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課程改革倡導(dǎo)的創(chuàng)新思維觀念,無(wú)疑會(huì)引導(dǎo)教學(xué)方式的改變,教師隨著學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改變,重新建立一套創(chuàng)新教學(xué)模式,學(xué)生自主學(xué)習(xí),形成探究式學(xué)習(xí)方法,即從學(xué)科或現(xiàn)實(shí)生活中選擇正確探究目標(biāo)。在探究過(guò)程中,運(yùn)用實(shí)驗(yàn)操作、信息收集與處理、表達(dá)與交流等方式,解決問(wèn)題,從而培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力。 ¬
創(chuàng)新教育要求我們?cè)谝荒昙?jí)語(yǔ)文教學(xué)中,教師應(yīng)有的放矢的培養(yǎng)學(xué)生――創(chuàng)新思維,激發(fā)學(xué)生的探索興趣,引導(dǎo)學(xué)生樂(lè)學(xué)、活學(xué)、會(huì)學(xué),引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)語(yǔ)言,積累語(yǔ)言,運(yùn)用語(yǔ)言,為培養(yǎng)新型人才打好基礎(chǔ)。下面,結(jié)合《哪座房子最漂亮》一課教學(xué),談?wù)剛€(gè)人的粗淺認(rèn)識(shí)。 ¬
一、設(shè)置懸念,激情趣生
引發(fā)興趣,是激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的良好開(kāi)端,每一個(gè)孩子對(duì)新生事物極易產(chǎn)生好奇心,一旦疑意設(shè)置起來(lái),他們往往會(huì)得到結(jié)論,回去積極認(rèn)真的探求。如我在教學(xué)《哪座房子最漂亮》時(shí)(人教版一年級(jí)下冊(cè)第4課)我首先讓學(xué)生想一想:隨著我們生活水平的不斷提高,家家都蓋起了新房子,你知道誰(shuí)家的房子最漂亮嗎?學(xué)生們馬上會(huì)爭(zhēng)先恐后搶著發(fā)言,我抓住契機(jī),鼓勵(lì)同學(xué)們總結(jié)和歸納新課題,然后我說(shuō):??!有這么多漂亮的新房子,那么哪座房子最漂亮呢?讓我們趕快來(lái)讀課文去看看漂亮的房子吧!此時(shí),學(xué)生會(huì)迫不及待的翻開(kāi)書帶著濃厚的興趣認(rèn)真的研讀起來(lái),此時(shí)把“要你知足”演變成“我要知足”,學(xué)生的求知欲望被激發(fā)起來(lái)。 ¬
一、 巧用教材,培養(yǎng)想象
想象是創(chuàng)新之源、時(shí)間告訴我們想象的越豐富,對(duì)文章的深層含義的理解就越有創(chuàng)見(jiàn),因此,新課改教學(xué)要求我們充分挖掘教材想象因素作為一個(gè)重要內(nèi)容是有理論依據(jù)的。我在教《哪座房子最漂亮》這篇文時(shí),我抓住學(xué)生這樣一句話引導(dǎo)學(xué)生想象:課文是怎樣寫這個(gè)小村莊的?大家分分圍坐一起,熱烈的討論著,辨別著,補(bǔ)充著,同時(shí)有的學(xué)生用簡(jiǎn)筆畫畫出漂亮的房子??梢哉f(shuō),學(xué)生們展開(kāi)了想象的翅膀,已飛進(jìn)了課文的意境之中。 ¬
三、大膽質(zhì)疑,主動(dòng)探究 ¬
“學(xué)起于思,思源于疑?!睂W(xué)生有了疑問(wèn),才能進(jìn)一步去思考、無(wú)分析、去求索。教學(xué)時(shí),盡量避免學(xué)生機(jī)械的去接受知識(shí),而是引導(dǎo)學(xué)生大膽質(zhì)疑,并且引導(dǎo)學(xué)生逐步提高質(zhì)疑水平。當(dāng)學(xué)生有了疑問(wèn)后,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)去探索,教師不直接給與肯定或否定的答案?給學(xué)生有充分的思考和實(shí)踐機(jī)會(huì)。如讀完《哪座房子最漂亮》后,有的學(xué)生問(wèn):為什么我們的小學(xué)堂最漂亮呢?我讓學(xué)習(xí)好的學(xué)生回答,再讓大家一起認(rèn)定。最后,這名同學(xué)的問(wèn)題得到圓滿解決,而且還促進(jìn)了其他同學(xué)的思維。 ¬
四、發(fā)散思維,求異創(chuàng)新 ¬
【關(guān)鍵詞】量子力學(xué);教學(xué)方法;物理思想
“量子力學(xué)”是20世紀(jì)物理學(xué)對(duì)人類科學(xué)研究?jī)纱髽?biāo)志性貢獻(xiàn)之一,已經(jīng)成為理工科專業(yè)最重要的基礎(chǔ)課程之一,學(xué)生熟練掌握量子力學(xué)的基本概念和基本理論,具備利用量子力學(xué)理論分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。對(duì)提高學(xué)生科學(xué)素,養(yǎng)培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識(shí)及亦具有十分重要的意義。但是,量子力學(xué)理論與學(xué)生長(zhǎng)期以來(lái)接觸到的經(jīng)典物理體系相去甚遠(yuǎn),尤其是處理問(wèn)題的思路和手段與經(jīng)典物理截然不同,但它們之間又不無(wú)關(guān)聯(lián),許多量子力學(xué)中的基本概念和基本理論是類比經(jīng)典物理中的相關(guān)內(nèi)容得出的。思維上的沖突導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程時(shí)困惑不堪。此外,這門課程理論性較強(qiáng),眾多學(xué)生陷于煩瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)之中,導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣缺失。針對(duì)這些教學(xué)中的問(wèn)題,如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的熱情,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性,已經(jīng)成為擺在教師面前的重要課題。對(duì)“量子力學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)作一些合理的調(diào)整。
1 合理安排教學(xué)內(nèi)容
1.1 理清脈絡(luò),強(qiáng)化知識(shí)背景
從經(jīng)典物理所面臨的困難出發(fā),到半經(jīng)典半量子理論的形成,最終到量子理論的建立,對(duì)量子力學(xué)的發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行細(xì)致的、實(shí)事求是的分析,特別是對(duì)量子理論早期的概念發(fā)展有一個(gè)準(zhǔn)確清晰的理解,弄清楚到底哪些概念和原理是已經(jīng)證明為正確并得到公認(rèn)的,還存在哪些不完善的地方。這樣一方面可使學(xué)生對(duì)量子力學(xué)中基本概念和基本理論的形成和建立的科學(xué)歷史背景有一深刻了解,有助于學(xué)生理清經(jīng)典物理與量子理論之間的界限和區(qū)別,加深他們對(duì)這些基本概念和基本理論的理解;另一方面,可使學(xué)生對(duì)蘊(yùn)藏在這一歷程中的智慧火花和科學(xué)思維方法有一全面的了解,有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及科學(xué)素養(yǎng)。比如:對(duì)于玻爾理論,由于對(duì)量子化假設(shè)很難用已經(jīng)成形的經(jīng)典理論來(lái)解釋,學(xué)生往往會(huì)覺(jué)得不可思議,難以理解。為此,在講解這部分內(nèi)容時(shí),很有必要介紹一下玻爾理論產(chǎn)生的歷史背景,告訴學(xué)生在玻爾的量子化假設(shè)之前就已經(jīng)出現(xiàn)了普朗克的量子論和愛(ài)因斯坦的光量子概念,且大量關(guān)于原子光譜的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也已經(jīng)被掌握,之前盧瑟福提出的簡(jiǎn)單行星模型卻與經(jīng)典物理理論及實(shí)驗(yàn)事實(shí)存在嚴(yán)重背離。為了解決這些問(wèn)題,玻爾理論才應(yīng)運(yùn)而生。在用量子力學(xué)求解氫原子定態(tài)波函數(shù)時(shí),還可以通過(guò)定態(tài)波函數(shù)的概率分布圖,向?qū)W生介紹所謂的玻爾軌道并不是真實(shí)存在的,只是電子出現(xiàn)幾率比較大的區(qū)域。通過(guò)這樣講述,學(xué)生可以清晰地體會(huì)到玻爾理論的承上啟下的作用,而又不至于將其與量子力學(xué)中的概念混為一談。
1.2 重在物理思想,壓縮數(shù)學(xué)推導(dǎo)
在物理學(xué)研究中,數(shù)學(xué)只是用來(lái)表述物理思想并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行邏輯演算的工具,教師不能將深刻的物理思想淹沒(méi)在復(fù)雜的數(shù)學(xué)形式之中。因此,在教學(xué)過(guò)程中,教師要著重于加強(qiáng)基本概念和基本理論的講授,把握這些概念和理論中所蘊(yùn)含的物理實(shí)質(zhì)。對(duì)一些涉及繁難數(shù)學(xué)推導(dǎo)的內(nèi)容,在教學(xué)中刻意忽略具體數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程,著重于使學(xué)生掌握其中的思想方法。例如:在一維線性諧振子問(wèn)題的教學(xué)中,對(duì)于數(shù)學(xué)方面的問(wèn)題,只要求學(xué)生能正確寫出薛定諤方程、記住其結(jié)論即可,重點(diǎn)放在該類問(wèn)題所蘊(yùn)含的物理意義及對(duì)現(xiàn)成結(jié)論的應(yīng)用上。這樣,學(xué)生就不會(huì)感到枯燥無(wú)味,而能始終保持較高的學(xué)習(xí)熱情。
2 改進(jìn)教學(xué)方法
“量子力學(xué)”這門課程本身實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)薄弱、理論性較強(qiáng),物理圖像不夠直觀,一味采取傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué),學(xué)生勢(shì)必感到枯燥,甚至厭煩。學(xué)習(xí)效果自然大打折扣。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)其學(xué)習(xí)的積極性,培養(yǎng)其科學(xué)探索精神及創(chuàng)新能力,在教學(xué)方法上應(yīng)進(jìn)行積極的探索。
2.1 發(fā)揮學(xué)生主體作用
在必要的教學(xué)內(nèi)容講解外,每節(jié)課都留出一定的師生互動(dòng)時(shí)間。教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究討論,或者針對(duì)已講授內(nèi)容,使學(xué)生對(duì)已學(xué)內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)、總結(jié)、辨析,以加深理解;或者針對(duì)未講授內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的興趣(比如,在講授完一維無(wú)限深方勢(shì)阱和一維線性諧振子這
兩個(gè)典型的束縛態(tài)問(wèn)題后就可引導(dǎo)學(xué)生思考“非束縛態(tài)下微觀粒子又將表現(xiàn)出什么樣的行為”),這樣學(xué)生就會(huì)積極地預(yù)習(xí)下節(jié)內(nèi)容;或者選擇一些有代表性的習(xí)題,讓學(xué)生提出不同的解決辦法,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。對(duì)于在課堂上不能解決的問(wèn)題,積極鼓勵(lì)學(xué)生利用圖書館及網(wǎng)絡(luò)資源等尋求解決,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神。此外,還可使學(xué)生自由組合,挑選他們感興趣的與課程有關(guān)的題目進(jìn)行討論、調(diào)研并完成小組論文,這一方面激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性,另一方面使其接受初步的科研訓(xùn)練,一舉兩得。
2.2 注重構(gòu)建物理圖像
在實(shí)際教學(xué)中著重注意物理圖像的構(gòu)建,使學(xué)生對(duì)一些難以理解的概念和理論形成較為直觀的印象,從而形成深刻的記憶和理解。例如:借助電子束衍射實(shí)驗(yàn),通過(guò)三個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)過(guò)程(強(qiáng)電子束、弱電子束及弱電子束長(zhǎng)時(shí)間曝光),即可為實(shí)物粒子的波粒二象性構(gòu)建出一幅清晰的物理圖像;借助電子束衍射實(shí)驗(yàn)圖像,再以光波類比電子波,即可凝練出波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)解釋;借助電子雙縫衍射實(shí)驗(yàn)圖像,可使學(xué)生更易接受和理解態(tài)疊加原理;借助解析幾何中的坐標(biāo)系,可很好地為學(xué)生建立起表象的物理圖像。盡管這其中光波和電子波、坐標(biāo)系和表象這些概念之間有本質(zhì)上的區(qū)別,但借助這些學(xué)生已經(jīng)熟知和深刻理解的概念,可使學(xué)生非常容易地接受和理解量子力學(xué)中難以言明的概念和理論,同時(shí),也可使學(xué)生掌握這種物理圖像的構(gòu)建能力,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維具有非常積極地作用。
3 教學(xué)手段和考核方式改革
3.1 課程教學(xué)采用多種先進(jìn)的教學(xué)方式
如安排小組討論課,對(duì)難于理解的概念和規(guī)律進(jìn)行討論。先是各小組內(nèi)討論,再是小組間辯論,最后老師對(duì)各小組討論和辯論的觀點(diǎn)進(jìn)行評(píng)述和指正。例如,在講到微觀粒子的波函數(shù)時(shí),有的學(xué)生會(huì)認(rèn)為是全部粒子組成波函數(shù),有的學(xué)生會(huì)認(rèn)為是經(jīng)典物理學(xué)的波。這些問(wèn)題的討論激發(fā)了學(xué)生的求知欲望,從而進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生對(duì)一些不易理解的概念和量子原理進(jìn)行深入理解,直至最后充分理解這些內(nèi)容。另外課程作業(yè)布置小論文,邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外專家開(kāi)展系列量子力學(xué)講座等都是不錯(cuò)的方式。
3.2 堅(jiān)持研究型教學(xué)方式
把課程教學(xué)和科研相結(jié)合,在教學(xué)過(guò)程中針對(duì)教學(xué)內(nèi)容,吸取科研中的研究成果,通過(guò)結(jié)合最新的科研動(dòng)態(tài),向?qū)W生講授在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在量子力學(xué)誕生后,作為現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱之一的現(xiàn)代物理學(xué)的每一個(gè)分支及相關(guān)的邊緣學(xué)科都離不開(kāi)量子力學(xué)這個(gè)基礎(chǔ),量子理論與其他學(xué)科的交叉越來(lái)越多。例如:基本粒子、原子核、原子、分子、凝聚態(tài)物理到中子星、黑洞各個(gè)層次的研究以量子力學(xué)為基礎(chǔ);量子力學(xué)在通信和納米技術(shù)中的應(yīng)用;量子理論在生物學(xué)中的應(yīng)用;量子力學(xué)與正在研究的量子計(jì)算機(jī)的關(guān)系等,在教學(xué)中適當(dāng)?shù)卮┎暹@些知識(shí),擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面,消除學(xué)生對(duì)量子力學(xué)的片面認(rèn)識(shí),提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。
量子力學(xué)從誕生到發(fā)展的物理學(xué)史所包含的創(chuàng)新思維是迄今為止哪一門學(xué)科都難以比擬的。在20世紀(jì)初,經(jīng)典物理學(xué)晴空萬(wàn)里,然而黑體輻射、光電效應(yīng)、原子光譜等物理現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)結(jié)果嚴(yán)重沖擊經(jīng)典物理學(xué)理論,讓經(jīng)典物理學(xué)陷入危機(jī)四伏的境地。量子力學(xué)的誕生,開(kāi)啟了人類科學(xué)發(fā)展的新思維。開(kāi)展好量子力學(xué)的教學(xué)活動(dòng),在教學(xué)過(guò)程中展現(xiàn)量子力學(xué)數(shù)學(xué)形式之美,使學(xué)生在科學(xué)海洋中得到美的享受,有利于極大的提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),從精神上熏陶他們的創(chuàng)新精神。
【參考文獻(xiàn)】
[1]周世勛.量子力學(xué)教程[m].高教出版社,1979.
本書是玻姆力學(xué)的幾位追隨者,在他們幾十年研究工作的基礎(chǔ)之上,為推廣和普及玻姆力學(xué)而撰寫的一部專著。作者們認(rèn)為,玻姆力學(xué)是納入了隱變量概念的一種精確的物理理論,一種對(duì)于自然界量子描述的客觀理論,一種沒(méi)有量子哲學(xué)的量子理論。它堅(jiān)持了量子理論必須描寫客觀實(shí)在。其基本思想是粒子被一個(gè)波導(dǎo)引,在物理空間中運(yùn)動(dòng),這個(gè)波的波函數(shù)滿足薛定諤方程,而粒子在組態(tài)空間的運(yùn)動(dòng)由依賴于波函數(shù)的速度通過(guò)引導(dǎo)方程確定。本書從這兩個(gè)聯(lián)立方程出發(fā),詳細(xì)地闡述了玻姆力學(xué)在各個(gè)方面的應(yīng)用,它的相對(duì)論推廣以及如何獲取人們所熟知的量子力學(xué)規(guī)則。
全書內(nèi)容在第1章引言之后分成3部分,總共12章:第1部分為量子平衡,含第2-4章:2. 量子平衡和絕對(duì)不確定性起源;3. 量子平衡和量子理論中算符作為可觀測(cè)量的作用;4. 量子哲學(xué):鳥(niǎo)瞰科學(xué)推理。第2部分為量子運(yùn)動(dòng),含第5-8章:5. 通向經(jīng)典世界的七個(gè)步驟;6. 關(guān)于穿過(guò)表面的量子概率流;7. 關(guān)于玻姆力學(xué)中速度的弱測(cè)量;8. 從玻姆力學(xué)導(dǎo)出的拓?fù)湟蜃?。?部分為量子相對(duì)論,含第9-12章:9. 超面玻姆-狄拉克模式;10. 玻姆力學(xué)和量子場(chǎng)論;11. 沒(méi)有觀察者的量子時(shí)空:本體論行為和量子引力的概念基礎(chǔ);12. 實(shí)在性和量子理論中波函數(shù)的作用。
這是一部對(duì)近20年分布在各種期刊和書籍中的相關(guān)文章修改補(bǔ)充而成的高水平量子理論專著。作者選擇的內(nèi)容盡可能做到了全面和廣泛,概念準(zhǔn)確,推導(dǎo)簡(jiǎn)潔。全書自成一體,很便于有一定量子力學(xué)知識(shí)的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和自然哲學(xué)家閱讀。對(duì)量子理論的深刻含意和量子哲學(xué)感興趣的所有的教學(xué)及研究人員,特別是高年級(jí)的大學(xué)生和研究生,本書都是一本很有價(jià)值的參考書。
丁亦兵,教授
(中國(guó)科學(xué)院大學(xué))
乍看,題目好象哲學(xué)的。不屑哲學(xué),只談物理。
大量研究表明,目前為止的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)給出物質(zhì)世界準(zhǔn)確信息,物理學(xué)重要任務(wù)之一就在于找出這信息并揭示其內(nèi)在規(guī)律。遺憾的是,目前為止的理論(無(wú)例外)均未能如此。然而國(guó)內(nèi)外學(xué)界卻一致認(rèn)為理論物理大廈框架——《量子力學(xué)》已經(jīng)建成,剩下只是裝修和美化了。
但經(jīng)本文研究表明,《量子力學(xué)》對(duì)一些基本物理學(xué)問(wèn)題的實(shí)質(zhì)并不清楚,往往似是而非。然而《量子力學(xué)》卻娓娓動(dòng)聽(tīng)、夸夸其談,實(shí)則以其昏昏使人昭昭!請(qǐng)看事實(shí):
1.1 關(guān)于“量子化”根源問(wèn)題。
微觀世界“量子化”已被證實(shí),人們已經(jīng)公認(rèn)。但接踵而來(lái)的就是“量子化”根源問(wèn)題,又機(jī)制怎樣?這本是物理學(xué)根本任務(wù)之一。已有的理論包括愛(ài)因斯坦、玻爾、量子力學(xué)都未能回答。然而量子力學(xué)家們卻置這本職任務(wù)于不顧,翩翩起舞與數(shù)學(xué)喧賓奪主、相互玩弄!
就是說(shuō),《量子力學(xué)》是在未有弄清量子化根源前提下侈談“量子”的“科學(xué)”。其結(jié)果只能使原子結(jié)構(gòu)憑空量子化,量子化則成為無(wú)源之水,無(wú)本之木。這就是目前物理科學(xué)之現(xiàn)狀!
可有人,例如一位量子力學(xué)教授辯論時(shí)說(shuō):“量子化是電子自身固有屬性,陰極射線中的電子能量也是量子化的”。
雖然,這量子力學(xué)家利用了“微小量子”數(shù)學(xué)“極限”概念進(jìn)行詭辯,顯得很聰明,但卻誤了人類物理學(xué)前程!
不可否認(rèn)的事實(shí)是:陰極射線中的電子、X射線韌致輻射電子、高能加速器中電子或其它自由電子能量都連續(xù)可變,決不表現(xiàn)量子化!這無(wú)疑表明量子化不是電子自身固有屬性。那末,原子結(jié)構(gòu)中能量量子化必有其它原因。顯然這是基本物理學(xué)問(wèn)題,作為理論物理又是非弄清不可的問(wèn)題。其它科學(xué)例如數(shù)學(xué),由于任務(wù)不同尚可不必關(guān)心量子化根源問(wèn)題。然,作為理論物理決不可以!本文如下將準(zhǔn)確具體討論量子化根源問(wèn)題以及物質(zhì)世界又怎樣量子化的,并給出8位數(shù)字有效精度與實(shí)驗(yàn)完全相符的計(jì)算結(jié)果。 1.2 理論與實(shí)踐關(guān)系問(wèn)題
既然憑空將電子能量量子化,就難免臆造之嫌,所以《量子力學(xué)》就下意識(shí)往實(shí)驗(yàn)上靠――“符合”試驗(yàn)。然而,既下意識(shí)就難免拙劣,請(qǐng)看事實(shí):
世界著名理論物理第六冊(cè)——《量子力學(xué)》(文獻(xiàn) [1]) 中著:“量子力學(xué),可建立于數(shù)個(gè)基本假定上,大體上這些基本假定分屬兩大項(xiàng)……,兩項(xiàng)的假定便構(gòu)成一量子力學(xué)完整系統(tǒng)”。
這明確表明,量子力學(xué)就是建立在基本假定上的(種種猜測(cè))。“科學(xué)學(xué)”研究還表明:任何建立在基本假定上的東西都不可能是科學(xué)!然而量子力學(xué)家們卻娓娓動(dòng)聽(tīng)說(shuō):“量子力學(xué)是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的科學(xué)”。這不是彌天大謊么?!
文獻(xiàn) [1] 在建立對(duì)易關(guān)系:
pq -qp = (?/i)E ――――――――― (1)
時(shí)說(shuō):“這是一基本假定”。并告誡人們:“不可懂”!就是說(shuō)(1)式不能用任何數(shù)學(xué)——物理方法導(dǎo)出,即:不否認(rèn)這是一種猜測(cè)。然而,(1)式就是昭著世界的“波動(dòng)方程”的基礎(chǔ),也就是量子力學(xué)的理論基礎(chǔ)。
所以確切地說(shuō),量子力學(xué)就是建立在基本假定上的種種猜測(cè)。這分明表現(xiàn)的是量子力學(xué)家們主觀意識(shí)!
研究表明,量子力學(xué)所謂實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),首先在于德布羅意“物質(zhì)波”理論。認(rèn)真研究表明,物質(zhì)波究竟是什么?德布羅意本人未有弄清,后人至今仍未弄清,又怎能說(shuō)“建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上”呢?!
研究表明,量子力學(xué)的實(shí)際過(guò)程是:德布羅意對(duì)自然現(xiàn)象進(jìn)行一次連他自己也弄不清的抽象(猜測(cè))(以下證明),提出“物質(zhì)波”概念。量子力學(xué)對(duì)這不清的概念又進(jìn)行一次抽象(猜測(cè))(以下證明),提出“波函數(shù)”(Ψ)概念,并且通過(guò)一種算符將其作用到一個(gè)基本假定即(1)式上,便鑄成了著名的“波動(dòng)方程” ——量子力學(xué)的理論基礎(chǔ):
(h2/2m)2Ψ + (E-V)Ψ = 0 ――――― (2)
由于量子力學(xué)憑空引進(jìn)“波函數(shù)Ψ”,實(shí)際上就賦予了電子神奇性質(zhì)。正是這種神奇性質(zhì)使得量子力學(xué)具備了非凡詭辯能力。
1.3 量子力學(xué)詭辯倫理
1.3.1 關(guān)于理論基礎(chǔ)詭辯
以上及以下討論都證明,量子力學(xué)是,由于缺乏了解,錯(cuò)誤地估計(jì)了試驗(yàn)(以下嚴(yán)格證明),用了錯(cuò)誤的基本假定(不能由任何合理方法導(dǎo)出)而形成的,錯(cuò)誤理論。然而量子力學(xué)家們卻口口聲聲:“量子力學(xué)是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上地科學(xué)”。這分明是在詭辯,再加上社會(huì)意識(shí),量子力學(xué)又具備了狡辯能力。 1.3.2 關(guān)于物質(zhì)波的狡辯
對(duì)于“物質(zhì)波”概念,量子力學(xué) [1] 應(yīng)用了三個(gè)基本假定:其一假定“對(duì)易關(guān)系”即(1)式,由此構(gòu)成量子力學(xué)骨架;其二假定“測(cè)不準(zhǔn)原理”,由此編造了電子“幾率云”圖像;其三假定“波?;パa(bǔ)原理”,這種原理本身就是一種詭辯,因?yàn)椤安6笮浴眴?wèn)題目前仍屬困難不解的世界性難題。于是量子力學(xué)精心泡制出“波函數(shù)Ψ”并強(qiáng)加給電子。經(jīng)如此之假定,電子便具備了神奇性質(zhì)——量子力學(xué)家們的主觀意識(shí)。
然而“波函數(shù)”的物理意義究竟是什么?量子力學(xué)家們著實(shí)應(yīng)向人們交代清楚,遺憾的是任何學(xué)家都未能如愿。實(shí)際上對(duì)波函數(shù)Ψ的真實(shí)物理意義,量子力學(xué)家們也只是:你知、我知、天知、地知,凡人不可知。這分明是狡辯理論!
如果需要,量子力學(xué)(文獻(xiàn) [1])首先拿出:
2πa=n ―――――――――――――― (3)
很明顯式中 2πa是粒子中心軌跡。于是說(shuō),物質(zhì)波是粒子軌跡波動(dòng)。此說(shuō)極易征服初學(xué)者,但此說(shuō)問(wèn)題也易敗露。量子力學(xué)立即改變說(shuō)法,言(3) 式系近代物理概念,對(duì)此不能用經(jīng)典概念理解。于是又出現(xiàn):
1.3.3 關(guān)于“經(jīng)典”與“近代”狡辯
量子力學(xué)經(jīng)常炫耀是近代科學(xué)理論,已經(jīng)超脫經(jīng)典,又不時(shí)貶低經(jīng)典理論。
然而,以下討論完全證明:量子力學(xué)除了主觀臆造因素外,完全沒(méi)有離開(kāi)經(jīng)典物理一步,也未超出經(jīng)典物理一點(diǎn),就連波函數(shù) Ψ 的表達(dá)式(無(wú)例外)也完全是經(jīng)典數(shù)學(xué)和經(jīng)典力學(xué)關(guān)系式,并且以下用不可否認(rèn)的事實(shí)——量子力學(xué)所犯經(jīng)典錯(cuò)誤,表明量子力學(xué)連經(jīng)典理論也不通。所以,量子力學(xué)所謂超脫經(jīng)典,正在于一些基本假定連同主觀臆造。在此種意義上說(shuō),量子力學(xué)不僅超脫經(jīng)典,而且也超脫科學(xué)! 1.3.4 量子力學(xué)方法論狡辯
確切說(shuō),量子力學(xué)不能給波函數(shù) Ψ 做出完整的真實(shí)物理學(xué)定義,但在理論中卻輪番使用: ①波函數(shù) Ψ 表示粒子中心軌跡波動(dòng);②波函數(shù) Ψ 表示粒子出現(xiàn)幾率;③波函數(shù) Ψ 表示彌撒物質(zhì)波包三種概念。有了三種概念,又可各取所需,自然一切物理問(wèn)題都“迎刃而解”了。
然而,量子力學(xué)同時(shí)又“有權(quán)”輪番否定這三種概念。但卻不是自我否定,而是另一種需要——否定其它理論,其中包括真理。要指出的是,量子力學(xué)輪番使用三種概念,又輪番否定這三種概念,并不是在同一時(shí)間同一地點(diǎn)進(jìn)行的。因?yàn)閼?yīng)用一種概念的同時(shí)又否定這種概念,這是賣矛又賣盾的故事,連兒童都知道是蠢事。顯然量子力學(xué)家比兒童高明得多,這叫認(rèn)識(shí)方法狡辯。
似這樣,在哲學(xué)面前,用“建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上”量子力學(xué)可以蒙混過(guò)關(guān);其它科學(xué)由于研究任務(wù)不同,不會(huì)關(guān)心“量子化”根源,又由“領(lǐng)地”限制也無(wú)權(quán)過(guò)問(wèn)波函數(shù)的真實(shí)意義;量子力學(xué)又可各取所需輪番應(yīng)用和輪番否定①、②、③三種概念。于是,量子力學(xué)便以狡辯贏得了世界理論權(quán)威!
1.4 關(guān)于“符合”試驗(yàn)問(wèn)題
以下將證明,量子力學(xué)所謂符合實(shí)驗(yàn),實(shí)際上系對(duì)實(shí)驗(yàn)的猜測(cè)。量子力學(xué)很善于做貌似合理實(shí)則謬誤的猜測(cè)(以下揭示),并美其名曰“符合”試驗(yàn)。其實(shí),對(duì)實(shí)驗(yàn)的真實(shí)物理過(guò)程并不清楚,又何談相符呢?請(qǐng)看事實(shí):
基于玻爾理論的成功,量子力學(xué)作兩項(xiàng)重要推廣。 心理學(xué)原因,人們對(duì)這種推廣又愿意接受。然而卻出現(xiàn)本質(zhì)性原則錯(cuò)誤,請(qǐng)看:
1.4.1 量子力學(xué)推廣(一)
由于氫原子的試驗(yàn)電離能與玻爾理論真實(shí)能級(jí)相近,于是量子力學(xué)推廣為:
試驗(yàn)電離能 = 原子真實(shí)能級(jí) ―――――――――― (4)
將該式推廣到多電子原子中顯然很省力氣,但這是嚴(yán)重錯(cuò)誤。請(qǐng)看氦原子事實(shí):
試驗(yàn)(文獻(xiàn)[1])測(cè)得氦原子兩個(gè)電離能,這里分別用 E1,E2 表示為:
E1= 1.80(Rhc) = 24.58(ev) ―――――――― (5)
E2= 5.80(Rhc) = 79.01(ev) ―――――――― (6)
量子力學(xué)[1]認(rèn)為這就是氦原子的兩個(gè)真實(shí)能級(jí)。
若用 E玻 表示類氫氦離子基態(tài)能玻爾理論值,則
E玻 = 54.42(ev) ――――――――――――― (7)
顯然下式成立:
E2 = E1+ E玻 ―――――――――――――― (8)
該式明確表明 E2 不是氦原子的真實(shí)能級(jí),因?yàn)槠渲邪?E1 ,即第一電離能。
那么,實(shí)驗(yàn)值 E2 即(8)式表示什么物理內(nèi)容呢?
研究表明:要使氦原子第二電子電離,儀器必先付出能量 E1=24.58(ev) 先使第一電子電離,這好比代價(jià),氦原子于是變成類氫氦離子,其基態(tài)能為 E玻=54.42(ev)。要使它電離,儀器必須再付出與 E玻 相等的能量,才能使第2電子電離。那么儀器付出總能量必為 E2=E1+E玻,這就是氦原子電離實(shí)驗(yàn)真實(shí)過(guò)程,由此不難結(jié)論:
1.4.2 據(jù)電離實(shí)驗(yàn)本文結(jié)論
電離實(shí)驗(yàn)結(jié)論一:氫原子及類氫氦離子玻爾理論值正確。
電離實(shí)驗(yàn)結(jié)論二:目前電離能實(shí)驗(yàn)值 ≠ 原子真實(shí)能級(jí)。
電離實(shí)驗(yàn)結(jié)論三:所有元素最低能級(jí)皆為其類氫離子能級(jí),不存在比這更低的能級(jí)。 然而量子力學(xué)(文獻(xiàn)[1]、[3])卻競(jìng)相用“微擾法”、“變分法”乃至用修正核電荷方法逼近計(jì)算這氦原子的“能級(jí)”E2 :
E2= 5.80(Rhc) = 79.01(ev) ―――――― (9)
量子力學(xué)是描述微觀世界結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)與變化規(guī)律的物理科學(xué)。它是20世紀(jì)人類文明發(fā)展的一個(gè)重大飛躍,量子力學(xué)的發(fā)展引發(fā)了一系列劃時(shí)代的科學(xué)發(fā)展與技術(shù)發(fā)明,對(duì)人類社會(huì)的進(jìn)步作出了重要貢獻(xiàn)。
19世紀(jì)末,正當(dāng)人們?yōu)榻?jīng)典物理取得的重大成就而驚嘆不已的時(shí)候,一系列經(jīng)典理論無(wú)法解釋的現(xiàn)象一個(gè)接一個(gè)地發(fā)現(xiàn)了。德國(guó)物理學(xué)家維恩通過(guò)熱輻射能譜的測(cè)量發(fā)現(xiàn)的熱輻射定理。德國(guó)物理學(xué)家普朗克為了解釋熱輻射能譜提出一個(gè)大膽的假設(shè):在熱輻射的產(chǎn)生與吸收過(guò)程中能量是以hv為最小單位,一份一份交換的。這個(gè)能量量子化的假設(shè)不僅強(qiáng)調(diào)了熱輻射能量的不連續(xù)性,而且與輻射能量和頻率無(wú)關(guān)由振幅確定的基本概念直接相矛盾,無(wú)法納入任何一個(gè)經(jīng)典范疇。當(dāng)時(shí)只有少數(shù)科學(xué)家認(rèn)真研究這個(gè)問(wèn)題。
著名科學(xué)家愛(ài)因斯坦經(jīng)過(guò)認(rèn)真思考,于1905年提出了光量子說(shuō)。1916年,美國(guó)物理學(xué)家密立根發(fā)表了光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證了愛(ài)因斯坦的光量子說(shuō)。
1913年,丹麥物理學(xué)家玻爾為解決盧瑟福原子行星模型的不穩(wěn)定(按經(jīng)典理論,原子中電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)要輻射能量,導(dǎo)致軌道半徑縮小直到跌落進(jìn)原子核,與正電荷中和),提出定態(tài)假設(shè):原子中的電子并不像行星一樣可以在任意經(jīng)典力學(xué)的軌道上運(yùn)轉(zhuǎn),穩(wěn)定軌道的作用量fpdq必須為h的整數(shù)倍(角動(dòng)量量子化),即fpdq=nk,n稱之為量子數(shù)。玻爾又提出原子發(fā)光過(guò)程不是經(jīng)典輻射,是電子在不同的穩(wěn)定軌道態(tài)之間的不連續(xù)的躍遷過(guò)程,光的頻率由軌道態(tài)之間的能量差A(yù)E=hy確定,即頻率法則。這樣,玻爾原子理論以它簡(jiǎn)單明晰的圖像解釋了氫原子分立光譜線,并以電子軌道態(tài)直觀地解釋了化學(xué)元素周期表,導(dǎo)致了72號(hào)元素鉛的發(fā)現(xiàn),在隨后的短短十多年內(nèi)引發(fā)了一系列的重大科學(xué)進(jìn)展。這在物理學(xué)史上是空前的。
由于量子論的深刻內(nèi)涵,以玻爾為代表的哥本哈根學(xué)派對(duì)此進(jìn)行了深入的研究,他們對(duì)對(duì)應(yīng)原理、矩陣力學(xué)、不相容原理、測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系、互補(bǔ)原理、量子力學(xué)的概率解釋等都作出了貢獻(xiàn)。
1923年4月,美國(guó)物理學(xué)家康普頓發(fā)表了X射線被電子散射所引起的頻率變小現(xiàn)象,即康普頓效應(yīng)。按經(jīng)典波動(dòng)理論,靜止物體對(duì)波的散射不會(huì)改變頻率。而愛(ài)因斯坦光量子說(shuō)這是兩個(gè)“粒子”碰撞的結(jié)果。光量子在碰撞時(shí)不僅將能量傳遞而且也將動(dòng)量傳遞給了電子,使光量子說(shuō)得到了實(shí)驗(yàn)的證明。
光不僅僅是電磁波,也是一種具有能量動(dòng)量的粒子。1924年,美籍奧地利物理學(xué)家泡利發(fā)表了“不相容原理”:原子中不能有兩個(gè)電子同時(shí)處于同一量子態(tài)。這一原理解釋了原子中電子的殼層結(jié)構(gòu)。這個(gè)原理對(duì)所有實(shí)體物質(zhì)的基本粒子(通常稱之為費(fèi)米子,如質(zhì)子、中子、夸克等)都適用,構(gòu)成了量子統(tǒng)計(jì)力學(xué)——費(fèi)米統(tǒng)計(jì)的基點(diǎn)。為解釋光譜線的精細(xì)結(jié)構(gòu)與反常塞曼效應(yīng),泡利建議對(duì)于原子中的電子軌道態(tài),除了已有的與經(jīng)典力學(xué)量(能量、角動(dòng)量及其分量)對(duì)應(yīng)的三個(gè)量子數(shù)之外應(yīng)引進(jìn)第四個(gè)量子數(shù)。這個(gè)量子數(shù)后來(lái)稱為“自旋”,是表述基本粒子一種內(nèi)在性質(zhì)的物理量。
1924年,法國(guó)物理學(xué)家德布羅意提出了表達(dá)波粒二象性的愛(ài)因斯坦——德布羅意關(guān)系:E=hv,p=h/波長(zhǎng),將表征粒子性的物理量能量、動(dòng)量與表征波性的頻率、波長(zhǎng)通過(guò)一個(gè)常數(shù)h相等。