然而前景是光明的，包括瓦因兰德在内的许多科学家正积极研究，攻克难关，希望在本世纪内将量子计算机研制成功。

瓦因兰德和同事们还利用陷俘的离子制造出了当今世界上最精确的原子钟。他的研究工作也可以检验量子力学基本原理，如进行“薛定谔猫”的实验。

不为盛名所惑

阿罗什和瓦因兰德有许多相同的地方。他们都在世界第一流的实验室中工作；巧的是，他们每人各有两位获诺贝尔物理学奖的老师；他们都有合作30年以上的同事组成的稳定的研究小组，还有许多优秀的学生和合作者，其中包括外国的访问学者。在他们的诺贝尔奖报告中，他们的老师、同事以及和他们的工作有密切关系的、前人的研究都一一提到。两人都还提到有100多位学生、博士后和访问学者也做出了贡献，强调成绩是大家努力的结果。

瓦因兰德和阿罗什也有一点很大的不同。阿罗什的研究目的偏重于探索自然界的奥秘，没有非常明确的应用目标，虽然他知道自己的研究成果肯定有长远的应用前景。他所属的卡斯特勒-布罗塞尔实验室也没有要求其研究一开始就必须有明确的应用目的。不过，即使在法国高等师范学校，这种待遇也只有像阿罗什这样的资深科学家才能得到。而瓦因兰德所在的美国国家标准与技术研究所本身就具有明确的实用目标：促进美国的创新和产业竞争能力，开创新的测量科学，推进美国的技术水平。该研究所的研究都是目标长远，技术含量高，能在世界上领先的项目。这些项目实际上都是结合远期应用的基础性研究。

瓦因兰德和阿罗什还有一个共同点，就是除了做研究以外，都在大学教课。阿罗什认为备课的过程促使他从多方面考虑基本原理，也有助于研究工作。而从学生的角度来看，能听到优秀的科学家讲课，和他们直接交流，不仅能学到当今前沿的科学知识，还可以学习到优秀科学家的治学精神和思想方法。

荣摘诺奖桂冠是否改变了科学家本人的生活呢？据英国广播公司（BBC）在线版消息称，阿罗什本人仅仅提前了20分钟被组委会告知自己获奖的消息。

“我很幸运，”阿罗什说，但他指的并不是自己得奖这回事，“（接到来电时）我正在一条街上，旁边就有个长椅，所以我第一时间就坐了下来。”他形容那一刻的心情，“当我看到是瑞典的来电区号，我意识到这是真实的，那种感觉，你知道，真是势不可挡。”

不过据诺奖官网的推特称，阿罗什接到获奖的确切消息后，打了个电话给自己的孩子，然后开了瓶香槟庆祝。再然后，他又回实验室工作去了。

（作者单位：复旦大学物理系）

阿罗什小组设备示意图

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摘 要

本文首先概要介绍了当前因特网流量工程体系结构及其主要技术，同时介绍了MPLS的基本原理以及与流量工程相结合的主要思想，进而深入地研究了在MPLS区域内如何在平行的流量主干间进行负载分配。

在两个节点之间多条平行的流量主干上进行负载分配是一个十分重要的问题。在许多情况下，可能两个节点之间的某一业务量无法只有任何一条单独的链路或路径来承担。然而，该业务流量所需的资源可能低于网络中所有可用路径能够提供的总量。此时，唯一的方法是将业务流量分解为一些流量子集，在将这些流量子集通过多条路径来加以传输。在一个MPLS区域内，上述问题可以通过在两个节点之间发起多条流量主干来解决，这样，总的业务量将可以分担到各条流量主干上。要实现这一过程，就必须要设计一种能够对多条平行的流量主干灵活地进行负载分配的技术。本文给出了一个多路径自适应算法，该算法在LSP之间分配流量，得到负载均衡化和拥塞最小化。

文章最后部分设计并实现了一个模拟MPLS主干网的流量控制功能的实验系统。实验系统基本实现了入口节点的主要功能和流量平衡的作用，也为进一步的研究工作提供了一定的基础。

关键词：

流量工程，MPLS，NS仿真，多路径负载均衡，MATE

目 录

引言 1

第1章 基于传统网络的流量工程概述 2

1.1 早期IP核心网络的流量工程问题 2

1.1.1 基于量度的流量工程 2

1.2 传统路由核心网流量工程的局限性 3

1.3 IP覆盖型网络 3

1.3.1 IP覆盖型网络的运行 4

1.3.2 IP over ATM模型的优势 5

1.3.3 IP over ATM模型的局限性 5

1.4 未来的网络流量工程结构 6

第2章 MPLS概述 7

2.1 MPLS产生的技术背景 7

2.2 MPLS基本原理 8

2.3 MPLS体式结构 9

2.3.1 基本概念 9

2.3.2 节点结构 10

2.3.3 标签 11

2.3.4 标签分发协议 13

2.3.5 标签堆栈 14

2.3.6 路由选择机制 16

2.4 MPLS的工作过程 17

2.5 MPLS流量工程技术基础 18

2.5.1 包转发单元 19

2.5.2 信息单元 20

2.5.3 路径选择单元 20

2.5.4 信令单元 22

…………共6章

：26000多字的计算机科学与应用的硕士论文

有中、英文摘要、图、参考文献

400元

备注:此文版权归本站所有；。转贴于

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关键词：弦理论快子；不稳定膜全息原理；可积系统

一、引言

超弦理论从上世纪60年代末被发现到今天，已经有了36年的历史。经过了几个转折，发展到今天，成了最流行的量子引力理论。经过许多人的努力，弦论被发展成为一个自洽的、统一的量子引力理论。说弦论是一个自洽的理论，是因为弦论不仅是一个传统上通过微扰定义的理论，在非微扰的层次上也存在。弦论的统一归功于过去10年的发展，特别是1994年至1998年之间的所谓弦论第的许多概念上的飞跃，使得人们发现过去看起来很不相同的弦论其实是同一个理论在不同极限下的不同表现。然而弦论的首要目的是研究现实世界，在这一点上离成功还有很大的距离。在弦理论的框架下有没有可能计算粒子标准模型中的许多参数，有没有可能计算最近几年宇宙学观测所发现的宇宙学常数？这些问题还是目前学界争论的焦点。弦论在近几年的发展，完全遵循了过去几十年来的模式：在一段快速发展之后，由于一些传统难题和新提出的问题相当困难，进入了缓慢但稳定的发展时期。很难预言这个时期会持续多长。但从以往的经验来看，不会过很长时间，就会有新概念的形成从而引发新一轮的高速发展。没有一个人能预言这些新概念和新突破是什么，因为新的进展总是大多数人意想不到的。我们回顾一下近几年来新的发展，就是要总结一下已经存在的发展方向，理顺思路，为接受甚至发现新的突破点作准备。

二、快子和不稳定膜

快子就是那种表面上看起来以超过光速运动的粒子。在场论中，快子的存在并不破坏狭义相对论，因为这样的粒子不稳定。同样，快子所对应的场也不稳定。例如，一个快子标量场的势能有一个局域的极大点，场在这一点附近不稳定，会向势能更小的方向滚动。在物理理论中，经常会遇到不稳定的模式，这些模式其实就是快子。弦论在1994年至1998年之间的巨大进展主要归功于对一些绝对稳定模式的研究。由于这些模式的存在，人们可以对比表面上不同其实是等价的理论，因为在等价的理论中只有绝对稳定的模式是可以对比的，不稳定模式的衰变需要计算，这样的计算在一个理论中可能比较简单，而在另一个理论中也许是不可能的。但是，绝对稳定模式的存在需要超对称的存在。在我们的世界中，超对称并不存在，或者在很大程度上是破缺的，所以，研究不稳定模式是非常重要的一件事。

不稳定膜的研究不仅涉及弦论本身的一些重要问题，如对偶性以及最一般物理态的动力学，在宇宙学中也可能有重要的应用。很多人用D膜反D膜系统构造暴涨宇宙学模型。在这个模型中，宇宙中除了通常的三维空间和一维时间之外，可能存在更多的空间维度。D膜和反D膜充满了我们的三维空间，但可能和其余空间垂直。开始的时候，D膜和反D膜之间的位形不一定完全重合，D膜反D膜之间存在的吸引力将它们渐渐地拉近。由于D膜反D膜之间的吸引力所对应的势能不为零，使得宇宙学加速膨胀从而导致暴涨。最后，D膜和反D膜的碰撞使得这些膜湮灭衰变成相对论性粒子，这就是暴涨宇宙学模型中要求的重新加热，我们的宇宙中的能量和物质起源于这个加热时期。另外一种可能是，开始的时候D膜和反D膜完全重合，但因为某种原因快子处于其势能的高处，这样快子的不等于零的势能使得宇宙加速膨胀。当快子完全衰变成其它粒子的时候，暴涨结束。在这个模型中，我们并不很清楚宇宙的再加热是如何发生的。

三、全息原理和可积系统

全息原理是基于黑洞的量子性质提出的一个新的基本原理，凡是包含量子引力的理论都必须遵从这个原理。

早在20世o70年代初，贝肯斯坦（J.Bekenstein）就发现，黑洞应该有一个宏观的熵，熵值正比于黑洞视界的面积，反比于普朗克长度的平方。对于黑洞的一个外部观察者来说，黑洞所占据的空间由它的视界所决定。假想一个含有很大质量的系统坍缩成黑洞，原系统所占的体积一定大于视界的大小所决定的体积，而原系统的边界面积也大于视界面积，所以黑洞的熵小于原系统边界的面积（乘以一个常数）。如果热力学第二定律在坍缩的过程中是成立的，这样原系统的熵小于黑洞的熵。两个不等式导致一个新的不等式，就是一个系统的熵小于它的边界的面积。这就导致了全息原理：一个系统原则上可以由它的边界上的一些自由度完全描述。

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关键词：维势垒波函数；教学研究；化学

中图分类号：G642 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2013）26-152-01

具有一定能量E的粒子，沿着X轴运动，碰到高度为V0的势垒，按照经典力学的观点，如果E小于V，则粒子不能进入势垒，将会被完全弹回去。但从量子力学的观点来看，考虑粒子的波动性，有一部分波会穿过势垒，像这种粒子穿过比它动能更高的势垒，称为遂穿效应 [1]。在教学过程中，如果生硬的讲解该部分内容，大部分学生会不知所云，难以理解，有没有可能寻求一种容易方便学生理解的方式来讲解呢？为此我们摸索采用数值化形象教学，下面我们以一维势垒为例，利用计算机数值模拟方法，实时观察波函数是如何穿过势垒的，该方法有利于学生深入理解遂穿效应的基本原理，对教授和理解量子力学大有裨益。

在图一中给出了势垒穿透的波动示意图。向左传播一列波函数 沿着一维直线传播，碰到势垒后，一部分会有一定几率透过势垒，透射部分波函数为 。一部分会被势垒弹回去；反射部分波函数为 。为了求解波函数的贯穿，我们需要求解非含时薛定谔方程[1]

。

我们在本文中，为了实时贯穿波函数的贯穿过程，我们利用含时方法求解薛定谔方程[2，3]

。

含时波函数为：

公式中H是体系的哈密顿算符：

我们给定初始波函数，就可以利用演化算符求得任意一时刻的体系的波函数，从而观察波函数是如何贯穿势垒整个过程的。

图一：遂穿效应示意图

在数值模拟中，我们选用Eckart 势垒，具体形式为：

中心位置处在R=15bohr处。高度为0.5eV。传播初始时刻，我们构建了一个高斯波包[4，5]

波函数在不同时刻的分布情况如图二所示。初始波函数分布如图二中T=0 a.u. 所示。中心位置在22 bohr位置处， 中心能量为0.4 eV，宽度为0.7 bohr，向X轴左方向运动。传播时间1900 a.u. 时候，波函数传播到势垒位置，到时间2300 a.u. 时，波函数分布如图所示。波函数部分被弹回，可以看见图中17bohr处，波函数被弹回形成的小山峰。小山峰分布是入射波函数与被弹回来的波函数叠加而形成的震荡山峰。从图中可以很明显看出，随着时间的推移，在3100 a.u.后，波函数有两个明显的山峰分布，一个在势垒的左边，为透射波函数部分，一个在势垒的右边，是被弹出波函数部分。

图二：波函数在不同时刻的分布情况

本文以一维粒子的直线运动为例，构建初始波包，利用演化算符研究时间相关的波包与Eckart 势垒相互作用。研究了不同时刻的体系波函数的分布状态，形象的观察和研究了量子力学的遂穿效应。为量子力学的形象化教学提供了一些思路。

参考文献：

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[关键词]狭义相对论、惯性系、非惯性系、惯性系范畴、非惯性系范畴、光速、超光速。

中图分类号：O412.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）42-0169-01

今天当我们重新审视狭义性对论的时候，惊奇的发现它仅适应于非力场惯性系范畴，而不适应于力场非惯性系范畴。

当年爱翁在迈克尔逊-莫雷实验的基础上，总结出狭义相对论的两条基本原理：狭义相对论的相对性原理和光速不变原理。并根据以上两条基本原理建立新的狭义相论坐标变换式，即洛仑兹坐标变换式：x′=（x-vt）/[1-（v/c）2]1/2以替代伽利略变换式。并认定洛仑兹式中：当 v>c时，该式就失去意义，而设定光速为宇宙的极限速度，其它任何物质包括光的本身和信息在内，均不得超过这一极限速度。

事实上自从宇宙大爆炸以来，宇宙空间包括实验室在内的光、信息和物质的超光速现象（事实）就一直存。譬如：宇宙大爆炸后的初期“暴胀”，由一个原子核大小的空间，历经102次倍增，爆胀到一光年的宇宙大小时，其前沿光速达到5.9X1044公里/秒，超过光速的1.96X1039倍；爆胀空间内部的光和物质速度绝大部分也都超过了光速；70亿年前暗能量（反重力）取代引力控制宇宙，促使宇宙膨胀，实现了宇宙前沿光的速度超光速；当膨胀宇宙半径超过4.075×104光年时，宇宙球体之外的空间，一直延续到宇宙天边，半径为243亿光年（因宇宙膨胀经计算当今半径）球体之内的宇宙空间，这个若大范围内的所有星系、恒星、行星、卫星、星云和尘埃等物质的速度都超过了光速；当光接近大质量星体或黑洞时，它将被加速或大大加速而超光速。以上这些都是非惯性系范畴的力场即加速场加速光和物质的超光速。

在实验室的超光速：譬如，美国伯克利加州大学的雷蒙德乔的小组曾实验由双光子赛跑，其中一路通过交叠介质层位（势）垒而实现超光速；科隆大学的冈特尼姆茨博士，用微波将莫扎特的40交响乐编码，通过一个隧穿装置发射信号时，被编码的微波的速度，是真空光速的4.7倍。在他将信号解码后，莫扎特的杰作依然可辨。这证明信息真的比光传得更快；2008年8月14日出版的杂志，刊载了瑞士五位科学家“量子纠缠”的实验成果显示，子信息传输速度超越了光速10000倍。

不允许超光速存在的狭义相对论，并未阻止以上包括实验室在内的宇宙空间光、信息和物质超光速的现象（事实）存在。这是为什么？因此，促使人们重新审视狭义相对论，到底出了什么问题？

当我们重新审视狭义相对论时发现：原来从迈克尔逊-莫雷的实验到狭义相对论的相对性原理和光速不变原理以及洛仑兹坐标变换式等都是建立在非力场惯性系基础上的。它们属于非力场惯性系范畴，而适应于非力场惯性系范畴。光在非力场，即矢量合力为零的情况下，将保持其光速C不变（因为C 在真空中是恒量），而不可能有超光速的存在，这就是非力场惯性系中的光速为什么不变的根本所在。故不允许超光速的存在，事实上也不可能有超光速的存在，因为惯性系不存在力场；洛仑兹坐标变换式：x′=（x-vt）/[1-（v/c）2]1/2 在狭义相对论创立之前，是一道不可证明的假设，但在狭义相对论创立后，应用狭义相对论两条基本原理才被推导出来。因此，它纯属非力场惯性系范畴。在非力场惯性系的前提下，而不允许任何物质达到或超过光速。它适应于非力场惯性系，而不适应于力场非惯性系。把它扩大扩大到整个宇宙空间就不合理了。

因为宇宙空间，除了非力场惯性系范畴之外，还有力场非惯性系范畴的存在。非惯性系力场的加速场将加速包括实验室在内的宇宙空间光、信息和物质超越光速。因此，在此之前包括实验室在内的宇宙空间，不但有着诸多超光速的光的存在，而且还有着诸多超光速的信息和超光速物质的存在。这也验证了力场非惯性系范畴允许超光速存在的正确性。也就否定了非力场惯性系范畴的洛伦兹坐标变换式对力场非惯性系的适应性，即洛伦兹坐标变换式并不适应于力场非惯性系。

厘清本源，还原狭义相对论的真实自我：狭义性对论是建立在非力场惯性系基础之上的，其相对性原理、光速不变原理和洛仑兹坐标变换式等，均适应于非力场惯性系范畴，而不允许超光速的存在。不能将此属性涵盖整个宇宙，因为宇宙空间除非力场惯性系范畴外，还有力场非惯性系范畴的存在，它是允许超光速存在的。

所以，包括实验室在内的宇宙空间，有着诸多光、信息和物质超光速的存在，这是顺理成章的事情，也是自然规律必然的结果。

参考文献

[1] 《宇宙学》.爱德华・哈里森著.

[2] 《超光速研究的40年回顾与展望》.黄志洵著.

篇7

关键词: 农林院校 大学物理 高中物理 内容 比较与分析

1999年开始的新一轮基础教育课程改革的力度是空前的,在课程理念、课程目标、课程内容、课程实施方式上进行全方位整体改革。为适应21世纪技术化社会的需要,我国基础教育阶段的物理课程在课程设置和教学内容等方面进行了调整和更新,在内容上体现了时代性、基础性和选择性。在农林院校,物理课程所涉及的物理学知识内容而言,主要包括力、电、原子、热四部分。在知识的讲述上,农林院校的讲述方式是简单介绍物理学基本原理,然后就介绍物理理论知识在农林科技及日常科技中的应用、物理学在现代农业方面的应用,较少涉及公式的推导、数学计算等。

一、力学内容的比较和分析

农林院校大学物理课程力学部分讲述了流体力学、振动和波(机械振动、机械波、声波)。流体力学部分的主要内容有:液体的表面张力、液体的流动性质(液体的定常流动、连续性原理、伯努利方程)、液体的猫滞性质(牛顿勃滞定律、泊肃叶公式)、物体在猫滞液体中的流动(斯托克斯公式、雷诺数和流体相似率、离心分离技术)。振动和波的主要内容有:简谐振动的特征及描述、阻尼振动和受迫振动、简谐振动的合成、频谱、机械波的产生和传播、平面简谐波、惠更斯原理、声波、波的干涉、多普勒效应。此外,有些版本的教材如金仲辉(2000)、王海婴(2000)均讲述了牛顿力学和力学的基本定律,两个版本都讲述了质点运动状态的描述、牛顿三定律、力学相对性原理、力学的三个守恒定律、刚体的转动(简述)。除此之外,王海婴(2000)还讲述了非线性力学(线性和非线性力学系统的特点、两种确定性和两种随机性)、相对论力学(相对论运动学、狭义相对论动力学、广义相对论)。刁岗(2001)对于力学基础知识没有专门介绍,在固体一章中涉及应变与应力、杆的弯曲等力学知识。高中物理共同必修中,没有讲述流体力学方面的知识,但是学生在初中物理中学习过浮力、压强、压力方面的知识,高中物理课程涉及的力学基础知识,以及力的应用方面的知识,学生对于流体力学部分的学习应该不会有什么困难。振动和波这部分涉及的知识内容同工科大学物理大致相同,农林学院校对于声波的讲述有所加强。这部分内容的学习同样是以牛顿力学为基础的。

二、电磁学内容的比较和分析

农林院校大学物理电磁学部分涉及的物理学基础知识同工科院校基本一致,但是,在叙述上更精炼和简单,内容更侧重于物理知识在生物学、医学中的应用,如静电场的应用(静电场处理种子、电晕放电处理种子、人工诱发闪电的应用、静电喷农药和静电人工授粉)、磁的应用(磁场处理、磁性肥料、磁化水、磁法检验)、电磁波在农业上的应用、电容器与细胞电容、生物组织的电阻等,以及基尔霍夫定律及应用、直流电的医学应用。基尔霍夫第一定律的物理背景是电荷守恒定律,基尔霍夫第二定律可以在高中全电路欧姆定律的基础上引申得出。农林院校大学物理电磁学部分同高中物理课程的编排思想是一致的,涉及的电磁学知识提供了学生进一步学习所需要的物理学基础知识。

三、光学内容的比较和分析

农林院校大学物理光学部分涉及光的干涉、衍射、偏振,光的吸收与散射等知识内容,在讲述物理基础知识时,更加侧重于在生物学中的应用,如薄膜干涉的应用、夫琅禾费圆孔衍射与生物显微镜、激光在现代农业和生物学中的作用、生物体发光的性质和实际应用、生物学研究中常用的光学仪器(光学显微镜、分光光度计、特种生物显微镜、电子显微镜)等。由此看到,农林院校大学物理光学部分同高中物理的编排思想基本是一致的,高中物理课程涉及的光学、原子物理的知识提供了学生进一步学习所需要的物理学基础知识。

四、量子物理基础知识内容的比较和分析

农林院校量子物理基础知识部分涉及的内容主要有:第一,光的量子性(黑体辐射定律、光电效应实验规律、爱因斯坦光子理论、爱因斯坦光电效应方程、光电效应的应用、光的波粒二象性);第二,量子力学初步(德布罗意波、不确定关系、薛定愕方程、势阱和势垒、氢原子光谱的规律性、泡利不相容原理、能量最小原理);第三,光谱分析(原子光谱、分子光谱、X射线谱及其应用);第四,激光的原理和应用医学院校大学物理该部分讲述了原子物理和量子力学基础知识,原子物理中介绍了X射线(X射线的产生、X射线的强度和硬度、X射线谱、X射线的性质、X射线衍射、X射线的衰减规律、X射线的医学应用)、原子核和放射性(原子核的角动量和磁矩、原子核的稳定性、放射性核素的衰变种类和衰变规律、射线与物质的相互作用、电离辐射防护、放射性核素在医学上的应用)。量子力学基础讲述了玻尔的氢原子理论、德布罗意假设、物质波的统计解释、不确定关系、波函数、薛定愕方程、势阱与势垒、原子结构理论(四个量子数、原子的壳层结构、分子结构)。此外,还介绍了相对论基础(狭义相对论、广义相对论)和混沌动力学基础知识。高中物理对于相对论与量子物理的知识作了初步的介绍,使学生对此有一个感性的认识,而农林院校大学物理对于这部分内容的讲述,是在高中物理已有知识基础上的提高和扩展。高中物理涉及的激光、放射性同位素、核反应方程、衰变、半衰期、结合能、核裂变、链式反应、核聚变等知识,侧重于从应用的角度展开物理知识,这同农林院校大学物理基本是一致的。

五、热学内容的比较和分析

篇8

想象一个装满图书的房间，然后再想象所有的图书都突然消失在空气之中。那么，它们所含有的信息都消失了，对吧？但是，这个房间是不寻常的。房间里包含的所有信息都编码在墙上、地板上以及天花板上。尽管这些图书都消失了，但是你仍然可以通过观察房间这些表面上的编码信息，来了解这些图书的所有细节。想知道房间里还发生了什么？去问墙纸。谁是凶手？去请教地毯。你感觉这个房间很怪异吧。

但如果你仔细想想，事情会更加怪异。如果所有的图书都消失了，而它们所包含的信息却没有消失，那么这些图书是否真的存在过？或者，它们不过是来自墙、地板和天花板上的信息的投影？这听起来与全息图类似。全息图可以产生三维立体视角，但是所有的信息都编码在一个二维的平面上――信息都是同一种，但是以不同的形式体现出来的。

令人惊奇的是，有越来越多的证据表明我们的宇宙可能就像上面那个想象中的房间。也就是说，我们看见的一切，可能只是编码在遥远边界上信息的一个全息投影。

来自黑洞的启示

就像宇宙中许多其它谜团一样，这里的故事也是从黑洞开始的。

当一个大质量恒星死亡之后，就会形成一个黑洞。在恒星生命的最后阶段，恒星内致密的铁核发生坍缩，在空间中“撕裂”出一个洞，而附近的物质不可避免地陷落其中。20世纪70年代，英国物理学家霍金发现黑洞会辐射并损失质量，最终会蒸发得一干二净。广义相对论认为黑洞的所有性质――包括辐射出来的粒子――都与掉进它内部的物质无关，所以说辐射不携带任何与它内部物质有关的信息。当黑洞蒸发殆尽之后，黑洞里的任何信息也就永远消失了。这个发现被称之为“黑洞信息悖论”。但许多物理学家都无法接受这个结果，原因在于它违背了量子力学的基本原理相违背――量子力学认为信息是不可摧毁的。

想象你把一本书的某一页撕下来并烧掉，但这页纸上的信息并不会被摧毁掉。尽管在实际中很难做到，但是从理论上来说，你可以把所有的灰烬收集起来，就可重新找回写在这页纸上的信息。这是因为对于物理学家来说，原来的信息是不可能从宇宙中消失的，这里始终存在着一种能把系统当前的状态恢复为以前状态的办法。而霍金得到的关于黑洞的初步结论，是掉进黑洞里的信息会被摧毁――辐射不携带任何有价值的信息，所以没有办法恢复到以前的状态。

之后，物理学家们找到了一种挽救信息的方法。就像那个房间一样，他们发现有关黑洞内所有物体的信息副本，已编码到了黑洞二维的事件视界上。事件视界就是黑洞的表面，有去无回的边界。物理学家们把这种观点称之为全息原理。然而，这个观点仍有些问题，物理学家们仍在努力地搞清楚每个细节。

现实只是幻觉？

如果黑洞内每一个三维物体的信息都可以编码到黑洞的二维事件视界上，那么这种原理是否能应用到整个宇宙？也许，我们所体验到的三维存在，不过是来自二维表面上信息的投影，就像那些图书不过是房间的墙、地板和天花板上信息的投影一样。

许多物理学家认为，这个大胆的观点可能会指引出一个成功的量子引力论。

量子引力论就是能把广义相对论和量子力学结合起来的理论，它即可描述大尺度下的时空，也可描述小尺度下的时空――可描述整个宇宙内的一切。但问题是，广义相对论和量子力学很难结合在一起。经过几十年来，物理学家们找到了一种量子引力论的候选――弦理论。弦理论认为基本粒子事实上都是很小的振动着的弦。就像以不同种方式拨动琴弦会产生不同的声音，这些弦以不同的形式振动会变成维不同的粒子。问题是这个理论要想成立，我们的宇宙空间维度不能只是三维，而是要有更多的维度。为了解决这个问题，通常认为这些额外的维度蜷缩在很小很小的空间里。

但是在1997年，阿根廷物理学家胡安・马尔达西那做出了一个突破。他借助于全息原理，认为弦理论的复杂世界可能是更为简单的现实的投影，如果弦理论是全息图，那么我们应该去寻找低维度上等价的科学理论――寻找墙壁而不是图书。然后，与其为了得到量子引力而引入看不见的额外维，我们还不如去接受我们体验到的一个维度不过是一个幻觉。

因此，胡安・马尔达西那大胆指出，我们生活在一个巨大的全息图里，我们所看到的周围的一切只是二维表面的一个投影，他甚至用方程式证明了这个全息图的存在。2013年，日本的物理学家通过计算再次证明了这个全息图的存在。

用实验来验证

但是，惊人的理论需要有强有力的证据。

现在，美国费米实验室正进行了一个名为“Holometer”的实验，以此来对全息原理的一个预测进行检测。这个预测是，如果宇宙可以只用量子理论来解释，那么所有你通常接触到的物理规律不仅可以适用于粒子，也可以适用于空间本身。根据量子理论中的不确定性原理，你永远无法确定一个粒子准确的位置，你只能知道某个地方它出现的概率。而全息原理认为，这些物理规律都可应用到空间本身，那么在最小的尺度下，空间本身会变得模糊不清。这如同你不断放大电脑屏幕上的图片时，最终会看到一个个像素，在这个尺度下，图片已经变得模糊不清了。

Holometer实验就是来检测这个预测的。Holometer设备包括一对彼此紧靠的干涉仪。每个干涉仪射出的一束1千瓦的激光，穿过分光镜分为两束，然后射向两个互成直角的40米的探臂。两束激光会被反射回来，经过分光镜后再合二为一。如果两束激光空间本身能以完全相同的时间往返于探臂，那么重组后的激光与原来的是一样的。如果一束激光延误了一些时间，那么两束激光就无法完美地合并在一起。

篇9

[关键词]化学；教学；测试；差异。

中图分类号：G622.0 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）24-0262-01

SAT是“Scholastic Aptitude Test”的缩略，是美国大学入学考试。通过对SAT试题的分析和解读，可以看出中美两国的化学教学内容从广度、深度、重点、测试要求、试题类型和试题结构等方面都有不同。

一、教学内容差异

总体而言，中国化学教学内容窄而精，对计算（题）过于偏重；美国化学教学内容宽而泛，以介绍知识为主，偏重理论和应用，而且有些内容难度相当大，如相图的三相点、VSEPR理论等。

SAT Subject Test in Chemistry测试内容中包含许多国内化学教学没有涉及的、大学才能学到的教学内容，如：Graham’s气体扩散定律、量子数、原子和离子的电子构型、电子对互斥理论（VSEPR）、稀溶液的依数性、核化学、分子运动论、化学热力学（H、S、G、平衡常数K及其相关计算）、化学动力学（k，v）等等。虽然只是初步介绍，但每个知识点的基本内容和基本原理都有所交待，而中文教材很少提及。

笔者研读过美国初等化学教材（如《Painless Chemistry》），也研读过美国AP（Advanced Placement，相当于美国大学预科）化学备考教材等美国化学教学材料，发现美国各级化学教材涉及的教学范围相差很小，只是深度和难度上差异明显。这样编排教材，不仅有利于学生从初级阶段就对该学科研究的范围有全面、宏观的了解，而且学生只需逐步拓宽难度和加大深度就可顺畅自然地过渡到后续阶段。而我国化学教学从初级到高级阶段不仅是深度、难度的扩展，同时还有很多全新的知识和内容需要学习，学生同时面临知识范围扩展和知识内容加深的双重压力，造成学业负担过大。

二、分项测试比例差异

SAT测试中，基本概念、基本原理占总分值的20%；特定知识的理解和应用，定性、定量问题的解决能力测试占45%；对信息和数据的判断、分析能力，解决问题和归纳结论能力占35%。

相对地，国内化学测试中，基本知识、基本概念所占比例过大，只靠死记硬背即可获得高分，运用知识解决问题能力的测试内容比例过低，不利学生分析问题、解决问题、综合利用知识等能力的提高，造成学生“高分低能”的现状。

三、测试范围、时长和要求的差异

SAT测试以无机化学为主，掺杂部分分析化学、物理化学、有机化学等内容，并有适当实验内容（如滴定等当点、滴定终点、滴定突跃等）。

SAT Subject Test in Chemistry测试时长为1小时，远小于国内考试时间。考卷附有元素周期表，所需信息在表中标明，学生自行取用。试题涉及计算的所有数字简洁、易算，但对计算过程和有效数字的运用都有明确规定，不合要求的答卷会被扣除相应的分数。SAT测试中往往包含少量复习范围之外的考试内容，主要测试学生扩展学习的能力，也能使得学生分数拉开差距。

四、试题结构差异

SAT测试试卷由Part A、Part B、PartC三部分共85个试题组成。

1、Part A：Matching Questions

这部分一般23个试题。每个试题先给出5个选项（可以是字母、分子式、简图、曲线图、反应式、实验现象、描述性短语等形式），然后根据题干的描述选出对应的选项。每个选项可以选用一次、多次，或未被使用。

2、Part B：Ture / False and Relationship Questions

这部分一般16个试题。每个试题包含Ⅰ、Ⅱ两个部分。第Ⅰ部分是一个语气肯定的陈述句，第Ⅱ部分均以“BECAUSE”开头，后边也接陈述句。在答题卡上，每题的两部分分别标有“T F”选项栏。学生首先需要分别判断Ⅰ、Ⅱ每个部分的陈述内容的正、误，并在相应的选项上涂黑；然后判断每题的两个部分之间是否为因果关系，即“Ⅱ”是否为“Ⅰ”的原因或是对“Ⅰ”的正确解释，从而决定是否在答题卡该题目对应的“CE”（Correct Explanation）栏涂黑。

例：

Ⅰ

When 2 liters of oxygen gas react completely with 2 liters of hydrogen gas， the limiting factor is the volume of the oxygen.

Ⅱ

BECAUSE

the coefficients in the balanced equation of a gaseous reaction give the volume relationship of the reacting gases.

3、Part C：General Five-Choice Questions（choose the one that is best in each case）

这部分一般46个试题。每题有5个备选项（而不是国内考试常见的4项）。题干为疑问句或未完成的陈述句。

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关键词：几率；波动理论；安全；生产力

中图分类号：F062.4

文献标识码：A

文章编号：1002-2848-2008(02)-0106-05

一、引 言

关于生产力的研究多以定性研究为主，并没有深入运用定量方法，而且安全与生产力关系的研究也很少[1]。生产力的高低并不能决定生产过程的安全程度，生产力在不断提升，可是生产事故却不断发生[2]。波动性是事物普遍具有的一种动态属性，从理工科领域到社会科学领域，都有关于波动的研究。为了找到安全与生产力之间的确切关系，本文采用理论分析的方法，构建概念，提炼模型，提出了几率波动理论与生产力量化分析模型。几率波动理论从解释事故分布现象入手，在安全与生产力的关系研究方面进行了有益的尝试。

二、基本概念

不考虑人为故意，生产系统事故的发生都是随机的，且不可根除[3]。生产系统具有周期往复运动的特性，这种往复运动从系统开工开始，到系统回复到初始状态结束，包含了若干工序，这些工序组成一个作业过程，此过程的事故倾向性一定，事故发生的几率会随着系统工序的往复运动而表现出波动特性。几率波动理论就是依据这一思路，通过对不同工序对应的几率波动状况的描述，运用波动函数的特性，刻画生产系统的生产力特征，建立安全与生产力之间的关联。波动理论涉及许多基本概念，这些概念是构建波动理论的基石，论述波动理论必须先论述波动的相关概念，在此基础之上提炼模型。本文借用已有的物理学振动与波的基本概念，赋予其不同的内涵，阐述其相应的理论意义。

(一)波动主体

1.谐振子。工作单元即系统，有稳定的输入输出，由于其波动性而称为谐振子。工作过程可以由单个或多个作业集成。作业是可分的，一个完成的作业由一系列工序排列组合而成，也可称为工序列。能够完成若干工序的工作单位就类似于谐振子。工序同样也可分的，一个完整的工序由一系列连续的动作排列组合而成。工作单元循环往复地进行作业，作业则不断地重复着相应的工序，而工序又不断的重复着相应的动作。这种循环往复是事故几率稳定波动的根源，而谐振子则是形成这种循环往复的物质基础。

2.复合振子。若干相同或者不同的工作单元可以集成起来形成一个更大的工作单元，这就是复合振子。现实中的复合过程非常复杂，存在各种相互作用，但是为了分析方便，理论总是先简单后复杂，因此要求复合过程总是线性的。线性复合振子的振荡输出容易分解为不同谐振子输出，这为数学分析打下了理论基础。谐振子集合称为谐振子系综，同质谐振子复合形成纯态系综，异质谐振子复合形成混态系综。

(二)波动空间

1.时间维度。单个谐振子的事故几率振荡在时间维度上的展开，形成时域内的波动，时域的几率分布是波动理论的研究重点。

2.波动主体维度。波动主体是谐振子，谐振子是构成波动空间的基本要素。若干同质的谐振子排列起来形成波动主体维度，一个谐振子就是波动主体维度中的一个点，这些点是振荡产生的根源，波动就在这些点之间不断传播。主体维度相当于物理学中的空间维度，可以出现多维情况。一般情况下，把复合振子看成一个整体，这时的主体维度仍然是一维的，如果把复合振子分解后进一步分析，那时的主体维度就是多维的。对波动主体维度的多维分解与拓展是非常复杂的，需要进一步深入研究。

3.事故维度。波动空间建立在若干维度的基础上。事故维度是必不可少的，而且是可以拓展的，多维事故空间为研究不同事故在同一主体中的波动奠定了基础。事故类型是通过发生机理、诱发因素、危害类别等要素进行区分的。工作单元可能出现多个事故，事故属性各有不同，这些事故可能相互独立也可能相互关联。波动空间的事故维数取决于事故的类型数量，不同类型的事故互不干扰，从空间角度看就是维度正交。假设不同类型事故相互独立，依据其类型构建正交维度，形成波动空间。几率波动可以依据维度，分解形成正交的波动分量，同理也可依据维度合成。事故集合称为事故系综，同质事故复合形成纯态系综，异质事故复合形成混态系综。

4.波动特性。几率波动表现出三类振荡特性，其一是谐振子振荡，其二是行波，其三是偏振波。这三类波动的差异将在波动模型中详细描述。

(三)波动函数

1.密度函数。几率密度函数的积分就是几率，其性质与概率统计中的密度函数基本相同，唯一不同的是这里的密度函数不必归一化，就是说密度函数全域积分的值不必为1，原因在于这里的密度函数内涵了系综信息。密度函数是不存在负值的[4]，这是经典几率理论下的重要特性，但是当几率之间存在干涉时，经典几率理论不能描写干涉现象，需要引入态函数的概念和原理。

2.态函数。态函数是非经典几率下的重要概念，态函数为几率干涉现象的理论解释提供了数学基础。态函数在时间或主体维度中某一点的强度和在该点发生事故的几率成比例。知道了描写系统的态函数后，就可以得出事故在时间或主体维度任意一点出现的几率密度。态函数内涵了系统的众多信息和特征，之所以称其为态函数，就是因为它描写了系统的状态[5]。态函数一般用复函数表示，与量子力学不同的是不必归一化，因为态函数的绝对强度是有现实意义的。如果将态函数乘上一个常数，所描写的系统事故系综会相应改变，这种改变会直接对事故数量产生影响。另外，物理上的强度一般都是用振幅的平方来计算，但是这里的强度则没有固定计算方法，要根据系统的现实情况分析。

(四)波动指标

1.振幅。波动函数的振幅内涵了系统事故在时间或主体维度上的分布信息，也内涵了谐振子系综和事故系综的信息。振幅总是与强度联系在一起，强度与几率成比例，那么振幅就能表征几率密度。总之，这是理论中最难理解、最需要深入分析和讨论的地方。

2.频率。单位时间内循环往复的次数就是波动函数的频率。工序列由固定数量的工序组成，工序由固定数量的动作组成，完成这样的一系列动作和工序所使用的时间也是固定的，那么工序列对应的波动函数的频率也就恒定。频率是系统固有的特性之一，它是系统循环往复运动效率的指标，频率越高，系统能量越大，效率就越高。

3.波长。一个循环往复振荡内包含的谐振子数量就是波长。大量工作单元同时开工情况下，工作单元的工序数量越小，处于同步工序的工作单元数量越大，处于两同步工作单元之间的工作单元数量就越少，而该系统的波动函数波长就会越小。相反，工序量越大，波长越大。波长是行波或偏振波的重要指标之一，而在谐振子振荡中不存在波长。

4.相位。波动函数在时间维度上存在相位差别，就是说同质工作单元之间的相同工序在时间维度上存在时间差。虽然工序在时间上的差异对主体维度上的定态分布没有影响，但是这个相位不定性却成为导致波动干涉的直接原因。振幅、频率、波长和相位这四个指标是波动的核心，描写系统状态的波动函数要紧紧围绕这四个指标来刻画。能够同时掌控这四个指标，就是全息。

三、波动原理

(一)理论前提

前提1：工作单元的作业单一，形成作业的工序是最基本的研究对象，不分析形成工序的动作。

前提2：工作单元的工序稳定、连续，系统状态可以通过稳定、连续的波动函数来描写。

前提3：工作单元之间、工作单元的不同工序之间以及事故之间都没有交互作用。

(二)基本原理

1.统计决定性。虽然每起事故都可以找到因果关系，但是实际上对事故的发生是无法确切预言的。虽然系统的事故几率波动具有相对的稳定性，但是并不存在因果决定性，也就不能预言系统事故发生的时间和位置。真正具有现实意义的是统计决定性。通过大量经验数据描述系统几率波动，从而掌握系统统计意义上的因果律和决定性，这是几率波动理论的基本原理之一。

几率波动反映了系统事故的统计决定性，这种决定性不是对个别具体事故的决定性。也就是说，系统遵循一定的几率定律，而几率本身按照因果律传播[6]。统计决定性有两种分类，一是经典几率决定性，二是非经典几率决定性，两者的区别在于非经典状态下几率之间存在干涉现象。经典几率状态用几率密度函数来描写，非经典几率状态则用态函数来描写。

2.振幅原理。波动函数的振幅与几率密度之间存在稳定的关系，因为振幅决定了几率密度。

经典几率状态下，几率密度是一种波包，它的模就是振幅函数，也就是密度函数本身，可以用经验方法从数据分析中得到。

非经典几率状态下，态函数描写了系统的几率特性，态函数的模就是其振幅，态函数的振幅与几率密度之间存在稳定的关系，态函数的振荡强度表征了几率的大小与分布。在系统事故几率波动中采用模的平方作为计算几率的方法也只是为了解释几率干涉现象而遵循的最为典型的一种规则，具体计算方法的确立还需要对系统事故特征进具体分析。尽管如此，振幅决定几率密度这个基本原理却是始终起作用的。

3.态叠加原理。复合系统的波动函数由子系统的波动函数叠加而成。同类型事故的波动可以直接叠加，不同类型事故可以在波动空间中垂直叠加。叠加性是波动的重要特征，是定性、定量研究波动过程的重要原理。根据理论前提可知，没有交互作用保证了叠加的线性。

经典几率状态下，不考虑事故发生的具体过程与机制，只着眼于几率本身。由于不存在交互作用，其几率没有相干性，具备线性叠加特征，可以将子系统的几率密度直接相加。

非经典几率状态下，着眼于事故发生的具体过程与机制，子系统的态函数描写的过程叠加在一起，相互作用，发生干涉。态叠加原理包含着动态性，态函数会随着时间演化，而态函之间的叠加关系恒定。

总之，不论是经典还是非经典几率，不管干涉现象存在与否，态叠加原理总是几率波动理论的基本原理之一，数学化的方法都是要建立在这个原理之上的。

(三)波动函数辨识和参数估计

辨识波动函数的途径有两种，一是机理模型，二是数据拟合[7]。机理模型的建立需要足够和可靠的先验知识，根据系统的运动方程，求解系统输出的几率波动函数。如果对系统非常熟悉，那么就可以直接得到波动函数。数据拟合则需要通过对大量经验数据的分析，运用统计方法，得到经验波动函数。

参数估计是在波动函数辨识的基础上，根据经验数据对波动函数的具体参数进行估计。通常参数估计的方法很多，最为广泛的是最小二乘法和最大似然法。

四、波动模型

(一)经典几率

谐振子模型。谐振子模型描述了几率波动函数在时间维度上的波动特征。单个谐振子的振荡不存在主体维度，或者说主体维度收缩成为了一点，只具有时域振荡特性[8]。事故维度与时间维度相互正交，形成了波动空间。谐振子代表的工作单元的事故波动特性就体现在这个波动空间中。

1.谐振子的典型几率密度

(1)平稳密度。谐振子平稳密度是指几率密度不随时间变化，一直保持确定的稳定值。对于内部不存在形变、外部没有噪声干扰的系统，其工序列一直保持稳定，每个循环往复过程都是同质的，事故几率密度就能保持平稳，这是理想的状态，实际上系统内存在形变(比如机器磨损)，系统外存在噪声(比如突发冲击)，使得系统几率输出不可能总是保持平稳，几率密度的波动是不可避免的。

(2)高斯密度。高斯密度表现为一种钟形分布。高斯形分布表明系统在某个时刻发生事故的可能性极大，且这样的时刻仅有一个，其他距此时刻越远的时刻发生事故的几率越小。这种分布说明系统不同工序列之间存在差异，系统初始状态稳定，之后的稳定性越来越差，到极点时最不稳定，最容易发生事故，过了极点时刻之后稳定性又开始逐步回升。从系统动力学角度看，系统状态自不稳定焦点始，至稳定焦点终，中间状态存在极限环。

2.几率密度叠加

(1)几率密度叠加是波动主体叠加的结果。工作单元可以被分解成若干子单元，各子单元自成系统，有自己的事故几率波动状态，当各子系统的事故类型相同时，对于整个系统来说，其几率密度就要通过各子系统的密度叠加来得到，当然各子系统之间不存在相互作用。经典几率状态下，波动函数都是正值，波动函数叠加就是几率密度叠加，不会发生什么干涉。

(2)行波模型。波动在一系列谐振子之间传播而形成行波[8]。若干工作单元同时做着各自的谐振动，其中一些工作单元必然处于工序同步状态，因而事故几率振荡也同步，也就是说处于行波的倍周期位置上的谐振子相位相同，而由于工作单元数量巨大，各自的开工时间随机分布，因而谐振子分布均匀，必然形成相应的行波。行波与谐振子振荡的区别就在于行波的波动空间比谐振子的多了主体维度，事故会在主体维度上游动，随机出现在不同的点上，也就是不同的工作单元上。如果工作单元数量有限，那么很难完整刻画行波波动特征。行波模型为研究事故在不同工作单元之间的分布提供了有效的方法。行波同样有着类似于谐振子的典型几率密度，而且叠加方法相同。

(3)偏振波模型。波动空间中的事故维度呈现多维情况时，波动呈现出偏振特性，不同事故的几率波动特征充分体现在偏振过程中。偏振有两大类，一是谐振子偏振，二是行波偏振。这两类偏振波之间的差异在于波动空中是否有波动主体维度。事故维度多于一维时就存在偏振，不同事故维度之间相互正交，没有交互作用，波动函数可以投影到不同事故维度上，形成波动分量函数。偏振波模型为研究不同事故之间的波动关系提供了有效的方法。叠加原理对偏振波也同样适用。

(二)非经典几率

1.态函数与几率密度的关系。非经典几率状态下的几率密度由态函数描写，态函数取值可正可负，几率密度叠加由态函数叠加来实现，存在几率干涉现象。那么，态函数与几率密度的关系就成为非经典几率状态下的重要问题，如何根据态函数计算出事故在时间或者主体维度任意一点出现的几率密度就成为理论的关键。

态函数描写了系统的几率特性，其振荡强度表征了几率密度，最典型的强度计算方法是平方规则，至于使用什么规则，已经不是理论要解决的问题了。物理上的态函数模的平方规则是唯象的，只能通过实验验证其正确性。在几率波动理论中采用模的平方作为计算几率密度的方法也只是为了解释几率干涉现象而遵循的最为典型的一种规则，具体计算方法的确立还需要对系统特征进行具体分析。几率波动总是源于某个实量的波动。比如压力，可能压力与事故几率成正比，也可能压力的平方与事故几率成正比，还可能是其他函数关系。因此，对于不同系统，存在不同的事故几率计算方法。

2.几率干涉模型。几率存在干涉现象，这是动态几率的重要特征。如何描写几率的干涉过程，这是干涉模型要解决的重要问题。几率干涉是态叠加原理的直接结果，源于可能性的相互消涨。系统事故可能产生于不同运动过程，这些过程之间可能存在彼此削弱或彼此促进的交互作用。比如同向行驶的两个车辆构成的系统，其中右侧车辆左偏行驶，这时两车相蹭的几率上升，如果此时左侧车辆也同步左偏行驶，两车相蹭的几率下降，如果左侧车辆采取反向动作，同步右偏行驶，相蹭几率则加倍上升。总之，事故几率不是独立的、静态的，而是受到交互作用，或消或涨的，也就是说，事故几率并不取决于系统内单个子系统的状态，而是取决于各子系统状态的相互影响。

五、安全与生产力的关系

(一)生产力模型

生产力是工作单元的综合性指标，表征了其生产输出的能力。经济与管理领域的研究多以劳动生产率为对象，对于生产力没有一般性定义，通用的计算方法也很难见到。本文从生产系统安全性的波动角度出发，通过对波动函数的分析，结合相应的波动指标，提出了生产力的计算模型：

生产力=工序量2×效率

工序量是工序复杂程度的最简单、最直接的度量，其与生产力正相关，效率也与生产力正相关。一般情况下，工序量对生产力的影响要比效率大，因此采用二次关系式来表征。二次关系是最典型的，当然也可以是更高次的，但是不管采用哪种关系式，都要通过经验方法验证之后确定。此公式的内涵在于，生产力突出表现在工序量指标上了，这是因为工序量更能代表系统技术水平，更能体现技术创新对生产力的重要性。工序量即波长λ，效率即频率ω，生产力ρ=λ2×ω。生产力ρ恒定时，ω=ρ[]λ2=ρ×K2，其中K=1[]λ，K即波矢。

(二)基本推论

1.不相关关系。几率波动函数描述了系统安全性波动状况，当振幅一定时，密度函数在时间或主体维度上的积分大小取决于积分域的大小，也就是说积分时间长度或积分主体数量相同时，事故数量也相同，而波动函数的频率和波长却可以不同。因此，生产效率与事故数量之间不相关，工序量与事故数量之间也不相关，显然生产力与事故数量之间也就不相关，生产力与事故量是描述系统特征的两个相互正交的指标。

2.不确定关系。系统生产效率或工序量确定，系统在不同周期的几率振幅都一样，事故出现在任意时刻或任意主置的几率都一样，这种状态下的事故是最不确定、最难估计的。也就是说，生产力确定了，事故出现的时刻或位置就不确定，反之，事故出现的时刻或位置确定了，生产力就不确定。

六、讨 论

(一)关于波动函数

波动函数表征了系统的事故几率密度，并不能描写系统运行中的因果关系。如果有人问，现在事故在这里发生了，过一会儿事故又会哪里发生呢?对于这样的问题，几率波动理论将不予回答，因为这是个不恰当的问题[9]。几率波动理论反映了系统事故的统计决定性，在这个理论中不是没有决定性，而是没有对于个别事件的决定性。

(二)关于系统指标

要完整描述系统的特征，生产力与事故量是不可缺少的两个指标。另外，事故的连锁反应是几率波动理论以后要解决的问题，事故连锁反应就是事故危害，之所以是事故，就是因为其连锁反应的结果有危害性，否则只能称为事件。事故危害与事故数量相对独立，就是说危害大小是独立于系统生产力和事故量的又一个指标。因此，系统特征可以通过生产力、事故量和危害度这三大指标来描述。由以上三个正交指标再加上时间维度构建的四维空间就成为描述系统动态特征的前提，为进一步描写系统运动规律奠定了基础。

参考文献：

[1] 胡双启.安全科学研究方法论[J].中国安全科学学报，2003，13(9)：1-4.

[2] 姚庆国，黄渝祥.从社会变革看我国事故频发的管理根源[J].中国安全科学学报，2005，15(6)：40-53.

[3] 于海勇，谢骏，金智新.事故发生的三种模式探讨[J].中国安全科学学报，2005，15(1)：67-70.

[4] 施雨，李耀武.概率论与数理统计应用[M].西安：西安交通大学出版社，1998.

[5] 苏汝铿.量子力学[M].上海：复旦大学出版社，2001.

[6] 曾谨言.量子力学导论[M].北京：北京大学出版社，1998.

[7] 俞金寿.过程控制系统和应用[M].北京：机械工业出版社，2003.

[8] 胡海岩.机械振动基础[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.