对量子力学的认识篇1
关键词量子力学量子教育学主观性
中图分类号：o413.1文献标识码：a
量子力学所涵盖的一些思想，在哲学的研究中体现比较广泛，也对教学理论方面起了重要的作用，可以说量子力学对哲学思想的发展有着重要的促进作用。量子力学着重利用图景等表象来认识周围的世界，强调因果关系的认识，对后期形成的教育学理论具有参考性。但是，借助量子力学所形成的“量子教育学”则有很大的不同，这一教育学对原来的量子理论认识存在较大的偏差，充分强调自然科学。
1量子力学的缘起
1900年，量子假说出现在众人的认知里，现在的量子力学仍在不断完善，为后期的科学发展提供了重要的理论基础，可以说量子力学是量子理论的中心，它促进了原子能等一些先进技术的发展，为社会的重大发明打下基础，使人们更加清晰地认识到微观世界，并利用微观运动来更好地服务社会，是人类的重要发现，也是社会的伟大进步。
2量子力学的宇宙观
在宇宙世界中，对量子理论有较多的探讨，从已经存在的氢原子中，找到了量子级别的状态。对于电子而言，比原子更为复杂，这就要求必须要满足求解该原子的特定的方程来解出，并且要求其场刚好环绕原子核产生驻波而求得。此外，量子态与别的驻波不一样，都有自己特定的频率，并与所蕴含的能量有关，每种量子状态都有所表征的能量。这就是说，预期任何一个态的能量都是一个具体量子所确定的，并不是模棱两可的，只要是有理论依据，就可以科学地估测态的能量多少。由于质子与电子之间存在着相互吸引的力，要想移动一个电子就必须要克服引力做功。
3量子的思维方式
人类思想总是处于不断发展中，当两种思想发生交集时，就会形成一个比较完整的、令人惊叹的思想成果，正如牛顿的世界观与量子理论产生彼此弥合的交集，才会让思想发展得如此迅速，才会让社会发展如此的快。量子思维方式给人类一个重要的启示，要求以人为中心，以人为主体。随着时代的进步和经济发展，信息技术逐渐融入了人的智慧和思想，他们彼此都是看不见的，没有确定的形状，但彼此交汇起来以后，就成了一种可以量化的物质，这是由于物质性比较弱。其实，量子物理学所产生相关的科学智慧，是人类社会发展的重要因素，也是文明进步的重要保障，可以说，量子物理学是计算机重要的组成部分，所形成的计算机芯片是重要的思维体现，量子物理学不仅是科学进步的前提，更是信息发展的重要保障，量子思维更是现代社会发展的必要方式。
4“量子教育学”的唯心主义
从产生量子力学后，“量子教育学”也随之不断发展，虽然也涉及到一些教育学方面的观点，但这些观点都是被众人早就接受了。如：学习是一个整体的过程，在这个过程中各知识点是相互联系、彼此交错的，以及还谈到了关键词：服务、个性化、互补等，但是，这些所谓的观点及结论不是原汁原味的，也不是从量子力学中演变而来，而是与它的原理相悖，从本质上讲，“量子教育学”就是一种唯心主义的表现。
贝克莱比较重视经验，认为所学的知识来源于经验，但是他却犯了一个致命的错误，认为感觉是世界真正存在的东西，其他的都是看不见的。他认为，知识是一切力量之源，但感觉是我们去探索未知世界，追求至高真理的唯一手段，只有能感觉到，才能被发现。也就是说：我们的主观性决定了我们所看见的世界，这也是量子教育学诠释的观点。他认为，只要消除了事物与观念的差异，认同事物等同于所谓的观念，并且观念可以感知任何世界上存在的事物，这样才会让我们的知识更加具有生命力。
5“量子教育学”的曲解
正所周知，量子力学不可能槲ㄐ闹饕搴筒豢芍论创造理论基础，而“量子教育学”却是唯心主义的重要思想来源，这是“量子教育学”对量子力学核心思维的歪曲，或者说对量子力学没有正确的认识，造成思想上出现截然不同的主张，另外，“量子教育学”过分强调感觉和经验，导致偏向于不可知论，与量子力学的思想相悖而驰。
“量子教育学”对量子力学概念和方法认识的偏差表现有。为了进一步认识光的本质特性，提出了波粒二象性的观念。此后，玻尔提出了“气补原理”，再一次诠释了波粒二象性的本质。“测不准”原理而是在某一个方面有较大的缺陷，不是粒子在宏观世界的不适用，只是说明不能单一地应用某一个方面，只有同时应用时才能为物理现象提高全面的解释。玻尔认为，波粒二象性在整个量子力学中的地位较高，它是一种可以很好地描述一种物理现象的原理，也可以说是解释因果关系的一种原理，它可以相互促进、相互排斥，这种互斥的关系不可或缺，这种互补关系后来被广大学者所接受。
6结语
近年来，量子力学逐渐被广大研究者重视起来，探讨量子力学的基本原理以及与量子教育学的重要关系，在量子理论的发展过程中，这已经留下了较多的论争。可以肯定的是量子力学对于科学的进步贡献了一份力量，把微观世界与宏观世界联系起来，而量子教育学并不是量子力学的正确认识，就本身的发展情况来看，量子教育学认同了后现代主义，成为了唯心主义的重要依据。
参考文献
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[3]母小勇.量子力学与“量子教育学”[J].教育理论与实践，2006（07）：1-5.
对量子力学的认识篇2
关键词：基础；延伸；拓展
文章编号：1008-0546（2012）04-0057-02中图分类号：G632．41文献标识码：B
doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2012．04．027
《普通高中化学课程标准》在必修2模块中设定了“主题1：物质结构基础”，在选修3《物质结构与性质》模块中设定了四个主题：“主题1原子结构与元素的性质主题，主题2化学键与物质的性质主题，主题3分子间作用力与物质的性质主题，主题4研究物质结构的价值。”选修3中的结构知识与必修中的结构知识是既有联系，又有区别，那么两者之间有哪些知识点存在对应关系？在必修和选修中的深广度分别是怎样的？弄清楚这些对把握必修中物质结构知识教学的深度和广度，对选修《物质结构与性质》的教学应该在怎样的起点上设计教学都有重要意义。笔者以《普通高中化学课程标准》和鲁科版高中化学教材为依据，整理和探讨如下。
一、选修3和必修关于结构知识的目标定位
《普通高中化学课程标准》关于必修化学1、化学2模块的目标描述中有这些语句“学习重要的化学概念，形成基本的化学观念”，“进一步提高学生的科学素养”，把这些体现在“物质结构”内容上，那就是学习有关物质结构的重要概念，形成基本的物质微粒观、结构决定性质观等等。而课标关于《物质结构与性质》模块的目标描述是：“了解人类探索物质结构的重要意义和基本方法，研究物质构成的奥秘，认识物质结构与性质之间的关系，提高分析问题和解决问题的能力。”由此可以看出必修是为了提高学生的科学素养，把物质结构最基本、最核心的概念、观念教给学生；而《物质结构与性质》是为了“适应学生个性发展的需要”，把更为系统的物质结构知识、物质结构决定物质性质的观念教给学生，把探索物质结构的方法教给学生，提高学生运用物质结构知识分析问题和解决问题的能力。两者相比，《物质结构与性质》中的物质结构知识更深刻、更全面、更系统。
二、选修3和必修模块知识之间的关系
1.必修知识是选修知识学习的基础
如学生学习《物质结构与性质》中的“电子云”，是以学生在初中和必修2教材中已经对原子的结构有了一定的认识：知道原子的结构，包括：原子的构成（原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成）、各微粒的电性及其关系（质子带正电、电子带负电、中子不带电，核电荷数=质子数=核外电子数）、各微粒的质量及其关系（原子的质量主要集中在原子核上，电子的质量很小，质子数+中子数=质量数）、各微粒的体积及其关系（原子核很小，与原子相比，原子核相当于体育场中的一只蚂蚁）、电子在原子核外狭小的空间(绝对)而又很大的空间(相对)作高速运动等。由于电子绝对质量极小，绝对体积也极小，但运动速度却极高且带负电等原因，所以不能用描述宏观物体的方法（指出运动物体某时的位移和速度）来描述电子的运动状态(认知出现困难)，由此引出用“模型”的方法描述电子的运动状态：电子云（形象地描述电子在空间单位体积内出现的概率大小的图形）(认知得到提高)。所以可以看到，初中和必修中原子结构知识，为学生理解电子的运动及其描述奠定了必要的基础。
2.选修知识是必修知识的延伸和拓展
（1）选修知识是必修知识的延伸
如核外电子的分层排布，必修内容仅仅是排布规律的事实性表述（能量低的电子在离核较近的区域内运动，能量高的电子在离核较远的区域内运动；简要的分层排布规律；），至于原因未作探讨；而选修部分则依据能量最低原理（先排布在较低的能层、能级、原子轨道上）、泡利不相容原理、洪特规则等说明了核外电子是按照怎样的规则进行排布的，排布规律是在遵循这三个规则下排布的必然结果，电子排布的具体情况可以用“电子排布式”和“轨道表示式”）表示。也就是说，必修中的核外电子排布是外观现象表述，选修的核外电子排布是从内在本质上进行解释。再如元素周期律，在必修中仅仅是依据元素原子的最外层电子排布、原子半径、元素的化合价呈周期性变化的事实，归纳出元素周期律，从得失电子能力的角度学习了元素性质的周期性变化，是定性分析；而选修3模块解释清楚了原子半径周期性变化的本质原因：原子核对最外层电子吸引作用大小的周期性变化；从电离能、电负性周期性变化的角度说明了元素原子吸引电子能力的周期性变化，是定量分析；学生学习了选修内容后，对元素周期律的实质理解得会更深刻。从上述两例可以看出：选修3中的某些知识点是在相关必修知识点基础上向深层次的延伸。
（2）选修知识是必修知识的拓展
选修部分是对必修部分的拓展，体现在选修内容与必修内容的知识点的差别：如必修主要在原子结构层次探究物质构成的奥秘，原子之间的作用（化学键）讲的很少；而选修部分则详细地从“原子结构”“化学键与分子间作用力”“物质的聚集状态（整体结构状况）与物质性质”三个层次探究物质构成的奥秘，“原子结构”是原子内部微粒作用情况，“化学键”是原子之间的作用情况，“分子间作用力”是分子之间的作用情况，“物质的聚集状态”是宏观物体的整体结构状况；所以说选修内容是在必修内容基础上的进一步拓展，使学生对物质结构有更全面的认识。
3.知识点之间的对应关系
三、选修3和必修模块知识之间的关系对教学的影响
选修3和必修模块知识之间的关系是既有联系，又有所不同。
如元素周期表的教学，高中课标必修部分的要求是“能描述元素周期表的结构，知道金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质的递变规律”，在鲁科版必修2中，先是学习元素周期律，使学生认识到周期表是周期律的具体体现；接着详细介绍了周期表的结构、同周期和同族元素的基本性质，使学生对周期表的认识更为丰富；最后介绍了周期表的应用，使学生认识到同周期元素性质的递变规律，认识到同主族元素性质的相似性和递变规律，认识元素的性质、结构和在周期表中的位置三者之间的对应关系及其在生产和科研上的应用。该阶段是从电子排布的角度，定性地学习周期表。
对量子力学的认识篇3
关键词：量子力学；经典科学世界图景；非机械决定论；整体论；复杂性；主客体互动
abstract:asoneofthreerevolutionsofphysicsin20thcentury,quantummechanicshasgreatlytransformedtheworldviewofclassicalscienceinmanyaspects.Quantummechanicsbreaksthoughthemechanicaldeterminisminclassicalscience,transformingitintononmechanicaldeterminism;itchangesscientificcognitiveprocessfromthetheoryofreductionismtothetheoryofwholism;itshiftsthewayofthinkingfrompursuingsimplicitytoexploringthecomplexity;italsoestablishestheinteractionbetweensubjectandobjectinscientificresearches.
Keywords:quantummechanics;worldviewofclassicalscience;nonmechanicaldeterminism;wholism;complexity;interactionbetweensubjectandobject
经典科学基本上是指由培根、牛顿、笛卡儿等开创的，近三百年内发展起来的一整套观点、方法、学说。经典科学世界图景的最大特征是机械论和还原论，片面强调分解而忽视综合。以玻尔、海森伯、玻恩、泡利、诺伊曼等为代表的哥本哈根学派的量子力学理论三部曲：统计解释—测不准原理—互补原理所反映的主要观点是：微观粒子的各种力学量（位置、动量、能量等）的出现都是几率性的；量子力学对微观粒子运动的几率性描述是完备的，对几率性的原因不需要也不可能有更深的解释；决定论不适用于量子力学领域；仪器的作用同观察对象具有不可分割性，确立了科学活动中主客体互动关系。[1]量子力学的发展从根本上改变了经典科学世界
图景。
一、量子力学突破了经典科学的机械决定论，遵循因果加统计的非机械决定论
经典力学是关于机械运动的科学，机械运动是自然界最简单也是最普遍的运动。说它最简单，因为机械运动比较容易认识，牛顿等人又采取高度简化的方法研究力学，获得了空前成功；说它最普遍，因为机械力学有广泛的用途，容易把它绝对化。[2]机械决定论是建立在经典力学的因果观之上，解释原因和结果的存在方式和联系方式的理论。机械决定论认为因和果之间的联系具有确定性，无论从因到果的轨迹多么复杂，沿着轨迹寻找总能确定出原因或结果；机械决定论的核心在于只要初始状态一定，则未来状态可以由因果法则进行准确预测。[3]其实，机械决定论仅仅适用于宏观物体，而对于微观领域以及客观世界中大量存在的偶然现象的研究就产生了统计决定论。[4]
量子力学是对经典物理学在微观领域的一次革命。量子力学所揭示的微观世界的运动规律以及以玻尔为代表的哥本哈根学派对量子力学的理解，同物理学机械决定论是根本相悖的。[5]按照量子理论，微观粒子运动遵守统计规律，我们不能说某个电子一定在什么地方出现，而只能说它在某处出现的几率有多大。
玻恩的统计解释指出，因果性是表示事件关系之中一种必然性观念，而机遇则恰恰相反地意味着完全不确定性，自然界同时受到因果律和机遇律的某种混合方式的支配。在量子力学中，几率性是基本概念，统计规律是基本规律。物理学原理的方向发生了质的改变：统计描述代替了严格的因果描述，非机械决定论代替了机械决定论的统治。
经典统计力学虽然也提出了几率的概念，但未能从根本上动摇严格决定论，量子力学的冲击则使机械决定论的大厦坍塌了。量子力学揭示并论证了人们对微观世界的认识具有不可避免的随机性，它不遵循严格的因果律。任何微观事件的测定都要受到测不准关系的限定，不可能确切地知道它们的位置和动量、时间和能量，只能描述和预言微观对象的可能的行为。因此，量子力学必须是几率的、统计的。而且，随着认识的发展，人们发现量子统计的随机性，不是由于我们知识和手段的不完备性造成的，而是由微观世界本身的必然性（主客体相互作用）所注定。
二、量子力学使得科学认识方法由还原论转化为整体论
还原论作为一种认识方法，是指把高级运动形式归结为低级运动形式，用研究低级运动形式所得出的结论代替对高级运动形式的本质认识的观点。它用已分析得出的客观世界中的主要的、稳定的观点和规律去解释、说明要研究的对象。其目的是简化、缩小客体的多样性。这种方法在人类认识处于初级水平上无疑是有效的。如牛顿将开普勒和伽利略的定律成功地还原为他的重力定律。但是还原论形而上学的本质，以及完全还原是不可能的，决定了还原论不能揭示世界的全貌。
量子力学认为整体与部分的划分只有相对意义，整体的特征绝非部分的叠加，而是部分包含着整体。部分作为一个单元，具有与整体同等甚至还要大的复杂性。部分不仅与周围环境发生一定的外在联系，同时还要表现出“主体性”，可将自身的内在联系传递到周边，并直接参与整体的变化。因而，部分与整体呈现了有机的自觉因果关系。在特定的临界状态，部分的少许变化将引起整体的突变。[6]
波粒二象性是微观世界的本质特征，也是量子论、量子力学理论思想的灵魂。用经典观点来看，也就是按照还原论的思想，粒子与波毫无共同之处，二者难以形成直观的统一图案，这是经典物理学通过部分还原认识整体的方法，是“向上的原因”。可是微观粒子在某些实验条件下，只表现波动性；而在另一些实验条件下，只表现粒子性。这两种实验结果不能同时在一次实验中出现。于是，玻尔的互补原理就在客观上揭示了微观世界的矛盾和我们关于微观世界认识的矛盾，并试图寻找一种解决矛盾的方法，这就是微观粒子既具有粒子性又具有波动性，即波粒二象性。这就是整体论观点强调的“向下的原因”，即从整体到部分。同样，海森伯的测不准原理说明不能同时测量微观粒子的动量和位置，这也说明绝不能把宏观物体的可观测量简单盲目地还原到微观。由此我们可以看出，造成经典科学观与现代科学观认识论和方法论不同的根本在于思考和观察问题的层面不同。经典科学一味地强调外在联系观，而量子力学则更强调关注事物内部的有机联系。所以，量子力学把内在联系作为原因从根本上动摇了还原论观点。
三、量子力学使得科学思维方式由追求简单性发展到探索复杂性
从经典科学思维方式来看，世界在本质上是简单的。牛顿就说过，自然界喜欢简单化，而不喜欢用什么多余的原因以夸耀自己。追求简单性是经典科学奋斗的目标，也是推动它获取成功的动力。开普勒以三条简明的定律揭示了看似复杂的太阳系行星运动，牛顿更是用单一的万有引力说明了千变万化的天体行为。因而现代科学是用简单性解释复杂性，这就隐去了自然界的丰富多样性。
量子力学初步揭示了客观世界的复杂性。经典科学的简单性是与把物理世界理想化相联系的。经典物理学所研究的是理想的物质客体。它不但用理想化的“质点”、“刚体”、“理想气体”来描述物体，而且把研究对象的条件理想化，使研究的视野仅仅局限于人们自己制定的范围之内。而客观世界并不是如此，特别是进入微观领域，微观粒子运动的几率性、随机性；观测对象和观测主体不可分割性等都足以说明自然界本身并不是我们想象的那么简单。
在现代科学中，牛顿的经典力学成了相对论的低速现象的特例，成为非线性科学中交互作用近似为零的情况，在量子力学中是测不准关系可以忽略时的理论表述。复杂性的提出并不是要消灭简单性，而是为了打破简单性独占的一统地位。复杂性是把简单性作为一个特例包含其中，正如莫兰所说的，复杂性是简单性和复杂性的统一。复杂性比简单性更基本，可能性比现实性更基本，演化比存在更基本。[7]今天的科学思维方式，不是以现实来限制可能，而是从可能中选择现实；不是以既存的实体来确定演化，而是在演化中认识和把握实体。复杂性主张考察被研究对象的复杂性，在对其作出层次与类别上的区分之后再进行沟通，而不是仅仅限于孤立和分离，它强调的是一种整体的协同。
四、量子力学使科学活动中主客体分离迈向主客互动
经典科学思维方式的一个指导观念就是，认为科学应该客观地、不附加任何主观成分地获取“照本来样子的”世界知识。玻尔告诉人们，根本不存在所谓的“真实”，除非你首先描述测量物理量的方式，否则谈论任何物理量都是没有意义的！测量，这一不被经典物理学考虑的问题，在面对量子世界如此微小的测量对象时，成为一个难以把握的手段。因为研究者的介入对量子世界产生了致命的干扰，使得测量中充满了不确定性。在海森伯看来，在我们的研究工作由宏观领域进入微观领域时，我们就会遇到一个矛盾：我们的观测仪器是宏观的，可是研究对象却是微观的；宏观仪器必然要对微观粒子产生干扰，这种干扰本身又对我们的认识产生了干扰；人只能用反映宏观世界的经典概念来描述宏观仪器所观测到的结果，可是这种经典概念在描述微观客体时又不能不加以限制。这突破了经典科学完全可以在不影响客体自然存在的状态下进行观测的假定，从而建立了科学活动中主客体互动的关系。
例如，关于光到底是粒子还是波，辩论了三百多年。玻尔认为这完全取决于我们如何去观察它。一种实验安排，人们可以看到光的波现象；另一种实验安排，人们又可以看到光的粒子现象。但就光子这个整体概念而言，它却表现出波粒二象性。因此，海森伯就说，我们观测的不是自然本身，而是由我们用来探索问题的方法所揭示的自然。[8]
量子力学的发展表明，不存在一个客观的、绝对的世界。唯一存在的，就是我们能够观测到的世界。物理学的全部意义，不在于它能够描述出自然“是什么”，而在于它能够明确，关于自然我们能够“说什么”。
参考文献：
[1]林德宏.科学思想史[m].第2版.南京：江苏科学技术出版社，2004：270-271.
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对量子力学的认识篇4
关键词：识字教学；课外阅读；汉字；生活
“人生识字聪明始”，识字能力是学习能力的基础。《义务教育语文课程标准》强调：“识字写字是阅读和写作的基础，是1～2年级的教学重点。”识字教学是小学语文教学的起点，对学生今后的语文学习会产生深远的影响。如何让学生尽快地多认识一些汉字，迅速扫除读写障碍，使学生“喜欢学习汉字，有主动识字愿望”呢？我认为：识字教学应植根于现实，拓宽学生识字领域，跳出课本，跳出课堂，在社会、生活中提高。
一、寓教于乐，培养识字兴趣
低年级的孩子只有产生一定的兴趣，才会自主识字，见到汉字才会产生识字的欲望。根据低年级学生的年龄特点，进行趣味识字更能激发其识字的欲望与兴趣，使其乐在其中，获在其中。
教师巧妙利用游戏，创设丰富多彩的教学情境使学生乐学，就会将枯燥的识字变为学生爱学的活动，从而达到事半功倍的效果。如，猜字谜、小猴子摘桃子（将生字制成桃形卡片，挂在树上，让学生扮演小猴子，认识哪个字就摘哪个字）、找朋友（音节与字成为一对朋友，你喜欢哪个字就与哪个字交朋友）等。这些游戏与活动穿插在识字教学中，避免了枯燥记忆，培养竞争意识，树立集体观念，训练口语交际能力。在培养多种能力的同时，使学生产生浓厚的识字兴趣。
二、加强听说，让孩子不经意间识字
听、说的语言活动是识字的基础条件，从“听、说起步、开始识字”不失为提高识字量的一种好方法。每天早晨花几分钟时间听读报纸；在学校课余时间听老师同学互相讲讲故事；利用广播电视等传播媒体收听、收看各类节目；另外，平时还可以选购一些优秀的、富有儿童情趣的儿童诗、精美短小的文章的磁带来听……积累新词、妙句。久而久之，学生的语言丰富了，在长期反复听的过程中，一些反复出现的字眼、经常看到的汉字，也在不经意间慢慢认识了，逐渐记住了。
三、联系生活，让孩子广泛识字
学生在生活环境中能接触到很多汉字：同学、亲人的名字；商店的招牌、广告；校园、橱窗、板报上的标语；站牌上的站名等。生活是学生识字的广阔天地。在识字教学中，教师要树立“大语文”观，加强书本知识与生活实际的整合，有针对性地将语文学习引向生活，引导孩子们平时留心观察，随时随地识字，也是提高学生识字量的好方法。如，发发作业本，认认同学的名字；假日与父母逛街，问问广告牌、商店招牌的名字；乘公共汽车，读读站台名称……将孩子的识字与现实生活紧密联系。学生有了自主识字的积极性，认识再多的汉字也不会成为负担，识字量得到了很快的攀升。
四、重视课外阅读，让孩子强化识字
为学生列出课外阅读推荐书目，让学生根据自己的爱好、兴趣，有选择地多读、广读。在读的过程中巩固已学过的汉字，是一种知识的迁移，是兴趣盎然中的再学习，获得“温故而知新”的效果；同时学生在阅读过程中必然会遇到一些不认识的字，想方设法去认识它。久而久之，认识的字越来越多，阅读领域也越来越广泛。阅读领域的广泛，又会促进孩子识字的兴趣，不仅识字量大了，阅读水平也提高了。
五、自制识字本，让孩子自主识字
识字剪贴本是学生开放识字、提高识字量的又一种途径。引导学生将生活中接触较多的商品包装、报纸杂志等生活材料收集起来，通过动手、动脑、整理、编排，剪剪、画画、贴贴，就成了图文并茂的“识字课本”。这样的识字本，把学生学习汉字与现实生活紧密结合，学生运用多种感官参与识字活动。餐前饭后、课间休息，拿出自己的识字本读读认认，与同伴进行比赛，渐渐地，孩子们的识字量大了，词汇也丰富了。
在新课程标准中，识字、写字方面，实行“认写分开”，对低年级学生提出要“多认少写”。促使我们教师去探讨如何挖掘教材、学生、乃至生活的潜力，从而实现这一目标，使我们的学生不仅学会更多的汉字，而且能真正做到：开开心心学语文，轻轻松松学汉字。
参考文献：
对量子力学的认识篇5
【关键词】中医；形神关系；量子力学；精神
【abstract】RelationshipbetweenbodyandspiritoftraditionalChinesemedicineandquantummechanicsareallconcernedwiththestudyofmentalactivity，boththetheoryresearchcanpromoteeachother.RelationshipbetweenbodyandspiritoftraditionalChinesemedicinethink"thebodyistheresidenceofspirit，thespiritisthemonarchofbody"，thinktheunityofspiritandsubstance，consistentwithquantummechanicsCopenhageninterpretationspirit.theChinesemedicinedevelopsthanthequantummechanicstotheresearchofspiritoftheconsciousnesstheoryhavestrongervitality.theChinesemedicinetheorythinksthattheofcosmoshasakindofegocoordinationandtheabilityoftheautomaticbalance.thisabilityproducedspirit，thespiritfurtherstrengthenstheabilityofself-control.thistextthinksthisabilitytoatthebeginningmakethequantumworldheadforaclassicworld，andisthesourceofallthings.
【Keywords】Chinesemedicine；Relationshipbetweenbodyandspirit；Quantummechanics；matter
形神关系是中医研究物质和精神关系的理论总称。中医对精神的形成有明确的认识，并广泛运用于中医实践中。本文主要结合中医和量子力学进一步探讨物质和精神的关系，希望对传统世界的认知有新的突破。
1量子力学简介
量子力学是现代物理学的基础和核心，主要有单个电子双缝干涉实验、活猫死猫问题和量子纠缠等非常规现象。《宇宙的琴弦》第二篇第四章总结单个电子双缝干涉实验时指出：电子从两条缝都通过了，并产生了干涉现象。“一旦确定了电子从哪条缝经过，两缝间的干涉现象也就消失了”，电子像小球一样只产生两道竖纹。唐先一、张志林在《量子力学诠释综论》中全面分析了现有的类量子诠释理论，认为传统的哥本哈根解释最为合理，观测者有不可或缺的作用，即观测者的观测让干涉现象消失了。现在普遍认为是观测者的意识使得量子波坍缩的。所以，认知、意识等精神活动是理解量子力学的关键。
2神的概念和形成
中医将精神活动总称为神，认为形为神之宅，神者形之用，统一了唯心主义和唯物主义。
2.1神的概念
《中医基础理论》认为“狭义之神指人的意识、思维、情感等精神活动”，它是中医研究的重点。刘富林在《形神合一理论的研究》中认为“神，指人体的生命活动，包括精神、思维、意识、情感、心理等变化”。中医研究的神主要指精神活动，也包括意识，和量子力学中的意识息息相关，两者结合定能熠熠生辉。本文的意识、情志和思维等都是指精神活动，是研究量子力学的重要基础。
刘富林在《形神合一理论的研究》中总结指出中医形神合一理论“体现在中医基础理论与临床诊治、养生防病的全过程中”。陈向群在《量子力学视角下的三种意识解释》中对量子力学衍生出来的三种主要意识理论进行介绍，说明了量子力学视角下的意识处于假设阶段，毫无应用价值。所以，中医形神关系比量子力学产生的意识理论有更强大的生命力。
2.2神的形成
《中医基础理论》认为“无形则神无以附，无神则形无以活；形为神之宅，神为形之主。形神统一是生命存在的根本保C”。这里的形“指人体的形体，包括脏腑、经络、气血、津液等构成形体的物质”（刘富林《形神合一理论的研究》）。中医的形神观告诉我们：精神离不开物质，物质是精神生成的基础。
《中医基础理论》将狭义之神分为五神、情志及思维活动。《中医基础理论》认为：“五神，即神、魂、魄、意、志，是对人的感觉、意识等精神活动的概括。”五神分属五脏，即“心藏神，肺藏魄，肝藏魂，脾藏意，肾藏志”（《素问・宣明五气》）。七情指喜、怒、忧、思、悲、恐、惊，七情中的五志分属五脏，心在志为喜，肝在志为怒，肺在志为忧，脾在志为思，肾在志为恐。《中医基础理论》认为“脏腑精气对自然环境与社会环境的各种刺激作出应答，便产生了意识、思维、情感等精神活动”，这里的脏腑指五脏六腑。《中医基础理论》认为“脏腑之精，指脏腑所藏的具有濡养、滋润本脏腑及其所属的形体、官窍等作用的液态精华物质。”《中医基础理论》认为“气是人体内活力很强运动不息的极细微物质，是构成人体和维持人体生命活动的基本物质之一。”综上所述，精神是由五脏六腑中属于精和气的物质共同作用产生的。五脏分属五行，分别与六腑相表里。《中医基础理论》认为“五行，即木、火、土、金、水五类物质及其运动变化”。五脏六腑的精气各不相同，分属木火土金水的五类物质。五行之气的太过不及都会影响精神活动，如“肝气虚则恐，实则怒”，“心气虚则悲，实则笑不休”（《灵枢・本神》肝气即木气，心气即火气）。五行平衡是正常精神活动的保证，精神的产生离不开水火金木土五类物质的协调运作。
量子世界存在着不确定性，物质可以同时存在多个地方，这决定了物质之间的相互作用也存在着不确定性，那么生成的精神也将变化无常。中医形神观告诉我们：日常的精神世界和量子世界是相互排斥的，这符合物理实验。
2.3心在精神活动中的作用
中医认为在所有的精神活动中，心起到了控制和调节作用，而西医认为这一功能是脑。杨涛、赵明镜等在《“心主神明”的内涵及现代科学依据》从心脏的内分泌功能与脑的功能密切相关、心血管疾病与精神状态、心血管疾病与认知功能障碍等5个方面对心主神明进行了验证。朴顺天在《心神为体，脑神为用》中总结认为“心就是神明所出之根，脑不主神明，而是神明流注的地方”。简而言之，心就是中央处理器，脑就是存储器。从目前研究进展看，心在精神活动中确实发挥了控制和调节作用，这进一步说明了中医形神关系并非无根之木。
《灵枢・本神》对思维的过程进行了概括“所以任物者谓之心；心有所忆谓之意；意之所存谓之志；因志存变谓之思；因思而远慕谓之虑；因虑而处物谓之智”。这句话说明了心是认识事物的关键，而今所有理论都忽视了认识事物这一能力。量子世界的不确定性决定了由它构成的世界也将不确定，这样的世界是无法认识的。所以，认识事物涉及到量子世界向经典世界的过渡，是一项非常重要的能力，希望理论界能够重视。
3形神关系的重要意义
《素问・六微旨大论》中有“相火之下，水气承之；水位之下，土气承之；土位之下，风气承之；风位之下，金气承之；金位之下，火气承之；君火之下，承之”的亢害承制现象，即本气亢盛，相克之气就会承接克制。《素问・至真要大论》中有“有胜则复，无胜则否。”这些都说明了五行之气根据相克规律有自我协调、自动平衡的能力。这种自我协调、自动平衡的能力可以作为宇宙初期从量子世界向经典世界过渡的原动力，也应该是精神活动的开始《中医基础理论》认为“神既由精、气、血、津液等作为物质基础而产生，又能反作用于这些物质。神具有统领、调控这些物质在体内进行正常代谢的作用”；“脏腑精气产生神，神通过对脏腑精气的主宰来调节其生理机能”；“神的盛衰是生命力盛衰的综合体现，因此神是人体生理活动和心理活动的主宰”。物质的协调运作生成精神，精神又控制促进物质的协调运作，精神与物质的关系比形神统一更加复杂。这种协调平衡能力在人体中变得更加强大，过犹不及，人的情志反应太过又会扰乱气机的正常运行，这一情况《黄帝内经》也多有描述，本文不做进一步讨论。
杨涛、赵明镜等在《“心主神明”的内涵及现代科w依据》认为，“‘神’指事物的本质属性，是主宰事物运动变化、兴衰存亡的根本因素”。精神生于物质，高于物质，是物质间的固有属性。《宇宙的琴弦》描述了弦理论中的宇宙有10个维度，9个空间维和1个时间维。神可能是宇宙中更高的维度，它将万物联系起来，产生了天人合一理论，存在着非定域性，比量子纠缠现象更加复杂。
中医形神关系支持意识对物质作用的这种观点，符合哥本哈根解释精神。那么在人类进化史、宇宙生成史和时空概念中都必须加入意识。本人能力有限，到此已是黔驴技穷，能引起大家的重视也就心满意足了。
【参考文献】
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对量子力学的认识篇6
识字是我们进行学习的基础，可见识字在教育教学中的重要性。但是由于小学生的认知规律特点，认识大量的字对于孩子来说不符合孩子的思维方式，所以识字教学就成了小学语文教学的难点。然而大多数教师在教育教学中选择教学的方式方法不适合小学生的认知能力，在引导学生识字时，学生往往会产生厌倦，对识字失去了兴趣，导致小学生的识字效率低下。这就要求作为语文教师的我们在进行语文识字教学中，要采取适合学生认知规律的方式方法进行教学，调动学生识字的积极性，激发学生学习汉字的兴趣，是学生能够积极主动参与到识字的情境之中。面对着这些情况，该怎样才能够提高学生的识字效率呢？
一、充分利用游戏引导学生识字
小学生，尤其是低年级的学生，年龄较小，年龄特点决定了孩子们自制力弱，注意力不能够长时间集中，这又成为识字教学要面对的问题。字得认还不能一味的认。因为一味的认字，孩子有自己的年龄特点，效果绝对不会理想。在教学中我们要根据孩子的天性进行教学，充分利用孩子爱玩的天性，把识字和游戏结合起来。通过学生喜欢的游戏吸引注意力，使课堂气氛活跃，在活跃的氛围中孩子们对识字也有了兴趣，积极性无形之中就被调动起来了，识字效率自然就高了。
二、将识字与生活紧密联系在一起
我们都知道无论是哪一科目的学习都是和生活紧密相连的，尤其是语文学习。所以在教学中我们可以通过把识字教学与生活紧密联系起来，让学生在生活中学习汉字，认识汉字，这样对于提高学生识字效率的提高会有积极的影响。所以作为语文教师在进行识字教学时，要尽量创设生活中常见的教学情境，把学生带入到生活情境之中，从而使学生的学习汉字的兴趣大大提高了。这种方法还可以交给家长，家长在和孩子外出的过程中，随时随地都可以看到熟悉的汉字，这是让家长引领孩子认识标签上的汉字，车站上的汉字，孩子在和家长外出的过程中即使身心的到了愉悦，还学到了汉字，要知道这可是“额外收入”。
三、引导学生识字，识字方法要多样
在进行课堂教学引导学生识字时一定要根据孩子的实际情况，选择多样的识字方法进行。比如教学形近字时，可以采用加一加，减一减，添一添的方法，像“人”的变化：大个“大”的变化：犬太天。像这样的字还有很多，在这样的变化之中，学生的学习兴趣被大大的激发出来，同时对于汉字的记忆也不再是死记硬背了。
四、鼓励学生识字，切莫忽视表扬和鼓励
每个人都爱听好话，小孩子更是这样。他们更希望得到老师的赞扬，可能一句赞扬，就有可能成为改变学生学习动力的源泉。所以我们在识字教学中，一定要把表扬和肯定重视起来，使学生感受到学习汉字是一种乐趣，让学生首先得到心理上的满足，其次学生学习汉字的积极性也被充分的调动起来了。尤其学生能够主动学习课本以外的汉字时，教师更要利用好这样的机会给孩子充分的表扬与鼓励，使其他的学生也感受到学习带来的乐趣。
对量子力学的认识篇7
新课标对低年级的阅读作出了如下要求：“1.喜欢阅读，感受阅读的乐趣。2.学习用普通话正确、流利、有感情地朗读课文。3.学习默读，做到不出声，不指读。4.借助读物中的图画阅读。5.结合上下文和生活实际了解课文中词句的意思，在阅读中积累词语。6.阅读浅近的童话、寓言、故事，向往美好的情境，关心自然和生命，对感兴趣的人物和事件有自己的感受和想法，并乐于与人交流。7.诵读儿歌、童谣和浅近的古诗，展开想像，获得初步的情感体验，感受语言的优美。8.认识课文中出现的常用标点符号。在阅读中，体会句号、问号、感叹号所表达的不同语气。9.积累自己喜欢的成语和格言警句。背诵优秀诗文50篇(段)。课外阅读总量不少于5万字。10.喜爱图书，爱护图书。”可见新课标对低年级学生的阅读作出了非常详细和具体的要求，培养低年级学生的阅读习惯也就成了小学语文教师语文教学中的一个重要内容。那么，如何培养低年级学生的阅读习惯呢?笔者根据自己多年的教学实践经验，认为主要应该从以下几个方面进行培养。
(1)培养孩子的识字能力。平时我们往往只注重孩子是否在阅读书籍，其实如果孩子的识字量达不到一定的数量，对他们来说阅读就成了一个非常困难的事。新课标对低年级学生的识字也作了具体要求：低年级学生应该认识1600～1800字，其中会写800～1000字。多数孩子在幼儿园都认识一些简单的字，但比起这个数字，还是少得太多。因此，低年级的识字教学就显得尤为重要，而且任务也非常繁重，如果我们的教师把握不好，就可能完不成任务，也就影响了孩子今后升入高年级后的阅读能力。对孩子的识字问题，教师必须有一个非常明确清晰的认识，因为任何一个孩子的识字能力和识字数量都是不同的，所以教师必须了解班级学生的个体差异，然后针对不同学生作出不同的识字目标。
(2)由易到难，由浅入深。对低年级学生的阅读需循序渐进，首先可以让学生阅读一些比较简单的故事，或者读一些小诗，字数要少，内容要有趣。一旦学生掌握了一定的阅读能力后，建议不要再经常给孩子提供图画书，因为过量使用图画书会影响到孩子的认字能力，这时我们可以给孩子准备一些文字较多但非常有趣的书籍，由教师指导他们阅读，并随时给孩子提供帮助。
(3)教师应该建立学生的阅读档案。对低年级学生，为了更好地了解和追踪孩子的阅读情况，教师必须建立孩子的阅读档案，如哪些孩子读了些什么书，在读这些书的过程中还存在哪些问题等。因为现在的孩子在家里很多父母也对孩子的阅读有相应的要求，因此教师应该与家长相互配合，了解孩子的阅读情况。例如填写阅读记录表，让家长了解孩子在校的阅读情况，同时通过记录表教师也了解到了孩子在家的阅读情况，这样家校配合，教师方能正确引导孩子进行阅读。
对量子力学的认识篇8
关键词：耗散结构 时间 认识论 自然观
耗散结构理论的创建者普里戈金对时间的新探索，不仅具有自然观上的重要意义，而且具有科学认识论上的重要意义。
一、时间对称破缺：认识与生命特征相联系
时间，是一个基本的哲学范畴，也是一个基本的科学范畴。它与科学思想的演进密切相联系，也与认识论的发展密切相联系。
在经典科学的可逆的钟表时间观支配下，自然界被描述成一个量的世界、几何的世界，自然界是钟表，动物是机器，人只不过是更精妙的高级的会学习的机器。那时代的一部分思想家提出，学习是从感觉经验中来的，除了感觉经验之外，一切都不可知。另一部分时代思想家则认为，这台机器中已先天地装有某种概念程序，从而可以接纳跟这种内存程序相容的东西。康德则明确提出了“先验时间”是认识得以发生、发展的一个基本前提。
进入19世纪，终于出现一系列关于自然演化的理论。热力学第二定律，把不可逆的演化、时间之矢问题提到了醒目地位。在普里戈金看来，20世纪以来的一系列科学进展，特别是基本粒子的不稳定性的发现，现代宇宙学演化观念的发展，以及非平衡成为有序性的基本因素的发现，都标志着时间的再发现。所谓的时间的再发现即时间对称破缺、不可逆性作为自然界的一种建设性因素的发现，这标志着一种新的科学认识论观点的产生。
在对时间的新探索中，普里戈金导出了一个内部时间。一个系统的内部时间本质上不同于从钟表上读出的外部时间，但其与某个态相联系的平均“年龄”与钟表上读出的时间的数量相同。一旦得到了内部时间，就有一个时间对称破缺变换，从而把热力学第二定律表述为一个选择原则。
当普里戈金以“更带有认识论色彩的说明”来阐述上述科学发现的意义时，他认为：“测量过程相应于人与其周围世界相互作用的一种特殊形式。要对这种相互作用进行更为详细的分析，必须考虑到，活的系统，包括人，有一个破缺的时间对称性。”“时间不仅仅是我们内部经验的一个基本的成分和理解人类历史（无论是在个别人，还是在社会的水平上）的关键，而且也是我们认识自然的关键。”（［1］，pp.209—214）当然，“这并不是说，我们必须恢复主观主义的科学观；而是说，在某种意义上，我们必须把认识与生命联系起来。”（［1］，p.5）
从相对论、控制论到宇宙学，都接触到了时间的对称破缺，不可逆性对于科学认识和认识论的意义。相对论中，时间与认识有关；爱因斯坦还注意到：如同拍电报那样，“这里重要的是，发送信号在热力学意义上是一个不可逆的过程，是一个同熵的增大有关的过程（然而，按照我们现在的知识，一切基元过程都是可逆的）。”[2]维纳写道：“能够和我们通信的任何世界，其时间方向和我们相同。”（［3］，p.35）霍金试图论证热力学时间箭头、心理学时间箭头和宇宙学时间箭头的一致性，他写道：“我们必须按熵增加的次序记住事物。”[4]
普里戈金通过耗散结构理论的新成就，比较深入地探讨这一问题。他认为，热力学第一定律表述为一个选择原则表明，时间对称破缺意味着存在着一个熵垒，即存在不允许时间反演不变的态。如同相对论中光垒限制了信号的传播速度一样，熵垒的存在则是通信有意义所必需的。无限大的熵垒保证了时间方向的唯一性，即保证了生命与自然的一致性，使认识成为可能。换言之，人之所以能认识世界，是因为天人相通、人跟世界的时间之矢一致。
生命系统是耗散自组织系统，是有内在生命节律的过程系统。生命即使是最简单的单细胞生物，也正是借助这种内在的生命节律机制，从而内在的对时间有方向性感觉。对时间方向性的理解，随着生物组织水平的提高而提高，很可能是在人的意识中达到最高点。而且，耗散自组织系统具有历史和分叉，通过某种滞后返回时表现出某种对历史的“记忆”。从认识的角度看，这些也正是主体能够认识客体、主观时间得以反映客观时间的物质过程基础。没有这种基础，那么，如同白板说终将导致不可知、而先验论只能停留在认识此岸一样，认识论就无法解决认识发生问题。
康德正确地指出了时间对于认识发生的重要意义，但他采取的是经典科学的时空观，只能把它说成“先验形式”，停留在认识的此岸。玻尔在思考认识的发生问题时强调，存在一些原始概念，这些概念并不能认为是先验的，但是每种描述都必须被表明是和这些原始概念的存在相容的。普里戈金认为：“生命系统具有对时间方向性的感觉……就是上述‘原始概念’中的一种。没有它，任何科学，不论是关于动力学中可逆时间行为的科学，还是关于不可逆过程的科学，都是不可能的。因此，耗散结构理论最使人感兴趣的方面之一就是：我们现在能在物理学和化学的基础上发现这个时间方向性的根源。这个发现反过来又以自洽的方式证明我们认为自己所具有的对时间的感觉是合理的。”（［1］，p.6）
普里戈金对时间、生命和认识关系的见解，有助于进一步深化我们对时间范畴的本质和科学认识论的探讨。
二、人在自然之中：既是参与者又是观测者
主体和客体是认识论的一对基本范畴，也是科学认识论的一对基本范畴，主客体关系是规定科学认识的各种关系中的基本关系，并构成科学认识的基本内容。
现代科学的发展，不再如同经典科学那样试图把物质世界描述成一个我们不属于其中的分析对象，即不再认为科学认识中主体完全可以与客体分离、可以超然于客观世界之上。
在相对论中，光速是一切信号传播的极限速度。这里意味着认识主体在认识客观世界时可以利用的资源是受到约束的，因而认识者是处于被认识的世界之中来认识世界的。普里戈金认为，这个事实赋予物理学以一个“人类学”性质，但是这并非意味着它是一种“主观的”物理学、是我们的偏爱和信念的结果，而是带来一种把我们认作是我们所描述的物理世界的一部分的内在约束，我们对自然的认识仅仅当它是来自自然之内时才会成功。
在普里戈金看来，量子力学更彻底地动摇了经典物理学基础，更尖锐地涉及到主客体关系问题。按照量子公设，观测过程是一个微观客体同测量仪器相互作用的、不可分割的整体过程，观测的现象是一个完整不可分的现象，然而观测过程同理论分析的目的又要求把被观测的客体和观测仪器区分开来。从不可分的现象中得出不依赖于认识主体又不依赖于认识手段的关于客体的知识是否可能，成为量子理论面临的困难，涉及到深刻的科学认识论问题。
对此，玻尔以著名的“互补原理”作出一种认识论概括。普里戈金也认为：即使在物理学里，也象在社会学里一样，用玻尔的名言来说，我们“既是观众又是演员”。结合自己的科学探索，普里戈金进一步提出了内在包含“历史因素”的一个科学认识模式。这一模式认为，人——作为嵌入物理世界的宏观存在物，他反映物理世界的过程可以概括为：
观察者─────动力学
（区分将来与过去）
不可逆性
│
时间对称的破缺────耗散结构
普里戈金认为，这个认识模式跟皮亚杰的发生认识论是相通的。他同意皮亚杰的观点：认识既不是先天预成的，也不仅仅是环境单向作用的结果，而是循环往复的主客体相互作用的建构过程；主体的认知结构产生于一种有效的内部结构，经过主体对客体的同化和顺应而逐渐建立起来。
按照这个模式：观察者，作为一个有生命的体系，即一个开放的极其复杂的自组织系统，他能够推断将来和过去的区别。他测量坐标和动量并研究它们随时间的变化，这就使他发现不稳定的动态系统以及其他内在随机性和内在不可逆性的概念。一旦有了内在不可逆性和熵，就遇上了远离平衡系统中的耗散结构，就能理解观察者的时间定向的认识活动。
实际上，当把这一模式跟科学发展联系起来时，这个模式又是对科学发展的一种认识论概括，即科学首先认识到经典动力学，进而认识到不可逆性，正是在这个基础上才发展到对耗散结构的认识，从而重新发现了对称破缺的不可逆时间，于是引起了科学图景、科学方法和科学认识论的转变，形成了新的科学观念。
在普里戈金看来，这不是从逻辑上导出的结论，而是考虑了人作为一个远离平衡世界中的宏观存在物，是一个远离平衡的宇宙这个“宇宙学事实”的结果。“而且这个模式的根本特点在于它不对描述的任何基本方式作什么假定，每一个描述层次都隐含着另一个层次，也被另一个所隐含。我们需要的是多层次，它们都联系在一起，任何一个都不要求突出。”（［5］，p.358）
现代科学表明，这至少是一个3层次的描述。第一层次是经典动力学层次。在时间可逆的意义上，量子论也属于这一层次。第二层次是由热力学特别是热力学第二定律所表述的过程或不可逆层次。第三层次是可以成为相干进化系统或耗散自组织层次。而且，各层次并非截然割裂。恰恰相反，它已把某种统一的特点带进了自然科学、首先是物理学之中。
这几个层次不能互相归结，但是互相影响。活的有机体是远离平衡的耗散自组织系统，这就决定了我们的认识是一种系统与环境的相互作用，决非是一种机械的反映。而且，我们始于宏观级别的描述，对外界的认识、测量结果，特别是譬如对微观世界的测量和认识，都会在某点反过来影响我们的宏观级别的描述，因此不同级别的认识是互相影响的。
近代科学以超然于自然的态度来理解自然，力图把自然归结为简单的、由少数几个“永恒”定律统治着的、只有量的差别的抽象世界，认为局部分析就正好反映了这整个世界，人的认识也因此一蹴而就。而现代科学揭示出人是嵌入自然界来认识自然的，自然界整体上是一个复杂的、多层次的、不断演化的、质上千差万别的现实世界，人们对自然局部的、某个层次的有选择的探索并不能穷尽整个世界，人的认识不可能一劳永逸，亦是历史演化着的。
总之，经典的客观性已成昨日黄花，主观主义的科学观也不可取，只有把不可逆观点即演化发展的观点彻底贯穿在科学活动中才能真正理解人——既是参与者又是观测者——的科学认识，从而才能既坚持认识的客观源泉又高度重视主观和客观、主体和客体的相互作用。
三、科学观测：动力学描述和热力学描述，不可逆与可观测
科学观测是科学认识中涉及主客体关系的一个重要问题，从近代科学到现代科学，人们对科学观测的理解发生了深刻的变化。
经典动力学描述了一幅轨道的、可逆的世界图景，其中初始条件可以任意规定，任何状态都可以达到；轨道一旦给定了，就永远给定了。任何事物都是给定的，同时任何事物也是可能的。于是，一切都是确定不移、秩序井然的，一切都是可观测的、可知的。拉普拉斯精灵，成为动力学描述外推的一个重要的标志。
随着热力学的兴起，出现了热力学的不可逆图景与动力学的可逆图景冲突。玻耳兹曼试图把轨道物理学扩展到包括热力学描述的情景，运用概率方法实现从热力学平衡态的微观层次向宏观层次过渡来协调这种冲突。他的重要结果是，熵的不可逆性的增加会逐渐忘记任何初始非对称性，总是趋向于概率的增加。他的研究，使得概率的概念第一次起了根本的作用。
玻耳兹曼在取得巨大成功的同时也遇到困难，吉布斯考虑以完全的分布函数代替速度分布函数以避免有关困难时未获成功，这促使他得出“不可逆性的主观主义观点”，把不可逆性看作是观测者感官的不完善造成的假象，是知识的缺失所造成的错觉。他给出的著名“墨水”例子认为，宏观上好象是不可逆的过程，微观世界里系统保留大量的墨水分子进行着无规的随机运动。似乎这才是分子的真实运动，而所谓的系统宏观的不可逆性，只不过是由于过程中观测者感官的不完善造成的错觉。
现代科学进一步埋葬了纯客观观测的偏见，把以前隐含的矛盾突出起来，特别还从观测的角度涉及到可逆和不可逆、动力学描述和热力学描述的矛盾。量子力学中，如玻尔所强调的，每个测量内在地都是不可逆的，测量记录和放大，又总是和光电吸收或发射这样一些不可逆事件相关连的。然而，量子力学描述本身，系统的状态由动力学方程中的波函数决定，这里是可逆时间，本身是不能描述测量的不可逆性的。事实上，一般而言，如同维纳曾指出的，所有的测量本身都是一个不可逆过程。（［3］，pp.33—34）
面对量子力学中方程的可逆性和测量的不可逆性构成的佯谬，一种观点认为，量子论把观测者引入了微观认识过程，导致了量子认识的主客体不可分，从而在认识对象和结果中把观测者的主观因素不可剔除地包括在内。有人说，量子力学取消了主客体之间的区分。冯·诺意曼的“测量理论”中，没有“抽象的自我”参与整个量子测量过程作“最后的一瞥”，量子状态的测量就不能最终地完成。在普里戈金看来，这是把自然界看作一个可逆世界的产物：“这符合我们已提到的那种一般准则，即不可逆不在自然界中，而在我们当中。在现在的情况下，正在从事观察动作的感觉的主体决定了从纯态到混合态发生的转变。”（［1］，p.65）
传统上，面对动力学描述和热力学描述的令人烦恼的矛盾，人们把前者作为基础描述，而把后者看作是附加在前者上的近似，更有把热力学第二定律看作是主观的或拟人的。玻恩断言，不可逆性是把无知明显地引入到基础（动力学）中去的结果。爱因斯坦则写道：“在物理学的基本定律中没有任何不可逆性，你必须接受这样的思想：主观的时间连同它对‘现在’的强调，都是没有任何客观意义的。”（［1］，p.174）
与此相反，在普里戈金看来，从今日的基本粒子物理学、生物学到宇宙学，不可逆性都展示出某种比上述看法更为基本的作用。他写道：“我相信，已经取得的主要进步是：我们开始看到，概率性并非一定和无知连在一起，决定论描述与概率论描述间的距离并没有爱因斯坦以及其绝大多数同时代人所认为的那样大。”（［1］，p.174）
现代物理学中，一个算符的本征函数描述系统的状态，其本征值即该算符代表的物理量，也就是可观测量。普里戈金尝试定义一个微观熵算符m，它与刘维算符l不可对易，相应地定义“微观熵产生”：－i（lm－ml）＝d≤0。这里，要么考虑刘维算符的本征函数以便决定系统的动力学演化，要么考虑微观熵算符以便决定系统的热力学演化，但是不存在两个非对易算符所共有的本征函数。这个对易量引申出来动力学描述和热力学描述之间的互补性，这里也涉及其数值是不能同时确定的可观测量。
而且，熵算符与刘维算符根本不同。刘维算符作用在一个与纯态相对应（即与一个完全确定的波函数相对应）的密度矩阵上时，使系统处于一个纯态（即对应于一个十分确定的波函数）。而熵算符不再保持纯态与混合态之间的区别（或波函数与密度矩阵之间的区别），即纯态与混合态之间的区别不再是可观测的。
当进一步把热力学第二定律表述为一个选择原则时，即断言对称破缺变换导出两个时间方向，其中只有一个方向是物理上可以实现的。引入这种变换的系统叫做“内在随机系统”，选择原则也有效时可叫做“内在不可逆系统”，概率在此获得了内在的意义，并非主观或无知的代名词。可见，对于一个系统，或更一般地，对于自然界，某些状态是被严格禁止的，既不会自发发生，也不会由我们制备出来，而被容许的态则与一个概率测度联系起来。同时不可逆性也不是主观的或无知的结果，而是一种新的深藏在空时结构中的非局域性的表现。
从静态的即时间可逆的观点看待科学观测，总是在认识的此岸和彼岸、主体和客体之间跳跃或截然两分。而只有把演化的观点即不可逆的观点引入科学观测，才能理解联系着主体和客体的辩证法的科学观测。
四、科学认识的演进：共鸣与涨落放大
关于科学和科学认识的演进，科学史研究中有内史论和外史论等不同的研究角度，在现代西方科学哲学中更是研究重点。普里戈金也运用关于时间不可逆的科学成果，把科学系统放入社会文化的环境之中，从系统演化、系统与环境的相互作用方面探讨了这个问题。
按照在时间不可逆性基础上建立的耗散结构理论，对于耗散自组织，涨落可能引起系统功能的局部改变，但也可以得到整个系统的响应，涨落放大，使得整个系统的结构的发生改变，反过来又决定了未来的涨落的范围。这可表示为：
结构─────-功能
│
│
──涨落──
普里戈金认为，它不仅是理解自然演化的一个基础，而且也是理解社会和文化演进的一个基础。这也正是他讨论科学认识发展的基础。
近代科学认为，自然的奥秘在于自然是简单的、可用数学表述而且只有一种这样的数学语言，通过实验对自然的发问，从而就能通过局部发现自然的全局真理。某个革命的世界概念，也许是给实验战士们以坚强信念和有力论据使他们能坚持反对先前形式的唯理主义所必需的。形而上学的信念也许是把手工工匠和机器制造者的知识变成对自然进行理性探讨的新方法所必需的。科学就是这样与自然对话并一往无前的。
但是，普里戈金指出，这是一种线性时间链的科学认识发展观，如果仅仅以此去解释近代科学的兴起，就造出了一个“科学发祥的神话”。按照这种说法，近代科学就是单一的理性的胜利，自然就是一台线性时间的钟表机械。实际上，忽视了整体上占统治地位的文化气氛，很难解释近代科学何能冲破宗教神学的桎梏。他认为，近代科学和神学说教之间，必定有某种共鸣，才有涨落放大，获得突破。首先，钟表世界是一个隐喻，它暗示存在一个钟表匠上帝，即自然的理性主人。其次，一个更深层的联系是，近代实验科学与希伯来和古希腊的西方文明之间的某种“基本”联系的问题。怀特海认为这种联系处在本能信念的水平上，即“基督上帝实际上是被召唤来为世界的可理解性提供基础的。”（［5］，pp.86—87）科学家和神学家尽管有严重冲突，但还是令人不可思议地联合起来，努力把自然描述成一个没有思想的、被动的机构。科学的发祥，可以看作是这个特殊复杂性的产物，该复杂性在中世纪建立起经济、政治、社会、宗教、哲学和技术各因素之间共鸣和放大的条件。
科学思想是社会文化的一部分，与社会文化相互作用，结果对两者的发展都会产生深远的影响。德国人赫姆霍茨、迈尔、李比希，分属不同领域，严格意义上谁也不是物理学家，他们何以得出呼吸以致整个世界都是由某个“基本当量”关系即能量守恒原理统治着呢？这里不能不看到德国文化传统的影响。例如，赫姆霍茨就公开承认，能量守恒原理不过是所有科学赖以建立的一般先验条件在物理学中的体现。反过来，能量守恒原理的深远文化影响，导致了把社会和人看作是转换能量的机器。傅立叶热传导定律的发现，在法国和英国却成了不同历史道路的起点：在法国，拉普拉斯决定论美梦难圆导致了对科学的实证主义分类；在英国，追求科学统一性开创了对不可逆理论的渐次表达。陨石被从维也纳博物馆中扔出去，是因为在太阳系的描述中没有它的位置。化学钟的发展可以追溯到19世纪，可是它似乎与均匀地衰退到平衡态的思想相矛盾，于是它在当时的文化环境中没有引起注意，反而被压抑了。
社会文化并不只是影响科学思想的被接收与否，还通过相互作用、涨落共鸣的方式影响科学认识方法的内容，影响科学思维的方式。麦克斯韦采用概率方法来描述复杂现象时，受到凯特尔关于社会学“平均人”著作的影响。玻耳兹曼深受“达尔文世纪”的感染，立志成为“物质进化的达尔文”，致力于导出熵的力学解释。普里戈金认为，1920年德国的非理性运动，作为因果性决定论、约化论以及理性等这样一些经典科学所认同概念的对立面，却被认为是体现了自然界的基本非理性，构成了量子认识的文化背景；爱因斯坦把不可逆性看作一种幻觉，似乎与他以超然于现实之上的态度来对待科学有关。而且，他自己之所以对时间的探索一往情深，提出对时间的新理解，也跟自己的经历和所处的文化气氛有深层的联系。
正是把科学放入整个文化背景中，考察文化环境在科学认识中的积极作用，把它看作一个有创造性的时间过程，普里戈金对库恩的“科学革命的结构”提出了批评。他认为，在大学里，研究工作与对未来的研究人员的培养教育结合在一起，在这样的大学里考虑问题时，科学活动和库恩的观点相当一致。“而如果作为一般意义上对科学的描述（这导致关于知识一定是什么的结论），库恩的分析就可以被约化为科学发展的实证主义概念的一种新的心理社会模式，就是说，越来越专门化和间隔化；‘常规’科学行为和‘严肃’‘沉默’的研究者（他决不在有关他的研究的总意义的‘一般’问题上浪费时间，盯住那些专门化的问题）的行为等同；以及科学发展对于文化、经济和社会问题的基本独立性。”（［5］，p.367）他认为，按照库恩的范式—危机—新范式模式，科学团体习以为常地向自然发问，最终自然难以回答时出现了危机，引起了革命。这样一来，隐藏在科学革新后面的推动力倒是科学团体的强烈的保守行为。
普里戈金指出过去一百年的科学发展中，一些危机与库恩给出的描述相当一致，但科学家们并未深究过这些危机，例如，发现基本粒子的不稳定性和发现演变中的宇宙就是例子。而可逆世界和不可逆物理学的关系，没有表现出“明显的”连续性，而是那种包含着种种难题的隐蔽式的连续性。这些难题一直被许多人斥为不合理、不真实，却又被一代又一代的人们重新提出来。在这里把不可逆性纳入物理学的新进展，并非是某种全然“意外”，而是“清楚地反映出科学的内部逻辑和我们时代文化和社会的发展脉络。”
总之，“文化上的由来不能作为全部答案，但也不能被排斥，我们必须把关于产生科学概念的‘内部’和‘外部’决定因素间的复杂关系结合起来。（［5］，p.369）
五、时间的再发现：自然观和科学认识论
一般而言，科学哲学将自然观、本体论、客观规律、哲学基本问题等排斥在研究对象之外，将哲学研究限于认识论、方法论的范围，甚至仅仅归结为语言和逻辑分析。这是康德二分法的传统。实证主义要把科学上最富有成果的东西和“真”的东西区分开来，借以克服经典科学中蕴涵的经典理性的困难。马赫认为，科学帮助我们去组织我们的经验，它导致一种思维经济。维也纳学派一方面赋予科学以裁决一切实证知识以及保持这实证知识有效所需的哲学权力，使所有理性知识和问题都合理地服从科学。另一方面，哲学的目标是分析科学方法，把理论公理化并清晰地表达出来，哲学这个科学的科学就仅是科学的一种工具。
普里戈金对此评论道：“我们不想缩小这种探讨的益处，但是我们这里关心的问题却大不相同。我们的目标不在于阐明已知的知识或把它公理化，而是要填平这种知识中的某些基本鸿沟。”（［5］，p.140）这就是要在重新发现时间的基础上，开创人和自然的新对话。
当代科学的进展，使普里戈金得出结论，我们正在形成一种新的自然观，存在和演化二者可以归并到一个单一的不矛盾的观点中去。我们的自然观正在经历着根本性的变化，向着多重性、暂时性和复杂性的变化。而正是自然观迅速变化这一事实，“表明智力结构在我们的实在的概念中起着重要的作用。”（［5］，p.349）自然观、认识论总是难分难解的，脱离自然观的认识论是难以想象的，同样地，脱离认识论的自然观也是不可思议的。时间，联系着自然观也联系着认识论。这正如爱丁顿指出的：“在任何要把属于我们自然界的精神方面和物质方面的经验领域联结起来的企图当中，时间都占据着关键的地位。”（［5］，p.347）
近代科学成功地开创了人向自然发问、强迫自然回答的单向的人与自然的对话，却疏远了人和自然的关系；坚持以“自然真理”反对“天启真理”的布鲁诺的“单一的、无限的、不动的……它不产生自身……它是不可毁灭的……它是不可改变的”宇宙观，却又意味着人和自然分裂的二元真理。经典科学带来的是变化世界和永恒世界的分裂，人文文化和科学文化的隔离，于是如同柯莱伊所说：这意味着两个真理或根本没有真理。（［5］，p.72）”
当康德、拉普拉斯以宇宙演化论告别上帝，就开创了自发的自组织的宇宙观。但是，牛顿科学、经典动力学仍然至高无上，这个没有时间的世界仍然需要“第一推动”。谁来代替上帝的位置？康德响亮回答：人为自然立法。人现在代替了上帝。康德还论证了：现实可分为现象的层次和实体的层次，前者对应着科学，后者对应着伦理学。因此，经典科学是对的，人类与科学所描述的现象世界的疏远也是对的。近代科学是绝对真理，现在的问题倒成了人为何能认识这个绝对真理。于是他又开辟在认识范围内去寻找科学成功的原因的先河。近代科学是绝对真理，再也没有必要去探讨科学成果的哲学意义了。这些成果不会导致任何真正新的东西；哲学的主体是科学认识，而不是科学的成果。一个自组织的会出现新事物的宇宙，却又成为一个终究不会出现新事物的宇宙。于是，康德的哲学为两个世界、两种文化鸿沟的扩大再一次推波助澜，既明确地表达了经典科学的内容，也反映了经典科学的理想。
黑格尔不满意康德的自然观和认识论的二分，认为这种二分法终将导致不可知论。他主张，自然观和认识论是同一的，并不是人为自然立法，而是某个“绝对精神”为自然立法，而且它就是自然的法，它的“异化”和外部表现就是自然界，自然界的发展也就是“绝对精神”自我发展的外在表现。因此，自然界就决非是全然被动的、被组织的。为了构造自己的理想，黑格尔以思辨代替实证，以猜测的联系来代替现实的联系。黑格尔的自然哲学的非时代科学气质，当然决定了它将为时代科学所反感。
不过，到了19世纪中叶，无时间的、可逆的图景已不再独揽天下，随着天文学、地质学、特别是热力学和进化论的进展把演化带进了自然图景中，尽管这是一个进化和退化相互矛盾的图景。正是在时代科学基础之上，并批判地吸取了哲学史上的积极成果，才有了如同普里戈金所说的：“自然史的思想作为唯物主义的一个完整部分，是马克思所断言，并由恩格斯所详细论述过的。……对他们来说，认识自然就意味着把自然界理解为能产生人类和人类社会的自然。”这是“自然界的历史发展的思想”。（［5］，p.305）也只有在这种思想的基础上，才可能真正阐释自然观和认识论的统一性。
普里戈金写道：“否定时间（就是说，把时间归结为只是某个可逆定律的展开）就是放弃定义一种自然概念的可能性，这种自然概念和那种认为自然生出生物、尤其是人的假设是一致的。它使我们必须在一种反科学的哲学和一种隔离性的科学之间作出选择。”（［5］，p.138）否定时间，也使我们必须在一种否定自然观或一种自然观和认识论截然二分之间作出选择。
自然观和科学认识论是一对矛盾，在形式语言中成为悖论。如果在活生生的过程中——从而也就是在演化的时间中认识这对矛盾，那么这就只能是一种辩证的矛盾。自然观和科学认识论的关系，归根结底，只能是在承认客观辩证法基础上的辩证关系。
亚里士多德把天上世界和月下尘世割裂开来，经典物理学把人们从地带到天并漠视月下尘世，从而割裂了自然观和认识论。但是，时间的再发现，使我们再一次从亚里士多德的天上世界回到月下尘世，从天返回地，从脱离自然观的认识论返回联系自然观的认识论。这是一场科学的革命，也是一场科学图景和科学认识方法的革命，从而也就开创了人的真理和自然真理的有机统一，自然观和认识论在更高基础上结合起来的契机。
主要文献
〔1〕普里戈金：《从存在到演化》，曾庆宏等译，刘若庄等校，上海科学技术出版社，1986，第209—214页
〔2〕《爱因斯坦文集》第一卷，许良英等编译，商务印书馆，1983年，第483页。
〔3〕维纳：《控制论》郝季仁译，科学出版社，1985年。
对量子力学的认识篇9
关键词：客体科学认识科学仪器
引言
科学的发展史，就是以发展中的仪器和仪器使用作为其基础之一的历史，是理论、实验、仪器以彼此匹配的方式演进和相互维护的历史，是包含了各种类型的科学实践活动，并从这些活动以及理论家、实验家、仪器制造者的合作中获得进步的历史。在这样的历史中，科学仪器起着巨大的作用：对科学认识主体的认识能力具有强化作用，对科学认识客体具有激化、纯化、强化作用。由此拉近人类与宏观世界、微观世界、生命世界之间的距离，使人类能够获得对自然的更深刻、广泛、准确的认识。因此，科学认识论者一般将科学仪器独立出来，作为科学认识三要素中的一种，即科学认识的工具来看待。客观地说，这有一定道理。因为科学仪器能够在仪器制造厂以标准化的方式生产，然后从一个研究团体到另一个研究团体转移使用而不需或很少需要对其进行内部调整。此时，科学认识主体只要按规定的程序操作，就能获得令其它科学认识主体确信的结果。其它科学认识主体按照同样的程序进行同样的实验也会获得同样的结果，结果具有可重复性、普遍性。这就使得这一结果几乎没有可能去反驳。这样，在科学认识过程中，科学仪器就能作为“可信的、不成问题的、很难挑战的认识要素使用”，[1]单纯地起着认识工具和认识桥梁的作用，作为达到获得进一步事实的目的的手段。
但是，当全面地、具体的、深入地分析科学仪器在科学认识活动中的地位和作用时，就会发现，将科学仪器看作科学认识的工具和桥梁是片面的、静态的、有局限性的，科学仪器及其使用是具体的、可错的、不充分的、开放的、与客体有着复杂关联的。应将其作为与主体相对的东西、作为主体实践和认识活动的对象、作为客体看待。
一、科学仪器的使用是具体的
科学仪器使用的具体环境，也需将此作为认识客体。因为此时科学仪器与正被研究的现象或与仪器使用相关的条件性，必须将其看作实验室中不确定的因素进行研究。
(1)科学仪器的选择是具体的、有条件的。科学仪器的选择和使用，必须参照所选用的实验方法。方法不同，仪器的选择及其操作就不同，对结果的处理和解释也就不同。如对阿佛加德罗常数的测定，就可选择不同的方法，既可用化学、热力学的方法，又可用电子学的方法。针对每种方法构建不同的仪器，获得相同的结果，然后相应地用有关的化学、热力学、电子学理论对结果进行解释。
(2)科学仪器的装配是具体的、有条件的。实验方法一旦确定后，就要装配仪器进行实验。仪器的装配必须参照所应用的方法，适合运用这一实验方法的具体的实验案例。由于实验方法相对于具体的实验案例来说起着方法论的指导作用，因此，即使实验方法已被使用，并且不成问题，仪器装配也不是固定的。怎样装配仪器以及装配怎样的仪器须由正被研究的实验案例决定，而非由实验者试图实现某种主观特定的装配指导。本世纪二、三十年代化学动力学家们对化学反应速度的研究就说明了这一点。当时可采用的实验方法有静态法和流动法。选定流动法后，对应于气态链烷属烃高温分解反应、甲烷和氧气的反应、光化学反应、烯烃的聚合反应等，farkas和melville给出了七种不同的实验安排和不同的仪器装配，以便实验能够顺利进行。([1],pp.293-296)
因此，对于具体的不同的实验案例，可采用同一种实验方法。但是，所运用的这同一种实验方法并不能充分决定在这些实验案例中的实验仪器装配相同。实验仪器装配的合理性不在仪器装配自身，而在于运用该仪器所进行的实验所选择的实验方法以及涉及到的实验对象和实验现象，只有这几者相互匹配才能保证一个实验的顺利进行。由此，在运用科学仪器进行科学研究的过程中，仪器不是作为绝对能提供正确结果的认识工具被接受，而是有条件地接受并且同时按照实验过程中有可能涉及到的所有因素的要求进行修改。科学仪器使用的条件性不再允许将科学仪器作为稳定的不变的工具使用。
(3)科学仪器的操作是具体的、有条件的。科技的发展已经进入“大仪器操作微观对象”的时代，并正向“微观机械”、“毫微技术”迈进。这时仪器的操作需要科技工作者具备大量的技能，知道去做什么，怎么做，以及恰当解释所获得的结果。因此，从认识论上说，复杂的现代仪器，如高能物理学中的仪器，不能作为实验室中不成问题的、稳定的实验工具使用，而必须在知道它的结构以及它所包含的理论预设的基础上对它恰当地操作。
(4)科学仪器给定的结果是具体的、有条件的。即使方法可行，并且科学仪器装配后正常运行，科学仪器也不能总是作为不成问题的、稳定的工具使用。因为正确的实验结果并非仅仅由于科学仪器正确地运行而产生。仪器给定值是有漏洞的。科学工作者经常不得不进一步校正由仪器给定的值。一个最明显的例子是，当我们用一支水银温度计去测量某物体的温度时，只有当温度计原有的温度与被测物体测量前的温度一致时，即温度计上的刻度在测量某物温度之前和发生能量转移，改变正被测量的物体的热量，导致温度计上的读数只能准确反应测量后被测物体的温度，而不能准确反映测量之前被测物体的温度。对此，需要科学工作者根据具体的情况考虑实验仪器与被观测物质的相互作用对实验结果的影响，校正实验值，获得准确的结果。这也说明，仪器并非总是作为中性的认识工具提供真实的、正确的实验结果，仪器使用的环境往往导致仪器所得结果的不确定性，从而需要将仪器看成成问题的、不确定的认识过程中的一个要素，而非单纯地作为能够稳定使用、获得正确认识结果的工具。
二、科学仪器的呈象是可错的
科学仪器是可错的，对仪器的怀疑与仪器的历史一样久远。仪器自身的缺陷以及仪器的不稳定都可产生假象，[2]前者如“色差”的形成，后者如“n射线”的产生。因此，在科学认识过程中，需要对仪器进行考察和有策略地使用，以确信仪器呈象的真实。这就表明，对科学仪器所获得的新现象的真实性的论证需要将科学仪器作为客体加以研究而不能将其作为任何时候都能提供真实结果的科学认识工具看待。
(1)仪器的理论支持策略。一个好的仪器理论能很好地为仪器的有效性和仪器呈象的真实性辩护。对此，哈金(hacking)在“描述与干涉”中结合望远镜的理论给了望远镜呈象视物有效性以很好的说明。[3]
(2)实验的检查与校准策略。这一策略使用的目的是，在产生新现象的同时或前后，使用同样仪器，采用同样操作，产生与新现象具有同质关系的已被确知的现象，那么仪器呈象的真实性得到支持。如在判断所观察到的物质光谱是否有效时，可以通过检查此仪器能否正确再生氢的巴尔末线系而检查该仪器是否正常工作。
(3)干涉的策略。对样品进行宏观处理，如物质着色、注射液体等。如果在仪器下看到事先预见的宏观处理带来的结果，那么强化了所观察到的现象的真实性。如19世纪70年代，用苯胶染料处理染色体以达到观察细胞行为的案例就说明了这一点。
(4)可重复性策略。该策略指的是同一个人或不同的人在相同的或不同的时空，用相同类型的仪器和相同的实验原理重复同一实验，实验结果的一致，是对所观察到的现象真实性的支持。这是判断某一实验是否有效、是否能被科学家集团接受的一条普遍准则。
(5)独立证实策略。这里的独立有两层含义。第一层含义是，仪器的理论独立于被作用的对象的理论。此时仪器对对象作用的有效性超过负荷对象的理论的仪器对该对象作用的有效性。peterkoss就论证，使用电子显微镜去探查细胞比调查原子更有效。因为，在关于细胞的调查中，仪器的理论、电子物理学的理论是独立于样品的理论的。而在对原子的调查中，不具有这一特点。这既避免了以不成熟理论检验理论的不足，又避免了以某种方式依赖被检验理论的观察检验该理论时，这种内在的“自洽”有可能把本是错误的理论当成正确的理论。第二层含义是实验方法的独立。即同一个人或不同的人在相同或不同的时空，使用不同的实验仪器，[4]采用不同的实验原理，得到相同的实验结果，增强了实验结果的真实性，并且，从不同的实验要比从同一实验的重复中得到对某一假设更多的证实。[5]如在聚合水的案例中，rousseau和porto就用电子微探(eletriemicroprobe)法、火花源质谱法(sparksourcemassspec-troscopy)证明异常水的奇异性质是由异常水中所含杂质(na+、k+、ca2+、s042一等)引起，而不是由limineott仅根据红外光谱法确定的水的改变了结构的产物——聚合水(h2o)n引起。[6]因此，lippincotz宣称发现了聚合水是错误的。
(6)间接证实的策略。当只能用一种类型的仪器观察某现象时，为了理性地相信所观察到的对象，可利用此仪器去观察已被其它手段确立的、且与此对象有着类似尺寸大小和类似特征的对象，对后一对象的真实观察支持对前一对象的观察。
这就表明，对科学仪器所获得的新现象的真实性的论证需要将科学仪器作为客体加以研究，而不能将其作为任何时候都能提供真实结果的科学认识工具看待。
三、科学仪器的使用是不充分的
在科学认识过程中，实验科学家必然地要对它们所用仪器进行分析。18世纪，气象学家在气压计和温度计上投入了很大的注意力，但此时的实验家仅偶尔将他们的注意力转向仪器的理论课题。到了19世纪，情况就不一样了，此时变化了的实验操作和实验应用的文化，要求仪器承担与原先不同的任务，这就使得仪器突然变得不充分从而需要实验物理学家开始将其作为严格探索的对象。
这在科学上不足为怪，因为：
(1)科学仪器是科学知识的物化，物化在科学仪器中的科学知识是什么，达到什么程度，具有何等完备性，就制约科学仪器能获得什么样的经验事实材料。由于每一历史时期的科学认识是具体的、现实的、有条件的，因此科学仪器的稳定性、精密性、先进性也是具体的、有局限的，需要研究改进，以便逐渐知道它的不足和可靠性，适应科学实践进一步的需要。如为了满足增加测长的精度和扩大测长领域的需要，人们设计、制造了木工尺、码尺、游标卡尺、移动式显微镜、干涉仪等设备来改进仪器，提高仪器的稳定性、精密性、先进性，减小测量的误差，满足对具体对象认识的需要。然而，误差的减小不可能达到0的程度。一是因为仪器不能无限可用，二是当测量包含原子系统时，limws并不趋向0(这里s表明按仪器精度递增序列的第s仪器，w表示在误差曲线中的最大值的一半，也称半宽度)。因此，仪器自身并不能使得测量精度达到绝对。
而且，从思辨的角度看，绝对的精度在物理上是不可能的。因为这意味着一个实验产生了一个无限的信息量。而且如果承认绝对精度，那么也就承认了绝对测量的存在，并且这样的结果可无限制的重复，并且完全相同。倘若如此，就抹煞了现实的对象和现象的永久变化和运动。
因此利用科学仪器进行测量是不充分的，绝对的精度是没有的，所有的测量都是不精确的，总有某些误差。被测值不具有与“真值”的同心性，而只有离心性。这就为科学家改进仪器设备、增加仪器的精确度提供了无限可能性。
（2）即使我们假定科学仪器有很高的精确度，对于某些对象的测量也不能获得准确的结果。因为，从被测量对象自身看，存在无理数的量，而科学仪器所测得的数值至多是有理数。由此，对这样一些特殊对象，如两直角边为1米的直角三角形斜边的测量，无论运用多么精确的测量仪器，都不能获得准确的数值。
(3)特定的实验只暴露认识对象的一个方面，不能单义地决定所有的属性。当测量是在过程中而非静态物上进行时，认识对象特别地以众多属性展现。展现的属性与仪器的使用密切关联。相对于一些属性的测量，仪器的使用的恰当性并不总是确定无疑的。仪器不可作为毋庸置疑的提供非偶然性的结论的认识工具。[7]
(4)客观地说，实验对象并不能自主地向实验者展现其实在，只能按照实验者在与仪器的相互作用过程中所获得的经验感受来展现。展现的方式与难题的解决相联系，难题又是由科研背景对我们的影响而产生。背景影响了我们，从而也就产生了被解决的难题。当解决该难题的前提没有阐明时，对难题背景的研究要比解决该难题更加重要。此时，在一些科学家看来，仪器是作为自身内在所具有的目的起作用，而非作为进一步达到目的手段([1],p-302),是作为类似于独立存在实体世界的一部分被研究。此时，仪器不仅仅作为器械(devices)——破坏背景以及人们对这一背景的经验，更是作为事物(things)——它们是与它们的环境以及我们与它们的交流分不开的。
(5)不渗透理论的科学仪器是没有的，从某种具体的科学仪器的产生看，它是较早期的理论预设的物质体现。随着科学的发展，我们必须对已存在的科学仪器进行研究，赋予它新的理论内涵，使之“老树发新芽”。但是，正如petergabon所言，我们“关于科学信念在科学仪器中更新(recreate)自身的方式知道得太少”，[8]从而忽视了对仪器的研究，限制了研究的范围。如法国物理学家boit在从事伏打电堆的研究中，由于信奉扭力天平，将他的研究限制在静电学的范围内，只测量电荷的效应，而不可能研究在一封闭线路内由电池产生的电流。
由此可见，仪器的使用是不充分的，对仪器的研究是必要的。这样的研究不仅仅意味着增加仪器的精度，扩大仪器的使用范围，即不仅仅进行与检验和证实相关的研究，而且还意味着将此研究作为进一步发现的渊源，暴露隐藏在仪器背后的理论假设，并且引出新的研究领域去检查这些假设。这就能够使仪器变得“象自然一样，凭其自身成为理论研究的对象；[9]能够意外地指导实验沿着未预期途径进行；能够通过研究实验过程中科学仪器对解决难题的限制，而不是通过它们的测量应用产生新思想。由此使得仪器不只是证实的工具，也是灵感的来源。如19世纪30年代，对扭力天平的研究就具有这一作用。在boit的工作中作为限制因素的扭力天平，在weber的工作中成为研究的客体，引发了新的研究领域——弹力后效研究。[10]
四、科学仪器的使用是开放的
一个设备，就其自身而言不是科学仪器，它只能叫作工具对象(instrumentobject)。它要获得科学工具的地位，必须与科学工作者相作用，使得科学工作者获得对周围世界的看法。科学工作者典型地解剖、重组、整合科学认识对象与科学认识仪器系统，把仪器的理论说明(包括仪器理论和现象的理论)及其预测投射到未知领域，通过仪器的潜在能力、测量对象的未知参量与背景理论的关联，揭示被研究对象的多种属性，使研究具体化并获得经验的重建，使“科学家扩展他们被限制的理论理解而进入到先前隐藏的领域，”[11]使科学仪器能超越它的先在继续成为实验操作中的不确定性的来源，从而作为研究客体。考察科学史上的实验案例，不难发现，科学实验过程中所用的仪器、仪器理论说明及其实际应用具有下表所示的相互联系:
所用仪器种类仪器的理论说明仪器的实际应用仪器举例
(相同或不同)(相同或不同)(相同或不同)
相同相同相同很普遍
相同相同不同用于物理实验或化学
实验上的伏特计
相同不同不同作为气象学再现与作
为粒子检测器的云室
相同不同相同氢液化器[u〕
不同相同相同长臂天平与短臂天平
不同相同不同冰箱与氢液化器
不同不同相同声学显微镜与
光学显微镜
不罔不同不同很普遍
上表表明，相同的仪器理论说明的相同的科学仪器，实际应用可以相同也可以不同；不同的仪器理论说明的相同的科学仪器，实际应用可以相同也可以不同；相同的仪器理论说明的不同的科学仪器，其实际应用可以相同也可以不同；不同的仪器理论说明的不同的科学仪器，其实际应用可以相同也可以不同。这就为科学仪器在科学认过程中的应用展现了广阔的前景，这种广阔的前景使我们明了：科学仪器的力量不在于怎样使用它们，而在于使用它们能做什么；科学仪器作为一种存在虽然完成了，但是对它的理论说明以及使用的多种途径并没有完成，它的认识自然的潜力并没有得到充分发挥。为此还必须研究有关仪器和被研究对象的理论文化，因为“理论文化，肯定地，不仅是实验的文化，而且是仪器确立的文化，”[13]还必须将仪器看作是一未完成的对象，其自身带有不断发展的潜力，从而作为研究对象。
五、科学仪器与客体是不可分离的
人类认识客观世界能力的增强与科学仪器对客观世界的作用的增强是同步的。这使得科学仪器与客体世界的距离越来越近，联系越来越紧，它们之间的区别日趋模糊，以致科学仪器自身嵌入到对客观对象的认识内容中，且最终不能将科学仪器从这样的内容中排除。在这种情况下，科学仪器和认识对象一道成为认识对象系统——客体系统，对此客体系统的研究在科学上不可避免。对量子力学中自我参照测量和测不准原理的分析就说明了这一点。
（1）自我测量难题。
测量的过程是仪器与被认识对象相互作用的过程，此作用过程确立了仪器系统与被认识对象之间的一定关系。在经典物理学中，由于从实验技术或从理论分析上能够排除仪器对认识对象的作用，因此，如果用w代表整个世界，s代表被认识对象，a代表仪器工具系统,r代表s、a以外的世界，则认识世界的模式为w=s+a+ro。此时科学仪器能完全作为中介而完成工具作用。但是，在量子力学实验中，仪器对微观对象发生了不可控制的作用，这种作用无论在实验技术上，还是在理论分析上都不能排除，从而使得“仪器一微观对象”的作用系统所产生的现象不是单一的纯自然呈象，而是多维的，既包括被认识对象，也包括科学仪器及其相互作用，从而使得科学仪器与被认识对象一道成为客体系统，仪器与被认识对象划不出明显的界限，认识世界的模式转变为w=sl+r。这里的s1=s+a。(注意:这里的"+"不是s与a的机械叠加，而是相对于实验结果而言的s与a不可分离的有机结合。
当我们对s1系统测量时，我们仍然是从获得的仪器状态的信息来推论被观察系统的信息的。但是，由于仪器包含在被观察的系统中，而且也是参照被观察系统的状态，因此，这时从仪器获得被观察系统的状态的这一参照就是自我参照，这样的测量就是自我测量。对于这种自我测量，thomasbreuer论证了“没有一个来自内部自我被测系统的测量能被信息地完成，”[14]即通过测定一可观测量，人们不可能区别所有状态。“准确状态的自我测量是不可能的。”([14],p.209)因此，在测量不能区别所有状态的意义上，科学仪器不能看作是与被认识对象相互分离而作为纯粹的认识工具，它既是工具又是客体。
（2）测不准难题。
测不准原理是海森堡1927年从量子力学数学形式中推导出来的，与对所有物质粒子的实验室观察相符合。该原理认为，对一个共轭互补变量的较准确测量是以对另一共轭变量的较不准确测量作为代价的，作为极点，对一共扼变量的完全认识是以对另一变量完全不认识为代价的。即我们不可能同时准确地知道两共轭互补的量，由此形成量子测量的测不准难题。
造成测不准的原因是什么呢?有人认为这是由我们所用的测量方法和仪器的不完备所致，即仪器在获取某共轭量的同时，无法控制地干扰了粒子的运动，使得粒子失去展现另一互补共轭量的能力。如果这一观点正确，测不准难题就不是原则上不可解决的难题，随着人类认识的深入和实验仪器、实验手段的进步，共扼互补量必会准确确定，原则上不可准确知道的东西不存在。然而，量子非破坏性测量理想实验表明，即使在获取某共轭量的同时，保证粒子的运动没有受到不可控制的干扰，即在装置不受不确定关系影响的情况下，仍然不能同时确定另一共扼量，即互补性仍然存在。[15]
这样，不确定难题的存在就与仪器精密度、仪器对微观对象的作用无本质的、必然的关联，而与微观对象的互补性质有本质的关联。即微观对象的不完全确定性是由微观对象的本性决定。照此，粒子的这一本性给人类关于微观对象的认识提出了原则性的限制，即人类原则上不能获得对微观对象的完全认识。因为微观对象的运动、变化、发展要遵循一定的自然规律，受到自身性质、结构的限制，它只能做它能做的事。不仅如此，限制微观对象“能做什么的某些规律也限制人类”。[16]即人类虽然有着伟大的想象力，有着先进的科学仪器，仍然不能按自己的主观愿望去摆布自然，改变自然法则，逼迫自然去做它的性质和结构不允许它做的事。
存在人类原则上不可完全认识的对象，既不意味着世界是完全不可认识的，也不意味着在感觉与对客观世界的客观认识之间没有通道，更不意味着人类认识能力的有限性，而是意味着世界存在不可完全认识的部分，存在着有人类最终无法认识的对象或对象属性。这不是人类认识能力有限所致，而是事物的本性使然。这就在逻辑上为人类认识过程的演进和认识能力的发展提供了无限可能性和不可穷尽性。这就从根本上排除了“不完全的认识是一种人类不充分的、有限的认识，是一种对事物原本确定的性质的不清楚准确的认识，这样的认识不是真知识”的错误信念。
上面的分析说明，在某些现代科学研究过程中，一方面科学仪器与认识对象已经不可分离，两者一道成为科学认识的客体系统。另一方面，在对认识结果进行方法论、认识论和本体论解释时，仪器与认识对象一道成为不可分离的客体系统，进入人们的思维之中。这种新思维必将改变人们对科学的传统观念，使人们认识到：科学知识不只与发现有关，而且还与怎样发现有关；科学理论不只与世界有关，而且还与人类与世界的相互作用有关。鉴此，将科学仪器作为客体进行研究就显得既自然又必要了。
结束语
本文并不否定科学仪器的工具作用，相反地，笔者认为，科学不仅是关于什么的，而且是关于能是什么的。能是什么是通过行动而不是通过沉思所得，是通过仪器与认识对象的作用所得。随着科学的发展，科学仪器的工具化作用必将加强，而且，科学仪器是能够胜任作为工具这一基本角色的。我们有三方面的理由相信这一点：①本体论理由：相信世界与人类的统一性，任何物质都能够通过相互作用引起变化来接收和传递信息；②方法论理由：测量系统是信息的产生者和处理者,人们能够通过输入—输出结构的评价、噪音的控制来达到信号的保真；③认识论理由：有多种实验认识论策略(理论的、实践的、美学的)保证人们理性地相信仪器呈象的真实。(此当另文探讨)
然而，随着科学的技术化趋势增强，老的格言“科学发现，技术创造”已被新的格言“科学发现因为它创造”[17]所代替。创造就必须有仪器。科学仪器有其自身的生命。它既是科学认识活动的产物，又是科学认识活动的要素。作为科学认识活动的要素，它不仅指导着当下的科学认识的追求，并在这样的追求中留下自己的印记。从一定意义上说，一部科学认识史也是一部仪器进步史，科学走到哪里，仪器就发展到哪里，仪器的进步意味着自身作为“科学进步有用单元”。[18]作为科学认识活动的产物，仪器的完成是在将此作为研究对象——客体的情况下完成的，是在追求对世界的科学认识过程中完成的。仪器的设计、制造、使用和知识的追求是一对伙伴，没有其中一个，另一个也不可能。因此，科学仪器的产生是人类认识自然和认识仪器自身的产物，是在科学认识过程中将科学仪器既作为科学认识工具又作为科学认识客体的产物。那种认为科学仪器只是由仪器制造厂生产出来的观念是错误的，它割裂了仪器制造者与实验者之间的联系，忽视了实验室作为科学仪器“孵化器”的作用；那种认为科学仪器在科学认识过程中只是作为科学认识工具要素起作用的观点也是错误的，它将科学仪器从科学认识的其它要素中孤立了出来，忽视了在科学的艰辛探索过程中，科学仪器并非是一个封闭的文本，提供的并非是无可争辩的、正确的事实。要获得正确的事实，必须将科学仪器与理论、实验和技术联系起来，必须将仪器看作是具体的、可错的、不充分的、开放的、且与客体有着复杂关联的认识对象，作为进一步深化和扩张科学知识的物质手段。
总而言之，对于非科学工作者而言，将科学仪器当作科学认识客体既无可能也没必要，只要在实际生活中能用某些仪器就行。然而，对于科学工作者而言，在科学认识过程中，必须将科学仪器既看作工具，又看作客体。表面看来，这好象是对仪器工具化功能的削弱，实际上“降低仪器工具化的功能和作用可以让我们更加完全地将仪器在科学活动中的作用理论化”，([1],p.303)可以让我们在促进科学仪器进步的基础上推进科学认识的进步。这点是与科学史相符合的，也是在科学史中确立以自主的实验生命为基础的新趋势所必需的。
参考文献与注释：
[1]jeffrylramsey,onrefusingtobeanepistemologicallyblackbox:instrumentsinchemicalkinestiesduringthe1920sand30s,stud.hist.phi1.sci,vol.23,no.2,1992,p.286.
[2]对仪器自身所产生的假象要有一个恰当的理解。当我们的视觉是正常的时候，仪器所产生的假象不是不存在的现象,它有着自身产生的基础，在这个意义上说，它是“真象”——真实存在的现象，只不过这样的“真象”或与被研究的对象不相干，或是对对象歪曲的反映，或这样的呈象还没有纳入人类的认识域，因而被研究者拒斥，看作是与对象性认识相对立的“假象”。因此，“假象”也是一种存在，具有本体论意义，只是对科学认识而言，不具有真理性的认识论意义，只具有相对的意义。与人类主观臆想和幻觉不一样，“假象”具有客观现实性，臆想和幻觉不具有。所以，仪器呈象的“虚假”,不在于此现象是否存在，是否是以纯态存在(hacking就说，实验的主要结果就是现象的创造),而在于存在的这一现象是否与被研究的对象有关，且具有什么样的关系。
[3]ianhacking,representingandintervening,cambridgeuniversitypress,1983,pp.186-209.
[4]实验仪器的不同分为三类：①a、b两个仪器，根据单一理论操作，这些仪器可依据大小、材料、空间安排、分析步骤等方面不同；②a、b两个仪器，各自完全依赖于不同的理论，这样的理论可通过它们每个中暗含的陈述集合而区分，如气泡室与火花室；③a、b两个仪器，部分依赖于相同的理论，部分依赖于不同的理论。
[5]franklin,a&howson,c(1984)whydoscientistsprefertovarytheirexperiments?stud.hist.philsci5,pp.51-62.
[6]williamj.mcknney,experimentonandexperimentwith:polywaterandexperimentrealism,brit.jphil.sci.42(1991),pp.295-307.
[7]非偶然性结论指的是，所获得的结论或是“事实”或是“虚构”。从而将结论所处的认识论状态对立了起来。其实，当科学家使用了能决定性地和单义地确定属性的仪器时，将结论分为“事实”和“虚构”是可行的。但是，当结论嵌入可认识的或明晰的模型中时，“事实”和“虚构”并没有必要对立。
[8]petergalison,howexperimentsend,chicago,london:chicagouniversitypress,1987,pp.252.
[9]christajungnickeandrussellmccormmach,intellectualmasteryofnature,2vols,chicago:universityofchicagopress,1986,v01.2,p.9.
[10]matthiasdorries,blances,spectroscopes,andthereflexivenatureofexperiment,stud.hist.phil.sci,vol125,no.1,1994,p.17.
[11]danialrothbart,theepistemologyofaspectrometer,phi1.sci.61(1994),p.26
[12]荷兰kamdinghomes的氢液化器与英国dewar的液化器是基于相同原则，并且包含在相同活动中的液化器,但是应该被看作不同仪器。因为前者与后者相比，不仅是一个技术上进步了的仪器，而且也体现了与范德华对应状态规律(lawofcorrespondingstates)相关的原理，体现了他的热力学对应操作的思想。这是不同实验文化和理论文化的体现，体现了科学叙述的不同风格。前者导致低温物理学作为一物理分支学科的确立。
[13]galisonp.,1988a,history,philosophyandthecentralmetaphor,scienceincontext2,pp.197-212.
[14]thomasbreuer,theimpossibilityofaccuratestateself-measurements,phil.sci,62(1995),p.197.
[15]berthold-georgenglert,marlan0.sxully,herbertwalther,“物质和光的二象性”，《科学》(scientificamerican中文版),1995,4,pp.30-36.
[16]miltona.rothman,scincegap:dispellingthemythsandunderstandingtherealityofscience,dormet--housbooks,buffalo,newyork1993,p.35.
对量子力学的认识篇10
唯物辩证法与牛顿三定律都是属于同一个知识层面上的理论，我们可以很随意地运用自然辩证法去解读牛顿三定律。因为它们的研究思路都是局限在矛盾双方面的对立统一关系上。比如，作用力和反作用力之间的关系；两个物体之间的万有引力等等。它们把复杂的事物看成是多对矛盾的简单叠加，自觉不自觉地形成了一种非常机械的辩证法。到了相对论和量子力学，物理学上升到了一个新的知识层面，物理学家看到的都是由多方面势力共同作用引起的复杂事件。相对论描述了宏观上发生的复杂事件；量子力学描述了微观上发生的复杂事件。善于解读一对矛盾之间对立统一关系的辩证法解读不了有高度复杂性的相对论和量子力学，因为它们不在同一个知识层面，就像用四则运算解决不了微积分问题一样。
哲学的无能难免会遭遇到被边缘化的命运。然而把哲学抛弃在一旁的物理学家们也并没有真正读懂相对论和量子力学。他们弄不明白为什么相对论和量子力学会势不两立。近一百年来，自然科学仅仅是在实际应用上把相对论和量子力学直接结合在一起，广泛地运用在各个学科，就形成了科学技术迅速发展，人类社会蒸蒸日上的繁荣景象。然而，基础理论停滞不前的背后潜伏着巨大的社会危机。科学的发展极需要有一个能够解读相对论和量子力学的理论出现。现在，这样一个理论已经出现了，它就是我们《宏观物理学基本原理》提出来的系统观察法，它包括：“系统的历史发展规律和系统内部矛盾的基本格局”以及“主客观协同控制论”。系统观察法与广义相对论、量子力学构成了三足鼎立之势，共同形成一个完整的知识层面，就像辩证法和牛顿三定律在19世纪形成人类社会的一个知识层面一样，为21世纪科学发展奠定了扎实的基础理论。历史的发展证明：哲学与物理学谁也离不开谁，它们只有紧密地结合在一起协同发展，才能形成一个完整的理论体系。由此可见：我们阐述宏观物理学的时空观不仅仅要把物理学家从20世纪偏执的思维误区中引导出来，还要把沉迷在19世纪睡梦中的哲学家强制性地带到21世纪来。从严格意义上讲，20世纪只有哲学工作者，没有哲学家。
1.宇宙大爆炸过程中的时空变化
宏观物理学认识客观世界，首先是将整个宇宙看成是一个巨系统。这是因为整个宇宙本身就是一个有着紧密联系的整体，割裂开来盲人摸象式的研究，难免不会制造出一些让人非常可笑的东西来。万有引力就是把整个宇宙联系在一起，聚合在一起的一种基础势力；再往深层次说就是时空结构了。宇宙间任何物质的运动都直接影响时间和空间；反过来时间和空间又直接受到物质运动的影响。时空结构把整个宇宙更紧密地联系在一起。万有引力是宇宙间一种基础势力的外在表现；而时空结构则是多种基础势力相互作用共同形成的外在表现。所以，我们可以用自然辩证法去认识万有引力，而研究时空结构就必须采用我们前面讲的系统观测法：任何一个系统其发生、发展的历史过程都非常明显地表现为初级和高级两个发展阶段。在初级阶段，自由运动和聚合运动两种势力相互作用使整个系统处于混沌状态；等到膨胀运动从自由运动中发育出来之后，系统进入高级阶段，膨胀运动与原来的自由运动、聚合运动三种势力共同作用，膨胀运动在其中占据主导地位，使整个系统进入一种多层次的旋转运动状态。
宇宙大爆炸是膨胀运动势力从自由运动中分离出来的过程，它并不完全是无中生有，它只是让无形物质转化为有形物质；宇宙大爆炸也不是整个宇宙产生的起始点，它只是宇宙由初级阶段进入高级阶段的起始点。膨胀运动势力的冲击作用让它在混沌的多维时空中支撑起来一个四维时空。还是膨胀运动的冲击作用让四维时空内的物质从自由运动的混沌状态进入到多层次的旋转运动状态。自由运动让物质表现为无形的暗物质状态、混沌状态；而旋转运动才让物质表现出有形的显物质状态。所以，四维时空是自由运动和聚合运动两种基础势力在膨胀运动势力的作用下，三方基础势力相互牵拉形成的一种平衡状态。它起始于宇宙大爆炸，是显物质的宇宙[时空]。
在宇宙大爆炸之前，整个宇宙处于一种混沌状态。所谓“混沌”二字，它并不是直接描述物质的运动状态，它描述的是物质在自由运动状态下形成的多维时空结构；而从我们人类所处的四维时空的立场看来，这是时间和空间发生混乱的现象，故曰:“混沌”。也就是说：在宇宙大爆炸之前，膨胀运动势力还没有产生，聚合运动和自由运动这两种基础势力相互作用使整个宇宙间的物质都处于自由运动状态，在时间和空间上表现为多维时空结构，我们通常将之称为：“混沌”。
我们身边的空气是物质的分子在作自由运动，而分子这个层次之下仍然处于旋转运动状态。如果空气分子以下层次也处于自由运动状态，那么这种物质就会表现出时空混乱现象，进入混沌状态。
2.现宇宙和它的四维时空结构
膨胀运动势力从自由运动中挣脱出来，打破了原来由聚合运动和自由运动两种势力达成的平衡。经过一个短暂的剧烈运动过程，在膨胀运动的势力范围之内，三种基础势力构成一个新的平衡。这个短暂、剧烈的运动过程就是我们通常说的“宇宙大爆炸”。
四维时空就是三种基础势力相互作用的外在表现。它存在于多维时空的内部，膨胀运动的势力范围之内。随着膨胀运动势力范围的不断扩大，四维时空也在象一个气球一样相应地扩张。膨胀运动的势力所到之处，原来处于自由运动状态的暗物质在膨胀运动势力的冲击下进入旋转运动状态变成显物质。所以，四维时空是旋转运动的时空、是显物质的时空。
四维时空的出现并不影响多维时空的同时存在，二者相互交融在一起，相互依存。这是由膨胀运动和自由运动之间的相互关系所决定的。膨胀运动势力源于自由运动，它本来就是自由运动中的一股较强的势力。在整个宇宙间也就是有百分之十几的物质在它的冲击下进入旋转运动状态。而且，这种旋转运动还是自由运动、聚合运动与膨胀运动三种势力相互作用形成的一种平衡，任何一方的势力过强或过弱都会导致旋转运动的瞬间即失。物质脱离开旋转运动的同时也就脱离开了四维时空。从整个宇宙的角度，本来我们只能讲四维时空依附于多维时空，现在我们讲二者相互依存是因为整个显宇宙的存在和发展就取决于自由运动和膨胀运动双方势力的平衡状态、取决于两种时空的相互抗衡。我们生存在四维时空，同时也生存在多维时空之中。由于两种时空的不同属性特点，我们更容易感觉和认识到四维时空，而不容易感觉和认识到多维时空的存在。站在显宇宙的立场上、站在人的立场上我们应该讲四维时空与多维时空是相互依存的。
我们要以一种动态的眼光来认识显物质。任何一个物体它之所以能够相对稳定地客观存在，就是因为三种基础势力相互抗衡达成了一个动态的相对平衡。任何一种基础势力过强都会导致这个物体的湮灭。
膨胀运动的势力过强，它会化作射线离我而去。一个物体不断地通过辐射向外释放能量，最后发生蜕变就是这样一种情况。再如，一个物体在四维时空中作高速直线运动，这也是膨胀运动势力增强的一种现象。它首先要挣脱万有引力对它的直接约束，其次就是时空结构对它的制约了。速度愈快时空结构对它的制约愈明显，它对时空结构的冲压力也愈大。从理论上讲，作光速运动的物体其自身的时空结构为零，就是因为它的速度与膨胀运动势力的扩张速度基本平行了。在四维时空的宏观世界即四维时空的高层，膨胀运动势力占绝对优势的情况下可能发生的一切，广义相对论都非常科学地进行了详尽的描写。
聚合运动势力过强，物体会坠入黑洞而不知踪影。物体进入黑洞实际上就是聚合运动把它拉出了四维时空，脱离开了膨胀运动势力的控制。
自由运动势力过强，物体会瞬间即逝、突然湮灭。这是物体被自由运动势力推出四维时空形成的。我们通常说的特异功能人用意念搬运小物体，实际上也就是在利用人体的自由运动势力暂时把物体推出四维时空。这完全是一种自然现象，可惜现在很多人对此是视而不见。首都师范大学林书煌、刘惠宜夫妇从事该项研究多年。他们以严谨、坦诚的科学态度，确立事实，揭示矛盾，书著《人体特异现象的实验与探索》[北京.中国国际广播出版社1997年]，为我们确认这种自然现象提供了确凿的科学依据。不管你对这一自然现象持何种态度,这一本书都不可不看。
在自由运动势力稍微强一点的地方，多维时空会出现明显的对抗四维时空的现象。比如在微观世界中，基本粒子会出现突然湮灭的现象；电子的运动也会出现不确定现象，这些现象都是多维时空干扰四维时空形成的。因为四维时空是以多维时空为基础发展起来的，微观世界是四维时空的基层，是膨胀运动势力比较薄弱的地方。就像人类社会中，社会最基层是国家权力最薄弱的地方一样。量子力学的不确定原理揭示的就是多维时空干扰四维时空现象。
再如，在黑洞的附近往往有大量的物质以离子体状态存在；在高强的磁场中物质也会进入离子体状态，而物质的不确定现象在离子体中表现的也非常明显。还有物质在生命运动中也表现出很明显的不确定性。这些自然现象都是多维时空对抗四维时空造成的。
四维时空的消亡过程是随着膨胀运动势力的减弱而开始的。由于微观世界是膨胀运动势力比较薄弱的地方，所以消亡过程会从微观世界开始。最初是微观世界中的不确定运动逐渐增强，进一步发展影响到微观世界中旋转运动[即基本粒子和原子]的存在，最后才会影响到宏观世界的旋转运动[如太阳系、银河系]的存在。整个消亡过程会在很短的时间内完成。
通过对上述四个方面的分析，我们对四维时空及其与多维时空的关系有了一个比较全面的认识。现在简单总结一下：四维时空起源于宇宙大爆炸，是膨胀运动势力在多维时空的基础上支撑起来的。宏观世界是四维时空的高层，正是处于膨胀运动势力发展的势头之上，不容易被多维时空干扰；微观世界是四维时空的基层，膨胀运动势力比较薄弱，多维时空对四维时空的抗衡非常明显地表现出来。生命运动也是这种时空抗衡――多维时空相对控制四维时空的产物。广义相对论和量子力学所描述的都是四维时空中的某一局部现象，我们必须要用系统的观测方法才能弄明白它们之间的内在关系。
3.四维时空在科学实验上的“磁电屏障”
生物是一种特殊的物质运动形式，生物的特殊性决定了它的局限性。人类只是生物界内的一种高级动物，人们认识客观世界也自然存在着一层层的屏障。很早以前大气层就曾经是我们认识客观世界的一个屏障，现在挡在我们面前的屏障就是四维时空了。四维时空这个自然屏障比较复杂，它包括科学实验上的“磁电屏障”和理论研究方面的“数理屏障”。前一种屏障比较容易解释，我们先来谈一下。
前几天，一位网友看了我贴的文章表示赞同。他就谈到现在我们面前存在着一道“光电屏障”。我也比较同意他的这一观点，准确一点说应该称“磁电屏障”，因为真正要弄清楚四维时空这个自然屏障，首先必须弄明白“磁”和“电”这一对老搭档在宇宙间的时空位置。
电和磁是在宇宙大爆炸的过程中产生的。它们是膨胀运动势力从自由运动中分离出来时衍生出来的二级势力。如果我们将四维时空中的膨胀运动势力、自由运动势力和万有引力三方势力组织成的基础矛盾平台称为初级平台，那么电场、磁场和电磁力三者就共同组织成一个二级平台。在这个二级平台之上，电场代表膨胀运动势力、磁场代表自由运动势力，而电磁力则成了二级平台之上的聚合势力。初级矛盾平台创造出银河系、太阳系这样的旋转体；二级平台缔造了原子这样的旋转体。电磁波表达的是膨胀运动与自由运动之间的相互依存关系。它只存在于四维时空之内，当我们用各种电磁波作为媒介去认识宇宙的时候，我们能够认识的“宇宙”也只能局限在四维时空之内。
我们运用万有引力可以认识到宇宙间所有的物质，包括多维时空和四维时空之和；我们运用电磁波就只能认识到四维时空之内的物质。运用万有引力我们认识到暗物质、暗能量在整个宇宙中占80%以上，可是运用电磁波就是找不到它们。原来暗物质、暗能量就根本不在四维时空之中。
物质和能量在多维时空和四维时空之间是可以发生转移的。物体从四维时空向多维时空转移，一般都是先发生时空混乱，出现不确定运动，然后瞬间即逝。在黑洞附近存在着大量的离子体，就是物质在即将离开四维时空之前出现的一种状态。而黑洞向四维时空中辐射电磁波则是能量由多维时空向四维时空转移的一种形式。
有人可能会对我说的四维时空中的初级、二级平台表示怀疑，对电和磁分别代表膨胀运动势力和自由运动势力不理解。我暂时只能取类比象地解释一下，更深入的解释可能还有待于物理学家的介入。我们把宇宙这个系统与人类社会这个系统相对比：人类社会中的国家相当于宇宙中的初级矛盾平台；家庭则相当于二级矛盾平台;电场和磁场之间的关系就像是人类社会中男人和女人之间的关系。在生物系统中雄性从原始雌性中分离出来，产生了雄雌之间的情感关系，标志着生物系统由初级阶段进入高级阶段；膨胀运动势力从自由运动势力中分离出来，产生了磁场和电场之间的关系，标志着整个宇宙从初级阶段进入高级阶段。我们仅仅以电磁波去认识整个宇宙，就像是单单以男女关系去认识整个人类社会，岂不是有点太肤浅了？男人和女人的情感关系广泛地存在于人类社会，但是它并不是人与人之间的最基础的关系。男女情感关系处处受制于经济政治关系，因为经济政治关系才是人与人之间最基础的关系。所以，我们一定要辨别清楚以万有引力认识的“宇宙”和以电磁波认识的“宇宙”之间的区别。它们二者之间是多维时空与四维时空的关系。
4.四维时空在理论研究上的数理屏障
当今人类社会最大的悲哀何在？在战争、核武器？还是在环境恶化和能源危机？都不是。当今社会最大的悲哀是人类用数学思维把自己的思想意识禁锢在四维时空而浑然不知。其实只要我们弄明白其中的道理是很容易走出四维时空的。一旦走出四维时空各种社会危机都会云消雾散，可悲的是我们的科学家们根本就不明白也不想弄明白自己是如何被圈禁起来的。这个问题非常复杂是我们《宏观物理学基本原理》要解决的核心问题。后面两章：“信息大论”和“主客观协同控制论”都是围绕着这个问题展开讨论的。在这里只能浅显、简单地谈一下。
原本人类对大自然的认识是四维时空和多维时空兼顾的，像中国传统文化的核心经典《周易》就是立足在四维时空和多维时空的衔接点上展开论述的。人们通过主观意识认识到了四维时空，通过潜意识感触到了多维时空以及二者之间的相互关系。到了现代科学，人们增强和发展了主观意识对四维时空的认识却排斥和放弃了潜意识对多维时空的认识，使现代人类在对客观世界的认识上出现了盲区。
数字和文字一样都是一些主观符号。数字相对文字而言具有更强的抽象性。大脑运用这些主观符号展开思维都属于主观意识活动，而主观意识思维是不可能深入到多维时空中去认识暗物质的。因为在多维时空中多层次的自由运动使整个宇宙浑然一体，没有许多的个体供我们的大脑去抽象。它不像在四维时空中，旋转运动把所有的物质都割裂成相对独立的个体，任凭我们的大脑随意去抽象去。我们在四维时空中通过抽象思维建立起来的科学理论也不可能适用于多维时空。所以，任何抽象思维不管是数学思维，还是文字思维都进入不了多维时空。凡是涉及到多维时空的科学理论也不可能用数学语言或文字语言表述清楚。古人曰：“道可道，非常道。”讲的就是这样一种人们不容易认识到的自然现象。
5.人类如何才能走出四维时空
俗话说：不怕做不到，就怕想不到。在现在科学高度发展的基础上，只要我们明白了被圈禁在四维时空中的原因，走出四维时空是非常容易的事情。不就是科学实验上的磁电屏障和理论研究上的数理屏障吗？我们完全是可以合理避让，顺利通行的。
数理屏障比较好解决，我们放弃就是了。人类要走出四维时空首先必须放弃包括理论物理学在内的各种主观抽象思维。现在理论物理已经制造出了像“超弦理论”这样没有一点用处的东西，再走下去还不知道会制造出一些什么来，快快停止我们的理论制造吧！21世纪的科学殿堂上不会再有理论物理的位置。因为21世纪赋予我们的历史使命是：走出四维时空，认识和利用暗能量、暗物质。
磁电屏障也很好解决，因为磁电屏障本来就是我们主观认识上的局限性造成的。现在我们认识到了磁和电在宇宙中的局限性，我们不再直接使用电磁波去认识暗物质、暗能量，磁电屏障也就荡然无存了。
下一步就该谈一下如何认识、生产和利用暗能量、暗物质了。
暗能量、暗物质对我们来说并不陌生，中医讲的经络就是人体内的暗能量、暗物质流；中国人练气功就是把人体内的暗能量调动起来做功。我们只要以一颗平常心，坦然认可这些自然现象的客观性就可以了。认识暗能量、暗物质就这么简单。
生产和利用暗能量也并不复杂，现有的科学技术已经足够用了。前面我们讲过，磁在四维时空二级矛盾平台中处于自由运动势力的位置，也就是说磁的历史根源在自由运动势力。而自由运动势力正是我们现在要生产的暗能量。所以，生产暗能量就是想办法让磁能还原成暗能量。
要把磁能还原成暗能量，首先要用高强度磁场来强化物体内微观上的不确定运动。我们选择一种物质，它在高强度的磁场中比较容易被离子体化，比如像“水晶”就应该作为重点考虑对象。进入离子体状态的水晶体内不确定运动异常活跃，暗能量已经呼之欲出了。然后我们再应用微电子技术进一步剧烈增强不确定运动。暗能量就会源源不断地生产出来。生产出来暗能量后遇到的第一个困难就是没有办法检测它。我们不要忘记，人体是可以感觉到暗能量的。最初我们还只能用人体来检测它的存在。
暗能量具有广泛的适用价值，研究开发暗能量也并不需要太多的科研经费和启动资金。人们为什么就不能尽快把它搞起来呢？都是数理屏障遮住了我们的眼睛，让我们进入了现代迷信状态。我再次呼吁我们的科学家：快醒醒吧！现代迷信对人类社会的危害愈来愈大，已经远远超过了传统文化的迷信。
6.走出四维时空，研究开发暗能量的美好前景
现在，我们只要能认识到研究开发暗能量的重要性和紧迫性，科研经费不应该是问题。再有几个正在进行量子计算机研究的物理学家通力合作，我们就完全可以在几年内把暗能量这一种产业搞起来。需要研究量子计算机的物理学家配合，是因为我们生产暗能量的基本原理与量子计算机的工作原理很接近，甚至可以说更简单。如果你量子计算机研究不出来，脑筋一转弯就成了生产暗能量机器的创造者。
5年内我们可以研制出小功率的气功机，专门模拟气功师给人治病。不要小看这样一个理疗机，很多疑难杂症都能得到很好的治疗。
十几年之后，我们制造出大一点功率的气功机。医院里大部分内科疾病都可以使用我们的气功理疗机治愈；同时，我们还可以把这种非常柔和的暗能量直接用来补充人的体能消耗，至少减少50%以上的食物摄入。人类可能从此远离饥饿。
二、三十年以后，我们制造出超大功率的气功机。可以很随意地把一个人在极短的时间内发送到地球上的任何地方；可以在数小时内把航天器送到火星上去。这样的事情现在谈起来好像是痴人说梦，你要真正明白了其中的道理也就见怪不怪了。
7.明修栈道，暗渡陈仓
新华网2006年1月6日登载：“据5日《苏格兰人报》和《新科学家》报道，美国空军和naSa目前正在秘密研究一种史无前例的飞行动力装置―――‘超空间发动机’。一旦研制成功，人类将可以乘坐太空船在太空高速飞行，从地球飞往火星将只需3小时，而飞往11光年之外的星球也只要80天！据称，如果一
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切顺利，科学家将在5年之内制造出‘超空间发动机’的样机并进行相关测试”。大家万万不可轻视这一则消息而一笑了之。透过这一则消息，我们可以看到美国人正在有意无意地明修栈道，暗渡陈仓。明处里“登越火星”的航天计划是轰轰烈烈、有条不紊地进行；暗地里却在认认真真地寻求走出四维时空的道路。他们似乎也感觉到了：21世纪科技竞争的焦点是看谁能最先走出四维时空，开发和利用暗能量、暗物质。这样看来，美国政府的火星计划航天工程是在为20世纪人类科学工作做一个隆重的结业典礼，是当今社会最大的形象工程、政绩工程，头脑清醒的人是不应该盲目尾随其后的。