淺談量子力學(xué)

張振宇

摘要：量子力學(xué)屬于20世紀(jì)最偉大的科學(xué)成就之一，其是人力智力的結(jié)晶，同時(shí)也是一門重要的科學(xué)學(xué)科，更是無(wú)數(shù)人嘔心瀝血所創(chuàng)造出來(lái)的新產(chǎn)物，對(duì)量子力學(xué)進(jìn)行學(xué)習(xí)與研究需立足實(shí)際，實(shí)事求是。量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)基礎(chǔ)之一，廣泛運(yùn)用于微觀、低速物理現(xiàn)象的解釋。基于此，本文就結(jié)合筆者在學(xué)習(xí)與生活中所掌握到的知識(shí)，談?wù)劻孔恿W(xué)緣起和宇宙觀，并對(duì)量子教育學(xué)的唯心主義進(jìn)行分析，最后在提出生活中的量子力學(xué)，以供參考。

關(guān)鍵詞：量子力學(xué)；科學(xué)；唯心主義

量子力學(xué)完全否定了牛頓物理學(xué)。十九世紀(jì)末，物理學(xué)科取得了優(yōu)異的成績(jī)，但是各種經(jīng)典理論難以對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的各種現(xiàn)象進(jìn)行有效解釋。對(duì)于力學(xué)而言，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)來(lái)對(duì)相關(guān)物理現(xiàn)象的理論及定律進(jìn)行有效探究，就慢速與宏觀世界而言，麥克斯韋電磁理論以及牛頓定律是可取的。然而，對(duì)于粒子、原子等微小物體所具有的物理現(xiàn)象來(lái)講，物理經(jīng)典理論則表現(xiàn)得十分蒼白無(wú)力，無(wú)法解釋的現(xiàn)象極多。

一、量子力學(xué)的緣起

在20世紀(jì)早期，量子假說(shuō)逐漸進(jìn)入到了人們的認(rèn)知中，直到如今量子力學(xué)依然在進(jìn)行著不斷的完善，其為科學(xué)發(fā)展提供了十分重要的理論依據(jù)，甚至可以說(shuō)量子力學(xué)屬于量子理論的中心，其推動(dòng)了原子能等相關(guān)先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，并為社會(huì)重大發(fā)明夯實(shí)了基礎(chǔ)，讓人們能夠更為深入地去了解微觀世界，進(jìn)而通過(guò)微觀運(yùn)動(dòng)來(lái)為科技發(fā)展提供理論基礎(chǔ)，既屬于科學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)，也屬于人類的偉大進(jìn)步。

二、量子力學(xué)的宇宙觀

在探究原子的量子理論時(shí)，在研究氫原子的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其涉及無(wú)數(shù)個(gè)量子態(tài)[1]。電子量子態(tài)更為復(fù)雜，且只能采用薛定諤方程對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)解答，同時(shí)明確規(guī)定其Ψ場(chǎng)恰好圍繞著原子核產(chǎn)生駐波而獲得的。由于這些量子態(tài)包含有他而定的頻率駐波，且這一頻率同能量之間具有密切的關(guān)聯(lián)性，預(yù)期每個(gè)量子態(tài)僅存在一個(gè)特殊能量，表明所有一個(gè)態(tài)的能量均不存在著量子不確定性，可有效地預(yù)測(cè)每一個(gè)態(tài)的能量程度。對(duì)于電子而言，質(zhì)子作用是一種典型的吸引力，需將一個(gè)電子往外拖到距離原子核更遠(yuǎn)的位置就要進(jìn)行做功。因此，原子核同電子之間的距離與電子電磁能量之間屬于正比關(guān)系。

量子理論重點(diǎn)思想在于：各種粒子均可由各種粒子構(gòu)成，但是據(jù)統(tǒng)計(jì)得知這些粒子分布具有一定的規(guī)律。1927年，聞名世界的物理學(xué)家Heisenberg認(rèn)為，波粒二象性充分體現(xiàn)了微觀世界內(nèi)稟性特征突出，量化是不確定的。但是，量子具有不確定特征，是一種統(tǒng)一物理狀況可能會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果。對(duì)于這一現(xiàn)象，哥本哈根學(xué)派認(rèn)為，微觀事件是難以確定的，同時(shí)對(duì)于某一個(gè)微觀粒子所存在的位置及具有的動(dòng)量是難以同一時(shí)間觀測(cè)到的。它所代表的意思不是我們?nèi)狈ο嚓P(guān)的知識(shí)或者觀測(cè)手段，而是表明該粒子不可能同時(shí)具有確定的動(dòng)量和位置。

三、“量子教育學(xué)”的唯心主義

量子力學(xué)在出現(xiàn)之后，量子教育學(xué)得到了迅速的發(fā)展，盡管包含部分教育學(xué)觀點(diǎn)，但這些觀點(diǎn)均屬于早已經(jīng)被人們所接受了的[2]。例如，學(xué)習(xí)屬于整體過(guò)程，在此過(guò)程中，各個(gè)知識(shí)點(diǎn)是彼此交錯(cuò)以及相互聯(lián)系的，同時(shí)還講到了關(guān)鍵詞“服務(wù)、互補(bǔ)、個(gè)性化”等，但這些結(jié)論與觀點(diǎn)并非是原汁原味的，更不是從量子力學(xué)之中演變出來(lái)的，而是和其原理相悖，就本質(zhì)上而言，量子教育學(xué)屬于唯心主義的表現(xiàn)。

貝克萊十分注重經(jīng)驗(yàn)，他指出，所學(xué)的知識(shí)均是從經(jīng)驗(yàn)中演變而來(lái)，但他存在著一個(gè)極其嚴(yán)重的錯(cuò)誤，即認(rèn)為感覺(jué)屬于真實(shí)存在的東西，其它均看不見。同時(shí)，他還指出知識(shí)屬于所有力量的源泉，感覺(jué)則屬于我們對(duì)世界以及真理予以探究的唯一方式，并且只有可以感覺(jué)到，才可以被發(fā)現(xiàn)，簡(jiǎn)而言之就是“我們的主觀性決定了我們所看見的世界”，這也屬于量子教育學(xué)所闡述的觀點(diǎn)。其次，他表明只要能夠?qū)⑹挛锖陀^念之間存在的差異消除，認(rèn)同事物等同于所謂的觀念，并且觀念可以感知任何世界上存在的事物，這樣才會(huì)讓我們的知識(shí)更加具有生命力。

四、生活中的量子力學(xué)——光合作用與量子力學(xué)

Scholes等[3]進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：從兩種不同的海藻中順利地提煉出了一種化學(xué)物質(zhì)，將其定為捕光色素復(fù)合體，并采用二維電子光譜技術(shù)對(duì)同一生活環(huán)境中的海藻進(jìn)行了分析，總結(jié)出作用原理。對(duì)于太陽(yáng)光，選用飛秒激光脈沖予以生動(dòng)形象地模擬，促使蛋白質(zhì)的有效分泌，從中發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)的量子狀態(tài)始終存在，這充分證實(shí)了蛋白所吸收的光能能夠在同一時(shí)刻、不同地點(diǎn)中存在，這便是我們常常講到的量子疊加動(dòng)態(tài)。因此，光合作用對(duì)于量子力學(xué)的影響較為深刻。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，量子力學(xué)得到了研究者的重視，對(duì)量子力學(xué)所包含的基本原理進(jìn)行探討，在量子理論的發(fā)展中，已出現(xiàn)了許多的爭(zhēng)論。能夠得到肯定的為量子力學(xué)所獲得成就對(duì)科學(xué)的進(jìn)步貢獻(xiàn)了重要力量，將微觀世界和宏觀世界聯(lián)系在了一起，但量子教育學(xué)并非為量子力學(xué)的正確認(rèn)識(shí)，就本身發(fā)展?fàn)顩r而言，量子教育學(xué)認(rèn)同了后現(xiàn)代主義，成為了唯心主義的重要依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]郝洪揚(yáng)，李曉，鄭成娜.淺談經(jīng)典理論與量子力學(xué)的聯(lián)系[J].科技資訊，2016，14 （22）：143-143.

[2]程昊，曾召益.淺談量子力學(xué)中的哲學(xué)思想[J].課程教育研究，2016 （23）.

[3]王海蘭.淺析量子力學(xué)與量子教育學(xué)[J].科教導(dǎo)刊：電子版，2017 （5）：114-114.