量子力学的核心理论汇总十篇

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篇（1）

人性，是人之所以为人的本质规定，是人与动物相区别的东西。人与动物有着根本的区别，因而人性应该是一个有着具体内容的实在。而人性论则是对于人的本质规定的看法，是从社会生活出发对于何为人性或人的本质的认识的总结。所有的人性论都是抽象的，因为它是对于人性问题的哲学概括；所有的人性论也都是具体的，在抽象的理论或观点背后，反映着具体的和丰富的社会生活。就此而论，把中国传统哲学中的人性理论冠之以"抽象人性论"而予以鄙薄，是一种狭隘和独断的做法。

在历史上以及在不同的个体之间，人们对于人性的看法是不一样的，因而人性论在时间上是在不断地演变的，在空间上是多样存在的。在哲学发展的童年时期，人们往往把人的自然属性当作人的本质规定，而在以后人们逐渐认识到人的社会规定性。中国儒家哲学倾向于把人的道德性作为人与动物相区别的本质规定，这虽然已是以人的社会性来规定人的本质，但其将道德涵盖人性之全部，则甚有偏颇与局限。而今人则认识到"人的根本就是人"，用人的实践、人的生活来说明和看待人的本质。这都标志着人们对于人性问题的认识上的变化与进步。由于儒家主要从道德上来说明和规定人的本质，所以我们可以把儒家的人性论称作道德人性论，并以此分析朱陆对于人性与道德问题的理论和观点。

1、性即理与心即理

朱子言"性即理"，象山言"心即理"，朱陆在道德人性论问题上似乎大相径庭。实际上，朱子与象山在与人性有关的许问题上看法都极其相似。

第一、朱子与象山都主张性善论。朱子说："人之性皆善"（《朱子语类》卷四），象山说："人性本善，其不善迁于物也。知物之为害，而能自反，则知善者乃吾性之固有，循吾固有而进德，则沛然无他适矣。"（《语录上》，《陆九渊集》卷三十四）

第二、在人性的根源上，朱子与象山都认为"性"来自于"天"。朱子说："性者，人物之所以禀受乎天地也。……自其理而言，则天以是理命乎人物谓之命，而人物受是于天谓之性。"（《答郑子上》，《朱文公文集》卷五十六）"性即理也，天以阴阳五行化生万物，气以成形，而理亦赋焉，犹命令也。于是人物之生，因各得其所赋之理，以为健顺五常之德，所谓性也。"（《中庸章句》）所谓"性"，是人从"天"处所受之"理"，就此而言，可谓"性即理也"。

朱子言"性即是理"，又讲"天"讲"命"，此"天"与"命"、"性"与"理"四者如何区别？朱子同意将四者作如下区分："天则就其自然者而言，命则就其流行而赋于物者言之，性则就其全体而万物所得以为生者言之，理则就其事事物物各有其则者言之。到得合而言之，则天即理也，命即性也，性即理也。"（《朱子语类》卷五）此四者之关系，"从本质上说，是实同而用异。"（同上）此外，"天"、"理"和"性"、"心"还有这样一种关系："大抵言性，便须见得是元受命于天。"（同上）"性与气皆出于天，性只是理。"（《朱子语类》卷五十九） "理在人心是之谓性。……性便具许多道理，得之于天而具于心者。"（《朱子语类》卷九十八）因此，就"性"之来源而言，其来自于"天"；就"性"之本质而言，"性"乃是"理"；就"性"之担当者或主体而言，其属于"心"。

象山也同样把"性"的根源归之于"天"，他明确提出"在天者为性"的论断。象山弟子问："如何是尽心？性、才、心、情如何分别？"象山答道："且如情、性、心、才，都只是一般物事，言偶不同耳。"又问："莫是同出而异名否？"象山曰："不须得说，说着便不是，将来只是腾口说，为人不为己。若理会得自家实处，他日自明。若必欲说时，则是在天者为性，在人者为心。"（《语录下》，《陆九渊集》卷三十五）何为"在天者为性"？张立文先生认为，此即是有"天命之谓性"的意思。象山说："'成之者性也'，又复归之于天，天命之谓性也。"（同上）人性的根源就在于"天"。

朱子与象山把人性的根源都归结于天，从学术源渊上来说，他们都接受了《孟子》、《中庸》中把"性"推之于"天"的路线。《孟子》曰："尽其心者，知其性也。知其性，则知天矣。存其心，养其性，所以事天也。"（《尽心上》）而《中庸》开篇则言："天命之谓性，率性之谓道，修道之谓教。"朱子在《四书集注》中对此也都有解释和发挥。而象山也多援引上文。如曰："孟子言'知天'，必曰'知其性，则知天矣'；言'事天'，必曰'养其性，所以事天也'。《中庸》言'赞天地之化育'，而必本之'能尽其性'。人之形体，与天地甚藐，而《孟子》、《中庸》，则云然者，岂固为是阔诞以欺天下哉？"（《天地之性人为贵论》，《陆九渊集》卷三十）

第三、人性是关于人的类的本质，而在说到具体的个人所具有的人性之形成时，朱子与象山皆操"气禀"或"资禀"之说。

朱子持"气禀"之说："性离气禀不得，有气禀，性方存在里面；无气禀，性便无所寄搭了。"（《朱子语类》卷九十四）人性是共同的，但作为每个个人所具有的人性，却是有差别的，这差别的根源，则在于气禀之不同。象山对于具体人性的形成，持"资禀"之说。他说："资禀好底人阔大，不小家相，不造作，闲引惹他都不起不动，自然与道相近。资禀好底人，须见一面，自然识取，资禀与道相近。资禀不好底人，自与道相远，却去锻炼。"（《语录下》，《陆九渊集》卷三十五）象山所说"资禀"，和朱子所言"气禀"相同，都是以禀气之如何来说明人性之差别。"人生天地间，气有清浊，心有智愚，行有贤不肖。必以二涂总之，则宜贤者心必智，气必清；不肖者心必愚，气必浊。而乃有大不然者。"（《与包详道》，《陆九渊集》卷六）个人根性之差别，也同样是由于气禀不同所致。

以上是朱陆二人在人性问题上的相同之点。而上述相同点的背后，又有着理论指归上的根本不同。人之性本善，人之性虽然皆来自于"天"，人之具体之性也皆是由气禀所致，但人性的本质却有所不同。

在朱子看来，人性的本质或曰本质规定是"理"，亦即其所云"性即理也"。朱子对此论述甚详。如其曰："性只是理"。（《朱子语类》卷四） "吾之性即天地之理。"（《朱子语类》卷九十八）"性者，人所禀于天以生之理也。"（《孟子集注·滕文公上》）

朱子"性即理"，实是承自程颐。他对小程夫子"性即理"一句评价甚高。二程讲"性即理，理则自尧、舜至于途人一也。"（《二程全书·遗书》卷十八）朱子对此评价说："伊川性即理也，自孔子孟后无人见得到此。"（《朱子语类》卷五十九） "伊川'性即理也'四字，颠扑不破。"（《朱子语类》卷四）

何谓"性即是理"？朱子言："人物之生，同得天地之理以为性，同得天地之气以为形。"（《孟子集注·离娄下》）此所言"性"，乃是人人所俱有的共同人性，亦即"天地之性"，或曰"天理之性"。人性的本质在于"理"。如果"性即是理"，那么何以不谓之理而谓之性？朱子弟子陈淳曾释之曰："盖理，是泛言天地间人物公共之理；性，是在我之理。只这道理，受于天而为我所有，故谓之性，性字从生从心。是人生来具是理于心，方名之曰性。"（《性》，《北溪先生字义》卷上）朱子本人解释说："性即理也，在心唤作性，在事唤作理"。（《朱子语类》卷五）可见，"理"是人性的本质，并且"性"是"理"这种本质在人心中的显现。

"性即是理"，但具体个人之"性"又各不相同，除极少数圣人之外，个人之性又绝非全是"天理"。其原因在于人的气禀不同，气有清有浊，人所以有贤与不肖之分。但气禀如何，人与人在禀受"天理"方面只是多少程度之不同，而都具"天理"却是共同的。朱子以"理"来说明人性的共性，以"气"来说明人的个体之"性"的特殊性。

象山也讲"天命之谓性"，认为人性之来源在于"资禀"。"资禀"虽然在禀"气"方面与朱子"气禀"之说相近，然而其内在本质规定则说得不明。象山有时也称人"资禀"之"性"为"资性"，认为"人资性长短"（《语录下》，《陆九渊集》卷三十五）不同。但人所由"气"而"禀"者为何？朱子明确地讲为"理"，而象山则对此并不言及。朱子以"理"为本体，以"天"为人性之源，而人性乃为"得天之理"（《孟子集注·告子上》），是以"天"与"理"不二。象山以"心"为本体，也以"天"为人性之源，但象山认为"心即理"，更主张"心外无理"、"外心无道"，而"天"与"心"又不相同，故象山不问所禀者为何，也无法回答所禀者为何。这是朱子与象山在人性来源问题上的差别。

象山不言所禀者为何，是否表明象山哲学体系在这方面存在着漏洞或者缺陷呢？恐怕也不能如此说。朱子讲"气禀"于"理"而象山不讲"气禀"于何，是由于象山哲学与朱子哲学在本体上的根本不同所致。朱子用"理"与"气"杂，来说明个体人性之不同，说明人性之差别本是"理"同而"气"异。象山虽用"气禀"来说明人之资质不同，而其同者，则不为"理"而为"心"。如果说象山哲学中可与朱子"性即理"真正相对待的观点，与其说是"心即理"，不如更直截地说是"心即性"。朱子所说之"性"，乃"在心唤作性，在事唤作理"（《朱子语类》卷五），而象山所云之"性"，"在天者为性，在人者为心"（《语录下》，《陆九渊集》卷三十五）。在朱子而言，"性"与"理"不二；在象山而言，则是"性"与"心"不二。不仅如此，"性"之于朱子与象山，一在"心"，一在"天"。在"心"则是用"理"来说明"性"和规定"性"，而在"天"则是用"性"来说明"心"和规定"心"。

象山以"性"来说明和规定"心"，这便使"性"有高于与凌架于"心"之嫌，从而有妨于其以"心"为最高本体。这可以说是象山哲学中的一个不太明显的矛盾。因为象山对于"性"强调不多，并不过分重视。究其根源，则是来自于象山对孟子学说的继承和改造。象山继承了孟子"尽心、知性、知天"的思想路向，而在孟子思想中，"天"与"心"保持着一定的张力。孟子用"心"来说明道德的根源或人的道德能力，诸如"四端"；与此同时，孟子又把道德的根源推之于天，把人所具有的道德能力或种子、倾向说成是先天具有的。孟子哲学尚不存在哲学本体的问题，而到象山时，哲学本体论问题已经突显，故象山提升"心"之地位，赋予其大本大原的本体地位，从而对孟子关于"心"的学说作了改造，而对孟子学说的另一极"天"则未予以很好地清理，只是顺着孟子而言"天所予我者"等。这也就是说，象山在接着孟子讲"心"并把"心"提升为本体的时候，把孟子的"天"也接着讲下来，而没有很好地考虑和处理"天"与"心"的关系问题。

2、天地之性

朱子与象山都主张性善论，以性善论来引出道德之可能。但朱子与象山并非向先秦儒家那样，只说明人性为善，而是要从哲学上论证人性如何为善，为人性问题作出形而上的论证。

朱子以"天理"为性善论之根据，而"天理"所体现之人性，他称之为"天命之性"或"天地之性"。何谓"天地之性"？朱子解释说："论天地之性，则专指理言。"（《朱子语类》卷四）朱子认为，天地之间，一理而已，故所谓"天地之性"，亦即指"天理之性"，或曰"天地之性"的本质即是"理"。"天地之性"与"理"相应，则是人的先天的本性，是人的本体之性。这本体之性属于朱子的理想世界，它是个人人性的本原与根基。而个人之人性在真实存在中所直截表现出的形态并非"天地之性"，而是"气质之性"。"天地之性是理也，才到有阴阳五行处，便有气质之性。"（《朱子语类》卷九十四）若以"天地之性"为"体"，则"气质之性"是"用"，是"理搭于气"随阴阳五行之发用而成于万物之性，就此而言，"气质之性"是指人的现实性，是朱子的现实世界。

"天地之性"也称之为"天命之性"。"《谷梁》言天而不以地对，则所谓天者，理而已矣，……子思所谓天命之性是也。"（《天问·第三》，《楚辞集注》卷三）"天命之性"之得名，大概是得自于《中庸》"天命之谓性"。"天命之谓性，是专指理言，虽气亦包在其中，然说理意较多。"（《朱子语类》卷六十二）但"天命之性"与"天地之性"也略有区别。"天地之性"，则专以理言；"天命之性"，既曰"天命"，则不能不包气。"气禀之性"，虽由"气禀"，然这"气禀"，也非是个人能作为主体自作主宰的，也同样是与生俱来的，岂能说不是由于"天命"？所以朱子讲"天命之性"，便有二意："一是'理意较多'，二是气不杂于理，理自理，气自气。即使这样，也与专指、只是相抵牾。可见，朱熹在《语类》中说的话，前后是有冲突的。" 这个问题的产生，在于朱子未能很好地去区分先天的与先验的。"天地之性"在本质上乃"天理"，是先天的。先天相对于后天而言，它在人生之前是完满的，在人生之后则"理与气杂"，而不完满；"气质之性"则是后天的，它是人生之时由"气禀"所致，是人生之时及人生以后的现实之性，但它又是先验的，先验相对于经验而言，是在人经验之先而形成的。朱子对此分别不详，故在论述"天命之性"时，便不甚清楚，此中困难实在于"天命"二字。

朱子言"天地之性"，并把"天地之性"与"气质之性"加以区别，是接着张载和二程讲的。张载说："形而后有气质之性，善反之，则天地之性存焉，故气质之性，君子有弗性者焉。"（《张子正蒙·诚明》）关于"气质之性"，《朱子语类》载："道夫问：'气质之说，始于何人？'曰：'此起于张、程，……。'"（《朱子语类》卷四）"天地之性"是纯粹至善的。"盖本然之性，只是至善"。（《朱子语类》卷五十九）"天地之性"是至善之性，其为至善之根据，则在于"理"。"然其本然之理，则纯粹至善而已，所谓天地之性者也。孟子所谓性善，程子所谓性之本，所谓极本穷原之性，皆谓此也。"（《论语或问》卷十七）儒家性善论发端于孟子，朱子在继承孟子以来的儒家性善论的同时，又用自己的"理"来改造和解释孟子的性善说。他讲："孟子说性善，便都是说理善。"（《朱子语类》卷九十五）以"理"来说性善，此中有着特别的意义。朱子的"理"，就其实际内涵而言，则是指儒家的伦理纲常，以"理"来说"性"，以此作为道德的根据，则是把伦理与道德整合在一起，使伦理与道德为一，而且是用伦理来规范道德。这是朱子道德学说的特色。

人性本善，而现实中那些经常为恶的人，是否也是性善的呢？朱子认为是的。那些作恶多端的人，虽然其气禀得偏了，但也须有天理在其性之中。因为人的"气质之性"是"理与气杂"，因而既有"理"，又有"气"。资质不好的人只是"气"多而"理"少而已。朱子强调"天地之性"乃人之善性，又以"气禀之性"中有"理"有"气"，从其对于道德学说的意义而言，它说明了人的道德性的共同基础，说明的人的道德性之普遍性，即使那些气禀甚为不好的人，也有道德的可能性存在，因而道德是每个人所不能回避的，也是每个人都具有的向上的可能。朱子有时按气禀清明与否把人分为四等，至于最末一等，他说："至于昏浊偏驳又甚，而无复少有清明纯粹之气，则虽有不通而懵然莫觉，以为当然，终不知学以求其通也，此则下民而已矣。"（《论语或问》卷十六）从朱子对最下等的"下民"的区分可以看出，此一类人不仅气禀甚偏，而且更重要的是其"终不知学"，亦即不肯去把自己道德的可能性用对于道德的学习与修养来变成现实性。自我毁弃道德可能性的人，最终不能"变化气质"，沦为"下民"。

3、本心

象山之性善论，也是承自孟子。象山强调："见到孟子道性善处，方是见得尽。"（《语录上》，《陆九渊集》卷三十四）朱子以"性"或"理"来说明性善，而象山藉以说明性善者并非是"性"，而是提出了"善非外铄"（《与诸葛受之》，《陆九渊集》卷三），用"心"来说明性善。"仁，人心也，心之在人，是人之所以为人，而与禽兽草木异焉者也，可放而不求哉？古人之求放心，不啻如饥之于食，渴之于饮，焦之待救，溺之待援，固其宜也。学问之道，盖于是乎在。"（《学问求放心》，《陆九渊集》卷三十二）张立文先生由此把象山对于人性本善的观点称作"心善论"。 象山所说"心"乃是义理之心。而义理之心乃是人与动物根本区别所在，从而也就是人之所以为人的本质规定。而这一思想，就其来源而言，仍然是对于孟子思想的发挥。象山曾引孟子之语说："'人之所以异于禽兽者几希。庶民去之，君子存之。'去之者，去此心也。故曰：'此之谓失其本心'。存之者，存此心也。故曰：'大人者，不失其赤子之心'。四端者，即此心也；天之所以与我者，即此心也。"（《与李宰·二》，《陆九渊集》卷十一）这里，象山提到"四端"，并把"四端"作为"心"的核心。

象山也常常把人所具有的能够为善的心或称可作为道德可能性的心为"本心"。"道塞宇宙，非有所隐遁。在天曰阴阳，在地曰刚柔，在人曰仁义。仁义者，人之本心也。"（《年谱》，《陆九渊集》卷三十六）人性之所以为善，其根源在于"本心"无不善。这正如象山弟子袁燮所说："学问之要，得其本心而已。心之本真，未尝不善，有不善者，非其初然也。" "本真"即是"本心"的真实状态，"未尝不善"则是"本心"的本质属性。由此，象山也顺理成章地接受了此相对应的孟子的道德修养学说："'学问之道无他，求其放心而已矣'。孟子斯言，谁为听之不藐者。"（《象山先生文集序》，《陆九渊集·附录一》）"本心"乃是善性的根据，而"本心"所以为性善的根据，在于"心"具"四端"。

象山又把具有"四端"的"本心"称为"良心"。象山说："良心正性，人所均有。不失本心，不乖其性，谁非正人。纵有乖失，思而复之，何远之有？"（《与郭邦瑞》，《陆九渊集》卷十三）"人要有大志。常人汨没于声色宝贵间，良心善性都蒙蔽了。"（《语录下》，《陆九渊集》卷三十五）象山所云"良心"，即是孟子所云"良知"、"良能"。

象山在用"本心"或"良心"来说明人的善性，从而为道德提供可能性之根据时，也同样要遇到一个与朱子面临的同样的问题，即是否"恶人"也有善性的问题，这也同样关系到人的道德可能性的普遍性。象山的回答同朱子一样，也是肯定的。他认为："良心之在人，虽或有所陷溺，亦未始泯然而尽亡者也。下愚不肖之人所以自绝于仁人君子之域者，亦特其自弃而不之求耳。诚能反而求之，则是非美恶将有所甚明，而好恶趋舍将有待强而自决者矣。移其愚不肖之所为，而为仁人君子之事，殆若决江疏河而赴诸海，夫孰得而御之？此无他，所求者在我，则未有求而不得者也。'求则得之'，孟子所以言也。"（《求则得之》，《陆九渊集》卷三十二） "义理所在，人心同然，纵有蒙蔽移夺，岂能终泯，患人之不能反求深思耳。此心苟存，则修身、齐家、治国、平天下一也；处贫贱、富贵、死生、祸福一也。故君子素其位而行，不愿乎其外。"（《邓文苑求言往中都》，《陆九渊集》卷二十）象山同孟子一样，反对人们自暴自弃。

二、气禀之性与物欲

朱子与象山分别以"天地之性"与"本心"论证了性善论，并以此作为道德可能性之根据。然而，仅说明人性皆善，对于道德的根据而言，尚不充分。既然人性皆善，那么又何必非要道德存在呢？这就涉及到道德的必要性问题。道德之所以必要，在于有善的对立面"恶"的存在。"恶"的存在是道德必要性的根据。

朱子与象山同多数儒家学者一样，在人性论上主张性善论，而不主张性恶论。主性恶论者，必以说明人性本恶，何以有善。同样，主性善论，则必须说明既然人性本善，则何以有恶。朱陆二人分别从自己的体系出发，对于作为道德必要性根据的"恶"作出了哲学的说明和论证，包括"恶"的来源和对"恶"本身的分析。不仅如此，既然人性本善，善是人性之共性，那么具体的个人之性又为何是如此参差不齐，以至有天壤之别呢？朱子与象山在理论上还要从人性本善这一共同性出发，说明具体个人之性的差别和特殊性。朱子用以说明以上诸问题的范畴是"气禀之性"，而象山用以说明以上诸问题的则是"物欲"。

1、气禀之性

人性皆善，何以人有善有恶？朱子认为，"人之性皆善，然而有生下来善底，有生下来恶的，此是气禀不同。"（《朱子语类》卷四） "天地间只是一个道理，性便是理，人之所以有善有不善，只缘气质之禀，各有清浊。"（同上） "人性虽同，而气禀或异。目其性而言之，则人自孩提，圣人之质悉已完具。……善端所发，随其所禀之厚薄，或仁或义或孝或悌，而不能同矣。"（《中庸或问》卷三）朱子用气禀来说明个人善恶之差异。

那么，人之气禀何以会有差异？朱子解释说："且如天地之运，万端而无穷，其可见者，日月清明，气侯和正之时，人生而禀此气，则为清明浑厚之气，须做个好人；若是日月昏暗，寒暑反常，皆是天地之戾气，人若禀此气，则为不好底人何疑。"（《朱子语类》卷四） "人性虽同，禀气不能无偏重。有得木气重者，则恻隐之心常多，而羞恶、辞逊、是非之心，为其所塞而不发；有得金气重者，则羞恶之心常多，而恻隐、辞逊、是非之心，为其所塞而不发。水火亦然，唯阴阳合德，五性全备，然后中正而为圣人也。"（同上） 气禀之所以有偏有全，则与人生之时的自然条件有关。常人只能禀得金、木、水、火、土五行之一偏，而圣人则"阴阳合德，五行全备"。看来，朱子气禀的思想与其以气来说明天地万物之生成的生成论思想是一致的。

气禀而得之性，便是"气质之性"。天地之性纯然是理，而气质之性则不然。朱子说："论气质之性，则是以理与气杂而言之。"（《答郑子上》，《朱文公文集》卷五十六）为了解释"气质之性"如何是"理与气杂"，朱子有时也以水为比喻。《朱子语类》载："先生言气质之性。曰：'性譬之水，本皆清也。以净器盛之，则清；以不净器盛之，则臭；以污泥之器盛之，则浊。本然之清，未尝不在。但既臭浊，猝难得便清。故是愚必明，虽柔必强，也煞用气力，然后能至。'"（《朱子语类》卷四）这说明，理本是清明纯粹，无有不善的，但理搭于气中，气犹理之容器，理与其所存之器相杂，而人有各种不同之性。

性有"天地之性"，有"气质之性"，二者有何关系呢？除前云一为人性之普遍性，一为人性之特殊性或差别性之外，二者之间的关系还类似"理"与"气"的关系。"理"必须搭于气上，必须挂搭于气，否则便无个安顿处或顿放处。"天地之性"和"气质之性"的关系也是如此。"天命之性，若无气质，却无安顿处。"（同上） "才说性时，便有些气质在里，若无气质，则这性亦无安顿处。"（同上） "所谓天命与气质，亦相滚同。才有天命，便有气质，不能相离。若阙一便生物不得。既有天命，须是有此气方能承当得此理；若无此气，则此理如何顿放。"（同上） "天命之性"须顿放于"气质之性"，因为"天命之性，非气质无所寓。"（同上）这种关系就如同水与盛水之器的关系。"且如一勺水，非有物盛之，则水无所着。"（同上）所以朱子认为："性离气禀不得，有气禀，性方存在里面；无气禀，性便无所寄搭了。"（《朱子语类》卷九十四）而"气质之性"亦离"天地之性"不得。"如有天地之性，便有气质，若以天命之性为根于心，则气质之性，又安顿在何处。"（《朱子语类》卷四） "有气质之性，无天命之性，亦做人不得；有天命之性，无气质之性，亦做人不得。"（同上） 所以"天地之性"与"气质之性"的关系是相互依存、缺一不可的关系。"性非气质，则无所寄；气非天性，则无所成。"（同上） "天地之性"与"气质之性"的关系，就如同"理"与"气"的关系一般。在朱子思想体系中，"理"范畴与"气"范畴的关系形成一个逻辑结构，"天地之性"与"气质之性"的关系形成一个逻辑结构，而两个逻辑结构，则具有同构性。这反映了朱子思想的一致性和严密性。

"天地之性"与"气质之性"的关系虽如同"理"与"气"的关系，但并不能就认为二者与"理"、"气"是直接对应的。"天地之性"自然浑然是"天理"，可与"理"对应，而"气质之性"则是"理与气杂"，既有"理"，又有"气"，不可与"气"相对应。

"性非气质，则无所寄；气非天性，则无所成。"这句话表明了"天地之性"与"气质之性"之间的关系，同时在道德理论上也表明善与恶分别作为道德可能性与必要性的根据，在道德成为现实性之根据方面是缺一不可的。也正是由此出发，朱子对于以往儒家的人性理论作了评判，认为孟子"论性不论气，……不备"，荀、扬则是"论气不论性，……不明"（《朱子语类》卷六十二）。

孟子论性不论气，何以"不备"？朱子认为，孟子性善论的不足在于没有说明"恶"是如何在性善的基础上产生出来的。"此理却只是善。既是此理，如何得恶？所谓恶者，却是气也。孟子之论，尽是说善，至有不善，说是陷溺。是说其初无不善，后来方有不善耳。若如此，却似'论性不论气'，有些不备。"（《朱子语类》卷四）在朱子看来，孟子道性善，又以不善在性善之后，这都是对的，只是没有从"气"来说明不善的根源，而用"陷溺"来讲不善，在理论上有些不完备。他对于孟子的性善论是持肯定态度的，只认为略有不足，因而说："论性不论气，孟子也，不备，但少欠耳。"（《朱子语类》卷六十二）

对于荀子和扬子，朱子的批评则要严厉得多。荀子认为，"人之性恶，其善者，伪也。"（《荀子·性恶》）扬雄则认为"人之性也善恶混。修其善则为善人，修其恶则为恶人。"（《法言·修身》）朱子对于荀、扬之人性论评论说："若荀、扬则是'论气不论性'，故不明。既不论性，便却将此理来昏了。"（《朱子语类》卷四） "论气不论性，荀扬也。不明，则大害事。"（《朱子语类》卷六十二）说其"性恶"论或"善恶混"为"甚害事"，主要是因为它否定了儒家道德学说的基础。诸如荀子，主张"性恶"最明显，其学说便由人性论开出了法治来，主张"礼法并用"、"王霸兼施"，而此与孔、孟唯道德主义的传统不类。朱子有时把唐代的韩愈的"性三品说"也放在一起加以评论。"孟子言性，只说得本然底，论才亦然；荀子只见得不好底；扬子又见得半上半下底。韩子所言，却蠊得稍近。盖荀、扬说既不是，韩子看来端底见有如此不同，故有三品之说，然惜其言之不尽。"（《朱子语类》卷四）何以说韩愈之说"不尽"呢？朱子说："就三子中韩子说又较近，他以仁、义、礼、智为性，以喜、怒、哀、乐为情，只是中间过接处少个气字。"（同上）朱子的意思，可作如下理解："所谓较近，是指距天命之性和气质之性的说法较近。在这里，也可窥见为什么韩愈成为开宋明理学的端倪的痕迹。" 韩愈以"仁、义、礼、智"为"性"，则相当于说人性善，则可以之为道德可能性之基础；讲"喜、怒、哀、乐"为"情"，则说明"情"有不善而"性"无不善，则可以之为道德必要性之根据。所谓"中间过接处少个气字"，只是讲韩愈之说尚粗，未能用"气禀"之说来为何以性善而情恶作出一个哲学的论证。

从对于道德根据的可能性和必要性的论证出发，朱子认为主张性善而又发明"气质之说"的张载、二程，则理论甚为完备。他说：自孟子道性善之后，"却得程氏说出气质来接一接，便接得有首尾，一齐圆了。"（《朱子语类》卷四）朱子对于张载和二程的"气质之说"推崇备至，《朱子语类》载："道夫问：'气质之说，始于何人？'曰：'此起于张、程，某以为极有功于圣门，有补于后学，读之使人深有感于张、程。'"（同上）朱子对于"气质之说"有如此高的评价，在于其从理论上对于"恶"的问题给予了一个比较合理的说明。这个说明的合理处在于，第一、保持了孔、孟所持的性善论立场。孟子道性善，孔子未尝直截言性善，但孔子以仁为人的根本属性，则相当于持性善论。第二、用气禀说明了"恶"的产生。第三、在说明"恶"的时侯，与荀、扬不同，并不损害孔、孟的性善论。由以上三点，其为儒家的道德主义立场作出了合理性的论证，为儒家道德找到了现实性的根据。鉴于这种评价，朱子认为有张、程"气质之说"出，儒家上千年来关于人性善恶的是是非非都可以一并结束了，从理论上给予了最终的解决。"诸子说性恶与善恶混，使张、程之说早出，则这许多说话，自不用纷争。故张、程之说立，则诸子之说泯矣。"（同上）"孟子未尝说气质之性。程子论性，所以有功于名教者，以其发明气质之性也。以气质论，则凡言性不同者，皆冰释矣。"（同上）

"气质之性"的作用，不仅在于说明"恶"的根源，而且说明人在道德根性上的差别。"气禀之殊，其类不一。……今人有聪明，事事晓者，其气清矣。"（同上）朱子根据《论语》所云"生而知之"、"学而知之"、"困而知之"、"困而不学"把人分作四等："人之气质不同，大约有此四等。"（《论语集注·季氏》） "其所以有是四等者何也？曰：人之生也，气质之禀清明纯粹，绝无渣滓，则于天地之性无所间隔，而凡义理之当然，有不待学而了然于胸中者，所谓生而知之，圣人也；其不及此者，则以昏明、清浊、正偏、纯驳之多少胜负为差，其可得于清明纯粹，而不能无少渣滓者，则虽未免乎小有间隔，而其间易达其碍易通，故于其所未通者必知学以通之，而其学也则亦无不达矣，所谓学而知之，大贤矣；或得于昏浊偏驳之多，而不能无少清明纯粹者，则必其窒塞不通，然后知学其学，又未必不通也，所谓困而学之，众人也；至于昏浊偏驳又甚，而无复少有清明纯粹之气，则虽有不通而懵然莫觉，以为当然，终不知学以求其通也，此则下民而已矣。"（《论语或问》卷十六）人以气质不同而可分此四等。朱子有时也把此四等分为两类："生而知者，气极清而理无蔽也；学知以下，则气之清浊有多寡，而理全缺系焉耳。"（《答郑子上》，《朱文公文集》卷五十六）前一类为圣人，禀气之清，全系天理，而后者，则是气之清浊不同。朱子有时也把人分为"圣"、"贤"、"不肖"三等："气之为物，有清浊昏明之不同，禀其清明之气，而无物欲之累，则为圣；禀其清明而未纯全，则未免有物欲之累，而能克以去之，则为贤；禀其昏浊之气，又为物欲之所蔽，而不能去，则为愚为不肖。"（《玉山讲义》，《朱文公文集》卷七十四）以"气禀"来说明人的差别，而此差别往往不局限于人的道德范围，"人之禀气，富贵、贫贱、长短，皆有定数寓于其中。"（《朱子语类》卷四）"气禀"也用于说明人的社会地位、命运之不同，则尤为谬误。

在朱子看来，由"气禀"之论，则于儒家人性论问题有了一个根本的解决。然而朱子本人在论述"气禀"之时，也不能不暴露出"气禀"之说所无法解释和克服的矛盾。朱子接着张、程讲"天地之性"皆善，而"气禀之性"中有善有不善，为"理与气杂"。而"理与气杂"，不等于说"理"为善，"气"为不善，而是"气"有清浊，把"气"之清浊作为个人根性善恶之根源。然而，如果进一步对此进行追问，则须说明何以"气"有"清"与"浊"之分。"理"为全善，"理"又无所不在，何以"气"会有如此差别？对于此，朱子的回答是矛盾的。他一方面讲："气有清浊，故禀有偏正。"（《延平答问》，《朱子遗书》）另一方面，他又说："二气五行始何尝不正，只衮来衮去，便有不正。"（《朱子语类》卷四） "人所禀之气，虽皆是天地之正气，但衮来衮去，便有昏明厚薄之异。"（同上）"气"如果开始都是"正气"，如何"衮来衮去"便"不正"、便"有异"了？对此，朱子并没有回答，恐也难以回答。就此而言，"气禀"之说，只是给"恶"的产生在性善论的基础上找到了一个与人之共同本性不同的来源，以此既说明"恶"，又不妨害性善。而这个作为"恶"的来源的"气"，却并不足于从根本上回答和解决"恶"的来源的问题。

2、物欲

"本心"是纯善的，然何以有恶？象山认为，善是人性的本质规定，而不善虽有，但不是人性上存在的本然。他说：

孟子曰："言人之不善，当如后患何？"今人多失其旨。盖孟子道性善，故言人无有不善。今若言人之不善，彼将甘为不善，而以不善向汝，汝将何以待之？故曰："当如后患何？"（《语录上》，《陆九渊集》卷三十四）

这即是说，为了强调道德，应该主张人性本善，而不以恶为人性之本质。但道德若要成为现实，仅讲性善是不够的，还必须为道德的必要性找到根据，作出说明。象山以"本心"来说明性善，用"物欲"来说明"恶"。

象山有时也用"气禀"来说明人与人的差别，但其用以说明道德必要性根据的"恶"的问题的，并不是"气禀"，而是与"本心"相对的"物欲"。"物欲"，象山也称之为"利欲"。"人无不知爱亲敬兄，及为利欲所昏便不然。欲发明其事，止就彼利欲昏处指出，便爱敬自在。此是唐、虞三代实学，与后世异处在此。"（《语录下》，《陆九渊集》卷三十五）

人之"本心"本是一个有"良知"、"良贵"的善心，不善来自于"物欲"对于人"本心"之"害"。象山把物欲对于本心的侵害称作"陷溺"或"蒙蔽"。"陷溺"、"蒙蔽"都是就"心"而言，"惟夫陷溺于物欲而不能自拔，则其所贵者类出于利欲，而良贵由是以浸微。"（《天地之性人为贵》，《陆九渊集》卷三十） "人要有大志。常人汨没于声色富贵间，良心善性都蒙蔽了。今人如何便解有志，须先有智识始得。"（《语录下》，《陆九渊集》卷三十五） "本心"是善的，而不善在于"物欲"对于"本心"的"陷溺"或"蒙蔽"。

"恶"是与"善"相对立而存在的，"有善必有恶，真如反覆手。然善却自本然，恶却是反了方有。"（《语录上》，《陆九渊集》卷三十四） "恶"既来自在于"物欲"，那么"善"与"恶"的对立，也就是"物"与"我"的对立。象山以《易》之《履》、《谦》二卦发明之：

"《履》，德之基"，是人心贪欲恣纵，《履卦》之君子，以辩上下，定民志，其成既定，则各安其分，方得尊德乐道。"《谦》，德之柄"，谓染习深重，则物我之心炽，然谦始能受人以虚，而有入德之道矣。（《语录下》，《陆九渊集》卷三十五）

"恶"是由于"心"受到"物欲"的侵害，是"人心"的一种病态，所以象山说："某之所忧人之所病者在心"（同上） "心不可汨一事，只自立心。人心本来无事，胡乱被事物牵将去。若是有精神，即时便出好。若一向去，便坏了。"（同上）

象山以"本心"是否陷溺于物欲来区分圣贤与常人。他说："生知，盖谓有生以来，浑无陷溺，无伤害，良知具存，非天降之才尔殊也。"（同上）普通之人，则是心受到了物欲的侵害。君子与小人的区别，也在于此。"君子役物，小人役于物。夫权皆在我，若在物，即为物役矣。"（同上）

象山以"物欲"来说明"恶"和人与人之间的差别，其理论在思辩性上虽不及朱子"气禀"之说，但其思想有胜于朱子"气禀"之说处。朱子以为人之根性之不齐，乃在于"气禀"，而人一旦出生，其根性便由"气禀"决定了。象山则以人皆有至善之"本心"，不善的人只是被"物欲""蒙蔽"了，待其去此"蒙蔽"，则复见其"本心"。由此，他对"气禀"有定之说作了批评，这可从他对于《五行书》的批判中见出："《五行书》以人始生年、月、日、时所值日辰，推贵贱、贫富、夭寿、祸福详矣，乃独略于智愚、贤不肖。曰纯粹、清明，则归之贵、富、寿、福；曰驳杂、浊晦，则归之贱、贫、夭、祸。关龙逢诛死，比干剖心，箕子囚奴，夷、齐为饥夫，仲尼羁旅，绝粮于陈，卒穷死于其家，颜、冉夭疾，又皆贫贱，孟子亦老于奔走，圣贤所遭若此者众。闒茸委琐，朋比以致尊显，负君之责，孤民之望，怀禄耽宠，恶直丑正，尸肆谗慝，莫知纪极。又或寿老死箦，立伐阅，蒙爵谥，以厚累世。道术之纯驳，气禀之清浊，识鉴之明晦，将安归乎？《易》有《否》、《泰》，君子小人之道迭相消长，各有盛衰。纯驳、清浊、明晦之辩不在盛衰，而在君子小人。今顾略于智愚、贤不肖，而必以纯粹、清明归之贵、富、寿、福，驳杂、浊晦归之贱、贫、夭、祸，则吾于《五行书》诚有所不解。"（《赠汪坚老》，《陆九渊集》卷二十）象山在这里批评了《五行书》以"气禀"来论定人的社会地位和命运的差别。这个批评虽不是针对朱子而发的，但就其所批判的思想而言，朱子也是可以对号入座的。例如他曾说："禀得精英之气，便为圣为贤，便是得理之全，得理之正。禀得清明者便英爽，禀得敦厚者便温和，禀得清高者便贵，禀得丰厚者便富，禀得长久者便寿，禀得衰颓薄浊者便为愚、不肖、为贫、为贱、为夭。"（《朱子语类》卷四） 此种言论，直和《五行书》一般，此为其不及象山处。

3、"恶"

朱子与象山二人对于"恶"之来源有不同的见解，一曰"气禀"，一曰"物欲"，然而其对于什么是"恶"的解释却大体相同，二人都把"欲"作为"恶"的本质内容。这反映了理学中道学与心学两派在制欲主义立场上的一致性。

朱子说："天理有未纯，是以为善常不能充其量；人欲有未尽，是以除恶常不能去其根。"（《戊申延和奏札五》，《朱文公文集》卷十四）这里，"善"与"恶"对举，"天理"与"人欲"对举。"人欲"即是"恶"之内容。所谓"恶"，是就是指有"人欲"存在。而这个"人欲"，朱子也同象山一样，把它叫作"物欲"、"嗜欲"或"私欲"。如：

众人物欲昏蔽，便是恶底心。（《朱子语类》卷七十一）

不为物欲所昏，则浑然天理矣。（《朱子语类》卷十三）

只为嗜欲所迷，利害所逐，一齐昏了。（《朱子语类》卷八）

然人有是身，则耳目口体之间，不能无私欲之累。（《论语或问》卷十二）

况耳目之聪明，得之于天，本来自合如此，只为私欲蔽惑而失其理。（《朱子语类》卷四十六）

朱子对于"人欲"甚为贬低，"人欲者，此心之疾疢，循之则其心私而且邪。"（《辛丑延和奏札二》，《朱文公文集》卷十三） "人欲"虽有如此之害，而人有耳目之官，人生于天地间又不能无欲，虽圣人也当不出于此。于是朱子便对人的合理欲望和"人欲"作了区分。"饮食者，天理也；要求美味，人欲也。"（同上） "此寡欲，则是合不当如此者，如私欲之类。若是饥而欲食，渴而欲饮，则此欲亦岂能无？但亦是合当如此者。"（江永：《近思录集注》卷五。见《朱子语类》卷九十四《后录》）在这里，朱子将人的本能和人的本能之外的欲望作了区分。人的本能是合理的，是人"合当如此"，这不仅不是"人欲"，而且还是"天理"，本能之外的欲望，则是"人欲"，则属于"恶"。

象山对于"恶"的认识，也是把人的欲望当作"恶"的内容。其所谓"欲"者，仍是"物欲"。"夫所以害吾心者何也？欲也。欲之多，则心之存者必寡，欲之寡，则心之存者必多。故君子不患夫心之不存，而患夫欲之不寡，欲去则心自存矣。然则所以保吾心之良者，岂不在于去吾心之害乎？"（《养心莫善于寡欲》，《陆九渊集》卷三十二）"欲"有时也与"道"对举。如："道可谓尊，可谓重，可谓明，可谓高，可谓大。人却不自重，才有毫发恣纵，便是私欲，与此全不相似。"（《论语说》，《陆九渊集》卷二十一） "主于道则欲消，而艺亦可进。主于艺则欲炽而道亡，艺亦不进。"（《杂说》，《陆九渊集》卷二十二） "部蠡、管之见，荡其私曲，则天自大，地自广，日月自昭明，人之生也本直，岂不快哉！岂不乐哉！若诸公所可喜者，皆是专于向道，与溺私欲不同耳。"（《与包敏道·二》，《陆九渊集》卷十四） "欲"与"道"对立，直是"善"之对立面。

朱子与象山都把人的欲望作为"恶"的内容，或者说都和人的欲望过不去，这在思想渊源上与孟子有关。孟子说："养心莫善于寡欲。其为人也寡欲，虽有不存焉矣，其为人也多欲，虽有存焉者寡矣。"（《孟子·尽心上》）然而，朱陆用"人欲"来说明"恶"，却又与孟子思想绝不相类。这是因为：

第一、孟子虽讲"寡欲"，但并不否定人的欲望的合理性。孟子曰："口之于味也，目之于色也，耳之于声也，鼻之于臭也，四肢之于安佚也，性也。有命焉，君子不性也。"（《孟子·尽心下》） 程子解释曰："五者之欲，性也。然有分，不能皆如其愿，则是命也。不可谓'我性之所有'而求必得之也。"（朱子《孟子集注·尽心下》引程子语）即按程子解释，孟子也并不否认人之欲望之合理性，而是认为不要过分地去勉强追求得不到的、实现不了的欲望。就在"养心莫善于寡欲"之下，《孟子》书又载孟子谈论"曾皙嗜羊枣"一事：

曾皙嗜羊枣，而曾子不忍食羊枣。公孙丑问曰："脍炙与羊枣孰美？"孟子曰："脍炙哉！"公孙丑曰："然则曾子何为食脍炙而不食羊枣？"曰："脍炙所同也，羊枣所独也。讳名不讳姓，姓所同也，名所独也。"（《孟子·尽心下》）

篇（2）

中图分类号：G420 文献标识码：A

Teaching Methods and Practice of Quantum Mechanics of

Materials Physics Professional

FU Ping

(College of Materials Science and Engineering, Wuhan Institute of Technology, Wuhan, Hubei 430073)

Abstract For the difficulties faced by students in Materials professional to learn quantum mechanics physics course, by a summary of teaching practice in recent years, from the teaching content, teaching methods and means of exploration and practice, students mobilize the enthusiasm and initiative, and achieved good teaching results.

Key words quantum mechanics; teaching content; teaching methods

0 引言

量子力学是研究微观粒子（如原子、分子、原子核和基本粒子等）运动规律的物理学分支学科，它和相对论是矗立在20世纪之初的两座科学丰碑，一起构成了现代物理学的两块理论基石。相对论和量子力学彻底改变了经典物理学的世界观，并且深化了人类对自然界的认识，改造了人类的宇宙观和思想方法，它使人们对物质存在的方式及其运动形态等的认识产生了一个质的飞跃。

量子力学是材料物理专业一门承前启后的专业基础必修课：量子力学的教学必须以数学为基础，包括线性代数、概率论、高等数学、数理方法等，其又是后续课程材料科学基础、固体物理、材料物理、纳米材料等的理论基础。可见，量子力学课程在材料物理专业的课程体系中占有非常重要的地位，学生掌握的程度直接影响后续专业课程的学习。作者近年来一直从事量子力学的教学工作，针对量子力学课程教学过程中存在的现象和问题，进行了较深入细致的思考与探讨，在实际教学过程中对本课程的教学方法进行了探索与实践，收到了较好的教学效果。

1 量子力学教学面临的难点

量子力学研究的是微观粒子的运动规律，微观粒子同宏观粒子不同，看不见，摸不着，只有借助于探测器才能察觉它的存在和属性。材料物理专业学生之前学习的基本上是经典物理，而量子力学理论无法用经典理论进行解释，学生对此感到难于理解。因此，经典物理的传统观念对学生思想的束缚，构成了学生学习量子力学的思想障碍；量子力学可以说无处不“数学”， 由于材料物理专业学生在数学基础方面与物理专业学生相比较为薄弱，在学习过程中普遍感到数学计算繁难，对大段的数学推导表现出畏难情绪。可见，量子力学对数学的精彩诠释却构成了学生学习量子力学的心理障碍。这两大障碍势必会影响量子力学和后续课程的学习。在这种情况下，我们应当怎样开展量子力学教学从而使学生重视并努力学好该课程就成了一个严峻的挑战。

2 明确教学重点和难点、有的放矢

要讲授一门课程，首先应该对课程内容有一个清晰的认识。量子力学的内容可以包括三个方面：一是介绍产生新概念的历史背景及一些重要实验；二是提出一系列不同于经典物理学的基本概念与原理，如波函数、算符等概念和相关原理，是该课程的核心；三是给出解决具体实际问题的方法。三部分内容相互联系，层层推进，形成完整的知识体系。作为引导者，教师应在这三部分内容的教学过程中帮助学生成功地突破两大束缚。第一部分内容教师应考虑如何引导学生入门，从习惯古典概念转而接受量子概念。在讲授这部分内容时要将重点放在“经典”向“量子”的过渡上，引出量子力学与经典力学在研究方法上的显著不同：经典力学是将其研究对象作为连续的不间断的整体对待，而量子力学将其研究对象看成的间断的、不连续的。学生在学习这部分时应仔细“品尝”其中的“滋味”，以便启发自己的思维自然地产生一个飞跃，完成思想的突破。第二、三部分是量子力学学习的重点与难点，并且涉及大量的数学推导，教师应采取适当的教学手段，突出重点，强调难点。在物理学研究中，数学只是用来表达物理思想并在此基础上进行逻辑演算的工具，不能将物理内容淹没在复杂的数学形式当中。通过数学推导才能得到的结论，只需告诉学生，从数学上可以得到这样的结果就可以了，无需将重点放在繁难的数学推导上，否则会使学生本末倒置，忽略了对量子力学思想的理解。这样的教学可以帮助学生突破心理障碍，不会一提量子力学就想到复杂的数学推导，从而产生抵触情绪。成功地突破这两大障碍，是学习量子力学的关键。

3 教学方法的改革

3.1 利用现代技术改进教学手段

传统的板书教学能够形成系统性的知识框架，教师在板书推导的过程中，学生有时间反应和思考，紧跟教师的思路，从而可以详细、循序渐进地吸收所学知识，并培养了良好的思维习惯。但全程板书会导致上课节奏慢，授课内容有限。目前随着高校教学改革的推进，授课学时相继减少，对于传统教学方式来讲，要完成教学任务比较困难。这就要借助现代科技手段进行教学改革，包括多媒体课件的使用和网络教学。但是在量子力学教学中，一些繁杂公式的推导，如果使用多媒体课件，节奏会较快，导致学生目不暇接，来不及做笔记，更来不及思考，不利于讲授内容的消化吸收。鉴于此，对于量子力学课程，教学过程应采用板书和多媒体技术相结合的方式，充分发挥二者的优势，调动学生的学习积极性。

3.2 建设习题库

量子力学课程理论抽象，要深入理解这些理论，在熟练掌握教材基本知识的基础上，需要通过大量习题的演练，循序渐近，才能检验自己理解的程度，真正学好这门课程。因此在教学过程中，强调做习题的重要性。有针对性地根据材料物理专业量子力学的教学大纲和教学内容，参考多本量子力学教材和习题集，利用计算机技术建设量子力学习题库，题型包括选择、填空、证明、简答和计算题等，内容涵盖各知识点，从简到繁、由浅至深。题库操作方便，学生可自行操作，并对所做结果进行实时检查，从而清楚自己掌握本课程的程度。这一方式在近几年的教学中取得了良好的教学效果。

3.3 加强与学生互动，调动学生的学习积极性

教学是一个师生互动的过程，应让学生始终处于主动学习的位置而不是被动的接受。量子力学课程的学习更应积极调动学生的积极性，因此教师应在教学过程中加强与学生的互动。增设课前提问、课后讨论环节，认真批改作业，积极发现学生学习过程中存在的问题，并及时对问题进行深入讲解，解决问题。另外，由于量子力学是建立在一系列基本假定基础之上的，抽象难懂，鉴于学生难接受的情况，在授课时注意理论联系实际，尽可能进行知识的渗透和迁移，将量子力学在实际中的应用穿插于教学之中，丰富教学内容，开拓学生视野，从而调动学生的学习兴趣和积极性。

4 结语

通过近年来教学经验的总结和探索，形成了一套适合材料物理专业量子力学课程教学的方法，该方法教学效果良好。在近几年的研究生入学考试中，学生量子力学课程的成绩优秀，说明采用这样的教学方法是成功的。

篇（3）

【Abstract】Relationship between body and spirit of traditional Chinese Medicine and quantum mechanics are all concerned with the study of mental activity， both the theory research can promote each other.Relationship between body and spirit of traditional Chinese Medicine think "the body is the residence of spirit， the spirit is the monarch of body" ，think the unity of spirit and substance， consistent with quantum mechanics Copenhagen interpretation spirit.The Chinese medicine develops than the quantum mechanics to the research of spirit of the consciousness theory have stronger vitality.The Chinese medicine theory thinks that the of cosmos has a kind of ego coordination and the ability of the automatic balance.This ability produced spirit， The spirit further strengthens the ability of self-control.This text thinks this ability to at the beginning make the quantum world head for a classic world，and Is the source of all things.

【Key words】Chinese medicine； Relationship between body and spirit； Quantum mechanics； Matter

形神关系是中医研究物质和精神关系的理论总称。中医对精神的形成有明确的认识，并广泛运用于中医实践中。本文主要结合中医和量子力学进一步探讨物质和精神的关系，希望对传统世界的认知有新的突破。

1 量子力学简介

量子力学是现代物理学的基础和核心，主要有单个电子双缝干涉实验、活猫死猫问题和量子纠缠等非常规现象。《宇宙的琴弦》第二篇第四章总结单个电子双缝干涉实验时指出：电子从两条缝都通过了，并产生了干涉现象。“一旦确定了电子从哪条缝经过，两缝间的干涉现象也就消失了”，电子像小球一样只产生两道竖纹。唐先一、张志林在《量子力学诠释综论》中全面分析了现有的类量子诠释理论，认为传统的哥本哈根解释最为合理，观测者有不可或缺的作用，即观测者的观测让干涉现象消失了。现在普遍认为是观测者的意识使得量子波坍缩的。所以，认知、意识等精神活动是理解量子力学的关键。

2 神的概念和形成

中医将精神活动总称为神，认为形为神之宅，神者形之用，统一了唯心主义和唯物主义。

2.1 神的概念

《中医基础理论》认为“狭义之神指人的意识、思维、情感等精神活动”，它是中医研究的重点。刘富林在《形神合一理论的研究》中认为“神，指人体的生命活动，包括精神、思维、意识、情感、心理等变化”。中医研究的神主要指精神活动，也包括意识，和量子力学中的意识息息相关，两者结合定能熠熠生辉。本文的意识、情志和思维等都是指精神活动，是研究量子力学的重要基础。

刘富林在《形神合一理论的研究》中总结指出中医形神合一理论“体现在中医基础理论与临床诊治、养生防病的全过程中”。陈向群在《量子力学视角下的三种意识解释》中对量子力学衍生出来的三种主要意识理论进行介绍，说明了量子力学视角下的意识处于假设阶段，毫无应用价值。所以，中医形神关系比量子力学产生的意识理论有更强大的生命力。

2.2 神的形成

《中医基础理论》认为“无形则神无以附，无神则形无以活；形为神之宅，神为形之主。形神统一是生命存在的根本保C”。 这里的形“指人体的形体，包括脏腑、经络、气血、津液等构成形体的物质”（ 刘富林《形神合一理论的研究》）。中医的形神观告诉我们：精神离不开物质，物质是精神生成的基础。

《中医基础理论》将狭义之神分为五神、情志及思维活动。《中医基础理论》认为：“五神，即神、魂、魄、意、志，是对人的感觉、意识等精神活动的概括。”五神分属五脏，即“心藏神，肺藏魄，肝藏魂，脾藏意，肾藏志”（《素问・宣明五气》）。七情指喜、怒、忧、思、悲、恐、惊，七情中的五志分属五脏，心在志为喜，肝在志为怒，肺在志为忧，脾在志为思，肾在志为恐。《中医基础理论》认为“脏腑精气对自然环境与社会环境的各种刺激作出应答，便产生了意识、思维、情感等精神活动”，这里的脏腑指五脏六腑。《中医基础理论》认为“脏腑之精，指脏腑所藏的具有濡养、滋润本脏腑及其所属的形体、官窍等作用的液态精华物质。”《中医基础理论》认为“气是人体内活力很强运动不息的极细微物质，是构成人体和维持人体生命活动的基本物质之一。”综上所述，精神是由五脏六腑中属于精和气的物质共同作用产生的。五脏分属五行，分别与六腑相表里。《中医基础理论》认为“五行，即木、火、土、金、水五类物质及其运动变化”。五脏六腑的精气各不相同，分属木火土金水的五类物质。五行之气的太过不及都会影响精神活动，如“肝气虚则恐，实则怒”，“心气虚则悲，实则笑不休” （《灵枢・本神》肝气即木气，心气即火气）。五行平衡是正常精神活动的保证，精神的产生离不开水火金木土五类物质的协调运作。

量子世界存在着不确定性，物质可以同时存在多个地方，这决定了物质之间的相互作用也存在着不确定性，那么生成的精神也将变化无常。中医形神观告诉我们：日常的精神世界和量子世界是相互排斥的，这符合物理实验。

2.3 心在精神活动中的作用

中医认为在所有的精神活动中，心起到了控制和调节作用，而西医认为这一功能是脑。杨涛、赵明镜等在《“心主神明”的内涵及现代科学依据》从心脏的内分泌功能与脑的功能密切相关、心血管疾病与精神状态、心血管疾病与认知功能障碍等5个方面对心主神明进行了验证。朴顺天在《心神为体，脑神为用》中总结认为“心就是神明所出之根，脑不主神明，而是神明流注的地方”。简而言之，心就是中央处理器，脑就是存储器。从目前研究进展看，心在精神活动中确实发挥了控制和调节作用，这进一步说明了中医形神关系并非无根之木。

《灵枢・本神》对思维的过程进行了概括“所以任物者谓之心；心有所忆谓之意；意之所存谓之志；因志存变谓之思；因思而远慕谓之虑；因虑而处物谓之智”。这句话说明了心是认识事物的关键，而今所有理论都忽视了认识事物这一能力。量子世界的不确定性决定了由它构成的世界也将不确定，这样的世界是无法认识的。所以，认识事物涉及到量子世界向经典世界的过渡，是一项非常重要的能力，希望理论界能够重视。

3 形神关系的重要意义

《素问・六微旨大论》中有“相火之下，水气承之；水位之下，土气承之；土位之下，风气承之；风位之下，金气承之；金位之下，火气承之；君火之下，承之”的亢害承制现象，即本气亢盛，相克之气就会承接克制。《素问・至真要大论》中有“有胜则复，无胜则否。”这些都说明了五行之气根据相克规律有自我协调、自动平衡的能力。这种自我协调、自动平衡的能力可以作为宇宙初期从量子世界向经典世界过渡的原动力，也应该是精神活动的开始《中医基础理论》认为“神既由精、气、血、津液等作为物质基础而产生，又能反作用于这些物质。神具有统领、调控这些物质在体内进行正常代谢的作用”；“脏腑精气产生神，神通过对脏腑精气的主宰来调节其生理机能”；“神的盛衰是生命力盛衰的综合体现，因此神是人体生理活动和心理活动的主宰”。物质的协调运作生成精神，精神又控制促进物质的协调运作，精神与物质的关系比形神统一更加复杂。这种协调平衡能力在人体中变得更加强大，过犹不及，人的情志反应太过又会扰乱气机的正常运行，这一情况《黄帝内经》也多有描述，本文不做进一步讨论。

杨涛、赵明镜等在《“心主神明”的内涵及现代科W依据》认为，“‘神’指事物的本质属性，是主宰事物运动变化、兴衰存亡的根本因素”。精神生于物质，高于物质，是物质间的固有属性。《宇宙的琴弦》描述了弦理论中的宇宙有10个维度，9个空间维和1个时间维。神可能是宇宙中更高的维度，它将万物联系起来，产生了天人合一理论，存在着非定域性，比量子纠缠现象更加复杂。

中医形神关系支持意识对物质作用的这种观点，符合哥本哈根解释精神。那么在人类进化史、宇宙生成史和时空概念中都必须加入意识。本人能力有限，到此已是黔驴技穷，能引起大家的重视也就心满意足了。

【参考文献】

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[3]孙广仁，郑洪新.中医基础理论[M].北京：中国中医药出版社，2017（07）.

[4]刘富林.《黄帝内经》形神合一理论的研究[D/OL].湖南：湖南中医药学院，2005.

[5]陈向群.量子力学视角下的三种意识解释[J/OL].哲学动态，2016（10）.

篇（4）

中图分类号：TN91　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2011)002-059-01

量子理论诞生以来，科学家就试图利用量子效应来实现远距离、无时延、“绝对安全”的通信，量子通信将成为人类通信技术史上的又一次革命。

1　量子通信技术简介

1.1　基本量子理论

量子态是指原子、中子、质子等粒子的状态，它可表征粒子的能量、旋转、运动、磁场以及其他的物理特性。量子理论主要包括量子纠缠和量子测不准原理，是现代物理学的核心理论。

量子纠缠指的是在量子力学中，有共同来源的两个微观粒子之间存在着某种纠缠关系，不管它们被分开多远，只要一个粒子发生变化，另一个粒子的状态也会立刻发生相同的变化，这也是利用量子效应传递密码的基础。

Heisenberg量子测不准原理是量子力学的基本原理，指在同一时刻以相同精度测定量子的位置与动量是不可能的，只能精确测定两者之一。

1.2　量子通信的原理

量子通信是利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型通信方式。在量子通信系统中，信息的发送方和接收方共享两个纠缠在一起的几乎完全一致的成对光子。当发送方将信息赋予一个光子时，接收方的纠缠光子就会几乎同时发生一致的变化，从而实现用不加外力的方式传输信息，传输的只是表达量子信息的“状态”，作为信息载体的光子本身并不被传输。在这一过程中，发送和接受方需要纠缠光子的数量取决于报文的长度。

量子通信系统的基本部件包括量子态发生器、量子通道和量子测量装置。量子通信的主要应用在于量子密码的传输，与传统通信的唯一区别在于，量子通信采用了一种新的密码生成方式，而且密码不可能被第三方获取。

1.3　量子密码技术

依据Heisenberg的量子测不准原理，通过窃听不能得到确定的有效信息。同时，任何针对量子信号的窃听都将不可避免的留下痕迹，从而被通信方所警觉。量子密码技术就是利用这一原理来判断是否有人窃取传输的密码信息，从而实现密码的绝对安全。

量子密钥分配原理来源于光子偏振的原理。光子任意时刻的偏振方向具有随机性，在两个纠缠光子之间设置偏振片。当光子的偏振方向与偏振偏振片的倾斜方向的夹角很小时，光子改变偏振方向并通过偏振滤光器的概率大，否则就小。特别是当=90°，其概率为0：=45°时，其概率为0.5；=0°，其概率为1°通过公开渠道告知对方是如何旋转的，把检测到一个光子记为“1”，没有检测到记为“0”，双方都能记录到相同的一组二进制数列，以作为密码。如果有人在半路监听，同样需要放置偏振片，就不可避免改变光子的偏振方向，使发送者和接受者记录的数列产生差异。

2　量子通信的发展动态及应用

1926年量子力学诞生，成为人类认识微观世界的理论基础。1935年，爱因斯坦、波多尔基斯和罗森论证了量子力学和相对论之间的不相容性。1964年，约翰・贝尔提出了贝尔理论，阐明用实验来检验超光速响应的可能性。1982年阿斯派克等人证明了超光速响应的存在。1984年，有人提出了用单光子偏振态编码量子密码技术方案，开始了量子密码的研究。1989年，量子密钥传输第一次演示获得成功。1997年，奥地利蔡林格小组在室内首次完成了量子态隐形传输的原理性实验验证；2004年，该小组利用多瑙河底的光纤信道，成功的将量子态隐形传输距离提高到600米。

我国的量子通信技术发展迅速，位居世界前列。2007年开始，中国科大-清华大学联合研究小组开始在北京八达岭与河北怀来之间架设长达16公里的自由空间量子信道，并取得了一系列关键技术突破，最终在2009年成功实现了世界上最远距离的量子隐形传态，这一距离是目前国际上自由空间纠缠光子分发的最远距离，也是目前国际上没有窃听漏洞的量子密钥分发的最大距离。中国科学家在自由空间量子通信方 向上的一系列工作引起了国际学术界的广泛关注。英国的《新科学家》、美国的《今日物理》等多家学术新闻媒体均对这些工作进行了报道。下一步科学家们正在计划通过自由空间实现几百公里的量子通信，超越光纤传输的极限。

篇（5）

1．中国文化是建基于黄河河谷的大农业社会，以“人本”的家族文化为主，“物本”的宗教文化为次。聚河谷而居，居有定所，多见人邻，少见树木。人与人的关系比人与自然界的关系更为密切和重要，社会的主要问题和兴趣是在于人而不在于物。生活复杂的大农业社会，必须分工合作，自然要建立一个有组织和有权威的中央政府。家族文化是一个整体文化，个体有义务要支持整体的共同性，而整体亦有义务要照顾个体的特殊性。人是来自现实的祖先，必须对祖先负责。中国文化是强调整体、务实、内向、兼容、义务、约束、合作和相对性，重视对个人天赋欲念的自我克制和自我修养的人为能力，称之为“德”。人的问题只可以靠人自己去了解和处理，发展了人本的“人理(伦理)学”。无论从《易经》、《道家》、《儒家》到《诸子百家》等，都是以人本为基础来发展。特别是道家所重视以“顺其自然”人的“被动性”和“消极性”，而儒家则重视以“事在人为”人的“主动性”和“积极性”。人性有别于物性在于它的辩证特性：失败是成功之母，成功是失败之父；好坏事，坏好事；大乱之后必有大治，大治之后必有大乱等等相对而相反的大循环原理。

复杂的河谷生活，促使物的应用技术发展和发展的多极化。中国的四大发明是属于技术上的发明，而不是原理上的发现。中国数学的发展也是以实用，而不是以原理为基础。中国(汉)文字和欧洲数学文字同属于符号文字。要描述和了解“人本事物”，促使中国文字学的发展；中国文字的对称和其他特性也可以用来推到人本的可能新事物。当现有的文字不足以了解新事物情况下，自然要创造新的文字。要描述和了解“物本事物”，促使欧洲数学的发展。而数学的对称其他特性也可以用来推测物本的可能新事物。不同系统的数学有不同的极限性。当现有的数学系统足以了解新事物的情况下，自然要创造新的数学。符号文字与拼音文字是有不同的思维逻辑。所以认识中国文字学的人要学习数学，是有逻辑上的优势。

2．欧洲文化建基于游牧文化。游牧人逐水草而居，多见树木，少见人邻。人与自然界的关系比人与人的关系更为密切和重要。生活的主要问题和兴趣是在于物而不在于人。由于自然界的存在和变化，并非人力可以改变和控制，认为所有自然现象都来自能力最高的主宰。摘食猎鱼的简单生活，各人的功能差别不大，分工制度弱，独立性强，自由性大，平等性高。生活环境的不断改变，只有天，才有永恒的意义，倾向上天单极宗教的信仰。

欧洲文化是游牧文化和地中海内海文化(希腊逻辑文化、罗马帝国文化和中东耶稣宗教文化)的综合文化，以“物本”的宗教文化为主，“人本”的家族文化为次。它是强调个体、理想、外向、对抗、自由、权利、信仰和绝对性，重视发挥个人天赋欲念的自由和权利。欧洲文化在物质世界的“物性理论”发展，对人类物质生活巳作出了重要的贡献。中国文化在人类社会的“人性理论”发展，

二、科学技术科技

科学是物质世界的了解，是一种思想系统，也是一种顺其自然的思想活动，其探索的目标是“发现”。技术是物质世界的应用，是一种行动系统，也是一种事在人为的行动活动，其运作的目标是“发明”。早期的技术发展主要是靠尝试和经验，与科学的发展并没有一定的姻亲关系。后来的科技就是把科学与技术结合起来，利用科学知识来改进技术的发展，目标是“创新”。物理学是科学的基石。

三、物理学发展

物理学主要的兴趣是探索物质世界的基础结构和相互作用关系。物理学是一门量化的学问，从事物理量的研究和它们之间的时空基础关系。不能量化的东西便不是物理量。萌芽时代：物理学的起源是来自古希腊时代(650—330Bc，雅典)的几个重要思想。

(1)自然现象是根据“固定的自然定律”而发生(赛勒斯Thales，俗称为科学之父)——定律概念和演绎逻辑。(2)要描述所有自然现象，数字是扮演中心角色(毕达哥拉斯Pythag0ras)——数量描述。

(3)要改变自然状态，必需有起因(柏拉图Plato)——牛顿第二运动定律的广泛含意。(4)物质的原子(德谟克利特Democritus)和元素(亚里斯多德Aristotle)的概念——物体结构的基本成份概念。古希腊文化是强调个人自由和思想系统的探索，奠定了基本的科学精神、态度、构思、概念、逻辑、原则和言语。希腊化时代(338—31B．C．亚历山大港)：主要的兴趣在解决实用问题，知识分类及技术成就。重要思想发展有：(1)几何学定理的公理化(欧几里得Euclid)——演绎逻辑。(2)以地球为中心输送圆的均速运动为主，运转圆的均速运动为微扰，可以准确解释包括太阳在内的各行星在天上的运动。(3)物体“比重”物性的发现(亚基米德Archimedes)，后来进一步发展到“密度”物性。

黑暗时代(30B．C．一1300A．D．)：这是物理学发展a冬眠时代。(1)罗马帝国(3OB．C．一476A．D．)：罗马人是实用民族，他们强势在军事，行政和工程，而不在学术和科学。大量收集和发展希腊哲学思想，而很少有原始的创作。为了要准确解释以地球为中心的行星运动，增加了偏心圆的微扰(托勒密ptolemy)。(2)中世纪(476—1200)：中世纪的欧洲是一个宗教和封建的封闭保守时代。研究希腊哲学和科学的中心便转移到阿拉伯和波斯。(3)(1096—1270)：二百年运动，动摇了欧洲的封建制度和教会权力。伊斯兰的优秀文化开始对欧洲人开放。

复兴时代(1300—1600)：大乱之后必有大治。经历过的浩劫之后，欧洲从一个保守封闭的教条社会转入一个改革开放，实事求是和解放思想的文艺复兴时代，由神本回归到人本。文艺复兴使欧洲恢复对人，人的成就和人的世界的兴趣。文艺复兴把欧洲从一个较为落后的社会在五百年内，先后超过伊斯兰和中国社会。

1．机动力学(Mechan0dynamics)

从希腊时代到黑暗时代这一千六百多年，物理学发展的主要兴趣上行星运动。发展以数学的欧几里得几何学为基础，均速圆周运动为核心。到了复兴时代，以既定的数学基础来了解观测的事实，改变为从事实去寻找事实背后的数学原理。由实是求事改变为实事求是，由以数学为基础改变为以物理为基础。

(1)天上行星的日心椭圆运动的发现(开普勒Kepler，1571—1630)和地上物体的重力加速度及抛物线运动的了解(伽利略Galileo，1564—1642)。椭圆和抛物线非均速运动的发现是一个非常重要的突破，是欧几里得几何不能解释的现象。除了物理现象的突破外，更促使后来十七世纪解析几何的发展(笛卡尔Descartes和费马Permat)。

(2)机动力学的诞生：为了解决重力问题，牛顿(1642—1724)认为，天上月球围绕地球的运动与地上物体的抛物线运动是同一根源，及推出它们之间与地球中心距离的关系。他成功发现三个物体的运动定律：惯性定律，动力定律和反作用定律。更由第二和第三个定律推出物体之间的重力定律。为了完成三个运动定律，牛顿创造了两个重要的物理量：惯性质量=密度×体积和惯性动量=质量×速度。同时他更创造了一条微积分的数学工具，来取代欧氏几何学的不足。牛顿运动定律的力只是与物体的变速度有关，与物体的速度无关。

(3)牛顿动力定律理论的普遍化，以位能和动能取代外力和加速度：拉格朗日(Lagran—ge，1736—1813)和哈密顿Hamilton，1805—1865)。从物理定律推理到物理理论是符合从几何公理推理到几何定理的——演绎逻辑。

(4)牛顿动力学对随机过程的应用：麦克斯韦(Maxwell，1831—1879)，玻耳兹曼(Boltzmann，1841906)。19世纪未，机动力学已发展成为宏观物质世界一个完美的理论：完整，合理和前后一致。

2．电动力学(Electrodynamics)电磁现象虽然是人类很早便发现的自然现象，但到了十六世纪才开始从实验中取得量化的结果。

(1)电磁相互作用的关系：库仑(Coulomb)电荷与电荷和磁极与磁极的相互作用，奥斯特(Oersted)磁极与电流的相互作用，安培(Ampere)电流与电流的相互作用，法拉第(Faraday)电荷与运动磁极的相互作用。2)法拉第提倡电磁的“本地作用”来代替“超距作用”，导致“电磁场”物理量的诞生。

(3)电磁学的基本定律：根据电磁相互作用的关系和以电磁场为基础，麦克斯韦完成完整的“电磁场定律”，相当于牛顿机动力学中的物体重力定律。后来洛伦兹(Lorentz,1853—1928)更进一步完成电荷在电磁场中运动的“电磁场力定律”。“辐射反作用力定律”也是电磁学一个基本定律，只是直到现在，符合逻辑的定律还未完成。

(4)带电粒子动力学：洛伦兹的电磁场力是一个与速度有关的力。只有速度为零的情况，才适合牛顿的动力学系统。爱因斯坦(Einstein，1879—1896)采用牛顿动力推出电磁场力在速度为零的情况，再用洛伦兹惯性变换，把速度为零情况的结果变换到速度不等于零的情况。结果推出带电粒子在电磁场力的洛伦兹动量=v×牛顿动量。v是洛伦兹因子，与速度有关。FL=d(vp)／dt。相当于牛顿机动力学中的物体第二运动重力定律爱因斯坦后来把这方面的理论改称为“狭义相对论”。在狭义相对论的基础上，以微分几何为工具，爱因斯坦用演绎方法建立他的重力场论，称为“广义相对论”。可以说是一种重力场的电磁化。到这个阶段，除了辐射反作用力定律之外，电动力学基础的探索已基本完成。

(5)电功力学定律理论的普遍化：相当于拉格朗日和哈密顿对牛顿动力定律的理论推广和发展。

(6)电动力学对随机过程的应用：无规则电磁场的统计特性的发展。其结果应该符合量子力学和量子动力学的结果。简而言之，机动力学的发展是以动力的基础来发展作用力，而电动力学的发展却是以作用力的基础来发展动力。欧洲从牛顿到麦克斯韦这个二百多年的物理学发展时代，正好是欧洲从巴哈(Bach)到华格纳(Wagner)的音乐发展时代。这是欧洲自从古希腊时代以后，一个重要的思想创新时代。因此促进了文学，音乐，艺术，哲学和科学的高速发展。

3．辐射动力学(Radiodynamics)：辐射反映了物质世界的微观结构。

在19世纪未，出现了三个有关不相干辐射(随机性电磁波)与物质作用的物理现象：黑体辐射，光电效应和氢原子光谱。这些现象无法用决定性(Deterministic)的电动力学来解释。到二十世纪，也出现了与辐射作用有关的三个物理现象：离子体，核子一基本粒子和激光(决定性电磁波)作用。这些现象激发了物理理论的发展。

(1)量子论的诞生：普朗克(Planck)创立“量子”的新物理概念，成功解释黑体辐射的实验结果。后来，爱因斯坦和玻恩(Born)分别用量子来成功解释光电效应和氢原子光谱。

(2)量子力学：在数学的基础上，由海森伯(Heisenberg)，薛定谔(SchrOdinger)等所发展的量子数学系统(量子力学)，不但可以用来了解原子物理现象，也可以用来了解分子物理现象。

(3)基本粒子物理：基本粒子物理实验观察的新结果，促使大量相关理论的发展：量子电动力学，相对性量子力学，杨一(Yang-Mils)场等，其中杨一米场有更突破性的广泛意义。

20世纪的世界发生了重大变化。(1)物理学发展已由宏观的物质世界转入微观的物质世界。由以物理为主导的思维转回到以数学为主导的思维。微观物质世界发展了两个很矛盾的物理观点：在原子分子的领域，越基本的状态，寿命越长，能量越低；在粒子的领域，越基本的粒子，寿命越短，能量越高。(2)经过两次世界大战后，影响人类社会的重心已由欧洲社会，转移到没有传统民族文化的美国移民社会。美国文化是一个以商业为主，物质为重的实用文化，可以说是一个现代化的罗马帝国文化。

四、中国文化与未来科学发展

篇（6）

本文进一步指出，信息/熵是比质点、物质、力、引力更重要的物理实在，通过信息/熵可以了解力、引力、量子等。换句话说，信息/熵是本质，力是表象，力起源于信息/熵。从某种程度上说，信息/熵即量子引力作用，量子即信息。因此本文立足于更本质的广义信息，以一种全新的视角看我们的世界，给出了描述我们这个世界的一种新框架，可以贯通物理、化学、生物、生态、经济、社会、心理等分支，实现客观与主观、物质与精神、唯物与唯心、可逆与不可逆、生命与非生命等的统一。本文最后给出该新框架在复杂生态系统中的应用案例。

2 一个唯信息论的理论模型

2.1 近现代物理学的理论模型

近现代物理学以小球（质点或场）为对象，坚持先有物质、后有联系的原则，在简单动力学因果（力学的、可还原的、对称的、单调的）下，定义质点、惯性系、运动、力（场）、时空，得到了牛顿力学方程或哈密顿力学方程。

形成了从牛顿力学、电磁场理论、平衡统计力学、相对论到量子力学的近现代物理学的理论框架，论述了物质、时空、运动、力等大千世界的可逆的、确定的物理运动现象。这种基于简单动力学因果的法则导致了力、运动、物质（或能量）的还原性和客观性，也即式（1）有如下特征：牛顿力学方程必须基于惯性系；能量或哈密顿函数H是可积的；刘维算符L 具有正则性和厄米性。于是世界便是物质（或能量）在力的作用下运动或转化，因此便有了“世界除了运动的物质或物质运动以外，什么都没有”的图像。这种图像看似很合理，但似乎还有不少东西（如主观、精神、心智、不可逆、有机性、活力、生命等）没法包含进来，因此也会有上帝第一推动的困惑。

确实，由于简单的物理运动还属于比较低等的运动现象，大千世界还有许多更高级、更复杂的运动现象，因此，在物理学的前沿领域，则进一步兴起了系统科学、非线性科学、自组织理论、非平衡统计力学、复杂性科学等，它们主要以式（1）所示的微观动力学为基础，引入粗粒化、新概率因果或其它假设，形成以经典熵/信息为核心的统计力学，实现从微观可逆动力学、中观动理学到宏观非线性偏微分方程的推演，从而研究生命、秩序、心智、文明、进化等更高级、更复杂的世间万象。显然，这种思路仍是基于物理学的还原逻辑，具体说来就是，以近现代物理学的可逆动力学为基础，要么是像非线性科学那样在可逆的动力学基础上加入非线性作用，要么是像自组织理论和统计力学那样人为地引入了粗粒化和新概率因果假设，要么像系统科学和复杂性科学那样人为地假设组元间的复杂作用规则，从而实现对生命、秩序、心智、文明、进化等复杂世间万象的形成机理的分析。不可否认，这种思路取得的成就是巨大的，目前也是科学界的研究主流。但显然，近现代物理学中所谓的质点、物质、惯性系、运动、力（场）、时空都是一种简化，是一种实用主义的唯物观，描述了一个客观的、简单的、可逆的、确定的机械唯物的世界，以其揭示宇宙的简单物质性方面是足够的，但进一步以其为出发点研究宇宙的生命、秩序、心智、文明、进化等复杂世间万象方面有先天的固疾。其实在力的起源上牛顿必须求助于上帝的第一推动时已揭示了这种固疾确实是先天存在，今天现代科学在许多前沿问题如四种力统一、宇宙奇点、客观与主观、物质与精神、唯物与唯心、可逆与不可逆、生命与非生命、G?del 不完备性等一系列根本问题上的大量困惑只是具体表现，它们只是让这种科学根基的先天固疾昭然若揭而已。所以总体来说近现代科学的唯物论正遭遇到重大挑战，必须从根源入手探讨修正方法。

2.2 一个唯信息论的理论模型

我们把自然实在看成生成性网络（整体），大自然是个整体，对大自然来说，是先有联系（信息），后有物质，生成性网络的联系、信息创生万物。换句话说，对自然来说，信息是比物质和力更根本的本体，可以用一种以信息为本体的唯信息论去取代以物质和力为本体的近现代科学的唯物论。

当然以信息为基础建立物理学并不是一个陌生的概念[5]。300 多年前，莱布尼兹就有了从信息出发建立力学的思想。自上世纪50 年代以来，学术界已在热力学的基础上发展起了信息熵的概念。近年来，量子信息的出现，信息概念开始融入量子力学研究，为理解量子物理学的基础问题提供了一个新的途径，量子信息和量子计算对整个社会的信息格局有巨大的冲击。最近，不少著名物理学家如John A Wheeler 和Lee Smolin 等意识到，对整体网络这样的研究对象，应坚持先有整体网络结点的物理过程之间的信息交换、后有场和时空的观点[4]。现有不少研究也暗示，很可能是先有表征正如现代科学自身逻辑揭示出的黑洞视界熵、确定性混沌、彭加勒共振、量子测量坍塌之类的整体论的信息、或全息原理，后有力/量子引力[2]。一句话，我们需要直接从整体网络中提炼信息概念，重新诠释力、时空和动力学等概念。如目前Frieden 利用Fisher 信息重构了物理学，也有人从量子信息角度理解重力[2]。这些研究确实是试图从反映整体网络的信息/熵角度修正牛顿力（能量函数、哈密顿函数或作用量函数）、时空观和动力学，提出新的物理学方程，从而尝试重建物理学[6-7]。

不过，总体上，这些信息概念起源于经典熵，仍基于物理学的还原逻辑，对本原的整体性和有机性理解是不充分的；这种信息熵概念是狭义的，不具有本体论的意义，仍是附属于物质上的派生品而已，没有从根本上替代力和物质实体，也仅限于用在通讯等技术和数据统计领域而已。遗憾的是，目前几乎所有的信息熵概念都是以其为基础的。因此，不难理解，以其为基础来重建物理学是不可能成功的。

广义信息熵及其最大化原理会导致涌现出有序结构，实际上是产生沿λk>0 模式的最小流动阻力或最大流量的流动（即形成特定构形或流动）。直观看来，由于组元xi 的不断时空演化，对应的网络前峰就不断在以最小阻力的形式流动并持续变形，就像一团流体，从而导致复杂系统结构的演化。因此，一个复杂开放系统结构的演化实际上就是生成性网络或一团流体（或气）在时空上以最小流动阻力或最大流方式的蔓延，条件允许，其往往会形成发展层次分形结构。这是一幅生动的宇宙图像：物质、时空、生命、活力、社会、组织、秩序等，该图像可给出牛顿式的物质世界图像（最简单的、最低层次的图像），也可给出引力理论和量子理论给出的图像，也是系统科学、非线性科学、自组织理论、复杂性科学、统计力学给出的图像。它可以看做是这个有机自然的图像。

显然，通过定义ρJ 及MFP 这种方式就产生和构造了力和时空，即在图2 的网络上由不断的信息操作（多样化的、复杂的、内置的、非对称或更高级对称的联系）这种全新的因果关系而产生流动的、进化的、稳定的、公用的序结构，这种结构的出现不仅就是我们感受到的物质、时空、运动、力等物理现象的起源，也是生命、秩序、心智、意识、文明、进化等世间万象的起源。而MFP 揭示了信息熵最大原理正是产生流动的、进化的和稳定的结构，从而产生物质、时空、运动、力、生命、秩序、心智、意识、文明、进化等世间万象的调控法则。上述体系相当于找到现代物理学的深层次基础。相对论力学认为，没有万有引力，只有时空弯曲。现在则可以这样表达，没有万有引力，只有最大化的广义流或信息传递，万有引力是最大化的广义流或信息传递的结果。时空、物质、力、量子、生命、意识、社会、进化等也是最大化的广义流或信息传递的结果。

信息、认知是产生一切的终级理由，这就是终级解释，所以进一步地追问终结原因是不必要的。其实作为一种哲学和科学的根本信念， 或者说一种假设，是无法基于逻辑推理加以论证的。

如上所述，在现有的现代科学逻辑中实现从物质到生命这样大跨度的贯通，必须基于以牛顿力学为基础、以经典熵/信息为核心的统计力学，从微观可逆动力学、中观动理学到宏观非线性偏微分方程，令人困惑的粗粒化和新概率因果假设不可少。本文则改变力和物质的思维方式，引入新本原，这不仅可描述物理学现象，也可与生命、意识现象等贯通起来。与现有系统科学、非线性科学、自组织理论、非平衡统计力学、复杂性科学等的研究思路有根本的不同。

3 唯信息论新模型在生态系统中的应用

生态系统作为由大量组元组成的典型复杂开放系统，其演化动力学是当前学术界的研究热点和难点。生态系统不同于以力和原子概念为主导的经典力学体系，而是一个以熵和信息概念为主导的非平衡热力学和统计力学系统，因此，上述的唯信息论的新模型可以在研究生态系统的演化中得到良好的应用。

以位于“日光城”拉萨市的拉鲁湿地为例，该湿地是目前青藏高原上受人类活动影响，生态环境和结构发生重大变化较为典型的生态系统之一。60 年代以前，该湿地面积曾有数十万平方公里，生态环境良好，生物多样性丰富。然而，70 年代后期以来，频繁的人类活动导致了拉鲁湿地生态系统的退化，严重地破坏了当地的生态环境。因此必须从湿地形成的机理上寻找原因，分析湿地结构形成的影响因素，从机理抓起，从而来治理高原湿地。 分析其原因，主要是人类活动的影响。自20 世纪80 年代中期在湿地东北面娘热沟、夺底沟山角下相继建立的一些采矿场和1990 年修建的“一江两河”农业灌溉引水渠对湿地积水状况影响最为显著。同时，1990 年后修建的一条长7.3km，宽3-5m，自东向西横穿湿地而过的拉萨中干渠，因渠底低于湿地地面高程1-2m，湿地中60％的积水和地下水通过该渠排走，因而湿地地势相对较高的东面就逐步成为了季节性积水或无积水的地带。虽然夏季雨季开始后，上涨的河水可冲越抬升的河床增大湿地积水覆盖面积，但湍急的河水所挟带的大量泥沙已致使北面河水入口处约有6.7-13hm 的湿地被沙化。同时，随着城市建设的加快发展，又有一些单位和个人进驻湿地，开展旅游项目和进行无规则放牧，对该湿地和拉萨市的生态环境造成严重威胁，进一步加速了湿地退化的进程。

从广义信息熵最大的角度来说，各种条件自始至终都影响着湿地生态系统中组元的变化，从而影响湿地生态系统中结构的形成，或者说，生态系统中的组元会通过信息的传递，极力去争取最大广义信息熵，协调发展形成新的食物链网络从而适应新的环境要求。在外部条件的影响下，湿地生态系统会突然失稳、结构发生突变，这就可能造成湿地生态系统向退化的方向发展。延伸阅读：农业田间信息技术的应用

2000 年湿地生态结构模式和1990 年的湿地生态结构模式比较接近，说明自1990 年后湿地的生态结构模式又逐渐的稳定下来，湿地生态结构没有发生太大的变化，湿地的衰退现象得到了一定的抑制，究其原因，是人们为了留住拉鲁湿地这片独特的高原内陆湿地生态系统，做了很多有效的保护工作。通过这些保护工作，鸟类，鱼类的数量减少趋势得到了控制，湿地芦苇、藏青苔草的生物量开始逐渐的增加。此期间的湿地生态系统中，人类的对外部环境的干预增强了关键物种从外界获取环境流的能力，物种通过竞争和协作，物种之间形成某种联系，从而组成新的自然生态网络；这种有序结构的形成增强了物种抵御外界干扰的能力，保持了系统的稳定性，有利于湿地生态的发展。

4 结语

本文的理论内核是信息生成万物，自然界多样化的现象可以看成是网络上信息的动态演绎过程（动力学原理就是MFP）。从无到有、从无序到有序、从简单到复杂、从无生命到有生命、从低等到高等、从物质到意识等，都可以看成是这团网络流体的流变形态的进化而已。过去，以物质为核心的近现代科学，在揭示宇宙的简单物质性方面是相当成功的，但在研究宇宙的生命、秩序、心智、文明、进化等复杂的、高级的世间万象方面遭遇到了客观与主观、物质与精神、唯物与唯心、可逆与不可逆、生命与非生命、Gdel 不完备性等一系列根本问题的挑战。本文提倡用信息本体取代近现代科学中的物质和力（或场）的本体，用信息论来解释现有的物理定律，重新看所谓的客观世界，许多挑战性疑难都可得到一定程度的解决。

另外，从实用方面看，本文的基于信息论的新物理学模型得到了对称破缺的力学方程，可以应用到物理、化学、生物、生态、经济、社会、心理等不同学科，描述结构、组织、生命、社会等复杂系统展示的现象。以拉鲁湿地复杂生态系统为例，本文的方法清晰地给出了生态系统结构的演化规律，论述了一个具有严格理论基础的完整分析复杂系统的模型，说明新的理论模型可以很好地应用到实际研究当中。

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[6] 邬焜。 信息哲学： 理论、体系、方法[M]. 北京： 商务印书馆， 2005: 424.

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人类正被数据淹没，却饥渴于知识。面临浩瀚无际而被污染的数据，人们呼唤从数据中来一个去粗取精、去伪存真的技术。而数据挖掘就是从大量数据中识别出有效的、新颖的、潜在有用的，以及最终可理解的知识和模式的高级操作过程，所以数据挖掘也可以说是一个模式识别的过程，因此模式识别领域的许多技术经过一定的改进便可以在数据挖掘中起重要的作用。计算智能(Computational Intelligence-CI)方法是传统人工智能(Artificial Intelligence，AI)的扩展，它是模式识别技术发展的新阶段[1]。

科学家预言：“21世纪，人类将从经典信息时代跨越到量子信息时代”。创立了一个世纪的量子力学随着20世纪90年代与信息科学交叉融合诞生的量子信息学，已成为量子信息时代来临的重要标志[2]。量子计算智能导论作为信息科学、计算机科学、智能信息处理、人工智能等相关专业的研究生专业课程，已经在越来越多的高等学校开设。

由于量子计算智能是一门跨越包括物理学、数学、计算机科学、电子机械、通讯、生理学、进化理论和心理学等学科在内的深奥科学，因此量子计算智能导论的教学内容和侧重点的安排目前仍处在探索阶段，尤其作为研究生课程如何使得学生在掌握深奥理论的基础上结合实际应用，将理论转化为技术与工具，从而提高动手能力，这是每个研究生专业课任课老师的核心探索所在，因此就要求老师在授业解惑的同时关注前沿，以该学科的前沿领域为教学指引，进而更好的培养研究生主动探索知识的能力。

1教材选择

一本好的教材为教学起到了画龙点睛的作用，因此教材的选择即是老师对教学内容，教学目标和教学方法的选择。我们选择教材，期望该教材由浅入深、深入浅出、可读性好，具有系统性、交叉性、前沿性等特点。由于量子计算智能导论为全校研究生的专业课程，而量子计算智能是一门多学科交叉的综合型学科，因此我们要考虑到来自学校不同专业背景，以及在物理，数学，工程优化和进化理论基础有限的两难困境，所以首先选择了一本关于量子计算的英文原版书作为教材之一，Michael Nielsen等人所著的《Quantum Computation and Quantum Information》[3]，2003年高等教育出版社出版，该书全面介绍了量子计算与量子信息学领域的主要思想与技术。到目前为止，该领域的高速进展与学科交叉的特性使得初学者感到困惑而不易对其主要技术与结论有综合性的认识，而该书特色在于对量子机制和计算机科学给予了指导性介绍，使得那些没有物理学或计算机科学背景的学生对此也易于接受，为学生提供了详实的关于量子计算的物理原理和基本概念；另外考虑到这门课程面向研究生，无论将来他们是直接就业还是继续深造，都要注重实践动手能力的培养，要能够将自己所学的书本知识转化为技术和工具，去解决实际的工程和科研问题，因此我们还选择了另外一门书，由李士勇教授所著的《量子计算与量子优化算法》[4]，哈尔滨工业大学出版社于2009年出版，该书着重讲解了量子优化算法，为实际工程应用提供了新的思路，并启发大家在量子计算机没有走出实验室的今天，如何利用现有的数字式计算机构造具有量子特性的快速算法。当然考虑到全校研究生的专业知识背景不同，我们也推荐了中南大学蔡自兴教授等编著，2004年由清华大学出版社出版的《人工智能及其应用：研究生用书(第三版)》[5]，该书是蔡自兴为主讲教授的国家精品课程人工智能的配套教材，该本书中系统全面的讲解了高级知识推理、分布式人工智能与艾真体、计算智能、进化计算、群智能优化、自然计算、免疫计算以及知识发现和数据挖掘等近年的热点智能方法，从而辅助学生了解人工智能，以及人工智能如何发展到计算智能，使得学生全面认识学科的发展和传承性，为今后学习量子计算智能打下坚实的理论基础。

2教学内容

本课程从量子计算的基本概念和原理出发，重点讲解量子计算基础和基本的量子算法；并从量子优化算法拓展开来。该门课程我们安排了46学时，具体安排如下：第1章，量子力学基础(2学时)；第2章，量子计算基础(4学时)；第3章，基本量子算法(4学时)；第4章，Grover量子搜索算法的改进(4学时)；第5章，量子遗传算法(8学时)；第6章，量子群智能优化算法(8学时)；第7章，量子神经网络模型与算法(8学时)；第8章，量子遗传算法在模糊神经控制中的应用(8学时)。

3教学方法

3.1理论与实践相结合的教学方法

量子计算智能导论是一门多学科交叉的综合型学科。选课的同学来自全校，各个的专业背景不同，但是大家的共同需求是一样的，就是从课程中掌握一种用于解决实际问题的工程技术，但是工程技术的掌握也需要理论的支撑，因此我们在教学实践中总结出了一套方法，具体做法是将教学内容划分为：理论型和实践型。

理论型教学指的是发展完善的量子计算基本原理和方法。其内容包括：量子位、量子线路、量子Fourier 变换、量子搜索算法和量子计算机的物理实现等。而其中量子位、量子线路以及量子算法都是以量子相对论为基础的，这也是量子计算的本质原理，而较之我们熟悉的数字式计算机和计算方式有着本质的区别。我们在教学中由浅入深，通过PPT授课，采取理论与实例相结合的讲授方式。下面给出了一个我们在教学中的实例：将量子计算问题形象化。具体内容如下。

让我们想象一下下面这个问题。我们要找一条穿过复杂迷宫的路。每次我们沿着一条路走，很快就会碰到新的岔路。即使知道出去的路，还是容易迷路。换句话说，有一个著名的走迷宫算法就是右手法则――顺着右手边的墙走，直到出去(包括绕过绝路)。这条路也许并不很短，但是至少您不会反复走相同的过道。以计算机术语表述，这条规则也可以称作递归树下行。现在让我们想象另外一种解决方案。站在迷宫入口，释放足够数量的着色气体，以同时充满迷宫的每条过道。让一位合作者站在出口处。当她看到一缕着色气体出来时，就向那些气体粒子询问它们走过的路径。她询问的第一个粒子走过的路径最有可能是穿过迷宫的所有可能路径中最短的一条。当然，气体颗粒绝不会给我们讲述它们的旅行。但是 量子算法以一种同我们的方案非常类似的方式运作。即，量子算法先把整个问题空间填满，然后只需费心去问问正确的解决方案(把所有的绝路排除在答案空间以外)。这样以来，一个枯燥晦涩的量子算法就被很形象的解释，因此增强了学生的记忆也加深了理解，从而提高了学生的学习兴趣。

实践型教学指的是正在发展中的量子计算智能方法的热点问题。其内容包括：量子遗传算法，混沌量子免疫算法，量子蚁群算法，量子粒子群算法，量子神经网络模型与算法，和这些算法在实际工程优化中的应用。这部分内容属于本学科的前沿，但也是热点问题，因此这部分我们在教学中忽略理论推导，重点强调实际操作，在PPT课件中增加仿真实例的讲解；并在课下布置相应的上机操作习题，配合上机实践课程，锻炼学生的动手能力，同时也引导学生去关注这些前沿，从而培养他们的科研素养。

为了体现该门课的教学特点，我们在考核方式上，采取考试与报告相结合的方式，其中理论部分我们采取闭卷考试，占总考评分数的40%；实践部分采取上机技术报告考核，内容为上机实践课程布置的大作业，给出详实的算法流程图和仿真结果与分析，占总考评分数的40%；出勤率占总考评分数的20%。

3.2科研素养的培养与实践能力的提高

科研素养的最核心部分，就是一个人对待科研情感态度和价值观，科研素养的培养不仅使学生获得知识和技能，更重要的是使其获得科学思想、科学精神和科学方法的熏陶和培养。正如温总理说的那样：“教是为了不教，学是为了会学”，当学生将课本内容遗忘后，遗留下来的东西即是他们所具备的科研素养。因此，在教学中，我们的宗旨也是提高学生的科研素养，量子计算智能导论是一门理论和实践紧密结合的学科，该学科的发展日新月异，在信息处理领域的关注度也越来越高。在教学实践中，我们采用了上机实践和技术报告相结合的教学方式。掌握各种量子计算智能方法的原理和流程是这门课程教学的首要任务，因此学生结合各自研究方向实现量子智能算法在实际科研任务中的优化问题求解。在上机实践中，学生不仅要掌握该智能算法的流程而且重点关注学生对

自己科研任务的建模，学会系统分析问题，建立合理的数学模型，并给出理论分析。上机实践验收中，我们不但考察其结果展示，更增加了上机实践的技术报告，用来分析模型建立的合理性，从而培养学生对待科研问题的分析素养和建模素养。在技术报告中，我们要求学生给出几种可供参考的建模模型，并分析各自的优势，和选择这一解决方案的依据。由于量子计算智能导论是面向研究生开设的课程，在教学中，我们更佳关注其分析问题的能力，和解决问题的合理性的思考能力，从而培养学生的科研素养。

4结语

把教学当做一门艺术，是我们作为高校老师毕生追求的目标，如何做到重点讲透，难点讲通，要点讲清，这也是我们多年教学中一直关注的关键点。我们在教学中反对“灌输式”，强调“启发式”，以实际应用先导教学是非常可取的，也收到了良好的效果。量子计算智能导论是一门综合型交叉学科，且面向研究生开设，因此在教学实践中，我们十分重视学生科研素养的培养。通过上机实践和技术报告的形式引导学生积极动手，积极思考。希望这些教学中的点滴供同行们交流探讨。

参考文献：

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[5] 蔡自兴,徐光v. 人工智能及其应用:研究生用书[M]. 3版. 北京:清华大学出版社,2004.

Exploration on Introduction to Quantum Computational Intelligence

LI Yangyang, SHANG Ronghua, JIAO Licheng

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【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）15-0051-03

一 引言

基础课程改革的一个亮点是知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三者统一的三维目标。三维目标的提出已历时多年，笔者通过对十几所高等学校物理学师范生的培养计划的调查了解到，我国不少高等学校物理学师范生的课程设置还是跟不上基础课程改革的步伐，尤其在西部，有的一般大学物理学师范生的课程设置还停留在学科知识本位的传统课程观上。本文将选取西部某一般大学（以下简称X大学）与东部某985大学（以下简称D大学）2012年物理学师范生的教学计划进行具体的比较分析，以期给落后的课程设置以良好的启示。

二 比较分析

从整体上看，不含学校统一的公选课，D大学共开设68门课，共210.5学分，共4843学时，大于4年的总学时4320学时（每周按30学时计算），学生有选择的空间，由于实行了完全学分制，学生必须修满160学分；X大学共开设48门课，共150学分，共3148学时，小于4年的总学时4320学时，由于未实行学分制，学生只要修完安排的课程并考试及格就行，除学校统一的公选课外，学生没有选择的余地。

1.通识课程设置的比较

两所大学通识课程开设情况见表1。学生处理社会关系及交往合作能力的培养是由通识课程来实现的。D大学与X大学在这一模块的学分比例分别为36.9%和32.9%，主要区别是X大学开设了“某省省情”的课，它是地方政策，对培养地方社会经济建设人才具有十分重要的意义；但在计算机方面的培养力度不够，只开设了3门有关计算机的课，共计144学时。现代人称不懂电脑不能使用电脑进行学习、交流和管理的人是文盲，而大多数学生进大学时所具有的计算机知识不多，有的甚至不具备计算机知识，D大学正是根据这一实际情况和社会对人才的要求，共开设了7门有关计算机的课，共计414学时，加强学生计算机能力的培养。

2.学科课程设置的比较

两所大学学科课程开设情况见表2。从事中学物理教学必备的学科知识能力的培养是由学科课程来实现的。D大学与X大学在这一模块区别最大，学分比例分别为40%和51.3%，X大学学分比例超过了一半，偏重学科知识的培养，折射出课程设置者的学科知识本位思想，反映了课程设置者故步自封、懒于改革的落后思想。D大学则根据基础课程的改革，勇于探索。首先，D大学将力学、热学、电磁学、光学实验整合为便于管理、分层次教学的大学物理实验，它比传统的按知识板块划分实验课程更有利于知识板块之间的横向联系，有利于学生对物理学知识体系的全面认识，有利于学生全面看问题能力的培养。它针对传统实验课程中经典物理实验偏多而缺少综合性、设计性等实验而增设了这几方面的实验，有利于学生的综合能力、独立思考能力、创新能力、科研能力的培养。而近代物理实验重在进一步培养学生的创新能力，使学生从实验技术型向实验研究型方向转变，相比较，X大学在这一点的培养力度显得不足。其次，当代社会需要的是知识面广、综合能力强的复合型教师，学校的教育和课程设置要为学生毕业后不断进行知识和能力的更新打下坚实的基础，能力全面的要求和科学技术的飞速发展使得教学内容不断增加，而教学时数有限，这一矛盾也是课程设置所面临的问题。D大学不仅将理论力学、热力学、电动力学、量子力学整合为一门理论物理课，缩短了教学时数，从各类大学的师范专业主要是向社会输送合格的中小学教师，培养应用型人才这点来说，这种整合是合理的，同时也将力学、电磁学、热学、光学、原子物理的学时相应地减少。而X大学按知识板块开设四大力学的主要原因是有学生要考研，但X大学物理系自建校以来一共才考上5个硕士生，为满足少数学生考研的需求，应用开设选修课的方法，而不应用“一刀切”的方法因小失大。从学生自身的知识水平来看，尤其是X大学这类层次的学生，由于数学知识的缺乏和理解能力的不足，让他们分知识板块更深层次去学习四大力学是一件痛苦的事情，“学了一学期的量子力学，一点也不懂！”这是X大学的一个学生对量子力学学习的感叹，这种现象是普遍存在的。将四大力学整合为一门理论物理课，既重视了理论物理不同于普通物理的研究方法的培养，也降低了知识内容的难度，这种整合对层次较低的学生来说很有必要。另外，不少教师在教学中感觉到学生的数学知识掌握得不牢固，根据这一具体情况，D大学增加了高等数学的学时数。还有，D大学开设了23门选修课供学生选学，以拓宽学生的学科知识面。

3.教育课程设置的比较

两所大学教育课程开设情况见表3。组织有效的物理教育教学活动的能力的培养是由教育课程来实现的。D大学与X大学两所大学在这一模块的学分比例分别为23.1%和15.8%，区别也很大。

第一，必修课的比较分析。D大学与X大学这部分的学分比例分别为20.6%和5.1%。组织有效的物理教育教学活动的能力包含了教育内容的编制能力、分析教材的能力、表达能力、应用实践能力、创新能力、综合研究能力、集体指导能力、沟通能力、灵活应变能力等。从表3可看出，D大学通过开设有关的课程来培养学生组织有效的物理教育教学活动的能力。而X大学除了教育实习、毕业论文，没有其他教育专业的必修课，这是十分不合理的，有什么样的课程设置就培养什么样的学生，X大学这样的课程设置培养出来的学生在组织有效的物理教育教学活动的能力方面存在先天不足。

第二，选修课程的比较分析。首先，D大学开设了3门选修课，共6学分，选修4学分；而X大学开设了9门选修课，共17学分，选修17学分，学生没有选择的空间，选修课不是让学生选修的，而是由管理者选开的，有些课尤其是选修课被随意停开，如，2009级第七学期的物理学史就没开，甚至教育学也被停开过。其次，虽然说选修课与必修课同样重要，但事实上由于种种原因，选修课备受轻视，学生中流传着一句话：“必修课选逃，选修课必逃”，课程设置具有导向性，教育学、心理学、物理教学论等这些物理师范专业的核心课程得不到X大学学生的重视。另外，斯宾塞提出“什么知识最有价值？”是课程编制论的首要问题。X大学有些课的开设不是最有价值的，如，教师的语言修养在极大程度上决定着学生在课堂上脑力劳动的效率，为培养学生的表达能力，D大学开设教师口语，X大学开设普通话，诚然，普通话是教师口语的基础，但这应是小学阶段要完成的培养任务。因此，在学校学时数有限的情况下，师范专业开设教师口语更合理更有价值。

三 抛砖引玉提建议

1.整合物理课程，整改物理教材

一方面将内容重复、研究方法相同的物理课程进行整合；另一方面重建概念，建立物理学知识的统一结构，从根本上解决物理知识总量不断增加，而教学时数有限的矛盾，这一点，德国已走在了前面，值得我们借鉴学习。

2.重视专业英语，进行分层次教学，增设其他语种的外语课

在中小学受到良好英语教育的学生，应具有良好的听、读、写、查能力。扩大词汇量，学习专业英语应是非英语专业的学生在大学期间的学习任务。针对我国不同区域的中小学英语教育水平存在着较大差异，学生进大学时英语能力参差不齐的实际情况，将英语进行分层次教学，以满足不同层次学生的不同需求。同时，增设其他语种的外语课程供学生选修，外语学分控制在4～6学分。

3.取消必修与选修之别

从根本上同等重视每一门课程。必修意味着强制性，取消这种强制性，让学生根据自身的需求、兴趣爱好、教师教育教学能力的影响力度来自主选择课程修满所规定的学分。为让学生各方面的能力得到平衡发展，可将总学分按通识课程、学科课程、教育课程模块平均分配，即规定学生在每一课程模块上所要修满的学分即可。

4.加大物理教育教学能力及其研究能力的培养力度

增设师范性、理论性较强的课程，以提高学生的物理教育教学能力及其研究能力。如将师范性不强的心理学改为物理教学心理学，强调物理学习的心理过程和特点以及社会心理对物理教学的影响；增设物理教育研究方法提高学生撰写物理教育教学论文的能力等。

5.科学安排开课时间的先后顺序，进校开始做毕业论文，实习分两个阶段进行

传统的一通二学三教四实论的开课时序，同类课程开课时间太过集中，使学生觉得学习枯燥乏味，学习兴趣缺乏，学习效率不高。将通识课程、学科课程、教育课程根据课程间的相互依赖性科学搭配，科学分配开课时间的先后顺序，提高学习效率。如第一学期就开始进行毕业论文的选题研究工作，这样学生有较长的研究时间，更重要的是可以促使学生改变“中小学不做探究，大学也就不习惯研究”的不良习惯。教育实习可分两个阶段进行，第一阶段安排在二年级，第二阶段安排在四年级。第一阶段结束后，在中学物理实践教学技能研究教学中实施“课程行动研究”，学生在“课程行动研究”中检讨教学过程中的实际问题，并加以反思、评价，改变对问题的浅显理解，改变教法，提高教学品质，从而使学生的教学能力、研究能力得到切实的提高，相信再经历第二阶段的实习后学生可以自信地走上工作岗位，成为社会需要的合格人才。

篇（9）

文章编号：1005－6629(2011)02－0005－03　中图分类号：G633.8　文献标识码：B

传统的教学以课时为教学时间单位，以教材的自然章、节(专题、单元)的栏目为教学内容。这样的教学重视一个个知识点的突破，以知识点的积累构建学科体系和学科观念。由于教学过程中师生过于关注知识点学习目标和任务的完成。容易产生只见树木不见森林的心理效应，忽视相关知识点学习目标和任务的内在联系，不利于学科体系和学科观念的整体构建。单元教学则强调教学目标全面性和教学内容及教学过程系统性设计，以提高课时教学效益，增进学生学科体系和学科观念的整体构建。所谓教学单元就是指一个特定主题下相关教学目标、内容、过程的集合。单元教学指教师在对课程标准、教材等教学指导性资源进行深入地解读和剖析后，根据自己对教学内容的理解以及学生的情况和特点，对教学内容进行分析、整合、重组，形成相对完整的教学主题，并以一个完整的教学主题作为一个教学单元的教学。单元教学强调从单元整体出发设计教学，突出教学目标、内容和过程的整体性、联系性和发展性。因此，单元教学应从单元教学内容着手、从单元教学目标着眼、从单元教学策略着力。“三序融合”是单元教学内容设计的关键，观念建构是单元教学目标设计的核心，学生活动是单元教学策略设计的重点。

1　“三序融合”是单元教学内容设计的关键

课堂教学是一个多元的、开放的、动态的系统，它要求将“知识的逻辑发展顺序、教材的文本呈现顺序、学生的认知心理顺序”有机地融合起来确定教学内容和教学顺序。“三序融合”是单元教学内容设计的关键。

知识的逻辑发展顺序就是学科概念产生、发展、衍变的脉络。20世纪初，路易斯的“八隅律”理论从稀有气体最外层电子构型的稳定性出发。从共用电子对角度解释了一些分子的“化学作用力”。然而。路易斯结构式不能很好地表达分子的立体结构，也不能表达比传统的单键、双键、叁键更复杂的化学键。路易斯结构式中单键、双键、叁键的实质一直到量子化学建立后才得到合理解释。这种基于基态原子轨道重叠的量子化学模型，在说明很多分子或离子的立体结构时却无能为力。为此，为了解释分子或离子的立体构型，泡林(L.Pauling)以量子力学为基础提出了杂化轨道理论。1940年希吉维克(Sidgwiek)和坡维尔(Powell)在总结实验事实的基础上提出了一种简单的理论模型。用以预测简单分子或离子的立体结构。后来发展为价层电子对互斥模型。随着大量分子或离子的立体结构实验事实的积累，人们进一步发现分子或离子的组成、价电子总数与其立体结构和化学键特征的内在联系，提出了“等电子体原理”。这种基于类比思维的方法丰富了对未知分子或离子立体结构的认知。配位键则是经典价键理论的衍变，为解释配合物结构的多样性和复杂性，杂化轨道理论又得到进一步发展。

材的文本呈现顺序就是教学内容以不同栏目、顺序的叙述和表达方式。“分子的立体结构”是人教版《物质结构与性质》第二章“分子结构与性质”第二节教学内容，承接第一节“共价键”之后，后续第三节是“分子的性质”。教材上本节首先引导学生重温一些常见分子的结构和立体模型，并用“资料卡片”栏目丰富拓展学生对多原子分子立体结构的认识，感受“分子世界是如此形形”。在“科学视野”栏目提出“分子的立体构型是怎样测定的”，随后通过具体实例重点介绍了“价层电子对互斥理论”预测分子立体构型的基本概念、一般步骤。在“杂化轨道理论简介’’中，由经典价键理论说明甲烷的化学键与甲烷实际立体构型的矛盾，激发认知冲突，介绍杂化轨道理论的要点以及常见杂化轨道的类型与分子立体构型的关系。在“配合物理论简介”中，主要通过实验让学生感受配合物的存在和形成，通过具体实例认识配位键、配离子、配合物概念。而“等电子体原理”，则安排在第一节“共价键”之中。总体而言，这些物态化的教学内容之间缺乏内在的心理联系线索。照本宣科，难以与学生的认知心理相协同。

学生的认知心理顺序就是基于学生生活经验、学习经历以及与之思维水平和认知风格相适应的学习路径。在《化学1》和《有机化学》的学习中，学生已初步认识了一些常见分子的立体构型。在第一节“共价键”学习中，在从原子轨道重叠的角度分析氯化氢分子的形成时，学生能联想到水分子、氨分子的形成过程，产生与其立体构型不符的认知冲突，进而产生从基态碳原子的电子排布无法说明一个碳原子为什么能结合四个氢原子，更不能说明甲烷的正四面体立体构型的困惑。这些冲突和困惑正是杂化轨道理论引入的契机。在对比甲烷分子、氨分子、水分子的中心原子杂化方式与它们键角差异时，学生已接纳“相同的电子对斥力相同”、“不同的电子对斥力不同”、“孤电子对比成键电子对斥力大”等观念，这些都是“价层电子对互斥理论”的精髓。

学生探究欲的激发和知识的内在逻辑生长，是确定单元教学内容和顺序的根本依据。“认识共价分子结构的多样性和复杂性，能根据有关理论判断简单分子或离子的构型，能说明简单配合物的成键情况”是《高中化学课程标准》所要求的。结合课程标准和“三序融合”的教学内容设计思想，确定本单元教学内容和顺序为“杂化轨道理论简介”、“价层电子对理论”、“等电子体原理”、“配合物理论简介”。

2　观念建构是单元教学目标设计的核心

教学目标是指通过教师设计的有组织、有计划的教学活动，对学生身心发展变化的期望，是学习者通过教学后应该表现出来的可见行为的具体明确的表述。传统的教学目标设计关注课时目标的设计，往往过于重视知识和技能这些有形的、显性的目标范畴，不利于学生方法性、观念性这些高层次目标的实现。建构主义学习理论认为，学习是学生主动地将原有经验和新信息进行对比、分析、批判、选择和重建知识结构的过程，是观念(概念)的发展或改变，而不是新信息的简单积累。教学是为了促进学生从旧观念向新观念转变，教师的任务则是选择能有效促使学生发生观念转变的教学策略。所谓观念就是人们对事物概括性的、根本性的认识，它建立在知识、技能和方法层面，又是在这些层面上的凝炼和升华，对学生身心发展变化起着决定性和持久性的影响。因此，单元教学目标设计应重视教学目标的整体性、全面性，观念建构是单元教学目标设计的核心。

“分子的立体结构”教学单元要帮助学生建构哪些观念呢?

首先，理论的提出源于事实，并随着人们对事实的不断认识而发展、完善。在实际教学中，发现有些学生总是纠结于怎么知道碳原子采用了什么样的杂化方式?其实。杂化轨道理论的提出是基于对分子或离子立体构型的解释，人们并不能由此理论预知中心原子的杂化方式进而推演分子或离子的实际立体构型。分子或离子的立体构型是物质本身的固有性质，它只能通过实验的方法测知。从路易斯的“八隅律”理论到基态

原子轨道重叠的量子化学模型。再到以量子力学为基础的杂化轨道理论以及配位键理论。反映了人们对分子的“化学作用力”由现象到本质、由简单到复杂、由片面到全面不断深化的认识过程。

其次，理论模型是基于经验事实的概括，它不能反映事实的全部。“价层电子对互斥模型”作为一种简单的理论模型，用以预测简单分子或离子的立体结构，仅是在有限范围内具有正确性。实际教学中，有学生不自觉地将此模型迁移到多中心分子或离子甚至配合物中，反映了教学中学生对要领的内涵和外延理解不准确。“等电子体原理”的本质是一种类比思维，类比是推理的一种重要方式，是人们认识新事物或做出新发现的重要思维形式。但类比的结果是否正确，还需要经过实践检验。初学时，学生利用“等电子体原理”以二氧化碳的立体构型为原型判断二氧化硅的立体构型导致错误的结论，反映了理论被“泛化”的倾向。在教学的整个过程中，教师必须引导学生正确地面对“理论的有用性和理论的局限性”双重属性，这是一个具有化学学科特性和科学教育共性的普遍意义的问题。

3　学生活动是单元教学策略设计的重点

所谓教学策略，就是为了实现教学目标，完成教学任务所采用的方法、步骤、媒体和组织形式等教学措施构成的综合性方案。它是实施教学活动的基本依据，是教学设计的中心环节。学生是学习的主体，教学目的是把课程内容转化为学习主体的主体意识和主体能力，教学的整个过程就是为了学生主体性的发展和增强。因此，要把促进学生主动学习、自主学习作为教学策略设计的重点。这就要求把调动学生的内驱力放在首位，重在诱发学生的学习动机，激发浓厚的学习兴趣，形成积极的学习态度和良好的学习习惯；教师要关注教学过程的问题化，从学生的经验、生活出发，创设一定的问题情境，引导学生发现、分析、解决问题，为学生的自主发展提供时间和空间：要关注教学过程的活动化，通过组织多形式、多层次的课堂讨论、交流、辨论、竞赛、操作、演示等丰富多样的亲历活动来充实教学过程。

例如，在“杂化轨道理论简介”中可以H2O、NH3、CH4为例，从基态原子的原子轨道重叠角度形成的键角与分子的实际键角差异，产生认知冲突，设计以下问题：

(1)按基态原子原子轨道重叠的方式和角度，H2O、NH3分子的键角应为多少?为什么与H2O、NH3分子的实际键角有差异?

(2)按基态原子轨道的电子排布。1个碳原子能结合多少个氢原子?为什么1个碳原子能结合4个氢原子形成CH4分子?为什么CH4分子是正四体空间构型?

学生在强烈的动机和兴趣驱动下，较好地理解杂化轨道理论提出的缘由、要点和类型。

在“价层电子互斥理论”教学过程中进行诱导启发：为什么中心原子同为sp3杂化的CH4、NH3、H2O分子中的键角却不相同?

通过讨论、分析、比较，使学生感悟：分子中的键角或分子的几何构型主要取决于中心原子的价电子层中各电子对问的相互排斥作用。这些电子对在中心原子周围按尽可能互相远离的位置排布，以使彼此间的排斥能最小。还可以通过“气球游戏”，让学生在实践活动中得到启迪：当物体所占空间因素相同时，它们彼此趋向均匀分布；较大物体会“挤占”较小物体的空间。从生活中的实例类比，体会价层电子对互斥模型的合理内涵。

在“等电子体原理”的教学中。启发学生思考：我们已知CH4、NH3、H2O、BF3、BeCl2分子的空间构型分别为正四体形、三角锥形、折线形、正三角形、直线形，与这些分子空间构型相同的分子还哪些?为什么这些分子的空间构型相同?学生在寻找这些分子的过程中，水到渠成地归纳概括出：相同价电子总数且相同原子数的两个或两个以上的分子或离子，具有相同的结构特征(立体结构、化学键类型)。

从教学内容上讲，单元教学设计不再拘泥于教材固有章节顺序，改变以课本为中心，依据对课程标准的分析和学生的需要以及学科内在逻辑，统筹重组和整合优化教学内容体系；从教学目标上讲，单元教学设计在关注知识、技能目标的同时，更重视思想、观念这些高层次目标的达成；从教学策略上讲，单元教学设计更强调促进学生主动学习、自主学习的活动。如果说，课时教学设计侧重在微观层面完成具体的教学任务，那么。单元教学设计则在宏观层面完成一个主题的教学任务，因而更突出教学设计的整体性、联系性和发展性。

参考文献：

[1]王磊，黄燕宁，单元教学设计的实践与反思――以“氧化还原反应”教学单元为例[J].中学化学教学参考，2009(3)：9.

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二、物理教学内容现代化的思考

1. 告诉学生现代物理的研究成果

对于现代物理的定义，指从一八九六年铀的天然放射性被贝克勒尔发现以来所取得的物理研究成果.一九零五年，著名科学家爱因斯坦根据其研究创立了狭义相对论，在他与普朗克、波尔、海森伯、德布罗意、波恩、薛定谔等多人的共同努力下，实现了量子力学与量子论的创立.通过近半个世纪对核物理、原子物理的相关研究，人类在二十世纪四十年代便掌握了核能的奥秘，自此人类社会开始了“原子时代”的旅程.一九一六年，爱因斯坦提出受激辐射概念，推倒普朗克关于黑体辐射公式的相关论点.如今，在人们的日常生活中以及尖端科学研究、医学工业、军事、通信、教育、计算、艺术等各个方面都应用到激光技术.

2.让学生理解基础物理学的应用及其作用

物理的发展大大促进了现代科技的发展和提高.物理学在二十世纪发展了电子、原子能、计算机、激光等实业部门.在高技术领域中，物理学的应用有：电子计算机的诞生让人类劳动方式发生翻天覆地的变化，是人类智力解放的重要开创性举措；基因工程技术的发明，让人类开始进入以人类自身为代表的认识与改造的生命世界；人造地球卫星的发射，是人类活动开始突破地球限制向太空进军的重要标志；核电站的建立，让人们利用和开发原子能得以实现.物理学的发展同时也带动了其他学科的发展，比如地球物理、天体物理、生物物理以及化学物理等学科.

三、实施高中物理教学内容现代化的几点建议

随着社会的进步和科学的不断发展，现代文化、技术、科学取得了十分丰富的成果，由于选择的多样性，也给实施课程内容现代化带来了不同程度的困难，比如学科课程内容的完整性与经典内容的压缩性矛盾、有限学习时间与现代性内容增加的矛盾、现代教育思想观念与传统课程内容取舍的矛盾等.怎样解决这些矛盾，促进高中物理教学内容现代化的实现？结合新课程理念，以下是对实施物理教育内容现代化的一些建议.

1. 恰当选择课程内容

要让以上矛盾得以解决，在选择课程内容上应遵循时代性与基础性相统一的原则.在基础知识的选取上，应将对社会需求、对学生、对学科而言是必需的、具有真正意义上的基础知识精选出来，做到精中求简.比如质量守恒、动量守恒、场、波、电荷守恒、分子原子结构等的概念和原理是最基本，也是高中物理最核心的内容.同时，在选择现代化的课程内容上，要根据现代文化、技术、科学成果，从中选择和基础知识联系密切的、具有典型性与代表性的内容.如爱因斯坦广义与狭义相对论、微观客体二重性、量子物理与经典物理的连接桥梁是普朗克常量等内容，都是由经典物理学发展而来.

例如，物理学中“时间”是常见的物理量，那么什么是时间？为了让学生对“时间”更好的理解以及经典物理学对时间定义，教师可以利用多媒体设备来对教学过程中进行设计.首先，用多媒体展示介绍相关的计时装置，包含日、奎表、杆漏、刻漏、古董钟表、水平仪象台等.提问：不同计时方法对时间单位的要求也不同，大家知道时间单位都有哪些，是怎么区分的？其次，对时间单位进行介绍，包含年、月、日、时、分、秒等，同时，利用多媒体对相关单位的产生发展进行简介.第三，提问：到底什么是时间？由学生进行讨论后作答，教师对其进行补充.学生的回答一般为书上看到的或词典上查到的关于时间的概念，教师总结：我们发现时间的单位和物体的周期性运行是不可分割的，说明时间和物体的运动是相关的.比如，地球自转一周是一天，公转一周是一年，也就是说时间能够用物体的空间位置变化来度量.由此，可引出牛顿力学中含有时间的公式：s=vt、v=at等.