導(dǎo)語：如何才能寫好一篇量子力學(xué)的性質(zhì)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

對中學(xué)生的心理素質(zhì)培養(yǎng)。歷來為教育部門所重視。在我國正在推進(jìn)素質(zhì)教育的今天，要完成教育觀念的根本轉(zhuǎn)變，在教育教學(xué)中研究和運(yùn)用心理學(xué)，提高學(xué)生的心理素質(zhì)。已經(jīng)是刻不容緩。良好的心理素質(zhì)對鍛煉學(xué)生記憶力，消除學(xué)生心理阻礙，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性是非常有益的。

從心理學(xué)角度講，記憶就是人們對過去生活實(shí)踐中認(rèn)識(shí)過的事物或做過的事情在人們頭腦中留下印跡的過程?，F(xiàn)代科學(xué)研究表明，人腦記憶容量非常之大，可達(dá)10比特信息，是目前電腦容量的10～10倍，只是我們?nèi)祟愒谡J(rèn)識(shí)自我，利用自我方面的能力尚有很大的局限。如此豐富的寶藏，作為人類文明的傳播者，我們應(yīng)該很好地去發(fā)掘，而發(fā)掘的最好方式莫過于鍛煉學(xué)生的記憶力。記憶與時(shí)間發(fā)生著密切的聯(lián)系。如恩格斯所言：“一切存在的基本形式是空間和時(shí)間?！币虼?，時(shí)間記憶法是學(xué)生必須掌握的一種記憶方法，在教學(xué)工作中注意鍛煉學(xué)生的這種記憶能力。具體說來，時(shí)間記憶法又有以下幾種具體形式：

第一，及時(shí)記憶法。根據(jù)艾賓法斯的遺忘曲線所揭示的遺忘規(guī)律，就要求學(xué)生及時(shí)復(fù)習(xí)?，F(xiàn)代科學(xué)研究也表明：遺忘最快的時(shí)候是在記住材料的頭一兩天之內(nèi)。因此，我們就應(yīng)要求學(xué)生在記住材料之后，在頭兩天內(nèi)復(fù)習(xí)一次，然后隔一段時(shí)間復(fù)習(xí)一次，間隔時(shí)間可以先密后疏。隨著記憶得到鞏固，間隔的時(shí)間逐漸延長，復(fù)習(xí)次數(shù)逐漸減少。

第二，擇時(shí)記憶法。擇時(shí)記憶就是選擇最佳時(shí)刻進(jìn)行記憶活動(dòng)，可以花較少的氣力去完成較多的記憶任務(wù)，達(dá)到事半功倍的效果。生理學(xué)研究成果表明：人的大腦皮質(zhì)細(xì)胞對外界刺激的反應(yīng)能力，在不同時(shí)間里是不相同的。一天二十四小時(shí)中，人們一般認(rèn)為早晨和晚上是讀書學(xué)習(xí)最好時(shí)刻，因?yàn)檫@這兩個(gè)時(shí)間里，前攝抑制和倒攝抑制相對減少，神經(jīng)活動(dòng)活躍，注意力集中，精力充沛。在白天，一般人大腦機(jī)能狀況有兩個(gè)最好時(shí)間，一是上午九點(diǎn)到中午一點(diǎn)，二是下午四點(diǎn)到六點(diǎn)。學(xué)生掌握了這些規(guī)律后，按照規(guī)律辦事。增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的自覺性和條理性。

第三，間時(shí)記憶法。由于大腦活動(dòng)本身的特點(diǎn)，當(dāng)它工作一定時(shí)間之后，就會(huì)出現(xiàn)疲倦、頭暈、注意力不集中等現(xiàn)象，再學(xué)下去，效率就會(huì)大大降低。這時(shí)，作為教師，我們要提醒他“休息一下”，讓學(xué)生懂得如何按規(guī)律去學(xué)習(xí)。另外，間時(shí)記憶法還表現(xiàn)為變換學(xué)習(xí)的內(nèi)容，如學(xué)習(xí)甲內(nèi)容累了，就學(xué)習(xí)乙內(nèi)容，這也是大腦的一種休息方式。

第四，限時(shí)記憶法。所謂限時(shí)記憶法，就是在限定的時(shí)間內(nèi)完成一定量的記憶任務(wù)。這是提高了單位時(shí)間的利用率。限時(shí)記憶表面上看具有強(qiáng)迫性，但處理得好，能調(diào)動(dòng)記憶的積極性。由于中學(xué)生的可塑性很大，通過這種自我加壓，自我強(qiáng)制，對學(xué)習(xí)成績的提高是極有好處的。

從情緒心理學(xué)角度，中學(xué)生的心理障礙通常是指：焦慮、抑郁、失助。這些心理障礙的存在，對學(xué)生自信心的樹立，對學(xué)習(xí)成績的原因又是多方面的。有家庭、學(xué)校、社會(huì)的，但更多的還是來自學(xué)生自身。患有這種心理障礙的學(xué)生，就其學(xué)習(xí)成績而言，大多是我們所說的“差生”，也有一些是有嚴(yán)重跛腿學(xué)科的學(xué)生。

這種現(xiàn)象的存在，是與素質(zhì)教育的要求相悖的，作為素質(zhì)教育的一個(gè)特征，就是“全面發(fā)展”、“全員發(fā)展”，不能讓一個(gè)學(xué)生掉隊(duì)。要真正做到“兩全”發(fā)展，就必須消除學(xué)生的心理障礙，可通過以下方法來實(shí)現(xiàn)：

首先，要對學(xué)生進(jìn)行必要的心理知識(shí)講座。

目前，中學(xué)課程中，心理學(xué)還未能作為一門獨(dú)立的學(xué)科在學(xué)校教育中占一席之地。學(xué)生對自身心理方面的認(rèn)識(shí)是極膚淺的。作為學(xué)習(xí)的主體，他對自身如果毫無所知，那怎么能搞好學(xué)習(xí)呢?因此，我們要對學(xué)生進(jìn)行必要的心理學(xué)知識(shí)講座，通過心理學(xué)知識(shí)講座。讓學(xué)生了解自身的心理特點(diǎn)，并以此指導(dǎo)自己的學(xué)習(xí)。

其次。要在學(xué)生中開展“心理咨詢”活動(dòng)。

素質(zhì)教育對教育者的素質(zhì)提出了更高的要求，要求我們教育者成為“學(xué)者型”的教育者，要有淵博的知識(shí)，包括心理學(xué)知識(shí)。每一個(gè)教育者，不僅在“傳道授業(yè)解惑”，還要做學(xué)生的“心理醫(yī)生”。

對中學(xué)中存在的種種心理障礙。我們要開展“心理咨詢”活動(dòng)。借鑒中醫(yī)的“望、聞、問、切”方法。對學(xué)生進(jìn)行“治療”。“望”，指平時(shí)對學(xué)生進(jìn)行仔細(xì)觀察；“聞”，是指從側(cè)面了解其情況：“問”就是找個(gè)別學(xué)生談心，從師生問答中幫助學(xué)生找到“病根”；“切”，就是針對“病根”，得出“治療”的方案，根據(jù)學(xué)生的心理個(gè)別差異，具體分析對待，或鼓勵(lì)以進(jìn)之，或斷喝以醒之，這也可稱為“因人施教”。

再次，對學(xué)生說“你準(zhǔn)行”!

篇2

本書是由兩位在此領(lǐng)域中有頗多成果的意大利著名專家根據(jù)這方面的最新進(jìn)展所寫的一本新的教科書性質(zhì)的專著，它包括了熱動(dòng)力學(xué)，統(tǒng)計(jì)力學(xué)和多體問題的經(jīng)典課題和這方面的最新進(jìn)展。

19世紀(jì)末，開爾文公爵發(fā)表著名的演說，其中提到以經(jīng)典力學(xué)、經(jīng)典熱力學(xué)和經(jīng)典電磁理論為基礎(chǔ)的物理學(xué)大廈已經(jīng)建成，后人只需要做些小修小補(bǔ)的工作。然而在明亮的物理學(xué)天空中飄著兩朵烏云，其中之一便是黑體輻射問題。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)黑體輻射無法用連續(xù)能量的觀點(diǎn)來處理，這對經(jīng)典的物理學(xué)提出了巨大的挑戰(zhàn)。為解決這一問題，一個(gè)嶄新的學(xué)科――量子力學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。它是由普朗克最先提出，由愛因斯坦、波爾、薛定諤、狄拉克等天才的物理學(xué)家們發(fā)展完善，是公認(rèn)的20世紀(jì)物理學(xué)最偉大的突破之一。本書回顧了量子力學(xué)的發(fā)展歷史，介紹了量子力學(xué)的基本知識(shí)，是一本優(yōu)秀的量子力學(xué)教材。

全書共12章，分4個(gè)部分。第一部分 量子力學(xué)的提出與建立，包括第1章。分析了經(jīng)典物理學(xué)對處理黑體輻射、光電效應(yīng)和康普頓散射的困難，介紹海森堡不確定性原理、波爾對應(yīng)原理、含時(shí)的與定態(tài)的薛定諤方程、物理實(shí)際對薛定諤方程解的限制、本征波函數(shù)與本征值、波函數(shù)的完備性與正交性、疊加原理、互補(bǔ)原理以及相位的概念。最后明_了量子力學(xué)的幾個(gè)基本假設(shè)，強(qiáng)調(diào)了薛定諤方程本質(zhì)上是一種假設(shè)。第二部分 使用薛定諤波動(dòng)方程處理量子力學(xué)問題，包括2-7章：2.求解一維無限深勢阱；3.自由粒子；4.線性諧振子；5.一維半無限有限高勢壘；6.勢壘隧穿處理α粒子衰變；7.一維有限深勢阱等模型的薛定諤方程的解。介紹球坐標(biāo)空間，引入分離變量法，求解了氫原子的薛定諤方程。第三部分 使用海森堡矩陣力學(xué)處理量子力學(xué)問題，包括第8-10章：8.介紹角動(dòng)量理論和自旋算符理論；9.介紹微擾理論；10.定態(tài)一級(jí)微擾和二級(jí)微擾，并成功應(yīng)用于解釋Stark效應(yīng)。最后介紹含時(shí)微擾，給出了費(fèi)米黃金規(guī)則公式。第四部分 彈性散射理論，含第11-12章：11.并以剛球散射和方勢阱散射模型為例，求解散射振幅與微分截面；12.介紹狄拉克發(fā)展的酉算子和酉變換。

本書內(nèi)容簡單，利于理解，適合作為物理系本科生的專業(yè)教材。與常見的量子力學(xué)教材相比，本書有兩個(gè)優(yōu)勢，一是求解的數(shù)學(xué)過程完整且準(zhǔn)確，可以幫助讀者建立堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；二是在每一章的前言部分，都有對量子力學(xué)發(fā)展歷史的介紹，其中對當(dāng)時(shí)的物理學(xué)家們的言行描寫尤為生動(dòng)，妙趣橫生。如果讀者閱讀英文有困難，也可以參考北大曾謹(jǐn)言教授編寫的《量子力學(xué)》，兩本書內(nèi)容相近，可以互為輔助。

本書內(nèi)容涉及2個(gè)領(lǐng)域：熱力學(xué)和經(jīng)典統(tǒng)計(jì)力學(xué)，其中包括平均場近似，波動(dòng)和對于臨界現(xiàn)象的重整化群方法。作者將上述理論應(yīng)用于量子統(tǒng)計(jì)力學(xué)方面的主要課題，如正規(guī)的Feimi和Luttinger液體，超流和超導(dǎo)。最后，他們探索了經(jīng)典的動(dòng)力學(xué)和量子動(dòng)力學(xué)，Anderson局部化，量子干涉和無序的Feimi液體。

全書共包括21章和14個(gè)附錄，每章后都附有習(xí)題，內(nèi)容為：1.熱動(dòng)力學(xué)：簡要概述；2.動(dòng)力學(xué)；3.從Boltzmann到BoltzmannGibbs；4.更多的系統(tǒng)；5.熱動(dòng)力極限及其穩(wěn)定性；6.密度矩陣和量子統(tǒng)計(jì)力學(xué)；7.量子氣體；8.平均場理論和臨界現(xiàn)象；9.第二量子化和HartreeFock逼近；10. 量子系統(tǒng)中的線性反應(yīng)和波動(dòng)耗散定理：平衡態(tài)和小擾動(dòng)；11.無序系統(tǒng)中的布朗運(yùn)動(dòng)和遷移；12.Feimi液體；13.二階相變的Landau理論；14.臨界現(xiàn)象的LandauWilson模型；15.超流和超導(dǎo)；16.尺度理論；17.重整化群方法；18.熱Dreen函數(shù)；19.Feini液體的微觀基礎(chǔ)；20.Luttinger液體；21.無序的電子系統(tǒng)中的量子干涉；附錄A.中心極限定理；附錄B.Euler 伽馬函數(shù)的一些有用的性質(zhì)；附錄C.Yang和Lee的第二定理的證明；附錄D.量子氣體的最可能的分布；附錄E.FeimiDirac和BoseEinstein積分；附錄F.均勻磁場中的Feimi氣體：Landau抗磁性；附錄G.Ising模型和氣體-格子模型；附錄H.離散的Matsubara頻率的和；附錄I.兩種液流的流體動(dòng)力學(xué)：一些提示；附錄J.超導(dǎo)理論中的Cooper問題；附錄K..超導(dǎo)波動(dòng)現(xiàn)象；附錄L.TomonagaLuttinger模型確切解的抗磁性方面；附錄M.無序的Fermi液體理論的細(xì)節(jié)；附錄N.習(xí)題解答。

本書適于理工科大學(xué)物理系的大學(xué)生、研究生、教師和理論物理、材料物理、超流和超導(dǎo)以及相變問題的研究者參考。

篇3

[關(guān)鍵詞] 利妥昔單抗；難治性血小板減少性紫癜；免疫球蛋白

[中圖分類號(hào)] R554.6 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B[文章編號(hào)] 1673-9701（2011）19-64-03

Clinical Observation of Small Dose Mabthera Therapy for Intractable Idiopathic Thrombocytopenic Purpura

CHEN DongPEI RenzhiZHANG PishengMA Junxia

Department of Hematology, Yinzhou People’s Hospital of Ningbo City in Zhejiang Province, Ningbo 315040, China

[Abstract] Objective To observe the clinical effect of intractable idiopathic thrombocytopenic purpura treated by small dose mabthera. Methods Retrospective analysis of the patients from Jan. 2008 to Dec. 2010 in our hospital. A total of 34 patients with intractable idiopathic thrombocytopenic purpura were randomly divided into small dose group and large dose group. The patients of small dose group were treated by mabthera 100mg/m2 for 4 weeks and the patients of large dose group were treated by mabthera 375mg/m2. Blood routine was detected before and after medication for once a week. To compare the change of serum immune globulin and platelet count. Results The change of platelet count for before and after treatment was significantly different (P＜0.05). The sagittal diameter of spinal canal for before compared to the length after laminectomy was statistical significantly different (P＜0.05). The sagittal diameter of edge or degenerative cervical body for before compared to the length after laminectomy was not significantly different (P＞0.05). The clinical effects for small dose group and large dose group were significantly different (P＜0.05). The overall response rate of the small dose group was 94.12% and large dose group was 58.82%. The overall response rates of two groups were statistically different significantly (P＜0.05). Conclusion The clinical effect of small dose mabthera therapy for intractable idiopathic thrombocytopenic purpura is significant and it is worthy of clinical popularizing and application.

[Key words] Mabthera; Intractable idiopathic thrombocytopenic purpura; Immunoglobulin

難治性血小板減少性紫癜（idiopathic thrombocytopenic purpura，ITP）是一種好發(fā)于兒童與婦女的自身免疫性出血性疾病，其主要原因?yàn)闄C(jī)體免疫系統(tǒng)功能紊亂引起的血小板破壞增加而導(dǎo)致血小板數(shù)目減少，血小板破壞主要是由自身抗體介導(dǎo)的破壞。大部分激素治療對特發(fā)性血小板減少性紫癜患者治療有效，但難治性的血小板減少性紫癜對激素治療不甚敏感，其他傳統(tǒng)的大劑量丙種球蛋白、長春新堿、免疫抑制劑等效果也不佳。因此，近年來新型免疫治療方法增多，國內(nèi)多項(xiàng)研究提示了利妥昔單抗（美羅華）治療常規(guī)治療無效ITP患者的有效性[1]。我院2008年1月～2010年12月使用利妥昔單抗治療難治性血小板減少性紫癜患者34例，現(xiàn)將治療結(jié)果報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

入選病例來自我院2008年1月～2010年12月收治的血小板減少性紫癜患者34例，所有入選患者均符合ITP的診斷標(biāo)準(zhǔn)，所有患者血小板≤20×109/L，患者年齡17～51歲，平均年齡（34.2±7.5）歲。入選的34例患者均為難治性ITP，患者既往都曾使用激素治療無效或者效用不能持久，其中30例患者曾應(yīng)用大劑量靜脈丙種球蛋白或長春新堿等免疫抑制劑治療無效。所有患者均出現(xiàn)不同程度的皮膚出血點(diǎn)、瘀斑等表現(xiàn)。少數(shù)患者有鼻腔、牙齦出血或者消化道出血，部分女性患者表現(xiàn)有月經(jīng)量多。所有患者根據(jù)美國東部腫瘤協(xié)作組制定的評分標(biāo)準(zhǔn)中一般狀況評分≤2，患者入組前均未接受抗凝血治療、化療等干擾性治療。

1.2 治療方法

所有患者均分為小劑量組及常規(guī)劑量組，其中小劑量組選擇使用利妥昔單抗（美羅華，Rituximab，羅氏公司，批號(hào)20080044）100mg/m2溶于生理鹽水中，靜脈滴注，連續(xù)使用4周，治療前30～60min分別給予患者異丙嗪（江蘇林海藥業(yè)，批號(hào)：0812021）50mg以及地塞米松（武漢銀河化工，批號(hào)080827）15mg。利妥昔單抗首針?biāo)俣葹?0mg/h，如果患者無異常的情況下每30分鐘增加50mg/h，如患者輸注過程出現(xiàn)不良反應(yīng)則進(jìn)行對癥處理。常規(guī)劑量組使用375mg/m2的劑量，其他治療方法同小劑量組，入組患者均進(jìn)行相關(guān)支持治療。兩組患者其余基本資料對比無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

1.3 療效評估

患者治療前后每周均檢測血常規(guī)2次，治療前后測定患者血清免疫球蛋白量，另外血小板數(shù)量回復(fù)的療效標(biāo)準(zhǔn)包括：完全有效（CR）血小板數(shù)≥100×109/L，部分有效（PR）血小板數(shù)（50～100）×109/L，微效（MR）血小板數(shù)（30～50）×109/L，無效（NR）血小板數(shù)＜30×109/L，并觀察患者可能出現(xiàn)的藥物不良反應(yīng)以及出血狀況。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

應(yīng)用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析處理，數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（χ±s）表示，組間比較采用t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 血液常規(guī)變化指標(biāo)比較

34例患者治療前兩組患者均有出血表現(xiàn)。治療后兩組患者均有部分患者止血且無再出血，兩組出血情況與術(shù)前比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t＝8.562，P＜0.05）。治療前小劑量組患者血紅蛋白、白細(xì)胞計(jì)數(shù)與治療后比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t＝2.912，P＞0.05）；血小板計(jì)數(shù)比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t＝8.241，P＜0.05）。常規(guī)劑量組患者治療前血紅蛋白和白細(xì)胞計(jì)數(shù)與治療后比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t＝2.342，P＞0.05）；血小板計(jì)數(shù)比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t＝7.112，P＜0.05）。見表1。

2.2 治療效果比較

小劑量組患者治療后有效率為94.12%，常規(guī)劑量組患者治療后有效率為58.82%；兩組有效率比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2＝5.88，P＜0.05）。見表2。

2.3 免疫學(xué)指標(biāo)變化比較

兩組治療前后，IgG（t＝0.912，P＞0.05）、IgM（t＝1.411，P＞0.05）、IgA（t＝1.001，P＞0.05）均無明顯變化，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表3。

2.4 不良反應(yīng)

小劑量組患者治療過程中有1例患者在首次輸注時(shí)出現(xiàn)輕度皮疹，常規(guī)劑量組患者中1例患者首次應(yīng)用利妥昔單抗后出現(xiàn)全身肌肉酸痛、發(fā)熱、多發(fā)等癥狀，患者給予異丙嗪后癥狀消失。術(shù)后小劑量組及常規(guī)劑量組各繼發(fā)感染1例，均為繼發(fā)帶狀皰疹病毒感染。

3 討論

特發(fā)性血小板減少性紫癜亦稱原發(fā)性或免疫性血小板減少性紫癜，其特點(diǎn)是骨髓巨核細(xì)胞發(fā)育成熟障礙，外周血小板顯著減少，臨床上多以皮膚黏膜或內(nèi)臟出血為主，嚴(yán)重者可有鼻出血、牙齦滲血、婦女月經(jīng)量過多等癥狀，少數(shù)患者將并發(fā)顱內(nèi)出血從而導(dǎo)致患者死亡。疾病的病因及發(fā)病機(jī)制到目前為止仍不甚清楚，急性型多發(fā)生于急性病毒性上呼吸道感染痊愈之后，提示血小板減少與對原發(fā)感染的免疫反應(yīng)間有關(guān)。慢性型患者中約半數(shù)可測出血清中有抗血小板抗體。傳統(tǒng)治療中多使用激素治療、大劑量丙種球蛋白、長春新堿、免疫抑制劑等，但對于一些難治性ITP的話此類治療方法效果均不佳。由于血小板減少性紫癜中抗體均較正常人升高且治療有效患者抗體滴度會(huì)降低[2]。因此針對抗體的治療作為一種新的選擇而被運(yùn)用?？贵w是由漿細(xì)胞產(chǎn)生的，而漿細(xì)胞是由成熟的B淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)變而來的，因此降低B淋巴細(xì)胞的數(shù)量和活性可使病情得以部分控制[3]。

利妥昔單抗是一種采用基因工程研制的人鼠嵌合型抗人CD20的單克隆抗體（IgG1），一般由鼠抗人CD20單克隆抗體的可變區(qū)Fab和人IgG1抗體恒定區(qū)Fc片段構(gòu)成。其含有1328個(gè)氨基酸，分子量大約為144kD，利妥昔單抗通過人IgG1恒定區(qū)與效應(yīng)細(xì)胞的Fc受體結(jié)合從而介導(dǎo)補(bǔ)體依賴性細(xì)胞毒和抗體依賴性細(xì)胞毒作用溶解CD20+細(xì)胞從而介導(dǎo)B細(xì)胞減少的體液免疫反應(yīng)。從而最終導(dǎo)致B細(xì)胞降低而最終控制病情[4]。文獻(xiàn)研究[5]發(fā)現(xiàn)利妥昔單抗通過抗體依賴細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用及補(bǔ)體依賴的細(xì)胞毒作用從而發(fā)揮作用，其可以直接抑制細(xì)胞生長或誘導(dǎo)B細(xì)胞凋亡甚至引起疫苗反應(yīng)從而對特發(fā)性血小板減少性紫癜起到治療的作用。本研究中發(fā)現(xiàn)，在使用利妥昔單抗治療的難治血小板減少性紫癜的患者用藥后血小板計(jì)數(shù)均得到顯著的提高，通過臨床研究我們發(fā)現(xiàn)，患者血小板升高有兩個(gè)階段：一個(gè)發(fā)生在治療早期，患者在給藥1～2次后血小板隨即逐漸提高，持續(xù)到6～10周后達(dá)到一個(gè)峰值；另外一個(gè)階段發(fā)生于治療開始后6～8周時(shí)間血小板出現(xiàn)升高。本研究34例患者中，25例為治療早期血小板升高，另外9例在治療中后期血小板逐漸升高。此種起效模式到目前為止仍然不甚清楚，早期起效的可能與B淋巴細(xì)胞封閉了單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)有關(guān)，而中后期與B細(xì)胞克隆的清除有關(guān)[6]。王文等[7]對利妥昔單抗治療糖皮質(zhì)激素?zé)o效的特發(fā)性血小板減少性紫癜療效觀察的治愈率與我們使用常規(guī)劑量的利妥昔單抗治療后有效率58.82%基本一致。其患者中有21例在治療后平均20.2個(gè)月內(nèi)血小板計(jì)數(shù)＞50×109/L，卡普蘭曲線分析顯示第一次輸注美羅華后36個(gè)月內(nèi)無復(fù)發(fā)生存率為60%。孫善芳等[8]治療的ITP患者中患者全部達(dá)到CR水平，平均反應(yīng)時(shí)間為2周（1～12周），其中有2人在48和68周后復(fù)發(fā)，藥物治療后所有的患者B細(xì)胞均減少。我們治療中小劑量組患者達(dá)到CR水平的較高，而常規(guī)劑量組患者達(dá)到CR水平相對不如前者，而且具體機(jī)制尚有待進(jìn)一步的研究論證，此外我們使用的檢測指標(biāo)中仍然以血小板指標(biāo)等為主，迄今為止，大多數(shù)研究并未發(fā)現(xiàn)可以預(yù)測利妥昔單抗療效的常規(guī)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)，但臨床普遍認(rèn)為早期接受利妥昔單抗治療的患者預(yù)后要好于先接受其他治療無效后再轉(zhuǎn)用此藥。

綜上所述，我們研究認(rèn)為小劑量的利妥昔單抗在治療難治性血小板減少性紫癜效果明顯，值得臨床進(jìn)一步推廣。

[參考文獻(xiàn)]

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篇4

分子與梨子間有個(gè)邊界，在那兒量子力學(xué)的奇特行為消失，出現(xiàn)我們熟悉的古典物理行為。量子力學(xué)只適用于微小世界的這種印象，普遍存在于人們的科學(xué)知識(shí)里。例如，在暢銷名著《優(yōu)雅的宇宙》的第一頁，美國哥倫比亞大學(xué)的物理學(xué)家布賴恩·格林提到，量子力學(xué)“提供一個(gè)理論架構(gòu)，讓我們理解最小尺度下的宇宙”。古典物理（涵蓋量子以外的所有理論，包括愛因斯坦的相對論）則負(fù)責(zé)最大尺度的世界。

然而，對世界做這種方便的切割，其實(shí)是種迷思。很少有現(xiàn)代物理學(xué)家會(huì)認(rèn)為古典物理和量子力學(xué)具有同等的地位，古典物理應(yīng)該只是具有量子本質(zhì)的世界（不論大小）的一種有用近似。雖然在宏觀世界可能比較難看到量子效應(yīng)，但原因基本上跟大小無關(guān)，而是跟量子系統(tǒng)彼此作用的方式有關(guān)。

一直到十幾年前，實(shí)驗(yàn)學(xué)者仍未證實(shí)量子行為可以出現(xiàn)在大尺度系統(tǒng)，如今這已是家常便飯。這些效應(yīng)比任何人所想的都還要普遍，甚至可能出現(xiàn)在我們身體的細(xì)胞里。

即使是我們這些靠研究這類效應(yīng)吃飯的人，也還沒完全理解它所教給我們的、關(guān)于自然運(yùn)作的方式。量子行為很難可視化，也不容易以常識(shí)理解。它迫使我們重新思考觀察這宇宙的方式，并接受一個(gè)新穎又陌生的世界圖像。

纏結(jié)難解的故事

對量子物理學(xué)家而言，古典物理是全彩世界的一個(gè)黑白影像，無法完整呈現(xiàn)這個(gè)豐富的世界。在舊教科書的觀點(diǎn)里，當(dāng)尺度一變大，色調(diào)就不再豐富。個(gè)別粒子具量子性質(zhì)，一堆粒子則變?yōu)楣诺洹?/p>

然而，關(guān)于尺寸并非決定性因素的第一個(gè)線索，可以追溯到物理學(xué)歷史上最有名的思想實(shí)驗(yàn)之一：薛定諤的貓。

1935年，薛定諤想出一個(gè)病態(tài)的情節(jié)來說明微觀與宏觀世界是連在一起的，我們無法畫出界線。量子力學(xué)說，放射性原子可以同時(shí)處于衰變及未衰變的狀態(tài)；若將原子與一瓶可以殺死貓的毒藥扯上關(guān)系，使得原子衰變會(huì)導(dǎo)致貓死亡，則貓會(huì)如同原子般處于模棱兩可的量子態(tài)。怪異性質(zhì)由一個(gè)感染到另一個(gè)，大小在此并不重要，問題是為何貓的主人都只會(huì)看到他們的寵物非死即活？

以現(xiàn)代的觀點(diǎn)，世界看起來像古典的，是因?yàn)槲矬w與環(huán)境間復(fù)雜的交互作用將量子效應(yīng)掩藏了起來。例如，貓的生死信息通過光子和熱交換，迅速滲漏到環(huán)境里。量子現(xiàn)象會(huì)牽涉到不同古典狀態(tài)的組合（例如同時(shí)死與活），而這種組合會(huì)很快散逸掉。這種信息的滲漏便是“去同調(diào)”過程的基礎(chǔ)。

大的東西比小的容易去同調(diào)，這就是為什么物理學(xué)家通?？梢灾话蚜孔恿W(xué)當(dāng)成微觀世界的理論。但在許多例子里，這種信息滲漏可被減緩或停止，如此一來，量子世界就會(huì)全然顯露。

纏結(jié)是典型的量子現(xiàn)象，是薛定諤于1935年在那篇將他的貓介紹給全世界的論文里發(fā)明的名詞。纏結(jié)將幾個(gè)獨(dú)立粒子捆綁為不可分割的整體。一個(gè)古典系統(tǒng)總是可被分割的，至少原則上是如此；由個(gè)別組件集合而得的性質(zhì)，在個(gè)別組件里也會(huì)有。但是纏結(jié)的系統(tǒng)無法如此分割，并且會(huì)導(dǎo)致奇怪的結(jié)果：纏結(jié)的粒子即使互相遠(yuǎn)離，仍會(huì)表現(xiàn)為單一整體，這就是愛因斯坦所稱的、著名的“幽靈般的超距作用”。

物理學(xué)家通常講的是電子等基本粒子的纏結(jié)。這些粒子可粗略想象為旋轉(zhuǎn)的小陀螺，以順時(shí)針或逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸指向任意給定的方向：水平、垂直、45°角等。測量其自旋時(shí)，必須選定一個(gè)方向，觀測粒子是否沿著那個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

為了方便說明，假設(shè)粒子表現(xiàn)的是古典行為。你可以讓一個(gè)粒子沿水平軸順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)沿水平軸逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)；如此一來，二者的總自旋為零。它們的轉(zhuǎn)動(dòng)軸在空間中是固定的，測量結(jié)果取決于你選的方向是否沿著粒子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。如果對二者都做水平軸的測量，則會(huì)看到兩個(gè)粒子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反；如果都做垂直軸的測量，則完全不會(huì)偵測到這兩個(gè)粒子的轉(zhuǎn)動(dòng)。

然而，如果是具有量子性質(zhì)的電子，則情況會(huì)驚人的不同。你可以讓粒子的總自旋為零，即使你沒有給定個(gè)別粒子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。測量其中一個(gè)粒子時(shí)，你會(huì)看到它隨機(jī)以順時(shí)針或逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，就好像粒子是自己決定要朝哪個(gè)方向轉(zhuǎn)。而且，不管你選擇測量哪個(gè)方向，只要對這兩個(gè)粒子測量同一方向，則測得的轉(zhuǎn)動(dòng)方向永遠(yuǎn)相反，一個(gè)順時(shí)針，一個(gè)逆時(shí)針。它們怎么知道要這樣做？這仍然是個(gè)極其神秘的性質(zhì)。不僅如此，如果你對一個(gè)粒子做水平軸測量，對另一個(gè)做垂直軸測量，則仍可測量到部分自旋，這就好像粒子沒有固定的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。因此，測量結(jié)果是古典物理無法解釋的。

誰在幫助原子排列？

大部分的纏結(jié)實(shí)驗(yàn)都只用到幾個(gè)粒子，因?yàn)橐淮笕毫Ｗ硬蝗菀赘艚^環(huán)境的影響，其中的粒子很容易跟無關(guān)的粒子纏結(jié)，破壞原始的內(nèi)在聯(lián)結(jié)。以去同調(diào)的說法，就是有太多信息滲漏到環(huán)境里，造成系統(tǒng)有古典的行為。對我們這些尋找纏結(jié)的實(shí)際用途（例如量子計(jì)算機(jī)）的研究人員來說，保持纏結(jié)是一項(xiàng)重要的挑戰(zhàn)。

2003年，有一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，如果能夠減少滲漏或加以抵消，則大的系統(tǒng)也可以保持纏結(jié)。

英國倫敦大學(xué)的加布里埃爾·阿普爾等人將一塊氟化鋰鹽放在外加的磁場里，鹽里的原子就像旋轉(zhuǎn)的小磁棒，會(huì)盡量與外加磁場同向，這種反應(yīng)表現(xiàn)為磁化率。原子間的作用力就像同儕壓力般，會(huì)讓它們更快排列整齊。研究人員改變磁場強(qiáng)度，然后測量原子排得多快。他們發(fā)現(xiàn)，原子的反應(yīng)速度比彼此作用力的強(qiáng)度所能提供的還快。很顯然，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中有額外的效應(yīng)幫助原子排列整齊，而研究人員認(rèn)為這是纏結(jié)造成的。若真如此，則鹽塊里的1020個(gè)原子形成了巨大的纏結(jié)態(tài)。

為了避免熱能所造成的無序運(yùn)動(dòng)，阿普爾的團(tuán)隊(duì)是在極低的溫度下做實(shí)驗(yàn)（僅千分之幾K）。不過，在那之后，巴西物理研究中心的亞歷山大·馬丁斯·德·蘇薩等人以室溫或更高的溫度，在銅羧酸鹽之類的材料里發(fā)現(xiàn)了宏觀纏結(jié)，自旋粒子間的交互作用強(qiáng)到可以抗拒熱能所造成的無序。在其他例子里，則必須用外力抵擋熱效應(yīng)。物理學(xué)家在越來越大、越來越高溫的系統(tǒng)里看到纏結(jié)：從以電磁場捕獲的離子到晶格里的超冷原子，再到超導(dǎo)量子位。

篇5

量子力學(xué)的成功和困惑

用宏觀物理學(xué)的方法研究原子的性質(zhì)及其相互作用時(shí)，只能通過測量微觀量的平均值，大平均過程掩蓋了原子水平上的重要效應(yīng)。操控單個(gè)微觀粒子，研究單個(gè)粒子的行為和性質(zhì)以及少數(shù)粒子的相互作用，一直是就是物理學(xué)家夢寐以求的事。隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，控制單個(gè)微觀粒子的愿望成為可能。特別是1960年激光的發(fā)明和在這以后激光技術(shù)的發(fā)展，可以隨我們所需改變激光的頻率，控制激光束的延續(xù)時(shí)間并使激光束聚焦到一個(gè)原子大小的范圍。從這以后，實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)方法有了極大的發(fā)展，利用激光可以使原子或離子冷卻到接近絕對零度，就是使它們的運(yùn)動(dòng)速度減到非常小，直至幾乎停止。還實(shí)現(xiàn)了利用特殊的電磁場來陷俘單個(gè)原子或離子。物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)展使研究單個(gè)或少數(shù)幾個(gè)粒子的性質(zhì)、深入研究光子和物質(zhì)粒子的相互作用有了可能。這不僅打開了高科技應(yīng)用的廣闊前景，還為證實(shí)和發(fā)展量子物理學(xué)的基本原理提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

量子力學(xué)已有100多年歷史，量子力學(xué)理論取得了輝煌的成功?，F(xiàn)代的高科技產(chǎn)品，如計(jì)算機(jī)芯片、激光、醫(yī)用磁共振等等無不是在量子力學(xué)理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。量子力學(xué)被認(rèn)為是最精確、最成功的物理理論，可是人們對量子力學(xué)的基本原理始終存在著疑問，那些創(chuàng)立量子力學(xué)的物理大師們自己都不滿意量子力學(xué)的基本假設(shè)。在這些大師之間以及他們的后繼者中，關(guān)于量子力學(xué)的理論基礎(chǔ)是否完善的問題爭論不休，新的解釋層出不窮，至今還沒有得出令人滿意的結(jié)論。

量子力學(xué)描寫微觀世界的規(guī)律，但人類的直接經(jīng)驗(yàn)都是關(guān)于宏觀世界的。我們的測量儀器以及人類感官本身都是宏觀物體，儀器測量到的和我們直接感知的都是大量原子組成的宏觀物體。在經(jīng)典物理學(xué)中，觀察不影響被觀察對象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，例如，我們能夠觀察一個(gè)行星的運(yùn)動(dòng)，追隨它的運(yùn)動(dòng)軌跡，行星的狀態(tài)變化與觀察者無關(guān)，不受我們觀察的影響?？墒?，對微觀世界的觀察就完全不是這樣，當(dāng)我們研究一個(gè)量子體系時(shí)，經(jīng)過測量后的量子體系原來的狀態(tài)總是被破壞了。例如，光子進(jìn)入光電探測器后，光子就被吸收；電子被探測器件接收后，該電子原來的狀態(tài)就改變了。宏觀儀器對量子系統(tǒng)測量的結(jié)果，都必須轉(zhuǎn)換為經(jīng)典物理學(xué)的語言。要直接觀察并且非破壞性（non-demolition）地測量量子體系的量子性質(zhì)是難以做到的事情，所以，量子力學(xué)所預(yù)言的量子世界的奇特性質(zhì)一直令物理學(xué)家和公眾感到神秘難解。

2012年諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者和他們的同事們的工作，突破了經(jīng)典物理學(xué)實(shí)驗(yàn)和人類直接經(jīng)驗(yàn)的限制，他們直接觀察到了個(gè)別粒子的量子行為。瓦因蘭德小組做的是在電場中陷俘離子，用光子對它做非破壞性的操控。阿羅什小組是在空腔中陷俘單個(gè)光子，用原子進(jìn)行非破壞性的測量。他們異曲同工，都對單個(gè)量子粒子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量，研究量子力學(xué)的基本原理。這些研究不僅對量子理論的基本原理的進(jìn)一步闡明有重要意義，并且有廣闊的應(yīng)用前景。

阿羅什：把光子囚禁起來

阿羅什畢業(yè)于法國高等師范學(xué)校。1971年他在巴黎第六大學(xué)獲得博士學(xué)位，導(dǎo)師是柯亨-塔諾季（Claude Cohen-Tannoudji），1997年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主。從20世紀(jì)60年代開始阿羅什就在法國高等師范學(xué)校物理系的卡斯特勒-布羅塞爾實(shí)驗(yàn)室（Kastler-Brossel Laboratory）工作。該實(shí)驗(yàn)室是以獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的阿爾夫萊德?卡斯特勒（Alfred Kastler）的名字命名的。1972～1973年，阿羅什曾到美國斯坦福大學(xué)，在諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者肖洛的實(shí)驗(yàn)室中工作。

阿羅什說，他們的成功主要得益于卡斯特勒-布羅塞爾實(shí)驗(yàn)室特有的學(xué)術(shù)環(huán)境和物質(zhì)條件。他們組成了極其出色的研究小組，并且將共同積累的知識(shí)和技能傳授給一代又一代的學(xué)生。阿羅什還說，他給研究生和本科生的講課也有助于研究工作，在準(zhǔn)備新課的過程中他注意到了光和物質(zhì)相互作用的不同方面。阿羅什認(rèn)為，國際交流學(xué)者參加研究不僅帶來專門的知識(shí)和技能，也帶來不同的科學(xué)文化以補(bǔ)充他們自身的不足。他覺得幸運(yùn)的是，在長期的微觀世界探索中，他和他的同事們能夠自由地選擇他們的研究方向，而不必勉強(qiáng)地提出可能的應(yīng)用前景作為依據(jù)。

阿羅什小組的主要成就是發(fā)展了非破壞性的方法檢測單個(gè)光子。用通常的方法檢測光子，都是吸收光子并把它轉(zhuǎn)換為電流（光電探測器）或轉(zhuǎn)化為化學(xué)能量（照相底片）（動(dòng)物的眼睛是將光子轉(zhuǎn)化為神經(jīng)的電脈沖的）?？傊?，光子被測量到后立即消失。近半個(gè)世紀(jì)以來，雖然人類發(fā)展出了量子非破壞性測量，但這些測量只能用于大量光子的情況。而阿羅什和同事們做到了反復(fù)測量記錄同一個(gè)光子。

光的速度非常快，達(dá)每秒30萬公里，所以要控制、測量單個(gè)光子，必須將光子關(guān)閉在一個(gè)小的區(qū)域內(nèi)，并使其在足夠長的時(shí)間內(nèi)不逃逸或被吸收。阿羅什小組實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是制成反射率極高的凹面鏡。反射鏡是在金屬底板上鍍以超導(dǎo)材料鈮，鏡面拋光到不平整度只有幾個(gè)納米（1納米=100萬分之一毫米），光子因鏡面不平而散射逃逸的機(jī)會(huì)非常小?？涨挥蓛蓚€(gè)凹面鏡相對安放組成，鏡間距離27毫米。整個(gè)設(shè)備安置在絕對溫度1度以下的環(huán)境中。一個(gè)微波光子在腔中停留時(shí)間可達(dá)十分之一秒，即在兩面鏡子之間來回反射10 億次以上，差不多相當(dāng)于繞地球一周?？梢哉f阿羅什小組創(chuàng)造了限制在很小的有限體積內(nèi)的光子壽命的世界紀(jì)錄。

阿羅什小組的另一項(xiàng)創(chuàng)造性貢獻(xiàn)是利用利用里德伯原子作為探測器，實(shí)現(xiàn)非破壞性測量單個(gè)光子。所謂里德伯原子，是激發(fā)到很高的能量軌道上的原子，這種原子的體積比正常原子大許多。他們用銣（原子序數(shù)37）原子，把它的價(jià)電子激發(fā)到第50層的圓形軌道上（主量子數(shù)n=50）。這種情況下，外層電子從n=50 的軌道躍遷到相鄰的軌道n=49和n=51，發(fā)射或吸收微波光子頻率分別為54.3GHz（千兆赫茲）和51.1GHz。正常的原子半徑在0.1納米以下，銣原子中電子占據(jù)的最外層軌道為n=5；當(dāng)它的最外面的電子跑到n=50的圓形軌道上時(shí)，原子的半徑達(dá)到100多納米，原子半徑增大了1000倍以上。這樣的原子好比一個(gè)很大的無線電天線，容易和電磁場相互作用。

瓦因蘭德：讓離子停下來

瓦因蘭德和阿羅什同年，都生于1944年。1965年，瓦因蘭德畢業(yè)于美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校；1970年在哈佛大學(xué)獲博士學(xué)位，博士論文題目是“氘原子微波激射器”，導(dǎo)師是拉姆齊（Norman Ramsey）。以后他到華盛頓大學(xué)，在德默爾特（Hans Dehmelt）的實(shí)驗(yàn)室做博士后研究。德默爾特是1989年諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者。1975年，瓦因蘭德和德默爾同發(fā)表了討論激光冷卻離子的論文，這是有關(guān)激光致冷的開創(chuàng)性論文，被學(xué)術(shù)界同仁廣泛引用，其中包括獲1977年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的朱棣文、菲利普斯和柯亨-塔諾季等。

1975年，瓦因蘭德到隸屬于美國商業(yè)部的美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所工作。在那里，他創(chuàng)建了儲(chǔ)存離子研究小組。在過去多年的工作中，他做出了多項(xiàng)世界第一的研究成果，終于獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。他是15年來美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所第四位獲諾貝爾物理獎(jiǎng)的研究人員之一，研究激光致冷的菲利普斯也是其中之一。

制造量子計(jì)算機(jī)的建議方法有多種，許多科學(xué)家正在對不同的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。瓦因蘭德小組從事的陷俘離子的方法是最成功的方法之一。他們利用特殊排列的幾個(gè)電極組合產(chǎn)生特定的電場，形成陷阱，將汞的一價(jià)離子限制在三個(gè)電極組成的空間中。三個(gè)電極包括兩端各有一個(gè)相對的電極和一個(gè)環(huán)形電極，離子由激光束控制。

在常溫下，原子運(yùn)動(dòng)的平均速度為每秒數(shù)百米，以這種速度運(yùn)動(dòng)的離子會(huì)立即逃逸出陷阱。要將離子陷俘在電場陷阱中，離子的運(yùn)動(dòng)速度必須非常小。只有在極低的溫度下，離子或原子的運(yùn)動(dòng)速度才能變得很小?？梢岳眉す馐闺x子冷卻，使離子的速度減小到幾乎停止的狀態(tài)。將特定頻率的激光束對著原子或離子射來的方向照射時(shí)，原子在迎面射來的光子的一次次沖擊下，速度就慢了下來。當(dāng)然，原子或離子吸收了光子又要再把它發(fā)射出去，發(fā)射光子時(shí)原子也要受到反沖。但原子或離子發(fā)射光子的方向是隨機(jī)的，各種方向都有，結(jié)果反沖效應(yīng)平均為零，只有迎面射來的光子被吸收后起到了減速的作用。但僅僅用這種方法還不能使原子速度降低到近乎停止，還要加上其他方法。速度已經(jīng)很小的離子在陷阱中受電場的作用，還在以一定的頻率振動(dòng)，這種振動(dòng)的能量和離子內(nèi)部的能量狀態(tài)耦合起來，形成復(fù)雜的能級(jí)。在適當(dāng)頻率的激光束照射下，離子吸收光子后又重新放出光子，落回原來內(nèi)部能量最低的狀態(tài)，同時(shí)帶動(dòng)離子振動(dòng)能量的變化。在適當(dāng)控制的條件下，重復(fù)這樣的過程，就可以使離子振動(dòng)能量逐步減少，直到振動(dòng)能量達(dá)到最低的量子狀態(tài)，離子近于完全停止。這時(shí)，離子就可以隨意操控了。

瓦因蘭德小組利用利用陷俘離子做成一個(gè)量子可控非門（Controlled NOT）。當(dāng)然可控非門只是最簡單的量子計(jì)算機(jī)的元件，一臺(tái)能工作的計(jì)算機(jī)需要多得多的元件，離制成實(shí)用的量子計(jì)算機(jī)還非常遙遠(yuǎn)。然而前景是光明的，包括瓦因蘭德在內(nèi)的許多科學(xué)家正積極研究，攻克難關(guān)，希望在本世紀(jì)內(nèi)將量子計(jì)算機(jī)研制成功。

瓦因蘭德和同事們還利用陷俘的離子制造出了當(dāng)今世界上最精確的原子鐘。他的研究工作也可以檢驗(yàn)量子力學(xué)基本原理，如進(jìn)行“薛定諤貓”的實(shí)驗(yàn)。

不為盛名所惑

阿羅什和瓦因蘭德有許多相同的地方。他們都在世界第一流的實(shí)驗(yàn)室中工作；巧的是，他們每人各有兩位獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的老師；他們都有合作30年以上的同事組成的穩(wěn)定的研究小組，還有許多優(yōu)秀的學(xué)生和合作者，其中包括外國的訪問學(xué)者。在他們的諾貝爾獎(jiǎng)報(bào)告中，他們的老師、同事以及和他們的工作有密切關(guān)系的、前人的研究都一一提到。兩人都還提到有100多位學(xué)生、博士后和訪問學(xué)者也做出了貢獻(xiàn)，強(qiáng)調(diào)成績是大家努力的結(jié)果。

瓦因蘭德和阿羅什也有一點(diǎn)很大的不同。阿羅什的研究目的偏重于探索自然界的奧秘，沒有非常明確的應(yīng)用目標(biāo)，雖然他知道自己的研究成果肯定有長遠(yuǎn)的應(yīng)用前景。他所屬的卡斯特勒-布羅塞爾實(shí)驗(yàn)室也沒有要求其研究一開始就必須有明確的應(yīng)用目的。不過，即使在法國高等師范學(xué)校，這種待遇也只有像阿羅什這樣的資深科學(xué)家才能得到。而瓦因蘭德所在的美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所本身就具有明確的實(shí)用目標(biāo)：促進(jìn)美國的創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)競爭能力，開創(chuàng)新的測量科學(xué)，推進(jìn)美國的技術(shù)水平。該研究所的研究都是目標(biāo)長遠(yuǎn)，技術(shù)含量高，能在世界上領(lǐng)先的項(xiàng)目。這些項(xiàng)目實(shí)際上都是結(jié)合遠(yuǎn)期應(yīng)用的基礎(chǔ)性研究。

瓦因蘭德和阿羅什還有一個(gè)共同點(diǎn)，就是除了做研究以外，都在大學(xué)教課。阿羅什認(rèn)為備課的過程促使他從多方面考慮基本原理，也有助于研究工作。而從學(xué)生的角度來看，能聽到優(yōu)秀的科學(xué)家講課，和他們直接交流，不僅能學(xué)到當(dāng)今前沿的科學(xué)知識(shí)，還可以學(xué)習(xí)到優(yōu)秀科學(xué)家的治學(xué)精神和思想方法。

榮摘諾獎(jiǎng)桂冠是否改變了科學(xué)家本人的生活呢？據(jù)英國廣播公司（BBC）在線版消息稱，阿羅什本人僅僅提前了20分鐘被組委會(huì)告知自己獲獎(jiǎng)的消息。

“我很幸運(yùn)，”阿羅什說，但他指的并不是自己得獎(jiǎng)這回事，“（接到來電時(shí)）我正在一條街上，旁邊就有個(gè)長椅，所以我第一時(shí)間就坐了下來?！彼稳菽且豢痰男那?，“當(dāng)我看到是瑞典的來電區(qū)號(hào)，我意識(shí)到這是真實(shí)的，那種感覺，你知道，真是勢不可擋?！?/p>

不過據(jù)諾獎(jiǎng)官網(wǎng)的推特稱，阿羅什接到獲獎(jiǎng)的確切消息后，打了個(gè)電話給自己的孩子，然后開了瓶香檳慶祝。再然后，他又回實(shí)驗(yàn)室工作去了。

（作者單位：復(fù)旦大學(xué)物理系）

阿羅什小組設(shè)備示意圖

篇6

[關(guān)鍵詞]量子體系對稱性守恒定律

一、引言

對稱性是自然界最普遍、最重要的特性。近代科學(xué)表明，自然界的所有重要的規(guī)律均與某種對稱性有關(guān)，甚至所有自然界中的相互作用，都具有某種特殊的對稱性——所謂“規(guī)范對稱性”。實(shí)際上，對稱性的研究日趨深入，已越來越廣泛的應(yīng)用到物理學(xué)的各個(gè)分支：量子論、高能物理、相對論、原子分子物理、晶體物理、原子核物理，以及化學(xué)（分子軌道理論、配位場理論等）、生物（DNA的構(gòu)型對稱性等）和工程技術(shù)。

何謂對稱性？按照英國《韋氏國際辭典》中的定義：“對稱性乃是分界線或中央平面兩側(cè)各部分在大小、形狀和相對位置的對應(yīng)性”。這里講的是人們觀察客觀事物形體上的最直觀特征而形成的認(rèn)識(shí)，也就是所謂的幾何對稱性。

關(guān)于對稱性和守恒定律的研究一直是物理學(xué)中的一個(gè)重要領(lǐng)域，對稱性與守恒定律的本質(zhì)和它們之間的關(guān)系一直是人們研究的重要內(nèi)容。在經(jīng)典力學(xué)中，從牛頓方程出發(fā)，在一定條件下可以導(dǎo)出力學(xué)量的守恒定律，粗看起來，守恒定律似乎是運(yùn)動(dòng)方程的結(jié)果．但從本質(zhì)上來看，守恒定律比運(yùn)動(dòng)方程更為基本，因?yàn)樗硎隽俗匀唤绲囊恍┢毡榉▌t，支配著自然界的所有過程，制約著不同領(lǐng)域的運(yùn)動(dòng)方程．物理學(xué)關(guān)于對稱性探索的一個(gè)重要進(jìn)展是諾特定理的建立，定理指出，如果運(yùn)動(dòng)定律在某一變換下具有不變性，必相應(yīng)地存在一條守恒定律．簡言之，物理定律的一種對稱性，對應(yīng)地存在一條守恒定律．經(jīng)典物理范圍內(nèi)的對稱性和守恒定律相聯(lián)系的諾特定理后來經(jīng)過推廣，在量子力學(xué)范圍內(nèi)也成立．在量子力學(xué)和粒子物理學(xué)中，又引入了一些新的內(nèi)部自由度,認(rèn)識(shí)了一些新的抽象空間的對稱性以及與之相應(yīng)的守恒定律，這就給解決復(fù)雜的微觀問題帶來好處，尤其現(xiàn)在根據(jù)量子體系對稱性用群論的方法處理問題，更顯優(yōu)越。

在物理學(xué)中，尤其是在理論物理學(xué)中，我們所說的對稱性指的是體系的拉格朗日量或者哈密頓量在某種變換下的不變性。這些變換一般可分為連續(xù)變換、分立變換和對于內(nèi)稟參量的變換。每一種變換下的不變性，都對應(yīng)一種守恒律，意味著存在某種不可觀測量。例如，時(shí)間平移不變性，對應(yīng)能量守恒，意味著時(shí)間的原點(diǎn)不可觀測；空間平移評議不變性，對應(yīng)動(dòng)量守恒，意味著空間的絕對位置不可觀測；空間旋轉(zhuǎn)不變性，對應(yīng)角動(dòng)量守恒，意味著空間的絕對方向不可觀測，等等。在物理學(xué)中對稱性與守恒定律占著重要地位,特別是三個(gè)普遍的守恒定律——?jiǎng)恿?、能量、角?dòng)量守恒，其重要性是眾所周知，并且在工程技術(shù)上也得到廣泛的應(yīng)用。因此，為了對守恒定律的物理實(shí)質(zhì)有較深刻的理解，必須研究體系的時(shí)空對稱性與守恒定律之間的關(guān)系。

本文將著重討論非相對論情形下討論量子體系的時(shí)空對稱性與三個(gè)守恒定律的關(guān)系，并在最后給出一些我們常見的對稱變換與守恒定律的簡單介紹。

二、對稱變換及其性質(zhì)

一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)的對稱性就是它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的不變性，在經(jīng)典力學(xué)里，運(yùn)動(dòng)規(guī)律由拉格朗日函數(shù)決定，因而時(shí)空對稱性表現(xiàn)為拉格朗日函數(shù)在時(shí)空變換下的不變性．在量子力學(xué)里，運(yùn)動(dòng)規(guī)律是薛定諤方程，它決定于系統(tǒng)的哈密頓算符，因此，量子力學(xué)系統(tǒng)的對稱性表現(xiàn)為哈密頓算符的不變性。

對稱變換就是保持體系的哈密頓算符不變的變換．在變換S（例如空間平移、空間轉(zhuǎn)動(dòng)等）下，體系的任何狀態(tài)ψ變?yōu)棣转╯）。

三、對稱變換與守恒量的關(guān)系

經(jīng)典力學(xué)中守恒量就是在運(yùn)動(dòng)過程中不隨時(shí)間變化的量，從此考慮過渡到量子力學(xué)，當(dāng)是厄米算符，則表示某個(gè)力學(xué)量，而

然而,當(dāng)不是厄米算符,則就不表示力學(xué)量.但是，若為連續(xù)變換時(shí)，我們就很方便的找到了力學(xué)量守恒。

設(shè)是連續(xù)變換，于是可寫成為=1+IλF,λ為一無窮小參量，當(dāng)λ0時(shí)，為恒等變換。考慮到除時(shí)間反演外，時(shí)空對稱變換都是幺正變換，所以

（8）式中忽略λ的高階小量，由上式看到

即F是厄米算符，F(xiàn)稱為變換算符的生成元。由此可見，當(dāng)不是厄米算符時(shí)，與某個(gè)力學(xué)量F相對應(yīng)。再根據(jù)可得

可見F是體系的一個(gè)守恒量。

從上面的討論說明，量子體系的對稱性，對應(yīng)著力學(xué)量的守恒，下面具體討論時(shí)空對稱性與動(dòng)量、能量、角動(dòng)量守恒。

1.空間平移不變性（空間均勻性）與動(dòng)量守恒。

空間平移不變性就是指體系整體移動(dòng)δr時(shí)，體系的哈密頓算符保持不變．當(dāng)沒有外場時(shí)，體系就是具有空間平移不變性。

設(shè)體系的坐標(biāo)自r平移到，那么波函數(shù)ψ(r)變換到ψ(s)(r)

2.空間旋轉(zhuǎn)不變性（空間各向同性）與角動(dòng)量守恒

空間旋轉(zhuǎn)不變性就是指體系整體繞任意軸n旋δφ時(shí)，體系的哈密頓算符不變。當(dāng)體系處于中心對稱場或無外場時(shí)，體系具有空間旋轉(zhuǎn)不變性。

3.時(shí)間平移不變性與能量守恒

時(shí)間平移不變性就是指體系作時(shí)間平移時(shí)，其哈密頓算符不變。當(dāng)體系處于不變外場或沒有外場時(shí)，體系的哈密頓算符與時(shí)間無關(guān)（），體系具有時(shí)間平移不變性。

和空間平移討論類似，時(shí)間平移算符δt對波函數(shù)的作用就是使體系從態(tài)變?yōu)闀r(shí)間平移態(tài)：

同樣，將（27）式的右端在T的領(lǐng)域展開為泰勒級(jí)數(shù)

四、結(jié)語

從上面的討論我們可以看到，三個(gè)守恒定律都是由于體系的時(shí)空對稱性引起的，這說明物質(zhì)運(yùn)動(dòng)與時(shí)間空間的對稱性有著密切的聯(lián)系，并且這三個(gè)守恒定律的確立為后來認(rèn)識(shí)普遍運(yùn)動(dòng)規(guī)律提供了線索和啟示，曾加了我們對對稱性和守恒定律的認(rèn)識(shí)．對稱性和守恒定律之間的聯(lián)系，使我們認(rèn)識(shí)到，任何一種對稱性，或者說一種拉格朗日或哈密頓的變換不變性，都對應(yīng)著一種守恒定律和一種不可觀測量，這一結(jié)論在我們的物理研究中具有極其重要的意義，尤其是在粒子物理學(xué)和物理學(xué)中，重子數(shù)守恒、輕子數(shù)守恒和同位旋守恒等內(nèi)稟參量的守恒在我們的研究中起著重要的作用．下表中我們簡要給出一些對稱性和守恒律之間的關(guān)系。

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篇7

論文摘要：人類的認(rèn)識(shí)既不是完全客體性的也不是完全主體性的，它源于主體和客體的相互作用、交互規(guī)定，在不同方面、不同層次上體現(xiàn)著主體性或客體性。20世紀(jì)的 科學(xué) 從相對論、量子力學(xué)到混沌學(xué)、分形理論都體現(xiàn)了這一精神實(shí)質(zhì)，本文在簡單論述相對論、量子力學(xué)所體現(xiàn)的主體性與客體性后，著重分析了混沌學(xué)與分形理論中的主體性與客體性問題。  

人類對客觀世界的認(rèn)識(shí)，是主體(人類)與客體(客觀世界)相互作用的結(jié)果，所以對認(rèn)識(shí)的理解必須從主體、客體及其相互作用方式三方面著眼。認(rèn)識(shí)既不是完全客體的，也不是完全主體的，具體的認(rèn)識(shí)是主客體在相互作用中交互規(guī)定的結(jié)果。 自然 現(xiàn)象在變化中有不變的東西，科學(xué)所研究的就是變化中的不變及潛在可能性的現(xiàn)實(shí)化?，F(xiàn)實(shí)性不能超越潛在可能性的范圍，它不是任意的、無 規(guī)律 的，其中存在著不依賴于主體的客觀特征；有意義的、具體的事件即潛在可能性的具體實(shí)現(xiàn)，卻是依賴于具體的環(huán)境條件，依賴于主體、測量工具或碼尺的。認(rèn)識(shí)中的主體規(guī)定體現(xiàn)了認(rèn)識(shí)的主體性方面，客體規(guī)定體現(xiàn)了客體性方面，任何知識(shí)體系都同時(shí)包括這兩個(gè)方面。20世紀(jì)物 理學(xué) 的重大成果相對論、量子力學(xué)、混沌學(xué)、分形理論雖然研究對象不同，所揭示的具體自然規(guī)律不同，但是在“認(rèn)識(shí)源于主客體相互作用，兼有主體性與客體性”這一點(diǎn)上卻是相同的。  

一   相對論、量子力學(xué)中認(rèn)識(shí)的主體性與客體性    

(一)相對論中認(rèn)識(shí)的主體性與客體性

相對論效應(yīng)顯著的是宇觀的、高速運(yùn)動(dòng)的自然。相對論表明：對于同時(shí)性、時(shí)間間隔、空間間隔等一些物理現(xiàn)象，不同參照系觀測結(jié)果不同，觀測結(jié)果依賴于主體對參照系的選擇，它反映了認(rèn)識(shí)的主體性一面；對于四維時(shí)空間隔、物理定律的形式等，不同參照系觀測結(jié)果相同，觀測結(jié)果不依賴于主體對參照系的選擇，而決定于觀測對象自身的客觀性質(zhì)，它反映了認(rèn)識(shí)的客體性一面。

根據(jù)狹義相對性原理，不同慣性系對同一物理過程進(jìn)行的時(shí)、空描述，所得到的時(shí)間、空間坐標(biāo)不同，時(shí)間間隔和空間間隔也不同，即所謂的“同時(shí)性的相對性”和“鐘慢”、“尺縮”現(xiàn)象，不同慣性系對同一物理過程的時(shí)、空間隔測量值之間的對應(yīng)關(guān)系，是由洛侖茲變換確定的[1]，相對論因子(1-v2／c2)1/2具體體現(xiàn)了對時(shí)間間隔和空間間隔的測量依賴于主體(觀測者)的程度和方式。狹義相對論中包含的這些“同時(shí)性的相對性”、“時(shí)間間隔和空間間隔的相對性”等，明確地表明了主體(觀測者)對客體(被測過程)的認(rèn)識(shí)并非與主體毫無關(guān)系，而是在一定程度上決定于主體與客體的相互關(guān)系，決定于主體對參照系的選擇，這是對認(rèn)識(shí)的主體性的體現(xiàn)。

狹義相對論中不同的慣性系對同一物理過程進(jìn)行的時(shí)、空測量，所得到的時(shí)空坐標(biāo)、時(shí)間間隔和空間間隔盡管不同，即時(shí)、空測量值依賴于觀測者所選用的參照系，但是洛侖茲協(xié)變保持了原時(shí)“dt”(即minkowski四維時(shí)一空間隔dt 2＝dx2+dy2+dz2-dτ2)不變[2]，也就是說，不同參照系中的dt對于一個(gè)確定的物理過程來說是相等的，是不依賴于觀測者對參照系的選擇的。進(jìn)一步地，廣義相對性原理說明了，客體(被測過程)的真實(shí)的物理規(guī)律應(yīng)該在任意坐標(biāo)變換下形式不變[3]，不存在優(yōu)越的參照系，這是認(rèn)識(shí)的客體性的體現(xiàn)。

可見，相對論中對同一物理過程的認(rèn)識(shí)既有依賴于主體的部分也有不依賴于主體的部分。筆者要強(qiáng)調(diào)的是，由于對主體的任何有意義的作用，其發(fā)生方式與主體對客體的測量本質(zhì)上是相同的，都是兩者的相互作用，因而這種認(rèn)識(shí)的主體性不是虛幻的、無意義的，而是真實(shí)的、有意義的，所以認(rèn)為相對論反映的是完全的主體性或完全的客體性都是不正確的，任何具體的認(rèn)識(shí)都是主客體相互作用、交互規(guī)定的結(jié)果，它既具有主體性又具有客體性。

(二)量子力學(xué)中認(rèn)識(shí)的主體性與客體性

量子力學(xué)的研究對象是微觀自然。以哥本哈根學(xué)派為代表的對量子力學(xué)的物理詮釋，充分地說明了認(rèn)識(shí)的主體性和客體性的雙重規(guī)定。量子力學(xué)的測量理論表明“在所有場合，我們關(guān)于一切現(xiàn)象的知識(shí)都是通過對有關(guān)系統(tǒng)與測量儀器之間的相互作用的研究獲得的”[4]，在這一相互作用過程中，涉及到對象與儀器的一種非無限小的相互作用，這時(shí)儀器對觀測對象的影響是無法補(bǔ)償?shù)摹⒉豢煽刂频?，因而對體系態(tài)的描述不能只涉及到所考慮的對象，而且要涉及到對象與觀測條件之間的一種關(guān)系[5]?？腕w以客觀的潛在的可能性制約、規(guī)定了主體，主體(測量儀器)以具體的現(xiàn)實(shí)的環(huán)境條件規(guī)定著客體，具體的實(shí)現(xiàn)了的測量結(jié)果則是這種交互規(guī)定的結(jié)果，進(jìn)而使其不可避免地打上了主客體雙方的烙印。

一方面，量子力學(xué)突出地表明了認(rèn)識(shí)對主體的依賴，由波函數(shù)所描述的一個(gè)微觀客體的態(tài)，只是一些潛在的可能性，這些可能性實(shí)現(xiàn)的方式依賴于與客體相互作用的系統(tǒng)。明顯地體現(xiàn)認(rèn)識(shí)的主體性的是大家熟悉的微觀客體的波粒二象性，以 電子 為例，它具有顯示其粒子形象或波動(dòng)形象的潛在可能性，至于究竟 發(fā)展 其中哪一種可能性，就要看它與何種系統(tǒng)相互作用，即要看主體是用晶體來測量它的衍射圖樣，還是用計(jì)數(shù)器測量它的光電效應(yīng)。

另一方面，量子力學(xué)中認(rèn)識(shí)的客體性體現(xiàn)在波函數(shù)能提供微觀客體可能的最完備描述，[6]它所表示的系統(tǒng)的狀態(tài)是一種混合態(tài)，是所有可能狀態(tài)的疊加，它是客觀的。具體的測量結(jié)果雖然部分地依賴于相應(yīng)的操作算符，但其現(xiàn)實(shí)結(jié)果只能是基于唯一的波函數(shù)所提供的所有潛在可能性中的現(xiàn)實(shí)性，任何現(xiàn)實(shí)性只是潛在可能性中的一個(gè)，具體測量過程中潛在可能性實(shí)現(xiàn)的幾率由波函數(shù)確定地給出。例如，電子在一個(gè)具體的測量中，究竟表現(xiàn)出波動(dòng)性還是粒子性，具體的本征值是什么，雖然依賴于主體(測量裝置)，但是具體的、可變的現(xiàn)實(shí)背后有一般的、不變的客觀根據(jù)——波函數(shù)。

由波函數(shù)表示的微觀客體的潛在可能性和由具體測量過程提供的微觀客體的現(xiàn)實(shí)性(實(shí)現(xiàn)了的可能性)相互補(bǔ)充才提供了對客體的真正的完備的描述，單純強(qiáng)調(diào)認(rèn)識(shí)的客體性或主體性都是偏面的，都不能說是對客體的真正的完備的描述，主客體在交互規(guī)定中才能產(chǎn)生真實(shí)的、具體的認(rèn)識(shí)。所以說，量子力學(xué)中關(guān)于微觀客體的完備的認(rèn)識(shí)，既具有主體性又具有客體性。

綜上所述，相對論、量子力學(xué)都表明了“人類的認(rèn)識(shí)兼有主體性和客體性”這一原則，60年代后發(fā)展起來的混沌學(xué)、分形理論被認(rèn)為是本世紀(jì)繼相對論、量子力學(xué)之后的第三次物理學(xué)革命，它們的基本思想也體現(xiàn)了“人類的認(rèn)識(shí)兼有主體性和客體性”這一原則，而且進(jìn)一步深化、拓寬了這一原則的適用范圍，更加明確了不存在完全排除觀測者的純粹的客觀自然這一事實(shí)，說明以主客體相互作用為基礎(chǔ)來考察人類認(rèn)識(shí)的性質(zhì)，具有重要的認(rèn)識(shí)論和方法論意義。  

二   混沌學(xué)中認(rèn)識(shí)的主體性與客體性  

混沌學(xué)的研究對象是非線性的、不穩(wěn)定的自然。它發(fā)現(xiàn)了確定論系統(tǒng)的內(nèi)在隨機(jī)性，說明產(chǎn)生混沌現(xiàn)象的因素可歸納為兩個(gè)方面：一定的非線性機(jī)制(不是所有的非線性機(jī)制)和非絕對精確的初始條件，即“一定的非線性機(jī)制”+“非絕對精確的初始條件”一混沌。體現(xiàn)主客體相互作用對認(rèn)識(shí)的雙重規(guī)定特征的是：一方面，客體對主體表現(xiàn)出的混沌特性即不可預(yù)測程度(預(yù)測精度隨時(shí)間增長而減小)依賴于主體對客體初始條件的確定程度(在多大精度上知道其初始條件)，所以它是不確定的、相對的、可變的，依賴于具體的主體對客體的相互作用行為，體現(xiàn)了認(rèn)識(shí)的主體性。另一方面，一個(gè)確定的混沌系統(tǒng)，它的非線性機(jī)制是確定的、客觀的，并且導(dǎo)致了其演化過程在整體層次上呈現(xiàn)出一些客觀規(guī)律，如奇異吸引子具有一定的分?jǐn)?shù)維，通向混沌的倍周期分叉過程中存在普適的費(fèi)根鮑姆常數(shù)等，這些都反映了混沌的不依賴于主體的客觀本質(zhì)特征，體現(xiàn)了認(rèn)識(shí)的客體性。

(一)混沌學(xué)中認(rèn)識(shí)的主體性

初始條件是在起始時(shí)刻主體對客體所作測量的結(jié)果，測量越精確，主體(觀測者)所獲得的關(guān)于客體(被測系統(tǒng)) 系統(tǒng))的知識(shí)越多。如果系統(tǒng)對初始條件不敏感，那么初始條件所包含的知識(shí)、信息(也就是主客體間的確定性關(guān)系)將保留下來，初始條件的不確定程度不會(huì)明顯地?cái)U(kuò)大，因而可以依賴客體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)演化規(guī)律對系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程做出預(yù)測。相對而言，如果系統(tǒng)對初始條件是敏感的，這是由系統(tǒng)的非線性機(jī)制造成的，初始條件包含的主體對客體的知識(shí)就會(huì)由于非線性機(jī)制造成的指數(shù)型發(fā)散而喪失，即初始信息將以非線性機(jī)制確定的速率隨著時(shí)間的流逝而逐漸喪失，這時(shí)依據(jù)客體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程就不能在穩(wěn)定的精度內(nèi)預(yù)測客體系統(tǒng)的長時(shí)間演化行為，客體對主體來說成為混沌的[7]。初始條件的確定是主體(觀測者)與客體(被測系統(tǒng))相互作用的結(jié)果，所以主體的性質(zhì)、特征對初始條件有相應(yīng)的規(guī)定，進(jìn)而影響著客體系統(tǒng)相對于主體的混沌演化特征(可預(yù)測程度)。那么初始條件是怎樣體現(xiàn)認(rèn)識(shí)的主體性的呢?這是由初始條件總有非無限小的與主體相關(guān)的不確定域來體現(xiàn)的，這種不確定域的存在是因?yàn)椋?/p>

一是物質(zhì)本身所固有的。物質(zhì)的存在都有一定的非局域性，都要占據(jù)一定的空間、時(shí)間、能量范圍等，即事物在其測度空間中有非零體積。如微觀客體的能級(jí)都是有一定寬度的，量子力學(xué)中的不可對易量有其本身固有的存在域，以動(dòng)量和坐標(biāo)為例，其中一個(gè)量可以用提高測量精度來減小其不確定度，而同時(shí)另一個(gè)量就會(huì)有由測不準(zhǔn)關(guān)系制約的相應(yīng)的不確定程度的增大，這種增大了的不確定度就不是能夠再通過提高測量精度所能減小的，它是客體所固有的，換言之，測不準(zhǔn)關(guān)系所表示的是由于存在最小作用量從而使得不可對易量間有不可消除的物質(zhì)本身固有的不確定域。具體的是什么量不確定和不確定的程度依賴于主體對客體的作用方式，依賴于是測量客體的位置還是測量客體的動(dòng)量，是傾向于表現(xiàn)客體的粒子性還是傾向于表現(xiàn)客體的波動(dòng)性。這種認(rèn)識(shí)的主體性與量子力學(xué)中的原則上是相同的。

二是測量過程本身的限制。任何測量都是精度有限的測量，不存在無限精確的測量，因?yàn)椤皽y量”是主客體(測量者與被測系統(tǒng))間的一種相互作用，這種相互作用必須通過測量工具來進(jìn)行，所以測量結(jié)果的精確度不可能高于測量工具的精確度。雖然可以通過提高測量工具的精確度來提高測量結(jié)果的精確性，但原則上這種不精確性是不可能根本消除的，它是永遠(yuǎn)伴隨著測量過程而存在的。這種不精確性直接產(chǎn)生于測量工具，也就直接受測量者(主體)的規(guī)定，在這種情況下初始條件的不確定程度決定于主體選擇什么測量工具，選擇什么精度的測量工具，在主體也是測量工具的意義上，還依賴于主體自身的特征。所以說，測量本身的限制也是測量過程中主體(測量者)的限制，這是一種重要的認(rèn)識(shí)的主體規(guī)定。

三是由模糊性導(dǎo)致的。系統(tǒng)的模糊性導(dǎo)致分辨率降低，進(jìn)而使精確的相軌道描述成為不可能的和不必要的，這時(shí)以相軌道可以重合但系統(tǒng)不會(huì)陷入其周期之中的非周期性來描述這種混沌行為將是方便的。對于某些宏觀現(xiàn)象，如社會(huì) 經(jīng)濟(jì) 系統(tǒng)中的一些量，即使數(shù)值上是確定的，其實(shí)質(zhì)上也是有較大模糊性的，這種模糊性使過高的精確度成為不必要的、沒有意義的。經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的產(chǎn)值、增長率等都具有模糊性，一千億產(chǎn)值和 1千零50億產(chǎn)值可能代表基本相同的經(jīng)濟(jì)狀況，10％和9％的增長率所反映的經(jīng)濟(jì)狀況可能沒有什么不同。在這種情況下，對系統(tǒng)初始條件不確定域的考察，在相當(dāng)大程度上依賴于主體的信息占有量、判斷力和對考察過程的成本的考慮，這時(shí)認(rèn)識(shí)的主體性將更強(qiáng)一些。

(二)混沌學(xué)中認(rèn)識(shí)的客體性

混沌學(xué)中，對初始條件的確定體現(xiàn)著認(rèn)識(shí)的主體性一面。而確定的非線性機(jī)制則是認(rèn)識(shí)的客體性的基礎(chǔ)，也是客體性的最集中體現(xiàn)。混沌并不是完全不確定的，混沌中有秩序，混沌中存在著不依賴于主體的反映客體系統(tǒng)固有性質(zhì)的客觀確定性?；煦鐚W(xué)表明混沌現(xiàn)象產(chǎn)生于確定論系統(tǒng)，典型的有一維非線性映射方程 xn+1＝f(α，xn)，產(chǎn)生洛侖茲吸引子的非線性微分方程組[8]

這些方程本身是確定論的，反映著系統(tǒng)的不依賴于主體的客觀性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，標(biāo)志認(rèn)識(shí)的客體性的還有適用于不同迭代過程的費(fèi)根鮑姆普適常量δ、奇異吸引子確定的分?jǐn)?shù)維(洛侖茲吸引子維數(shù)為2.06)等等呈現(xiàn)規(guī)律性的性質(zhì)。

可見，在一個(gè)具體的能產(chǎn)生混沌的非線性系統(tǒng)中，同時(shí)包含了體現(xiàn)著主體性的初始條件和體現(xiàn)著客體性的非線性機(jī)制，兩者的結(jié)合即主客體的相互規(guī)定、相互制約，決定了具體的主體與客體的關(guān)系，也就是具有主體性與客體性雙重規(guī)定的“混沌”。

三   分形理論中認(rèn)識(shí)的主體性與客體性

分形理論的研究對象是自相似的、無特征尺度的 自然 。在分形理論中實(shí)現(xiàn)了從歐氏測度到豪斯道夫測度的測度觀的轉(zhuǎn)變，分形理論的基本思想是對于沒有特征尺度的客體，研究其標(biāo)度變換下的不變性。標(biāo)度的變換也即碼尺的變換，用不同的碼尺所測得的客體的結(jié)果，有隨碼尺的變化而變化的，也有隨碼尺的變化而保持不變的。分形理論中的這種標(biāo)度變換思想具有重要的方法論意義，說明了主客體相互作用是一切測量及理論的基礎(chǔ)，更是一切認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)。

(一)分形理論中認(rèn)識(shí)的主體性

分形理論是以豪斯道夫測度理論為基礎(chǔ)的，它的主體性集中地體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

首先，hausdroff測度及維數(shù)是分形理論的核心概念，也是整個(gè)分形理論的基礎(chǔ)，hausdroff測度的定義為：

其中，是歐氏直徑[9]，它是構(gòu)造一個(gè)集合x的hausdroff測度的基礎(chǔ)?？梢奾ausdroff測度是基于對被測集合的歐氏直徑的定義，而這種直徑其實(shí)就是主體對客體進(jìn)行測量的媒介，的歐氏性質(zhì)本身就反映了主體的特征，是人類習(xí)慣于歐氏方式的結(jié)果，它深深地打上了認(rèn)識(shí)主體——人類的印記，深刻地說明了一切認(rèn)識(shí)、一切 科學(xué) 規(guī)律 都是“人”的認(rèn)識(shí)、“人”認(rèn)識(shí)的規(guī)律，都必須使人能夠理解，以人為出發(fā)點(diǎn)、為目的。因而可以說，分形理論雖然實(shí)現(xiàn)了從歐氏測度到hausdroff測度的測度觀的轉(zhuǎn)變，但它仍然未能擺脫以歐氏測度為表現(xiàn)形式的主體的規(guī)定。

其次，正是因?yàn)檎J(rèn)識(shí)的主體——人是生活在歐氏空間中的，是以歐氏測度為基礎(chǔ)的，人們所用的碼尺(測量工具)是歐氏的，人們需要的測量結(jié)果即對人有意義的結(jié)果也都是歐氏的，所以可以說在人們對分形的研究中，具體結(jié)果是依賴于碼尺的。以分形曲線為例，曼德布羅特(mandelbrot)給出的一般分形曲線的長度公式為，[10]對于此式可以有不同的理解，一種可被人們接受的理解是，即l是分形曲線的歐氏長度，是分形曲線的hausdroff長度，是碼尺[11]，此式是聯(lián)系與的定量關(guān)系式，該式不僅對于實(shí)驗(yàn)測量較方便，而且明確地體現(xiàn)了以主客體相互作用、交互規(guī)定為基礎(chǔ)的認(rèn)識(shí)的主體性與客體性。

在式中，下面將談到對于一個(gè)分形客體(這里為分形曲線)它的hausdroff測度(長度)及分維d是一定的，即存在且唯—，在這個(gè)前提下，主體(觀測者)對客體(分形曲線)測量其長度時(shí)(人們需要的是歐氏長度)，所得的曲線長度就只依賴于所選擇的碼尺的大小，選擇—個(gè)碼尺就是一個(gè)相應(yīng)的曲線長度。大家熟悉的海岸線的長度和國家間邊界的長度就是這種情況，不同國家對于其間的共同邊界長度有不同的測量結(jié)果[12]，就是由于他們測量時(shí)采用的是不同的碼尺。

對分形客體的歐氏測量結(jié)果依賴于所選碼尺，其原因在于“分形是在其無標(biāo)度區(qū)間內(nèi)整體與部分相似的形”，其在不同的尺度上都有相似的細(xì)節(jié)存在。而作為主體與分形客體間的測量媒介的碼尺，其本身就是一個(gè)具體的、個(gè)別的“特征尺度”，那些小于其“特征尺度”的客體細(xì)節(jié)，將被它平滑掉，那些大于其“特征尺度”的客體特征將被保留下來。所以變換觀測尺度時(shí)，縮小 的變換會(huì)在測量過程中把更多的細(xì)節(jié)記入觀測結(jié)果，導(dǎo)致結(jié)果增大；擴(kuò)大的變換會(huì)在測量過程中平滑掉小于碼尺的細(xì)節(jié)，從而導(dǎo)致最后的結(jié)果縮小。因而在對分形的測量中，具體的測量結(jié)果依賴于所選擇的碼尺，主體選擇什么樣的碼尺就會(huì)有與碼尺相應(yīng)的測量結(jié)果，這是分形中認(rèn)識(shí)的主體性的集中反映。

(二)分形理論中認(rèn)識(shí)的客體性

前文所述，分形的歐氏測度依賴于主體所選碼尺的大小，它不是唯一確定的，這正說明了歐氏測度不能反映分形的本質(zhì)特征。分形理論告訴我們，一個(gè)分形客體的hausdroff測度和維數(shù)是反映其本質(zhì)特征的量，是認(rèn)識(shí)的客體性的體現(xiàn)。

對于一個(gè)分形來說，其hausdroff維數(shù)dimx滿足：  

顯然，對應(yīng)于的d是唯一的，且d=dimx。也就是說，如果用dimx表示任意非空集合x的hausdroff維數(shù)，則用小于hausdroff維數(shù)的d值構(gòu)造的hausdroff測度，而用大于hausdroff維數(shù)的d值構(gòu)造的hausdroff測度，只有用dimx=d的值構(gòu)造的hausdroff測度才會(huì)是有限值，且是唯一的有限值[13]。可見，對于一個(gè)特定的分形（簡單分形）客體來說，它的hausdroff維數(shù)的d與hausdroff測度都是唯一的，它們是對分形的不依賴于主體的本質(zhì)特征的反映，體現(xiàn)著認(rèn)識(shí)的客體性方面。

四   結(jié)   語

以上概略地談了相對論、量子力學(xué)和混沌學(xué)、分形理論中認(rèn)識(shí)的主體性與客體性問題，這四個(gè)理論作為20世紀(jì)重要的科學(xué)理論，它們共同反映的自然觀告訴我們：人所認(rèn)識(shí)的自然不是具有獨(dú)立實(shí)在性的自然，而是基于主客體相互作用的自然，是認(rèn)識(shí)源于實(shí)踐的自然?！芭懦^測者及其影響作用的是牛頓力學(xué)體系的理想情況，這個(gè)理想情況在現(xiàn)實(shí)中是不存在的”。[14]

當(dāng)相互作用中主體對客體的干擾（原則上不可排除）在某些方面與客體的客觀極限接近時(shí)，即干擾不可忽略、不可作為零來處理時(shí)，對客體的認(rèn)識(shí)就不能排除主體的影響。如：相對論中，當(dāng)v與c可比時(shí)，相對論因子 (1-v2/c2)1/2就與1有較大的偏離，這時(shí)那些具有相對速度v的不同參照系就會(huì)有明顯不同的認(rèn)識(shí)；量子力學(xué)中，當(dāng)作用量與h可比時(shí)（接近最小作用量），主客體間的關(guān)系就要明顯地受到測不準(zhǔn)關(guān)系的制約；混沌學(xué)中，非線性機(jī)制使得系統(tǒng)對初始條件敏感，導(dǎo)致任何小的擾動(dòng)都會(huì)對系統(tǒng)產(chǎn)生不可忽略的影響，所以產(chǎn)生混沌的非線性系統(tǒng)中，主體的干擾是不可忽略的；分形理論中，分形客體的無標(biāo)度性使主體所用的碼尺與分形客體的細(xì)節(jié)在不同尺度上都是可比的，所以導(dǎo)致了測量的歐氏結(jié)果隨碼尺的不同而變化。

可以說任何科學(xué)知識(shí)都是人對客觀世界在現(xiàn)實(shí)的有限范圍內(nèi)通過主體與客體的相互作用得來的結(jié)果，所以它們沒有例外地都具有主體性與客體性的雙重性質(zhì)。數(shù)學(xué)中的羅素悖論、哥德爾定理，物 理學(xué) 對熵與不可逆性的詮釋，天文學(xué)中的人擇原理， 哲學(xué) 中取代本體論的認(rèn)識(shí)論與方法論等等都莫不如此。 

參考 文獻(xiàn)

[1]吳大猷.相對論.北京：科學(xué)出版社，1983.32

[2][美]s.溫伯格.引力論和宇宙論. 北京：科學(xué)出版社，1980.28

[3]劉療.廣義相對論.北京：高等 教育 出版社，1987.16

[4][美]玻姆.量子理論.北京：商務(wù)印書館，1982.706

[5]王貴友.實(shí)踐辯證法解析.自然辯證法研究，1994；（1）：21

[6]蔡建華.量子力學(xué). 北京：高等教育出版社，1980.77

[7]趙松年.非線性：它的內(nèi)容、方法和意義.復(fù)雜性研究. 北京：科學(xué)出版社，1993.383

[8，14] hao bailin. elementary symbolic dynamics and chaos in dissipative systems. world scientific. 1989．13,403

[9，11，13]董連科.分形理論及其應(yīng)用.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1991.17，65，18

篇8

【關(guān)鍵詞】量子計(jì)算；量子計(jì)算機(jī)；量子算法；量子信息處理

1、引言

在人類剛剛跨入21山_紀(jì)的時(shí)刻，！日_界科技的重大突破之一就是量子計(jì)算機(jī)的誕生。德國科學(xué)家已在實(shí)驗(yàn)室研制成功5個(gè)量子位的量子計(jì)算機(jī)，而美國LosAlamos國家實(shí)驗(yàn)室正在進(jìn)行7個(gè)量子位的量子計(jì)算機(jī)的試驗(yàn)。它預(yù)示著人類的信息處理技術(shù)將會(huì)再一次發(fā)生巨大的飛躍，而研究面向量子計(jì)算機(jī)以量子計(jì)算為基礎(chǔ)的量子信息處理技術(shù)已成為一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)。

2、子計(jì)算的物理背景

任何計(jì)算裝置都是一個(gè)物理系統(tǒng)。量子計(jì)算機(jī)足根據(jù)物理系統(tǒng)的量子力學(xué)性質(zhì)和規(guī)律執(zhí)行計(jì)算任務(wù)的裝置。量子計(jì)算足以量子計(jì)算目L為背景的計(jì)算。是在量了力。4個(gè)公設(shè)（postulate）下做出的代數(shù)抽象。Feylllilitn認(rèn)為，量子足一種既不具有經(jīng)典耗子性，亦不具有經(jīng)典渡動(dòng)性的物理客體（例如光子）。亦有人將量子解釋為一種量，它反映了一些物理量（如軌道能級(jí)）的取值的離散性。其離散值之問的差值（未必為定值）定義為量子。按照量子力學(xué)原理，某些粒子存在若干離散的能量分布。稱為能級(jí)。而某個(gè)物理客體（如電子）在另一個(gè)客體（姻原子棱）的離散能級(jí)之間躍遷（transition。粒子在不同能量級(jí)分布中的能級(jí)轉(zhuǎn)移過程）時(shí)將會(huì)吸收或發(fā)出另一種物理客體（如光子），該物理客體所攜帶的能量的值恰好是發(fā)生躍遷的兩個(gè)能級(jí)的差值。這使得物理“客體”和物理“量”之問產(chǎn)生了一個(gè)相互溝通和轉(zhuǎn)化的橋梁；愛因斯坦的質(zhì)能轉(zhuǎn)換關(guān)系也提示了物質(zhì)和能量在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的因此。量子的這兩種定義方式是對市統(tǒng)并可以相互轉(zhuǎn)化的。量子的某些獨(dú)特的性質(zhì)為量了計(jì)算的優(yōu)越性提供了基礎(chǔ)。

3、量子計(jì)算機(jī)的特征

量子計(jì)算機(jī)，首先是能實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的機(jī)器，是以原子量子態(tài)為記憶單元、開關(guān)電路和信息儲(chǔ)存形式，以量子動(dòng)力學(xué)演化為信息傳遞與加工基礎(chǔ)的量子通訊與量子計(jì)算，是指組成計(jì)算機(jī)硬件的各種元件達(dá)到原子級(jí)尺寸，其體積不到現(xiàn)在同類元件的1%。量子計(jì)算機(jī)是一物理系統(tǒng)，它能存儲(chǔ)和處理關(guān)于量子力學(xué)變量的信息。量子計(jì)算機(jī)遵從的基本原理是量子力學(xué)原理：量子力學(xué)變量的分立特性、態(tài)迭加原理和量子相干性。信息的量子就是量子位，一位信息不是0就是1，量子力學(xué)變量的分立特性使它們可以記錄信息：即能存儲(chǔ)、寫入、讀出信息，信息的一個(gè)量子位是一個(gè)二能級(jí)（或二態(tài)）系統(tǒng)，所以一個(gè)量子位可用一自旋為1/2的粒子來表示，即粒子的自旋向上表示1，自旋向下表示0；或者用一光子的兩個(gè)極化方向來表示0和1；或用一原子的基態(tài)代表0第一激發(fā)態(tài)代表1。就是說在量子計(jì)算機(jī)中，量子信息是存儲(chǔ)在單個(gè)的自旋’、光子或原子上的。對光子來說，可以利用Kerr非線性作用來轉(zhuǎn)動(dòng)一光束使之線性極化，以獲取寫入、讀出；對自旋來說，則是把電子（或核）置于磁場中，通過磁共振技術(shù)來獲取量子信息的讀出、寫入；而寫入和讀出一個(gè)原子存儲(chǔ)的信息位則是用一激光脈沖照射此原子來完成的。量子計(jì)算機(jī)使用兩個(gè)量子寄存器，第一個(gè)為輸入寄存器，第二個(gè)為輸出寄存器。函數(shù)的演化由幺正演化算符通過量子邏輯門的操作來實(shí)現(xiàn)。單量子位算符實(shí)現(xiàn)一個(gè)量子位的翻轉(zhuǎn)。兩量子位算符，其中一個(gè)是控制位，它確定在什么情況下目標(biāo)位才發(fā)生改變；另一個(gè)是目標(biāo)位，它確定目標(biāo)位如何改變；翻轉(zhuǎn)或相位移動(dòng)。還有多位量子邏輯門，種類很多。要說清楚量子計(jì)算，首先看經(jīng)典計(jì)算。經(jīng)典計(jì)算機(jī)從物理上可以被描述為對輸入信號(hào)序列按一定算法進(jìn)行交換的機(jī)器，其算法由計(jì)算機(jī)的內(nèi)部邏輯電路來實(shí)現(xiàn)。經(jīng)典計(jì)算機(jī)具有如下特點(diǎn)：

a）其輸入態(tài)和輸出態(tài)都是經(jīng)典信號(hào)，用量子力學(xué)的語言來描述，也即是：其輸入態(tài)和輸出態(tài)都是某一力學(xué)量的本征態(tài)。如輸入二進(jìn)制序列0110110，用量子記號(hào)，即10110110>。所有的輸入態(tài)均相互正交。對經(jīng)典計(jì)算機(jī)不可能輸入如下疊加Cl10110110>+C2I1001001>。

b）經(jīng)典計(jì)算機(jī)內(nèi)部的每一步變換都將正交態(tài)演化為正交態(tài)，而一般的量子變換沒有這個(gè)性質(zhì)，因此，經(jīng)典計(jì)算機(jī)中的變換（或計(jì)算）只對應(yīng)一類特殊集。

相應(yīng)于經(jīng)典計(jì)算機(jī)的以上兩個(gè)限制，量子計(jì)算機(jī)分別作了推廣。量子計(jì)算機(jī)的輸入用一個(gè)具有有限能級(jí)的量子系統(tǒng)來描述，如二能級(jí)系統(tǒng)（稱為量子比特），量子計(jì)算機(jī)的變換（即量子計(jì)算）包括所有可能的幺正變換。因此量子計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)為：

a）量子計(jì)算機(jī)的輸入態(tài)和輸出態(tài)為一般的疊加態(tài)，其相互之間通常不正交；

b）量子計(jì)算機(jī)中的變換為所有可能的幺正變換。得出輸出態(tài)之后，量子計(jì)算機(jī)對輸出態(tài)進(jìn)行一定的測量，給出計(jì)算結(jié)果。由此可見，量子計(jì)算對經(jīng)典計(jì)算作了極大的擴(kuò)充，經(jīng)典計(jì)算是一類特殊的量子計(jì)算。量子計(jì)算最本質(zhì)的特征為量子疊加性和相干性。量子計(jì)算機(jī)對每一個(gè)疊加分量實(shí)現(xiàn)的變換相當(dāng)于一種經(jīng)典計(jì)算，所有這些經(jīng)典計(jì)算同時(shí)完成，并按一定的概率振幅疊加起來，給出量子計(jì)算的輸出結(jié)果。這種計(jì)算稱為量子并行計(jì)算，量子并行處理大大提高了量子計(jì)算機(jī)的效率，使得其可以完成經(jīng)典計(jì)算機(jī)無法完成的工作，這是量子計(jì)算機(jī)的優(yōu)越性之一。

4、量子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

量子計(jì)算機(jī)驚人的運(yùn)算能使其能夠應(yīng)用于電子、航空、航人、人文、地質(zhì)、生物、材料等幾乎各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，尤其是信息領(lǐng)域更是迫切需要量子計(jì)算機(jī)來完成大量數(shù)據(jù)處理的工作。信息技術(shù)與量子計(jì)算必然走向結(jié)合，形成新興的量子信息處理技術(shù)。目前，在信息技術(shù)領(lǐng)域有許多理論上非常有效的信息處理方法和技術(shù)，由于運(yùn)算量龐大，導(dǎo)致實(shí)時(shí)性差，不能滿足實(shí)際需要，因此制約了信息技術(shù)的發(fā)展。量子計(jì)算機(jī)自然成為繼續(xù)推動(dòng)計(jì)算速度提高，進(jìn)而引導(dǎo)各個(gè)學(xué)科全面進(jìn)步的有效途徑之一。在目前量子計(jì)算機(jī)還未進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用的情況下，深入地研究量子算法是量子信息處理領(lǐng)域中的主要發(fā)展方向，其研究重點(diǎn)有以下三個(gè)方面；

（1）深刻領(lǐng)悟現(xiàn)有量子算法的木質(zhì)，從中提取能夠完成特定功能的量子算法模塊，用其代替經(jīng)典算法中的相應(yīng)部分，以便盡可能地減少現(xiàn)有算法的運(yùn)算量；

（2）以現(xiàn)有的量子算法為基礎(chǔ)，著手研究新型的應(yīng)用面更廣的信息處理量子算法；

（3）利用現(xiàn)有的計(jì)算條件，盡量模擬量子計(jì)算機(jī)的真實(shí)運(yùn)算環(huán)境，用來驗(yàn)證和開發(fā)新的算法。

5、量子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用前景

目前經(jīng)典的計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算，解決很多難題。但依然存在一些難解問題，它們的計(jì)算需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和資源，以致在宇宙時(shí)間內(nèi)無法完成。量子計(jì)算研究的一個(gè)重要方向就是致力于這類問題的量子算法研究。量子計(jì)算機(jī)首先可用于因子分解。因子分解對于經(jīng)典計(jì)算機(jī)而言是難解問題，以至于它成為共鑰加密算法的理論基礎(chǔ)。按照Shor的量子算法，量子計(jì)算機(jī)能夠以多項(xiàng)式時(shí)間完成大數(shù)質(zhì)因子的分解。量子計(jì)算機(jī)還可用于數(shù)據(jù)庫的搜索。1996年，Grover發(fā)現(xiàn)了未加整理數(shù)據(jù)庫搜索的Grover迭代量子算法。使用這種算法，在量子計(jì)算機(jī)上可以實(shí)現(xiàn)對未加整理數(shù)據(jù)庫Ⅳ的平方根量級(jí)加速搜索，而且用這種加速搜索有可能解決經(jīng)典上所謂的NP問題。量子計(jì)算機(jī)另一個(gè)重要的應(yīng)用是計(jì)算機(jī)視覺，計(jì)算機(jī)視覺是一種通過二維圖像理解三維世界的結(jié)構(gòu)和特性的人工智能。計(jì)算機(jī)視覺的一個(gè)重要領(lǐng)域是圖像處理和模式識(shí)別。由于圖像包含的數(shù)據(jù)量很大，以致不得不對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。這種壓縮必然會(huì)損失一部分原始信息。

作者簡介：

篇9

科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所王宏達(dá)研究員研究組與echnical university of enmark的池其金副教授、張敬東副教授、ens ulstrup教授研究組，以及瑞典的halmers university of echnology合作，應(yīng)用am力譜在單分子水平本文由收集整理研究了過渡金屬配位化合物中金屬原子與配位分子osmium terpyridine）之間的相互作用。其成果發(fā)表在《自然通訊》nature ommunications， 2 oi： 8ncomms2）。

自從89年，werner提出配位化學(xué)理論以來，配位化學(xué)就成為了化學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要分支，被用于過渡金屬配合物的研究。然而，如何在單分子水平操控和測量配位化學(xué)物中金屬元素與配體之間的相互作用是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。單分子技術(shù)的發(fā)展，尤其是單分子力譜的發(fā)展使得在單分子水平上研究分子間和分子內(nèi)的相互作用提供了可能，獲得一些傳統(tǒng)的集群方法不能得到的重要信息。研究人員應(yīng)用多學(xué)科的研究方法，以erpyridine與osmium模板，結(jié)合am力譜 、

電化學(xué)、掃描隧道顯微鏡（m）以及理論模擬等多種方法，系統(tǒng)地研究化學(xué)環(huán)境中的過渡金屬配合物的作用力。本項(xiàng)研究不僅獲得了單個(gè)配位力的大?。s pn），而且發(fā)現(xiàn)金屬原子的氧化還原態(tài)對金屬配體之間的相互作用力有顯著影響，從還原態(tài)到氧化態(tài)，配位力逐漸增大（還原態(tài)～8 pn，平衡態(tài)～ pn，氧化態(tài)～ pn）；應(yīng)用密度泛函理論（ensity functional theory，）模擬也為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提供了理論基礎(chǔ)。

電化學(xué)控制下，高精密的單分子水平測定金屬配位鍵斷裂力是配位化學(xué)的重大突破。電化學(xué)與am力譜結(jié)合的方法將推動(dòng)配位化學(xué)的發(fā)展，成為研究金屬配合物相互作用的新手段，從一個(gè)全新的角度理解配位鍵的物理化學(xué)本質(zhì)。該工作得到國家自然科學(xué)基金、國家97項(xiàng)目、中科院“百人計(jì)劃以及丹麥大學(xué)聯(lián)盟等多項(xiàng)資助。

dna甲基化（methylcytosine，m）修飾是表觀遺傳學(xué)的重要組成部分，它在胚胎發(fā)育、基因印記以及人類腫瘤發(fā)生中起著重要作用。na甲基化能引起na構(gòu)象、na穩(wěn)定性及na與蛋白質(zhì)相互作用方式的改變，對基因的時(shí)空表達(dá)具有調(diào)控作用。na甲基化狀態(tài)異常是引起腫瘤發(fā)生的重要因素。近幾年在哺乳動(dòng)物中新發(fā)現(xiàn)的羥

甲基胞嘧啶（hydroxymethylcytosine ，hm）除了作為na去甲基過程中的中間產(chǎn)物，還被認(rèn)為具有調(diào)控細(xì)胞生理功能的

作用。但是由于hm在一般細(xì)胞中含量低且檢測手段有限，目前對于hm的研究主要還是集中在hm含量較高的干細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞。液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)具有靈敏度高、特異性好等優(yōu)點(diǎn)，但由于核酸中還存在大量的其它正常核苷，在質(zhì)譜分析中，這些經(jīng)常共洗脫的正常核苷會(huì)抑制hm的離子信號(hào)，降低其檢測靈敏度。

篇10

本文的主要內(nèi)容就是20世紀(jì)是如何完成科學(xué)的社會(huì)化和社會(huì)的科學(xué)化的。20世紀(jì)整個(gè)的一百年里，理論科學(xué)的發(fā)展基本上可以概括為兩次科技革命和四大理論模型；應(yīng)用科學(xué)也可以概括為兩大超級(jí)能量和兩大生活技術(shù)。

兩次科技革命的第一次指的是在19世紀(jì)20世紀(jì)之交物理學(xué)領(lǐng)域發(fā)生的科技革命，包括相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn)。第二次科技革命，在我看來還是一個(gè)正在進(jìn)行中的、尚未完成的革命。這場革命發(fā)生在20世紀(jì)后半期，就是非線性科學(xué)的革命。四大理論模型是在20世紀(jì)快結(jié)束的時(shí)候基本形成的。這個(gè)四個(gè)模型包括宇宙學(xué)中的大爆炸模型、粒子物理學(xué)中的夸克模型、分子生物學(xué)當(dāng)中的DNA雙螺旋模型、地學(xué)中的大地板塊模型。也有人說還可以再加一個(gè)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的馮？諾伊曼模型。這四個(gè)模型或者五個(gè)模型大體可以表達(dá)20世紀(jì)最重要的一些理論成就。當(dāng)然不是說其他的成就就不重要，而是說這幾個(gè)成就格外的重要，因?yàn)樗鼈儤?gòu)成了20世紀(jì)理論科學(xué)發(fā)展的一個(gè)平臺(tái)。

應(yīng)用科學(xué)的兩大超級(jí)能量，第一個(gè)能量就是核能量的釋放，包括核武器的研制、核能量的釋放和利用等。這個(gè)可以稱之為超級(jí)能量的釋放。第二個(gè)是登月工程。登月工程之所以能夠稱為一種超級(jí)能量，是因?yàn)樗砹巳祟悓Φ厍蛞Φ恼鞣?，代表了人類走向太空。這是一個(gè)人類自古以來從未想象過的一種現(xiàn)實(shí)，可以稱它為一種超級(jí)能量的開發(fā)。

那么什么是兩大生活技術(shù)呢？這指的是20世紀(jì)后期發(fā)生在我們眼前的兩種技術(shù)。第一個(gè)就是生物技術(shù)，第二個(gè)是信息技術(shù)。人有兩方面的存在，一個(gè)是社會(huì)學(xué)存在，一個(gè)是生物學(xué)存在。人類的生物學(xué)存在正在遭受生物技術(shù)的改造和改變，這是一種生活技術(shù)。人作為社會(huì)學(xué)意義上的存在，是一種交往性的存在。人是通過交往來認(rèn)同自己的，每個(gè)人都要跟人家交往，把一個(gè)人關(guān)在一個(gè)屋子里老不讓他交往，他最后不是發(fā)瘋就是變成非人。但是交往是要依靠技術(shù)的，基本的交往技術(shù)就是信息技術(shù)。所以今天的信息技術(shù)就是我們第二大生活技術(shù)。

一、世界圖景的重建

我們先來看物理學(xué)革命。物理學(xué)革命分為相對論革命和量子力學(xué)革命。相對論基本上是家喻戶曉的了，因?yàn)閻垡蛩固故?0世紀(jì)最大的科學(xué)明星。愛因斯坦曾經(jīng)跟卓別林說，為什么所有人都喜歡你，是因?yàn)樗麄兌祭斫饽?；為什么所有人都喜歡我，是因?yàn)樗麄兌疾焕斫馕摇＿@就反映了愛因斯坦的相對論非常難理解，不要說一般大眾，就是學(xué)物理的要真正地理解相對論也是很不容易的，所以愛因斯坦就開了這么一個(gè)玩笑。

大家知道相對論分為狹義相對論和廣義相對論。狹義相對論主要是在時(shí)間空間問題上的一場革命。關(guān)鍵是引出了同時(shí)性的相對性。比如說現(xiàn)在我們正在王府井搞講座，此刻天安門那兒有一場隆重的儀式，那么在什么意義上說，此刻天安門和王府井的兩個(gè)事件是同時(shí)的呢？你可以說我們看表看到是同時(shí)的，都是10點(diǎn)鐘開始，那邊也10點(diǎn)，我們這兒也10點(diǎn)?？墒沁@畢竟是兩塊表，如何才能知道它們是一致的呢？的確，我們不能肯定現(xiàn)在這塊表定的時(shí)間和天安門廣場那塊表的時(shí)間完全一樣，因此講同時(shí)性就需要對鐘。愛因斯坦說，你必須告訴我你是怎么對鐘的，他要求同時(shí)性要有一個(gè)操作的定義。由于要對鐘，所以需要信號(hào)。最快的信號(hào)是光，可以用光來對鐘。但是光的速度仍然是有限的，這就意味著在對鐘的過程中光信號(hào)從天安門傳到王府井是需要時(shí)間的，這就會(huì)遭遇一種相對性效應(yīng)。在一個(gè)靜止的人看你對鐘和一個(gè)運(yùn)動(dòng)的人看你對鐘，對出來的是不一樣的。愛因斯坦借此提出同時(shí)性的相對性，也就是說，對于一個(gè)參照系中的觀察者來說是同時(shí)的，對另一個(gè)參照系的觀察者就不是同時(shí)的。根據(jù)這個(gè)同時(shí)性的相對性，愛因斯坦就推出了他所謂的狹義相對論。同時(shí)性的相對性還比較好理解，但由此出發(fā)得出了很多很古怪的結(jié)果。

第一個(gè)古怪的效果叫尺縮鐘慢。在不同的參照系里的人看來，尺子的長度是不一樣的。一個(gè)運(yùn)動(dòng)的尺子會(huì)比在靜止時(shí)短，這個(gè)叫尺縮；運(yùn)動(dòng)的鐘要慢一點(diǎn)，這是鐘慢。這個(gè)尺縮鐘慢效應(yīng)不是任何外力作用造成的，就是參照系本身造成的，是運(yùn)動(dòng)學(xué)效應(yīng)不是動(dòng)力學(xué)效應(yīng)。由于運(yùn)動(dòng)是相對的，你看見我的鐘慢了，我看見你的鐘也慢了，那么到底是誰慢了呢？由于處在不同的參照系，這個(gè)問題是沒有意義的。但是，要是讓一對雙生子派一個(gè)人先出去跑一圈再回來，由于他們都會(huì)發(fā)現(xiàn)對方時(shí)鐘慢了，生命的生長也慢了，于是對方都比自己年輕了，這樣再次碰面就會(huì)出現(xiàn)悖論：到底是哪一個(gè)更年輕？這就是著名的雙生子悖論。這個(gè)悖論在狹義相對論里解決不了，只有在廣義相對論才能解決。大家知道，一個(gè)宇宙飛船飛出去又飛回來，它必然要經(jīng)歷一個(gè)加速運(yùn)動(dòng)才能飛出去，飛出去之后要想再回來，它又要經(jīng)歷一個(gè)減速運(yùn)動(dòng)。一加速一減速就不符合狹義相對論的條件，就是廣義相對論處理的問題了。經(jīng)歷了加速場的人，按照廣義相對論來說，他應(yīng)該是絕對地變年輕了。因此按照廣義相對論，這個(gè)雙生子悖論是可以解決的，答案是坐宇宙飛船出去轉(zhuǎn)一圈的那個(gè)人變年輕了。這是我們要說的尺縮鐘慢效應(yīng)。

還有一個(gè)很重要的推論，就是很多人都知道的質(zhì)能轉(zhuǎn)化公式，E等于MC2，E是能量，M是質(zhì)量，C是光速。根據(jù)這個(gè)公式，稍微有一點(diǎn)點(diǎn)質(zhì)量的損失，可以變成巨大的能量。過去分別有質(zhì)量守恒和能量守恒，現(xiàn)在兩者是一回事，合起來叫質(zhì)能守恒，這個(gè)也是狹義相對論所得出的結(jié)論。

接著我們說一說廣義相對論。廣義相對論處理的是加速問題。牛頓力學(xué)里面有兩個(gè)質(zhì)量，一個(gè)是牛頓第二定律規(guī)定的那個(gè)質(zhì)量，我們稱為慣性質(zhì)量；另外一個(gè)是萬有引力定律里面的，叫引力質(zhì)量。在牛頓時(shí)代，引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量被認(rèn)為當(dāng)然是同樣一個(gè)質(zhì)量，但是這個(gè)并沒有予以說明。愛因斯坦認(rèn)為，這兩個(gè)質(zhì)量的同一性實(shí)際上表明了引力場和加速場的等效性。說白了就是，引力場和加速場本質(zhì)上是一回事。愛因斯坦最喜歡用電梯做思想實(shí)驗(yàn)，歷史上稱為愛因斯坦電梯。比如說你坐在封閉的電梯里，并且用臺(tái)秤秤自己的重量，現(xiàn)在你發(fā)現(xiàn)臺(tái)秤上顯示你的重量大于你的體重，那么愛因斯坦說，你不能肯定究竟是你所在的電梯正在向上加速運(yùn)動(dòng)，還是地球的引力突然增大了。這就是加速場和引力場兩者不可分的意思。根據(jù)這個(gè)等效原理，他推出了廣義相對論。

廣義相對論也有很多重要的預(yù)言。其中最有意思的一個(gè)推論就是，他認(rèn)為物質(zhì)和空間之間不能夠像過去那樣看成相互外在的兩個(gè)東西，比如說空間是一個(gè)籃子，物質(zhì)就像籃子里的菜；空間是那個(gè)書架子，物質(zhì)就是書架上的書。愛因斯坦說這不對的，實(shí)際情況是，空間變成了物質(zhì)的某種幾何性質(zhì)。廣義相對論主張，有什么樣的物質(zhì)，就會(huì)有什么樣的空間。就好比籃子裝了菜，籃子就發(fā)生變化；書架裝了書，書架會(huì)發(fā)生變化。任何有質(zhì)量的物質(zhì)都會(huì)引起周圍空間的彎曲，質(zhì)量越大、引力場越大，空間彎曲得越厲害。過去我們認(rèn)為月亮繞地球轉(zhuǎn)，是因?yàn)橛械厍虻囊υ诶?，現(xiàn)在，按照廣義相對論的說法，好是因?yàn)榈厍虻囊鲎尩厍蛑苓叺目臻g變彎了。月亮某種意義上是在走一個(gè)直路，只不過空間彎了，它走的直路在我們看來也是一個(gè)彎路。

空間彎了，一向走直路的光線當(dāng)然也會(huì)彎曲。這個(gè)說法當(dāng)然是非常奇特的，一般人覺得不可思議。愛因斯坦說只有在特別強(qiáng)大的引力場之中，光才能發(fā)生彎曲。我們地球周圍最大的引力場就是太陽，太陽質(zhì)量最大，可是白天太陽很亮，沒有辦法用它來判定光線是否在經(jīng)過它是否發(fā)生了彎曲。但也有辦法，就是等日全食的時(shí)候，月亮正好把太陽全部遮住的時(shí)候，我們再來看一看處在太陽背后的那個(gè)恒星的光，能不能繞過太陽被我們看見，如果能的話就證明愛因斯坦說得是對的。這件事情正好發(fā)生在第一次世界大戰(zhàn)之后，英國的愛丁頓率領(lǐng)一個(gè)考察隊(duì)專門去考察日全食的時(shí)候光線是不是發(fā)生彎曲，考察的結(jié)果居然是真的發(fā)生了彎曲。當(dāng)時(shí)就一下子轟動(dòng)了，愛因斯坦從此成為家喻戶曉的科學(xué)家。

我們講這些基本的東西，是要想說明愛因斯坦的相對論，對人類關(guān)于時(shí)間、空間、宇宙的基本觀念產(chǎn)生了一場革命性的轉(zhuǎn)變，因此我們說愛因斯坦是20世紀(jì)的一個(gè)科學(xué)革命家。下面我們再來講講量子力學(xué)。量子力學(xué)從某種意義上說，比愛因斯坦的相對論還要深刻，它里面所包含著的革命性因素還要多，主要表現(xiàn)在幾個(gè)方面。

第一個(gè)是微觀領(lǐng)域里物質(zhì)的波粒二象性。微觀粒子既表現(xiàn)出波的特性，又表現(xiàn)出粒子的特性。粒子的一個(gè)特點(diǎn)是它有個(gè)定義明確的界限，有自己獨(dú)一無二的位置。波則是一個(gè)彌散的東西，不能說波在什么位置，波是處在整個(gè)空間之中。這本來是兩種完全不一樣的物質(zhì)形態(tài)，但量子力學(xué)發(fā)現(xiàn)，微觀粒子既像是粒子也像波。比如說這個(gè)屋子有兩個(gè)門，我們每個(gè)人進(jìn)來的時(shí)候總只能從一個(gè)門進(jìn)來，你不能說我同時(shí)從兩個(gè)門進(jìn)來的。可是量子力學(xué)發(fā)現(xiàn)，微觀領(lǐng)域的粒子就是從兩個(gè)門進(jìn)來的。同樣，它也是從兩個(gè)門出去的，因此，你就不好說它出去之后究竟在什么地方。

第二個(gè)叫做測不準(zhǔn)原理。一個(gè)粒子的能量和時(shí)間、質(zhì)量和動(dòng)量不能夠同時(shí)精確測定，也稱為不確定性原理。為什么量子領(lǐng)域會(huì)發(fā)生這個(gè)事情呢？主要的一個(gè)原因是我們對量子領(lǐng)域的現(xiàn)象必須通過實(shí)驗(yàn)才能了解，可是實(shí)驗(yàn)總是會(huì)對對象有干預(yù)。比如說我們這個(gè)黑屋子里面有一個(gè)球，現(xiàn)在我們來問這個(gè)球在什么位置，當(dāng)然我們不知道在什么位置，因?yàn)槲葑犹诹宋覀兛床灰?。為了知道它在什么位置我必須把燈打開。可是把燈一打開之后，那個(gè)燈的光線就對那個(gè)球產(chǎn)生作用。對一個(gè)宏觀的球來說，光線不大可能對它產(chǎn)生什么明顯的影響，可是在量子微觀領(lǐng)域，這個(gè)光子跟這個(gè)球差不多，它就完全有可能把球打到不知道什么地方去了。即使你打開燈之后看見那個(gè)球在某個(gè)位置，你也不能說沒打開燈之前那個(gè)球在什么位置。如果你不開燈你看不見，一開燈球又變了位置了，所以這就是為什么量子力學(xué)說搞不清楚它在什么位置的一個(gè)根本原因。

量子力學(xué)還有很多這類稀奇古怪的現(xiàn)象。經(jīng)常有物理學(xué)家自嘲說，如果你在學(xué)過了量子力學(xué)之后沒有意識(shí)到自己根本不懂量子力學(xué)，那么你就真是不懂量子力學(xué)。只有當(dāng)你知道自己不懂量子力學(xué)之后，你才能說自己稍微懂得一點(diǎn)量子力學(xué)。量子力學(xué)在20世紀(jì)初產(chǎn)生后，與實(shí)驗(yàn)符合得非常好，成了整個(gè)20世紀(jì)科學(xué)的一個(gè)基本的平臺(tái)。今天諸位都用了手機(jī)，用了電子設(shè)備，其實(shí)里面都包含著量子力學(xué)的理論成就。量子力學(xué)我們就講到這里。

下面我們講講四大理論模型。

四個(gè)理論模型里面宇宙學(xué)和相對論聯(lián)系最深。牛頓以來的宇宙學(xué)基本上就沒了，因?yàn)橛钪姹徽J(rèn)為是無限的，無限的宇宙沒法研究。愛因斯坦相對論提出來之后，他發(fā)現(xiàn)可以把宇宙整體作為一個(gè)研究對象，建立方程。這個(gè)宇宙方程導(dǎo)出的解都表明宇宙不是穩(wěn)定的，但他當(dāng)時(shí)覺得宇宙總體上應(yīng)該是一個(gè)穩(wěn)定的東西，所以他加了一個(gè)宇宙學(xué)項(xiàng)，強(qiáng)行把從相對論宇宙學(xué)中導(dǎo)出了一個(gè)靜止的宇宙模型。也有一些數(shù)學(xué)家試解愛因斯坦的宇宙方程，提出了好多次數(shù)學(xué)方案，這些方案都表明宇宙是不穩(wěn)定的。由于沒有觀測證據(jù)，數(shù)學(xué)家自己算著玩，也沒有人當(dāng)真。

有意思的是，大概在2 0年代末，美國的一位天文學(xué)家叫哈勃（哈勃望遠(yuǎn)鏡就是以他的名字命名的），他發(fā)現(xiàn)銀河系外面的星系都有紅移現(xiàn)象。紅移就是光譜向紅端移動(dòng)，向低頻段移動(dòng)，人們馬上聯(lián)想到多普勒效應(yīng)。多普勒效應(yīng)很簡單，說的是一個(gè)運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)源在觀察者看來，振動(dòng)的波長和頻率都是要發(fā)生改變的。我們都有這個(gè)經(jīng)驗(yàn)，一列火車鳴著汽笛向我們開來的時(shí)候聲音越來越尖銳，離我們而去的時(shí)候聲音越來越低沉。這不是因?yàn)樗@個(gè)汽笛聲調(diào)發(fā)生了變化，而是因?yàn)槲覀兒突疖囍g的運(yùn)動(dòng)關(guān)系發(fā)生了變化。它向著我們來的時(shí)候是越來越尖銳，聲音的頻率發(fā)生了藍(lán)移；離我們而去的時(shí)候聲音越來越低沉，發(fā)生了紅移。河外星系都有這樣的紅移現(xiàn)象，這就意味著所有的星系實(shí)際上都在離我們遠(yuǎn)去。如果所有的星系都離我們遠(yuǎn)去，這就意味著整個(gè)宇宙都在膨脹。

這個(gè)觀察證據(jù)發(fā)現(xiàn)之后，立即就被人聯(lián)想到那些數(shù)學(xué)家所給出的宇宙膨脹模型。理論與觀測相遇了，現(xiàn)代宇宙學(xué)就這樣成長起來了。如果說宇宙是膨脹的話，那么往回追溯它應(yīng)該越來越小，小到一定地步應(yīng)該就變成一個(gè)點(diǎn)。從點(diǎn)狀如何膨脹出一個(gè)宇宙？點(diǎn)之前又是什么東西？這就是一個(gè)大問題。宇宙學(xué)家提出一個(gè)理論說，宇宙是從起點(diǎn)處高溫、高壓、高密度的奇點(diǎn)狀態(tài)爆炸過來的，爆炸瞬間之后，是一團(tuán)宇宙霧，或者說一鍋宇宙湯，隨著溫度慢慢變低，依次產(chǎn)生現(xiàn)在我們看到的這些物質(zhì)，核子啊、電子啊這些東西，后來慢慢再出現(xiàn)星系、星云，出現(xiàn)行星，整個(gè)宇宙就出來了。在冷卻的過程中實(shí)際上還有點(diǎn)霧沒有徹底冷卻，這個(gè)很稀薄的一層霧始終還在，大概相當(dāng)于絕對溫度三度這樣子的輻射，是早期宇宙湯的一個(gè)遺跡。這個(gè)遺跡后來居然也被發(fā)現(xiàn)了，這個(gè)發(fā)現(xiàn)也是非常巧的。幾個(gè)搞射電天文的人做了一個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡調(diào)試，怎么調(diào)試也不能復(fù)零，老有一點(diǎn)本底噪音。這個(gè)本底噪音當(dāng)時(shí)被認(rèn)為是望遠(yuǎn)鏡沒做好的一種表現(xiàn)，他們很苦惱。但是他們在普林斯頓大學(xué)吃飯的時(shí)候跟同事們談起來，說我們造了一個(gè)望遠(yuǎn)鏡，怎么調(diào)也調(diào)不到零，本底噪音不知道怎么來的。說者無心聽者有意，旁邊的理論宇宙學(xué)家一聽，這個(gè)本底噪音不就是宇宙背景輻射嗎？他們于是結(jié)合起來研究，證明那個(gè)本底噪音就是宇宙湯在冷卻過程中留下的那一點(diǎn)點(diǎn)霧，稱為微波背景輻射。這個(gè)輻射的發(fā)現(xiàn)就成了對熱大爆炸宇宙模型的一個(gè)有力的支持，這個(gè)模型從此就有力地確立下來了。這個(gè)模型也很受理論物理學(xué)家喜愛，因?yàn)楹芏喔吣芪锢韺?shí)驗(yàn)在地面上不好做，做不出來，但有了這個(gè)模型，我們就可以虛擬地在宇宙早期去做。因?yàn)橛钪嬖缙跍囟雀?，密度大，成了理論物理學(xué)家很鐘愛的一個(gè)模型，他們可以在這個(gè)模型的基礎(chǔ)上做思想試驗(yàn)。

第二個(gè)模型就是所謂的夸克模型。大家知道一分為二的思想。所有的物質(zhì)都是由分子構(gòu)成，所有的分子都是由原子構(gòu)成，所有的原子都是原子核和電子構(gòu)成，原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成，質(zhì)子和中子由基本粒子構(gòu)成，還能不能接著分下去呢？過去我們說一尺之捶，日取其半，萬世不竭?？墒菃栴}是，你想是可以這么想，但能不能真的分得下去得靠科學(xué)來說話，得做實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻表明，這個(gè)夸克模型分不下去了。因?yàn)榈搅肆孔宇I(lǐng)域之后，質(zhì)能轉(zhuǎn)換關(guān)系開始起作用了。打個(gè)比方說，你用刀去切蘋果，在宏觀領(lǐng)域里，蘋果是蘋果刀是刀，是兩個(gè)不同的東西。可是到了微觀領(lǐng)域，代表著分解方的刀和代表著被分解方的蘋果是可以互相轉(zhuǎn)換的，相當(dāng)于說，你切著切著，刀切沒了，變成蘋果了。本來應(yīng)該是蘋果越切越小，由于刀切沒了，轉(zhuǎn)化成了蘋果，因此蘋果被切之后有可能變成兩個(gè)更大的蘋果。由于質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化，高能粒子在切割的過程中并不是越變越小，這樣一來，所謂的無限可分就變得沒有意義了?？淇四Ｐ驼J(rèn)為夸克實(shí)際上根本打不開，一個(gè)很重要的原因是道高一尺魔高一丈，你敲擊的能量越大，它禁閉的能量也越大，所以根本就打不開。這是夸克模型。

大家都很熟悉了。今天我們處在一個(gè)生物技術(shù)的時(shí)代，基因的時(shí)代?；驎r(shí)代之所以能夠到來，與DNA雙螺旋模型的發(fā)現(xiàn)是有關(guān)系的。過去我們只知道有基因，基因在染色體上，那么具體來說基因是什么樣，有什么樣的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，過去都不知道，現(xiàn)在都搞清楚了。20世紀(jì)50年代有兩位英國的年輕人，在前人的工作的基礎(chǔ)上最終發(fā)現(xiàn)了DNA實(shí)際上是兩個(gè)鏈纏在一起，纏成一個(gè)雙螺旋，有了這個(gè)雙鏈條模型后人們才能精細(xì)地對基因進(jìn)行研究和加工。今天我們知道的基因復(fù)制、基因修補(bǔ)、基因重組，都是建立在這個(gè)DNA雙螺旋模型的基礎(chǔ)之上。所以這個(gè)模型對于今天生物科學(xué)的發(fā)展，對于我們生物技術(shù)的發(fā)展都是功莫大焉。但是大家也要注意到，DNA雙螺旋模型的發(fā)現(xiàn)是與微觀物理學(xué)的發(fā)現(xiàn)有直接關(guān)系的，剛才我們講的量子論和相對論都是有貢獻(xiàn)的。因?yàn)镈NA這個(gè)東西很小，必須用電子顯微鏡來看。電子顯微技術(shù)實(shí)際上是建立在當(dāng)時(shí)量子力學(xué)這樣一些物理學(xué)基礎(chǔ)之上的。所以某種意義上說，這個(gè)DNA雙螺旋模型的發(fā)現(xiàn)，理論物理學(xué)也是有很大功勞的。

大地我們過去只知道有縱向的運(yùn)動(dòng)，地震就是典型的縱向運(yùn)動(dòng)，上下動(dòng)。人們從來沒想到大地還有水平的運(yùn)動(dòng)，地那么大的東西怎么會(huì)水平運(yùn)動(dòng)呢。但是有些人就注意到了，我們的世界地圖幾大塊之間的關(guān)系，實(shí)際上暗示了它過去可能是一個(gè)整體。有一位地質(zhì)學(xué)家叫魏格納，有一天他躺在床上看世界地圖就發(fā)現(xiàn)，非洲大陸跟美洲大陸邊界好像能接上，他就想是不是早期它們是一整塊的，后來才分開的。這個(gè)思想當(dāng)然過于大膽了，人們很難設(shè)想地球那么大的玩意兒還能夠水平運(yùn)動(dòng)。他有了這個(gè)設(shè)想之后，就想去驗(yàn)證它，而且寫了書，但是得不到大多數(shù)人的認(rèn)同。所以這個(gè)大地水平運(yùn)動(dòng)理論，一直經(jīng)歷了大概半個(gè)世紀(jì)的爭論，反復(fù)地研討，最終在20世紀(jì)60年代終于得到了地質(zhì)學(xué)界的認(rèn)同，被認(rèn)為是地質(zhì)學(xué)中的一場革命。這場革命確立了大地的板塊模型，以及這個(gè)板塊的漂移運(yùn)動(dòng)。有了這個(gè)板塊模型，所有的關(guān)于地質(zhì)、地球物理的研究就有了一個(gè)嶄新的面貌。所以板塊模型也被認(rèn)為是20世紀(jì)最重要的一個(gè)模型。

第五個(gè)模型我們講的是馮？諾伊曼模型。馮？諾伊曼模型是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一個(gè)模型，今天我們用的電腦基本上都屬于馮？諾伊曼機(jī)。馮？諾伊曼機(jī)的一個(gè)基本原理就是把操作程序代碼化，把數(shù)據(jù)和程序儲(chǔ)存在一起。大家知道我們今天的硬盤里既存數(shù)據(jù)，也存軟件。軟件就是操作程序，數(shù)據(jù)是我們用的，比如說文字、圖象等。馮？諾伊曼機(jī)發(fā)現(xiàn)把它混在一起可以提高效率，過去這兩個(gè)部分是分開的，操作是操作、數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)，但是運(yùn)算速度很慢。馮？諾伊曼提出來把兩者混在一起，統(tǒng)一編碼，這樣就大大地提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)算的速度。今天我們用的電腦依然屬于這個(gè)范疇。因此有人認(rèn)為馮？諾伊曼模型也是20世紀(jì)最重要的理論模型之一。

20世紀(jì)60年代以來，不斷出現(xiàn)了一批橫斷學(xué)科、新興學(xué)科，被有人稱為第二次科學(xué)革命。在我看來，這場科學(xué)革命是比相對論、量子力學(xué)更加深遠(yuǎn)的一場思想變革，它要打破近代自牛頓以來的一些對世界的看法，參與這場科學(xué)革命的學(xué)科很多，非線性科學(xué)、復(fù)雜性科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、生態(tài)科學(xué)都卷入其中。

這些新的科學(xué)都想破除傳統(tǒng)科學(xué)里面的機(jī)械決定論思想。牛頓力學(xué)世界觀的一個(gè)理想是，給定全部的初始條件我就能告訴你世界的過去、現(xiàn)在和未來。法國科學(xué)家拉普拉斯對此有一個(gè)形象的表述。他說只要有一個(gè)萬能的計(jì)算者，你告訴他這個(gè)宇宙的初始條件，他就能算出宇宙的過去、現(xiàn)在、未來。在他看來，難題只在于有沒有這樣一個(gè)萬能的計(jì)算者，世界的決定論特征是沒有問題的。拉普拉斯的這個(gè)形象的說法，現(xiàn)在看來是有問題的。決定論的信奉者也是征服自然、改造自然的信奉者。我們因?yàn)槟芷?huì)算，能夠精確地預(yù)言、預(yù)測，因此我們什么都不怕，我們可以無所顧忌地改天換地。因?yàn)槲夷軌蚓_地知道，我對自然界的改造會(huì)造成什么樣的后果。如果你不能夠知道后果，那么人類對自然會(huì)有所敬畏。新的科學(xué)認(rèn)為人類對自然的研究，并不能夠獲取完全的確定性。我們只能或然地了解世界，我們對于世界長遠(yuǎn)的后果是沒法了解。這就是所謂的非線性效應(yīng)、復(fù)雜性效應(yīng)、生態(tài)效應(yīng)。過去有一個(gè)箴言說人算不如天算，包括這個(gè)意思。歷史上的許多原始文化、傳統(tǒng)文化都強(qiáng)調(diào)要敬畏自然，主張自然的很多后果我們是難以預(yù)料的。但是，這個(gè)論調(diào)是近代科學(xué)所不理會(huì)的，近代數(shù)理科學(xué)傳統(tǒng)認(rèn)為自然界是一個(gè)確定的體系，現(xiàn)在看來這個(gè)信念過于理想。新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)了路徑依賴和初始條件敏感，就是說初始條件微小的變化將會(huì)非線性放大，放大到不成樣子。通俗的講法就是所謂的蝴蝶效應(yīng)，說的是北京的一個(gè)蝴蝶扇一下翅膀，結(jié)果在紐約造成一場風(fēng)暴。一個(gè)玩笑說，壞了一只馬蹄鐵，損失一匹戰(zhàn)馬，損失一匹戰(zhàn)馬帶來一場小小戰(zhàn)役的失敗，小小戰(zhàn)役的失敗帶來一場大戰(zhàn)役的失敗，大戰(zhàn)役的失敗帶來戰(zhàn)略性的失敗，戰(zhàn)略性失敗帶來國家的滅亡。這每一步都是非線性放大，結(jié)果是一只馬蹄鐵壞了導(dǎo)致一個(gè)國家滅了。非線性效應(yīng)在現(xiàn)在看來不是個(gè)別的、孤立的，而是普遍的，處處都存在。過去認(rèn)為整個(gè)宇宙尺度上，還是牛頓力學(xué)說了算，現(xiàn)在看來牛頓力學(xué)只能是小范圍說了算，大范圍反而都是非線性系統(tǒng)。我想這是一個(gè)很重要的觀念革命。

第二個(gè)方面是整體論的出現(xiàn)。過去的科學(xué)都主張對世界進(jìn)行分割、切割，把宏觀的東西還原為微觀的東西，把整塊的東西切割成小的東西。我們先對小的、簡單的東西進(jìn)行研究，研究了小的東西，那么大的東西自然就可以拼出來了。方程都是微分方程，微分方程算出來之后進(jìn)行積分。微積分的過程就是一個(gè)原子化的過程，積分的過程就是一個(gè)拼裝的過程。所以近代以牛頓力學(xué)為代表的世界觀，基本上是一個(gè)拼裝、拆拼的世界觀。我們做什么事、看什么問題，都先是把這個(gè)事情把它拆開了、分解了，模塊、板塊化?，F(xiàn)在我們管理學(xué)里面經(jīng)常搞模塊化、板塊化，其實(shí)就是來自經(jīng)典科學(xué)里面的原子論思維。流水線生產(chǎn)也是，把汽車都拆散了。過去造東西是一個(gè)工匠從頭造到尾，現(xiàn)在是一個(gè)人造一點(diǎn)點(diǎn)，造完以后拼起來就行了，又快又好。這是現(xiàn)代性思維的一個(gè)很重要的部分，也是古典科學(xué)的拼裝世界觀的反映。這種拆拼世界觀、原子論世界觀有個(gè)問題，就是忽視了世界、事物本身是個(gè)有機(jī)的整體，拆和拼的過程中肯定會(huì)損壞或者忽略掉有機(jī)的部分。我們都知道有許多東西是拆不出來也拼不出來的，這就是整體的東西。比如我們說一個(gè)和尚挑水吃，兩個(gè)和尚抬水吃，三個(gè)和尚沒水吃，這就是一個(gè)整體論效應(yīng)。如果按照線性相加的原則，一個(gè)和尚挑水，兩個(gè)和尚就挑兩擔(dān)水，三個(gè)和尚挑三擔(dān)水。但這是原子論的思維，實(shí)際上并不是這么回事，和尚越多越?jīng)]有水吃。也有人說，一個(gè)中國人是一條龍，三個(gè)中國人成了一條蟲，這也是整體論效應(yīng)，搞在一起反而內(nèi)訌、相互拆臺(tái)。這個(gè)效應(yīng)你通過拆分拆不出來，拆出來之后的東西就像我們剛才講的量子效應(yīng)那樣，有可能越拆越大，越拼越小，這就不是線性效應(yīng)。

還有一個(gè)方面是，新科學(xué)確認(rèn)了世界的不可逆性。牛頓力學(xué)根本上認(rèn)為，一個(gè)物理系統(tǒng)是可以反演的。時(shí)間變成負(fù)的無所謂，反正牛頓方程里面的時(shí)間都是以平方的方式出現(xiàn)的。不可逆性早在19世紀(jì)后期熱力學(xué)第二定律出現(xiàn)的時(shí)候就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了。人們發(fā)現(xiàn)一杯熱水放在空氣里面，它只會(huì)越來越?jīng)?，一直涼到和空氣溫度一樣為止。從來沒有一杯冷水放在桌上，能從空氣中吸熱把自個(gè)兒燒開了。從來只聽說過破鏡難圓，沒聽說過一個(gè)破碎的鏡子最后自己能重回圓滿，打碎的瓷器難復(fù)原、覆水難收都是這個(gè)意思?？墒前凑张ｎD力學(xué)，這種逆轉(zhuǎn)原則上是可以的。宏觀上看一個(gè)物理系統(tǒng)總是按照一個(gè)不可逆的方向發(fā)展，一杯水總是慢慢地變冷或者變熱和室溫保持平衡，從來沒有越來越偏離室溫的情況出現(xiàn)。這種不可逆現(xiàn)象出來以后，很多科學(xué)家很苦惱。因?yàn)樗^的熱力學(xué)定律不過就是微觀定律的一個(gè)宏觀表現(xiàn)而已，微觀領(lǐng)域的粒子肯定都是符合牛頓定律的，因而是可逆的，可是為什么微觀里面是可逆的，宏觀就不可逆呢？當(dāng)時(shí)有一位奧地利的物理學(xué)家叫玻耳茲曼，一直在試圖解決這個(gè)問題，結(jié)果到死也沒有解決問題。最后他是自殺的，沒解決這個(gè)問題很苦惱，自殺了。這個(gè)問題到現(xiàn)在也沒有完全解決，但是新科學(xué)，就是非線性科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、復(fù)雜性科學(xué)、生態(tài)科學(xué)都試圖把這個(gè)不可逆性作為一個(gè)基本的現(xiàn)象來處理，而讓牛頓力學(xué)的東西作為一個(gè)次級(jí)的現(xiàn)象。這是新科學(xué)的一個(gè)嶄新的變化，這個(gè)變化將更加符合我們的日常生活經(jīng)驗(yàn)。

科學(xué)與人文在現(xiàn)代之所以分裂有一個(gè)重要的原因就是古典的物理學(xué)、古典科學(xué)不再關(guān)注價(jià)值問題，只關(guān)注事實(shí)，造成了事實(shí)和價(jià)值的二分。事實(shí)和價(jià)值之所以二分，是因?yàn)楣诺淞W(xué)、古典物理學(xué)、古典科學(xué)所面對的對象是一個(gè)機(jī)械。機(jī)械本身是沒有目的的，沒有目的就沒有價(jià)值。有機(jī)體都是有目的的，機(jī)械沒有目的。如果你把世界本身看成個(gè)機(jī)械，那么這個(gè)世界本身就談不上什么價(jià)值，價(jià)值只屬于人。于是，人和自然、事實(shí)和價(jià)值、科學(xué)與人文之間就發(fā)生了分裂?？墒切碌目茖W(xué)認(rèn)為世界本質(zhì)上不是一個(gè)機(jī)械，而是一個(gè)有機(jī)體。這個(gè)有機(jī)體有自身的目的、有自身整體的效應(yīng)。機(jī)械論理想局部是合理的，但是它是有限度的。因?yàn)樘囟ǖ哪康?、特定的目?biāo)我們可以把世界看成個(gè)機(jī)械，但是根本上來看，世界并不是一個(gè)機(jī)械，而是一個(gè)有機(jī)體。這個(gè)有機(jī)體有整體效應(yīng)，有非線性效應(yīng)，它的變化過程是不可逆的。一個(gè)人只能由小孩長成青年，青年長成中年，中年變成老年，老年最后死掉，不可能倒著長，倒著長不是有機(jī)體的模式。想倒著長恰恰是機(jī)械自然觀的一個(gè)必然后果。從這個(gè)意義上說愛因斯坦的相對論，特別是狹義相對論總體上看也還屬于機(jī)械自然觀的范圍。愛因斯坦相對論是允許時(shí)間倒流的，邏輯上它允許時(shí)間倒流。好萊塢電影里面特別喜歡借用這個(gè)東西，來幻想時(shí)間倒流，從而產(chǎn)生一些非常異樣的場景疊加，那就有戲可看了。電影總是要有戲可看，所以他們特別喜歡援引相對論這些東西。其實(shí)可逆性思想已經(jīng)遭到了新科學(xué)的質(zhì)疑。