时间：2023-05-30 10:16:46
2012年诺贝尔物理学奖结果正式揭晓。10月9日，瑞典皇家科学院宣布，将2012年诺贝尔物理学奖分别授予法国物理学家塞尔日·阿罗什和美国物理学家戴维·瓦恩兰，以表彰他们在量子物理学方面的卓越研究。
这两位物理学家用突破性的实验方法，使单个粒子动态系统可被测量和操作。他们独立发明并优化了测量与操作单个粒子的实验方法，而实验中还能保持单个粒子的量子物理性质，这一物理学研究的突破在之前是不可想象的。
通过巧妙的实验方法，阿罗什和瓦恩兰的研究团队都成功地测量和控制了非常脆弱的量子态，这些新的实验方法使他们能够检测、控制和计算粒子。
单个粒子极难俘获
在基本粒子所处微观层面上，单个粒子一方面难以与周围环境分离，另一方面是一旦与周围环境相互作用，随即失去量子特性；另外，如果两个粒子相互作用，即使两者分离，互动作用会继续存在。瑞典皇家科学院也认为，单个粒子很难从周围环境中隔离观测，一旦它们与外界发生交互，通常会失去神秘的量子性质，从而无法观测到量子物理学中很多奇特现象。
相当长一段时期内，量子物理学理论所预言的诸多神奇现象，难以在实验室环境下直接“实地”观测和验证，只存在于研究人员的“思维实验”中。
评委会认定，两位诺贝尔获奖者“开启量子物理学实验新时代的大门，显示不必损毁量子粒子个体，就可以直接观测它们”。
两位获奖者的实验方法有很多相似之处，瓦恩兰困住带电原子或离子，通过光或光子来控制和测量它们；而阿罗什却让原子通过一个陷阱，从而控制和测量被困光子和光的粒子。
微观与宏观世界有何不同
物理世界分成宏观和微观两个层面，宏观是人眼能见到，能够操纵的现实世界，而微观层面则由极小无比的量子构成，在微观世界中的量子，有着宏观世界无法想象的特性。
对此，物理学界有一个很著名的说法：“薛定谔的猫”，是关于量子理论的一个理想实验的体论。其中，猫相当于微观世界里的量子，可以同时存在于两个不同的状态中，如“死”与“活”，只有进入宏观世界时，这种状态才会被打破。
在量子世界中，量子可以同时处于A地和B地，但在宏观世界中，一个人无法同时存在于左边的屋子和右边的屋子里。
目前，获奖的物理学家就在挑战这种极限，试图在微观和宏观之间挂钩，物理学家们的想法是，把微观的系统尽可能做大，先控制一个离子的叠加状态，然后控制几个，再几十个，希望有朝一日，能够足够大到进入宏观层面。
如何在微观世界“捕粒子”
法国与美国的这两位科学家一同得奖，是因为他们有一个共同性，即能够操纵微观世界里的单个量子。戴维·瓦恩兰所做的工作，是用激光冷却带电的离子，令其处于温度极低的状态，能量也降到最低，这样，原先能量和状态极其不稳定的离子就被“囚禁”了，然后就可以用激光操纵这些单个离子的内部状态。
戴维·瓦恩兰做的系统称为“离子井”，就好像把离子陷在井里一样，目前他在这项研究取得的成果，处于世界最高水平。
而获奖的法国科学家塞尔日·阿罗什则采用了另一种方式，即微波为主，激光为辅的方式来操纵单个原子的量子状态，其系统被称为“微波枪”。
阿罗什与瓦恩兰的研究成果能够检测、控制和计算粒子。以前，粒子被测量和操作只有理论上能够办到。毕竟单个粒子很难从周围环境中隔离观测，一旦它们与外界发生交互，通常会失去神秘的量子性质，使得量子物理学中很多奇特现象无法观测到。
两位获奖者通过实验，能够直接观察单个粒子却不对其产生破坏，开辟了量子物理学实验领域的新时代。
量子光学研究向应用发展
量子光学领域自上世纪80年代之后开始迅速发展。塞尔日·阿罗什和戴维·瓦恩兰两位获奖者在这一领域均研究多年，两位获奖者首次让这个领域的研究向应用层面发展，让新一代的超级量子计算机的诞生有了初步的可能。
科学界认为，下一代计算机将是建立在量子层面的，它将比传统的计算机数据容量更大，数据处理速度更快。未来的量子计算机，将彻底改变我们的日常生活，实现对当今的经典计算机“史无前例的超越”。
这些研究也在极端精准的光子钟领域有着重大贡献。光子钟是世界上最精准的钟，比目前的最精准的铯原子钟还要精确好几百倍。这种精密测量技术将对未来的“时间”概念提出新的标准。
这些研究成果还将在航空航天、GPS导航和军事国防等领域产生深远影响。现今，我国的量子光学在某些方面处于世界领先水平，如实现了量子层面较远距离的“瞬间转移”，但采用的技术总体上还较为简单，不过有些大学已经开始引入“离子井”这样复杂高尖端的系统。（摘编自《新京报》）
档案：
塞尔日·阿罗什是法国人，现居巴黎，1944年9月11日出生于摩洛哥，1971年他从法国第六大学获得博士学位，现为法兰西学院教授兼量子物理学会主席，同时他也是法国、欧洲和美国物理学会会员。阿罗什的获奖，使法国获得诺贝尔奖的科学家达到了55人。阿罗什主要研究领域是量子光学和量子信息科学。
戴维·瓦恩兰是美国物理学家，1944年出生于美国密尔沃基。1970年，他从哈佛大学获得博士学位。现供职于美国国家标准与技术研究院和科罗拉多大学波尔得分校。瓦恩兰现为美国国家标准与技术研究院离子储存组组长。
运用量子物理学的“波粒二象性”、“测不准原理”、“几率波”等基本理论，探讨了中医药学的科学性，对“中医理论体系不是科学，与现代科学思想、方法、理论、体系格格不入，应该彻底地否定、抛弃”的言论进行了驳斥。
当人们运用建立在经典物理学基础上的西医理论来解释中医药时，总不免感到中医理论故弄玄虚的多，有科学依据的少，本草就更不用说了。把用分子生物学方法提取出来的中药有效成分用于临床，则显效者寡，弱效者众。即使是象鹿茸这样毋须按君臣佐使来进行配伍的单味中药，其针剂的效果也往往不如内服其依法炮制的粉末效果好。
梁启超说，中医尽管能够治好病，却没有人能够说明中医之所以能够治好病的道理；陈独秀说，因为中国的医学不知道科学，所以回答不了这个道理；胡适说，西医能说清楚患者得了什么病，虽然治不好，但西医是科学的；中医虽然能治好病，就是因为说不清楚得的是什么病，所以中医不科学。还有更多的人说，中医一不了解人体的构造，二不从事药性分析，细菌和病毒的传染更没有听说过，怎么能算是一门科学？正因为如此，辛亥革命以来，中医界就一直在努力用现代科学方法来说明中医的道理，证明自己是科学的。可结果呢？1911年的时候，我国4亿人口，有80万师徒传承的中医，现在我国13亿人口，真正能够按照中医的思路进行辨证论治开个汤药处方的中医大夫已经不到3万人了。如果再这样求证下去，20、30年后谁要是想看中医，也许就要去韩国或者日本了。
既然经典物理学无法证明中医药学的科学性，那么，用掀翻牛顿经典物理学惟我独尊地位的量子物理学来诠释中医药学的科学性又如何呢？为了叙述的方便，我们采取简单对应的方式，探讨量子物理学的主要基本理论对理解中医药学科学性的启发。
1 光的波粒二象性对中医药学的启示
物理学家们在20世纪20年代用著名的“狭缝实验”毫无疑问地证明了光在一种实验中表现出波的特性，即经典物理学中所说的光波；但在另一种实验中，光则表现出粒子的特性，并证实了单个光子的存在[1]。这是一个令人困惑不解的进展，在经典物理学的的宇宙模型中没有任何理论依据可以用来解释光的波粒二象性这一悖论。科学家的预期和观测方法怎么就决定了光是一种光子，还是一种光波呢？无数的经典物理学家反对和质疑过这一悖论，但事实就是事实，量子物理学就是在这种反对与质疑声中创立和发展起来并得到所有真正尊重科学的科学家承认的。
基于“光的波粒二象性”[2]，量子物理学给予了我们第一个启示：关于致人以疾病的原因，西医从牛顿-笛卡儿的宇宙模型中找出细菌、病毒的传播和基因的突变是正确的；中医从“混沌理论”中找出“外感六淫，内伤七情”也应该不是大逆不道的。西医治病讲究的是对靶点的直接对抗，用抗生素抑制和阻断细菌与病毒的生命现象；中医治病讲究的是“扶正祛邪”、“天人合德”，用中药或针灸来培养、提高与激发人体自身的抗病能力。这二者本来还不象“波粒二象性”那么自相矛盾和严重相悖，但现在就有人在说，中医是不科学的，应该退出医学领域。不过，诺贝尔化学奖得主伊・普里高津在他的《从存在到演化》中说道：经典的西方科学和中国的自然观长期以来是格格不入的。西方科学向来强调实体（如原子、分子、基本粒子、生物分子等），而中国的自然观则以“关系”为基础，因而是以关于物理世界的更为“有组织的”观点为基础。这个差别在今天，即使和几年前的想法相比，其重要性也显得小得多了。笔者相信我们已经走向一个新的综合，一个新的归纳，它将把强调实验及定量表述的西方传统和以′自发的自组织世界′这一观点为中心的中国传统结合起来。我们有什么理由置诺贝尔化学奖获得者的话于不顾，而去听从连诺贝尔奖提名都没有获得过的自命科学打假权威的指挥，乖乖地退出医疗领域呢？
2 测不准原理对中医药学的启示
1927年，德国的维纳・海森伯格提出，在牛顿力学中，对于一个运动的物体，我们能够同时准确地测定它的动量和位置，但是在量子世界中这是不可能的[3，4]。对于微观粒子的动量和位置，我们可以知道一个粒子在哪里，但是无法知道它运动有多快；或者知道它运动有多快，而不知道它的位置。也就是说，我们不可能同时准确地测量到微观粒子的动量和位置。因此，我们不可能完全知道在量子事件中所发生的事情。这就是著名的“测不准原理”。
基于测不准原理，量子物理学给予了我们第二个启示：我们不可能把病因和治疗方法完全搞清楚。人体解剖学也罢，病理学也罢，临床学也罢，任何其他科学也罢，都不可能完全了解人体生理过程的全部秘密，这是一个永远打不开的暗箱！由此，我们可以引申出另一个结论，即西医和中医都不是绝对科学的。也许西医通过血常规、尿常规、透视、X线片、彩超和CT等等检验手段检测到的是“微观粒子的位置”（临床表现），而中医通过“望、闻、问、切”检测到的却是“粒子的动量”（病情的发展态势）。两者都有其正确的一面，也都存在严重的缺陷。既然都是测不准的，我们有什么必要去迷信那些没有思维的设备呢？在现阶段的科学发展水平上，无论是中医还是西医，都还是在摸着石头过河，谁都很难称得上是严格意义上的科学。西医发现了致人以疾病的细菌或病毒，并用西药去消灭它们，这无疑可以收到立竿见影的效果。但在消灭细菌或病毒的同时也必然会对人体的正常细胞产生伤害，这是“歼敌一万，自损三千”的正常现象，当然无可厚非。不过，我们也应该清醒地认识到，我们可以用西药去消灭存在于人体内的细菌或病毒，但我们无法用西药去消灭存在于环境中的全部细菌和病毒。因此，反复感染，反复治疗，甚或无菌隔离，就成为了西医惯用的治疗方案。中医发现的是患者自身在抗病能力方面存在的问题，强调“赞天地之化育”，“天人合德”，重在养生，旨在“富国强兵，御敌于国门之外”，以求“万物并育而不相害，与万物浮沉于生长之门”。是故中医“上工医未病之病，中工医欲病之病，下工医已病之病。”立论多么高远，气度何等非凡[5]！回首清末之中国，满目疮痍，民不聊生，列强蹂躏；且看今日之中国，潜艇游弋大海，卫星遨游太空，谁敢觊觎中华？治国如此，养生又何尝不是如此呢？
3 几率波对中医药学的启示
1933年诺贝尔物理学奖获得者、奥地利物理学家欧文・薛定锷用他的著名假想实验―“薛定锷的猫”来解释他提出的几率波（波函数）理论。把一只猫放到一个封闭的盒子中，盒子里有一套机械装置，它将按照随机事件的设定来决定有毒气体的释放与否。一段时间过去了，猫是死，还是活呢？因为谁也无法提前知道那套机械是否已经释放了有毒气体，所以，猫的命运是未知的。直到观察者打开盒子时才知道一种可能性形成了，而另一种可能性则“崩塌”了。这就是说，微观粒子的运动状态是按几率变化的态势来呈现的，在它们被测量之前，所有的几率都存在，直到它们被测量的那一刻，观察者观察它们的动作本身才使得它们以某一几率的面貌显现出来，而其他的几率则全部“崩塌”了。
基于“薛定锷的猫”，量子物理学给予了我们第三个启示：对于疾病的临床表现和较好的治疗方案应该更适合采用中医的“趋势模型”和“几率模型”，而不是西医根据某一仪器观察到的某一几率面貌所采用的“确定模型”或“定量模型”。因为人体的生理状态不可能象机械那样确定，随机变化是随时都可能发生的。一位69岁的被省级肿瘤医院确诊为存活时间不超过60天的晚晚期甲状腺癌患者，服用中药制剂“消癌平”，居然能在60天内痊愈并存活6年至今的奇迹都会发生，还有什么样的几率是绝对不可能出现的呢？现在民间流传的“西医治标，中医治本”，“急症找西医，久病看中医”的说法，也许既是经验之谈，也是明智之举。既然中医以敢“与万物浮沉于生长之门”的气度接纳了西医，那么，西医为什么就一定要将中医作为一个靶点来进行抑制和阻断呢？其实，外国的月亮也是有阴晴圆缺的！
参考文献
1 F・卡普拉．物理学之“道”-近代物理学与东方神秘主义．北京出版社，1999：89．
2 阿莱斯泰尔・雷．量子物理学：幻象还是真实．江苏人民出版社，2000：106．
3 戴维・林德利．命运之神应置何方．吉林人民出版社，1999：121．
关键词 量子力学 教学内容 教学方法
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。
资助项目：武汉工程大学2010年校级教学研究项目（X201037）
关键词：笔形束；电子束；剂量计算；物理学参数
放射治疗是在上个世纪50年代被正式投入使用，伴随着医学影像技术的蓬勃发展和信息化技术的不断进步，到20世纪70～80年代，通过X射线为放射源实现立体定向照射的放射技术得到了迅速发展。目前国内规模较大的医院均采用放射治疗技术进行恶性肿瘤治疗。已经过去的半个世纪时间里，电子束在浅部肿瘤的治疗过程中发挥了不可忽视的租用。在剂量相对较高的坪区，电子束的剂量呈现出高度一致的分布特点，剂量在跌落区中迅速下降。在具体运用电子书进行治疗的过程中，高剂量区集中出现在浅部以及身体表面的肿瘤中，较低的剂量则被身体的健康组织所接受。凭借独特的优势，电子束在治疗体内浅部和体表肿瘤方面发挥了巨大作用。本实验在对Hogstrom笔形束电子剂量计算方法以及算法中参数使用的物理学原理进行分析研究，并依据电子书在临床治疗的实际情况，提出了参数计算的具体方法，在此基础上进行模拟实验，研究结果表明，Hogstrom笔形束算法在解决电子束剂量计算中能够发挥巨大作用。
1 笔形束电子剂量的计算方法
2 确定计量学参数
2.1电子束虚源位置的确定
电子束通过一个散射箔散射后形成一束宽射束，这与X射束在加速器里面的一个物理源发射的方法不同，因为这个过程与从一个物理源发射出来的效果类似，这个物理源在学界赋予“虚源”的名称。虚源的位置参数在平方反比修正过程中会被频繁使用。
确定虚源的基本原理与方法：确定虚源位置利用对不同源到电离室距离测定c r o s s一 a x i s 剂量，以及曲线的 5 0 %射束宽度的反投影方法。实际操作流程如下：绘制一个射束宽度为为5 0 %、与源到电离室距离的曲线，将这些点拟合为一条直线，依据该直线运算 射束宽度为零情况下S C D位置；然后使用测量c r o s s — a x i s 剂量曲线的S C D数据与F WHM 为零时的S C D数据相减，就计算出到虚源的具置，计算公式： 。
计算电子虚源位置工程中需要提供的具体数据为：水模中开放野 X， y轴的剂量曲线； 2 5c m×2 5 c m的限束筒；源到电离室的距离为（对于 S A D= 1 0 0 c m 的加速器 ） 130cm， 140cm、150cm。测量数据如图一所示。
2.2电子有效射程
电子束被置于水中的实际射程指的是在百分深度计量曲线的下降部分中变形点处的轫致辐射曲线与切线交汇处的深度，详见图二所示，实际射程在电子束剂量计算过程中，处于不可忽视的重要地位。
2.3电子束能量确定的方法
分布在加速器头内部的电子束，在没有撞击加速窗以前是能量分布微小且成角度分布，一旦撞击过程完成，电子束的能量和角度分布情况便出现明显提高的趋势。电子束能量直接决定着某些射束参数以及剂量分布状况，因而必须保证电子束能量要用科学准确的方法确定。笔形束计算过程中需要使用的数据有表面的平均能量和最可几能量、模体内深度d处的平均能量。
3 研究结果
在进行Hogstrom笔形束算法进行具体模拟过程采用1中的笔形束算法物理学参数的计算公式，研究测量数据在医院放射科的协助下获得，实际测量数据为：边长设定为2cm、5cm、10cm、15cm、20cm、25cm的正方形的线束筒；Varian的加速器；标准三维水箱为模体型号；能量为8MeV，源皮距为1m。计算得出的实际数据表明：电子有效射程为3.9cm；散射分布在空气中的因子为0.00001，虚源位置99.5cm；表面的平均能量和最可几能量分别为6.32MeV、8.17MeV。
4 结语
本实验深入的对Hogstrom笔形束电子剂量计算算法中使用的物理参数原理进行分析，并通过临床实践研究出确定物理参数的具体使用方法，研究结果显示，尽管需要繁琐的数据测量，Hogstrom笔形束算法依然是进行电子剂量计算过程中的有力手段。
参考资料
[1] 刘均， 陈宏，任宏融，王永刚，李英华.调强放射治疗笔形束算法研究[J].现代肿瘤医学. 2010（16）：67-69.
摘 要：凝聚态物理学作为物理学的一大分支，其研究前景十分广泛。凝聚态物理学是研究凝聚态物质的物理性质以及它们的微观结构的学科。其通过分析构成凝聚态物质的电子、离子、原子、分子的运动形态和运动规律，从而对凝聚态物质的物理性质进行认知。凝聚态物质是固体物理学的一个拓展方面，研究的物质的典型特征之一是其具有多种形态。同时，凝聚态物理学也为材料研究引入了新的体系。本文就目前凝聚态物理学发展情况，对其中的基本概念的产生、含义及其发展进行阐述。
关键词：凝聚态物理学；基本概念；特点阐述
凝聚态物理学的基本概念需根据物质世界的层次化进行阐述效果会更加明了。作为一门至今仍然拥有丰富生命力的研究学问，凝聚态物理学时时刻刻影响着我们生活的方方面面。例如，液态金属、溶胶、高分子聚合物等等物质的研究都和凝聚态物理学有着密不可分的联系。凝聚态物理学发展历史和其理论支撑，是对凝聚态物理学的基本概念进行阐述的基础。
一、凝聚态物理学发展历史
1、物质世界层次化
为了对凝聚态物理学基本概念进行阐述，首先就需要提到物质世界层次化的研究方式。纵观二十世纪的物理学发展，在二十世纪初，两大划时代的物理理论突破的出现，拉开了宇观物理学和微观物理学的探究序幕。两大理论即是相对论和量子论，相对论和量子理论是对传统物理学的质疑和挑战。其中，狭义相对论修正了经典物理学当中的电磁学和力学之间存在的矛盾；广义相对论则是为近代物理学当中的天体运行研究做出了巨大的贡献。量子论的建立正式拉开了现代物理学对于微观世界的研究，使得基于原子乃至更小系统的探究成为可能。现代物理学的研究方式正是基于这一种将物质世界进行分层的观点进行的，因为物理学当中的理论使用范围都有区别。例如，在宏观世界当中，牛顿力学成立；在微观世界当中，牛顿力学就难以支撑实验事实了。
2、凝聚B物理学的步步发展
从科学家开始探索微观世界开始，凝聚态物理学就悄然发展开来。科学家从原子物理出发，深入到原子核内外空间的研究，为了探索微观世界粒子的基本特性，建立了多代高能粒子加速器，使得近代微观物理学探索出中子、夸克、轻子类的微观粒子。同时，近代物理学的一条研究途径也是将原子物理作为基本主线。在这条研究主线当中，量子力学和统计物理学向结合，奠定了固定物理学的基础。固定物理学的逐渐发展扩大，演变为了凝聚态物理学。凝聚态物理学的研究发展从简单到复杂，从宏观到微观。其结合到其他学科（材料学、化学、生物学等）共同创新，取得了巨大成果。
二、凝聚态物理学的基本概念阐述
1、基本理论
凝聚态物理学基本概念中最重要的基础则是构建这门学科的理论支撑。其基本理论当中的核心即是量子物理和经典物理。根据凝聚态物理学的发展历史来看，量子物理理论推动了凝聚态物理学的发展，使其对众多实验研究成为可能。经典物理理论在凝聚态物理学中并非一无是处，仍在一些研究方面起着不可忽视的作用。两种理论知识在凝聚态物理学当中的应用都存在着自身的适用范围，下面对其进行比较说明。在中学物理中我们初步了解到，物质粒子具有二象性――粒子与波。在粒子的二象性当中，粒子所具有的波动性使得量子力学有别与经典力学。二者的适用范围的界限通常是一些临界温度、直径、场（电场、磁场）强等方面。
2、凝聚现象
凝聚态物理学的基础概念即是凝聚现象，然而凝聚现象在我们日常生活当中是随处可见的。大家都知道，气体可以凝结成固体或者是液体，液体和固体之间最明显的区别是液体的流动性。根据量子力学等理论分析，在某些临界温度附近，物质之间就发生凝聚现象。发生凝聚现象的物质往往具备一些新的物理性质。例如物质原有的沸点、导电性、光敏性等发生改变。
3、凝聚态物质的有序化
根据中学物理和化学的知识可知，物质反应在平衡状态时，其系统能量内能与熵等因素的影响。系统物质内能的上升使得系统趋于不稳定性，使得熵值增加。当温度下降时，凝聚态物质则趋于熵值下降和系统稳定，研究发现，凝聚态物质往往是某一种有序结构的物相。大量物质粒子所组成的系统表现出来的直观特征即是位置序，这也说明不同的粒子直接是存在着相互联系的。当然，也存在着粒子相互作用较弱的情况，其宏观表现即是粒子无序分布。在经典粒子系统当中，使得系统有序化的物理基础则是粒子和粒子之间的相互作用，这可当作是量子力学当中的一个问题处理。根据中学知识我们知道，在量子力学当中，物质粒子存在着位置不确定性和动量不确定性。根据上述进行总结，凝聚态物质是空间当中的凝聚体，而相对空间往往是分为两个方面。一方面是位置形态空间，另外的一方面是抽象的动量空间。凝聚态物质的有序化在这两个空间当中的存在形态极为丰富。
三、研究概念阐述
凝聚态物理学当中基本的研究概念在于以下几个方面。第一是固体电子论。对固定系统当中电子的行为研究是凝聚态物理学一直在努力的方向，按照电子行为的相互作用的大小，又将其分为三个小的区域。首先是弱关联区，这个区域的研究已经取得了巨大进展，也是构成半导体物理学的理论基础。其次是中等关联区域，主要研究对象包括的是一般的金属和强磁性的物质，其构成了磁铁学的物理基础。强关联区受能带理论发展的影响，目前其研究还有待开拓。第二是宏观量子态。宏观量子态研究当中对某些物质的超导现象的研究是一个重点，一些非常规的超导体研究也是目前科学家所努力的方向。第三是纳米结构与介观物理，凝聚态物理学对于一些简单物质的研究已经较为清楚。按照不同物质材料的结构尺度进行探究是凝聚态物理学研究的新方向之一，纳米结构和介观物理需要量子理论进行支撑，研究目的主要是为了获取材料和器件的复合体，同时创造出一些具有优良性能的物理材料。
四、总结
凝聚态物理学的理论基础是量子力学，目前量子力学的发展已经趋于完备。由于凝聚态物理学设计大量微观粒子的研究，其复杂程度较高，需要研究者从实验、计算、推演等方面开展研究。凝聚态物理学作为一门高新技术，其研究前景十分广阔。只要充分结合其他相关学科知识，加以探究，一定会取得更加丰硕的研究成果。
参考文献
[1]冯端，金国钧.凝聚态物理学中的基本概念[J].物理学进展， 2000， 20（1）：1-21.
关键词：物理本体；物理实体；量子现象；主观；客观
基金项目：国家社会科学基金项目“量子概率的哲学研究”（16BZX022）
中图分类号：N03 文献标识码：A 文章编号：1003-854X（2017）06-0054-06
一、引言
时间和空间是人类所有经验的背景。除去存在的事物，时间、空间什么也不是，不存在只有一件事物的时间、空间，时空是事物之间相互关系的一个方面。
人类通过感性经验认知的时空，称作经验时空；以科学原理和科学方法指导认知的时空是科学时空；牛顿时空、狭义相对论时空、广义相对论时空、量子力学时空，是经验时空的科学提升和科学发展，称作物理时空①。物理时空是科学时空。描述现象实体的时空是现象时空，经验时空、物理时空、科学时空均是现象时空。而未经观察的“自在实体（物理本体）”所在时空，称为“本体时空”。“本体时空”是复数的②，因此，人类实质生活在复数时空中 。作为自然人，观察者存在于“本体时空”，实时空是人类对时空认识的简化③。
主体、客体、观察信号是人类认知自然的三大基本要素④。一般“现象对观察者的主观依赖性”有其客观原因，体现观察信号的自然属性对观察者在认知中的影响。当把现象对观察者的主观依赖性转化为时空的属性后，就可以达到客观描述物质世界⑤。所谓客观描述就是理论计算与经验及科学实验结果相符。
考虑观察信号的客观作用并纳入时空理论的科学建构之中，客观描述物理现象，是物理学家的重要工作。一般，哲学认知中没有明晰“观察信号中介作用”的客观地位，不管“机械反映论”，还是“能动反映论”，都自动将其融入“反映论”理论体系，尤其是前者，往往容易导致主观唯心主义的滋生。
狭义相对论用光对时，考虑了光对建立时空的贡献；牛顿时空是对时信号速度c趋于无穷大的极限情态；考虑引力场对建立时空的影响，引力时空是弯曲的，狭义相对论的平直时空是它的局域特例。从牛顿力学到狭义相对论再到广义相对论，时空发生了变化，但主体与描述对象的关系没有变，主体对客体的描述是客观的。那么是否主体对认知对象完全没有主观影响？如果有，它如何产生，又如何消解，实现客观描述物质世界？经典力学中，人类的处理方法是通过揭示“现象对观察者的主观依赖性”及其产生机理，在不同认知领域区分描述中可以忽略的和不可忽略的，能忽略的舍弃，不能忽略的转化成时空的属性，实现客观描述；而从牛顿力学（或相对论力学）到量子力学，时空没有变化，描述对象具有波粒二象性，“量子现象的主观依赖性”更为突出。如何消解“量子现象对观察者的主观依赖性”，实现量子现象的客观描述，一直是量子力学基础讨论的热点。量子力学必须有自己的客观描述量子现象的时空⑥。
量子力学时空是闵氏时空的复数拓展和推广⑦，由此可以实现客观描述量子世界。它与相对论时空有交集，也有异域。有因必有果，反之亦然，时间与因果关系等价⑧。量子力学中的非定域性，与能量、动量量子化及量子态的突变性相关联。突变无须时间，导致因果链断裂，与因果关联的相互作用也被删除，由此引进了类空间隔。平行并存量子态的出现，是不遵从因果律的量子力学新表现；当能量、动量和相互作用变得连续，宏观时序得到恢复时，回到相对论时空，量子测量中“量子态和时空的坍缩”⑨ 是不同物理时空的转换，希尔伯特空间只是它们的共同数学应用空间⑩。
时空不是绝对的，相对时空有更广阔的含义，人类需要扩大对时空概念的认知，不同的认知层次有不同的时空对应，复数时空更为本质。人们不应该将所有领域的物理实体归于某一时空描述，或者用一种时空的性质去否定另一种时空的存在。还是爱因斯坦说得好：是理论告诉我们能够观察到什么。当然，新的实验事实又将告诉人们，理论及其对应的时空应该如何修改和发展。理论不同时空不同，时空具有建构特征。
二、时空的哲学认知与物理学描述
时空是哲学的基本概念，也是物理学的基本概念。马克思主义哲学认为，时间和空间是物质的存在形式，既不存在没有时空的物质，也不存在没有物质的时空。笛卡尔指出，空间是事物的广延性，时间是事物的持续性；康德认为，时空是感性材料的先天直观形式；牛顿提出时间和空间是彼此分离，绝对不变的，强调数学的时间自我均匀流逝；莱布尼茨说，空间是现象的共存序列，时间与运动相联系；黑格尔认为，事物运动的本质是空间和时间的直接统一。休谟认为，时、空上的接近和先后关系与因果性直接相关。中国的“宇”和“宙”就是空间和时间概念，它是把三维空间和一维时间概念同宇宙密切联系在一起的最早应用{11}。
哲学具有启示作用，但时空概念如果不与人的社会实践、科学实验、科学理论及其数学物理方法相联系，就只能停留在形而上，无法上升为科学理论概念。
物理学中，空间从测量和描述物体及其运动的位置、形状、方向中抽象出来；时间则从描述物体运动的持续性、周期性，以及事件发生的顺序、因果性中抽象出来；空间和时间的性质，主要从物体运动及其相互作用的各种关系和度量中表现出来。描述物体的运动，先选定参照物，并在参照物上建立一个坐标系，一般参照物被抽象成点，它就是坐标系的原点；假定被描述物体的形体结构对讨论的问题（或对参照物的时空）没有影响，将物体抽象成质点，讨论质点在坐标系中的运动及其相关规律，这就是物理学。由此，“时空是物质的存在形式”的哲学认知也就转化为人类可操作的具体物理理论描述。
可见，时空的认知与人类的社会实践、科学实验、科学进步直接相关，离不开物理和数学方法的应用。笛卡尔平直空间、闵可夫斯基空间、黎曼空间都已作为物理学所依托的几何学，在牛顿力学、狭义相对论、广义相对论中得到了充分应用。由此，几何学被赋予了物理意义。从牛顿力学到狭义相对论再到广义相对论，时空发生了变化，但描述对象与观察者之间的关系没有变，描述是客观的，并且描述对象都可抽象成经典的粒子，采用质点模型。量子力学不同，从牛顿力学（相对论力学）到量子力学，描述量子现象的时空没有变化{12}，物理模型没有变，但量子现象对观察者有明显的主观依赖性，难以客观描述微观量子现象。深入分析，解决的办法有两种，一是更换物理模型的同时也改变物理时空，消除“量子现象对观察者的主观依赖性”，实现客观描述微观量子客体；二是改变时空的同时，保留“量子现象对观察者的主观依赖性”，将本体、认识、时空融为一体，主观纳入客观，模糊主客关系。双4维时空量子力学基础采用了第一种方法。通过场物质球模型，把点模型隐藏的空间自由度释放出来；在改变物理模型的同时，也改变了描述时空；将不是点的微观客体自身的空间分布特性，转化为描述空间的属性，客观描述量子客体。我们认为，第二种方法将主观认识不加区分地“融入时空”，有损客观性、科W性，量子力学时空必须是描述客观世界的时空。物理时空需要建构。
三、牛顿绝对时空中“现象对观察者的主观依赖性”及其“消解”
众所周知，物理学对物体运动状态的描述，理应包含参照物和被描述物体自身的时空特征，而参照物和物体自身的时空特征，必须通过观察发现。观察需要观测信号，物体运动状态及其时空特征必然带有观测信号的烙印{13}。
“物理本体”不可直接观察，我们观察到的是“物理实体”{14}。参照物与研究对象都有自己对应的物理时空，牛顿力学时空应该是两者的综合，而不应该只是参照物的时空。但是，牛顿力学中光速无穷大，在讨论物体运动时，又假设研究对象的时空结构对讨论的问题没有影响，忽略不计，于是，研究对象抽象成了质点，整个理论体系就只有与参照物联系的时空了。
任何具体物体都不会是质点。当用信号去观察它时，物体自身的时空特征与物体的运动状态与观察信号的性质、强弱和传播速度相关。质点模型忽略物体自身的几何形象及其变化，忽略运动及观察信号对物体自身时空特征的影响，参照物也不例外。在从参照物到坐标系的抽象中，抽掉运动及观察信号对参照物时空特性的影响，就是抽掉物体运动及观察信号对坐标系时空特性的影响，就是抽掉人的参与对时空认知的影响{15}。牛顿力学时空与物体运动及观察者无关，绝对不变，基于绝对不动的以太之上。所以，牛顿可以把时间和空间从物质运动中分离出来，时间和空间也彼此分割，空间绝对不变，数学的、永远流逝的时间绝对不变{16}。哲学的时空演变成了可操作的物理时空。这是宏观低速运动对时空的简化与抽象，理论与宏观经验及计算相符。
相互作用实在论认为，现实世界是人参与的世界，对一个研究对象的观察，离不开主体、客体、观察信号三个基本要素。参照物和观察对象的运动和变化及其时空属性，与观察信号的性质相关。牛顿力学中，不是没有现象对观察主体的依赖性，而是在理论的建立中认为影响很小，可以忽略不计。牛顿力学是“物理本体=物理实体”的力学{17}。这与宏观经验和科学实验相符，在宏观低速运动层次实现了主客二分，理论被看作是对客观实在的描述。牛顿力学中，物质告诉时空如何搭建描述背景，时空告诉物质如何在背景中运动。二者构成背景相关。
牛顿时空是均匀平直时空，相对匀速运动坐标系间的变换是伽利略变换。物理定律在伽利略换下具有协变性，相对性原理成立。
四、狭义相对论中“现象对观察者的主观依赖性”及其“消解”
狭义相对论建立之前，洛伦兹就认为高速运动中物体长度在运动方向发生收缩{18}。这是他站在牛顿时空立场，承认以太及绝对坐标系的存在对洛伦兹变换所作的解释。描述时空没有变，“现象对观察者出现了主观依赖性”。自然现象失去了客观性，这是一次认识危机，属19世纪末20世纪初两朵乌云之一。
狭义相对论不同，它考虑宏观高速运动中观察信号对物体时空特征的影响。爱因斯坦在“火车对时”实验中，他用“光”作为观察、记录、认知物体时空特征的信号{19}；通过参照物到坐标系的抽象，论证静、动坐标系K与K′“同时性”不同，静、动坐标系运动方向时空测量单位发生了变化；将洛伦兹所称“运动物体自身运动方向上的长度收缩”演变成坐标系时空框架的属性，还原质点模型，建立相对论力学。实现了观察者对观察对象的客观描述。
狭义相对论中质点的动量、能量、位置和时间都有确定值，质点的运动具有确定的轨迹，这一点与牛顿力学相同。
狭义相对论时空的另一重要物理意义是揭示了“物理本体”的客观实在性。
牛顿力学缺少相对论不可直接观察的静能（m0c2，m0c）对应物，物理本体=物理实体，哲学上的抽象时空直接过渡到牛顿物理时空。
狭义相对论不一样，每一个物体都有一个不可直接观察的静能（m0c2，m0c）对应物，它在任何静止参考系中都是不变量，是物理实体背后的物理本体，物理本体不变，变的是mc2、mc对应的物理实体。“物理本体”既不是形而上的（物自体），也不是形而下的（物体），是形而中的（静能对应物）。它可以认知、可以理论建构，但又不可直接观察。相对于牛顿，爱因斯坦相对论揭示了“物理本体”的真实存在性。“客观物质世界”不是思维的产物。
狭义相对论中，物质告诉时空在运动方向如何修正测量单位，时空告诉物质如何长度收缩、时间减缓。时空具有相对性。
狭义相对论时空虽然也是均匀平直时空，但由于有上述“相对时空”的出现，时空度规与欧氏时空度规有明显区别，所以称为赝欧氏时空。
但狭义相对论仍然是只考虑光及光速的有限性对建立时空的影响，没有考虑引力作用对建立时空的影响。如果考虑引力对时空的影响又如何呢？
五、广义相对论中“现象对观察者的主观依赖性”及其“消解”
广义相对论中有水星近日点进动问题和光走曲线的讨论。站在牛顿平直时空的立场，观察结果与理论计算不符。这不是仪器的精度不够，也不是操作失误，而是理论本身的问题。因为，牛顿力学也好，狭义相对论也好，讨论引力问题，引力场对参照物和研究对象时空属性的影响都没有计入其中，而留在观察者对“现象”的观察、判断之中，出现宇观大尺度“现象对观察者的主观依赖性”。如果考虑引力场使时空发生弯曲，利用弯曲时空计算水星近日点进动和光走曲线现象，“现象对观察者的主观依赖性”就变成时空的属性。“现象对观察者的主观依赖性”就得到了“消解”，观察现象与理论结果就取得了一致。这里，物质使时空弯曲，时空告诉物质如何在弯曲时空中运动。广义相对论实现了观察者对观察对象的客观描述。
广义相对论时空是弯曲的，时空度规是变化的。
六、量子力学中“现象对观察者的主观依赖性”及其“消解”
微观客体具有波粒二象性，同一个电子，通过双缝表现为波，而打在屏幕上又表现为粒子，电子集波和粒子于一身，“量子现象对观察者的主观依赖性”更为突出。经典力学中波动性和粒子性不能集物体于一身，量子力学与经典力学表现出深刻的矛盾。矛盾的产生，可能是描述微观现象的时空出了问题。量子力学的研究领域是微观世界，研究对象是微观客体，不是经典的粒子，用以观察的信号也不是连续的光，而是量子化了的光，通过光信号建立的时空应该与牛顿、相对论时空有所区别。而量子力学使用的还是牛顿时空、狭义相对论时空，时空没有变，物理模型没有变，而研究领域、观察信号和研究“对象”变了。量子力学必须有自己对应的时空，将“量子现象对观察者的主观依赖性”，转化为描述时空的属性，实现客观描述量子现象！ 双4维时空量子力学就是为实现这一目标应运而生的。
现有量子力学“量子现象对观察者的主观依赖性”之所以难以消解，与量子力学中的点模型相关。许多量子现象与点模型隐藏的空间自由度有直接联系，但点模型忽略了这些自由度对产生微观量子现象的作用和影响。我们必须将隐藏的空g自由度还原于时空，才可能正确地认识、客观描述量子现象。
可以公认，微观客体不是点{20}，是一个有形客体，有一定的空间分布，不存在确定于某点的空间位置，这是客观事实。理论上，牛顿时空几何点位置是确定的，量子力学使用的是质点模型，0 维，位置也是确定的，牛顿时空可以精确描述质点的运动。那么微观客体空间分布的不确定性如何处理？人们只好转而认为点粒子在其“空间分布”区域位置具有概率属性。微观客体自身空间分布的客观实在性在量子世界转化成了一种主观认知，赋予了微观客体“内禀”的概率属性，其运动产生概率分布，或称其为概率波。
这是一个认识上的困惑，似乎量子力学描述失去了客观实在性。这也是量子力学当今的困境。解决困难的方法是：（一）更换点模型，释放点模型隐藏的自由度，展示“这些自由度对产生微观现象的贡献”；（二）建立适合量子力学自身的时空，将释放的自由度植入其中，让“量子现象对观察者的主观依赖性”变成量子力学时空自身的属性。
双4维时空量子力学的办法是：（一）用“转动场物质球”模型取代“质点”模型，释放点模型隐藏的空间自由度；（二）将4维实时空M4（x）拓展到双4维复时空W（x，k），且将“释放的空间自由度――曲率k”作为双4维复时空的虚部坐标；（三）4维曲率坐标将量子力学赋予微观客体自身的概率属性变成量子力学复时空的几何属性，场物质球自身的旋转与运动产生物质波――物理波。
“场物质球”与“物质波”（类似对偶性假设）既是同一物理实在的两种不同描述方式，更是微观客体粒子性和波动性的统一，曲率的大小表示粒子性，曲率的变化表示波动性。场物质球的物质密度是曲率k的函数，因此，物质波既是场物质球的结构波又是场物质密度波。物质波不是传播能量，而是传播场物质球的结构或物质密度变化，可映射成实时空M4（x）的概率分布{21}，与实验结果相一致。
这样，点模型中“量子现象对观察者的主观依赖性”通过“释放的自由度”转变为时空W（x，k）的属性，物质波传播其中，量子现象是物质波所为。
研究表明，是量子测量引入的连续作用，使双4维时空W（x，k）全域转换到实时空M4（x），波动形态转变成粒子形态（“相变”），球模型转换成点模型，概率属性内在其中，物质波自动映射成概率波，数学处理类似表象变换{22}。
简言之，传统量子力学，微观客体简化成质点，描述时空不变，人的主观意识介入其中，将其空间分布特性――位置不确定性，变成点粒子的概率属性，实现描述对象从客观到主观认知的转变，具有位置不确定性的点粒子，其运动产生概率波；双4维时空量子力学，微观客体简化成场物质球，“空间分布具体化为几何曲率”，空间分布特性变成曲率坐标，仍然是从客观到客观，描述时空变成了复时空，曲率坐标在其虚部，场物质球的运动产生物质波――物理波。通过量子测量，物质波映射成概率波，球模型演变成点模型，显示概率属性，时空内在自动转换，量子现象对观察者的主观依赖性消解在建构的时空理论中。具体论证方法是：
将静态场物质球写成自旋波动形式：Ψ0=е■，描述在复空间。ω0是常数，它的变化只与自身坐标系时间t0相关，全空间分布（物理本体所在空间）。设建在“静态”场物质球上的坐标系为K0，观察微观客体从静止开始作蛩僭硕，由洛伦兹变换：
微观客体的运动速度不同，平面波相位不同。复相空间kμxμ即为物质波所在时空。物质波是物理波。
自由微观客体的速度就是建在其上惯性坐标系的速度，惯性系间的坐标变换，隐藏速度突变――“超光速”概念，因为，连续变化会引进引力场破坏线性空间。不同惯性系中平面波之间，相位不同，类似量子力学中的不同本征态。这是相对论中的情形{24}。
但是，量子力学建立其理论体系时，把上述不同惯性系中的平面波（不同本征态，每一本征态则对应一惯性系），通过本征态突变跃迁假设（量子分割），切断因果联系，形成同一时空中“同时”并存的本征态的叠加。态的跃迁不需要时间，“超光速”（非定域），将类空间隔引入量子力学时空，破坏了原有的因果关系。叠加量子态的存在，是“违背”因果律在量子力学中的新表现。
量子力学时空显然不是牛顿、狭义相对论时空，但量子力学却误认为量子跃迁引起的时空性质的变化是牛顿、狭义相对论时空中的特征，这当然会带来不可调和的认知矛盾。
同一微观客体，不同本征态“同时”并存的物理状态，从整体看，是洛伦兹协变性在量子力学中的新表现。突变区“超光速”，是类空空间，“不遵从”因果律；释放光子的运动在类光空间；而本征态自身在类时空间，微观客体运动速度不能超过光速，需保持因果律，物质波讨论的就是这一部分，就像相对论讨论类时空间物理一样。量子纠缠态将涉及到上述三种不同性质物理空间量子态的转换，有完全合理的物理机制，不需要思维的特殊作用。不过，相对论长度收缩效应，将以物质波波长在运动方向上的收缩来体现。有了双4维时空量子力学，量子力学与相对论就是相容的，光锥图分析一样适用。
相对论与量子力学的不同，关键在于认知层次发生了变化，光由连续场演变成了量子场。而我们用来观察世界的光信号直接与时空相关，光的物理性质的变化，必然带来物理空间性质的变化，带来物理模型的变化，带来量子力学时空W（x，k）与相对论时空M4（x）之间的区别，带来对物质波――物理波的全新认知。我们预言，物质波有通讯应用价值{25}，但与量子力学非定域性无关。
《双4维复时空量子力学基础――量子概率的时空起源》的理论实践表明，我们的工作是可取的{26}。结论是，量子力学中，物质告诉时空如何具有概率属性，时空告诉物质如何作概率运动。量子现象对观察者的主观依赖性消解在对应的时空理论之中，实现了观察者对量子现象的客观描述。
双4维时空是描述量子现象的物理时空，时空度规，无论实数部分，还是虚数部分，都是平直的{27}。
近年来，由于量子通讯技术的飞速发展，量子纠缠的物理基础引起了人们的特别关注，波函数的物理本质，量子力学的非定域性讨论十分热烈。“量子现象对观察者的主观依赖性”更是讨论的核心。人们甚至被量子现象的奇异性迷惑了，特别是，有科学家甚至认为：“客观世界很有可能并不存在”。世界是人臆造出来的？科学实在论者当然不能赞成！更加深入的探讨，我们将另文讨论。
按照曹天予的评论，《双4维复时空量子力学基础――量子概率的时空起源》值得关注{28}。双4维复时空与弦论、圈论比较，最大优点是将时空拓展、推广到了复数空间，数学没有那么复杂，而物理学基础却更加坚实、清晰。
七、结论与讨论
1.“现象对观察者的主观依赖性”普遍存在于人与自然的关系之中，融入时空的只能是物理实体对时空有影响的部分，时空具有建构特征。
2. 物质运动与时空的关系：牛顿力学中，物质告诉时空如何搭建运动背景，时空告诉物质如何在背景上运动；狭义相对论中，物质告诉时空如何修正测量单位，时空告诉物质如何在运动方向长度收缩、时间减缓；广义相对论中，物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何在弯曲时空中运动；量子力学中，物质告诉时空如何具有概率属性，时空告诉物质如何作概率运动。
3. 量子力学时空是平直的，其方程是线性的，而广义相对论时空是弯曲的，其方程是非线性的{29}。量子力学与广义相对论的统一，不能机械地凑合，它们的统一，必须从改变时空的性质做起，建立相应的运动方程，并搭起非线性空间与线性空间的相互联络通道。
注释：
① 赵国求：《双4维时空量子力学基础》，湖北科学技术出版社2016年版，第5页；Cao Tian Yu， From Current Algebra to Quantum Chromodynamics： A Case for Structural Realism， Cambridge： Cambridge University Press， 2010， pp.202-241.
② Rocher Edouard， Noumenon： Elementaryentity of a Newmechanics， J. Math. Phys.， 1972， 13（12）， pp.1919-1925.
③④⑥⑦⑩{13}{15}{17}{21}{22}{24}{25}{27} w国求：《双4维时空量子力学基础》，湖北科学技术出版社2016年版，第5、105、9、147、179、94、133―136、106、151、151、159、152、149页。
⑤ 主观与客观：“客观”，观察者外在于被观察事物；“主观”，观察者参与到被观察事物当中。 辩证唯物主义认为主观和客观是对立的统一，客观不依赖于主观而独立存在，主观能动地反映客观。
⑧ L・斯莫林：《通向量子引力的三条途径》，李新洲等译，上海科学技术出版社2003年版，第29―33页。
⑨ 张永德：《量子菜根谭》，清华大学出版社2012年版，第29页；赵国求：《双4维时空量子力学基础》，湖北科学技术出版社2016年版，第178页。
{11} 冯契：《哲学大辞典》，上海辞书出版社2001年版，第1579―1582页。
{12} 参见L・斯莫林：《物理学的困惑》，李泳译，湖南科学技术出版社2008年版。
{14} 相互作用实在论中的基本概念：（1）物质：外在世界的本原。（2）基本相互作用：遍指自然力，有引力，电磁、强、弱等力。（3）自在实体：指未经观察的“自然客体”（相互作用实在论中，自在实体作为物理研究对象时称物理本体）。（4）现象实体：经过观察，系统的、稳定的、深刻反映事物本质的理性认知物。现象则表现自在实体非本质的一面。（相互作用实在论中，现象实体作为物理研究对象时称物理实体）。（5）观测信号：人类认知世界使用的探测信号。
{16} 参见伊・牛顿：《自然哲学之数学原理宇宙体系》，武汉出版社1996年版。
{18} 参见倪光炯等：《近代物理学》，上海科学技术出版社1980年版。
{19} 参见A・爱因斯坦：《相对论的意义》，科学出版社1979年版；爱因斯坦等：《物理学的进化》，周肇威译，上海科学技术出版社1964年版。
{20} 坂田昌一：《坂田昌一科学哲学论文集》，安度译，知识出版社2001年版，第140页。
{23} 参见Guo Qiu Zhao， Describe Quantum Mechanics in Dual 4d Complex Space-Time and the Ontological Basis of Wave Function， Journal of Modern Physics， 2014， 5（16）， p.1684；赵国求：《双4维时空量子力学基础》，湖北科学技术出版社2016年版，第149页。
{26} 参见Guo Qiu Zhao， Describe Quantum Mechanics in Dual 4d Complex Space-Time and the Ontological Basis of Wave Function， Journal of Modern Physics， 2014， 5（16）， p.1684；赵国求：《双4维时空量子力学描述》，
《现代物理》2013年第5期；赵国求、李康、吴国林：《量子力学曲率诠释论纲》，《武汉理工大学学报》（社会科学版）2013年第1期。
{28} 曹天予：《当代科学哲学中的库恩挑战》，《中国社会科学报》2016年5月31日。
此乃特殊重要文稿,几乎涉及物理世界全部问题。文中全部用8位数字有效精度并与实验完全相符的计算结果表明下述原理成立：
〖测得准原理〗：世间万物，无例外，都是测得准的（准确程度最终都将取决于普朗克常数 h＝2π? 的准确度），绝非测不准的；世间只存在测不准的学者，并不存在【测不准原理】--《量子力学》的基本原理。
文中用大量无可否认的事实，全面、系统、严格地证明了量子力学--世界权威理论，纯系伪科学。其基本原理--【测不准原理】系反科学的理论，由此量子力学已把科学引入歧途，并使之陷于恶性循环不解之中！
由于量子力学已修成了诡辩内禀属性，任何单方面对其论说全然无效，必须给量子力学以全面充分曝光，所以篇幅显得较长。实乃：
有道僧是愚氓忧可训，
奈何量子愚氓胜和尚！
第一章．世界是测得准的，并非测不准的
乍看，题目好象哲学的。不屑哲学，只谈物理。
大量研究表明，目前为止的实验已经给出物质世界准确信息，物理学重要任务之一就在于找出这信息并揭示其内在规律。遗憾的是，目前为止的理论(无例外)均未能如此。然而国内外学界却一致认为理论物理大厦框架--《量子力学》已经建成，剩下只是装修和美化了。
但经本文研究表明，《量子力学》对一些基本物理学问题的实质并不清楚，往往似是而非。然而《量子力学》却娓娓动听、夸夸其谈，实则以其昏昏使人昭昭！请看事实：
1.1 关于"量子化"根源问题。
微观世界"量子化"已被证实，人们已经公认。但接踵而来的就是"量子化"根源问题，又机制怎样？这本是物理学根本任务之一。已有的理论包括爱因斯坦、玻尔、量子力学都未能回答。然而量子力学家们却置这本职任务于不顾，翩翩起舞与数学喧宾夺主、相互玩弄！
就是说，《量子力学》是在未有弄清量子化根源前提下侈谈"量子"的"科学"。其结果只能使原子结构凭空量子化，量子化则成为无源之水，无本之木。这就是目前物理科学之现状！
可有人，例如一位量子力学教授辩论时说："量子化是电子自身固有属性，阴极射线中的电子能量也是量子化的"。
虽然，这量子力学家利用了"微小量子"数学"极限"概念进行诡辩，显得很聪明，但却误了人类物理学前程！
不可否认的事实是：阴极射线中的电子、X射线韧致辐射电子、高能加速器中电子或其它自由电子能量都连续可变，决不表现量子化！这无疑表明量子化不是电子自身固有属性。那末，原子结构中能量量子化必有其它原因。显然这是基本物理学问题，作为理论物理又是非弄清不可的问题。其它科学例如数学，由于任务不同尚可不必关心量子化根源问题。然，作为理论物理决不可以！本文如下将准确具体讨论量子化根源问题以及物质世界又怎样量子化的，并给出8位数字有效精度与实验完全相符的计算结果。
1.2 理论与实践关系问题
既然凭空将电子能量量子化，就难免臆造之嫌，所以《量子力学》就下意识往实验上靠――"符合"试验。然而，既下意识就难免拙劣，请看事实：
世界著名理论物理第六册--《量子力学》（文献 [1]） 中著："量子力学，可建立于数个基本假定上，大体上这些基本假定分属两大项……，两项的假定便构成一量子力学完整系统"。
这明确表明，量子力学就是建立在基本假定上的（种种猜测）。"科学学"研究还表明：任何建立在基本假定上的东西都不可能是科学！然而量子力学家们却娓娓动听说："量子力学是建立在实验基础上的科学"。这不是弥天大谎么？！
文献 [1] 在建立对易关系：
pq －qp ＝ （?／i）E ――――――――― （1）
时说："这是一基本假定"。并告诫人们："不可懂"！就是说（1）式不能用任何数学--物理方法导出，即：不否认这是一种猜测。然而，（1）式就是昭著世界的"波动方程"的基础，也就是量子力学的理论基础。
所以确切地说，量子力学就是建立在基本假定上的种种猜测。这分明表现的是量子力学家们主观意识！
研究表明，量子力学所谓实验基础，首先在于德布罗意"物质波"理论。认真研究表明，物质波究竟是什么？德布罗意本人未有弄清，后人至今仍未弄清，又怎能说"建立在实验基础上"呢？！
研究表明，量子力学的实际过程是：德布罗意对自然现象进行一次连他自己也弄不清的抽象（猜测）（以下证明），提出"物质波"概念。量子力学对这不清的概念又进行一次抽象（猜测）（以下证明），提出"波函数"（Ψ）概念，并且通过一种算符将其作用到一个基本假定即（1）式上，便铸成了著名的"波动方程" --量子力学的理论基础：
（h2/2m）2Ψ + (E－V)Ψ ＝ 0 ――――― （2）
由于量子力学凭空引进"波函数Ψ"，实际上就赋予了电子神奇性质。正是这种神奇性质使得量子力学具备了非凡诡辩能力。
1.3 量子力学诡辩伦理
1.3.1 关于理论基础诡辩
以上及以下讨论都证明，量子力学是，由于缺乏了解，错误地估计了试验（以下严格证明），用了错误的基本假定（不能由任何合理方法导出）而形成的，错误理论。然而量子力学家们却口口声声："量子力学是建立在实验基础上地科学"。这分明是在诡辩，再加上社会意识，量子力学又具备了狡辩能力。
1.3.2 关于物质波的狡辩
对于"物质波"概念，量子力学 [1] 应用了三个基本假定：其一假定"对易关系"即（1）式，由此构成量子力学骨架；其二假定"测不准原理"，由此编造了电子"几率云"图像；其三假定"波粒互补原理"，这种原理本身就是一种诡辩，因为"波粒二象性"问题目前仍属困难不解的世界性难题。于是量子力学精心泡制出"波函数Ψ"并强加给电子。经如此之假定，电子便具备了神奇性质--量子力学家们的主观意识。
然而"波函数"的物理意义究竟是什么？量子力学家们着实应向人们交代清楚，遗憾的是任何学家都未能如愿。实际上对波函数Ψ的真实物理意义，量子力学家们也只是：你知、我知、天知、地知，凡人不可知。这分明是狡辩理论！
如果需要，量子力学（文献 [1]）首先拿出：
2πa＝n ―――――――――――――― （3）
很明显式中 2πa是粒子中心轨迹。于是说，物质波是粒子轨迹波动。此说极易征服初学者，但此说问题也易败露。量子力学立即改变说法，言（3） 式系近代物理概念，对此不能用经典概念理解。于是又出现：
1.3.3 关于"经典"与"近代"狡辩
量子力学经常炫耀是近代科学理论，已经超脱经典，又不时贬低经典理论。
然而，以下讨论完全证明：量子力学除了主观臆造因素外，完全没有离开经典物理一步，也未超出经典物理一点，就连波函数 Ψ 的表达式（无例外）也完全是经典数学和经典力学关系式，并且以下用不可否认的事实--量子力学所犯经典错误，表明量子力学连经典理论也不通。所以，量子力学所谓超脱经典，正在于一些基本假定连同主观臆造。在此种意义上说，量子力学不仅超脱经典，而且也超脱科学！1.3.4 量子力学方法论狡辩
确切说，量子力学不能给波函数 Ψ 做出完整的真实物理学定义，但在理论中却轮番使用: ①波函数 Ψ 表示粒子中心轨迹波动；②波函数 Ψ 表示粒子出现几率；③波函数 Ψ 表示弥撒物质波包三种概念。有了三种概念，又可各取所需，自然一切物理问题都"迎刃而解"了。
然而，量子力学同时又"有权"轮番否定这三种概念。但却不是自我否定，而是另一种需要--否定其它理论，其中包括真理。要指出的是，量子力学轮番使用三种概念，又轮番否定这三种概念，并不是在同一时间同一地点进行的。因为应用一种概念的同时又否定这种概念，这是卖矛又卖盾的故事，连儿童都知道是蠢事。显然量子力学家比儿童高明得多，这叫认识方法狡辩。
似这样，在哲学面前，用"建立在实验基础上"量子力学可以蒙混过关；其它科学由于研究任务不同，不会关心"量子化"根源，又由"领地"限制也无权过问波函数的真实意义；量子力学又可各取所需轮番应用和轮番否定①、②、③三种概念。于是，量子力学便以狡辩赢得了世界理论权威！
1.4 关于"符合"试验问题
以下将证明，量子力学所谓符合实验，实际上系对实验的猜测。量子力学很善于做貌似合理实则谬误的猜测（以下揭示），并美其名曰"符合"试验。其实，对实验的真实物理过程并不清楚，又何谈相符呢？请看事实：
基于玻尔理论的成功，量子力学作两项重要推广。心理学原因，人们对这种推广又愿意接受。然而却出现本质性原则错误，请看：
1.4.1 量子力学推广（一）
由于氢原子的试验电离能与玻尔理论真实能级相近，于是量子力学推广为：
试验电离能 ＝ 原子真实能级 ―――――――――― （4）
将该式推广到多电子原子中显然很省力气，但这是严重错误。请看氦原子事实：
试验（文献［1］）测得氦原子两个电离能，这里分别用 E1，E2 表示为：
E1＝ 1.80(Rhc) ＝ 24.58(ev) ―――――――― （5）
E2＝ 5.80(Rhc) ＝ 79.01(ev) ―――――――― （6）
量子力学［1］认为这就是氦原子的两个真实能级。
若用 E玻 表示类氢氦离子基态能玻尔理论值，则
E玻 ＝ 54.42(ev) ――――――――――――― （7）
显然下式成立：
E2 ＝ E1＋ E玻 ―――――――――――――― （8）
该式明确表明 E2 不是氦原子的真实能级，因为其中包含有 E1 ，即第一电离能。
那么，实验值 E2 即（8）式表示什么物理内容呢？
研究表明：要使氦原子第二电子电离，仪器必先付出能量 E1＝24.58(ev) 先使第一电子电离，这好比代价，氦原子于是变成类氢氦离子，其基态能为 E玻＝54.42(ev)。要使它电离，仪器必须再付出与 E玻 相等的能量，才能使第2电子电离。那么仪器付出总能量必为 E2＝E1＋E玻，这就是氦原子电离实验真实过程，由此不难结论：
1.4.2 据电离实验本文结论
电离实验结论一：氢原子及类氢氦离子玻尔理论值正确。
电离实验结论二：目前电离能实验值 ≠ 原子真实能级。
电离实验结论三：所有元素最低能级皆为其类氢离子能级，不存在比这更低的能级。
然而量子力学（文献［1］、［3］）却竞相用"微扰法"、"变分法"乃至用修正核电荷方法逼近计算这氦原子的"能级"E2 ：
E2＝ 5.80(Rhc) ＝ 79.01(ev) ―――――― （9）
显然，量子力学这种下意识"符合"实验，拙劣以极，形同瞎子摸象！
这是由于量子力学对原子结构缺乏了解，又没有搞清电离实验真实物理过程所致。
对此，进一步证明如下，参见表（一）：
表（一）几个元素的类氢离子能级
原子序 元素 E1（ev） E玻（ev） E1＋E玻 E实（ev） 注
13 Al 5.986 2299.3799 2305.3569 2304
14 Si 8.151 2666.7364 2674.8874 2673
15 P 10.486 3061.3046 3071.7906 3070
16 S 10.360 3483.0843 3493.4443 3494
17 Cl 12.967 3932.0756 3945.0426 3946
18 Ar 15.759 4408.2786 4424.0376 4426
表中 E1 为元素第一电离能实验值，E玻为类氢离子基态能玻尔理论值，E实 表示类氢离子电离能实验值，可见下式成立：
E实 ＝ E1＋E玻 ――――――――――――― （10）
该式明确表明类氢离子电离能实验值 E实 不能直接代表其真实能级，因为 E实 中包含有E1（第一电离能）。有说这是巧合。然而表中六个元素都完全巧合必有规律，这种规律就是以上三条结论。实际上（9）、（10）二式等价，但（10）式只对表中几个元素成立。对于其它元素或其它情况问题变得更为复杂，不可一日而语。
这进一步证明了上述三条结论，再做如下推论：
1.4.3 据电离试验本文推论
电离实验推论一：任何电离实验过程都是电子几经碰撞交换能量综合结果。注意氢原子的电离能与真实能级相近但并不相等的事实，因此
电离实验推论二：任何元素任何电离能目前实验值均不能直接代表原子的真实能级。
电离实验推论三：随着理论与技术进步将来完全可以试验直接测得原子的真实能级。
以上证明（4）式完全错误，然而量子力学对此未经证明却实际应用。可见，量子力学逻辑上粗糙、理论荒诞！
1.4.4 量子力学推广（二）
根据玻尔理论的成功，量子力学（文献[4]）又作一项重要推广: 认为多电子原子结构不同壳层 K，L，M，N …中电子的量子数分别为 n＝1,2,3,4…
显然，这种推广也很省力，然而也是严重错误！
参见图（1）氢原子的能级，这代表玻尔理论的成功。可是量子力学毫不思索原封不动将图（1）推广到多电子原子中。量子力学很善于做这种貌似合理实则谬之千里的推广。从中可见量子力学理论思维完全不具物理学素质。
稍经分析不难发现，图（1）所示物理意义可用图（2）类比。谁都知道图（2）表示的内容是三个人在同一时刻的官位（级），或者表示一个人在三个不同时期的官位。但决不表示一个人在同一时刻具有三种官位(级)。
那么图（1）也如此：或者表示在同一时刻三个氢原子的能级（画在一起），或者表示一个氢原子在三个不同时刻的能级。但图（1）决不表示在同一时刻氢原子有三个能级（注意氢原子只有唯一电子）。
要知道，这种认识上的差异将产生完全不同乃至相反的结论。同样，量子力学这种推广也未经证明而普遍应用。
研究表明，原子结构这种性质是由量子化根源决定的。量子力学对此一无所知，严彦却夸夸其谈什么"量子"、什么"力学"，实在误人不浅！
经量子力学如此推广，其结果必然使得原子结构--物质世界变得一塌糊涂。因之，物质结构必然由测得准变为测不准的了。这就是量子力学的【测不准原理】。稍经分析也不难发现【测不准原理】的哲学错误。
所以如上述，量子力学所谓符合实验，实际上是对实验进行貌似合理（但谬之千里）的猜测并作勇敢推广而已。
一、“物质的量”的概念教学步骤
1.前概念测查
前概念是指学生在接触新知识之前，从原有知识和经验的基础上对新概念看法和印象；或者是学生在学习的过程中只记住了概念的定义，却没能弄清概念实质.通过对学生前概念的测查，教师可以从中找到学生在思维和看法上的误区，有利于下一步化学教学的开展.在“物质的量”的概念教学之前，教师首先设置了几个问题来调查学生对“物质的量”的前概念.
（1）在我们的日常生活中，常常会听到“一打鸡蛋”、“一盒香烟”、“一令纸”等描述，那么你们知道其中的“一打”、“一盒”、“一令”具体代表多少呢？如果用“个”、“根”、“张”等量词来代替会有怎样的影响？
（2）请同学们估计一下，每一滴水中有多少水分子呢？有以下几个数量级选项：105、1012、1023，同学们猜测是哪个呢？
（3）虽说我们还没有学过“物质的量”的概念，那么有哪位同学可以为我们猜测一下它的含义呢？
提问显示，很多学生对“一打”、“一令”等量词的具体数值表示未知，学生们表示利用“个”、“张”等量词来代替会面临表述数值过大的现象.在第二问中，很多学生们选择了1012的选项，其实正确的答案是1023这个选项.对于“物质的量”的概念理解上，很多学生就认为它是和令、打等量词差不多的意思，只是它的数量级要远比别的大.如此一来，教师对学生的概念理[JP3]解就有了一个模糊性的认识，可以进一步采取针对性的概念教学.[JP]
2.物质的量的概念形成教学
学生们在初中阶段就已经学过了相对原子质量、质量等化学概念，于是教师可以提问：一个原子或是分子的质量可以测出来么？虽说他们都是肉眼看不见的东西，但却是客观存在的，是具有质量的特殊物质.“物质的量”作为联系微观和客观世界的桥梁，此时教师就可以引出“物质的量”与其单位“摩尔”的概念.物质的量是用来描述物质所含微粒数量的物理量，表示物质所含微粒数与阿伏加德罗常数NA的比值，常用n来表示，其单位是摩尔，每1 mol的粒子集体所含的微粒数与
0.012 kg的碳12所含的分子数相同（这里的阿伏加德罗常数数值即是12 g 碳所含的微粒数6.02×1023）.在科学高度发达的今天，一个碳原子的质量已经可以被测出来了，实践证明，其质[JP3]量与理论推算相差无几，进一步证明了物质的量的概念的可靠性.[JP]
3.物质的量的概念的拓展教学
“物质的量”这四个字是一个不可分割的整体，和长度、质量、时间、电流等物理单位一样是七个国际物理单位之一.它是用来描述微粒的数量的物理量，因此，它的对象就必须是微粒，例如分子、原子、离子等微粒.对此，我们可以讲1 mol的铁原子，1 mol的钠离子，而不能说1 mol的苹果、1 mol的粉尘.物质的量n=N/NA，这是从物质所含微粒数的角度出发，对物质的量的诠释.同时，结合相对分子质量，还有n=m/M.例如，碳原子的相对原子质量为12，那么我们就可以说一摩尔碳所含原子的微粒数就是6.02×1023.于是，也就实现了将质量与相对原子质量和微粒数之间的联系，实现了宏观与微观的联系.如此一来，学生们必然可以对物质的量的概念得到进一步深入的认识.因此，任意原子的原子量都可以利用碳原子的质量作[JP3]为依据，于是可知原子量的比同样可以利用原子质量的比来代替.[JP]
二、“物质的量”的应用教学
高中化学概念种类繁多、内容复杂，给学生们的化学学习带来了阻碍.利用训练，将概念与习题联系起来，学生们在习题训练的过程中同时实现了化学概念的学习.要想帮助高中生进一步理解物质的量的概念，教师必须进行适当针对性训练，进行“物质的量”的应用教学.
1.纯概念应用
例题已知1 mol O2，其中含有
个O2，mol O，约含有个O.
分析该题属于基础型概念应用题，只要学生能够理解物质的量的定义，对分子和原子、物质的量和质量、物质的量和数量之间的关系做到理解，便可以顺利求出该题.首先，1 mol的氧气分子，由于氧气分子是双原子分子，故其氧原子含量为2 mol.1 mol的氧气分子即含有6.02×1023个的氧分子，这在我们进行物质的量的概念形成教学中就予以说明.同样的可知，1 mol的氧气分子含有1.204×1024个氧原子.在新授课教学过程中，教师不妨利用这些简单基础的纯概念应用案例，来帮助学生认清“物质的量”的概念.在学生初步掌握这些概念后，在进行下一步的深入和拓展训练.
2.综合性应用
在新授课阶段，教师必须利用一定量的概念训练题来加深学生的认识，检验学生对概念的掌握情况.但是，教师必须注意训练题的难度，在起始阶段应当选取一些纯概念训练，帮助学生分清概念的易混点和难点.
例题设NA代表阿伏加德罗常数，则下列说法正确的是（）.
A.100 g质量分数为98%的H2SO4中所含的氧原子的物质的量为4NA
B：标准状况下，11.2 L H2O中含有的原子数为1.5 NA
C.常温下，2.7 g铝与足量的盐酸反应，失去的电子数为0.3 NA
D.标准状况下，22.4 L的氦气与22.4 L氯气所含原子数均为2 NA
经过几千年的社会实践的严格检验证明：气功、中医等易经文化是科学的。那么易经科学在哪里呢？几千年来没有一个人能够说清楚这个深奥的问题。这是由于易经科学是唯象科学，她通过综合自然现象、靠抽象思维的方法、用抽象的语言表达了古人对宇宙事物的抽象看法。易经科学对事物的了解途径，所使用的研究方法，对事物的叙述方式和科学用语都和现代科学截然不同，是非常抽象的东西，完全没有现代科学那种直观、形象、明确、公式化的内容。所以学易向来都是靠悟道的方法和精神才能掌握的，学易经靠悟、学中医靠悟、学气功更要靠悟。悟法是学易的主要方法和最高方法，这叫心易，在气功叫心法。没有悟性就悟不出所以然来，技艺就不能精进，也就不能登堂入室，更不能进入神化的极致境界。所以学易是很难的事，认同难，入门难，进步难，精进更难，很难修成得道高人，就是修易的行家里手。易学不象现代科学有很详细具体明确的、公式化的内容，只要肯用功钻研学习就能精通技艺，成为该行业的专家学者。所以很多人对易学是望而生畏的，加上易学的神秘的传奇色彩，人们对易学是既崇拜又不敢涉入。
易学是以阴阳理论（阴阳学说）为其理论基础的科学体系，这是易学区别于其他学问的根本特征或标志。易学是中华传统文化的根，易学知识包括了全部的中华传统文化知识。大凡中华传统文化无不打上阴阳论的烙印，包含了天人合一的思想，都属于易学体系的范畴。易学有易理和易术两大部分的内容，易术是易理的实际具体应用，也是检验易理的真理性的过程和根本途径。那么，构筑易学大厦的阴阳理论的科学本质、物理含义是什么呢？下面就从这一问题谈起。
大约在五千年前，我国的远古先人们利用悟道的方法，创立了伟大灿烂的易学文明。在之后的几千年内，易学不断得到充实、发展、完善、壮大。同时，由于易学的抽象特点，使得人们难以理解和接受，使易学的发展经历了无数的波折磨难，尤其是在西方科学（现学）诞生之后，东方科学（易学）更加走向了没落衰微。近些年情况略有好转，易学著作大量面市，易学逐渐受到人们的重视。但是情况还是不容乐观，人们研究易学从来是从人文科学的角度进行的，放在社会科学和生命科学的领域，从来没有从物理学等自然科学的角度开展工作，从事自然科学的人是不会或者耻于涉足这些“迷信、封建、反科学、伪科学的东西”的。他们宁愿对客观实在的易学现象视而不见，而不愿去接受这些客观事实，不愿努力去揭开这些客观现象的本质奥秘。
易经科学又名易学、易经、易，是关于易这种物质的学问，是由周易、中医、气功、武功、炼丹、风水、算命、看相、姓名、解梦、易卜（奇门、六壬、斗数、时课、梅花易、纳甲易、测字、占卜）、宗教、符咒、文史、兵法、术数、法术、星占、巫术、诸子百家等多门易学学科组成的庞大的科学体系，在易学科普名著《西游记》中大多有所介绍。易学的知识、著作、代表人物在历代史书古籍文献里都有记载。相传学了易学就能够无所不知，就能够知道天上、地下、人间三界和过去、现在、未来三世事物（就是所有时空的一切事物），都变成了洞晓天机的活神仙。
易学是经过数千年漫长而广泛的易学应用社会实践活动严格检验证明的，是实用有效的科学真理。易学知识对人们认识世界改造世界，对人们提高自我都是很有用的。事实表明：中医能诊治疾病、气功能全面养生、武功能健体强身提高抵抗环境的能力、风水能影响命运（身心健康和思想行为）、算命看相能了解命运把握人生动态从而趋吉避凶、易卜能了解事物的发展变化情况，这些都是有大量的实例证明的，其科学真理性是不容质疑的。易学（尤其是易卜）做不到百分百准确，问题不在于易学的理论和技术本身，而在于用易的人学艺不精或用心不专。无论做什么事都要用心，只有认真学习认真应用才可能成功，对于易学尤其如此，因为易学是关于时空的学问，时空变迁不再，往往很难重复实验同一件事（这是同现学对象根本不同的），讲究的是“心诚则灵且必灵，心不诚则不灵且必不灵”。
我们要用唯物论的和科学的态度对待易学现象。易学至今不能登上大雅之堂，不能在神圣的科学殿堂里占有一席之位，一个决定性的原因就是因为人们普遍认为易学不是科学的东西。大量的事实证明，只靠用易实例证明易学的科学真理性是远远不够的，是难以令人信服的，只有把易学的道理讲明白了，人们才有可能广泛地去认识她接受她，学习她应用她，让她为人类服务。这就是本文的写作目的。本文从物理学角度阐明了易学的科学本质和物理学原理，掀开了蒙在易学头上的神秘面纱，揭开了易学的千年奥秘，为弘扬易学文化扫清了理论障碍，对易学的传播、发展、壮大具有十分重大的现实意义和历史意义。
现代人用观测实验的科研方法发现和认识了各种实物创立了现代科学，几千年前的中华古人则是利用悟道这种特殊的科研方法发现和认识了易这种物质创立了易学体系，易学是中华古人利用悟道的科研方法创立的科学体系。。什么是悟道？悟道就是应用气功修炼的方法开发出来的生命潜能（特异功能、经络穴位功能）的应用，是经络穴位功能的开发和应用，是一种利用经络穴位去感知宇宙中六气（易）信息的方法。不同的是，思想是常人平常的思维活动，感悟（灵感、顿悟、悟性）是常人进入气功态后才能突然出现的生命潜能，而且往往是一瞬即失不可复寻的，而悟道是练气功有大成就的得道高人必然具备的生命功能的应用，是随心所欲就能出现的生命功能。有些人具有平常人所没有的特异功能，他们有的可以利用心灵感应交流信息，有的可以预感到未来事物的发生，有的可以知道过去的事情……通过气功修炼，可以进入无我的入定状态，这个时候就能够感知到宇宙间的各种气信息─—六气信息，在《镜花缘》一书里对气功入定现象有精彩的描述。当练气功有大的成就后，就是得道高人、神仙，他们可以随心所欲地感应到六气信息。
中华古人利用悟道的方法感知六气信息，并以六气阐述一切，形成了易学。易学的理论很杂，内容涉及到所有时空的一切事物，但是其基础理论就是精气神、经络穴位、阴阳五行三大理论体系，分别阐明了气的来源演化、现象分布、运动作用规律及其性能应用等问题。至今为止还没有人能够明白这些理论名词的意思，即其所代表的物理学含义和科学本质。
炁学（炁体科学）将宇宙物质（哲学物质、广义物质）分为炁粒、炁流、炁体共三类炁体物质（三炁），炁粒为实物，炁流和炁体为虚物，炁体为静止的虚物，炁流为流动的虚物，就是能量、能、力。三炁的关系就象冰雪、流水、静水这三类水物质的关系一样。实物是质点物质，是看得见、摸得着、有形质的物质，构成了实物世界，形成了实物现象（物理化学现象、看得见摸得着的自然现象），经常又叫做物体、实体、物质、物，其实是狭义物质。实物有固液气体三种物态（包括等离子态和中子态），分为生物和非生物二类。实物都是由量子（核子和电子）构成的，量子原子分子物体（固液气体、生物和非生物）。虚物是没有质点的物质，是非质点物质，是看不见、摸不着、无形质的物质，命名为炁体，英文名字为jies，简称为炁，规定炁读jì以区别于易学的炁字（音义同气）。虚物构成了虚物世界，形成了虚物现象，例如：易学现象（中医、气功、武功、风水、易卜、精气神、经络穴位、阴阳五行、金丹）、生命现象（特异功能、灵魂、心灵感应、生物能、智能、返老还童）、哲学现象（生产力、生产关系、阶级等社会现象，以及意识、哲学物质、矛盾、运动）、自然现象（场能、能量、时间、空间）。虚物炁体是存在于真空里的物质─—太空是纯净炁体的海洋（纯炁海），大气是受到气体分子和尘埃物质污染了的脏炁海，在物体中除了量子之外都是炁体（电磁场物质）─—易学把虚物叫做虚、无、无有、气、风水，就是经络穴位里的物质，把虚物占据的空间叫做经络穴位、风水宝地。将实物炁粒研磨到质点（粒子）消失时就变成了没有质点的虚物炁体。由此推知，炁体凝聚成炁粒，炁粒还原为炁体。炁体生成炁粒的具体过程是：炁体炁子量子原子分子物体。从量子到物体在现学里已经揭示了，这里主要讲炁子。现代科学的研究成果证明，任何炁粒都在产生炁流─—引力能和斥力能（辐射能），在易学里叫做阴阳二气。易学指出：精生气。能量的本质为炁流，是炁粒吞吐炁体引起的炁体流动现象。炁子是特殊形态的炁流，是电场和磁场（阴阳二气，引力能和斥力能）的对冲状态物，易学里叫做冲气、太极、一，现学里叫做电磁场、化学健、结合能、内能。炁子是组成实物的主要物质─—除了量子（核子和电子）之外都是炁子。炁子形成了非生物的经络，炁体形成了生物的经络穴位。经络是炁流的通道，是联系一切事物的纽带。炁流总是在经络中流动的，是宇宙的动力源泉，在生物体内称为生物能。三炁物质不停地相互转化相互作用，形成了永动不息的物质世界，形成了宇宙间的一切事物和一切现象。
易学就是关于易（气）这种物质的学问。易学以气阐述一切，形成了精气神、经络穴位、阴阳五行三大理论，分别阐述了气的来源、现象、分布情况、阴阳五行性能和运动作用关系及其应用等问题。易学将物质分为精、气、神三物，分别对应于炁学的炁粒、炁流、炁体三炁物质。精气神三物的关系就象冰雪、流水、静水这三类水物质的关系一样，风水（虚物）和淡水有十分相似的现象。精就是实物，神和气为虚物，神为静止的虚物，气为流动的虚物。精又名有、形、象、器，气又名五行气、五行、五气、行气、炁、风、火，就是水木火土金这五种物质，神又名道、易、元气、真气、正气、内气，神气又合称为六气。易学指出：宇宙里共有六气，就是元气和五行气。对于气的起源，易学的精气神理论指出：“气生精，精生气，精生神。聚津成精，炼精化气，炼气化神，炼神还虚。无生有，有归无。万物生于无有。道生万物：道生一，一生二，二生三，三生万物。易生万物：易有太极，是生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦生万事万物”，这些理论又叫做六道轮回理论，是关于六道物质（道、一、二、三、万物、行气，即炁体、炁子、量子、原子、分子、能量）的学问，其实就是炁学的三炁演化规律的学问：炁体（道、易）炁子（一、太极、冲气）量子（二、两仪）原子（三、八卦）分子（万物，六十四卦），四象为离子物质（例如：Na+、Cl-、NH4+、OH-）。易学以气为手段对宇宙间的一切事物进行了气学分类，形成了易学。易学以阴阳二气阐述一切的科学方法论，同现学以引力和斥力（吸引与排斥、收缩与膨胀、矛盾）阐述一切的科学方法论在科学原理上是完全一致的。
上面已经讲了精气神理论和经络穴位理论的科学本质，下面讲阴阳五行理论的科学本质。
能量物质和能量的本质。人们根据能量现象已经认识到能量是一种物质，但是对能量这种物质和能量的本质还不清楚，能量是一种什么样的物质？能量物质和我们所认识的物体有什么不同呢？现学指出：“能量是守恒的，是无生无灭的，只可能相互转化”，但是易学并不这样认为，易学认为能量和其他物质一样是有生有灭的。易学的这种观点是完全符合辩证法哲学原理的：“一切具体的事物都是有生有灭的”，当然能量也不例外。易学指出：“精生气，气生精”，气就是炁流、能量、能、力。炁粒还原成炁体就不能生炁流了，炁流变成炁体也就不再是炁流了，这就象冰、水和水流的关系一样。我们已经知道，任何炁粒都在产生炁流，都在产生引力能和斥力能（辐射能），都在产生阴阳二气。能量的本质为炁流，是炁粒吞吐炁体使炁体流动的现象。炁粒为什么能够永不停息地生产炁流呢？从奇点理论可以知道，炁体是能级无限大的物质，当炁体变成炁粒时，炁粒的能级是一定的，由质能公式E＝mc2确定，其余能级（还是无限大的）使炁粒吞吐炁体形成炁流，换句话说，炁粒是以炁体作为能源，能永久地产生炁流能量的物质。这就涉及到一个永动机问题。按照现学理论，永动机是不可能存在的，因为产生能量就必须消耗能源，就必须补给能源。事实上永动现象到处都是，永动不是主观的或者超现实的东西。例如哲学指出：“世界上一切事物都是处在永远运动、变化中。运动是物质固有的根本属性。物质和运动不可分”，物理学指出：“整个自然界是由不断运动着的物质所组成，绝对静止的物质是不存在的。电这种物质也是在永不停息地运动着，根本不会有静止不动的电。组成一切物质的分子都在不停地作无规则运动。量子产生恒定的电场和磁场。原子中的电子在不停地绕原子核运动”，可见，永动是普遍存在的客观实在的自然现象和科学事实，只是我们还不知道物质永动的动力源泉是什么？还没有揭开物质永动的奥秘而已。现在揭示物质永动的科学原理如下：炁粒是以炁体为能源生产炁流的物质。宇宙里除了量子炁粒以外其余的都是虚物炁体（包括炁流和炁子），炁体以自由态（炁体和炁流）存在于太空、大气、经络穴位中，以结合态（量子和炁子）存在于实物物体中，因此炁粒实际是浸泡在炁体这个能源海里运动的。炁体这个能源无处不在，无须携带，也不会用完，故炁粒能永远生产炁流，能永动不止。炁体是唯一的理想能源，炁粒是永动机的雏形，永动机是完全可以制造出来的。
时空物质和时空的本质。时间、空间、意识、社会等都是客观存在的物质现象，根据哲学原理：“世界是物质的。物质的唯一特性是客观实在性”，世界上根本没有非物质的或超物质的东西存在，因此我们知道，这些东西都是物质的存在形式。我们已经认识了这些现象，但是还不知道这些现象的本质。形成这些现象的物质就是炁体。易学揭示了时空的本质。易学的本质为气学，是关于气的学问，是以气阐述一切的学问。易学以气为手段对宇宙间的各种事物进行了气学分类，形成了精气神、经络穴位、阴阳五行三大理论，分别阐明了气的来源、分布、演化、现象、性能和运动作用规律及其应用等问题。其中，阴阳五行理论由阴阳、五行、天干、地支、甲子、八卦六个理论组成，揭开了时间和空间的物质性本质问题。
何谓阴阳？炁学揭示了阴阳律的本质，阴阳理论就是关于引力和斥力的力学理论。研究揭示，阴阳是能流（力）的方向（引力和斥力）的易学术语，阴阳符号叫做爻，是代表引力和斥力的易学专用符号，阴阳理论是关于能流的方向的变化规律的学问。阴阳理论（阴阳律）就是哲学里讲的矛盾律（对立统一规律）。哲学已经揭示了矛盾律的普遍性、科学性、真理性。我们知道，任何质点物质都在进行吞吐炁体的活动，这一活动的结果是引起炁体的流动形成炁流，炁流就是能量、能流。这是能量的起源，是物质永动的动力源泉。质点吞吐炁体的能力和产生能流的性质（阴阳），和质点功率（内因）及外界条件（外因）二者紧密相关。换句话说，阴阳理论就是关于引力和斥力的力学理论。精生气，气的方向和大小为引力能和斥力能，用阴阳和五行表示。气流向精体为阴气为引力能，反之为阳气为斥力能（辐射能），用阴阳符号（爻，阴爻、阳爻－）表示。如图示：
何谓五行？现代物理学常识告诉我们，宇宙世界间有且只有场能、波动能、热能、光能、射线能共五类能量现象（形式）。其实我们的先人早在几千年前就知道了这一点，易学里说，万事万物都“不超乎五行之外”。五行就是水、木、火、土、金五气，分别是炁体的稳流、面流、紊流、线流、粒流这五类炁流形态，反映了炁流强度的大小，其特例为场能（电场、磁场、引力场）、波能（声波、超声波、电磁波）、热能、光能、射线能（量子流）这五类能量现象，其能级为（Hz）：声波？～105，电磁波105～1012，光1012～1016，射线1016～？，热能在热性光部分（红外光和热性可见光）。五行之水俗称风水、水气，就是场能物质。根据易学相对性原理，五行分类同样适用于实物（固、液、气体）界，此时的五行之水又指淡水及其水溶液。淡水和风水有类同的行为特征和功能，有相当吻合的类比性。风水就是空气中除了气体分子和尘埃之外的物质，即最近发现的非质点物质、能量物质炁体（在这里炁读jì不读qì）。易学指出：“水润下，木曲直，火炎上，土稼穑，金从革。土载四行，为万物之母”，反映了炁流的基本特征：场能水气象水润物一样湿润下去，波能木气既弯曲向旁边展开又向前面传播出去，热能火气是炎热者冲向前，光能土气能使作物生长（光合作用），射线能金气为量子流，是束缚成团的气物质，它能产生场能，光能具有其余四行能量的性能。这些都是已被现学证明了的科学真理。五行理论就是五行能流相互作用规律的学问。在这方面，现学的研究是很不够的。那么，在科技水平几乎为零的远古时代，我们的先人们是怎样认识五行能量及其作用规律的呢？他们所用的科研方法就是悟道，也就是气功修炼开发出来的特异功能（经络功能、第六感官功能）。
易学以阴阳五行（力的方向大小、引力斥力）这对能量范畴为手段，对天（日、月、星、辰诸天体）、人（生物）、地（地球，非生物）三界（三才）物质进行了能量学分类，并研究其能量作用规律，于是产生了天干、地支、甲子、八卦四大易理。其中，干支、甲子、八卦分别是对空间、时间、质点物质的分类，相应理论就是关于其能流相互作用规律的学问。
天干、地支是天地二气（日月星辰和地球产生之气─—引力能和斥力能）的干扰、支配作用，反映了天地二气的来源和阴阳五行性能，是对空间性能（阴阳五行）的划分。天干是“来自天体的能流的干扰作用”之意，天干符号代表了天体能流的性质（方向大小，阴阳五行），天干理论反映了天体能流间的相互影响作用关系和规律。天干作用如太阳的光热、太阳风、太阳引力等能量作用、月亮引力作用（引起潮汐和月经现象）、群星引起的年候差异等，天干引起疾病的问题在中医里有深刻的认识和论述。地支是“来自地球的能流的支配作用”之意，地支符号代表了地球的能流性质（方向大小，阴阳五行），地支理论反映了地球能流间的相互影响作用关系和规律。地支作用如地球引力、地理、气候、环境、地磁、地热等辐射。我们知道空气质量对生命是至关重要的，也是地气作用的结果。天干作用是间接的，地支作用是直接的，地支比天干作用力大得多，故易学上多用地支少用天干。
甲子是时间的代表符号，叫甲子历、干支历，是对时间性能（阴阳五行）的划分。年、月、日、时四柱分别代表了太阳、地球、月球、地上某点（物）在银河系内的宇宙空间位置（日轨、地轨、月轨、物轨），反映了银河系内星辰、日、月、地四天体产生之气（星气、日气、月气、地气）的运动作用规律，反映了天干地支二股能流的相互影响作用关系和所产生的总体效应。
可见，干支和甲子理论揭示了时空的物质性本质（气）和统一性原理（干支结合成甲子，时间反映了空间的变化规律），反映了时空的运动作用规律和时空对其他事物的影响作用规律（阴阳五行理论），揭示了事物普遍联系性这一哲学原理的物理学本质（经络是联系一切事物的纽带，气是联系一切事物的动力物质）。易学时空是物质的时空，具有能量性质，很显然比现学时空观（牛顿时空观和相对论时空观）更加接近时空真理。易学的时间概念是全息的，它反映了时间、空间、能流性质及其相互关系等内容。所以甲子历的时间功能是其他计时技术不具备的，重要的是，甲子历是没有误差的最科学的计时系统，而其他计时方法是有误差的。甲子计时系统具有很高的应用价值和科学价值，从中可以知道很多信息。甲子时间信息在中医上广泛应用，子午流注法、点穴术都有应用。这就是易学的高明之处。永远不会有误差，是最精确最科学的计时系统。干支历记录了地球在星系天体中的相对位置，反映了天体对地球的影响效应，它含有三才要素（时间、地点和地星关系），是全息计时系统。甲子历年的起点是春分（1月4日），月的起点是当月的节气起点（在每月的4~9号之间），日的起点是子时（夜里11点钟，也就是地球正背太阳的时候。以中午太阳最高时刻为午时，相对的子时为日和时的起点），时的起点是单数点（如1、3、5、7、9点钟）。年柱反映的是星气变化规律，其实主要就是太阳系内其他八大行星的运动规律，因为在银河系内的其他星球天体的位置是比较稳定的，它们产生的阴阳五行之气也是比较稳定的，其变化规律由三元（上元、中元、下元）甲子理论揭示。干支历以太阳系九大行星中的五行星（木火土金水五星）和太阳共六星连成一线的时刻为太阳钟的起点，计为上元甲子年甲子月甲子日甲子时，以后每60年为一元，上、中、下三元共180年为一周期。如图示：
现代物理学常识告诉我们，能稳定存在，可以用容器装起来的质点物质是分子离子物质，也就是固、液、气体等实物。双原子分子是能稳定存在的最小的物质形态，单原子是不能单独稳定存在的，否则会变成离子和量子，原子只有变成离子才能单独存在，量子只能以射线形式存在。根据炁学理论，原子是由阴阳量子和层间的电磁场物质结构而成的，用易学物质结构理论表述为，原子三才质点是由阴阳两仪质点和太极物质构成的。这一理论同样适用于原子构成分子万物（固、液、气体实物）的情况，如图三所示。
实物质点是三才物质，是组子。八卦是对组子性能（阴阳五行）的划分。组子是由阴子、阳子、炁子共三类基子物质组成的，例如：阴阳量子构成原子，阴阳原子构成分子，阴阳分子构成物体，在结构体内是电磁场（炁子）物质。每一子都在产生阴阳二气（引力能和斥力能），都有阴阳二态（外界条件会引起三才阴阳性质发生变化），三子共有八类组子，用阴阳符号（爻）表示即为八卦符号，其命名为八卦卦名，此即八卦万物类象的来源和物理意义。很显然，八卦代表了所有组子的阴阳五行性能（合力的方向和大小），所有实物都可以用八卦进行分类。八卦的三爻是构成事物的三大要素的代号，这是八卦三爻的物理意义。三大要素构成了一件完整的事物，所以八卦携带了相应事物的所有信息，反映了事物的性质、功能等完整的内容，参见《八卦万物类象》，这是易经卜技术的信息来源之一。可见八卦是全息信息库。
八卦产生之气叫做卦气，卦气使组子两两相互作用，共有六十四种作用关系，这就是六十四卦，代表了所有八卦质点之间的两两作用关系。八卦理论是关于八卦质点的阴阳五行性能和相互作用规律的学问，就是八卦力学理论。上下卦位反映了两卦质点之间力的相对大小关系。这就是六十四卦的来源和物理学含义。《周易》经文（理论）就是关于八卦的性能及其应用的学问。八卦代表了质点的时间、空间和能流性质（阴阳五行）三才信息，是全息信息体系。八卦分类理论和化学的原子分类理论是一致的：三爻对原子的三层结构（核子、电子、炁子），八卦对八族元素，六爻对六个稳定周期（第七周期都是不稳定的放射性元素），六十四卦对六十四类元素性质（六十三类稳定元素性质，放射性元素为一类性质，第八副族同周期三个元素同一性质）。八卦重迭成六十四卦，原子结合成分子万物。
可见，易学是以一（力、气）概万、包罗万象的学问，只用力学原理（引力和斥力）去阐述所有事物关系和现象，这一点和辩证唯物主义哲学原理是一致的，后者只用矛盾这一哲学范畴去阐述所有事物的内在本质和外在现象。这两种方法论远隔几千年竟不谋而合，这是中西方思想文化的交合点，只是易学的方法论更为科学，易理和易术合二为一，这是现学所没有的功能。阴阳、五行、天干、地支、甲子和八卦理论是对事物进行分类的理论，是宇宙六大全息信息库。它全面概括了宇宙事物的所有关系，把天时、地利和人和三类因素都包含全尽了。学过周易预测术的同志就能够充分体会到以上易经信息的准确性、全面性和炁体作为预测媒介的实在性，它可以预测任何事物。易经科学只用了37个信息元（8个卦，10个天干，12个地支，阴阳2，五行5，共37个），就把宇宙间所有事物表达清楚了，这是多么伟大渊博的思想啊！面对古人创立的易经科学及其所包含的精深智慧真是让我们惭愧啊！神奇的中医、神奇的气功、神奇的易卜术无不显示易学的巨大威力。今天，炁体的发现必将把易学和现代科学结合起来形成炁学，使科学如虎添翼，促进科学的进步，必将彻底改变人类的面貌。
易学是能量科学，是关于能量问题的学问，它从能量观点认识物质世界。易学把能量叫做气、炁、阴阳五行。由于气只有六类（元气和五行气合称为六气），六气都是能够用人的感官感知的，尤其是可以用第六感官经络穴位感知，而经络穴位功能可以用气功修炼的方法开发出来。因此古人能够用悟道这一特殊的科研方法完成了能量学的研究工作，并加以广泛应用，而无须借助任何仪器设备。根据能量的运动作用规律，我们就可以了解能量运动作用的具体过程和结果，这就是为什么易学具有“上知天文，下知地理，中晓人事鬼神。前知五千年，后知五千年”的无所不知的占卜功能的科学原理。但是很显然，由于易学没有深入研究实物精体，因此对精体的认识是很不够具体的，也就无法加以生产和应用，造成了科技不能够发达的状态，这是易学的局限性。也就是说，易学从根本上无法创造物质文明。
生命物质和意识的本质。易学揭示了生命的本质在于经络元气，而不在于肉身，元气决定了生命的生老病死和一切生命活动。生物是完全不同于非生物的特殊实物，非生物形成了自然现象，而生物是形成生命现象（社会、意识、思想、特异功能、心灵感应、智力、生命力、灵魂、生物能等现象）的主体。二者有完全不同的性能和现象，因此一定有不同的组成和结构。我们已经知道，分子构成细胞，细胞构成生物，在分子之间和细胞之间还有气物质，就是虚物炁体，就是经络穴位物质。具体地说，生物是由固态的骨肉发甲、液态的体液（津血）、气态的呼吸消化道、炁态的经络穴位共四个系统组成的统一的有机整体。固液气三态构成生物的肉身系统，炁态经络构成生物的意识系统（生物能系统、生命的动力系统）。经络穴位是由炁体构成的物质系统，经络物质就是意识物质、灵魂物质、生命物质、生物能物质。其中，经络是决定生命的生老病死和一切生命活动的物质系统，是生命的动力系统、生物能系统；经络物质气是形成一切生命现象和生命活动的物质。生命的本质在于经络而不在于肉体，死人和活人的唯一区别是死人没有经络没有元气，在肉体方面没有本质性的区别。易学指出：“经络主行气血”，经络管道由体液占据时叫做血脉，由元气占据时叫做气脉，行气在气血二脉内流动，形成了一切生命活动和生命现象。易学说：“心物一元。心藏神”，心（意识、精神、思想）物质就是一元物质─—经络元气、神。中医把脉就是根据经络中的六气运动变化产生的生命现象─—脉象进行诊治病患的学问。意识是客观存在的生命现象，但是人们还没有认识到意识就是一种物质，并没有把意识当作物质看待，例如哲学说：“世界上除了物质现象之外，还有意识现象。物质存在于意识之外。物质第一性，意识第二性”。意识是客观存在的，因此必定是物质的，意识物质就是经络穴位物质─—炁体。
关键词: 《量子力学》 物理图像 创新思维 培养
《量子力学》是物理学专业重要的专业基础课程,其教学质量的高低不仅影响到其他后续课程的学习,而且直接影响到物理学专业人才培养目标的实现。衡量物理教学的质量标准应该有三个维度,一是知识与技能维度,二是物理思想和方法论维度,三是物理品格维度。过去的教学,我们往往过多地重视第一维度,而忽视第二、第三个维度。在量子力学教学中,我们结合量子力学及其发展历史所涵含的丰富的物理思想与方法,开展了学生创新思维能力培养的教学实践研究。
一、创新型、应用型人才培养目标的要求
考虑到培养21世纪需要的应用型人才目标的要求,而且结合新建本科院校的课程设置的特点,《量子力学》课程的教学方法和教学体系建设应从以下两方面着手:一方面,着重量子力学概念、规律和物理思想的展现,使学生在知识层面上够用并且能用,并注意科学人文精神的阐发,为进行物理素质教育与物理教学研究提供量子力学方面的科学素养,如勇于创新、科学、严谨等。另一方面,培养学生建立正确的量子力学概念和物理图像,掌握基本规律,广泛了解量子力学在推动技术进步方面的作用,开拓思路,培养学生应用物理规律解决应用技术问题的能力。
二、《量子力学》教学中创新意识及创新能力的培养
根据应用型人才培养的目标,我们一直致力于探索一套合适的物理学专业量子力学课程教学的共享数字化教学体系,创建完整的教学资源,力求使学生在学习这门课程的同时受到实践能力和创新能力的培养。相应措施主要体现在以下三个方面。
(一)创造实验情景,以实验和实践为基础深化量子力学的原理。
由于量子力学主要研究微观粒子的运动规律,理论太抽象,许多量子现象和日常的生活经验不符合甚至相违背,因此在教学中教师必须强调量子力学首先是一门试验性的科学,应从实验事实去推理分析,不直接与主观经验联系,并时时将新的概念和结论与经典物理学的结果作比较,使学生能正确理解量子力学的基本概念,从而学会处理具体问题的方法,掌握量子力学的精髓。在讲述量子力学基本内容的时候,寻找合适的接口与量子力学原理在实际生产中的应用相联系。通过这两方面的着重讨论,学生能感受到量子力学的抽象原理是实实在在的、来源于实践又回到实践中得到检验的、正确的理论。
量子力学实验从可操作的层面上可大致分为三类,一类是仅存在于人们想象中或目前还不能实现的理想实验,一类是在高水平的实验室中可以实现的科学研究实验,一类是我们让学生自己动手做的有关教学的基础性实验。但无论何种实验,我们都可以利用多媒体技术在课堂上将其生动形象的展现出来,让学生不仅深刻认识到实验在量子力学发展中的重要作用,而且培养用实验发现问题和验证假说的能力。例如在讲解物质粒子的波粒二象性时,我们用多媒体课件演示单电子衍射实验。单电子发射时,在荧屏上出现一个亮点,说明电子的粒子性;再发射大量电子,屏幕上出衍射条纹,说明了电子的波动性。这样,难以讲解清楚的知识变得生动活泼,使学生能更快地理解所学的知识,且加深了学生的认知印象,大大提高了学习效率。
(二)充分利用现代媒体的作用,激发学生的创造兴趣。
以电脑和互联网为代表的信息技术已演变为继传统媒体后的“现代媒体”。现代媒体将为教学过程提供新的教学手段,并为培养创新人才奠定了技术基础。通过网络技术,学生可以突破传统教学的时空限制,不但可以享受本校教学资源,而且可以享受到全国高水平的教学资源,从而实现优质教学资源的共享,也为各学校的师生讨论交流提供了一个很好的平台。
对于《量子力学》这样一门抽象的理论课,多媒体技术将图、文、声、像等各种教学信息有机的组合在一起,直观、形象、生动,即使对那些比较抽象,难以理解的理论和日常看不到或拍摄不到的情景,也可以通过三维动画虚拟实现。多媒体丰富的表现力不仅能打破人类视觉上的樊篱,使得学生从科学与艺术相融的视觉信息中感知抽象、复杂的理论,而且能引发学生无限的遐想,极大地激发了他们的想象力。学生的思维高度活跃从而激发创新火花。
(三)密切结合当前的科技前沿和高新技术,将量子力学知识应用于实践。
量子力学在各学科中已经有很多成功的应用并催生了许多交叉学科及现代高新技术的产生。在教学中,教师应尽可能进行知识的渗透和迁移,及时将当前与量子力学相关的科技前沿和高新技术引入到教学中,一些知识可以作为简单的介绍,也可以就某个方面详细分析,阐明其量子力学原理。例如量子力学与非线性科学的关系,量子理论在耗散系统、纳米技术、分子生物学中的应用,量子力学与正在研究的量子计算机、量子保密通信的关系,等等。在教学中教师适当地穿插这些知识,既不会花费太多的时间,又能使教学更生动、易于理解,而且可使学生开拓视野,活跃思维,激发兴趣。这样学生不仅可以学到运用基础理论指导科学研究的方法,而且可以克服原有的“量子力学就是一种纯理论的学科”的片面认识。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现代科学的前沿相联系;在讲解隧道效应时,将其与扫描隧道显微镜相联系,进而可以介绍扫描探针操纵单个原子的实验。我们通过这种方式使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。
参考文献:
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我国首颗量子科学实验卫星将于2016年8月择机发射，这是世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信。因其运用量子物理基本原理，具有单光子的不可分割性和量子态的不可复制性，确保了信息的不可窃听和不可破解，从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的无条件安全，可以有效解决信息安全问题。
所谓量子理论，从微观领域来讲，就是某些物质可同时处于多个可能状态的叠加态，只有当被观测或测量时，才会随机地呈现出某种确定的状态。按照量子理论，物体从A不经过A和B中的任何一个点就能直接到达B。换句话说，物体在A点突然消失，与此同时在B点出现。基于这一原理，有科学家提出将具有量子态的物质作为密码。如此一来，若有操作者截获或测试量子密码，就会改变量子状态，其获取的量子密码也是无意义的。如果将量子理论应用于武器中，就会产生量子武器。量子武器实际上是一种威力超过核武器的无形杀手，其威力如同人进入火海，可使其迅速化为灰烬。 二战之后的量子武器研究
在第二次世界大战末期，德国中央科学院就开始了量子武器和反量子武器计划的研究，并取得了突飞猛进的进展。
二战结束后，美国和苏联分别获取了德国遗留下来的部分量子武器和反量子武器相关资料，并得出量子武器比核武器威力大的结论。爱因斯坦在1942年就提出了量子力与反量子力的守衡。据说，苏联当时在秘密研究实验量子武器，但一直没有更多的公开资料可供研究。外国分析家认为，俄罗斯由于具有一定的科研优势，已拥有批量不大的量子武器样品，这种武器的有效半径是无限的，能够将激光送达任何地点。此外，这种量子技术还可以建立通信系统，以极高的速度向战区传递信息。 未来会有哪些量子武器
据专家预测，在量子物理学攻关、试验成功后，至少可生产如下武器：一是反物质炮。因为物质是由分子和原子构成，原子是由带负电的电子和带正电的原子核组成，如果由带正电的电子与带负电的原子核组成原子，那么就是反原子，由反原子就可组成反物质。当反物质与正物质接触时会产生湮灭效应，放出光子和介子，同时释放出巨大能量，也就是说会爆炸。一毫克反物质与一毫克正物质湮灭时会产生相当于430吨TNT炸药的爆炸力，因此现在的许多科学家都认为反物质武器将是继核武器之后的又一种毁灭性武器。但是要研发反物质炮弹除了量子物理学基础研究、高能物理研究装置外，还得有反物质试验装置。目前，这还是需要攻关的领域。二是重力波炮。重力波炮实际上是一种量子定向能武器，其原理是量子凝缩。由于在宇宙中缺乏媒介，声波、冲击波等无法传播，导致传统的爆炸性武器包括核武器的效果都大打折扣，而重力波则不受这个限制。因此在宇宙中，定向发射的高能重力波可以很容易做到扩散性杀伤的效果。三是重力场发生器。其实就是个人造黑洞，只要碰上就片刻之间化为乌有。四是反量子武器。反量子武器是个量子防护罩，如果研制成功，那么它就能抵抗所有物理攻击。
除了以上未来可能出现的量子武器，美国科学家正在研发一种“量子雷达”，或将成为隐身飞机新的天敌。有报道称，光子的量子特性可用于挫败先进的隐身技术，罗切斯特大学的研究人员正在利用偏振光子探测物体和进行成像，如果隐身飞机试图截获这些光子并以某种方式反射以伪装自己的部位，就会不可避免地改变光子的量子特性，进而暴露干扰行为。也许，在不久的未来“量子雷达”将最先在世界军事舞台亮相，让隐身飞机无处遁形。 相关链接量子理论的新进展
近年来，量子计算的理论和实践都相继取得重大进展，产生了多种新的量子算法，研制了多种量子计算机原型。量子计算机最早由著名物理学家理查德・费曼提出，一开始是从物理现象的模拟而来的。他发现，当模拟量子现象时，因为庞大的希尔伯特空间使资料量也变得庞大，一个完好的模拟所需的运算时间变得相当可观，甚至是不切实际的天文数字。费曼当时就想到，如果用量子系统构成的计算机来模拟量子现象，则运算时间可大幅度减少。量子计算机的概念由此诞生。
2013年6月8日，由中国科学技术大学潘建伟院士领衔的量子光学和量子信息团队首次成功实现了用量子计算机求解线性方程组。在此之前，美国麻省理工学院教授塞斯・罗伊德等提出了用于求解线性方程组的量子算法。
2015年9月29日，谷歌和美国国家航空航天局联合建立的量子人工智能实验室装备了最新一代量子计算机D-Wave 2X。它将被谷歌和美国国家航空航天局用来处理宇宙空间问题模拟或者是气候研究等双方亟待处理的计算难题。D-Wave 2X可以使用1000个量子比特位，也就是说与二进制计算机相比，这一量子计算机可以认为是“1000进制”。但由于量子的不确定性，运算速度无法直接进行对比。虽然该实验室已经在测试新机器的能力，但外界对D-Wave 2X量子计算机能否真正取得效果持怀疑态度。
一、易学自然观
《周易》包括《易经》和《易传》两部分，实际上是上古巫文化化出的符号、周初时期占筮验词集锦和战国末年理性诠释的统合。作为《易传》的十篇释文已经完全脱离卜筮，建立起一套以阴阳为纲阐释变化的理论体系。汉兴，《周易》作为官学传习和研究的对象，被尊称为“五经”之首；汉易已经纳入阴阳五行学说，隋唐时期易学即以其理性向科学领域渗透；进而逐渐形成以符号系统与以阴阳为纲纪相结合的范畴体系和理论结构。
易学对宇宙的基本观点是：阴阳相涵相因、流变会通，构成一个合谐互补的有机整体。
张立文教授在《王船山易学思想略论》〔1-191〕中指出：船山的本体哲学，统体会通于和合。所谓和合者，就是“阴阳未分，二气合一，氤氲太和之真体”。《易传》有言“形而上者谓之道，形而下者谓之器”，作者认定道器是虚实范畴，虚与实的主要差异在于隐与显。“形而上者是隐也”，隐不是无，而是潜在，是形而下所以存在的根据。“形而下者是显也”，指有形质的东西，“即形之成乎物而可见可循者也”。即此可知，显指可见可循的事物和现象，隐指寓于“器”而起作用的现象背后更本质的东西；而隐又不是虚无，“道不虚生，则凡道皆实也”。从而推定道乃实存之体，得出道器交与为体、相涵相因、流变会通的两系统结构论。
道和器的关系究竟如何？就逻辑上讲，“形上者乃形之所自生”，因为凡器皆有形，由“形”逻辑上得出对应于“形下”必然存在着“形上”。就二者的主从关系讲，“当其未形而隐然有不可喻之天则，天以之化”，依此概括二者的关系为：道是器存在的依据；道通过器而表现自己，一切显性的运动变化之因皆源之于道。再就孰先孰后的角度讲，是“理不先而气不后”，二者既不存在先后、本末之别，也就从根本上排除了天理、神创的观念。
张教授立足于人文（兼及自然）阐述问题，认为“王船山道器、气关系，充分体现和贯彻了《周易》和合人文的精神”，本文专门讨论自然而不涉及人文。依据形上学本体哲学，自然界的物理客体应该分两类，即“形之已成乎物”和“未形”，二者的本质区别在于形下之“显”和形上之“隐”。
小结：易学自然观是两系统结构论。从静态角度讲，“万物（包括宇宙自身）负阴而抱阳，冲气以为和”；从动态角度讲，“阴变阳，阳变阴，其变无穷”。所谓的易，就是讲阴阳变化之理的学问，即“易以道阴阳”。
二、两种物理学理论
物理学作为一门学术的名称，是从亚里士多德的希腊文著作延续下来的，这个希腊词的意思是探讨自然的秩序和原理的“自然学”，亚氏又称其为自然哲学。大约到18世纪中叶，由于学科内容的分化，自然史和化学从物理学中独立出来，18世纪后半叶法国讨论过留下的物理学意味着什么，结果是把物理学分为一般物理学和特殊物理学。前者指牛顿力学或由《自然哲学的数学原理》导出的以数学描述质点运动的传统，后者包括声、光、电、磁等广泛领域。通常都把这种划分说成是数学科学传统和实验物理学的分离。
1829年，泊松把当时法国物理学的思想倾向归为两类：物理力学和解析力学。他把前者的特征描述为“它的唯一的原理是把一切还原为分子运动，而这些分子是把力的效果从一点传到另一点并保持这些力之平衡作用的核心”，即期望用天体运动的牛顿平方反比定律数学格式，精密地描述宇宙一切现象，称牛顿范式；而后者则强调现象的解析格式，轻视对物理原因进行讨论，称非牛顿范式。1840年以后，牛顿范式的地位被非牛顿范式所取代；与之同时，拉格朗日原理被泊松和哈密顿予以发展，使力学成为完全分析的形式，并且以能量取代力的概念体系。本应该由之意识到“根本不存在纯粹的力学现象，实际上运动总是结合着热和电磁的变化，它们也规定运动”〔2-9〕，从而结束牛顿的“力学神话”，可惜的是西方哲学没有能够为物理学提供合适的自然观，以后的物理学就在迷茫中走了许多弯路。对两种范式的本质差异，一般都视为用几何法还是用解析法的数学问题。
19世纪30年代之后，随着实验物理学的成熟，出现了实验物理学和理论物理学之区分；物理学的理论又分原理理论和构造理论两类。前者是先使用分析法在经验中发现自然过程的普遍特征（即原理），然后给出各种过程必须满足的数学形式的判据，比如牛顿力学；后者又叫“假说—演绎”法，即先确立“想象的原理”（即“假说”），然后采用反证法通过由原理导出的结论对原理进行证明，给出的内容与经验所显示的现象吻合得愈多愈一致，特别是能够从假说来预言现象并得到证实，这种构造理论就愈成功。依据这种分类方法，一般都承认17世纪牛顿的《原理》和惠更斯的《论光》就分别代表了原理理论和构造理论。对这两种理论划分的依据主要在于思维方式，即前者采用分析法而后者采用综合法。
三、两类物理客体
牛顿的《原理》和惠更斯的《论光》，从近代物理学奠基开始，两种截然不同的理论分别传承为两种体系，即牛顿范式——原理理论，惠更斯范式——构造理论，其本质差异不在思维方式和数学形式之不同，也不在是采用数学方法还是实验方法之别，而在于研究的客体分属于根本不同的两类。
以质量对物体进行计量，并假定质量都集中在一个质点，以相互传递力的作用描述运动，是牛顿范式的核心观念；非牛顿范式研究的光、热、电、磁等现象，都不能以质量进行计量，最终认识到了这种现象都与“能量”直接相关，并且以能量取代了力学概念体系。
而今首当其冲应该明确的是物理学根本就不直觉研究“物质”，正象无法品尝水果一样，因为二者都是抽象的类概念。物理学只研究质量、能量、电量、时间和空间之间的关系，两种理论的适用范围不同，前者是关于质量系统的理论，后者则适用于能量系统。以往不适当地把能量说成是物质运动的形式（如“能即运动”）〔3-526〕，是产生混乱的肇端。现代物理学已经确认物理客体分两类：宇观上有分立的天球和连续辐射，微观上分粒子和场，粒子物理学分费米子和玻色子，理论物理学称其为物质粒子和相互作用；物理学理论也分用质量计量和时空描述、用能量计量和位形描述两个系统。“我们首先把宇宙的物质内容分成两个部分：“物质”即诸如夸克、电子和缪介子等粒子，以及“相互作用”诸如引力和电磁力等等”〔4-38〕。当代著名物理学家霍金居然会说出如此不合逻辑的荒唐话，不难看出“物质”这个误用概念带来的混乱是何等严重。
物理客体不能用“物质”这个概念进行抽象和概括，而应该分为质量和能量两个系统，二者的本质差异有3：1、分立和连续；2、有无静质量；3、量传递时物理客体仅只振动而不发生运动方向的位移。确认能量系统存在的依据有5：1、德西特从广义相对论场方程得出没有物质的宇宙时空解；2、无限的（负能电子）海的发现；3、爱因斯坦说：“依据广义相对论没有以太的空间是不可思议的”；4、3K微波背景辐射证明“空间”不空；5、粒子物理学的实验发现，绝大多数粒子为瞬息亿变的动态网络。
“全〖ZZ(〗空间〖ZZ)〗充满着相互作用着的各种不同的场”〔2-387〕，这种分布着某种物理量的空间，不同于经典物理学中作为参量的空间。“场从数学上表述了能量局域性概念”，“是一个具有无穷多自由度的动力系统”〔2-353〕。即此可知，一切自然现象虽表现为质量系统单元个体的运动和变化，动变之因却源于能量系统的作用；而能量系统本身不通过作用于质量系统的效应也根本就无法观测。物理学早已将物理客体分为弥散态粒子和凝聚态物体，3K微波辐射发现之后，就应该从分类学的角度再增添一种连续态网络；进而将弥散态粒子分为质量子和能量子，如此一来，物理世界图象就会变得非常清晰。
物理客体分物体、粒子、网络三类，分别用质量、电量（或荷质比）、能量计量；人类生活的现实世界属于质量系统（从天球到原子乃至质子、电子），能量系统则是一切运动变化的动力之源；所有的共振态、复合态粒子均属于能量系统的动态网络，只有那些稳定的能量子才有现实意义；不同能量子的有序组合构成信息（从质量系统讲，传递信息必须有载体，而对能量系统，信息和载体则合而为一，于此无暇展开讨论），可以用于操作质量系统的变化和存储一切自然现象。
小结：物理客体分两个系统三种态。质量系统和能量系统确实属于“负阴而抱阳，冲气以为和”的状态；作为两系统“中介”的弥散态，是演绎世间万象的“大舞台”；何以产生质量和电量，是现实世界存在的最根本机制。
四、时间和空间
无论哲学还是物理学，时间和空间都是一对非常重要的范畴，同时又是亘古至今争论最多直到今天还没有取得共识的两个概念。16世纪之前，基本上没有留下多少值得关注的重要论点；牛顿为了创立完整的力学体系，不得不提出人类历史上第一个时空构架。他认为物质是在绝对空间中运动，时间不跟任何物质对象相关、自身等速地在那里流；时间和空间各自独立互不相关。亦即是说时间和空间仅只是描述运动的参量。
现代物理学的发现则是：“广义相对论用空时结构的几何性质来表示引力场”〔2-328〕，场不但“是某种物理量的空间分布”，还是“一个具有无穷多自由度的动力系统”〔2-353〕。很显然，时空结构应该被理解为改变物体或带电粒子运动状态的作用量。
依据质能两系统结构论看待，即使在牛顿力学体系中，时空结构也是作用量而不是描述运动的参量。比如牛顿力学的第一号自然力——重力G=mg，如果没有g作用于m，物体就不会自由下落，很显然g是使m自由下落的作用量。如果用电磁作用相类比，g可以被称为引力场强，其作用效应跟电场作用于电量没什么两样。自从发现了动量和能量守恒之后，牛顿力学方程基本上已经不再使用，足以说明牛顿力学非常片面，能够沟通三个领域最基本的物理量只有动量和动能，根本就不需要力这个概念。
时间和空间究竟指什么？答曰：二者分别是对能量系统单元个体持续性和广延性的计量，恰如用质量计量物体、用电量计量带电粒子那样。
“空间一时间未必是一种可以认为离开物理实在的实际客体而独立存在的东西。物理客体不是在空间之中，而是这些客体有着空间的广延性”〔5-112〕。爱因斯坦如果对中国古典哲学稍有理解，就会再说一句：这些客体还有着时间的持续性。这种“物理实在的实际客体”即指能量系统而言。
能量系统虽是连续态，探究其具体作用时却需要量子化。假定其最小单元为h，由ε＝hν＝h/T可知，只要测出周期T，即可以知道具体的能量值，同理测出波长即可知动量。故而可以说时间和空间是对能量系统两种属性的计量。
董光璧教授猜想对于不同的相互作用，应该“各有其时空结构”，是有道理的。用于电动力学的时空结构已经非常成功，“对于电磁相互作用，相对论提供的时空结构和量子论提供的能量结构，既在逻辑上自洽又与经验相符”〔2-429〕；而对于质量，发挥作用的时空结构有ι2t-2和ιt-1两种，对行星的运行则有R3/T2＝K。
小结：时空不是独立的存在，而是用于计量能量系统属性的概念构架。对于物体或带电粒子，不同的时空结构作用于质量和电量可得能量和动量；对于能量系统，只需要用T和λ对基本单元个体计量，即是能量和动量。
五、两种运动
讨论过物理学不应该使用“物质”这个哲学范畴，明确了物理客体分质量、能量两个系统，确立了质量、电量、能量和时空是基本的物理量，并且弄清了时（T）空（λ）可以直接作为计量能量和动量的基本量，不同时空结构又分别是驱动质量或电量的基本作用量之后，还应该讨论一下运动形式问题。
亚里士多德很早就提出自然运动和强迫运动区分之必要，物理学界至今都没有认真对待。所谓自然运动，应该是不受人的干预，不准附加任何人为条件的运动，比如自由落体、自组织系统的变化和行星运转等（下文称绝对运动）；所谓的强迫运动当指人为增添了特设条件的运动，比如将物体抬高、摆钟和日常生活中经常发生的许多运动。
牛顿力学除自由落体之外，几乎都有附加条件，将运动定义为一个物体对另一个物体的位移，运动的基点建立在物体对物体的作用（即力）之上，并将物体看作一个质点等，基本上都属于质量系统的相对运动。现代物理学发现的因果关系被破坏，基本上都产生于对绝对运动和相对运动的作用机制之混淆。
“一个钟所处的引力势越低（深），它走得越慢，而那里发出的光在引力势较高处去接收就会发生红移”〔5-92〕，亦即是说原子钟在那里发出的光频率较小，周期变大。如果是摆钟，依据T＝2πL/g，由于g变大，周期就必然变小。两种钟的结果居然完全相反，基于什么原因呢？这就恰好能够说明相对运动和绝对运动的作用机制不同，显示的结果就必然会适得其反。由于原子钟的频率直接决定于能量子的频率，属于绝对运动；而摆钟的周期则由作用量g与弹性势的平衡决定，属于相对运动，g变大时相对而言等于固定不变的弹性势变小，故而钟的周期亦随之变小。“量子理论和每一种合理的真实世界观念都冲突”〔6-127〕；“量子力学改变了古典物理学的因果观和实在论”〔2-328〕。这些观念产生于发现了绝对运动和相对运动效果迥异，感到困惑的原因是没有树立起时间和空间“不再是事件在其中发生的被动的背景”，“相反的，它们现在成为动力学的量”〔4-53〕，根源在于没有突破“物质”一元论的樊篱。
问起广义相对论场方程的意义，通常的回答是：“物质和能量要使时空向其自身弯曲”〔4-60〕，反过来弯曲时空的曲率又决定着物体运动的路径。这种表述本来存在一个因果互易的逻辑循环，只需要将误用概念“物质”去掉，就变成了非常明晰的单因（能量）决定单果（质量运动路径）的关系。再如“势函数V表示质量系统对空间任意点的引力作用”〔2-361〕，实质上则是势函数表示任意时空点对质量的趋动作用。作用和被作用的因果关系弄颠倒的原因，许多都出在用相对运动的观念去解释绝对运动；产生这种观念的根源又非常久远和牢固，先是哲学上把物质说成第一性，继而近代科学一开始就决定只研究属于第一性的质量和重量，外加担心宗教神学找麻烦，所有物理学理论就都必须把物质或质量说成是运动变化的起因。依据两系统结构论，动因仅来源于能量系统。
宇观上的星体都是绝对运动，很早很早之前就受到许多哲人的关注，他们的不少观点由于跟相对运动的理论不合，都受到了冷遇。欧拉认为“一切物理过程都是以太与物质相互作用的结果”〔2-180〕，欧多克斯认为“日、月和行星分别固定在想象的匀速转动的天球上，星体本身不动，它们随着天球运动”〔2-51〕，笛卡尔的观点更明确：“宇宙空间充满媒质的旋涡运动，天体被媒质的旋涡推动”〔2-145〕；最直观形象的描述莫过于那个阴阳互动的太极图，那是华夏先民无数代人仰观俯察智慧的结晶。天空中所有星系或星系团无不都是一个涡旋，其中不少涡旋的中心根本就找不到质量（被称为质量丢失的暗物质）。很显然这些涡旋都是能量积累形成的畸变时空，那些特定的R3/2＝K的不同旋线上，都可能会有星体在做自然运动，根本就不需要什么引力作为向心力，自然也就没有必要去找切线力的源。
易学中虽说没有“自组织”这个词，王船山却早就讲清了自组织的作用机制。“阳变阴合，乘机而为动静”，“二气之动，交感而生，凝滞而成物我之万象”，如果将质量子和能量子类比为阴阳，这种说法还满有道理的。
小结：运动有相对和绝对之别。因果关系被破坏的原因大都生之于用相对运动的理论去解释绝对运动，根源在于物质一元论不能作为物理学的哲学基础。
六、唯物宇宙观
科学思想作为文化的一部分，在相当长的时间内世界各地都是沿着自己的传统在发展；从16世纪开始，随着西方殖民主义的掠夺，希腊传统的科学逐渐传播到世界各地。如今所说的近代科学，主要指希腊科学传统的扩展，其间也不乏阿拉伯、中国和印度等地科学成果的积累。物理学思想的发展在很大程度上跟古希腊哲学有着非常密切的关系，古希腊哲学的自然观主张人与自然分离。
在古希腊文化传统中，从公元1世纪基督教创立开始，就出现了理性和信仰、哲学和神学的纷争，科学思想的发展亦被打上深深的烙印。基督教成为国教之后，“知识服从信仰”成为教会的基本准则之一，于是就有人提出“学问来源于经验”与之抗衡。
基督教创立不太久，某些护教派发现那些愚昧贫乏的教义抵抗不住古希腊、罗马文化，特别是哲学，就开始从古希腊、罗马哲学中寻找为教义辩护的依据，从而发展出貌似科学的神学，进而宣布真正的哲学和真正的宗教是同一的和信仰先于理性的原则。中世纪的欧洲几乎一切学术都在宗教神学的桎梏之下，自然科学也不例外，布鲁诺被活活烧死，伽利略遭受终生监禁，都因为他们的理论对神学不利。
唯物主义宇宙观针对信仰先于理性提出物质第一性、意识第二性，自然科学总算找到了哲学基础。由于近代科学确定只研究属于第一性的质量和重量，而不研究与感觉有关的第二性，即把意识范畴留给宗教，总算争得了一席之地。当我们立足于现代科学的成果和困惑，去反思物理学发展的历史时发现，把物质和意识的关系视为全部、特别是近代哲学重大基本问题的唯物主义哲学，根本就不能作为物理学的理论基础。为了从神学桎梏下挣脱出来，选择第一性、第二性之分的哲学虽说必要，终归总逃不掉为临时应付而“举债”付出更高的代价。
物质和意识对立，对立的双方是自然和人，这是古希腊自然与人分离自然观的延续。这种哲学适用的范围应该是人天系统，即探讨的中心课题是人与自然的关系；而物理学则属于纯客观地探讨自然界的秩序和原理的学问，亦即是说它只研究物质和物质之间的联系、相互作用和运动变化规律等问题，丝毫不涉及物质与意识关系的内容。故而我们认为，唯物主义宇宙观虽说使物理学摆脱了宗教神学的束缚，而成为一门独立的学科，却不能做为物理学的哲学基础。
自然界是一个有机整体，要探讨其运动变化的规律，就不应该将所有的物理客体用“物质”一个概念概括。因为变化只能发生在至少两种客体之间，如MN和NM；而MM则是永远无法观测的。
“科学史界越来越多的学者认识到，站在现代科学的立场寻找历史来龙去脉的做法有误入歧途的危险，转而采取从原来的境况中重新阐释科学思想”〔7-2〕，不少人发现了《周易》中保留着自然学的原初形式，可以为科学发展提供有益的哲学启迪。本人沿着这条进路摸索多年，学习探寻的心得是，物理学只有依据两系统结构论的自然观，才可以讨论变与不变。
易以道阴阳；万物负阴而抱阳，冲气以为和；阴变阳，阳变阴，其变无穷；阳变阴合，乘机而为动静；二气之动，交感而生，凝滞而成物我之万象——仅依据上述五句富涵哲理的格言，对物质、时间、空间、运动和因果关系等重要概念做一些简要的剖析，就可以理出一条新的思路。如果依据两系统结构论，对物理学的概念和理论进行一次新的整合与梳理，极有可能会将物理学带出当前的困境。不当之处，敬请各位师长、同仁指正。
参考书目：
1、朱伯昆主编《国际易学研究》第三辑，华夏出版社1997年版
2、董光璧等著《世界物理学史》吉林教育出版社1994年版
3、《马克思恩格斯选集》第三卷人民出版社1972年版
4、(英)霍金著《霍金讲演录》湖南科技出版社1995年版
5、倪光炯等著《近代物理》上海科技出版社1979年版
