魅力科学论文
题 目 量子物理学
姓 名 刘东琪
专 业 交通运输
学 号 201334033
指导教师 张志强
郑州科技学院车辆与交通工程系
二○一六年六月
量子物理学
【摘要】
量子概念是1900年普朗克首先提出的，到今天已经一百一十多年了。期间，经过玻尔、德布罗意、玻恩、海森柏、薛定谔、狄拉克、爱因斯坦等许多物理大师的创新努力，到20世纪30年代，初步建立了一套完整的量子力学理论。从近代自然科学向现代自然科学跨越的过程中，对人类产生主导性影响的思维式，也正处在由经典思维方式向量子思维方式转变的过程中。量子思维方式正方兴未艾地渗透到各个学科领域的研究当中，并有可能使对各个学科领域的研究乃至个社会产生全新的影响和深刻的启示。量子物理学，是为描述远离我们的日常生活经验的抽象原子世界而创立的，但它对日常生活的影响无比巨大。没有量子力学作为工具，就不可能有化学、生物、医学以及其他每一个关键学科的引人入胜的进展。没有量子力学就没有全球经济可言，因为作为量子力学的产物的电子学革命将我们带入了计算机时代。同时，光子学的革命也将我们带入信息时代。量子物理的杰作改变了我们的世界，科学革命为这个世界带来了的福音，也带来了潜在的威胁。
【关键词】 量子思维模式 传统思维模式 信息 量子物理学
一 、经典思维方式的形成 16世纪，哥白尼提出了“太阳中心说”，开始向盛行一时的“地心说”发起挑战，他的观点被开普勒、伽利略以及后来17世纪牛顿等人加以发展和完善。1687年《自然哲学之数学原理》第一次以数学化的、量化的形式把自然规律表现出来，这就是牛顿运动定律。由于经典物理学获得的巨大成功，它逐渐泛化为一种统治西方思想的哲学世界观。我们可以称之为牛顿——笛卡尔世界观。认为部件(部分) 之间相互分立，只有机械联系，运动不存在任何不确定性，运动与意识无关。科学家们甚至认为，绝大多数自然界的基本规律都已经被发现，并且几乎所有的自然现象都遵循这些规律。经典物理学似乎已经发展到了相当完善的阶段。
二 、量子思维方式的产生 然而，随着人类探索的深入，经典物理学的不完备日益暴露出来。量子理论作为在经典物理学城堡中发生的“科学爆破”，石破天惊般地带来了一场科学革命，进而引发人们关于世界图景的崭新理解。丹麦的玻尔，德国的海森伯，英国的狄拉克，奥地利的薛定锷，法国的德布罗意等一批科学巨匠，通过对“波粒二象性”，“测不准原理”、“几率波”，“电子自旋”、“非局部作用”，以及关于“能量场”、“全息场”等方面的研究，使与牛顿经典物理学相对立的量子物理学，从个别人的奇思怪想变成了深刻影响人们的思想并且广为人们接受的科学体系。
三 量子思维的特点
一、认为世界在基本结构上是相互联结的，应该从整体着眼看待世界，整体产生并决定了部分，同时部分也包含了整体的信息。
二、认存在多样性、多种选择性，在我们决定之前，选择是无限的和变化的，直到我们最终选择了，其他所有的可能性才崩塌。同时，这个选择为我们下一次选择又提供了无穷多的选项
三、认为微观世界的发展存在跳跃性、不连续性和不确定性。认为事物之间的因果联系像“蝴蝶效应”所显示的那样，是异常复杂的。
四、认为事物发展的前景是不可精确预测的。
五、认为微观物理现象不可能在未被干扰的情况下被测量和观察到，在弄清楚任何物理过程的活动中，人作为参与者总是处于决定性的地位。
四 量子思维方式对当今社会的启发
实际上，量子物理学并没有否定客观性，它否定的是对客观性只属于客体自身的片面性理解。
玻尔曾举例说明新的客观性是包括主体因素在内的，它否定的是纯粹自在的客观性。他说，今天我们知道同时性包含着一个主体要素，因为对一个静止的观察者是同时发生的两件事，对一个运动着的观察者就不一定同时发生了。可是相对论的描述也是客观的，因为每个观察者都能通过计算推出另一观察者会觉察到什么或已经觉察到什么。尽管如此，我们已经离开客观描写的经典理想很远了。在量子物理学里离开这个理想的差距就更根本了。
海森堡也说，量子论并不包含真正的主观特征，它不引进物理学家的精神作为原子事件的一部分。
如果没有量子物理学，我们根本谈不上拥有计算机，因为计算机芯片的产生就是由量子物理学决定的。我们可以说，量子物理学正是信息文明的科学基础，而量子思维方式是适合信息社会的思维方式。
21世纪信息文明时代，人类思维方式要发生一次根本性的变化，要从“牛顿——笛卡尔”的思维方式转为量子思维方式，才能从根本上适应新时代尼尔斯·玻尔在用他的“互补”理论解释波粒二象性悖论的时候这样说过：粒子图景和波动图景是同一实在的两个互补的描述，每一个都只是部分正确，也只能应用于受限的范围。这对我们有重要的启发。在量子力学和相对论两条主线为研究中心的当代物理学，在过去的30多年有了新的进展。弦理论的几次研究高潮，带来了研究新空间。用统一理论回归到经典，也许我们看到的量子力学和相对论是我们从不同的角度看到两种不同的表征形式吧了。
参考文献：
《量子力学导论》 《新量子世界》
《高等量子力学》 《量子力学教程》
《相对论量子力学(第3版) 》
魅力科学论文
题 目 量子物理学
姓 名 刘东琪
专 业 交通运输
学 号 201334033
指导教师 张志强
郑州科技学院车辆与交通工程系
二○一六年六月
量子物理学
【摘要】
量子概念是1900年普朗克首先提出的，到今天已经一百一十多年了。期间，经过玻尔、德布罗意、玻恩、海森柏、薛定谔、狄拉克、爱因斯坦等许多物理大师的创新努力，到20世纪30年代，初步建立了一套完整的量子力学理论。从近代自然科学向现代自然科学跨越的过程中，对人类产生主导性影响的思维式，也正处在由经典思维方式向量子思维方式转变的过程中。量子思维方式正方兴未艾地渗透到各个学科领域的研究当中，并有可能使对各个学科领域的研究乃至个社会产生全新的影响和深刻的启示。量子物理学，是为描述远离我们的日常生活经验的抽象原子世界而创立的，但它对日常生活的影响无比巨大。没有量子力学作为工具，就不可能有化学、生物、医学以及其他每一个关键学科的引人入胜的进展。没有量子力学就没有全球经济可言，因为作为量子力学的产物的电子学革命将我们带入了计算机时代。同时，光子学的革命也将我们带入信息时代。量子物理的杰作改变了我们的世界，科学革命为这个世界带来了的福音，也带来了潜在的威胁。
【关键词】 量子思维模式 传统思维模式 信息 量子物理学
一 、经典思维方式的形成 16世纪，哥白尼提出了“太阳中心说”，开始向盛行一时的“地心说”发起挑战，他的观点被开普勒、伽利略以及后来17世纪牛顿等人加以发展和完善。1687年《自然哲学之数学原理》第一次以数学化的、量化的形式把自然规律表现出来，这就是牛顿运动定律。由于经典物理学获得的巨大成功，它逐渐泛化为一种统治西方思想的哲学世界观。我们可以称之为牛顿——笛卡尔世界观。认为部件(部分) 之间相互分立，只有机械联系，运动不存在任何不确定性，运动与意识无关。科学家们甚至认为，绝大多数自然界的基本规律都已经被发现，并且几乎所有的自然现象都遵循这些规律。经典物理学似乎已经发展到了相当完善的阶段。
二 、量子思维方式的产生 然而，随着人类探索的深入，经典物理学的不完备日益暴露出来。量子理论作为在经典物理学城堡中发生的“科学爆破”，石破天惊般地带来了一场科学革命，进而引发人们关于世界图景的崭新理解。丹麦的玻尔，德国的海森伯，英国的狄拉克，奥地利的薛定锷，法国的德布罗意等一批科学巨匠，通过对“波粒二象性”，“测不准原理”、“几率波”，“电子自旋”、“非局部作用”，以及关于“能量场”、“全息场”等方面的研究，使与牛顿经典物理学相对立的量子物理学，从个别人的奇思怪想变成了深刻影响人们的思想并且广为人们接受的科学体系。
三 量子思维的特点
一、认为世界在基本结构上是相互联结的，应该从整体着眼看待世界，整体产生并决定了部分，同时部分也包含了整体的信息。
二、认存在多样性、多种选择性，在我们决定之前，选择是无限的和变化的，直到我们最终选择了，其他所有的可能性才崩塌。同时，这个选择为我们下一次选择又提供了无穷多的选项
三、认为微观世界的发展存在跳跃性、不连续性和不确定性。认为事物之间的因果联系像“蝴蝶效应”所显示的那样，是异常复杂的。
四、认为事物发展的前景是不可精确预测的。
五、认为微观物理现象不可能在未被干扰的情况下被测量和观察到，在弄清楚任何物理过程的活动中，人作为参与者总是处于决定性的地位。
四 量子思维方式对当今社会的启发
实际上，量子物理学并没有否定客观性，它否定的是对客观性只属于客体自身的片面性理解。
玻尔曾举例说明新的客观性是包括主体因素在内的，它否定的是纯粹自在的客观性。他说，今天我们知道同时性包含着一个主体要素，因为对一个静止的观察者是同时发生的两件事，对一个运动着的观察者就不一定同时发生了。可是相对论的描述也是客观的，因为每个观察者都能通过计算推出另一观察者会觉察到什么或已经觉察到什么。尽管如此，我们已经离开客观描写的经典理想很远了。在量子物理学里离开这个理想的差距就更根本了。
海森堡也说，量子论并不包含真正的主观特征，它不引进物理学家的精神作为原子事件的一部分。
如果没有量子物理学，我们根本谈不上拥有计算机，因为计算机芯片的产生就是由量子物理学决定的。我们可以说，量子物理学正是信息文明的科学基础，而量子思维方式是适合信息社会的思维方式。
21世纪信息文明时代，人类思维方式要发生一次根本性的变化，要从“牛顿——笛卡尔”的思维方式转为量子思维方式，才能从根本上适应新时代尼尔斯·玻尔在用他的“互补”理论解释波粒二象性悖论的时候这样说过：粒子图景和波动图景是同一实在的两个互补的描述，每一个都只是部分正确，也只能应用于受限的范围。这对我们有重要的启发。在量子力学和相对论两条主线为研究中心的当代物理学，在过去的30多年有了新的进展。弦理论的几次研究高潮，带来了研究新空间。用统一理论回归到经典，也许我们看到的量子力学和相对论是我们从不同的角度看到两种不同的表征形式吧了。
参考文献：
《量子力学导论》 《新量子世界》
《高等量子力学》 《量子力学教程》
《相对论量子力学(第3版) 》