量子力学的重要性篇1
关键词：量子力学教学方法改革创新思维
量子力学是研究微观粒子运动规律的科学，自诞生以来它就成功地说明了原子及分子的结构、固体的性质、辐射的吸收与发射、超导等物理现象。作为物理学专业的专业理论课，量子力学在物理学专业中具有极其重要的地位。现代物理学的各个分支，如高能物理、固体物理、核物理、天体物理和激光物理等都是以量子力学为基础，并且已经渗透到化学和生物学等其他学科。同时量子理论还具有巨大的实用价值，半导体器件和材料、激光技术、原子能技术和超导材料等都是以量子力学原理为基础的。
通过对量子力学的学习，学生可以掌握现代科学技术最重要的基础理论，还可以提高科学素质和思想素质，但是量子力学中的概念和解决问题的方法与经典物理有着本质的不同。学生普遍反映量子力学抽象、枯燥、难理解、抓不住重点，学习起来非常困难。针对以上问题，我对教学进行了思考和探讨，采用了一些切实可行的措施，提高了学生的学习兴趣，使学生更好地掌握了量子力学知识，同时培养了学生的创新思维。
一、教学过程中存在的问题
在量子力学的教学过程中，我发现以下几个问题。
1.量子力学是一门十分抽象的课程，其中许多概念、原理都不好理解，并且量子力学从概念到解决问题的方法跟经典物理有着根本性的区别，但是很多学生习惯性地用经典的思想去理解量子力学，这样就不自觉地增加了难度。比如“波粒二象性”，经典物理认为波动性和粒子性是互不相关的、相互独立的，而量子力学认为波动性和粒子性是微观粒子同时具备的两种属性。
2.学习量子力学，数学知识是必不可少的。量子力学中有着繁杂的数学知识，例如，数学分析中的微积分，代数学中的矩阵论，数学物理方程的微分方程，复变函数，等等。在教学过程中发现，不少学生对已学过的数学知识掌握得不是很牢固，在推导公式的过程中忘记了公式所描述的物理内涵，影响了对量子力学知识的理解。
3.由于量子力学的课时紧张，教学过程中采用了传统的教学模式，由教师到学生的“单向传授”的教学形式。学生失去了主体地位，只能被动地接受知识，学习的兴趣和积极性不高，导致教学效率降低。
二、量子力学的教学方法改革
1.采用多种教学手段相结合的教学模式。由于量子力学的内容抽象难懂，又是建立在一系列基本假定的基础之上，不少学生很难接受，甚至认为这门课程没有用处。在量子力学的教学过程中，由单一的教师讲授过渡到板书、录像、课件、演示实验等各种手段相结合的教学模式，将图、文、声、像等信息有机地组合在一起，形象、直观、生动，容易激发学生的学习兴趣。同时，通过网络技术，学生可以享受到本校的教学资源，还可以突破空间的限制，享受到全国高水平的教学资源，从而丰富学生的资料库，也为各学校的师生讨论交流提供一个很好的平台。
随着科学技术的迅速发展，知识更新非常快。在教学中，教师应及时将与量子力学相关的科技前沿和高新技术引入教学中，介绍与量子力学密切相关的课题，阐明科学技术中所蕴含的量子力学原理。如我们在讲解一维无限深势阱时，将其与半导体量子阱和超晶格这一科学前沿相联系；在讲解隧道效应时，将其与扫描隧道显微镜相联系，进而介绍扫描探针操纵单个原子的实验。同时在教学中，我们理论联系实际，多介绍量子力学知识与材料科学、生命科学、环境科学等其他学科之间的密切联系，重点介绍在材料科学中的广泛应用，包括新材料设计、开发新材料、材料成分和结构分析技术等。通过这种方式，学生对这一部分的知识有了直观的认识，从而不再感到量子力学的学习枯燥无味，同时也提高了接受新知识、学习新知识的意识和能力。
2.结合数学知识，把物理情境的建立作为教学的重点。量子力学可以说无处不数学，这门学科对高级数学语言的成功运用，正是它高深与完美的体现。数学虽然加深了物理问题的难度，却维护了理论的严谨性和科学性。当然这不是要求老师从头到尾、长篇冗重地推演计算，合理地修剪枝杈既能让学生抓住重点，又免使学生感到量子力学只是数学公式的推导。对于学习量子力学的同学，可以着重于对物理概念的剖析和物理图像的描绘，绕过数学分析难点，通过简化模型、对称性考虑、极限情形和特例、量纲分析、数量级估计、概念延拓对比等得出结论。定量分析尽量只用简单的高数和微积分、常见的常微分方程，对复杂的数学推导可以不做讲解，只对少数优秀生或感兴趣的同学个别辅导。例如，在求解本征方程时，只介绍动量、定轴转子能量本征值的求解；对无限深势阱情况，薛定谔方程可类比普通物理中的简谐振动方程；对氢原子和谐振子的能量本征值问题，只重点介绍思路、方法和结论，不作详细推导。
3.充分应用类比法，讲述量子力学。经典力学是量子力学的极限情况，在教授过程中，应尽可能找到“经典”对应，应用类比方法讲述量子力学中抽象的概念和物理图像，有助于正确理解量子力学的物理图像。用光的单缝、双缝衍射、干涉说明光的波动性，用光电效应、康普顿散射说明光的粒子性，运用这种方法有利于学生掌握光的波粒二象性。在将量子力学与经典力学类比的同时，还要清楚量子力学与经典力学在观念、概念和方法上的区别。例如，经典力学用位矢、速度描述物体的状态，而量子力学用波函数描述系统状态；经典力学用牛顿第二定律描述状态变化，量子力学用薛定谔方程描述状态的变化。另外对于量子力学中的波粒二象性、态迭加原理、统计原理等都要与经典力学中的相关概念区分开来，类比说明，阐明清楚其真正内涵。
4.改变传统教学模式，采用以学生为主体的教学模式。量子力学的现代教学多以“教师讲授”为主，同时配合多媒体课件辅助教学，教学模式较传统教学有所变化，多媒体课件教学虽然能够在一定程度上激发学生的学习兴趣，但仍然是“填鸭式”的教学法，没能真正地改变传统教学的弊端。因此在教学过程中，要避免课堂成为教师的一言堂，鼓励学生提问，激发学生的逆向思维和非规范性思维等，通过创设问题情境使师生互动起来，提高学生学习量子力学的积极性，加深学生对这门课程的理解。还要组织学生开展相关课题讨论，引导学生自主能动地思考，激发学生的学习兴趣。
三、结语
“量子力学”是物理类专业基础课程中教学的难点和重点，建立新的教学模式，有利于学生学习、理解和掌握这门课程。
参考文献：
［1］曾谨言.量子力学［m］.科学出版社，1997.
［2］周世勋.量子力学教程［m］.高等教育出版社，1979.
［3］胡响明.浅谈量子概念的理解［J］.高等函授学报（自然科学版），2004，（2）：29.
量子力学的重要性篇2
关键词：量子力学；教学改革；物理思想
作者简介：王永强（1980-），男，山西河曲人，郑州轻工业学院技术物理系，讲师。（河南?郑州?450002）
基金项目：本文系郑州轻工业学院第九批教学改革项目“《量子力学》课程体系与教学内容的综合改革和实践”资助的研究成果。
中图分类号：G642.0?????文献标识码：a?????文章编号：1007-0079（2012）20-0070-02
“量子力学”是20世纪物理学对科学研究和人类文明进步的两大标志性贡献之一，已经成为物理学专业及部分工科专业最重要的基础课程之一，是学习“固体物理”、“材料科学”、“材料物理与化学”和“激光原理”等课程的重要基础。通过这门课程的学习，学生能熟练掌握量子力学的基本概念和基本理论，具备利用量子力学理论分析问题和解决问题的能力。同时，这门课程对培养学生的探索精神和创新意识及科学素养亦具有十分重要的意义。然而，“量子力学”本身是一门非常抽象的课程，众多学生谈“量子”色变，教学效果可想而知。如何激发学生学习本课程的热情，充分调动学生的积极性和主动性，提高量子力学的教学水平和教学质量，已经成为摆在教师面前的重要课题。近年来，笔者在借鉴前人经验的基础上，结合郑州轻工业学院（以下简称“我校”）教学实际，在“量子力学”的教学内容和教学方法方面做了一些有益的改革尝试，取得了较好的效果。
一、“量子力学”教学内容的改革
量子力学理论与学生长期以来接触到的经典物理体系相去甚远，尤其是处理问题的思路和手段与经典物理截然不同，但它们之间又不无关联，许多量子力学中的基本概念和基本理论是类比经典物理中的相关内容得出的。因此，在“量子力学”教学中，一方面需要学生摒弃在经典物理学习中形成的固有观念和认识，另一方面在学习某些基本概念和基本理论时又要求学生建立起与经典物理之间的联系以形成较为直观的物理图像，这种思维上的冲突导致学生在学习这门课程时困惑不堪。此外，这门课程理论性较强，众多学生陷于烦琐的数学推导之中，导致学习兴趣缺失。针对以上教学中发现的问题，笔者对“量子力学”课程的教学内容作了一些有益的调整。
1.理清脉络，强化知识背景
从经典物理所面临的困难出发，到半经典半量子理论的形成，最终到量子理论的建立，对量子力学的发展脉络进行细致的、实事求是的分析，特别是对量子理论早期的概念发展有一个准确清晰的理解，弄清楚到底哪些概念和原理是已经证明为正确并得到公认的，还存在哪些不完善的地方。这样一方面可使学生对量子力学中基本概念和基本理论的形成和建立的科学历史背景有一深刻了解，有助于学生理清经典物理与量子理论之间的界限和区别，加深他们对这些基本概念和基本理论的理解；另一方面，可使学生对蕴藏在这一历程中的智慧火花和科学思维方法有一全面的了解，有助于培养学生的创新意识及科学素养。比如：对于玻尔理论，由于对量子化假设很难用已经成形的经典理论来解释，学生往往会觉得不可思议，难以理解。为此，在讲解这部分内容时，很有必要介绍一下玻尔理论产生的历史背景，告诉学生在玻尔的量子化假设之前就已经出现了普朗克的量子论和爱因斯坦的光量子概念，且大量关于原子光谱的实验数据也已经被掌握，之前卢瑟福提出的简单行星模型却与经典物理理论及实验事实存在严重背离。为了解决这些问题，玻尔理论才应运而生。在用量子力学求解氢原子定态波函数时，还可以通过定态波函数的概率分布图，向学生介绍所谓的玻尔轨道并不是真实存在的，只是电子出现几率比较大的区域。通过这样讲述，学生可以清晰地体会到玻尔理论的承上启下的作用，而又不至于将其与量子力学中的概念混为一谈。
2.重在物理思想，压缩数学推导
在物理学研究中，数学只是用来表述物理思想并在此基础上进行逻辑演算的工具，教师不能将深刻的物理思想淹没在复杂的数学形式之中。因此，在教学过程中，教师要着重于加强基本概念和基本理论的讲授，把握这些概念和理论中所蕴含的物理实质。对一些涉及繁难数学推导的内容，在教学中刻意忽略具体数学推导过程，着重于使学生掌握其中的思想方法。例如：在一维线性谐振子问题的教学中，对于数学方面的问题，只要求学生能正确写出薛定谔方程、记住其结论即可，重点放在该类问题所蕴含的物理意义及对现成结论的应用上。这样，学生就不会感到枯燥无味，而能始终保持较高的学习热情。
二、教学方法改革
传统的“填鸭式”教学法把课堂变成了教师的“一言堂”，使得学生在教学活动中始终处于被动接受地位，极大地压制了学生学习的主观能动性，十分不利于知识的获取以及对学生创新能力及科学思维的培养。而且，“量子力学”这门课程本身实验基础薄弱、理论性较强，物理图像不够直观，一味采取灌输式教学，学生势必感到枯燥，甚至厌烦。长期以往，学习积极性必然受挫，学习效果自然大打折扣。为了提高学生学习兴趣，激发其学习的积极性，培养其科学探索精神及创新能力，笔者在教学方法上进行了一些有益的探索。
1.发挥学生主体作用
除却必要的教学内容讲解外，每节课都留出一定的师生互动时间。教师通过创设问题情景，引导学生进行研究讨论，或者针对已讲授内容，使学生对已学内容进行复习、总结、辨析，以加深理解；或者针对未讲授内容，激发学生学习新知识的兴趣（比如，在讲授完一维无限深方势阱和一维线性谐振子这两个典型的束缚态问题后就可引导学生思考“非束缚态下微观粒子又将表现出什么样的行为”），[1]这样学生就会积极地预习下节内容；或者选择一些有代表性的习题，让学生提出不同的解决办法，培养学生的创新能力。对于在课堂上不能解决的问题，积极鼓励学生利用图书馆及网络资源等寻求解决，培养学生的科学探索精神。此外，还可使学生自由组合，挑选他们感兴趣的与课程有关的题目进行讨论、调研并完成小组论文，这一方面激发学生的自主学习积极性，另一方面使其接受初步的科研训练，一举两得。
2.注重构建物理图像
在实际教学中着重注意物理图像的构建，使学生对一些难以理解的概念和理论形成较为直观的印象，从而形成深刻的记忆和理解。例如：借助电子束衍射实验，通过三个不同的实验过程（强电子束、弱电子束及弱电子束长时间曝光），即可为实物粒子的波粒二象性构建出一幅清晰的物理图像；借助电子束衍射实验图像，再以光波类比电子波，即可凝练出波函数的统计解释；[2]借助电子双缝衍射实验图像，可使学生更易接受和理解态叠加原理；借助解析几何中的坐标系，可很好地为学生建立起表象的物理图像。尽管这其中光波和电子波、坐标系和表象这些概念之间有本质上的区别，但借助这些学生已经熟知和深刻理解的概念，可使学生非常容易地接受和理解量子力学中难以言明的概念和理论，同时，也可使学生掌握这种物理图像的构建能力，对培养学生的创新思维具有非常积极地作用。
三、教学手段和考核方式改革
1.课程教学采用多种先进的教学方式
如安排小组讨论课，对难于理解的概念和规律进行讨论。先是各小组内讨论，再是小组间辩论，最后老师对各小组讨论和辩论的观点进行评述和指正。例如，在讲到微观粒子的波函数时，有的学生认为是全部粒子组成波函数，有的学生认为是经典物理学的波。这些问题的讨论激发了学生的求知欲望，从而进一步激发了学生对一些不易理解的概念和量子原理进行深入理解，直至最后充分理解这些内容。另外课程作业布置小论文，邀请国内外专家开展系列量子力学讲座等都是不错的方式。
2.坚持研究型教学方式[3]
把课程教学和科研相结合，在教学过程中针对教学内容，吸取科研中的研究成果，通过结合最新的科研动态，向学生讲授在相关领域的应用以培养学生学习兴趣。在量子力学诞生后，作为现代物理学的两大支柱之一的现代物理学的每一个分支及相关的边缘学科都离不开量子力学这个基础，量子理论与其他学科的交叉越来越多。例如：基本粒子、原子核、原子、分子、凝聚态物理到中子星、黑洞各个层次的研究以量子力学为基础；量子力学在通信和纳米技术中的应用；量子理论在生物学中的应用；量子力学与正在研究的量子计算机的关系等，在教学中适当地穿插这些知识，扩大学生的知识面，消除学生对量子力学的片面认识，提高学生学习兴趣和主动性。
3.利用量子力学课程将人文教育与专业教学相结合
量子力学从诞生到发展的物理学史所包含的创新思维是迄今为止哪一门学科都难以比拟的。在19世纪末至20世纪初，经典物理学晴空万里，然而黑体辐射、光电效应、原子光谱等物理现象的实验结果严重冲击经典物理学理论，让经典物理学陷入危机四伏的境地。1900年，德国物理学家普朗克创造性地引入了能量子的概念，成功地解释了黑体辐射现象，量子概念诞生。1905年，爱因斯坦进一步完善了量子化观念，指出能量不仅在吸收和辐射时是不连续的（普朗克假设），而且在物质相互作用中也是不连续的。1913年，玻尔将量子化概念引入到原子中，成功解释了有近30年历史的巴尔末经验光谱公式。泡利突破玻尔半经典、半量子论的局限，给予了令玻尔理论不安的反常塞曼效应以合理解释。1924年，德布罗意突破普朗克能量子观念提出微观粒子具有波粒二象性，开始与经典理论分庭抗礼。[4]和学生一起重温量子力学史的发展之路，在教学过程中展现量子力学数学形式之美，使学生在科学海洋中得到美的享受，从精神上熏陶他们的创新精神。
4.考试方式改革
在本课程的教学中采用了教考分离，通过小考题的形式复习章节内容，根据学生的实际水平适当辅导答疑，注重学生对量子力学基础知识理解的考核。对于评价系统的建立，其中平时成绩（包括作业、讨论、综合表现等）占30％，期末考试占70％。从实施的效果来看，督促了学生的学习，收到了较好的效果，受到学生的欢迎。
四、结论
通过近年来的改革尝试，我校的“量子力学”教学水平稳步提高，加速了专业建设。2009年，我校“量子力学”被评为校级精品课程，教学改革成果初现。然而，关于这门课程的教学仍存在不少问题，如教学手段单一、与生产实践结合不够紧密等等，这些都需要教师在今后教学中进一步改进。
参考文献：
[1]周世勋.量子力学教程(第二版)[m].北京:高等教育出版社,2009.
[2]吕增建.从量子力学的建立看类比思维的创新作用[J].力学与实践,
2009,(4).
量子力学的重要性篇3
【关键词】量子力学；实验教学；改革
中图分类号：041文献标识码：a文章编号：1006-0278（2013）04-193-01
一、引言
作为现代物理学和现代科学技术的理论基础，量子力学将物质的波动性与粒子性统一起来，是研究微观粒子运动规律的物理学分支学科。很多教师在上课时只着重于讲授理论体系本身的知识，往往忽略了理论和实验的紧密联系，从而导致它的实验建设一直是本课程建设的薄弱环节。充分考虑到该门课程的性质和特点，我们在教学中借鉴了工科教学的模式重点围绕“培养学生物理应用的惯性意识与掌握量子力学基本概念和规律”的目标开展了三类不依赖于仪器设备和环境条件的实验，以切实贯彻“德育为先、能力为重”和“育人为本”的原则。
二、量子力学的实验教学
为了让学生从思想上接受并理解量子观念，在学习中透过复杂的数学计算深入理解量子力学的概念和规律，并能主动积极地思考、解决相关问题，我们构建了由思想、演示与创新性实验组成的课内课外教学平台，以辅助量子力学的理论教学过程。
思想实验，又称“假想实验”，是人类按照科学研究的实验过程在头脑中进行的发现和获取科学事实与自然规律的逻辑思维活动，是自然科学家和哲学家经常使用的一种十分有效的研究方法。由于不会受到主客观条件及仪器设备的操作限制，思想实验可以为学生的思维互动启发提供有利的平台。事实上，在量子力学建立与发展的过程中，很多思想实验都起到了重要的推动作用。例如作为量子力学的创始人之一，奥地利物理学家埃尔温・薛定谔提出了著名的“薛定谔之猫”的思想实验，它将量子理论微观领域中原子核衰变的量子不确定性与宏观领域中猫的生死联系在了一起，充分体现了量子力学的奇异性。通过在课堂教学中讲授诸如此类的思想实验可以给学生提供一个动脑“做”理论的机会，这样不仅可以使学生从理性的角度接受量子力学的基本思想并深入理解量子力学的基本概念和基本理论，还可以激发他们对课程的学习兴趣，在无形中培养他们的理性思维、逻辑思维、创新意识和推理能力。
演示实验，即教师在课堂上借助视频、计算机模拟等手段演示实验过程，展示物理现象，引导学生观察、思考、分析并得出结论的过程。量子力学的建立离不开很多重要实验的支撑，如黑体辐射、光电效应等。其中一些实验由于条件及经费的限制目前无法在实验室开展，所以我们可以充分利用丰富的网络资源及matlab等数学软件构建演示实验的平台，给学生提供一个动眼“做”理论的机会。一方面，通过播放演示实验的视频重现实验过程，加强引导学生对实验的条件、思路和方法等进行思考和分析，培养学生的实验素养和强化他们的实验技能，帮助他们增加感性认识，使他们体会科学的发展过程，克服抽象的物理图景给他们带来的困扰。另一方面，通过利用数学软件实现对量子力学课程中一些问题的静、动态数值模拟，将抽象的量子力学结果形象直观化，帮助学生透过复杂的数学公式推导深入、形象地认识微观粒子的特征，使他们深入理解量子力学的基本原理和基本概念，提高他们运用物理思想进行综合分析的能力。
知识的获得是为了更好地服务于实践，因此为了让学生能将量子力学中所学到的基本理论运用于实践，我们在该门课程的教学中还开设了创新性实验，为学生提供动手“做”理论的机会。首先教师在课堂的教学中始终贯彻科研促教学的思想，有意识地结合具体的教学内容进行近代物理前沿知识的渗透。然后鼓励学生根据自己的实际情况与兴趣并结合毕业论文自由组合选择相应的小课题在教师的指导下进行专题研究，同时对于一些学生在平时教学过程中反映出来的理解上比较模糊或难以理解的部分定期组织专题讨论。该类实验的开设为学生提供了实践的自由发挥空间，可以初步培养学生的数理分析能力与结合自己的兴趣自我发现问题并解决与专业相关领域实际问题的能力及撰写科研论文的能力，同时还增强了学生对量子力学课程学习的兴趣和团结协作精神。
量子力学的重要性篇4
关键词量子物理；现代信息技术；关系；原理应用
中图分类号：o41文献标识码：a文章编号：1671-7597（2013）15-0001-02
量子物理是人们认识微观世界结构和运动规律的科学，它的建立带来了一系列重大的技术应用，使社会生产和生活发生了巨大的变革。量子世界的奇妙特性在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量等方面发挥重要的作用，基于量子物理基本原理的量子信息技术已成为当前各国研究与发展的重要科学技术领域。
随着世界电子信息技术的迅猛发展，以微电子技术为基础的信息技术即将达到物理极限，同时信息安全、隐私问题等越来越突出。2013年5月美国“棱镜门”事件的爆发，引发了对保护信息安全的高度重视，将成为推动量子物理科学与现代信息技术的交融和相互促进发展的契机。因此，充分认识量子物理学的基本原理在现代信息技术中发展的基础地位与作用，是促进现代信息技术发展的前提，也是丰富和发展量子物理学的需要。
1量子物理基本原理
1）海森堡测不准原理。在量子力学中，任何两组不可同时测量的物理量是共扼的，满足互补性。在进行测量时，对其中一组量的精确测量必然导致另一组量的完全不确定，只能精确测定两者之一。
2）量子不可克隆定理。在量子力学中，不能实现对各未知量子态的精确复制，因为要复制单个量子就只能先作测量，而测量必然改变量子的状态，无法获得与初始量子态完全相同的复制态。
3）态叠加原理。若量子力学系统可能处于和描述的态中，那么态中的线性叠加态也是系统的一个可能态。如果一个量子事件能够用两个或更多可分离的方式来实现，那么系统的态就是每一可能方式的同时迭加。
4）量子纠缠原理。是指微观世界里，有共同来源的两个微观粒子之间存在着纠缠关系，不管它们距离多远，只要一个粒子状态发生变化，另一个粒子状态随即发生相应变化。换言之，存在纠缠关系的粒子无论何时何地，都能“感应”对方状态的变化。
2量子物理与现代信息技术的关系
2.1量子物理是现代信息技术的基础与先导
物理学一直是整个科学技术领域中的带头学科并成为整个自然科学的基础，成为推动整个科学技术发展的最主要的动力和源泉。量子力学是20世纪初期为了解决物理上的一些疑难问题而建立起来的一种理论，它不仅解释了微观世界里的许多现象、经验事实，而且还开拓了一系列新的技术领域，直接导致了原子能、半导体、超导、激光、计算机、光通讯等一系列高新技术产业的产生和发展。可以说，从电话的发明到互联网络的实时通信，从晶体管的发明到高速计算机技术的成熟，量子物理开辟了一种全新的信息技术，使人类进人信息化的新时代，因此，量子物理学是现代信息技术发展的主要源泉，而且随着现代科学技术的飞速发展，量子物理学的先导和基础作用将更加显著和重要。
2.2量子物理为现代信息技术的持续发展提供新的原理和方法
现代信息技术本质上是应用了量子力学基本原理的经典调控技术，随着世界科学技术的迅猛发展，以经典物理学为基础的信息技术即将达到物理极限。因此，现代信息技术的突破，实现可持续发展必须借助于新的原理和新的方法。量子力学作为原子层次的动力学理论，经过飞速发展，已向其他自然科学的各学科领域以及高新技术全面地延伸，量子信息技术就是量子物理学与信息科学相结合产生的新兴学科，它为信息科学技术的持续发展提供了新的原理和方法，使信息技术获得了活力与新特性，量子信息技术也成为当今世界各国研究发展的热点领域。因此，未来的信息技术将是应用到诸如量子态、相位、强关联等深层次量子特性的量子调控技术，充分利用量子物理的新性质开发新的信息功能，突破现代信息技术的物理极限。
2.3现代信息技术对量子物理学发展的影响
量子信息技术应用量子力学原理和方法来研究信息科学，从而开发出现经典信息无法做到的新信息功能，反过来，现代信息技术的发展大大地丰富了量子物理学的研究内容，也将不断地影响量子物理学的研究方法，有力地将量子理论推向更深层次的发展阶段，使人类对自然界的认识更深刻、更本质。近年来，随着量子信息技术领域研究的不断深入，量子信息技术的发展也使量子物理学研究取得了不少成果，如量子关联、基于熵的不确定关系、量子开放系统环境的控制等问题研究取得了巨大进展。
3基于量子物理学原理的量子信息技术
基于量子物理原理和方法的量子信息技术成为21世纪信息技术发展的方向，也是引领未来科技发展的重要领域。当前量子物理学的基本原理已经在量子密码术、量子通信、量子计算机等方面得到充分的理论论证和一定的实践应用。
3.1量子计算机——量子叠加原理
经典计算机建立在经典物理学基础上，遵循普通物理学电学原理的逻辑计算方式，即用电位高低表示0和1以进行运算，因此，经典计算机只能靠以缩小芯片布线间距，加大其单位面积上的数据处理量来提高运算速度。而量子计算遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息。计算方式是建立在微观量子物理学关于量子具有波粒两重性和双位双旋特性的基础上，量子算法的中心思想是利用量子态的叠加态与纠缠态。在量子效应的作用下，量子比特可以同时处于0和1两种相反的状态（量子叠加），这使量子计算机可以同时进行大量运算，因此，量子计算的并行处理，使量子计算机实现了最快的计算速度。未来，基于量子物理原理的量子计算机，不仅运算速度快，存储量大、功耗低，而且体积会大大缩小。
3.2量子通信——量子纠缠原理
量子通信是一种利用量子纠缠效应进行信息传递的新型通信方式。量子通信主要涉及：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等。从信息学上理解，量子通信是利用量子力学的量子态隐形传输或者其他基本原理，以量子系统特有属性及量子测量方法，完成两地之间的信息传递；从物理学上讲，量子通信是采用量子通道来传送量子信息，利用量子效应实现的高性能通信方式，突破现代通信物理极限。量子力学中的纠缠性与非定域性可以保障量子通信中的绝对安全的量子通信，保证量子信息的隐形传态，实现远距离信息转输。所以，与现代通信技术相比，量子通信具有巨大的优越性，具有保密性强、大容量、远距离传输等特点，量子通信创建了新的通信原理和方法。
3.3量子密码——不可克隆定理
经典密码是以数学为基础，通过经典信号实现，在密钥传送过程中有可能被窃听且不被觉察，故经典密码的密钥不安全。量子密码是一种以现代密码学和量子力学为基础，利用量子物理学方法实现密码思想和操作的新型密码体制，通过量子信号实现。量子密码主要基于量子物理中的测不准原理、量子不可克隆定理等，通信双方在进行保密通信之前，首先使用量子光源，依照量子密钥分配协议在通信双方之间建立对称密钥，再使用建立起来的密钥对明文进行加密，通过公开的量子信道，完成安全密钥分发。因此量子密码技术能够保证：
1）绝对的安全性。对输运光子线路的窃听会破坏原通讯线路之间的相互关系，通讯会被中断，且合法的通信双方可觉察潜在的窃听者并采取相应的措施。
2）不可检测性。无论破译者有多么强大的计算能力，都会在对量子的测量过程中改变量子的状态而使得破译者只能得到一些毫无意义的数据。因此，量子不可克隆定理既是量子密码安全性的依靠，也给量子信息的提取设置了不可逾越的界限，即无条件安全性和对窃听者的可检测性成为量子密码的两个基本特征。
4结论
量子物理是现代信息技术诞生的基础，是现代信息技术突破物理极限，实现持续发展的动力与源泉。基于量子物理学的原理、特性，如量子叠加原理、量子纠缠原理、海森堡测不准原理和不可克隆定理等，使得量子计算机具有巨大的并行计算能力，提供功能更强的新型运算模式；量子通信可以突破现代信息技术的物理极限，开拓出新的信息功能；量子密码绝对的安全性和不可检测性，实现了绝对的保密通信。随着量子物理学理论在信息技术中的深入应用，量子信息技术将开拓出后莫尔时代的新一代的信息技术。
参考文献
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量子力学的重要性篇5
关键词：物理情感教育
情感教育是整个思想道德工作的重要一环，在思想道德建设工作中处于非常重要的地位。学校是对青少年进行情感教育的主阵地，对学生进行情感健康教育，培养学生的健康人格，不仅仅是政治老师和健康教育处的义务，我们应当根据不同年龄段学生的心理特点，将情感健康教育适时地、有意识地、系统地渗透到每一门课的教学中去。物理学属于自然科学，它有丰富的物理学史知识，有趣的物理实验，可以陶冶学生的性情，激发学习兴趣，有助于学生健康心理的形成。
物理学科教学中渗透情感健康教育，对于物理教师来说是一项富有挑战性的工作，我们根据高中生的心理特点适时开展情感健康教育。
1、首先我们应营造和谐的师生关系
情感是人对客观事物是否符合自己需要所产生的态度和体验，是人的心理活动的一个重要方面。人在接触客观现实时，对现实中的现象总是持有这样那样的态度，产生不同的内心体验。当客观事物符合人的需要时，就会产生满意、愉快、热爱、欢乐等积极的情感体验；否则当客观事物不能满足人的需要的时候，就会产生忧伤、痛苦、厌恶、愤怒等消极的情感体验。例如：当学生取得好成绩时，或是成功解出了物理难题时，就会产生愉快的情绪；反之，则引起不愉快的情绪。情感是人类特有的一种心理现象。他的核心意义是作为一种心理过程，这种过程是反映客观事物与人自身需要之间的关系。与此同时，个体通过反映客观事物与自身需要的关系，通过一系列的态度体验而形成自己的各种性格特征，如态度、价值观、意志品质等。因此，我非常重视情感投资，设身处地与学生心理换位，想学生所想，释学生所疑，解学生所难，乐学生所乐，努力营造轻松和谐的教学氛围。建立民主、平等、友好的师生关系。教学中，我热心帮助每一位学生，缩短师生间的距离。消除学生对教师的紧张意识，使学生“亲其师，信其道”。同时，我尽量使课堂教学活动安排有张有弛，张弛结合，教学形式灵活多变，保证课堂气氛轻松活跃，消除学生的紧张情绪和压抑感。
2、利用物理学史陶冶高中生的性情
物理学史集中的体现了人类探索和逐步认识物理世界的现象、特性、规律和本质的历程，在高中物理教学过程中结合教材讲述物理学史，展现历史上物理学家探索物理世界奥秘的艰辛历程，以其中的欢乐、困惑、惊奇和哲理去感染学生。甚至为捍卫真理而献身的壮举，使学生懂得什么是高尚的追求。
3、以恰当的教学内容为载体，培养学生健康的心理素质
3.1通过牛顿运动定律的教学，培养学生正确的自我意识。
牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。该定律又叫惯性定律，指出了一切物体都具有惯性。“惯”，习惯的惯，有惰性、保持原来状态之意。由此让学生意识到：人，不仅仅从运动学角度看具有惯性，在成长过程中也具有“惯性”，总想保持原来状态而难得进步，甚至受阻力作用反而使原来状态变得更不理想。那么，如何才能取得进步呢？请学习感悟牛顿第二定律。
牛顿第二定律：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。即α∝，式中“F”为合力，此式同时反映了力是改变物体运动状态的原因。人的成长与此规律相通，要改变原来的状态，必须施加外力，作为前进的动力。如果没有动力或动力小于阻力，那么人就会落后，即存在反向的“加速度”；只有动力大于或等于阻力，人才可能取得进步，只有动力大于阻力，才能获得前进的加速度，使人朝着预期的目标发展。并且，随着人的质量增大，要获得与以前同样大的加速度，所需的动力更大。同学们应该理解和接受必要的学习压力和生活压力，并积极追求进步。
3.2通过物质波、光的干涉的教学，培养学生正确的人际关系。
物质波又叫德布罗意波，德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长λ=h/p（p为物体的动量，h为普朗克恒量）。物质波是一种概率波，即对单个粒子而言，其运动具有不可控制性和无规律性，只有大量粒子运动，其空间位置的概率才能形成美丽的干涉，衍射图样，反映妙不可言的波动性规律！
在光的双缝干涉实验中，调整实验装置，尽管每次只有一个光子通过狭缝，但是如果把双缝中的一个挡住，那么在感光屏上就不能出现干涉条纹，而重新出现单缝衍射图样。好像光子通过一个狭缝的时候能够“知道”另一个狭缝是否存在！
“团结就是力量”，集体的力量不只是个人力量的简单相加。乐于与人交往，能认可别人存在的重要性和作用，与人相处时，积极的态度（如友善、信任）总是多于消极态度（如猜疑、嫉妒），从而在社会生活中有较强的适应能力和较充分的安全感。
3.3通过原子能级的教学，培养学生积极稳定的情绪。
处于基态的原子，如果吸收能量后没有电离，而被激发跃迁到某一高能级态，高能级态是不稳的激发态，它将在短时间内向低能级态跃迁，同时放出一定频率的光子，光子的频率满足hν=e（ν为光子频率，e为两能级能量的变化量）。令人钦佩的是它向低能级态跃迁的方式不是一种，而是多种，种数满n=n（n-1）/2（n为高能级态的量子数），每一种都释放相应频率的光子，使其所发射的光子具有确定的谱线特征，还可用于光谱分析。
同学们的情绪，常常也会受各种矛盾激发而处于激动、不稳定的状态，此时可以借鉴原子能级跃迁的特点，合理地宣泄不良的情绪。保持愉快、乐观、开朗、满意等积极情绪占优势，使身心处于积极向上、充满希望的乐观状态。
3.4通过电磁场，光的波粒二象性的教学，培养学生完整的人格结构。
变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一的场，就是电磁场。电磁场由近及远向周围空间传播开去，就形成电磁破。电磁波可以承载各种需要的信号，成为人类通信、国防等事业的重要组成部分之一。
光同时具有波粒二象性。大量光子，频率低、波长长的光子，在传播过程中波动性较显著；少量光子，频率高、波长短的光子，在相互作用时，粒子性较显著。光子的能量与其频率之间的关系为e=hν，一份一份的光子能量e反映其粒子性，而频率v是波动性特征的物理量，这一关系揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系。
量子力学的重要性篇6
论文摘要：将量子化学原理及方法引入材料科学、能源以及生物大分子体系研究领域中无疑将从更高的理论起点来认识微观尺度上的各种参数、性能和规律，这将对材料科学、能源以及生物大分子体系的发展有着重要的意义。
量子化学是将量子力学的原理应用到化学中而产生的一门学科，经过化学家们的努力，量子化学理论和计算方法在近几十年来取得了很大的发展，在定性和定量地阐明许多分子、原子和电子尺度级问题上已经受到足够的重视。目前，量子化学已被广泛应用于化学的各个分支以及生物、医药、材料、环境、能源、军事等领域，取得了丰富的理论成果，并对实际工作起到了很好的指导作用。本文仅对量子化学原理及方法在材料、能源和生物大分子体系研究领域做一简要介绍。
一、在材料科学中的应用
（一）在建筑材料方面的应用
水泥是重要的建筑材料之一。1993年，计算量子化学开始广泛地应用于许多水泥熟料矿物和水化产物体系的研究中，解决了很多实际问题。
钙矾石相是许多水泥品种的主要水化产物相之一，它对水泥石的强度起着关键作用。程新等[1,2]在假设材料的力学强度决定于化学键强度的前提下，研究了几种钙矾石相力学强度的大小差异。计算发现，含ca钙矾石、含ba钙矾石和含sr钙矾石的al-o键级基本一致，而含sr钙矾石、含ba钙矾石中的sr，ba原子键级与sr-o，ba-o共价键级都分别大于含ca钙矾石中的ca原子键级和ca-o共价键级，由此认为，含sr、ba硫铝酸盐的胶凝强度高于硫铝酸钙的胶凝强度[3]。
将量子化学理论与方法引入水泥化学领域，是一门前景广阔的研究课题，它将有助于人们直接将分子的微观结构与宏观性能联系起来，也为水泥材料的设计提供了一条新的途径[3]。
（二）在金属及合金材料方面的应用
过渡金属(fe、co、ni)中氢杂质的超精细场和电子结构，通过量子化学计算表明，含有杂质石原子的磁矩要降低，这与实验结果非常一致。闵新民等[4]通过量子化学方法研究了镧系三氟化物。结果表明，在lnf3中ln原子轨道参与成键的次序是：d＞f＞p＞s，其结合能计算值与实验值定性趋势一致。此方法还广泛用于金属氧化物固体的电子结构及光谱的计算[5]。再比如说，nbo2是一个在810℃具有相变的物质(由金红石型变成四方体心)，其高温相的nbo2的电子结构和光谱也是通过量子化学方法进行的计算和讨论，并通过计算指出它和低温nbo2及其等电子化合物vo2在性质方面存在的差异[6]。
量子化学方法因其精确度高，计算机时少而广泛应用于材料科学中，并取得了许多有意义的结果。随着量子化学方法的不断完善，同时由于电子计算机的飞速发展和普及，量子化学在材料科学中的应用范围将不断得到拓展，将为材料科学的发展提供一条非常有意义的途径[5]。
二、在能源研究中的应用
（一）在煤裂解的反应机理和动力学性质方面的应用
煤是重要的能源之一。近年来随着量子化学理论的发展和量子化学计算方法以及计算技术的进步，量子化学方法对于深入探索煤的结构和反应性之间的关系成为可能。
量子化学计算在研究煤的模型分子裂解反应机理和预测反应方向方面有许多成功的例子,如低级芳香烃作为碳/碳复合材料碳前驱体热解机理方面的研究已经取得了比较明确的研究结果。由化学知识对所研究的低级芳香烃设想可能的自由基裂解路径，由guassian98程序中的半经验方法uam1、在uhf/3-21g*水平的从头计算方法和考虑了电子相关效应的密度泛函ub3lyp/3-21g*方法对设计路径的热力学和动力学进行了计算。由理论计算方法所得到的主反应路径、热力学变量和表观活化能等结果与实验数据对比有较好的一致性，对煤热解的量子化学基础的研究有重要意义[7]。
（二）在锂离子电池研究中的应用
锂离子二次电池因为具有电容量大、工作电压高、循环寿命长、安全可靠、无记忆效应、重量轻等优点，被人们称之为“最有前途的化学电源”，被广泛应用于便携式电器等小型设备，并已开始向电动汽车、军用潜水艇、飞机、航空等领域发展。
锂离子电池又称摇椅型电池，电池的工作过程实际上是li+离子在正负两电极之间来回嵌入和脱嵌的过程。因此，深入锂的嵌入-脱嵌机理对进一步改善锂离子电池的性能至关重要。ago等[8]用半经验分子轨道法以c32h14作为模型碳结构研究了锂原子在碳层间的插入反应。认为锂最有可能掺杂在碳环中心的上方位置。ago等[9]用abinitio分子轨道法对掺锂的芳香族碳化合物的研究表明，随着锂含量的增加，锂的离子性减少，预示在较高的掺锂状态下有可能存在一种li-c和具有共价性的li-li的混合物。satoru等[10]用分子轨道计算法，对低结晶度的炭素材料的掺锂反应进行了研究，研究表明，锂优先插入到石墨层间反应，然后掺杂在石墨层中不同部位里[11]。
随着人们对材料晶体结构的进一步认识和计算机水平的更高发展，相信量子化学原理在锂离子电池中的应用领域会更广泛、更深入、更具指导性。
三、在生物大分子体系研究中的应用
生物大分子体系的量子化学计算一直是一个具有挑战性的研究领域，尤其是生物大分子体系的理论研究具有重要意义。由于量子化学可以在分子、电子水平上对体系进行精细的理论研究，是其它理论研究方法所难以替代的。因此要深入理解有关酶的催化作用、基因的复制与突变、药物与受体之间的识别与结合过程及作用方式等，都很有必要运用量子化学的方法对这些生物大分子体系进行研究。毫无疑问，这种研究可以帮助人们有目的地调控酶的催化作用,甚至可以有目的地修饰酶的结构、设计并合成人工酶；可以揭示遗传与变异的奥秘,进而调控基因的复制与突变，使之造福于人类；可以根据药物与受体的结合过程和作用特点设计高效低毒的新药等等，可见运用量子化学的手段来研究生命现象是十分有意义的。
综上所述，我们可以看出在材料、能源以及生物大分子体系研究中，量子化学发挥了重要的作用。在近十几年来，由于电子计算机的飞速发展和普及，量子化学计算变得更加迅速和方便。可以预言，在不久的将来，量子化学将在更广泛的领域发挥更加重要的作用。
参考文献：
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量子力学的重要性篇7
关键词：体能主导体成分骨密度
中图分类号：G804文献标识码：a文章编号：1004-5643（2015）04-0067-04
1前言
随着现代科学技术向体育领域的不断深入，体育科学已发展成一门边缘科学，并成为竞技体育现代化的决定因素之一。竞技体育发展呈现出了其应有的特点――科技带头、训练作主，这就要求我们的运动队要不断寻求高科技研究成果来改造我们的训练，不仅是训练手段，而且是我们的整个训练过程均需要加以改进，从而可以顺应我们全新的竞技形式。可以说实施奥运争光计划，必须依靠科技的支持，这一点已经是不争的事实。要想快速提升运动员的竞技水平，必需依靠现在科技进步。这一点从许海峰为我国夺取第一枚奥运金牌就已经表现出来了，直到2012年我同体育健儿有伦敦奥运会上取得优异成绩，这些无不展现了我们同家经济、科技的发展对于我国竞技体育水平的促进作用。全运会是我国培养和发现奥运优秀运动员的大型综合性比赛，全运会上的金牌之争，实际上各省市经济和科技实力的较量。
山西省从2009年-2012年对省内摔跤、自行车、田径、柔道、游泳、举重、蹦床、跆拳道等十四个重点项目运动员进行了区分，对其体成分和骨密度的科技服务工作和科研测试进行了分析，全面了解和掌握不同项目运动员身体成分和骨密度的特点，初步对我省优秀运动员训练监控、机能评定指标与评价标准给予了界定，为运动员的训练、恢复和比赛提供客观数据和科研支持。
2研究对象与方法
2.1测试对象研究按项群理论，将山西省技能、体能主导类优势项目进行了区分，并做分组研究。凋查对象选定为2009年-2013年山西省举重、游泳、白行车、田径等重点项目运动员的体成分和骨密度进行科研测试和分析，以不同项目男、女运动员为测试组，对其相应指标所反应lJ的训练效果、训练安排以及训练量进行描述性分析。男、女运动员的基本情况详见表1、表2。
2.2测试仪器与方法
研究方法采用实验法，实验测试相应运动员的对应指标。测试仪器为体成分分析仪和超声骨密度仪。
（1）体成分测试方法
身体体成分（BC）指的是人体所含不同化学物质的组成成分比率，一般包括：脂肪、蛋白质、无机盐和水分等，这一指标可以反映出运动员机体生化组成及其机体的发育和涉取的营养状况这些因素的多重复合影响，本指标是体质研究的一项重要内容。换句话说，我们可以认为“身体成分”对运动员的运动能力、运动成绩甚至于其生理特性都存在很大的影响力。特别是体脂含量这一指标，更是反应了运动员的训练成果以及不同项群对运动员机体的影响。
体成分指标的标准化程度对于运动员保持最佳运动能力有很重要的生理意义，而且也可以有效观测者体重，并有针对性地安排训练。此外，人们现在对于运动员的体成分与运动能力之问的密切关系有了更深入的了解，运动项目、运动形式的差异对于运动员体成分的要求也是不同的。
本研究中对于体成分的测试，主要采用生物电阻抗分析法（Bia法），这一方法是利用多点点接触电极，多回路方法对人体成分进行综合分析，受试者饭后2小时进行测试。这一测试需要有专门的人员进行，测试过程也需要被测者去除体表的金属物质，测试过程要严格把关，以保证测试结果的真实有效。
（2）超声骨密度测试方法
活体骨骼代谢非常活跃，在病理条件下或者是在低温、低压等不同条件下有着不同的特征，这些不同特征变化导致了骨量的改变。基于这一原理，我们选用骨密度（BmD）这一指标来反应被测试运动员的训练任务。骨单位面积所含的骨矿物量我们称为骨密度，这一指标对于运动员的身体机能训练、恢复水平有着重要的生理意义，而且可以由这一指标的变化来防治运动损伤和对训练效果进行合理干预。
2.3统计方法
将获得的体成分和骨密度两项重要指标的数据录入excel电子表格，将对照组与实验组进行合理划分，然后采用Spss17.o软件对数据进行对比，用体成分与骨密度的生理意义解释训练效果。数据结果用X±s表示，两组之问比较采用独立样本t检验方法，p<0.05水平表示差异有统计学意义。
3结果与分析
对于不同项群的运动员区分为男、女两组进行测试与分析，可以比较明显地去除性别差异导致的成分差，更合理地表达出同一项群不同年龄区间运动员的身体成分和骨密度含量特征。
3.1不同项群男子运动员体成分随年龄变化情况分析
3.1.1体能主导类速度性项群男子运动员体成分随年龄变化情况
从表3可以看出，体能主导类速度性项群男子运动员在不同年龄阶段的体成分表现出不同特点，体能主导类速度性项群男子运动员体成分随年龄的增长，肌肉含量、脂肪含量都有不同程度的增加，而脂肪百分比变化不大，小于15%，mBi有所增加（
3.1.2体能主导类耐力性项群男子运动员体成分随年龄变化情况
耐力性项群男子运动员体成分对于这类型项目的影响是非常显著的，因此有必要对这一部分结果进行深入分析。
从表4中可以看出，体能主导类耐力性项群男子运动员体成分随年龄增长，体脂百分比呈现下降趋势，小于15%；Bmi保持在19.50-21.10之间。
3.1.3体能主导类快速力量性项群男子运动员体成分随年龄变化情况
该项群运动员体成分随年龄的变化受到项目影响比较明显，因此这一部分数据的准确性要求要更加严格，测试过程也需要格外注意。
从表5中我们可以看出，体能主导类快速力量性项群男子运动员体成分随年龄增加，肌肉含量、去脂体重均在增大，而体脂百分比变化不大（小于18%），Bmi高达27.9。这是长期专项力量训练，身体肌肉逐步发达的结果。
3.2不同项群女子运动员体成分随年龄变化情况分析
3.2.1体能主导类速度性项群女子运动员体成分随年龄变化情况
从表6可以看出，体能主导类速度性项群女子运动员体成分随年龄变化，肌肉含量呈现增加的趋势，脂肪含量、体脂百分比变化不大，体脂百分比均小于23%，这可以说明这一项群运动项目对女子运动员体脂的影响力较大；Bmi值均小于24。
3.2.2体能主导类耐力性项群女运动员体成分随年龄变化情况体能主导类耐力性项群女子运动员体成分随年龄变化情况，主要是肌肉含量增加，脂肪含量、体脂百分比的变化不是很大，均小于24%。体质指数小于22。
3.2.3体能主导类快速力量性项群女子运动员体成分随年龄变化情况体能主导类快速力量性项群女子运动员体成分随年龄变化，肌肉含量逐步增加，脂肪百分比变化的情况并不十分明显（小于26%）；Bmi值要小于25。
3.3不同项群运动员骨密度随年龄变化情况分析
3.3.1体能主导类速度性项群运动员骨密度的性别差异体能主导类速度性项群男、女运动员骨密度随着年龄增加而增大。骨密度值的增加，有利于运动员承担大负荷的运动训练，而且可以从图上看出，男子运动员骨密度的增长在17岁后超越了女子运动员的增长速度，这与人体生理发育的性别特性是相吻合的。
3.3.2体能主导类耐力性项群运动员骨密度的性别差异体能主导类耐力性项群男、女运动员骨密度随着年龄增加而增大，这一项群的男子运动员骨密度在15岁开始就超越了女子运动员，说明体能主导类耐力性项群运动员对于男子力量要求更加突出。
3.3.3体能主导类快速力量性项群运动员骨密度的性别差异
体能主导类快速力量性项群男、女运动员骨密度随着年龄增加而增大。
4结论与建议
（1）体能主导项群男子运动员随着年龄增长，身体肌肉含量逐渐增加，除速度性项群和快速力量性项群的体脂百分比变化较小以外，其余项群运动员均呈下降趋势。
（2）体能主导项群女子运动员随着年龄增长，身体肌肉含量逐渐增加，除难美性项群运动员的体脂百分比呈增加趋势以外，其余项群运动员的均变化不明显。
（3）体能主导项群男、女运动员骨密度值随着年龄的增长，基本上呈现出逐步增加的趋势，这与普通青少年的变化特征是一致的，符合人体生理发展一般规律。
（4）耐力性项群男子运动员的脂肪含量、体脂百分比、Bmi明显低于普通对照组，速度性项群的脂肪含量、Bmi明显低于对照组，快速力量性项群的肌肉含量、去脂体重、Bmi明显较高，快速力量性项群的运动员脂肪含量、体脂百分比也较高。
参考文献：
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analysisofShanxiathlete'sBodyCompositionandBonemineralDensityinthephysicalCapacityorientedadvantageousSports
ZhaoJunjieZhangGensheng
量子力学的重要性篇8
关键词:电子技术教学实践能力培养教学方法
电子技术实验教学是电子技术教学体系的一个重要组成部分,是学生能力培养的重要环节。通过实验教学,使学生加深对电子技术基本原理的理解,培养学生分析和解决问题的能力,实验教学水平的高低直接影响人才培养的质量。本文就如何提高实验教学质量进行以下几方面的探讨。
一、修订实验教材,优化教学内容
实验教材是学生学习、掌握、熟悉实验原理和操作过程的重要依据,对取得良好的教学效果、提高学生的动手能力起着重要作用。目前所用电子技术实验教材大部分是自编实验指导书或是实验项目生产厂家配送的实验指导书,实用性不强。实验教材应结合本校实际,基于注重基础、强化实践的原则保留一些最基本的验证性实验,增加综合性、设计性实验的比例。实验内容应注重吸收新理论、新技术、新工艺,使教材具备先进性和实用性。可将实验内容分为四个层次,即电子技术实验基础知识、基础性实验、综合性实验、设计性实验。实验项目兼顾电类和非电类不同专业教学要求以利于因材施教。
二、改进实验教学方法,加强学生能力的培养
实验是一种有目的的、操作性强的实践探索活动,也是培养学生创新能力的重要途径。实验的一个重要特点是“动手、观察、思考、感悟、发现”。要提高实验教学质量,既要充分发挥学生的主体作用,也不可轻视教师的主导作用。教师要有一套良好的教学方法,引导启发学生既要动手,更要动脑,使学生对实验产生浓厚兴趣和足够重视,提高其实验的积极性和主动性,并充分发挥想象力和创造力。
引导学生分析比较,提高应用能力。电子技术是一门实践性很强的课程,在实践过程中,学生会遇到很多自己无法解决的问题。这就必须要求指导教师能够耐心地进行指导和解答,在解答过程中培养学生的思维能力和操作技能,形成运用理论指导实践的能力。
如在常用仪器使用的实验中,教材上要求用指针式万用表测量交流电压有效值,然后分析误差。被测电压幅值有几个,几乎所有学生测量后发现测量幅值很小的信号时误差很大。为什么会出现这种情况呢?这个问题是指针式万用表测量固有的,由于整流二极管存在着固有的导通电压,所以在测量幅值较小的交流电压时,测量数据非常不准确。通过解决疑问,让学生明白了指针式万用表在测量幅值较小的交流电压时误差大,但测量幅值较大的交流电压时误差很小。然后,再要求学生用指针式万用表测量直流电压,或改用数字式万用表测量交流电压,或改用毫伏表测量交流电压,试比较结果,写出实验体会。通过一个简单的问题,可以使学生了解指针式万用表、数字式万用表和毫伏表测量方法的不同,并且学会合理地选用实验仪器。
三、注重理论指导实践,培养解决问题的能力
电子技术实验课不仅是一门动手能力很强的实践课,更是一门要勤于思考,用理论指导实践,用大脑指导手来主动解决问题的实践课程。在实验课中,我们发现很多学生只是照着教材中的步骤机械地动手做实验,不能正确判断实验数据的正误,也不会分析和解决实验中出现的不正常现象。我们的教学目的不是培养简单的操作工,而是培养有创造性的应用型人才,在实践中,应该注重培养学生学会用理论知识进行综合思维提高分析问题、解决问题的能力,同时,在实验过程中要教会学生用理论知识验证实验结果的正误,提高学习效率。
四、全面开放实验室,拓展教学空间
开放性实验教学给学生提供了灵活的实验时间和广阔的创新思维空间。在这种教学过程中,在教师的指导下,学生可以自选和组合实验仪器设备,自己确定实验方案,或延续课堂学习,或进行科技制作和科研活动。随着实验室的开放程度不断加大,实验仪器的耐用性、可靠性和精确性以及实验室的维护等问题就凸显出来,因而实验室维护小组应运而生。这样既分担了实验室技术人员的工作量,又为学习能力强的学生提供了更多的锻炼机会,帮助他们迅速提高操作技能和分析问题、解决问题的能力。
五、加强实验教学队伍建设,提高教师整体素质
首先教师要热爱自己的本职工作,具有较强的事业心和责任心,对学生认真负责,严格要求耐心指导;同时教师还必须具有教学、科研和技术开发的综合实力,必须紧跟电子技术的发展,不断学习新知识、新技术。因此,应定期组织教师培训,有计划地安排教师进行企业实践,为教师学习新知识、掌握新技术创造必要条件;经常组织教师相互听课,交流教学体会;定向培养,合理使用,科学考核,不断促进教学队伍整体素质的提高,适应教学发展要求。
六、结束语
当今电子技术的发展日新月异,新理论、新技术、新工艺不断涌现,因而电子技术教学的教学理念、教学体系、教学手段、教学方法也要与时俱进,不断改革和完善。每一位专业教师和技术人员要积极投入教学改革,勇于探索和实践,才能不断提高教学质量,为培养具有创新能力和实践能力的高素质人才做出应有的贡献。
参考文献:
1.王培元.电子技术实验教学随想.电气电子教学学报,2007.29.99
量子力学的重要性篇9
平时练习时，不要因为题目简单或情景单一而掉以轻心。
例1.一辆无轨电车以大小为2.0m/s的加速度从10m/s的速度开始匀减速行驶，那么8s后此车的位移是多少？
这是一种很常见的题目，此题运动简单，感性认识知识只是单一的匀变速直线运动，极容易直接把题目给出的条件代入匀变速直线运动的位移公式S=vt+at，得出的结果是s=16m。但理性上分析这种依摩擦而引起的机动车辆刹车问题，应考路虑实际问题。仔细分析知电车在5s末速度已减小到零，则在具体的解答过程中若用上述公式进行计算，则应取t=5s，得s=25m。此题告诉我们在解决不同问题时，要进行具体分析，绝对不能生搬硬套，否则稍不留意，即会出错。反思此题，摩擦力为被动力，当车辆停止运动时摩擦力消失。若引起物体做匀减速直线运动的力为大小不变的主动力即可直接代入匀变速直线运动的位移公式，进行求解。
例2.质量为m的钢球自高处落下，以速率V向上为向上碰地，竖直向上弹回，碰撞时间极短，离地的速率为V。在碰撞过程中，地面对钢球的冲量方向和大小为（）。
此题考查对冲量、动量定理的理解和应用。若生搬硬套定理的表达式，很容易错选C。但解题时一定要注意冲量、动量定理的矢量性，始末速度方向相反，故正确答案应为D。同时在计算过程中，必须考虑重力及重力冲量，当重力冲量比其它外力冲量很小时，或当重力比其它外力很小时，方可忽略重力及重力冲量，该题由于碰撞时间极短，所以mgt趋于零，故可以忽略重力冲量。若题目给定碰撞时间，一般不能忽略重力冲量。我们在解题时要仔细推敲概念、规律、定理、定律的内容本身，在遇到变化的情景时，才不至于束手无策，做到对具体问题具体分析，进行正确求解。
简单题目不能忽视，综合性较强的题目更需要精斟细酌，反复提炼。
例3.如图1所示，在S点的电荷量为q、质量为m的静止带电粒子，被加速电压为U、极板间距离为d的匀强电场加速后，从正中央垂直射入电压为U的匀强偏转电场，偏转极板长度和极板距离均为L。带电粒子离开偏转电场后即进入一个垂直纸面向里方向的匀强磁场，若不计重力影响，欲使带电粒子通过某路径返回S点，求：
(1)匀强磁场的宽度D至少为多大?
(2)该带电粒子周期性运动的周期t是多大?
本题涉及带电粒子在电场中的加速和偏转、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，是电磁学部分的重点内容，同时由于粒子在电场和磁场中的运动比较复杂，所以分析这类问题应是个难点。解决此题要有其认知过程：感性理性具体，并将这一过程的每一步认真分析、反复推敲，具体落实。
感性认识：要达到“欲使带电粒子通过某路径返回S点”的目的，必使带电粒子返到加速电场的瞬间，粒子速度为水平方向。理性分析：偏转电场不改变粒子的水平速度和匀强磁场中圆周运动中的有关对称规律，即：从同一直线边界射入的粒子，再从这一边界射出时，速度与边界的夹角相等。说明粒子在偏转电场往返的过程中水平速度相等。故粒子在两个电场的往和返的时间相等。具体解答：此题粒子运动过程较多，须采取化整为零的思想，复杂问题简单化，将整个过程分为几个子过程，各个击破。
子过程1、分析带电粒子在电场中的加速运动，宜用能量守恒定律(或牛顿定律)。子过程2、带电粒子在电场中的偏转可仿照处理平抛运动的方法对其运动进行正交分解，子过程3、带电粒子在匀强磁场中的圆周运动，则按如下“4步法”处理：①画出轨迹，②确定圆心，③确定半径，④计算时间。本题较好地将几个相关问题有机融合在一起，要求程序清楚，逐步分析，最后得出结论而解决问题，具有明显的过程性。对巩固所学、掌握方法帮助较大。同时此题的综合性较强，有利于弄清相关知识的内在联系，理解知识结构，理解知识的系统性和完整性，进而达到灵活变通、综合应用的目的，提高解题能力。
借助以上例题的分析，我们平时习题训练时，一定要养成良好的思维习惯，才能从题海中摆脱出来。由习题内容来引导思维，由内容所涉及的知识来检验思维，由解题过程来验证思维。只有这样，才能以小题量获得大效益。学生应结合概念、规律的特点，变换角度，学会从不同的视角去看问题，从不同的侧面去分析问题，以便对所学知识有一个全面的、透彻的理解。通过有意识的训练，澄清认识，明辨是非，克服缺点，不断进步。
量子力学的重要性篇10
近年来，许多人著书立说，认为当代物理学与东方哲学(包括中国与印度)之间存在着某种相似性。在本文中，作者将着重讨论它与中国哲学，特别是易哲学的共同点。易哲学主要源出于《易传》，该书是约在公元前3世纪编成的，传统的看法是由儒家编纂的，但从它的内容来看应该推测是由道家编纂的。
简单地把量子力学与易哲学做直接的类比，只能给出它们之间相同性的肤浅描述。为了把这种无定形的直觉变成为一种有价值的、具有透彻性的思想，必须要在本体论的层面上对二者进行深入的分析比较。本文作者试图在这一工作的基础上，融合量子力学与易哲学这两方面的思想成果，建立起一个崭新的哲学观，这一哲学观将会较好地对量子力学做出哲学上的诠释，同时也包含对易经哲学中的主要哲学思想进行科学化与形式化的转变。
2量子力学的本体论表述
2.1玻尔的哲学观
从经典物理学到量子力学，这一过渡对物理学观念产生了深远的影响。现在人们已清楚地认识到，经典物理学的原理仅适用于有限的范围，而且只是一种近似。经典力学的标准哲学诠释混淆了物理的现象与本体论的概念，并且与量子力学是不相容的。
尼尔斯·玻尔是在量子论出现时期的一位偏好哲学的著名物理学家。他对量子理论引起的哲学问题进行过深刻思考。玻尔关于量子力学的哲学观既深刻又有局限性，这源于他的方法学。他的方法学的中心部分是关于物理学概念体系的分析。他尖锐地指出，西方本体论的概念是对经验现象产生的概念体系的不适当的外推。玻尔的哲学观的局限在于，他的方法学过份强调了物理学中的经验基础而忽视了他分析中暴露出的量子力学含有的思想体系的内涵。
在他著名的科莫演讲中，玻尔陈述了量子论的基础：或许可以用所谓“量子假设”来表述，即一个基本的不连续性或更确切地说是分立性，存在于任何原子过程中。这对经典理论来说是完全陌生的，这一分界以普朗克的量子运动为标志。据此，他做出以下结论：量子假设表明，有关原子现象的任何观察，都不可避免地包含观察者与观察媒介的相互作用。
2．2相互作用原理
当然，玻尔自己很小心地避开了本体论的话题，也拒绝提出任何本体的假设，因为这样的假设违背了他的方法论的原则。虽然如此，因为上面说过量子力学包涵着新的思想材料，我们可以看见他的立场很含蓄地赞成了本体实体的存在。这是因为他的立场既要把观察描述成一种相互作用又要把在不同实验条件下对同一被观察物得出的现象的描述，作为对这一被观察物的互补性的信息。
需要一种新的本体论的原则，来描述本体与现象之间的关系。这个原则可取之于两个来源，一个是玻尔对观察与相互作用的观念；另一个是假设现象是本体与观测仪器相互作用的结果。这导致了相互作用原理：
现象是由于本体与观测媒介相互作用的结果。
相互作用原理将全面的现实分为两个领域：一个领域是本体现实，它与实验媒介相互作用，这一现实是独立存在于相互作用之外的；另一领域是指相互作用的结果，这是被称为现象的现实，相互作用使得这一现实可以被实验所感觉到。从这一理解出发，本体论的中心问题是探索这一本体现实的性质。
2．3通向本体论的三个步骤
建立量子力学的本体论哲学体系可以分为三个步骤。第一个步骤是给出这一概念的形式化的数学结构。薛定谔方程中的波函数概念是量子力学的中心形式化概念。玻恩的几率诠释符合了使波包与实验统一起来的需求，但是创造一个本体论的独立实在的概念需要完全不同的方法。由于薛定谔方程可以用来描述观测之间的真实变化过程，而符合薛氏方程的波包的量子力学的干涉有物质的结果，所以本文作者认为，薛氏方程所描述的波包概念是一个比较合适的用以建立本体论概念的形式化概念。
第二步，我们必须考虑，假如有实体满足该描述，为了真正的存在，它们还要满足什么样的其他条件。在目前情形下，我们必须考虑波包应具有怎样的本体性的性质才能得以存在，这即是说一个单独的波包不能做一个本体实体，我们必须考虑要加上怎样更多的性质去构成一个完备的本体实体。这一考虑的结果将会给波包一个实在性的诠释。具有波包的数学结构的真实存在，将与我们通常所认为的自然实体有着截然的不同。这一诠释需要一个全新的概念体系的框架。因此，诠释的问题，便是在波包的数学结构基础上，创造一个全新的范畴体系，来表达一个合适的本体实体概念。这一概念必须承认，实体在孤立时是非局域性的，而当与一个实验媒介发生系列相互作用后，便会成为局域的。根据这一要求，本文作者提出一个新的概念就是“双波包”的概念。双波包由正弦元波包与相调节子波包构成。这些概念将在下一章节里加以阐明。
第三步，是要建立一个普遍的哲学体系，使我们能够理解现实的一切，它将包含而又超出我们一开始所讨论的所有科学问题。这将导致对精神一类性质的问题的哲学探索，以及对双波包体系的哲学上的思考。后一问题是本文的主要重点，并将在“3”讨论，出于适当的动机，将在“2．5”对精神和意识问题做出一个粗略的描述。
2．4双波包
本体实体必须是某种真实波包，从而波包的形式体系可以用来描述它。构成这一波包的波可以认为是一组单色正弦元波。这样的波包是量子力学的群包的本体论的诠释。它所组成的各个单色正弦波不是真正的本体实体，但是为了构成真实的波包，它们必须具有一种似实非实的存在性质。它们没有现象上的存在，是因为它们自己本身不能有量子力学的干涉从而产生局域化而被观测到。可以说本体实体的原料不是正弦波而是正弦波之间的量子力学的干涉。
构成这波包的波，必然有很复杂的相互关联，这样波与波之间的干涉才能建立并保持下来。进一步，它们还必须具有一些特别的性质来造成它们的粒子现象。如果粒子现象是由于波包里的波之间的干涉被重新调节而形成的一个极限小结构，那么，这就可以用相关联的重新调节来解释群包的塌缩，就是粒子的出现。所以，在波包形成与塌缩时，便会通过相关联来建立或调节构成波之间的干涉。
在量子力学中，没有任何力可以在波包中调节一个单独的元波。所有的量子力学的力都表现于不可分割的基本粒子之间，不表现于一个基本粒子之内。因此，本文作者认为本体性的干涉实际上是通过一种比量子力学的力更复杂精巧的调节来实现。借鉴电磁相互作用与强相互作用中的光子与胶子概念，可以把这些干涉相应地解释为一种本体性的实体，即所谓的相调节子，因为它调节正弦元波的相位。
为构成一个波包，一大群的相调节子必须一齐配合起作用。所以，我们提出这大群调制子构成一个调节波包。没有相调节子来调节一群正弦元波，这群正弦元波就不能构成一个波包。因此正弦波包的存在依靠着相调节子波包的作用。所以本文作者认为，一个基本的本体实体，是由一对双波包构成的，它包含密切相关的正弦元波包与相调节子波包。双波包概念是建立在形式化量子理论基础上的本体论的中心概念。
2．5精神与意识
相互作用原理和双波包的本体论提供了一个基础，可以用来建立一个关于意识的解释性体系，而这一点用其他的量子论诠释是无法达到的。首先，我们利用相互作用原理把意识经验解释为本体现实与经验媒介、我们的感官相互作用的结果。这样的相互作用的概念是由相调制波包的相互作用的概念扩展而来的。其次，双波包的本体论让我们可以假定相互作用是相调节子波包，而非量子力学的群波包。因此，意识是本体实体的相调节子与人类的器官的相互作用结果。意识现象与它的相应本体现实分子的关系，与物质实体与它的相应本体现实分子的关系类似。当然，在进入相互作用中的本体现实分子的性质必须被诠释为如下两种不同的情形：进入物理作用的是正弦元波包，它是量子力学的群波包，可用薛定谔方程描述；有意识现象做结果的是相调节子波包，它不能用量子力学来描述。但是只是通过量子力学概念体系就能够发挥这个概念。在这两个范围内相互作用必然有性质上的不同。在物质的方面相互作用是波包的塌缩。在意识的方面，可以类似地称之为相调节子波包的塌缩。可是由于我们没有一个关于相调节子波包的决定性概念，这样说必然依旧相对地不明朗。无论怎样，这种概念在区分相互作用的来源与结果上有着重要的用处，正像在量子力学中一样。正如物质实体是现象，意识也是现象。它是本体实体与人类的器官的相互作用的结果，就像量子力学的粒子是本体实体与观察媒介的相互作用的结果一样。
现在，我们有了一个关于精神哲学的全新的概念体系。我们可以称其最高范畴为相调节子领域中的“心”或“灵”，它相应于传统上西方哲学对心与灵的理解。但我们必须注意，传统的解释有严重缺陷，因为人们把关于心和灵的本体的因素与意识的现象的因素混淆在一块了。现象的因素必须从本体论概念中抽出来，归到现象性的自我，即意识。心或灵概念中剩下的本体论的内容应该被诠释为一个相调节子波包系统。进一步地，相调节子除在解释量子力学的现实诠释上有重要作用外，它既给心以自然诠释也使心的概念自然化，并将它扩大到整个自然界。
总之，量子力学的双波包本体论使本体实体与现象实体之间有了本质上的区分。现象实体是本体实体与经验媒介相互作用的结果。本体实体与现象实体，都各有两个领域。现象实体的两个领域是意识和物质实体。本体实体的两个领域是物质的正弦元波包和非物质的相调节子波包。
3中国的本体论与量子力学
3．1双波包的本体论与西方本体论概念
现在我们必须把我们的注意力转向建立一个解释现实的普遍的哲学概念体系。纵观西方哲学概念，没有类似双波包理论的。西方哲学有二元论的传统，其中以笛卡尔为最。但是二元论与这里提到的双波包的二元性有根本上的不同。在二元论中，物质与精神两个领域是截然隔离的。这就是说，物质与精神这两个领域中的每一个别的实体，都有着独立的本体的存在。但是在双波包理论中，正弦元波包与相调节子波包只能互相关联地存在以构成独立存在的真实波包。在这里要强调，由逻辑观点来说正弦元波包与调节子波包是先于存在的，但它们本身不是这一本体论的真实存在，仅仅是构成真实存在的某种前提性的东西。
3．2双波包本体论与阴阳
笛卡尔的二元论深刻地影响了现代西方哲学和科学，但双波包本体论与它在结构上是完全不相同的。与双波包类似的本体论却主导了中国哲学近2000年，这就是易哲学。这种哲学根源于阴阳的原理；阴阳是《易经》中有关变化过程的东西。在阴阳及其变化的观念基础上形成了《易传》的宇宙论体系，这是此后所有哲学的基础，也是此后大多数儒家的本体论的基础。
阴阳的概念，来源于对自然现象中呈现的对立两方面的观察，并认为这是自然界存在与运行的基本动力。例如，男人与女人的对立被认为是产生生命与维系自然物种的力量。光与暗、热与冷代表循环变化的动力。当《易经》演变成为一个哲学体系时，阴与阳便成为本体论上的二元性的宇宙的原则。
这就是双波包与阴阳之间的类同之处。纯的阴与阳可以被认为是正弦元波与相调节子波。正弦元波与相调节子波单独地并不构成真实的存在，只有它们的混合交织才能构成波包，波包又构成双波包，就是构成真实实体。这十分近似于对阴阳的本体论解释的原理。阴和阳并不单独构成真实世界。自然中没有任何东西是纯阴或纯阳的。所有存在之物都是阴与阳相互交织的杂交体。本体现实是由两个不同的似实非实的领域组成，这两个领域的成分本身又不是真实的实体。这一命题是两者比拟的核心；但这抽象命题在两种不同的体系中却有着两种不同的具体内容。
3．3复杂性的两个层次
在《易经》体系里，八卦(经卦)有三爻，六十四卦(别卦)有六爻，别卦由两经卦组成，这是另外一项类比的根据。在双波包本体论与《易经》哲学中，真实存在的基本成分都是由两个部分组成：一个双波包包含了正弦元波包和相调节子波包，而一个有六爻的别卦是由二个有三爻的经卦组成的。这便产生了两个层次上的现象的复杂性，在《易经》中这一点被十分清楚地阐明了。把这一点应用到双波包情形上，对于一个深刻的哲学问题会产生十分有趣的观点。
《易经》把现实组成描述为两个阶段，其中基本的具体物象是由有三爻的经卦结构揭示出的，而事件以及关于变化运动的规律是由有六爻的别卦的结构揭示出的。《易传·系辞传(下)》说：“八卦成列，象在其中矣。因而重之，爻在其中矣。”
从双波包实在论的观点看，不同程度的复杂性的区分是十分有意义的。但是把这种区分看成是现象与变化之间的不同是错误的。最好是区分两个不同层次的复杂性的现象的领域，每一个层次又包含了相应的变化规则。
在20世纪，好多西方哲学家试图将意识现象归并到物质现象，两个层次的复杂性对这个归并方案导致了一个既新颖又深刻的观点。这一方案对西方的唯物论哲学家们一直是一个难于应付的问题。“现象”这个概念，在普通语言中，比在经典物理学中，是丰富多了。现象的本质在物理上处理为位置与动量这些东西，但是对某种层次的现象的彻底性的分析，并不适合去解释有目的的行为与主观经验这类现象。
使复杂性的层次性原理适应双波包理论的概念体系便会产生以下的解释。正弦元波包与物理中的物质联系在一起，相调节子波包与意识联系在一起。物理学的原理仅仅是作用在整个现象范围的一部分；而作用在这个有限的物理范围的原理比之作用在整个现象现实的原理要有限得多。任何包含人在内的变化必须包含相调节子对正弦元波的影响。这表明，物理只是现象现实的一部分的描述，在目的性可以被概括进描述之前需要引伸到相调节子范围。
双波包理论与易哲学的两种复杂性的二层次的原理有两个重要不同的地方。第一，组成《易经》的六爻别卦与两个三爻的经卦的性质是一样的，但是，组成双波包的两个成分是不同的，互补性的。第二，在《易经》的体系中阴阳的互相交织组成三爻经卦，经卦是独立的真正的现象，阴阳是现象界的原始原料，可是，在双波包理论中，正弦元波包与相调节子波包不是真正现象，只是现象界的原始原料，现象界是由它们的交织构成的。
3.4关于自然概念的含义
自然的含义在西方科学中与在易哲学中是不同的，在西方物理学中，自然是与能测量的自然属性联系在一起的，例如位置与动量，所以意识与目的的范畴被完全排斥在外。西方方法学的优点在于分离测量过程，这使得科学得以诞生。它的缺点是丢弃了现实中的一个十分重要的部分。
孕育了科学的哲学背景现在却成了它的绊脚石，因为它使科学与一个包括意识在内的全面世界不能相容。量子力学把经典物理的物质的本体论粉碎了。我们应当更进一步，希望能在量子力学的体系中发掘出能包含目的性在内的关于自然的观念。《易经》的一种方法做到了这一点，难以为西方的想象力所接受。双波包的本体论也做到了这一点，它是以科学哲学的理论方式来叙述的。
基于这一观点，可以得出结论：自然的概念应该包含目的性。物理学不包含它的原因在于它是限制于双波包的正弦波包的范围。双波包的哲学体系的相调节子波包却潜在的蕴涵了目的性的因素。这样自然化目的性的结果相似于《易经》的自然概念。可是在易经的体系中，三爻的经卦跟六爻的别卦都有目的性，不过是两个层次的。物理学的伟大成就证明自然界有一个非目的性的层次。这表明，在这个方面双波包理论的二层次的结构比《易经》优越。
3．5道的三个层面
关于自然的广义概念中，易经哲学强调一种整体性的原理，其中一个抽象的单一的自然的规则“道”可以在自然界中不同的实体与结构中有不同的表现。《易传·说卦》中说：“是以立天之道，曰阴与阳。立地之道，曰柔与刚。立人之道，曰仁与义。”道的三个自然层面可以解释为，一个统一的规则概括了物理、生命和目的性过程。这一点与西方的观念截然不同。西方哲学家对此进退两难：要么把目的性现象看成是物理过程(唯物主义)；要么把物理过程看成是目的性现象(唯心主义)；要么认为二者是完全地不相容(二元论)。为了把这一统一的原理引进现代的西方科学框架中，需要对非决定论与目的性做出新的解释，这将给予它们一个共同的基础核心。
3.6非决定论
双波包的本体理论既可以把自然的概念由物质现象扩大到意识现象，也可以对非决定论提出新的解释。在量子力学中，从决定论转换到非决定论，不会给出更深的哲学意义。
这是因为，量子力学不过是简单的而已。如果能给出一个物理上的解释，一个选择可以怎样从一些可能性中做出，那么在量子力学观念上这将不是非决定论了。可是相调节子的假设提出选择过程在量子力学描述的领域之外受到影响。
在双波包中，正弦元波包领域与相调节子波包领域在本体论上是截然分开的。相调节子波包对一个事件的影响，从本体论上而言，是在量子力学描述范围之外的。所以，这样讲并不矛盾：在物理上是非决定论的，但在更广的整个现实范围里却遵从某一选择。在这一意义上，物理现实只是本体的现实的一个部分而量子力学是它的完全性描述。这意味着，量子力学在玻尔与爱因斯坦争论的意义上是完全的，因为在它的范围内它是完整的；但在一个本体论的意义上说，它又是不完全的，因为它只是描述了本体现实的一个部分而已。
在单个粒子的量子体系中，选择由相调节子波包所决定，它从由波函数塌缩而致的可能性中做出选择，而这一塌缩过程在标准的量子力学看来是纯随机的。在两个粒子的情形中，例如在贝尔实验中所描述的那样，两个粒子的量子力学的干涉纠缠在一起以至两个事件的结果是相干的。这两个粒子的相调节波包也纠缠在一起了，这是一些相调节波包构成复杂组织的根据。在更复杂的系统中，相调节子波包之间的相互关联变得更强，逐渐地导致了生命、行为、意识和目的性。在更复杂的系统中，选择变得更复杂，更有效。量子力学的可能的观察结果的选择变为完全目的性的自由意志过程。这需要建立一系列的新概念，量子力学的选择是其中一个极端，自由意志是另一极端。这一系列新生的概念可以延伸至
包括意识与目的性，覆盖所有层次，而且必须在双波包的基础上给它们自然的诠释。
3．7目的性概念的广义化
在这一诠释下，相调节子在十分复杂的物理体系中于不同层次上发生作用。第一，它们有着纯物理的功能，用以调节正弦元波构成真实实在，也作为最基本的选择。第二，在包含生命在内的十分复杂的物理体系中，从无生命物质到生物体的构成过程，是一个更高级的规则；这是由相互关联的相调节子所构成的(关于所有的有关的物理粒子)。最后，考虑到人类行为的适应性和意识以及目的性的出现，更高级的相调节子过程必须构造出来。
在现代科学思想体系中，关于现象过程的三个层面的特性可以概括为一个单一的普遍的规则，它实现并应用在不同的形式中：物质实体的存在与稳定；生命从物质中演化出来；目的性行为从生命中产生出来。除了语言上的不同外，这一规则与道的三个层面的特性有共同之处，它们都给出了自然的一个图景，并且都强调一个单一的规则作用在不同的体系中，体现出不同的特性。