量子力學(xué)的發(fā)展史
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量子力學(xué)的發(fā)展史范文第1篇
關(guān)鍵詞：大學(xué)生；量子物理；物理學(xué)史
作者簡(jiǎn)介：丁艷麗（1979-），女，回族，遼寧遼陽人，沈陽化工大學(xué)數(shù)理系，講師；母繼榮（1964-），女，河北樂亭人，沈陽化工大學(xué)數(shù)理系，副教授。（遼寧 沈陽 110142）
中圖分類號(hào)：G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）35-0067-02
量子力學(xué)是反映微觀粒子（分子、原子、原子核、基本粒子等）運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理論。[1]它是20世紀(jì)初在大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)和舊量子論基礎(chǔ)上建立起來的，是人們認(rèn)識(shí)和理解微觀世界的基礎(chǔ)。量子物理和相對(duì)論的成就使得物理學(xué)從經(jīng)典物理學(xué)發(fā)展到現(xiàn)代物理學(xué)，奠定了現(xiàn)代自然科學(xué)的主要基礎(chǔ)。量子力學(xué)的發(fā)現(xiàn)引發(fā)了一系列劃時(shí)代的科學(xué)發(fā)現(xiàn)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)。通過量子物理的教學(xué)，有利于培養(yǎng)大學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)、科學(xué)思維方法和科研能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神、創(chuàng)新精神、科學(xué)思維能力以及辯證唯物主義的科學(xué)觀。另外，量子物理是處于發(fā)展中的理論，怎樣將量子論和廣義相對(duì)論（引力作用）統(tǒng)一起來仍是困擾人們的問題。“弦理論”的提出使人們看到了希望，通過這部分的教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的橫、縱向思維和不斷追求科學(xué)真理的精神。因此，在大學(xué)物理的教學(xué)中應(yīng)適當(dāng)增加量子物理的教學(xué)內(nèi)容。由于量子物理里好多概念、思想和宏觀世界里的完全不同，叫人無法理解，以致量子論的奠基人之一玻爾（Niels Bohr）都要說：“如果誰不為量子論而感到困惑，那他就是沒有理解量子論。”[2]那么怎樣讓學(xué)生在輕松愉快的狀態(tài)下學(xué)好量子物理呢？在教學(xué)過程中適當(dāng)引入物理學(xué)史有利于學(xué)生掌握其核心，既培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又有利于實(shí)現(xiàn)啟發(fā)式教學(xué)，而非純粹的概念和公式的教學(xué)。下面主要從幾個(gè)方面闡述物理學(xué)史在大學(xué)生學(xué)習(xí)中的重要作用。
一、非物理專業(yè)大學(xué)生學(xué)習(xí)量子物理的需要
即使是物理專業(yè)的學(xué)生，多數(shù)人在學(xué)習(xí)量子物理時(shí)一直如在云里霧里，雖然知道微觀粒子的波粒二象性，也知道不確定原理，了解原子的軌道理論，但是卻不知道為什么這樣。這一方面是由于量子物理里好多概念、思想和宏觀世界里的完全不同。另一方面，學(xué)生沒有掌握量子物理的核心，沒有從整體上把握量子物理的基石。一些教材對(duì)這部分的介紹也較少。如果在教學(xué)中能夠引入量子物理的發(fā)展史，不僅能吸引學(xué)生的注意力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還有利于學(xué)生理解量子物理的概念和思想，使學(xué)生能夠身臨其境地感受到那場(chǎng)史詩般壯麗的革命，深刻體會(huì)量子論的偉大，有利于學(xué)生辯證唯物主義觀的形成。而非物理專業(yè)的學(xué)生與物理專業(yè)的學(xué)生相比，在學(xué)習(xí)量子物理時(shí)難度更大。這是由于物理專業(yè)的學(xué)生開設(shè)了許多物理專業(yè)課，如原子分子物理、物理學(xué)史等課程，為量子物理的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。而非物理專業(yè)的學(xué)生沒有前期的知識(shí)鋪墊，對(duì)知識(shí)的掌握難度增大。如果能適當(dāng)加入量子發(fā)展史的介紹，不僅降低了學(xué)生學(xué)習(xí)難度，還激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，這就更突顯出物理學(xué)史在大學(xué)物理教學(xué)中的重要作用。
從整體上介紹量子物理的發(fā)展史可以使學(xué)生掌握量子物理的核心，從整體上把握量子物理的基石，即波恩的概率解釋、海森堡的不確定性原理和玻爾的互補(bǔ)原理。[2]這三大核心原理中，前兩者摧毀了經(jīng)典世界的因果性理論，互補(bǔ)原理和不確定原理又合力搗毀了世界的客觀性和客觀實(shí)在性理論。一些實(shí)驗(yàn)和理論斗爭(zhēng)的介紹不僅可以吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法。19世紀(jì)末20世紀(jì)初，好多物理學(xué)家認(rèn)為物理學(xué)大廈已經(jīng)基本建成，后輩的工作只是做些細(xì)枝末節(jié)的修補(bǔ)和完善。但當(dāng)時(shí)物理學(xué)天空漂浮著兩朵小烏云，一朵是“以太的絕對(duì)參考系”，另一朵是“黑體輻射的紫外線災(zāi)難”。前者導(dǎo)致了相對(duì)論的建立，后者導(dǎo)致了量子物理的建立。
對(duì)量子物理三大基石的掌握，即波恩的概率解釋、海森堡的不確定性和玻爾的“互補(bǔ)原理”是量子物理的三大支柱。大學(xué)所學(xué)的量子物理學(xué)是基于這三個(gè)支柱的。這就像數(shù)學(xué)中的公理一樣，對(duì)于大學(xué)生而言不能去討論為什么，只能是是什么。
二、大學(xué)生素質(zhì)教育的需要
大學(xué)物理的量子部分教學(xué)不同于物理專業(yè)學(xué)生的量子物理教學(xué)。大學(xué)物理教學(xué)的目的主要是增強(qiáng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法、辯證唯物主義觀等素質(zhì)教育，重在方法而非純理論教學(xué)。因此，大學(xué)物理的教學(xué)目的與任務(wù)是使學(xué)生對(duì)物理學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和正確的理解，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。更為重要的是，在大學(xué)物理課程的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，都應(yīng)在傳授知識(shí)的同時(shí)注重培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題能力，注重培養(yǎng)學(xué)生科研探索精神和辯證唯物主義世界觀的形成。量子物理發(fā)展史的介紹和講解有助于培養(yǎng)學(xué)生這方面的能力。
1.辯證唯物主義世界觀的培養(yǎng)
在大學(xué)物理的教學(xué)過程中融入物理學(xué)史的內(nèi)容有利于培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義世界觀。如關(guān)于光的本性的爭(zhēng)論持續(xù)了300年，光的波動(dòng)理論和微粒理論艱苦卓絕地斗爭(zhēng)了300年。量子論就是在這種斗爭(zhēng)中逐漸建立起來的。托馬斯·楊的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)、菲涅爾的圓盤衍射等實(shí)驗(yàn)形象的描述可使學(xué)生體會(huì)到光的波動(dòng)性；而光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)、康普頓的X射線散射實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)的介紹可使學(xué)生深刻體會(huì)光的粒子性；德布羅意電子波及實(shí)物粒子波理論的介紹及戴維遜和革末關(guān)于電子的實(shí)驗(yàn)，電子通過鎳塊時(shí)展現(xiàn)了X射線衍射圖案，證明了電子具有波動(dòng)性，由此人們認(rèn)識(shí)到了光及實(shí)物粒子的波粒二象性。這部分的教學(xué)可使學(xué)生領(lǐng)悟到看似毫不相干的量實(shí)際上存在著深刻的聯(lián)系，波動(dòng)性和粒子性原來是不可分割的一個(gè)整體。就像漫畫中教皇善與惡的兩面，雖然在每個(gè)確定的時(shí)刻只有一面能夠體現(xiàn)出來，但它們確實(shí)集中在一個(gè)人的身上。從中學(xué)生們可以深刻體會(huì)到任何事物都存在兩面性，人們要辯證地看待問題。這部分歷史的簡(jiǎn)單介紹還可以使學(xué)生深刻體會(huì)到人們對(duì)真理的認(rèn)識(shí)是隨著科技的發(fā)展而不斷完善的過程，也是一個(gè)艱苦長(zhǎng)期的斗爭(zhēng)過程。對(duì)光的波粒二象性的認(rèn)識(shí)有利于培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義世界觀。
2.分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)
在大學(xué)物理的教學(xué)過程中適當(dāng)引入一些實(shí)驗(yàn)的描述或利用多媒體等手段演示實(shí)驗(yàn)過程有利于培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和解決能力。對(duì)康普頓實(shí)驗(yàn)的講解分析可以培養(yǎng)學(xué)生的分析問題和解決問題的能力，尤其是康普頓的分析過程，而非純理論上的推導(dǎo)分析。康普頓在研究X射線被自由電子散射的時(shí)候發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的現(xiàn)象：散射出來的X射線分成兩個(gè)部分，一部分和原來的入射射線波長(zhǎng)相同，而另一部分卻比原來的射線波長(zhǎng)要長(zhǎng)，具體的大小和散射角存在著函數(shù)關(guān)系。如果運(yùn)用通常的波動(dòng)理論，散射應(yīng)該不會(huì)改變?nèi)肷涔獾牟ㄩL(zhǎng)才對(duì)。但是怎么解釋多出來的那一部分波長(zhǎng)變長(zhǎng)的射線呢？康普頓苦苦思索，試圖從經(jīng)典理論中尋找答案，卻撞得頭破血流。終于有一天，他作了一個(gè)破釜沉舟的決定，引入光量子的假設(shè)，把X射線看作能量為hν的光子束的集合。這個(gè)假定馬上讓他看到了曙光，眼前豁然開朗：那一部分波長(zhǎng)變長(zhǎng)的射線是因?yàn)楣庾雍碗娮优鲎菜鸬摹９庾酉衿胀ǖ男∏蚰菢樱粌H帶有能量，還具有動(dòng)量。當(dāng)它和電子相撞，便將自己的能量交換一部分給電子。這樣一來，光子的能量下降，根據(jù)公式E=hν，E下降導(dǎo)致ν下降，頻率變小，便是波長(zhǎng)變大。這樣，X射線被自由電子散射的問題得到完美的解決。然后再進(jìn)行理論推導(dǎo)，根據(jù)動(dòng)量和能量守恒解決該問題，這樣不僅使學(xué)生印象深刻，還鍛煉了物理思維能力。
3.求實(shí)精神的培養(yǎng)
通過大學(xué)物理量子史部分的教學(xué)，介紹科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、勇于追求真理的精神，培養(yǎng)學(xué)生追求真理的勇氣、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和刻苦鉆研的作風(fēng)。
4.科學(xué)觀察和思維能力的培養(yǎng)
在教學(xué)的過程中適當(dāng)融入量子發(fā)展史的內(nèi)容有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)觀察和思維能力。如玻爾的互補(bǔ)原理的提出過程。當(dāng)海森堡完成“不確定原理”后向玻爾請(qǐng)教，兩人就“不確定原理”是從粒子性而來還是波動(dòng)性而來展開了論戰(zhàn)，從而提出了互補(bǔ)原理：波和粒子在同一時(shí)刻是互斥的，但它們卻在一個(gè)更高的層次上統(tǒng)一在一起，作為電子的兩面性被納入一個(gè)整體概念中。這就是玻爾的“互補(bǔ)原理”。它連同波恩的概率解釋、海森堡的不確定性共同構(gòu)成了量子論“哥本哈根解釋”的核心，至今仍然深刻地影響人們對(duì)于整個(gè)宇宙的終極認(rèn)識(shí)。講解過程中應(yīng)形象生動(dòng)地描述海森堡和玻爾的討論過程及他的思維過程，使學(xué)生有種身臨其境的感覺，從而培養(yǎng)科學(xué)觀察和思維的能力。在教學(xué)過程中適當(dāng)介紹思維實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力及科學(xué)分析能力。如海森堡不確定性原理的提出過程就借助了思維實(shí)驗(yàn)及1935年愛因斯坦提出EPR思維實(shí)驗(yàn)等。[3]
5.創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)
通過學(xué)學(xué)物理學(xué)的研究方法、量子物理的發(fā)展史以及物理學(xué)家的成長(zhǎng)經(jīng)歷等，引導(dǎo)學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀，激發(fā)學(xué)生的求知熱情、探索精神、創(chuàng)新欲望以及敢于向舊觀念挑戰(zhàn)的精神。如普朗克能量子假設(shè)的提出體現(xiàn)了敢于向舊觀念、權(quán)威學(xué)家挑戰(zhàn)的精神。而創(chuàng)新意識(shí)對(duì)一個(gè)學(xué)生來說是非常重要的，對(duì)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展也起著重要作用的。
6.科學(xué)美感的培養(yǎng)
以麥克斯韋方程組為例，描述麥?zhǔn)戏匠趟憩F(xiàn)出的深刻、對(duì)稱、優(yōu)美，使得每一個(gè)科學(xué)家都陶醉在其中，玻爾茲曼情不自禁地引用歌德的詩句“難道是上帝寫的這些嗎？”描述麥克斯韋方程組的美。[2]一直到今天，麥?zhǔn)戏匠探M仍然被公認(rèn)為科學(xué)美的典范。許多偉大的科學(xué)家都為它的魅力折服，并受它深深的影響，有著對(duì)于科學(xué)美的堅(jiān)定信仰，甚至認(rèn)為：對(duì)于一個(gè)科學(xué)理論來說，簡(jiǎn)潔優(yōu)美要比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確來得更為重要。依此引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物理學(xué)所具有的明快簡(jiǎn)潔、均衡對(duì)稱、奇異相對(duì)、和諧統(tǒng)一等美學(xué)特征，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)審美觀，使學(xué)生學(xué)會(huì)用美學(xué)的觀點(diǎn)欣賞和發(fā)掘科學(xué)的內(nèi)在規(guī)律，逐步增強(qiáng)認(rèn)識(shí)和掌握自然科學(xué)規(guī)律的能力。
7.科學(xué)探索精神的培養(yǎng)
物理學(xué)在追求著大統(tǒng)一。許多科學(xué)家獻(xiàn)身于這項(xiàng)偉大的事業(yè)，比如弦理論的提出。講述其發(fā)展過程可激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探索精神。
三、科學(xué)發(fā)展的需要
科學(xué)發(fā)展到今天，是建立在前人取得成就的基礎(chǔ)上的。牛頓都說：“我站在了巨人的肩上。”以史為鑒，才能少走彎路。物理學(xué)發(fā)展到今天只剩下了最后一個(gè)分歧，但也很可能是最難以調(diào)和和統(tǒng)一的分歧，即量子物理和引力理論。只有了解和掌握了前輩所創(chuàng)造的財(cái)富，才能找到解決物理大統(tǒng)一的有效道路，才能實(shí)現(xiàn)物理學(xué)的夢(mèng)想。這需要幾代人的共同努力，可能需要幾十年甚至幾百年才有可能實(shí)現(xiàn)。很多人正在為之不斷努力，這也是人們不斷追求的科學(xué)理想。
大學(xué)生量子物理的學(xué)習(xí)需要適當(dāng)引入物理學(xué)史，這既有利于學(xué)生學(xué)好大學(xué)物理，培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義世界觀、分析問題和解決解決問題的能力、求實(shí)精神、科學(xué)觀察和思維的能力、創(chuàng)新意識(shí)及科學(xué)探索精神，又有助于啟發(fā)式教學(xué)。
參考文獻(xiàn)：
[1]周世勛.量子力學(xué)教程[M].第1版.北京：高等教育出版社，2002.
[2]曹天元.上帝擲骰子么：量子物理史話[M].沈陽：遼寧教育出版社，
量子力學(xué)的發(fā)展史范文第2篇
[關(guān)鍵詞]計(jì)算材料學(xué)；綜合教學(xué)；課程起源
[中圖分類號(hào)] G40-011 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）08-0155-02
一、前言
計(jì)算材料學(xué)是一門正快速發(fā)展的材料科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)交叉的新興學(xué)科，它能夠利用相應(yīng)計(jì)算方法對(duì)材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能進(jìn)行設(shè)計(jì)與模擬；廣泛涉及材料、物理、計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、化學(xué)等多門學(xué)科。[1]可以說，計(jì)算材料學(xué)是材料學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)的橋梁連接。[2]學(xué)習(xí)計(jì)算材料學(xué)能讓學(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生養(yǎng)成在制備材料前從理論上設(shè)計(jì)新材料并預(yù)測(cè)其性質(zhì)的良好思路。
作為材料類專業(yè)的重要課程，我們?cè)诮虒W(xué)過程中存在著不少的問題：1.具有計(jì)算材料學(xué)研究背景的師資力量欠缺；2.授課方法單一、枯燥，課堂效果不好；3.實(shí)踐條件的欠缺很難保證教學(xué)效果。為了提高計(jì)算材料學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生更好地掌握材料設(shè)計(jì)和性能預(yù)測(cè)的基本能力，我們結(jié)合存在的問題和教學(xué)改革的實(shí)踐，對(duì)計(jì)算材料學(xué)的課程教學(xué)提出一些改革方法。
二、了解起源，培養(yǎng)興趣
計(jì)算材料學(xué)是一門十分抽象、理論性極強(qiáng)的課程，書中理論眾多并伴隨著數(shù)不清的陌生的符號(hào)、公式和注釋，這往往讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中望而卻步。傳統(tǒng)的計(jì)算材料學(xué)教學(xué)通常是讓學(xué)生在課后反復(fù)操練習(xí)題，以至可以靈活應(yīng)用這些公式定律來解題。結(jié)果不言而喻，學(xué)生往往知其然，而不知其所以然，很難提起學(xué)習(xí)的興趣。因此，授之以魚，還得授之以漁，在教學(xué)過程中追本溯源，將理論的來龍去脈講述清楚，教給學(xué)生創(chuàng)造的思維和方法顯得更為重要。
計(jì)算材料學(xué)不僅蘊(yùn)含著復(fù)雜的變量、方程和實(shí)驗(yàn)方法等知識(shí)，而且還充滿了疑問，這些疑問把學(xué)生帶入充滿曲折的探索之旅。所以，在計(jì)算材料教學(xué)中將課程重點(diǎn)和難點(diǎn)融為一體，可以在不知不覺中起到“潤(rùn)物細(xì)無聲”的獨(dú)特效果。
計(jì)算材料學(xué)課程教改的目標(biāo)是轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，讓學(xué)生懂得計(jì)算模擬的起源、材料計(jì)算設(shè)計(jì)的基本方法和基本內(nèi)容以及與之相關(guān)的計(jì)算材料的前沿知識(shí)，引入與之相關(guān)的計(jì)算模擬案例介紹，從而使其具有一定的理論素養(yǎng)，培養(yǎng)其科學(xué)的態(tài)度、方法和精神。
三、引入拋錨式教學(xué)模式，提高課堂質(zhì)量
拋錨式教學(xué)也稱實(shí)例式教學(xué)，是由美國溫特貝爾特大學(xué)匹波迪教育學(xué)院開發(fā)的一種教學(xué)模式。其要求學(xué)生在某種類型個(gè)案的實(shí)際環(huán)境中去感受和體驗(yàn)問題，而不是聽經(jīng)驗(yàn)的間接介紹和講解。真實(shí)的感受案例或情境，可以激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生觀察和思考，形成一種探索與研究的習(xí)慣。
根據(jù)課程的特點(diǎn)，適當(dāng)選擇講述一些有關(guān)課程的起源與發(fā)展的案例，使其自然地融入課堂。再結(jié)合教材內(nèi)容“見縫插針”，讓學(xué)生理解重要定理、公式是怎么來的，為什么要這么命名，相關(guān)定理、公式背后都有哪些有趣、有意義的故事，使學(xué)生產(chǎn)生一種情景記憶，而不是死記硬背，從而引導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)和挖掘。
以本課程中的量子力學(xué)基礎(chǔ)為例，詳細(xì)介紹量子力學(xué)的發(fā)展歷程可以讓學(xué)生更好地理解量子力學(xué)的基本意義和它對(duì)于學(xué)好計(jì)算材料學(xué)的重要作用。如利用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)一個(gè)量子力學(xué)發(fā)展歷程的故事或一段經(jīng)歷，用一根主線將求解量子力學(xué)波函數(shù)問題融入情境故事或經(jīng)歷中，使學(xué)生趟著主線求解復(fù)雜的問題。見表1：[3] [4]
圍繞相關(guān)原理、公式如不確定性原理、薛定諤方程等，開發(fā)可共享的經(jīng)驗(yàn)，展開教學(xué)活動(dòng)，使學(xué)生掌握態(tài)矢量、波粒二象性和量子測(cè)量等概念知識(shí)，老師在學(xué)生獲得概念知識(shí)的初始階段需要提供較多的指導(dǎo)。創(chuàng)造機(jī)會(huì)使學(xué)生擁有更多的自進(jìn)行獨(dú)立探究或小組探究，圍繞求解薛定諤方程所做的近似求解思想和方法，查找或探究相關(guān)的隱藏或缺失的信息。
運(yùn)用知識(shí)作為問題求解的工具。學(xué)生運(yùn)用相關(guān)定理、公式中隱含的信息或線索，積極制訂解決問題的計(jì)劃。為此，學(xué)生需要先探究一些問題，以確定輔助解決整個(gè)問題的補(bǔ)充信息。教師們應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，將計(jì)算材料軟件如CASTEP、VASP和Abinit等引入教學(xué)中，使學(xué)生有接觸解決實(shí)際問題的工具的機(jī)會(huì)。同時(shí)，教師們更需要了解學(xué)生的理解能力、決策能力和推理能力，從而更好地為學(xué)生的問題求解提供“腳手架”。
制訂一套整合相關(guān)原理、公式的教學(xué)方案。引導(dǎo)學(xué)生們閱讀更多學(xué)科知識(shí)的內(nèi)容，共同探究相關(guān)的故事，使學(xué)生們沉浸在相關(guān)的模擬情境中，從而加深對(duì)概念知識(shí)的理解并整合不同學(xué)生的概念知識(shí)，在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力。
共同分享所學(xué)內(nèi)容。學(xué)生們將他們對(duì)相關(guān)原理、公式問題和拓展性問題探究結(jié)果呈現(xiàn)出來，從不同角度探討解決綜合問題的策略，深層次地理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，從而為學(xué)習(xí)共同體作出貢獻(xiàn)。[4]
四、以史為鑒，培養(yǎng)科學(xué)精神
科學(xué)精神包括探索精神、求真精神、民主精神、實(shí)踐精神和懷疑批判精神等等。中國的應(yīng)試教育使得廣大學(xué)生太相信書本和教師，摧殘了學(xué)生批判性思維能力，因此在教學(xué)中可結(jié)合一些計(jì)算材料學(xué)的歷史，加強(qiáng)學(xué)生批判思維能力的培養(yǎng)。
例如，在計(jì)算材料學(xué)課堂中引入愛因斯坦對(duì)薛定諤、德布羅意等的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑的案例。[5]
愛因斯坦在1924年對(duì)泡利反對(duì)連續(xù)區(qū)理論的觀點(diǎn)上發(fā)表示了“完全的因果性”的看法，針對(duì)玻爾關(guān)于輻射的波動(dòng)在本質(zhì)上是幾率波的假設(shè)而評(píng)論：“玻爾關(guān)于輻射的意見是很有趣的。但是，我決不愿意被迫放棄嚴(yán)格的因果性，將對(duì)它進(jìn)行更強(qiáng)有力的保衛(wèi)。我覺得完全不能容忍這樣的想法，即認(rèn)為電子受到輻射的照射，不僅它的跳躍時(shí)刻，而且它的方向都由它自己的自由意志去選擇。”
愛因斯坦對(duì)“量子力學(xué)僅可建立在可觀察量的基礎(chǔ)上”這一觀點(diǎn)也提出異議。1926年春天，他在海森堡的一次談話中，提出了“是理論決定我們能夠觀察到的東西”的觀點(diǎn)。
通過學(xué)習(xí)計(jì)算材科料學(xué)史，可以引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)公式、方程的產(chǎn)生。如引導(dǎo)學(xué)生思考：從薛定諤方程產(chǎn)生到解決過程中真正創(chuàng)造了些什么？哪些思想、方法代表著薛定諤方程相對(duì)于以往的實(shí)質(zhì)進(jìn)步？科學(xué)工作者在求解薛定諤方程遇到瓶頸時(shí)，成功創(chuàng)造了近似求解的方法，這種方法可以從微擾理論到變分理論再到密度泛函理論，這不僅體現(xiàn)了量子力學(xué)理論的一大進(jìn)步，更體現(xiàn)科學(xué)工作者對(duì)尋求真理的孜孜不倦的精神。[6]通過對(duì)計(jì)算材料科學(xué)史的學(xué)習(xí)，可以鍛煉學(xué)生的創(chuàng)造性思維，同時(shí)學(xué)習(xí)薛定諤為追求真理，而百折不撓、義無反顧、獻(xiàn)身科學(xué)的精神，感受薛定諤治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、剛正真誠、淡泊名利的風(fēng)范和人格魅力。
五、結(jié)論
計(jì)算材料學(xué)作為一門新興科學(xué)，是材料類專業(yè)人才培養(yǎng)中的重要基礎(chǔ)課程。然而在教學(xué)過程中由于師資力量薄弱、教學(xué)方法單一、研究對(duì)象復(fù)雜、實(shí)踐條件有限等問題，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣低下、教學(xué)效果不明顯。我們?cè)诮虒W(xué)過程中應(yīng)運(yùn)用科學(xué)發(fā)展過程中蘊(yùn)藏的豐富的教育資源，通過講授學(xué)科起源、發(fā)展以及應(yīng)用的案例，使學(xué)生了解知識(shí)的形成過程，同時(shí)引入拋錨式教學(xué)模式將一個(gè)個(gè)真實(shí)生動(dòng)的科學(xué)形象，融入日常課堂教學(xué)之中，從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，應(yīng)有意識(shí)地加強(qiáng)計(jì)算材料學(xué)發(fā)展史的講授，使知識(shí)、原理和規(guī)律變得生動(dòng)而鮮活，更使學(xué)生的科學(xué)思想、科研方法、科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)素養(yǎng)等得到熏陶和培養(yǎng)。
[ 注 釋 ]
[1] 張躍，谷景華，尚家香.計(jì)算材料學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：航空航天大學(xué)出版社，2007.
[2] （德）D?羅伯，項(xiàng)金鐘，吳興惠.計(jì)算材料學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.
[3] 許良英.愛因斯坦文集[M].北京：商務(wù)印書館，1977（1）.
[4] （美）J?梅拉H?雷琴堡.量子理論的歷史發(fā)展[M].北京：科學(xué)出版社，1990.
量子力學(xué)的發(fā)展史范文第3篇
一、數(shù)學(xué)科學(xué)是人類社會(huì)發(fā)展的精神產(chǎn)物
人類是動(dòng)物進(jìn)化的產(chǎn)物，最初也完全沒有數(shù)量的概念．但人類發(fā)達(dá)的大腦對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)已經(jīng)達(dá)到更加理性和抽象的地步．這樣，在漫長(zhǎng)的生活實(shí)踐中，由于記事和分配生活用品等方面的需要，才逐漸產(chǎn)生了數(shù)的概念．比如捕獲了一頭野獸，就用1塊石子代表；捕獲了3頭，就放3塊石子．“結(jié)繩記事”也是地球上許多相隔很近的古代人類共同做過的事．我國古書《易經(jīng)》中有"結(jié)繩而治"的記載．傳說古代波斯王打仗時(shí)也常用繩子打結(jié)來計(jì)算天數(shù)．用利器在樹皮上或獸皮上刻痕，或用小棍擺在地上計(jì)數(shù)也都是古人常用的辦法．這些辦法用得多了，就逐漸形成數(shù)的概念和記數(shù)的符號(hào)．
數(shù)的概念最初不論在哪個(gè)地區(qū)都是1、2、3、4…這樣的自然數(shù)開始的．隨著人們活動(dòng)范圍的增廣，認(rèn)識(shí)自然利用自然能力的提高，數(shù)學(xué)在不斷的向縱深和多元化發(fā)展 ，現(xiàn)在一些數(shù)學(xué)知識(shí)很難在現(xiàn)實(shí)生活中找到它的原型．
二、數(shù)學(xué)科學(xué)是人類社會(huì)發(fā)展的力量
人們認(rèn)識(shí)領(lǐng)域擴(kuò)大，對(duì)物質(zhì)生活追求的提高，需要不斷的認(rèn)識(shí)自然，探索大自然的奧秘來為人類服務(wù)，就對(duì)各門科學(xué)的發(fā)展提出了新的發(fā)展的要求．其他科學(xué)的發(fā)展離不開數(shù)學(xué)的支撐．華羅庚說：“宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之迷，日用之繁，無處不用數(shù)學(xué)．”愛因斯坦正是深受數(shù)學(xué)家黎曼的著作之影響而建立了廣義相對(duì)論；量子力學(xué)的創(chuàng)始人海森堡采用了數(shù)學(xué)中的矩陣來描述物理量，從而建立了量子力學(xué)．1917年數(shù)學(xué)家拉頓在積分幾何研究中引入了一種數(shù)學(xué)變換（拉頓變換），幾十年后柯爾馬克和洪斯菲爾德巧妙地運(yùn)用拉頓變換，設(shè)計(jì)出X射線斷層掃描儀——CT，為醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)作出了巨大貢獻(xiàn)．1991年的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)前，美國曾顧慮伊拉克會(huì)點(diǎn)燃科威特的油井而引起全球性污染，一家公司利用流體力學(xué)的基本原理及熱傳導(dǎo)方程建立了數(shù)學(xué)模型，用計(jì)算機(jī)仿真，得出否定結(jié)果，對(duì)美軍發(fā)動(dòng)海灣戰(zhàn)爭(zhēng)起了相當(dāng)大的作用．在經(jīng)濟(jì)和管理過程中，數(shù)學(xué)技術(shù)在其中每一個(gè)環(huán)節(jié)都扮演了重要角色．任何一個(gè)產(chǎn)品，從原材料檢驗(yàn)、下料、分類、運(yùn)輸、供應(yīng)，到產(chǎn)品毛坯的準(zhǔn)備、加工、物流、貯存、檢測(cè)、裝配、包裝，到銷售、服務(wù)、市場(chǎng)開發(fā)，直到市場(chǎng)信息反饋、成本核算、產(chǎn)品改進(jìn)設(shè)計(jì)等等，數(shù)學(xué)中的最優(yōu)化決策論原理促進(jìn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與開發(fā)的科學(xué)化
三、數(shù)學(xué)科學(xué)可以提高勞動(dòng)者的素質(zhì)，促進(jìn)生產(chǎn)力的飛躍
人類文明的進(jìn)步還體現(xiàn)在民族素質(zhì)的提高．生產(chǎn)力的決定因素是人，人類素質(zhì)的提高促進(jìn)生產(chǎn)力的進(jìn)一步發(fā)展，一個(gè)民族的強(qiáng)弱在很大程度上取決于全體公民數(shù)學(xué)素質(zhì)的高低．
量子力學(xué)的發(fā)展史范文第4篇
21世紀(jì)的世界,科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn),國力競(jìng)爭(zhēng)激烈,這一切實(shí)質(zhì)是國與國之間的人才競(jìng)爭(zhēng)。為了適應(yīng)新時(shí)代的需要,培養(yǎng)大批高素質(zhì)人才的任務(wù)已迫在眉睫,而要培養(yǎng)出適應(yīng)新時(shí)代需要的具有較高科學(xué)文化素質(zhì)和能力素質(zhì)的人才,必須從基礎(chǔ)教育到高等教育全面推進(jìn)素質(zhì)教育。實(shí)施素質(zhì)教育的核心是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。大學(xué)作為培養(yǎng)高級(jí)人才的場(chǎng)所,作為新的知識(shí)誕生、獲得和傳播之地,對(duì)人才的培養(yǎng)更多地要著眼于具有創(chuàng)造性綜合能力素質(zhì)上。正如物理學(xué)家勞厄所說的:“重要的不是獲得知識(shí),而是發(fā)展思維能力,教育無非是一切已學(xué)過的東西都遺忘掉的時(shí)候所剩下的東西。”因此,隨著素質(zhì)教育的全面推行和發(fā)展,提高大學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)的素質(zhì)教育日益受到教育界的重視。結(jié)合原子物理的教學(xué)內(nèi)容,筆者談一下培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的一些體會(huì)。
一、原子物理學(xué)在物理學(xué)中有著特殊的地位
物理學(xué)是自然科學(xué)中一門最基本、最重要的基礎(chǔ)學(xué)科,物理學(xué)是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用和物質(zhì)最基本的、最普遍的運(yùn)動(dòng)形式及其相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律的科學(xué)。物理學(xué)幾百年的發(fā)展積累了豐富的科學(xué)思想和科學(xué)方法。原子物理學(xué)是師范院校物理專業(yè)必修的一門重要的基礎(chǔ)課程,是研究原子內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一門科學(xué),其中的玻爾的理論起到了由經(jīng)典物理通往近代物理的過渡橋梁作用。原子物理學(xué)的建立與發(fā)展集中體現(xiàn)了豐富的物理思想和物理方法,是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、科學(xué)思想和科學(xué)方法不可多得的范例。
二、原子物理學(xué)課程展現(xiàn)了豐富的物理方法
原子物理學(xué)是十九世紀(jì)末發(fā)展起來的,它的發(fā)展和成熟雖然只用短短幾十年的時(shí)間,但卻是眾多杰出科學(xué)家集體智慧的結(jié)晶,積累了豐富的物理思想和物理方法,特別是量子論建立的初期知識(shí)體系,是物理學(xué)獲得知識(shí)、組織知識(shí)和運(yùn)用知識(shí)的典范。量子論的建立過程就是通過不斷地提出經(jīng)典物理無法解決的問題,提出假設(shè)、建立模型來解釋并提出新的結(jié)論和預(yù)言,再用新的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)、修改或推翻的過程。在原子物理學(xué)教學(xué)過程中,結(jié)合知識(shí)的傳授,抓住典型事例,有目的、有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生深入思考,讓學(xué)生分析和掌握原子物理學(xué)的建立過程的物理定律、公式后面的思想和方法,使學(xué)生在原子物理的學(xué)習(xí)過程中掌握物理學(xué)的思想和方法,從中受到有益的啟示,從而對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維的培養(yǎng),這也是實(shí)施素質(zhì)教育的具體體現(xiàn)。因此物理教學(xué)在系統(tǒng)學(xué)習(xí)物理學(xué)理論的同時(shí),掌握科學(xué)方法,體會(huì)其科學(xué)思想,形成科學(xué)觀點(diǎn)和科學(xué)精神,從而全面培養(yǎng)學(xué)生的綜合科學(xué)素質(zhì),這才是物理教學(xué)的教育價(jià)值所在。
科學(xué)方法是人們?cè)谡J(rèn)識(shí)和改造世界活動(dòng)中遵循和運(yùn)用的以科學(xué)為基礎(chǔ)的各種方法和手段的總稱,是人們?cè)趯?shí)踐活動(dòng)中總結(jié)出來的正確的思維方法和行為方法,包括有:1.觀察和實(shí)驗(yàn)方法:有意觀察、單因子實(shí)驗(yàn)法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法等;2.分析和綜合方法:定性分析、定量分析、因果分析、綜合等;3.比較和分類方法:異中求同、同中求異、分類等;4.假說方法;5.歸納和演繹方法:簡(jiǎn)單枚舉歸納、三段論、演繹等;6.數(shù)學(xué)方法:用比值定義物理量、表達(dá)物理規(guī)律的形式化語言、運(yùn)用圖象描述物理現(xiàn)象和規(guī)律;7.理想化方法:理想實(shí)驗(yàn)、理想模型;8.類比方法:簡(jiǎn)單共存類比、因果類比;9.推理方法;10.分析和解決問題的具體方法:等效方法、近似處理方法等;11.非邏輯思維方法:直覺、靈感、想象、猜測(cè)等。原子物理課程中可展現(xiàn)的物理方法相當(dāng)豐富,主要有“模型法”、“科學(xué)假說法”、“理想實(shí)驗(yàn)法”、“綜合類比法”、“實(shí)驗(yàn)法”等,具體如下:
1.模型法
物理模型,是人們?yōu)榱搜芯课锢韱栴}的方便和探討物理事物的本身而對(duì)研究對(duì)象所作的一種簡(jiǎn)化描述,是以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),采用理想化的辦法所創(chuàng)造的、能再現(xiàn)事物本質(zhì)和內(nèi)在特性的一種簡(jiǎn)化模型,模型法是物理學(xué)最常用、最有效的一種方法。由于微觀原子體系既看不見,又摸不到,沒有“形”,人們?yōu)榱烁庇^更形象地反映原子結(jié)構(gòu),不斷地提出了湯姆遜的“葡萄干模型”、盧瑟福的“核式模型”、玻爾的分立能級(jí)模型,隨著研究的深入,理想模型還要不斷改進(jìn)、不斷完善,使其更加接近真實(shí)原型,最終提出了量子力學(xué)的原子模型。同樣,對(duì)原子核的研究現(xiàn)有很多結(jié)構(gòu)模型,如:“液滴模型”、“費(fèi)米氣體模型”、“殼層模型”、“集體模型”。
2.科學(xué)假說法
科學(xué)假說法是指根據(jù)已知的科學(xué)事實(shí)和科學(xué)原理,對(duì)所研究的問題提出一種假定性的推測(cè)和說明,是科學(xué)研究的一種重要的方法,量子論的產(chǎn)生和發(fā)展就是科學(xué)假說法在應(yīng)用上的一個(gè)典范。1900年普朗克為了克服經(jīng)典理論解釋黑體輻射規(guī)律的困難,提出了能量子假說,為量子理論奠下了基石。隨后1905年,愛因斯坦針對(duì)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)與經(jīng)典理論的矛盾,提出了光量子假說,并在固體比熱問題上成功地運(yùn)用了能量子概念,為量子理論的發(fā)展打開了局面。1913年,玻爾在盧瑟福有核模型的基礎(chǔ)上運(yùn)用量子假說概念,提出玻爾的原子理論,對(duì)氫光譜作出了滿意的解釋,使量子論取得了初步勝利。1923年,德布羅意提出了物質(zhì)波假說,將波粒二象性運(yùn)用于電子之類的粒子束,把量子論發(fā)展到一個(gè)新的高度。
3.類比法
類比法是根據(jù)兩個(gè)或兩類事物在某些屬性上相同或相似,而推出它們?cè)谄渌麑傩陨弦蚕嗤蛳嗨频耐评矸椒?它是一種從特殊到特殊的推理方法。從物理學(xué)發(fā)展史我們可知,在很多關(guān)鍵時(shí)刻,科學(xué)家巧妙地運(yùn)用了類比推理,提出科學(xué)假說,從而獲得巨大成功。盧瑟福通過將太陽系與原子相類比,提出了原子結(jié)構(gòu)是電子繞核運(yùn)動(dòng)的這一原子核式模型。德布羅意通過將電子與質(zhì)子等微觀粒子與光相類比,在光的波粒二象
轉(zhuǎn)貼于
性基礎(chǔ)上指出微觀粒子具有波粒二象性的假設(shè),提出了物質(zhì)波的思想。
三、原子物理學(xué)教學(xué)可培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神
創(chuàng)新是一個(gè)民族的靈魂,是一個(gè)國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力,是實(shí)施素質(zhì)教育的重點(diǎn)。創(chuàng)新精神就是一種勇于拋棄舊思想舊事物、創(chuàng)立新思想新事物的精神。創(chuàng)新就要不墨守成規(guī),敢于打破原有框框,探索新的規(guī)律,新的方法。因此,在物理教學(xué)中要高度重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新教育是以培養(yǎng)人的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為基本價(jià)值取向,使學(xué)生在系統(tǒng)地掌握學(xué)科知識(shí)的同時(shí)發(fā)展其創(chuàng)新能力。從經(jīng)典物理學(xué)到量子力學(xué)的發(fā)展過程,就是物理學(xué)家不墨守成規(guī),不抱住現(xiàn)成的理論不放,而是勇于創(chuàng)新的過程,在原子物理課程中就包含有許多具有許多創(chuàng)新精神的典型人物和典型事例。
1.盧瑟福的“核式模型”的建立
盧瑟福和他的助手們通過a粒子散射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),a粒子散射絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn),少數(shù)a粒子卻發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn),極少數(shù)a粒子的偏轉(zhuǎn)角超過了90°,個(gè)別的a粒子甚至被彈回。實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能用湯姆遜的原子模型進(jìn)行解釋,但盧瑟福敢于對(duì)當(dāng)時(shí)的原子物理學(xué)的權(quán)威——自己的老師湯姆遜的觀點(diǎn)產(chǎn)生了懷疑,提出了全新的原子核式結(jié)構(gòu)模型,很好地解釋了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,取得了重大突破,發(fā)展了原子物理學(xué)的理論。
2.玻爾理論的建立
盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型雖然能很好地解釋了粒子大角度的偏轉(zhuǎn)問題,但卻跟經(jīng)典的電磁理論發(fā)生了很大的矛盾。第一是不能解釋原子的相對(duì)穩(wěn)定性問題,第二是不能解釋氫光譜的不連續(xù)性問題。玻爾面對(duì)自己的老師盧瑟福的原子模型的缺陷,敢于質(zhì)疑、敢于提出新設(shè)想,大膽地將普朗克的量子觀點(diǎn)運(yùn)用到原子系統(tǒng)上,提出了三大假設(shè):
(1)定態(tài)假設(shè)。原子存在著某些定態(tài),在這些定態(tài)中不發(fā)射也不吸收電磁波。原子定態(tài)能量只能取某些分立的值:el,e2,e3,e4……這些定態(tài)能量叫作能級(jí)。
(2)頻率條件。如果原子從能量為en的定態(tài)躍遷到em的穩(wěn)定態(tài),其能量差與發(fā)射或吸收光子的頻率ν的關(guān)系為:en-em=hv,這是玻爾理論最基本的量子假設(shè)也是最核心、最富有獨(dú)創(chuàng)性的內(nèi)容。
(3)角動(dòng)量量子化條件。在符合經(jīng)典力學(xué)規(guī)律的一切可能軌道中,只有那些角動(dòng)量l等于h整數(shù)倍的軌道才能實(shí)際存在并形成定態(tài),這稱為量子化條件。即:l=nη,n=1,2,3,…
這三大假設(shè),確立了玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型,較好的解決了盧瑟福的模型所面臨的困難。
3.電子自旋概念的提出。玻爾理論提出之后,人們對(duì)不能夠比較滿意地解釋原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)及反常塞曼效應(yīng)規(guī)律感到十分困惑,引起了物理學(xué)界廣泛的注意。1925年在荷蘭萊登大學(xué)攻讀學(xué)位的兩位博士生烏倫貝克和古茲密特受到泡利不相容原理的啟發(fā),分析了原子光譜的一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果,大膽地提出了前所未有的電子自旋假設(shè):電子除了圍繞原子核運(yùn)動(dòng)以外,還具有角動(dòng)量量子數(shù)為半整數(shù)的自旋運(yùn)動(dòng)。電子自旋的提出,使困擾人們多年的光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)、歷史遺留的元素周期表結(jié)構(gòu)和反常塞曼效應(yīng)等重大問題都獲得了圓滿的解釋。
量子力學(xué)的發(fā)展史范文第5篇
《時(shí)間簡(jiǎn)史》是英國物理學(xué)家斯蒂芬·霍金創(chuàng)作的科學(xué)著作，首次出版于1988年。那么接下來給大家分享一些關(guān)于高二時(shí)間簡(jiǎn)史讀后感2020，希望對(duì)大家有所幫助。
高二時(shí)間簡(jiǎn)史讀后感1宇宙是無限的，所以存在著許多的奧秘。《時(shí)間簡(jiǎn)史》這本書便向我們闡述了宇宙的奧秘。作者在書中探討了許多深?yuàn)W并令人生畏的主題。其實(shí)，要想讀懂這本書，還真不是一件容易的事呢!
讀了這本書不僅讓我明白了宇宙是怎樣的，還讓我明白了空間，時(shí)間，以及相對(duì)論等。在愛因斯坦以前，幾乎所有人都認(rèn)為時(shí)間和空間是絕對(duì)的。愛因斯坦所創(chuàng)立的相對(duì)論則告訴人們沒有絕對(duì)的事物，一切都是相對(duì)的。他曾用最短且最通俗易懂的話解釋過什么是相對(duì)論“如果你和你的朋友一起玩，不知不覺，你會(huì)發(fā)現(xiàn)時(shí)間過得很快，可你一個(gè)人在那里無聊，發(fā)呆，你會(huì)覺得時(shí)間過得非常慢”。就是這樣簡(jiǎn)短的話勾起了我對(duì)科學(xué)的興趣。
讀了這本書后，我的腦子里便有許多疑問。宇宙有沒有大爆炸?宇宙是否曾經(jīng)是一個(gè)無限小的點(diǎn)?到底廣義相對(duì)論準(zhǔn)不準(zhǔn)確?人類最遠(yuǎn)能達(dá)到宇宙的什么地方?黑洞到底是什么樣的?難道光速真的是速度的極限以致黑洞是人們無法逾越的鴻溝?所有的問題都只能打上一個(gè)問號(hào)。但就是這些問號(hào)，深深地吸引著我，讓我沉陷在想象的世界。或許隨著科技的發(fā)展，將會(huì)有更多的伽利略站出來，讓這些都成為已知的答案，一切都要交給時(shí)間。
這本書的作者更是讓我敬佩的人，就是被稱為“宇宙之王”的霍金，可是命運(yùn)對(duì)霍金卻是那么殘酷。1963年，21歲的霍金在劍橋大學(xué)讀研究生的時(shí)候，不幸患上了會(huì)導(dǎo)致肌肉萎縮的盧伽雷氏癥，不久就完全癱瘓了，被長(zhǎng)期禁錮在輪椅上。1985年，霍金因患肺炎做了穿氣管手術(shù)，被剝奪了說話的功能。他在輪椅上坐了40年，全身只有3根手指能正常活動(dòng)，就這樣，他身殘志不殘，撰寫了《時(shí)間簡(jiǎn)史》，讓更多的人愛上了科學(xué)!為社會(huì)做出了巨大的貢獻(xiàn)。
一個(gè)人只要肯努力，就沒有不成功的事情。一定要相信自己啊，加油。
高二時(shí)間簡(jiǎn)史讀后感2其實(shí)關(guān)注和閱讀《時(shí)間簡(jiǎn)史》這本書，是一種從眾心理的推動(dòng)。該書自出版始，一直都在中文圖書的暢銷榜上。特別是去年霍金去世，人們又一次熱議了《時(shí)間簡(jiǎn)史》。前些時(shí)候，首張黑洞照片公布于世，轟動(dòng)一時(shí)，仿佛當(dāng)下追逐科宙的科學(xué)奧秘是一種潮流。在這股潮流之下，自己也跟著在京東上拍下了這本《時(shí)間簡(jiǎn)史》，不然OUT了。但實(shí)際上，誰真正關(guān)心時(shí)間或其簡(jiǎn)史呢?可是人們總要致以關(guān)心，否則顯得太落伍了。于是我們能夠在各大書店的排行榜上看到《時(shí)間簡(jiǎn)史》總是排在暢銷書的前幾名，還是一些大眾必讀書單里的常客。如果《時(shí)間簡(jiǎn)史》的閱讀率確實(shí)如此之高，那么量子力學(xué)或者廣義相對(duì)論豈不是應(yīng)該成為大眾街談巷議的基礎(chǔ)議題了嗎?然而事實(shí)上，好像是在閱讀《時(shí)間簡(jiǎn)史》，卻甚少進(jìn)入到其中的真正議題，包括筆者本人，比較懵懂。
《時(shí)間簡(jiǎn)史》成為了一個(gè)時(shí)尚名詞的集中領(lǐng)域，能成為個(gè)人所涉獵的篇目，那就足夠了，這其實(shí)也是當(dāng)下一種“急功近利”浮躁社會(huì)心理的折射，無形之中的時(shí)尚黑洞。言歸正傳，《時(shí)間簡(jiǎn)史》這本書中，霍金帶領(lǐng)讀者遨游外層空間奇異領(lǐng)域，對(duì)遙遠(yuǎn)星系、黑洞、夸克、“帶味”粒子和“自旋”粒子、反物質(zhì)、“時(shí)間箭頭”等進(jìn)行了深入淺出的介紹，并對(duì)宇宙是什么樣的、空間和時(shí)間以及相對(duì)論等古老問題做了闡述，使讀者初步了解狹義相對(duì)論以及時(shí)間、宇宙的起源等宇宙學(xué)的奧妙。書中講述，時(shí)間起始點(diǎn)是宇宙大爆炸起點(diǎn)。宇宙是不斷膨脹著的，它在最初應(yīng)該收縮為一點(diǎn)，這一時(shí)刻被稱為宇宙大爆炸時(shí)刻。宇宙在這一點(diǎn)的密度無窮大，這一點(diǎn)即為數(shù)學(xué)上所稱的奇點(diǎn)。時(shí)間終結(jié)是黑洞。恒星由于引力作用會(huì)不斷收縮，會(huì)形成一個(gè)“黑洞”。黑洞表面引力很強(qiáng)，時(shí)間會(huì)在此終止。沒有了解過時(shí)間的歷史，何以走向時(shí)間的未來呢?關(guān)于時(shí)間和空間的思考，過去與未來的認(rèn)知，《時(shí)間簡(jiǎn)史》給出的更像是關(guān)于人類對(duì)超越自身思想束縛的突破史，畢竟如書中序言所說，對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)，從古至今人類究竟有多確定呢?當(dāng)我看完此書的最后一頁，合上書，打開窗戶遙望浩瀚的夜空——可以說的是，此書的每一個(gè)字我都懂，但其他就有點(diǎn)看懵了。路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。。。。。。(喻凱)
高二時(shí)間簡(jiǎn)史讀后感3在喜馬拉雅聽了《人類簡(jiǎn)史》和《未來簡(jiǎn)史》，系統(tǒng)自動(dòng)給推薦了霍金的《時(shí)間簡(jiǎn)史》。試著聽了三章，出乎意料地發(fā)現(xiàn)該書寫得深入淺出，對(duì)原來覺得很玄妙的話題給出了非常簡(jiǎn)明扼要的敘述，讓人腦洞大開。說完全能夠聽懂那是自欺欺人，但確實(shí)讓人長(zhǎng)了不少見識(shí)，了解到現(xiàn)代物理學(xué)的一些經(jīng)典學(xué)說。后面一些難懂的章節(jié)只是跳著聽，特別是基本粒子夸克部分，如同聽天書，但終于還是囫圇吞棗聽完了。
想起來未來簡(jiǎn)史作者的一個(gè)觀點(diǎn)，即未來的宗教一定是來源于科學(xué)，其實(shí)在在《時(shí)間簡(jiǎn)史》這本書里很多關(guān)于宇宙起源時(shí)間的討論都可以說上升到了哲學(xué)的高度，探索的是我們的世界從哪里來到哪里去這樣基本的哲學(xué)命題，當(dāng)然這里沒有任何關(guān)于意識(shí)的討論，僅僅是從物理的宇宙宏觀到粒子微觀的討論，也涉及到了很多科學(xué)史的內(nèi)容。
本質(zhì)上這還是一本科普讀物，向人們介紹物理學(xué)前沿的一些理論，但并沒有任何數(shù)學(xué)推演(如果有，那就真成天書了)。而且書中內(nèi)容也大部分限于作者的研究領(lǐng)域，向美劇《生活大爆炸》里Sheldon研究的弦理論，書中就沒有提到(弦理論應(yīng)該是在時(shí)間簡(jiǎn)史之后誕生的)。
說個(gè)書中的小細(xì)節(jié)：大爆炸理論的重要依據(jù)就是天文學(xué)家觀察到幾乎所有星球都在加速離開我們，那這是怎么觀測(cè)到的呢?其實(shí)就是基于很簡(jiǎn)單的波源在運(yùn)動(dòng)中頻率的變化(火車由遠(yuǎn)而近向你駛來時(shí)汽笛的聲音會(huì)變尖)，又叫多普勒效應(yīng)來判斷的。既然星球都在加速離開我們，那是不是說明地球是宇宙的中心了呢?作者給了一個(gè)很形象比喻：一個(gè)正在充氣膨脹的氣球，在氣球上每一個(gè)點(diǎn)上看，其他點(diǎn)都在遠(yuǎn)離自己。
霍金的后半生只能坐在輪椅上靠著機(jī)器合成的聲音向人們發(fā)表些他的見解和預(yù)言，比如警告人們不要以向外太空發(fā)射電波的方式試圖跟外星人聯(lián)絡(luò)(中國科幻作家獲獎(jiǎng)作品《三體》就描述了類似宇宙叢林法則和這樣做的后果);還警告機(jī)器人的進(jìn)化遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了生物進(jìn)化的節(jié)奏，可能會(huì)最終取代人類。。。。
而今，霍金走了，大概上帝怕他泄漏太多天機(jī)。
高二時(shí)間簡(jiǎn)史讀后感4這個(gè)暑假，讀完了《時(shí)間簡(jiǎn)史》，我才知道自己在這個(gè)物理學(xué)大師面前是有多么的渺小，斯蒂芬霍金。大師帶給我們的，是物理學(xué)的精華，根據(jù)他的文字，我有一些自己的想法。
首先是書里面提到的思想，這種思想對(duì)于現(xiàn)代物理學(xué)的進(jìn)步有重大的意義，既將經(jīng)典廣義相對(duì)論與量子理論的結(jié)合。現(xiàn)代物理學(xué)近百年的發(fā)展史來看，許多人都在做類似的嘗試，包括愛因斯坦他自己也在做與量子理論相和諧的相對(duì)論的延伸理論，不過他知難而退了，最后他把目光又放在了宇宙常數(shù)上，這是這個(gè)天才的失敗之處。不少人為了量子理論和相對(duì)論的和諧，做了許多邊緣學(xué)科，但我個(gè)人認(rèn)為，都不如霍金大師做的那么徹底——量子引力論，量子是物質(zhì)粒子的非連續(xù)運(yùn)動(dòng)，而所有的量子困惑都起源于這種非連續(xù)運(yùn)動(dòng)。量子理論與引力的結(jié)合，即量子引力理論，目前還處于研究階段。這種理論的歷史說來話長(zhǎng)，著名的廣義相對(duì)論家彭羅斯在昌德拉塞卡解出Dirac方程后，和霍金一道證明了黑洞的面積定理，隨后霍金做出了黑洞熱輻射定理，既從黑洞面積的非減性能讓人自然而然的想起叫做熵的物理量，黑洞處也具有熵的特性。
從數(shù)學(xué)角度來看，不管量子引力論是不是大統(tǒng)一理論，但它有它的意義，對(duì)物理學(xué)有很好的影響。
霍金對(duì)于時(shí)間箭頭的描述十分有趣，讓我不禁想起曾經(jīng)尋根究底的哲學(xué)與科學(xué)理論齊頭并進(jìn)的時(shí)代，但是現(xiàn)在科學(xué)對(duì)于哲學(xué)家來說，太具有數(shù)學(xué)化了，使得維特根斯坦都說：哲學(xué)只剩下了分析語言了。
時(shí)間箭頭分為三種：
1、熱力學(xué)箭頭，根據(jù)熱力學(xué)第二定律熵總是隨著時(shí)間的推移而增加，反之時(shí)間隨著熵的增加而推移。
2、心理學(xué)時(shí)間箭頭，既我們認(rèn)為時(shí)間的推移方向。
3、宇宙學(xué)時(shí)間箭頭，宇宙隨著時(shí)間的推移而膨脹，反之時(shí)間隨著宇宙膨脹而推移。
由于用數(shù)學(xué)方法建立穩(wěn)態(tài)的宇宙模型是非常艱難的一件事，所以，我們規(guī)定，我們的世界中時(shí)間算是實(shí)時(shí)間，我們可以假設(shè)有一種虛時(shí)間，用虛數(shù)來計(jì)量時(shí)間，在虛時(shí)間的宇宙里沒有奇點(diǎn)，所以，在虛時(shí)間里，不會(huì)有任何科學(xué)定律被違反，但是在實(shí)時(shí)間里，注定會(huì)有一個(gè)奇點(diǎn)，科學(xué)定律注定會(huì)在此處被違反，但我們的疑惑是我們生活在的世界里，是否一定是實(shí)時(shí)間?我們目前的發(fā)現(xiàn)不足以證明我們的宇宙中存不存在奇點(diǎn)，這種將是個(gè)謎。
高二時(shí)間簡(jiǎn)史讀后感5其實(shí)初讀《時(shí)光簡(jiǎn)史》只是因?yàn)樗腔艚鸬闹鳎皇菫榱嗽陂e暇之余與朋友之間有一點(diǎn)談資罷了，不得不說這樣的科學(xué)著作實(shí)在難懂，相比我的張愛玲，三毛，劉墉來說卻是枯燥了一些，但它仍深深的吸引了我。將我引向了充滿幻想的未來。
說它單調(diào)是因?yàn)樗鼪]有平平仄仄的語調(diào)，沒有風(fēng)花雪月的場(chǎng)景，沒有催人淚寫的辭藻，但他，卻擁有極嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡奶剿骺茖W(xué)的態(tài)度，以一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目谖窍蛭覀償⑹鲋邓{(lán)的宇宙，神秘的黑洞。爸爸不止一次的提醒我說我再也看不懂這么深?yuàn)W的著作，開始我還不以為然，漸漸的我發(fā)現(xiàn)我只能讀懂其中一點(diǎn)，而絕大部分仍是懵懵懂懂。
斯蒂芬·威廉·霍金，一個(gè)極平凡的人，他因?yàn)樵?1歲時(shí)不幸患上了會(huì)使肌肉萎縮的盧伽雷氏癥，所以被禁錮在輪椅上，只有三根手指可以活動(dòng)。1985年，因患肺炎做了穿氣管手術(shù)，徹底被剝奪了說話的功能，演講和問答只能通過語音合成器來完成。但他的智慧彌補(bǔ)了先天的不足，輪椅上的他還是可愛的，值得我敬佩的。30歲，他考查黑洞附近的量子效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)黑洞會(huì)像黑體一樣發(fā)出輻射，其輻射的溫度和黑洞質(zhì)量成反比，這樣黑洞就會(huì)因?yàn)檩椛涠冃。鴾囟葏s越變?cè)礁撸詈笠员ǘ娼K。黑洞輻射的發(fā)現(xiàn)具有極其基本的意義，它將引力、量子力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)統(tǒng)一在一起。
霍金的魅力不僅在于他是一個(gè)充滿傳奇色彩的物理天才，也因?yàn)樗且粋€(gè)令人折服的生活強(qiáng)者。他不斷求索的科學(xué)精神和勇敢頑強(qiáng)的人格力量深深地吸引了每一個(gè)知道他的人。患有肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥的他，幾乎全身癱瘓，不能發(fā)音。但他仍出版了《時(shí)間簡(jiǎn)史》，成為全球最暢銷的科普著作之一。對(duì)于這本書我實(shí)在做不出自己的評(píng)價(jià)，因?yàn)椋赡茉谥蟮膸啄辏也拍茏x懂這本書，可是我能感受到這字里行間的一份堅(jiān)持，一份嚴(yán)謹(jǐn)，甚至一份心酸。
其實(shí)更多的我將這本書當(dāng)作科幻小說來看，書里就是一個(gè)未知的世界，《時(shí)間簡(jiǎn)史》中，霍金念念不忘的就是大統(tǒng)一理論，這是愛因斯坦未盡的夢(mèng)想。霍金在本書中坦言，不能用單獨(dú)的美妙的公式描述和預(yù)測(cè)宇宙的每一件事情，因?yàn)榱孔永碚摰臏y(cè)不準(zhǔn)原理決定了宇宙是不確定性和確定性統(tǒng)一的。在本書中，霍金通過地圖模型來說明宇宙的多樣性可能需要一組理論來進(jìn)行描述。
