序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇量子力學應(yīng)用舉例范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

當計算機遇到化學……

提到化學模型，我們可能首先會聯(lián)想到中學化學課上老師用塑料球和小棍搭起來的模型。現(xiàn)在，建模則由計算機完成。當計算機遇到化學，便形成了計算化學這一新的交叉學科。

化學研究的核心在于“化”字，即分子之間的相互轉(zhuǎn)化，舊化學鍵斷裂、新化學鍵生成。只有這樣，才能創(chuàng)造出新材料，設(shè)計出新藥物?？墒牵肿又g的轉(zhuǎn)化經(jīng)常發(fā)生得很快，在毫秒瞬間，電子便從一個原子核躍遷到另一個，傳統(tǒng)的化學方式已很難捕捉這個過程，必須借助計算機這一工具。時至今日，計算機對化學家的作用已經(jīng)和化學實驗手段一樣重要。因為計算機對化學反應(yīng)的模擬能夠非常逼真，化學家們已經(jīng)能夠通過計算機預(yù)測傳統(tǒng)實驗的結(jié)果了。

在20世紀70年代計算機還未被普及的時候，馬丁·卡普拉斯、邁克爾·萊維特及亞利耶·瓦謝爾就打造了堅實的計算機程序基礎(chǔ)，為后人用于了解和預(yù)測化學反應(yīng)進程作了強大鋪墊。近年來，因為計算方法和計算機軟硬件的飛速發(fā)展，在他們的基礎(chǔ)上取得了很多的后續(xù)成果，并得到推廣應(yīng)用。

得益于他們的工作，我們將解開許多關(guān)于自然界的疑問。比如世界上最重要的化學反應(yīng)——光合作用是怎么進行的？如果能模擬出來，那么我們就將能制造出更加高效的太陽能電池板；催化劑如何加快化學反應(yīng)？如果深入了解其中的機理，我們可以嘗試通過催化讓水分子分解，從而開發(fā)出清潔的能源；藥物如何在人體中發(fā)生作用？通過計算的方法，尋找出藥物的靶點以及可能的藥物干擾，我們就能設(shè)計出滿足我們特定需求的理想藥物。

諾貝爾“理綜”獎？

如果化學反應(yīng)在氣相中發(fā)生，由于參與反應(yīng)的分子受環(huán)境影響小，因此是理想的模型體

系（1986年，李遠哲等三人因為用實驗方法揭示氣相化學反應(yīng)微觀細節(jié)而獲得諾貝爾化學獎）；然而，化學反應(yīng)更多是在液相，在生物體系中發(fā)生，體系自由度多，非常復雜，不容易弄清楚細節(jié)。而反映真實情況的多尺度模型可以用來研究復雜體系的分子行為，包括液相化學反應(yīng)或者是生化反應(yīng)。

為什么生物體系中的分子反應(yīng)如此復雜呢？舉例來說，“人體的一個細胞內(nèi)就可有上百億個蛋白質(zhì)分子。一個大的蛋白質(zhì)分子可包含上百萬個原子。蛋白質(zhì)內(nèi)每兩個原子間都有相互作用，這些原子處于不停的運動中，其情形就像北京城內(nèi)同一時刻有兩百萬輛機動車行駛一樣。計算和跟蹤一個蛋白質(zhì)的原子運動就像記錄和監(jiān)控北京的車輛一樣。如此巨大的分析計算量必須借助計算機技術(shù)來存儲和分析?！边@番話出自中科院計算數(shù)學與科學工程計算研究所的盧本卓研究員，他的研究方向就與此次諾貝爾化學獎相關(guān)，而他原本是學物理出身。這是不是有點兒“亂套”了？當然沒有，而且還恰恰反映了本屆諾貝爾化學獎的交叉學科屬性，即計算機、物理、數(shù)學、生物學和化學等多學科相互滲透和融合。難怪本屆諾貝爾化學獎被戲稱為諾貝爾“理綜”獎。

這是化學的榮譽

雖然被戲稱為“理綜”獎，但這的的確確是屬于化學的榮譽。理論化學發(fā)展到今天，其最大的組成部分就是計算化學。計算化學的基礎(chǔ)理論大多來源于兩部分：量子力學和牛頓經(jīng)典力學，這兩個學科在化學上的應(yīng)用則分別誕生了量子化學和分子模擬兩個學科。涉及電子的化學反應(yīng)需要用量子化學來解決，一旦涉及到分子間的相互作用，其量子效應(yīng)往往可以忽略不計，使用經(jīng)典力學就足以描述，從而大大地簡化了計算，這就是分子模擬。

當描述化學反應(yīng)的過程時，量子力學的描述是小而精，經(jīng)典力學的描述大卻精度不高。如果都用高精度的方法來描述化學過程，理論上當然不錯，但實際計算將難以進行。所以，多尺度組合的方法便成了最好的選擇。這也體現(xiàn)了三位獲獎?wù)唛_創(chuàng)性工作之所在，即把兩種體系中的精華部分提取了出來，并且找到了適用于二者的研究方法。

篇(2)

愛因斯坦的廣義相對論說，宇宙源自奇點大爆炸。但這理論并不具備完善的時空量子結(jié)構(gòu)，因此，我們無從得知物質(zhì)緊密匯聚的極限與引力強度的范圍。物理學家需要一套新的量子引力理論，才能明了究竟發(fā)生了什么事情。

根據(jù)“圈量子引力理論”，空間可被細分為許多具有體積的“原子”單位。由于它們僅有有限的容量可儲存物質(zhì)與能量，因此奇點是無法真正存在的。

若果真如此，宇宙產(chǎn)生的時間就有可能推到大爆炸之前。大爆炸前的宇宙或許曾非常劇烈地收縮成具有極大密度的一點，然后反轉(zhuǎn)整個過程。簡單地說，就是由大崩塌導致大反彈，最后才變成大爆炸。

由于原子的概念在現(xiàn)代已經(jīng)是老生常談，我們很難想象它曾經(jīng)是個多么荒誕不經(jīng)的想法。幾個世紀前，當科學家第一次假設(shè)原子存在時，他們絕望地認為這么小的東西絕不可能觀測得到，甚至有許多人質(zhì)疑原子這樣的概念是否合乎科學。不過，原子存在的證據(jù)逐漸累積，終于在1905年因為愛因斯坦分析了液體中微塵顆粒隨機跳動的布朗運動，達到了高峰。即便如此，物理學家仍然花了20年才提出解釋原子的理論， 也就是量子力學。又過了30年之后，物理學家米勒才第一次用顯微鏡觀察到原子的身影。今天，物理學各領(lǐng)域的發(fā)展，幾乎都以物質(zhì)原子的特殊性質(zhì)為基礎(chǔ)。

物理學家對時間與空間組成的理解亦經(jīng)過了類似的過程，但還未達到成熟的階段。正如從物質(zhì)的行為可看出它們是由原子構(gòu)成的一樣，空間與時間的行為也暗示了它們具有某些細微的結(jié)構(gòu)――可能是由類似 “時空原子”組成的馬賽克構(gòu)造，或是某種網(wǎng)狀系統(tǒng)。物質(zhì)原子是化合物不可分割的最小單位；同理，想象中的“時空原子”是時空不可分割的最小單位，一般認為它們的直徑只有大約10-35米，小到連當今可探測到10-18米的距離的最強大的儀器都無法看到。所以，許多科學家甚至質(zhì)疑這種“時空原子” 的概念是否合乎科學原理，不過， 也有許多科學家不受影響，相繼提出間接觀測“時空原子”的方法。

看似最有希望的方式，與宇宙的觀測有關(guān)。如果能倒轉(zhuǎn)宇宙的時間，我們所見的星系會全都匯聚到一個無限小的點：大爆炸奇點。愛因斯坦的廣義相對論預(yù)言，宇宙在該點上具有無窮大的密度與溫度，一般認為，這是宇宙的起點，物質(zhì)、空間與時間從此誕生。不過，這種詮釋有些過頭了，因為無限大的數(shù)值表示廣義相對論本身在此失效。為了理解大爆炸時究竟發(fā)生了什么，物理學家必須發(fā)展出一套超越相對論的、能夠捕捉到時空細微結(jié)構(gòu)的量子引力論，以攻克廣義相對論完全無能為力的問題。

該結(jié)構(gòu)的細節(jié)產(chǎn)生于太初宇宙的致密環(huán)境中，從現(xiàn)今物質(zhì)與輻射的分布上或許能看出一些蛛絲馬跡。簡單地說，假如“時空原子”確實存在，我們將不會像物質(zhì)原子一樣得花上好幾百年才找到證據(jù)?？奎c運氣，我們或許就能在未來10年內(nèi)知道此事的大致輪廓。

物理學家已經(jīng)設(shè)計出一些量子引力的可能理論，每個理論都將量子原理以不同的方式應(yīng)用在廣義相對論上。我的工作鎖定在“圈量子引力理論”，那是在20世紀90年代經(jīng)過兩個步驟發(fā)展出來的理論。首先，理論物理學家以數(shù)學方法重新將廣義相對論公式化，讓它看起來很像古典的電磁理論；這一理論就是因為模擬于電場和磁力線而得名的。其次，依循某些與扭結(jié)數(shù)學相同的創(chuàng)新程序，將量子原理應(yīng)用到環(huán)圈上，以此導出的量子引力理論，預(yù)測了“時空原子”的存在。

其他的理論，像弦理論與所謂的“因果動力三角形”等，并沒有預(yù)言“時空原子”，但認為有其他的方式可讓極短的距離成為不可分割的物理量。這些理論間的差異已引起了許多爭論，但對我而言，它們之間的矛盾并沒有大到不可調(diào)和的地步。舉例來說，若想統(tǒng)一在微弱引力狀況下粒子間的交互作用，弦理論是非常有用的理論，但若想分析在引力場強大的奇點上究竟發(fā)生了什么事情，“圈量子引力”的原子建構(gòu)則更為有效。

圈量子引力理論

“圈量子引力理論”是由阿貝?阿希提卡、李?施莫林、卡洛?洛華利等人發(fā)展出來的量子引力理論，與弦理論一起成為目前將引力論量子化最成功的理論。

物理學家阿貝?阿希提卡稱：“盡管愛因斯坦廣義相對論在解釋宇宙方面表現(xiàn)出眾，甚至可以描述到宇宙的起源，但是在接近宇宙大爆炸時，物質(zhì)密度變得極大，相對論就不再適用了。要解釋大爆炸之前的宇宙，我們就得應(yīng)用量子理論，而在愛因斯坦時代，這種理論還沒有出現(xiàn)。”

阿希提卡和他的兩位博士后研究員托馬斯?保羅斯基和帕姆普里特?辛格，正試圖用量子理論解釋大爆炸前的宇宙形態(tài)。他們利用“圈量子引力理論”建立了數(shù)學模型，可以直接描述宇宙大爆炸，甚至解釋爆炸前的情景。另一方面，阿希提卡說，在大爆炸之前存在著另一個時空幾何的宇宙，與現(xiàn)在的宇宙十分相似，只是它不是在膨脹，而是隨著時間的推移逐步縮小。他還說，其實宇宙的變遷并非傳統(tǒng)意義上的大爆炸，而是一次量子跳躍。

“圈量子引力理論”被認為是將廣義相對論和量子物理學相統(tǒng)一的最有效手段。“這種理論假定時空幾何本身有離散的‘原子’結(jié)構(gòu)，”阿希提卡解釋道，“與我們熟悉的時空連續(xù)性不同，‘圈量子引力理論’認為空間是由一維量子構(gòu)成，在接近大爆炸時，這種構(gòu)造被劇烈地打破，量子自身的屬性使得物質(zhì)引力相互排斥，而非相互吸引。

篇(3)

關(guān)鍵詞：納米涂層；場發(fā)射；電子強關(guān)聯(lián)；軟凝聚態(tài)物質(zhì)

2003年在國際和中國都發(fā)生了具有突發(fā)性的災(zāi)難事件，但中國的GDP仍以9.1％的高速度在增長，達到了人民幣11.6萬億元，其中第二產(chǎn)業(yè)貢獻4萬多億元。中國現(xiàn)今的第二產(chǎn)業(yè)主要領(lǐng)域是冶金、制造和信息，在世界的地位是大加工廠，也是大市場。在國際競爭中所以有優(yōu)勢是中國的勞動力廉價，這個優(yōu)勢我們能保持多久?我們還注意到與化工有關(guān)的產(chǎn)品中，我們的生產(chǎn)效率是國際發(fā)達國家的5％，能耗是3倍，環(huán)境的破壞是9倍。這就是我們所付出的代價。不論形勢如何嚴峻，21世紀是中華民族振興的機遇期，制造業(yè)絕對是一個極其重要的領(lǐng)域，是個急速發(fā)展變化的領(lǐng)域。2003年3月國際真空學會執(zhí)委會在北京舉行，會議上討論了將原來的冶金專委會改名為“表面工程專委會”，當時也考慮了另一個名字“涂層專委會”，我想用涂層材料更合適，含有繼承性和變革性。20世紀70年代曾經(jīng)說成是塑料年代，此后塑料科技和工業(yè)迅速崛起，極大地改變了人類社會。繼而是信息時代，通信網(wǎng)、計算機網(wǎng)、萬維網(wǎng)、智能網(wǎng)，信息流，日新月異地改變著人類的生活和觀念。我們這個時代是高速發(fā)展的時代，技術(shù)和觀念都在與時俱進地改變著。

本世紀初興起了納米科技，促進其到來的是由于微電子小型化的發(fā)展趨勢，推動科技發(fā)展進入納米時代[1]，不僅電子學將進入納電子學領(lǐng)域，物理學進入介觀物理領(lǐng)域，各類科技，包括生物醫(yī)學等都在探索納米結(jié)構(gòu)與特性。涂層和表面改性越來越多地增加了納米科技的內(nèi)容，這是一種低維材料的制造和加工科技，將是制造技術(shù)的主流，將迅速地改變傳統(tǒng)制造技術(shù)的方法、理論和觀念，作為現(xiàn)今國際上的制造大國，世界加工廠，我們更應(yīng)該注意研究制造技術(shù)的發(fā)展和未來。

1 突破傳統(tǒng)制造技術(shù)的觀念

納米科技研究的內(nèi)容主要是在原子、分子尺度上構(gòu)造材料和器件，測量表征其結(jié)構(gòu)和特性，探索、發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、新規(guī)律和應(yīng)用領(lǐng)域。與我們熟悉傳統(tǒng)的相比，納米材料和器件具有顯著的維數(shù)效應(yīng)和尺寸效應(yīng)。近幾年來，在納米材料制造方面做了大量的研究工作，在納米粒子粉材的制造，以及材料結(jié)構(gòu)和特性測量、表征上取得了顯著成果[2～7]。接下來深入到納米線、納米管和納米帶的研究[8～14]，出現(xiàn)了一些成功有效的制造方法，發(fā)現(xiàn)了一些驚人的結(jié)構(gòu)和特性。在此基礎(chǔ)上，發(fā)展了納米復合材料的研究，展現(xiàn)了非常有希望的應(yīng)用前景[15～17]。近來人們在納米科技初期成果的基礎(chǔ)上挑戰(zhàn)某些產(chǎn)品的傳統(tǒng)加工技術(shù)，比如Al組件的快速加工。

T.B.Sercombe等人報道了快速加工鋁(Al)組件的新方法[18]，這個方法的主要特征是用快速成型技術(shù)先形成樹脂鍵合件，然后在氮氣氛中分解其鍵和第二次滲入鋁合金。在熱處理過程中，鋁與氮反應(yīng)形成氮化鋁骨架，在滲透過程中得到剛體結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)制造工藝相比，這個過程是簡單的快速的，可以制造任何復雜組件，包括聚合物、陶瓷、金屬。圖1是過程示意和原型樣品，(a)是尼龍巾鑲嵌鋁粒子的SEM像，中心有結(jié)構(gòu)細節(jié)的是Mg粒子，白色是Al粒子，加入少量的Mg是為還原氧化鋁，它將不是鑄件中的成分。在尼龍被燒去時，這個結(jié)構(gòu)基本保持不變。(b)是氮化物骨架，圍繞Al粒子的一些環(huán)狀結(jié)構(gòu)的光學顯微鏡像，再滲入Al時將形成密實結(jié)構(gòu)。(c)是燒結(jié)的氮化鋁和滲鋁組件，小柱的厚為0.5 mm 其密度和強度都達到了傳統(tǒng)鑄造技術(shù)的水平。他們還制作了公斤重量多種結(jié)構(gòu)的樣品。這是一種冶金技術(shù)的探索，開辟了一種新的冶金和制造技術(shù)途徑。

2 納米材料的完美定律

描述材料結(jié)構(gòu)的常用術(shù)語是原子結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)。原子結(jié)構(gòu)的主要參量是晶格常數(shù)、鍵長、鍵角；電子結(jié)構(gòu)的主要參量是能帶、量子態(tài)、分布函數(shù)。對于我們熟悉的宏觀體系，這些參量多是確定的常數(shù)，但對于納米體系，多數(shù)參量隨著原子數(shù)量的改變而變化。這是納米材料和器件的典型特征，它決定了納米材料的多樣性。其中有個重要規(guī)律，我們稱之為納米材料的完美定律，用簡單語言表述：“存在是完美的，完美的才能存在”。它包括了納米晶粒的魔數(shù)規(guī)則，即含有13、55、147…等數(shù)量原子的原子團是穩(wěn)定的，對于富勒烯碳60和碳70存在的幾率最大，而對于碳59或碳71等結(jié)構(gòu)體系根本不存在。這就是為什么斯莫利(Smmolley)他們當初能在大量的富勒烯中首先發(fā)現(xiàn)碳60和碳70，從而獲得了諾貝爾獎。對于一維納米結(jié)構(gòu)，包括納米管和納米線，存在類似的規(guī)則?？梢阅Ｐ蜕险J為是由殼層構(gòu)成的，每個殼層中更精細的結(jié)構(gòu)稱為股，每一股是一條原子鏈，中心為1股包裹殼層為7股的表示為7-1結(jié)構(gòu)，再外殼層為11股的，表示為11-7-1結(jié)構(gòu)，等等，構(gòu)成最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這是一維納米結(jié)構(gòu)的魔數(shù)規(guī)則。對二維納米膜存在類似的缺陷熔化規(guī)則，即不容許存在很多缺陷，一旦超過臨界值，缺陷自發(fā)產(chǎn)生，完全破壞二維晶態(tài)結(jié)構(gòu)。上述這些低維結(jié)構(gòu)特征是完美定律的具體表述，進步普遍表述理論是正在研究中的課題。

完美定律是我們討論涂層材料的出發(fā)點，因為納米材料有更多的人造品格，是大自然很少存在或者不存在的，需要人工大量制造。在制造過程中，方法簡單、產(chǎn)額高、成本低是最有競爭力的?？梢韵胂?，制造成本很高的材料和器件能有市場，一定是不計成本的特殊需要，有政治背景或短期的社會需求。因此在我們探索納米材料制造時，首先考慮的應(yīng)是滿足完美定律的技術(shù)，如用甲烷電弧法制備納米金剛石粉技術(shù)[1]，電化學沉積法制備金屬納米線陣列技術(shù)[19]，以及電爐燒結(jié)法制造氧化物納米帶技術(shù)[20]等等。

3 涂層納米材料將給我們帶來什么?

涂層納米材料是納米科技領(lǐng)域具有代表的材料，或是低維納米材料的有序堆積結(jié)構(gòu)，或者是低維納米材料填充的復合結(jié)構(gòu)。兩者都比傳統(tǒng)材料有驚人的結(jié)構(gòu)和特性。如新型高效光電池[21]、各向異性結(jié)構(gòu)材料[19]、新型面光源材料[22]等，這里舉例介紹基于熱電效應(yīng)的新型納米熱電變換材料。

熱電效應(yīng)器件的代表是熱電偶，即利用不同導體接觸的溫差電現(xiàn)象進行溫度測量的器件。基于熱電效應(yīng)可以制成兩類器件：熱產(chǎn)生電和電產(chǎn)生溫差。前者可以用于制造焦電器件，即用熱直接發(fā)電，如將焦電材料涂于內(nèi)燃機缸表面，利用缸體溫度高于環(huán)境幾百度的溫差發(fā)電，將余熱變作電能回收。后者可以做成電致冷器件。這類的直接熱電變換器件具有無污染，沒有活動部件，長壽命，高可靠性等優(yōu)點，但塊體材料制成器件的效率低，限制了它的應(yīng)用。納米科技興起以后，人們探索利用納米晶或納米線結(jié)構(gòu)能否解決熱電效應(yīng)的效率問題。認為用量子點超晶格材料有希望顯著提高熱電器件的效率，這是由于納米材料顯著的能級分裂，有利于載流子的共振輸運和降低晶格熱傳導，從而提高了器件的效率。T.C.Harman等人[23]報告了量子點超晶格結(jié)構(gòu)的熱-電效應(yīng)器件，他們制備了PbSeTe／PbTe量子點超晶格(QDSL)結(jié)構(gòu)，用其制造了熱電器件(Thermo-electrics，TE)，圖2(a)是納米超晶格TE致冷器件的結(jié)構(gòu)和電路圖，(b)電流-溫度曲線。將TE超晶格材料，其寬11 mm，長5 mm，厚0.104 mm，n-型的TE片，一端置于熱槽，另一端置于冷槽，為了減小冷槽熱傳導而形成這同結(jié)接觸，用一根細金屬線與熱槽連接。當如圖2(a)所示加電流源時，將致冷降溫。對于這種納米線超晶格結(jié)構(gòu)，由于量子限制效應(yīng)，發(fā)生間隔很大的能級分裂，從而得到很高的熱電轉(zhuǎn)換效率。圖2(b)是TE器件的電流-溫度曲線，實驗點標明為熱與冷端溫差(T )與電流(I )關(guān)系，電流坐標表示相應(yīng)通過器件的電流。■為熱端溫度Th與電流I 的關(guān)系，其溫度對于流過器件的電流不敏感。為冷端溫度Tc與電流I 的關(guān)系，其溫度對于電流是敏感的。圖中A是測得的最大溫差，43.7 K，B是塊體(Bi，Sb)2(Se，Te)3固溶合金TE材料最大溫差，30.8 K。從圖中可以看出，在較大電流時，冷端溫度趨于飽和。采用這種致冷器件由室溫降至一般冰箱的冷凍溫度是可能的。

電熱效應(yīng)的逆過程的應(yīng)用就是焦電器件，即利用熱源與環(huán)境的溫差發(fā)電。對于內(nèi)燃機、鍋爐、致冷器高溫熱端等設(shè)備的熱壁，涂上超晶格納米結(jié)構(gòu)涂層，利用剩余熱能發(fā)電，將是人們利用納米材料和組裝技術(shù)研究的重要課題。

類似面致冷、取暖，面光源，面環(huán)境監(jiān)測等涂層功能材料，將給家電產(chǎn)業(yè)帶來革命性的影響，將會極大地改變?nèi)祟惖纳罘绞胶陀^念。

轉(zhuǎn)貼于

4 含鐵碳納米管薄膜場發(fā)射

碳納米管陣列或含碳納米管涂層場發(fā)射被廣泛研究，以其為場發(fā)射陰極做成了平板顯示器。研究結(jié)果表明碳管的前端有較強的場發(fā)射能力，因此碳管涂層膜中多數(shù)碳管是平放在基底上的，場電子發(fā)射能力很差。我們制備了含有鐵(Fe)納米粒子的碳納米管，它的側(cè)向有更大的場發(fā)射能力，有利于用涂層法制造平板場發(fā)射陰極。圖3(a)是含鐵粒子碳納米的TEM像，碳管外形發(fā)生顯著改變。(b)是碳管場發(fā)射I-V特性曲線，I是CVD生長的豎直排列碳納米管的場發(fā)射曲線，II是含鐵粒子碳納米管豎直陣列的場發(fā)射曲線，III是含粒子碳納米管躺在基底上的場發(fā)射曲線，有最強的場發(fā)射能力。根據(jù)此結(jié)果，將含鐵的碳納米管用作涂層場發(fā)射陰極，有利于研制平板顯示器。

5 電子強關(guān)聯(lián)體系和軟凝聚態(tài)物質(zhì)

上面所講到的涂層納米功能材料和器件是當今國際上研究的熱門課題，會很快取得重要成果，甚至有新產(chǎn)品進入市場。當我們在討論這個納米科技中的重要方向時，不能不考慮更深層的理論問題和更長遠的發(fā)展前景。這就涉及到物理學的重要理論問題，即電子強關(guān)聯(lián)體系(electron strong correlation system)與軟凝聚態(tài)物質(zhì)(soft condensation matter)。

在量子力學出現(xiàn)之前，金屬材料電導的來源是個謎，20世紀初量子力學誕生后，解決了金屬導電問題。基于Bloch假設(shè)：晶體中原子的外層電子，適應(yīng)晶格周期調(diào)整它們的波長，在整個晶體中傳播；電子-電子間沒有相互作用。這是量子力學的簡化模型，沒有考慮電子間的相互作用，特別是在局域態(tài)電子的強相互作用。2003年又有人提出了金屬導電問題，Phillips和他的同事以“難以琢磨的Bose金屬”為題重新討論了金屬導電問題[24]。當計入電子間的相互作用時，可能產(chǎn)生的多體態(tài)，超導和巨磁阻就是這種狀態(tài)。晶體中的缺陷破壞了完善導體，導致電子局域化。電子與核作用的等效結(jié)果表現(xiàn)為電子間的吸引作用，導致電荷載流子為Cooper對。但這個對的形成，不是超導的充分條件。當所有Cooper對都成為單量子態(tài)時，才能觀察到超導性。這樣，對于費米子由于包利(Paulii)不相容原則，不可能產(chǎn)生宏觀上的單量子態(tài)。Cooper對的旋轉(zhuǎn)半徑小于通常兩個電子相互作用的空間，成為Bose子。宏觀上呈現(xiàn)單量子態(tài)，Bose子的相干防止了局域量子化。在局域化電子范圍內(nèi)，超導性可能認為是玻色-愛因斯坦凝聚，這個觀點現(xiàn)今被很多人接受。從20世紀初至今，對于基本粒子的量子統(tǒng)計有兩種，一是Fermi統(tǒng)計，遵從Paulii不相容原理，即每個能量量子態(tài)上只能容納自旋不同的2個電子，而Bose子則不受這個限制。在凝聚態(tài)物質(zhì)中有兩個基態(tài)：即共有化Bose子呈現(xiàn)超導態(tài)，局域化Bose子呈現(xiàn)絕緣態(tài)。然而，在幾個薄合金膜的實驗中，觀察到金屬相，破壞了超導體和絕緣體之間直接轉(zhuǎn)換。經(jīng)分析認為這是玻色金屬態(tài)，參與導電的是Bose子。推斷這個金屬相可能是渦流玻璃態(tài)，這個現(xiàn)象在銅氧化物超導體中得到了驗證。

軟凝聚態(tài)物質(zhì)研究的對象是原子、分子間不僅存在短程作用力，而且存在長程作用力，表觀上呈現(xiàn)的粘稠物質(zhì)形態(tài)，稱為軟凝聚態(tài)。至今，人類對于晶體和原子存在強相互作用的固體已經(jīng)知道得相當透徹了，但對軟凝聚態(tài)的很多科學問題還沒有深入研究，21世紀以來，引起了科學家的極大興趣。軟凝聚態(tài)物質(zhì)包括流體、離子液體、復合流體、液晶、固體電解、離子導體、有機粘稠體、有機柔性材料、有機復合體，以及生物活體功能材料等。這其中的液晶由于在顯示器件上的很大市場需求，是被研究得相當清楚的一種。其他軟凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和特性的科學問題和應(yīng)用前景是目前被關(guān)注的研究課題。這其中主要有：微流體閥和泵、納米模板、納米陣列透鏡、有機半導體、有機陶瓷、流體類導體、表面敏感材料、親水疏水表面、有機晶體、生物材料(人造骨和牙齒)、柔性集成器件，以及他們的復合，統(tǒng)稱為分子調(diào)控材料(materials of molecular manipulation)。其主要特征是原子結(jié)構(gòu)的多變性和柔性，研究材料的設(shè)計、制造、結(jié)構(gòu)和特性的測量、表征，追求特殊功能；理論上探討原子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定體系，光、電、熱、機械特性，以及載流子及其輸運。關(guān)于軟凝聚態(tài)物質(zhì)，有些早已為人類所用，電解液、液晶等，但對其理論研究處于初期階段。科學的發(fā)展和應(yīng)用的需求促進深入的理論研究，判斷體系穩(wěn)定存在的依據(jù)是自由能最小，體系自由能可表示為F=E-TS，其中S是熵。對于軟凝聚態(tài)物質(zhì)體系，S是重要參量。其中更多的缺陷，原子、分子運動的復雜行為，更多的電子強關(guān)聯(lián)，不再是單粒子統(tǒng)計所能描述，需要研究粒子間存在相互作用的統(tǒng)計理論。多樣性是這個體系的突出特征，因此其理論涉及廣泛、復雜問題。

物理學是探索物態(tài)結(jié)構(gòu)與特性的基礎(chǔ)學科，是認識自然和發(fā)展科技的基礎(chǔ)，其中以原子間有較強作用的稠密物質(zhì)體系為主要研究對象的凝聚態(tài)物理近些年有了迅速進展，研究范圍不斷擴大，從固體結(jié)構(gòu)、相變、光電磁特性擴展到液晶、復雜流體、聚合物和生物體結(jié)構(gòu)等。幾乎每一二十年就有新物質(zhì)狀態(tài)被發(fā)現(xiàn)，促進了人類對自然的認識和對其規(guī)律把握能力，推動了科學和技術(shù)的發(fā)展。21世紀仍有一些老的科學問題需要深入研究，一些新科學問題已提到人們的面前。特別是低維量子限域體系和極端條件下的基本物理問題。20世紀80年代出現(xiàn)的介觀物理，后來發(fā)展成為納米科技所涉及的學科領(lǐng)域。與宏觀體系和原子體系相比，低維量子限域體系，還有很多物理問題有待解決，人們熟悉的宏觀體系得到的規(guī)則和結(jié)論有些不再有效，適用于低維量子限域體系的處理方法和理論需要探索，特別是將涉及到多層次多系統(tǒng)問題的描述和表征，將會有更多的新現(xiàn)象、新效應(yīng)、新規(guī)律被發(fā)現(xiàn)。在納米尺度，研究原子、分子組裝、測量、表征，涉及有機材料、無機／有機復合材料和生物材料，這將大大的擴展了物理學研究的范圍和深度。涉及的重大科學前沿問題和重點發(fā)展方向有①強關(guān)聯(lián)和軟凝聚態(tài)物質(zhì)，及其他新奇特性凝聚態(tài)物質(zhì)；②低維量子限域體系的結(jié)構(gòu)和量子特性，包括納米尺度功能材料和器件結(jié)構(gòu)和特性；③粒子物理，描述物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和基本相互作用的粒子物理標準模型和有關(guān)問題，以及復雜系統(tǒng)物理；④極端條件下的物理問題，探索高能過程、核結(jié)構(gòu)、等離子體、新物理現(xiàn)象和核物質(zhì)新形態(tài)等；⑤生命活動中的物理問題，物理學的基本規(guī)律、概念、技術(shù)引入生命科學中，研究生物大分子體系特征、DNA、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能等，其研究關(guān)鍵將在于定量化和系統(tǒng)性，必然是多學科的交叉發(fā)展，成為未來科學的重要領(lǐng)域。

6 結(jié)論

本文討論了納米線涂層的結(jié)構(gòu)和特性，重點是納米線的復合涂層和其電學特性、光電特性。其中包括制造技術(shù)新觀念，納米材料的完美定律，納米涂層的熱-電效應(yīng)，碳納米管的側(cè)向場發(fā)射，以及電子強關(guān)聯(lián)體系和軟凝聚態(tài)物質(zhì)，展示了涂層科學與技術(shù)的發(fā)展前景。

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篇(4)

關(guān)鍵詞：新課程　新教材　物理學史　四條原則

隨著教學改革的不斷深化，全面實施以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力為重點的素質(zhì)教育已成為教育界的共識。對物理學科而言，在實施新課程和新教材過程中，不斷地有許多新的觀點，好的做法出現(xiàn)，并且也涌現(xiàn)出成功的典型。但是，也有許多嘗試偏離了物理學科發(fā)展的原則，值得我們共同來關(guān)注和探討。縱觀物理學史，結(jié)合新課程改革的理念，在實施新課程和新教材的過程中，教師除了要具有扎實的專業(yè)知識和淵博的綜合性知識之外，還必須遵循以下四條原則：

一、敢于質(zhì)疑

20世紀物理學革命告訴我們，科學的每一次嶄新境界的開辟，都必須要有敢地向舊理論說“不”的勇氣。愛因斯坦，玻爾用他們年輕的心，沸騰的血和活躍的頭腦，帶領(lǐng)海森伯等一批又一批的年輕人，勇敢地向舊理論思想挑戰(zhàn)。在此期間，每一個“不”字的出現(xiàn)都響徹云霄，宛如春雷一般。普朗克提出能量是“不”連續(xù)的；愛因斯坦更深入地提出了輻射也是不連續(xù)的；海森伯更是提出了量子力學中最關(guān)鍵的一個關(guān)系式即“測不準關(guān)系式”；此外華裔物理學家李政道，楊振寧又向守恒說出了“不”，提出了“宇稱不守恒”。每一個“不”字都給物理學以飛躍，可見，挑戰(zhàn)孕育了創(chuàng)新，勇氣孕育了力量，信心帶來了成功。

在實施物理新課程與新教材過程中，教師要努力培養(yǎng)學生敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新的科學精神。在物理課堂上，教師要鼓勵學生敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)，要努力營造一個民主，平等的課堂氣氛，讓學生們用一個開放的，喜歡探究和充滿活力的頭腦去不斷提出新觀點，否定舊理論。充分發(fā)揮學生探究學習，自主學習，合作學習的能力。教師應(yīng)該樹立理性的權(quán)威觀。

隨著信息時代的到來，為學生提供了廣泛攝取知識與鍛煉思維的機會。因而他們也完全可能在某方面甚至是本學科領(lǐng)域領(lǐng)先于教師。在物理教學中，學生會常跟老師談及他們從網(wǎng)絡(luò)信息中獲取的一些知識與信息，其中可以有很多對教師來說是全新的感受。“聞道有先后，術(shù)業(yè)有專攻”，“青出于藍而勝于藍”。因此我們在教學中應(yīng)永遠保持謙虛進取的態(tài)度。在教育學生的同時，也應(yīng)自覺地接受學生的“教育”，并把自己置身于終身學習的狀態(tài)。因此，教師在教學中應(yīng)充分表現(xiàn)出嚴謹務(wù)實，批判進取的科學精神，努力展示自己的教學智慧及內(nèi)在的精神氣質(zhì)，教師的熱情和同情心，教師善于鼓勵和想像的傾向性，為學生的發(fā)展具有極大的影響力。教師在教學中應(yīng)該有強烈的好奇心和求知欲，有遠大的理想和鍥而不舍的鉆研精神，要有熱情洋溢、情緒飽滿、富于激情的想象力，并以此來樹立自己在學生心目中的崇高地位。

二、勇于爭辯

通過研究物理學史，我們不難得到這樣一個啟示：科學的每一次重大發(fā)現(xiàn)和突破的背后都隱藏著激烈的爭論。其中最令世人注目的是愛因斯坦和玻爾曠日持久的世界性論戰(zhàn)。愛因斯坦拒絕把量子力學接受為終極理論，并對以玻爾為代表的哥本哈根學派的正統(tǒng)解釋發(fā)動了猛烈的攻擊，這場爭論使世人明白，量子力學的理論是非局域性的理論。它涉及到類空關(guān)系，即比光速還快的信號傳播，而狹義相對論則是局域性理論。這場世界性的科學爭論，無疑對科學和哲學的發(fā)展產(chǎn)生了深遠的影響。此外，玻爾和海森伯的散步，普朗克和愛因斯坦的爭論都對20世紀的物理學產(chǎn)生了極為深遠的影響。討論并沒有完，現(xiàn)在在牛津和劍橋，科學怪杰霍金和彭羅斯的討論還在繼續(xù)著，物理學還將有著重大發(fā)展，因為“科學扎根于討論”。

教師在實施新課程和新教材過程中，必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教育中的師生觀，構(gòu)建相互尊重，互相信任的，平等的，合作的新型師生觀，教師應(yīng)該成為學生學習的幫助者，指導者，合作者，促進者，引導者。教師在課堂教學組織中要達到“四個允許”：錯了允許重來；不完整的允許補充；不同的意見允許爭辯；老師錯了允許提意見。教師要切實把教學活動看成一個不斷面臨新問題的過程，是一個知識不斷擴展的過程，是一個與學生不斷共同學習的過程。從而真正做到教師與學生之間相互學習，相互切磋，相互啟發(fā)，相互推動，也就是要做到教學相長。同時，教師要積極創(chuàng)設(shè)條件，準備一些辯題，讓學生在課堂上進行辯論。讓學生自己擺觀點，舉例子，講道理，用事實說話，從而促進學生的探究性學習，實現(xiàn)新課程的目標，用好新教材，培養(yǎng)學生勇于討論的習慣。

三、善于思維

我們讀過《物理學史》之后會發(fā)現(xiàn)：科學神奇之樹的每一次萌芽、成長、開花、結(jié)果都有著孕育它們的科學土壤。值得一提的是哥本哈根大學物理理論研究所。在這里既有22歲當講師、27歲當教授、31歲獲得諾貝爾獎的海森伯，有作為“上帝的鞭子”不斷地指出他人論文缺陷的泡利，有開玩笑不講分寸的朗道，還有“幾乎把畫漫畫和打油詩作為主要職業(yè)而把物理當成副業(yè)”的伽莫夫，哥本哈根大學的氛圍使人感到繁忙、激動、活潑、熱血沸騰、無拘無束、和藹可親，充滿著挑戰(zhàn)。他們的年輕和倔強，使他們不斷地有新的想法，新的觀點，新的思潮，新的認識如同一股股清泉涌出。在那漫長、艱辛、曲折的探求科學真理的道路上，有無數(shù)年輕人的貢獻和創(chuàng)舉。究其實質(zhì)，人類科學的進步就是一個不斷否定舊理論和提出新觀點的過程，而他們的年輕就注定他會有一個開放，喜歡探究和充滿活力的大腦，為他們?nèi)〉贸晒μ峁┝藯l件。培養(yǎng)學生科學的思維顯得尤為重要。

作為一名物理教師，在實施新課程和新教材的過程中，尤其要注意培養(yǎng)學生科學的思維，思維是創(chuàng)新的靈魂。在教學中教師可以從以下方面來培養(yǎng)學生科學的思維。

①尋找思維的起點。就是能引起思考，推動思考不斷深入并成為解決問題突破口的信息群。學生解決問題的能力差異大多表現(xiàn)在尋找思維起始點的速度快慢上，教師若能幫助學生學會尋找思維起始點，學生的學習便易獲得成功。

轉(zhuǎn)貼于 ②設(shè)立思維中間站。初中生思維能力弱，跨度小，學習過程中不會適時設(shè)立思維中間站，而對大量的信息，不會篩選、整理、剖析，抓不住有用的信息，把握不住問題的實質(zhì)，這樣就出現(xiàn)了一知半解，隨意湊合，應(yīng)付了事的情況。針對初中生的上述思維特點，在教學中要采取小步子，搭臺階的辦法，在思維之間增設(shè)思維中間站，及時幫助學生排憂解難，抓住關(guān)鍵，把握重點。開始時思維站間距可短些，慢慢地擴大，漸漸加大思維跨度。當問題抽象，學生具體經(jīng)驗少時；當問題涉及面廣，學生知識能力存在缺陷時；當問題內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，學生綜合能力差時，需增設(shè)思維中間站。

③已設(shè)立的各思維中間站之間需要架設(shè)思維連接線加以聯(lián)系，使各思維中間站能順序地有效地協(xié)調(diào)運行。這種聯(lián)系方法既有點與點之間的串聯(lián)，線與線之間的交織，又有面與面之間的網(wǎng)絡(luò)化。圍繞重點知識尋同類，舉實例，找反例，思錯例，將每一個思維中間站都納入有效的思維控制范圍內(nèi)，形成有序的思維網(wǎng)絡(luò)，使各知識點成為互相聯(lián)系的整體，從而達到提高思維效率之目的。

④變換思維審視角。用原有的思維方法不能求得問題的解決時，應(yīng)及時變換思維審視角。變常規(guī)思維為突躍思維，直線思維為平面或立體思維，收斂思維為發(fā)散思維，一般思維為極端思維，正向思維為逆向思維。往往能提高思維效率。

⑤設(shè)計開放性問題。新穎的問題能引導學生從不同的方向思考問題，尋求眾多的適當答案，使學生找出以前沒想到也不敢想的各種奇妙的好方法，而且是引導學生開展實踐探究的好方法，這樣能起到事半功倍的效果。

四、勤于實驗

值得注意的是，百年諾貝爾物理學獎的重大獲獎項目中絕大多數(shù)都與物理實驗有關(guān)，純理論研究很少，就是獲獎的重大理論研究也是大量實驗事實的總結(jié)，再用數(shù)學公式簡潔表達的結(jié)果。即使是理論項目，也要在實驗證實后才獲獎。如：1927年電子衍射實驗證實了粒子的波粒二象性，提出了波粒二象性理論的德布羅意才于1929年獲獎；1957年，吳健雄實驗證實了弱電相互作用，提出宇稱不守恒的楊振寧、李政道獲諾貝爾物理學獎；1973—1978年實驗上發(fā)現(xiàn)中性流存在，提出弱電統(tǒng)一理論，預(yù)言中性流存在的、格拉肖、溫伯格、薩拉姆于1979年獲獎等。事實證明，物理學的理論大廈是由實驗支撐的，沒有實驗，物理學大廈的基礎(chǔ)就不牢固。

不僅僅如此，實驗是檢驗物理理論正確與否的惟一標準。是各種爭論的最公正的裁判，是修正錯誤的依據(jù)，更是發(fā)現(xiàn)新理論的起點。事實上，無論理論有多美好，無論它的形式有多完美，只要與實驗不符就不可能成為物理學的組成部分。這表明，最后還得實驗說了算，形式邏輯和完美的數(shù)學代替不了物理。因此，我們特別強調(diào)物理學研究要把理論基礎(chǔ)和實驗緊密地結(jié)合在一起，重視實驗研究，重視物理實驗室的建設(shè)，加大投入，更新實驗設(shè)備，巧妙地設(shè)計實驗方法，精心地分析實驗現(xiàn)象，在實驗中尋求新的突破和新的發(fā)展。對物理教師而言，我們應(yīng)尤其注意實驗教學，培養(yǎng)學生動手能力，動腦能力，設(shè)計能力，操作能力和實踐能力。教師要在實驗中讓學生充分的交流合作，并且提出一些激發(fā)思考的問題，留給學生足夠的探索空間，引導學生看到與其論點相矛盾的觀點的事實，或者組織持不同見解的學生進行討論，自行設(shè)計實驗，驗證自己的觀點。要讓每個做實驗的同學都有自己的經(jīng)驗世界，他們各自對某種問題有不同的假設(shè)和推論，通過小組交流，辯論，分工與合作等形式，促進學習者之間的溝通，而面對各種不同的觀點，實驗者要學會整理、表達自己的見解，學會聆聽，理解他人的想法，學會接納，贊賞，爭辯，互助，他們不斷對自己和別人的看法進行反思和評判。平常定期開展科技小制作，小實驗，小創(chuàng)新，小發(fā)明以及實驗操作活動，引導學生進行一系列實踐操作，如安裝照明電路，鑒別黃金首飾等。在物理教學中加強“STS”的研究，培養(yǎng)學生從生活中學物理，又把物理應(yīng)用于生活的能力。真正做到“in life，by life，on life”。

在實施新課程和新教材過程中，我們可能會遇到這樣或那樣的問題，我們可能會進行這樣或那樣的改革，但是我們始終要堅持敢于質(zhì)疑、勇于爭辯、善于思維、勤于實驗這四條原則不動搖，不能偏離這個方向。我們只要堅定不移地遵循這四條原則，飽含深厚的愛國熱情和強烈的民族自信心，在物理教學中時時刻刻想到，并努力做到、做好、做扎實，我們就一定能在教學中取得成功，就一定能培養(yǎng)出千千萬萬個牛頓和愛因斯坦，中國人獲得諾貝爾物理學獎的夢想指日可待。

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篇(5)

關(guān)鍵詞 泛函 公理化方法 Banach空間 Hilbert空間

中圖分類號：G642文獻標志碼：A

Discussion about Functional Analysis Teaching

HUANG Sui

(Department of Mathematics, Chongqing Normal University, Chongqing 401331)

AbstractIn this paper, we discuss about how to contact content of functional analysis with mathematical analysis, advanced algebra, real function knowledge, developing students' abstract thinking ability and logical thinking ability.

Key wordsfunctional; axiomalization; Banach space; Hilbert space

泛函分析是應(yīng)上世紀量子力學等學科的需要發(fā)展起來的一門學科，迄今已經(jīng)建立了較為完善的理論體系，可以說泛函分析既集了經(jīng)典分析的大成，又架起了通往現(xiàn)代數(shù)學的橋梁，成為解決方程、控制論等其他數(shù)學問題的有力工具。泛函分析作為大學本科的一門課程，向數(shù)學專業(yè)的學生初步展示了數(shù)學既抽象又和諧的美。

泛函分析所講的泛函二字從字面意思來解釋就是更為廣泛的一類函數(shù)。它不再是我們在數(shù)學分析或復分析中所講的從實數(shù)到實數(shù)、復數(shù)到復數(shù)的函數(shù)，而是可以將任何集合中的點“變成”實數(shù)或復數(shù)的映射。這樣的集合可以由函數(shù)構(gòu)成（例如連續(xù)函數(shù)空間、平方可積函數(shù)空間），也可以由序列構(gòu)成（例如有界數(shù)列、收斂數(shù)列等），因此有人說，泛函分析可以看成是函數(shù)空間上的函數(shù)論。這門課程是大學本科數(shù)學專業(yè)叔叔所要學習的最為抽象的課程，不僅大量涉及到了數(shù)學分析、實變函數(shù)、復變函數(shù)、拓撲學的知識，也與高等代數(shù)等課程的知識有聯(lián)系，并且在一定程度上反映了空間的幾何性質(zhì)。那么如何在教學中將同學們所學的知識有機地結(jié)合起來應(yīng)用到泛函分析的學習中來？如何由淺入深、由易到難地進行講解，培養(yǎng)學生的抽象邏輯思維能力、分析解決問題的能力？如何在教學中向?qū)W生展現(xiàn)數(shù)學抽象、和諧的美，使其對數(shù)學的認識理解提升到一個新的高度呢？這些都是我們在教學中應(yīng)該意識到并加以解決的問題。

泛函分析這門課程主要討論了Hilbert空間與Banach空間上算子與泛函的各種性質(zhì)。我們首先要在一般的集合上建立起各種各樣的結(jié)構(gòu)，例如拓撲結(jié)構(gòu)、線性結(jié)構(gòu)，其中使用了大量公理化方法，將我們再現(xiàn)實生活（一、二、三維空間）中兩點距離的性質(zhì)抽象出來定義到一般集合上形成度量空間。然后就象在數(shù)學分析中所做的一樣，在這樣的空間上利用“距離”定義空間中點的鄰域，點列的收斂、空間上的連續(xù)映射（即算子）等，從而研究空間的分析性質(zhì)，例如空間是否完備化，如果不完備，如何利用類似實數(shù)完備化的方法將其完備化。同理我們可以在空間上附加線性結(jié)構(gòu)成為線性空間。接著將距離這一概念抽象成范數(shù)，得到泛函分析中討論最多的賦范線性空間。因此在教學中應(yīng)適當?shù)貙?shù)學分析關(guān)于距離、數(shù)列的收斂、函數(shù)的連續(xù)性等知識進行復習鞏固，并與泛函分析中的定義作相應(yīng)的比較，一次向?qū)W生展示泛函分析所研究空間的廣泛性。

Hilbert空間的性質(zhì)及其上算子、泛函的討論是泛函分析研究的主要內(nèi)容之一。首先我們以學生熟悉的歐氏空間威力討論其具有的性質(zhì)，例如歐式空間上的內(nèi)積，標準正交基，其上的變換與矩陣成一一對應(yīng)關(guān)系等。由此如果將內(nèi)積的性質(zhì)公理化，以此定義出一般的內(nèi)積空間；將歐氏空間中的標準正交基進行合理推廣，得到一般內(nèi)積空間上的規(guī)范正交系。這樣我們就得到Hilbert空間的規(guī)范正交系，其作用類似于歐氏空間的標準正交基。因此可以看出，Hilbert空間是有限維歐氏空間最自然的一種推廣。Hilbert空間的幾何性質(zhì)是教學中一個非常有趣的內(nèi)容。我們知道點到線段或直線的距離是點到線的垂線段的長度，那么如何將這個幾何性質(zhì)反映到Hilbert空間上，并用抽象的數(shù)學語言表述出來呢？這就是極小化向量定理及其一系列推論，其中Hilbert空間的正交分解尤為重要。Hilbert空間上的算、泛函的性質(zhì)有時怎樣的呢？我們可以利用歐氏空間上的矩陣與之類比。

Banach空間是將Hilbert空間中對內(nèi)積的要求去掉，剩下范數(shù)以后得到的完備賦范空間，這是更大更抽象的一類空間。Banach空間仍具有線性結(jié)構(gòu)和拓撲結(jié)構(gòu)，那么其上的算子、泛函的性質(zhì)是怎樣的呢？Banach空間上有三個重要定理回答了一個問題。這三個定理是：Hahn-Banach延拓定理、共鳴定理和閉圖像定理。首先Hahn-Banach延拓定理處理的是線性空間上的泛函問題，它要說明的是如果空間上的泛函足夠多，就可以用泛函來區(qū)別空間中任意不同的兩點，更進一步，得到分離性定理。其次共鳴定理或一致有界定理的本質(zhì)是由算子列的逐點有界性得到一致有界性。這與數(shù)學（下轉(zhuǎn)第71頁）（上接第60頁）分析中函數(shù)列的逐點有界但未必一致有界是相悖的，因此在教學中要進行適當?shù)膶Ρ取?/p>

在泛函分析的教學過程中，對定理證明的分析尤為重要。如何將定理的條件與結(jié)論有機地結(jié)合起來，找到聯(lián)系兩者的紐帶，然后找到證明的入口。對例題的講解也應(yīng)注意同樣的問題，教材中的舉例往往都是非常經(jīng)典的問題，例如如何證明一個賦范線性空間的完備性，雖然具有一定技巧，但是其方法都是學生在數(shù)學分析、實變函數(shù)中使用過的一些方法，因此要讓學生作適當練習，理解掌握這些基本方法。對學生思維能力的培養(yǎng)貫穿于整個教學過程中，因此應(yīng)從多方面出發(fā)，難易結(jié)合，抽象與直觀聯(lián)系，不僅促進學生抽象思維能力的發(fā)展，而且也能使其感受到數(shù)學的嚴謹?shù)拿馈?/p>

基金項目：重慶師范大學博士啟動基金(No.10XLB041)

參考文獻

[1]程其襄,張奠宙等.實變函數(shù)與泛函分析基礎(chǔ)第三版.高等教育出版社,2010.

[2]徐宗本.從大學數(shù)學走向現(xiàn)代數(shù)學.科學出版社,2007.

[3]定桂光.關(guān)于《泛函分析》課程教學改革的試探.高等理科教育,2001(3):8-10.

篇(6)

【關(guān)鍵詞】高校數(shù)學教育　因材施教　專業(yè)知識　專業(yè)能力　專業(yè)態(tài)度　就業(yè)指導

中國教育在線12月13日的《2011高招調(diào)查報告》顯示，伴隨人口出生率的下降，高考生源在2008達到歷史最高的1050萬，2009年開始全面下降，最近3年累計下降了130萬，并呈現(xiàn)出持續(xù)下降趨勢，這種態(tài)勢將延續(xù)至2017年到2020年前后。在高考生源持續(xù)下降的情況下，部分高校將因生源枯竭面臨嚴峻生存挑戰(zhàn)。生源危機，給高校帶來了招生的壓力，也增加了高校的競爭意識，打破了傳統(tǒng)的高校高高在上的現(xiàn)象，讓高校為了爭取生源，會對自己的硬件條件和軟件條件都進行完善，而要提高競爭力關(guān)鍵要提高教育教學質(zhì)量，使培養(yǎng)出的學生是適應(yīng)社會需求的優(yōu)秀人才才是學校永遠不會被社會所淘汰的硬道理。

一、提高教育質(zhì)量，教師是根本基礎(chǔ)

凡人類之所在，必有文明；凡文明之所到，必有教育；數(shù)學是所有理工科的學生在大學階段所必修的一門課程。有人說它是一種語言，從它的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容來看，是一種比任何國家的語言都要完善的語言。實際上，數(shù)學是語言的語言。通過數(shù)學，自然界在論述；通過數(shù)學，世界的創(chuàng)造者在表達；通過數(shù)學，世界的保護者在講演。數(shù)學為其他學科提供了一種嚴密而簡潔的語言，能夠有效地描寫基本結(jié)果以及自然現(xiàn)象。丘成桐說：“數(shù)學是基本語言，時空語言是幾何，天文的語言是微積分，量子力學要透過算子理論來描述。而波動理論則靠Fourier分析來說明”……偉大的數(shù)學家華羅庚曾經(jīng)說過：“宇宙之大、粒子之微、火箭之速、化工之巧、地球之變、生活之迷、日月之繁，無處不用數(shù)學?！痹谖覀兊娜粘Ｉ钪?，數(shù)學無處不在：像CD機、汽車、計算機……從天氣預(yù)報到股票漲落，到處充斥著數(shù)學的描述和分析方法。任何一種技術(shù)、儀器沒有了數(shù)學都將無法想象。盡管如此，這門學科卻并不是那么受人歡迎。許多人從學生時代起就特別懼怕數(shù)學，認為數(shù)學枯燥無味、遠離生活，難以理解，不少學生害怕、討厭數(shù)學，在數(shù)學學習過程中產(chǎn)生了“習得無助感”，并認為除了考試，數(shù)學毫無實際用處。數(shù)學教育的不景氣是世界范圍內(nèi)近幾十年的事情，當然因素很多，其中一個重要的因素就是數(shù)學太難，花了很大力氣去學，學了后又覺得不劃算。

如果把學習的過程比作不斷雕琢打磨的加工過程的話，那么大學生就是還未下線的半成品，作為學習過程中起主導作用的高校教師就是生產(chǎn)一線上的工人師傅。如何把其塑造成優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品打入市場呢?

1.鉆研學生，因材施教

學生這一群體具有發(fā)展的連續(xù)性與突變性、發(fā)展的階段性與個體差異性等特征，又是由一個個充滿無限發(fā)展可能的鮮活生命個體組成的。每個學生都擁有不同的稟賦和個性，在發(fā)展來源上有先天、后天之別，在出現(xiàn)程序上有初始、后繼之別，在階段上有共性、個性之別，在內(nèi)容性質(zhì)上有自然與社會之別，在載體上有身體、心里之別等。每個學生都是復雜唯一的個體。教師的工作是“一對多”，對學生的認知較為復雜和困難，即便把學生按照是否升本(?？粕?或是否考研(本科生)的意愿并參照數(shù)學成績的好壞分成不同的教學班進行分層次教學，但在具體實施過程中由于學生各學科發(fā)展間的不平衡，也會涉及到不同學科上課時的混亂。而且即便是同一分層的學生之間在自身的學習能力、潛力和預(yù)備知識等方面也是各不相同的。所以根據(jù)每個學生的身心發(fā)展特點施教即因材施教才能使我們的教育收到實效。

要真正做到因材施教對教師來說很難，每個教師可以做的就是不斷接近因材施教的最高境界。無論學生發(fā)展存在怎樣的階段性與共性特征，每個教師面臨的學生總是千差萬別、鮮活生動的。教師的工作是“一對多”，對學生的認知較為復雜和困難，只有沉下心來客觀全面地去鉆研自己的學生才能在教學過程中做到有的放矢、因材施教，從而不斷突破對其認知和駕馭的限度。

2.關(guān)注學科前沿，拓展專業(yè)知識

教師的任務(wù)是把知識的學術(shù)形態(tài)轉(zhuǎn)化為教育形態(tài)?！敖虒W水平較低的教師照本宣科，把書上的內(nèi)容重復一遍，抄在黑板上，就算‘教’過了。好的教師，就不只是講推理，更要講道理，把印在書上的數(shù)學知識轉(zhuǎn)化為學生容易接受的教育形態(tài)。教育形態(tài)的數(shù)學知識，散發(fā)著數(shù)學的巨大魅力。教師通過展示數(shù)學的美感，體現(xiàn)數(shù)學的價值，揭示數(shù)學的本質(zhì)，感染學生，激勵學生。這，才是美好的教育。”也就是說，除去一定的教育素養(yǎng)與數(shù)學素養(yǎng)外，數(shù)學教師還應(yīng)具備這樣三種特殊能力：(1)善于舉例。教師不僅應(yīng)當通過適當舉例為學生較好地掌握抽象的數(shù)學概念提供必要的基礎(chǔ)，在學生求解問題時也應(yīng)通過適當舉例為他們提供原先不具備的經(jīng)驗和方法，做一定數(shù)量的有代表性的題目是學好數(shù)學所必需的。(2)善于提問。這不僅是教學工作啟發(fā)性的主要標志，也是數(shù)學思維的具體體現(xiàn)。在教學過程中教師根據(jù)學生的思維特征提出問題激發(fā)其學習的積極性和求知欲，同時將善于提問和思考的習慣潛移默化地傳授給學生，形成其受用一生的專業(yè)態(tài)度。(3)善于比較與優(yōu)化。這可以被看成是由數(shù)學思維發(fā)展的基本性質(zhì)直接決定的：“它必須重新組織、重新認識，有時甚至要與以前的知識和思考模式真正決裂?！睆亩?，數(shù)學思維的發(fā)展也就必然地有一個不斷優(yōu)化的過程。例如，一元函數(shù)連續(xù)與可導可微間的聯(lián)系，多元函數(shù)的微積分與一元函數(shù)微積分對應(yīng)概念間的聯(lián)系與區(qū)別，關(guān)于一元函數(shù)的結(jié)論在多元函數(shù)上的推廣等等。

當然，以上所有的一切都要求教師自身有扎實的專業(yè)知識。正所謂“要給學生一碗水，教師要有一桶水”。教師可以不研究學科知識的前沿，但需要去關(guān)注和了解，需要在關(guān)注與了解的基礎(chǔ)上，引領(lǐng)自己專業(yè)知識的發(fā)展，站在更高的角度來考慮問題。關(guān)注學科前沿知識對于夯實教師的專業(yè)基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識的整合輸出即提升教師自身的學術(shù)意識思維具有重要的作用，避免其因缺乏引領(lǐng)而被僵化，因缺乏聚合而被低端化，因缺乏學術(shù)思維而被固化。教師需要對所教學科前沿知識的關(guān)注，來保持一種學術(shù)思維，養(yǎng)成優(yōu)良的學術(shù)品質(zhì)，以此不斷突破教師專業(yè)知識的權(quán)威與發(fā)展局限。

3.改革教學方法，提升專業(yè)能力

在具有良好的專業(yè)知識素養(yǎng)的基礎(chǔ)上，還要與好的教學方法相結(jié)合，才能產(chǎn)生好的教學效果。合理采用現(xiàn)代化的教學手段進行輔助教學，增加課堂信息量，增加數(shù)學圖形的動態(tài)和直觀演示。數(shù)學建模是數(shù)學在實際生活中最直觀的應(yīng)用，可把其思想融合到數(shù)學主干課程、結(jié)合數(shù)學建模講解相關(guān)例題。比如，講解用微分方程建立的數(shù)學模型、線性代數(shù)與解析幾何中用矩陣建立的數(shù)學模型，概率統(tǒng)計與隨機過程中用統(tǒng)計建立的數(shù)學模型等，使數(shù)學建模教育在數(shù)學主干課程中不斷線。在教學中，我們可以對選編的一些實際問題(如利息、股票、利潤、保險等問題)引導學生觀察、分析、抽象、概括為數(shù)學模型，培養(yǎng)學生的建模能力，通過建模訓練，可以讓學生

體會到數(shù)學中的定義、概念、定理、公式等都是從現(xiàn)實世界中經(jīng)過逐步抽象、概括而得到的數(shù)學模型，與現(xiàn)實世界有千絲萬縷的聯(lián)系，并且可以反過來應(yīng)用于現(xiàn)實世界解決各類實際問題。

4.發(fā)揮自身長處，養(yǎng)成教學風格

教學是一門藝術(shù)，藝術(shù)的生命在于特定情境或基于特定靈感的創(chuàng)造，而創(chuàng)造應(yīng)是基于自身長出的極致發(fā)揮。教師獨特而有優(yōu)秀的教學風格的養(yǎng)成無疑是教師專業(yè)能力提升的歸宿。優(yōu)秀的教師都具有較強的專業(yè)能力，他們的區(qū)別只是這種較強的專業(yè)能力依附于不同教師所表現(xiàn)出來的教學風格。發(fā)揮自身長處，不斷養(yǎng)成自己獨特的教學風格，是教師不斷突破專業(yè)能力轉(zhuǎn)化與遷移限制的必由之路，俗話說：“有什么樣的老師就有什么樣的學生”，老師對學生的影響是潛移默化的。“優(yōu)秀是一種習慣”，最終的成功是依靠平時一點一滴的積累達到的，從量變上升到質(zhì)變。

5.安貧樂道，甘于奉獻

如果說教師的專業(yè)知識解決的是教師能不能進行教學，教師的專業(yè)能力解決的是教師會不會進行教學的話，那么教師的專業(yè)態(tài)度解決的則是教師愿不愿進行教學。正所謂，“態(tài)度決定一切”，在教師專業(yè)化不斷推進的今天，相比教師的專業(yè)知識與專業(yè)能力而言，教師專業(yè)態(tài)度的提升顯得尤為迫切。在這個充滿浮華與誘惑的時代，能夠做到問心無愧是一種難得的境界。教師的陣地在課堂，教師的幸福首先來源于課堂。走進課堂。教師的能量在噴發(fā)，學生的潛能被開墾，情感在交流，智慧在碰撞，師生的生命都在躍動；書本里冰冷的文字被激活，文化的生命在傳承，每堂課、每個環(huán)節(jié)、每次問答，都是創(chuàng)造性勞動，都是教師的幸福之源，我們學習中收獲智慧，在感動中體驗幸福，享受著遠離鉤心斗角、爾虞我詐、物欲橫流的純潔校園帶給的寧靜與安逸。

二、提高教育質(zhì)量。學生是根本對象

時下，大學生就業(yè)難問題已經(jīng)成為社會各界廣泛關(guān)注的焦點問題之一。如果通過以上的程序，我們的學生已經(jīng)成長為知識面比較開闊、學習研究能力比較強、愛崗敬業(yè)的優(yōu)秀人才，那么又如何才能使其在社會激烈的競爭中勝出并最終找到各自心儀的工作呢?

從就業(yè)角度來看，必須把用人單位、社會的需求和評價，及時反饋到學校的招生培養(yǎng)環(huán)節(jié)。我們的目標是在維持較高就業(yè)率的基礎(chǔ)之上，以提高就業(yè)質(zhì)量、提高成才率為主。以指導為主進行職業(yè)指導，主要是注重培養(yǎng)能力，培養(yǎng)職業(yè)生涯設(shè)計的能力。建立一個廣義的服務(wù)體系，建立教師與學生之間的結(jié)對幫扶關(guān)系，老師花一定時間和精力去幫助學生。當然首先且關(guān)鍵的問題就是拓寬學生的思路。在報考數(shù)學與應(yīng)用數(shù)學專業(yè)的同學中，不少人把自己的就業(yè)定位在高校數(shù)學老師方面，這也是對專業(yè)就業(yè)方向定位不準的一個誤區(qū)，數(shù)學與應(yīng)用數(shù)學專業(yè)是聯(lián)系數(shù)學與自然科學、工程技術(shù)及信息、管理、經(jīng)濟、金融、社會和人文科學的一個重要橋梁，通過建立數(shù)學模型和借助功能日益強大的計算機，應(yīng)用數(shù)學的研究范圍更加廣闊，包括應(yīng)用數(shù)學的基礎(chǔ)理論、具有廣泛應(yīng)用可能的數(shù)學方法、利用數(shù)學方法解決實際問題等。同學從這個專業(yè)畢業(yè)后，可以勝任科研機構(gòu)、政府機關(guān)、企業(yè)的相關(guān)技術(shù)工作和管理工作，或在生產(chǎn)、經(jīng)營及管理部門從事實際應(yīng)用、開發(fā)研究工作。更有很多畢業(yè)生在大型軟件公司從事編程工作，與計算機相關(guān)專業(yè)的畢業(yè)生所從事的工作區(qū)別并不大。另外。由于此專業(yè)的同學數(shù)學基礎(chǔ)扎實，繼續(xù)攻讀研究生也會有比較寬的選擇方向。

解決了后顧之憂，那么數(shù)學便能真正成為不但實際上很美、有內(nèi)涵美的一門科學，而且看起來也很美、有外在美的一個專業(yè)，成為人人爭搶的香餑餑!我想所有的基礎(chǔ)學科都應(yīng)與時俱進求發(fā)展，那么高等教育基礎(chǔ)學科的振興與繁榮便指日可待!

參考文獻：

[1]莫里茲，數(shù)學的本性[M].朱建英譯，大連：大連理工大學出版社，2008.

篇(7)

[關(guān)鍵詞]情報學理論　哲學　哲學

[分類號]G350

1　作為情報學基礎(chǔ)的幾種哲學觀點

情報學的發(fā)展史表明，情報學界的研究者一直在不斷地探索適合情報學發(fā)展的哲學基礎(chǔ)，從布魯克斯利用波普爾“三個世界”的哲學思想提出有關(guān)情報改變?nèi)祟愔R結(jié)構(gòu)的情報學理論開始，陸續(xù)出現(xiàn)了許多其他的情報學哲學基礎(chǔ)理論，例如，以庫恩的“科學范式”、“科學革命發(fā)展的動態(tài)模式”及以托卡拉斯的“科學研究綱領(lǐng)方法論”為哲學基礎(chǔ)；以馬克思辯證唯物主義認識論為哲學基礎(chǔ)；以矛盾論為哲學基礎(chǔ)等等。本文主要探討情報學界認可度較高的三種哲學基礎(chǔ)。

1.1波普爾“三個世界”理論

1983年，英國謝菲爾德大學圖書情報學家布魯克斯在《情報學》雜志上發(fā)表“情報學基礎(chǔ)”一文，直接引進了英國哲學家波普爾的“三個世界”理論，這是圖書情報學界引入“三個世界”理論的開始。在此之前，1981年羅馬大學圖書館與檔案學院Alfred Serrai教授曾在其著作中指出了“三個世界”理論在圖書情報界應(yīng)用的可能性。

布魯克斯將波普爾的“三個世界”理論作為情報學的哲學基礎(chǔ)，他認為人們要探索“世界1”，就需要同時探索“世界3”。人們從“世界3”獲得所需知識，并利用這些知識將“世界1”和“世界2”聯(lián)系起來，“世界2”作用于“世界1”的結(jié)果，記錄下來又成為“世界3”的一部分，整個這一過程就是情報過程，情報就是這種過程中的動態(tài)知識。

然而，布魯克斯的情報學觀點在我國并未取得一致的認可。穆安民等認為，波普爾是個多元論者，其“三個世界”理論屬于唯心主義哲學體系，不能將其作為情報學的哲學基礎(chǔ)，只有哲學才是情報學真正的哲學基礎(chǔ)。朱奎華指出，波普爾的“三個世界”理論雖然對情報學哲學基礎(chǔ)的研究產(chǎn)生了很大影響，但它作為唯心主義的多元論仍不能成為情報學哲學基礎(chǔ)。楊啟全等人也認為，應(yīng)從哲學的角度來分析波普爾“三個世界”理論，不能單獨將其作為圖書館學、情報學理論的哲學基礎(chǔ)。靖繼鵬等人也指出，波普爾的“三個世界”理論認為“世界1”、“世界2”、“世界3”三個世界是并存的，并不存在反映與被反映的問題，是一種多元實在論，因此能將其視為情報學的哲學基礎(chǔ)。

國內(nèi)對其持肯定態(tài)度的學者也不在少數(shù)，如，嚴怡民教授指出，波普爾提出的“世界3”(客觀知識)這一新范疇，把人類精神產(chǎn)品從以往的精神范疇中劃分出來，視為精神財富而予以強調(diào)，是可取的。因為在現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展中，客觀知識是認識過程中的一個極為重要的因素，是人類實踐活動中的一個必不可少的中間環(huán)節(jié)。波普爾的客觀知識概念對于加深人類對世界的認識和拓寬科學研究領(lǐng)域具有現(xiàn)實意義，他所提出的“三個世界”的相互作用機制，也基本符合宇宙直接運動、發(fā)展的客觀規(guī)律。謝先江系統(tǒng)分析了波普爾“三個世界”理論對情報學的指導作用，并將其視為情報學哲學的本體。靳娟娟中指出，波普爾三世界理論可作為情報學的本體論基礎(chǔ)。劉植惠教授指出了波普爾“三個世界”理論對情報學學科建設(shè)所產(chǎn)生的重大影響。

1.2“四個世界”理論

“四個世界”理論的出現(xiàn)是國內(nèi)學者從哲學觀點出發(fā)，對“三個世界”理論加以批判、繼承的結(jié)果。劉植惠和秦鐵輝分別提出了各自的“四個世界”的理論。劉植惠認為在自然物質(zhì)世界和人類精神世界外，還存在著人工物質(zhì)世界和精神產(chǎn)品世界，而秦鐵輝將劉植惠的后兩個世界統(tǒng)稱為人工創(chuàng)造物世界，又將語言單獨地作為準人造物世界，這兩種理論都吸收了波普爾在哲學上細分世界層次的獨到之處，試圖為情報學提供一個辯證唯物主義的本體論基礎(chǔ)。嚴怡民教授指出，“四個世界”理論的劃分比“三個世界”的理論更符合的世界觀，但對情報學而言，它們并未提供新的視角和內(nèi)容。因為它們所繼承的“三個世界”的方法論從根本上不適合人類情報實踐的特點。這種方法試圖為情報學對應(yīng)的情報實踐尋求一個“實體世界”，而事實上情報實踐并沒有一個獨立的實體領(lǐng)域，圖書館、大眾傳播、教育活動的實體是相互重復交叉的。

1.3信息哲學

20世紀末信息哲學的興起為解決信息社會各種問題提供了哲學基礎(chǔ)，也為情報學帶來了一個建立自身理論基礎(chǔ)的機遇。L.Flofidi分析了信息哲學、圖書情報學、社會認識論之間的關(guān)系，指出情報學是應(yīng)用信息哲學，并強調(diào)在哲學和圖書情報學之間存在一種天生的關(guān)系，這種關(guān)系是社會認識論所不能為圖書情報學提供的。賴茂生教授指出，通過分析圖書情報學的研究方法、層次、研究對象與規(guī)模和研究目標，可以得出信息哲學能夠作為圖書情報學的理論基礎(chǔ)的結(jié)論。國內(nèi)學者張福學也指出：“作為應(yīng)用信息哲學的圖書情報學是一門研究文獻、文獻生命周期與程序、文獻管理技術(shù)與設(shè)施的學科，它應(yīng)用信息哲學的基本原則和一般方法去解決待定的實踐性問題和現(xiàn)象。同時，圖書情報學所進行的以服務(wù)為導向的經(jīng)驗研究，也有助于信息哲學中基礎(chǔ)研究的開展。國內(nèi)學者陳憶金認為信息哲學是現(xiàn)代情報學的理論基礎(chǔ)，有利于促進情報學建立起科學的理論體系，為情報學確定整體觀和基本發(fā)展方向起到有力的指導作用。

2　哲學對情報理論與研究的指導

2.1對立統(tǒng)一觀點

嚴怡民教授指出，認識情報和情報現(xiàn)象的對立統(tǒng)一關(guān)系是使情報學基本概念和基本問題的分歧能夠得到廣泛理解和有效融合的基礎(chǔ)，靖繼鵬、馬費成等也指出了情報和情報現(xiàn)象中的對立統(tǒng)一關(guān)系，主要體現(xiàn)在：①情報的普遍性和特殊性；②情報的主觀性和特殊性；③情報的可能性和現(xiàn)實性。

對立統(tǒng)一關(guān)系對于理解情報學具體領(lǐng)域中的一些核心概念、問題等有著指導意義，例如，在信息檢索領(lǐng)域中，國外學者對信息檢索中的辯證思維、對立統(tǒng)一關(guān)系進行了相關(guān)研究，對信息檢索領(lǐng)域中存在的一些具有對立統(tǒng)一關(guān)系的概念進行了研究，如相關(guān)性、查全率和查準率、定量研究與定性研究以及信息檢索的實證方法和實用方法等。這些研究都證明了對立統(tǒng)一關(guān)系在情報學研究中的重要指導意義。

2.2可知論觀點

可知論是指世界上一切客觀體都可以接受科學研究，都可以被人認識的世界觀。在科學研究領(lǐng)域，情報研究本身就是一種行之有效的揭示規(guī)律的方法，在情報領(lǐng)域，沒有什么是不可獲得的。例如，通過獲取競爭對手的市場信息、專利信息、用戶信息等，對其內(nèi)容進行深入分析，便可判斷競爭對手的研發(fā)方向、經(jīng)營策

略、產(chǎn)品和技術(shù)優(yōu)勢；通過對國外相關(guān)媒體報道的新聞或采訪記錄或其他信息的獲取途徑，獲得國外軍事武器裝備的最新信息，通過對這些信息的分析可以掌握國外武器裝備情況。再者，利用反求工程，搜集某類產(chǎn)品的技術(shù)信息，并對其進行整理和分析研究，可以掌握該類產(chǎn)品的市場行情和技術(shù)發(fā)展概況。查先進教授在“情報研究的哲學思考”一文中論述了情報研究與世界的可知性之間的關(guān)系。

2.3聯(lián)系和發(fā)展觀點

從普遍聯(lián)系的角度來看，情報研究對象所涉及的內(nèi)容通常是多因素、多角度、多層面的，情報研究的基本任務(wù)之一，就是要從大量搜集來的表面上看來不相關(guān)的散亂信息中發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在的本質(zhì)的必然聯(lián)系，透過現(xiàn)象看本質(zhì)。查先進教授對情報研究與事物發(fā)展的聯(lián)系性進行了詳細介紹。從繼承和發(fā)展的角度來看，情報研究追求的是從已知世界到未知世界的跳躍，但這種跳躍又并非無科學道理的，其基本依據(jù)是事物發(fā)展的繼承性和相似性。正是借助于這種思想，情報研究人員才能觸類旁通，通過由近及遠、由此及彼、由表及里的研究，達到類推未來和未知情境的目的。

2.4能動性觀點

辯證唯物主義認識論認為，認識是以主體的能動性為前提的，認識主體的能動性主要體現(xiàn)在目的性、主動性和創(chuàng)造性上。查先進教授論述了情報研究與認識的能動性之間的關(guān)系，并進行了舉例介紹。

從目的性來看，情報活動目的是為不同層次、不同類別的社會團體或個人用戶提供決策所需要的各種情報信息。從主動性來看，在情報研究過程中，研究對象的發(fā)展變化盡管有規(guī)律可循，但如果情報研究人員不積極、主動、大膽地揭示它，是不可能認識到的。任何情報并不是等著你來獲取，而是需要積極主動地去尋找、獲取，否則該情報可能喪失它原有的高價值。從創(chuàng)造性來看，情報研究是一種富有創(chuàng)造性的信息整序和科學抽象勞動，其中的歸納整理、去偽存真、演繹推理、審議評價和預(yù)測都融入了情報人員的智慧成果和腦力勞動，情報研究工作是智能化工作，只有創(chuàng)造性人才才能夠勝任。

3　情報學的哲學研究方法

哲學為所有科學提供方法論指導，本文主要以常用的三種哲學研究方法為例展開討論。

3.1歸納法

歸納法或歸納推理，也叫歸納邏輯，是論證的前提，支持結(jié)論但不確保結(jié)論的推理過程，與演繹法共同構(gòu)成了哲學中的基本方法之一。歸納，即情報研究將思維擴展到各種新的事物和情報中，從中提煉和概括出一般的原理。所謂邏輯歸納，即采用邏輯的方法對情報進行分析組合，使分散無序的知識變?yōu)橛行虻闹R，對其進行歸納。靖繼鵬、馬費成等等指出，情報科學的發(fā)展過程，就是一個由個別到一般、由一般到個別的反復循環(huán)和無限發(fā)展的過程，充分體現(xiàn)了歸納法在情報學研究中的應(yīng)用。莫作欽將情報研究中的邏輯歸納概括為以下幾個方面：

內(nèi)容歸納：在文獻調(diào)研過程中，把相關(guān)類問題，從學科內(nèi)容的角度加以歸納。把蘊藏在大量文獻中的知識和信息邏輯加以條理化，文獻內(nèi)容分析就是這種思維方法的一個典型代表。通過內(nèi)容歸納，發(fā)現(xiàn)本學科的研究熱點以及與其他學科之間的聯(lián)系，情報學的跨學科特性強調(diào)了對內(nèi)容歸納方法的需求。

累積歸納：我們所需要的情報不是固定地出現(xiàn)于某一載體或停留在某一時間等待我們發(fā)現(xiàn)，而是需要我們通過各種渠道不斷地挖掘，從中找出對情報研究有用的情報。情報工作的順利完成都是通過對微小數(shù)據(jù)的收集、分析達到的。

推理歸納：將眾多的、靜態(tài)的文獻活化為情報，在掌握現(xiàn)有信息、情報的同時，對其進行充分理解分析，推理出新的、潛在的情報，這就是推理歸納。如我們要研究目前我國情報學的研究現(xiàn)狀，我們不可能直接通過一些綜述或展望類文章進行分析總結(jié)，而是需要目前情報學中研究比較多的一些熱點問題、關(guān)注比較多的論文、著作人手，探析其受關(guān)注的原因，從這些文章或著作中反映的主題或內(nèi)容，推斷或總結(jié)目前我國情報學的研究現(xiàn)狀。

3.2反饋法

反饋法的核心是循環(huán)，在哲學中也就是“實踐一認識一再實踐一再認識”的過程，這個過程體現(xiàn)了反饋法的精髓。反饋機制可以說是情報學的一個核心所在，任何情報活動都是一個反饋過程，無論是情報研究還是情報實踐，反饋法都必須加以應(yīng)用。莫作欽提出將反饋機制作為情報研究的哲學方法，簡要進行了介紹。在情報理論研究中，我們通過反饋法從引文中看情報研究成果的社會運用情況，從已發(fā)表的情報研究文獻或報告中發(fā)現(xiàn)哪些最適合科研需要等等，反饋法貫穿于情報實踐的整個活動過程中，從用戶情報需求的確定到情報活動的效果或滿意度等，都是反饋法的具體應(yīng)用。一個完整的情報研究過程需要不斷地反饋不斷地探索，即“實踐一認識一再實踐一再認識”的循環(huán)思維過程(見圖1)，情報過程的每一階段或步驟都存在著循環(huán)、反饋過程，充分體現(xiàn)了反饋法在情報學中的應(yīng)用。

3.3選擇法

在西方哲學史上，圍繞“選擇”這個哲學命題展開了長期討論，選擇學吸收了西方哲學關(guān)于“選擇”討論中的有益部分，運用量子力學、相對論、分子生物學、一般系統(tǒng)論、信息論、控制論、突變論、協(xié)同論、耗散結(jié)構(gòu)論等學科的研究成果，集東方的思辨哲學與西方的實讓哲學于一身，形成了雙向選擇理論。雙向選擇理論在情報中的應(yīng)用主要是用來分析情報過程中的選擇問題。雙向選擇理論是主客體之間關(guān)系的集中體現(xiàn)，它既包括主體性的一面，又有客體性的一面，選擇是主客體的統(tǒng)一；選擇是雙方的，既有主體對客體的正向選擇，又有客體對主體的反向選擇，主客體選擇是相互制約、相互規(guī)定的，雙向選擇實現(xiàn)的過程既是客體規(guī)律體現(xiàn)的過程，也是主體目的性實現(xiàn)的過程，雙向選擇是合規(guī)律性和合目的性統(tǒng)一。在情報研究中，選擇法在情報選擇中的應(yīng)用有著深刻的指導意義，李法運在文獻中系統(tǒng)論述了選擇法在情報選擇中的應(yīng)用。

情報研究中的情報選擇不只是對信息實體本身的選擇，還應(yīng)包括傳遞方向(用戶)、傳遞時機和傳遞方式等其他方面的選擇。情報選擇的準確、合理‘虧否，直接關(guān)系到情報活動的其他環(huán)節(jié)，所以，情報選擇過程一定要充分考慮到各個方面，兼顧到各個環(huán)節(jié)，雙向選擇理論為之提供了可能。雙向選擇原理是情報選擇的基本依據(jù)，在情報過程中，情報機構(gòu)與用戶的信息需求是這一關(guān)系得以建立、維持和發(fā)展的前提。

4　情報學理論研究中的幾種哲學理論

4.1認知理論

在20世紀下半葉世界范圍內(nèi)的情報學范式轉(zhuǎn)移過程中，布魯克斯將認知理論引入情報學，所提出的“情報認知理論”成為情報學的主流范式，情報認知理論隨即發(fā)展起來。

英國的布魯克斯(Brookes，B.C)、加拿大的貝爾金(Belkin，N)、美國的德爾文(Dervin，B)被歐美情報學界公認為情報認知觀的三個杰出代表性人物。布魯克斯“情報認知觀”真正的哲學來源是波普爾的“三個世界”理論。他認為，作為一種基本范式，他的“情報認知范式”是超越機構(gòu)范式和情報運動范式的，但并不排

斥其他范式的科學成分。作為一種范式轉(zhuǎn)移，他的情報科學認知范式包括四個主要因素：①客觀知識的組織；②數(shù)據(jù)公開化、方法客觀化；③情報知識是存在于認識空間的超物質(zhì)的實體；④用新的定量方法研究認識空間。貝爾金的情報認知范式的理論主要是知識非常態(tài)理論，他提出，情報是文本結(jié)構(gòu)，情報需求在于解決知識非常態(tài)，建立“情報檢索認知溝通模式”，他的理論支撐是現(xiàn)象學和解釋學。德爾文情報認知觀的理論為意義構(gòu)建理論，提出情報利用是構(gòu)建的過程，建立“情景一差距一使用三步模式”，其理論支撐為構(gòu)建主義。

認知觀在情報用戶、文獻分類法、信息檢索等研究領(lǐng)域都有重要意義，情報認知觀的研究及其進一步發(fā)展將促進認知主義在情報學中的應(yīng)用，用來分析情報科學中實際的理論。

4.2后現(xiàn)代主義

后現(xiàn)代主義思潮是盛行于西方的一種綜合性哲學與文化思潮，總體上看，后現(xiàn)代主義的本質(zhì)特征是反二元論、不確定內(nèi)在性、反對實質(zhì)化、去中心和反整體性。

美國情報學家Gemot Wersig提出了后現(xiàn)代科學知識變遷的概念，包括知識的非個人化、知識的可信度、知識的零碎化以及知識的理性化等。由此他認為，情報學要想成為一門學科，應(yīng)當成為一門后現(xiàn)代科學，即不應(yīng)當像傳統(tǒng)科學那樣企圖完全了解外在世界的運作，而是以問題為學科導向，并以解決科技引發(fā)的問題為發(fā)展方向。中國臺灣學者賴鼎銘先生在其著作《資訊科學的思考》中引人后現(xiàn)代社會的概念，他指出，后現(xiàn)代社會對圖書資訊服務(wù)的沖擊表現(xiàn)在三個方面：對經(jīng)典作品的解構(gòu)、數(shù)字化技術(shù)對于教育和學習體制的虛擬化沖擊以及數(shù)字化技術(shù)對圖書資訊服務(wù)的質(zhì)量、可得性和可用性都提出了全新的要求。葉乃靜較系統(tǒng)地論證了后現(xiàn)代社會下圖書資訊服務(wù)面臨的新問題及其對策。其核心觀點是，后現(xiàn)代社會的出現(xiàn)，要求圖書館學從傳統(tǒng)精英視角導向轉(zhuǎn)化為大眾服務(wù)導向。

中國大陸學者王知津等率先將后現(xiàn)代主義引入情報學研究中，認為情報學發(fā)展所表現(xiàn)出來的非表達特質(zhì)、不確定性、多元性和去中心化等是后現(xiàn)代主義的典型特征，后現(xiàn)代主義是情報學發(fā)展的既成事實。他全面闡述了情報學發(fā)展中所表現(xiàn)出來的后現(xiàn)代主義趨勢，指出當前情報學發(fā)展所面臨的問題和困境在很大程度上恰恰是情報學發(fā)展的后現(xiàn)代主義趨勢的體現(xiàn)。情報概念的模糊所凸顯的非表達特質(zhì)，學科邊界的游移所體現(xiàn)的不確定性，研究對象與領(lǐng)域的不斷變化所體現(xiàn)的去中心化的趨勢，研究內(nèi)容從實體到信息、智能的過程，實際上是對不同時代的研究目標的解構(gòu)和重構(gòu)過程，而擺脫技術(shù)至上的傳統(tǒng)也體現(xiàn)了在后現(xiàn)代主義對現(xiàn)代主義中科技信仰的一種背離和反思。拋開上述問題，情報學現(xiàn)在所具有的跨學科的多元基礎(chǔ)、人文和經(jīng)濟色彩的逐漸濃重、人工智能、知識管理等領(lǐng)域無一不體現(xiàn)了后現(xiàn)代主義的特色。賴茂生教授在“數(shù)字化時代的情報學”一文中批評近年來情報學界存在的自我貶損太多、不愛護學科形象的問題時指出，這些現(xiàn)象都是“后現(xiàn)代主義思潮的一種反映”。俞傳正認為后現(xiàn)代主義階段的科學哲學的新走向――關(guān)注語境――必將繼續(xù)給情報學的研究和發(fā)展帶來更為深刻的影響。季翔等論述了后現(xiàn)代主義思潮對于情報學信息素養(yǎng)教育的影響。

4.3批判現(xiàn)實主義

批判現(xiàn)實主義是對現(xiàn)實主義傳統(tǒng)的繼承和發(fā)展，作為科學哲學和社會理論的批判現(xiàn)實主義，有其獨有的特征，主要包括現(xiàn)實存在的獨立性和社會現(xiàn)實的層次性。

國外結(jié)合批判現(xiàn)實主義和情報學進行研究起步較早，也取得了一定的成果。Hjorland提出的人類信息查尋綜合模型和Bates提出的信息查尋和搜集模型都與批判現(xiàn)實主義觀點相吻合并證實了批判現(xiàn)實主義在人類信息行為研究中的合理性和可行性。Marianne Wikgren指出批判現(xiàn)實主義觀點能夠為跨學科研究領(lǐng)域奠定富有成效的基礎(chǔ)，尤其在用戶研究方面，他在文中系統(tǒng)介紹了批判現(xiàn)實主義如何應(yīng)用與情報學中的用戶研究。國內(nèi)學者王知津等人率先將批判現(xiàn)實主義理論引入到情報學研究中，從批判現(xiàn)實主義與情報學的淵源談起，論述了跨學科研究中的批判現(xiàn)實主義方法，研究了批判現(xiàn)實主義的主要特征，如層次性社會現(xiàn)實、語境化的重要性、環(huán)境和活動者之間能動關(guān)系等在信息行為研究中的應(yīng)用，并對批判現(xiàn)實主義視角下的情報學研究進行了展望，指出了批判現(xiàn)實主義在情報學的意義所在。作為現(xiàn)實主義哲學的一個重要分支，批判現(xiàn)實主義對許多實證研究影響很大，而且在跨學科研究中有著重要的意義和作用，它的這些特性都足以引起情報學界的關(guān)注。

4.4設(shè)計學

設(shè)計科學又稱為設(shè)計方法論或設(shè)計哲學，設(shè)計體現(xiàn)了藝術(shù)性和功能性的統(tǒng)一。

國內(nèi)學者王爍、武夷山等率先從設(shè)計學的視角研究情報學，從理論基礎(chǔ)、研究流程和任務(wù)特點三個方面探討了從設(shè)計學視角看情報研究的可能性，指出不管是在理論層面還是在實踐層面，情報學與設(shè)計學存在著諸多的聯(lián)系和交叉，從設(shè)計學視角看情報研究會對豐富情報研究方法起到一定的啟發(fā)作用。2005年普賴斯獎得主Howard D.White所提出的情報博采學將人定義為一束興趣和問題，情報提要學將文獻定義為一束對人之興趣的滿足和對問題的解答。所謂情報科學的任務(wù)就是實現(xiàn)這兩者之間的適配。由此可見，如果將情報學的任務(wù)看成一種工程，那么情報研究就有理由借鑒工程設(shè)計的理念了。澳大利亞Edit Cow-an大學的博士后T.Love提出了設(shè)計理論“元理論”機構(gòu)，并參考了波普爾的“三個世界”理論，認為任何設(shè)計理論都必須與物質(zhì)世界和主觀世界保持一致。

4.5闡釋學

闡釋學是一門對意義的理解和解釋的理論和哲學，闡釋學研究的焦點是傳播、語言、知識的理解和解釋，這同樣也是情報學關(guān)注的現(xiàn)象。闡釋學研究的目的是確認一個詞、文本的真正意義，揭示其普遍規(guī)律，情報學同樣關(guān)注記錄知識的傳播。所以有學者將闡釋學視為情報學研究的基礎(chǔ)，是指導情報學研究的元理論。

20世紀80年代末期，闡釋學進人情報學研究的視野，歐洲幾位專家掀起了闡釋學在情報學中的應(yīng)用熱潮。1986年，Winograd和Flores率先提出采用以人為主的闡釋學方法來設(shè)計信息系統(tǒng)。20世紀90年代之后，在“圖書館學與情報科學理念”國際研討會上，Hoel、CapulTO、CorneliuS和Brier分別就情報科學的闡釋學研究方向進行了論述，提出可將闡釋學應(yīng)用于信息分析、信息組織及信息檢索等方面。1992年，在丹麥舉行的國際圖書情報科學學術(shù)研討會上，闡釋學和行為科學在情報科學與圖書館學中的影響和作用引起人們的廣泛注意，成為繼認知科學之后的情報科學又一研究取向。

周慶山教授指出，情報交流活動的基本原理是交流與闡釋原理，對文本信息的交流和受眾接受與闡釋活動的辯證統(tǒng)一認識，是對情報交流從現(xiàn)象到本質(zhì)、從個別到系統(tǒng)的整體規(guī)律的把握，并以此建立起情報交流研究的新“范式”。

5　展望

一直以來，國外情報學者都非常重視哲學在情報學中的應(yīng)用，不斷引入一些新的哲學視角來研究情報學中的具體問題，同時關(guān)注情報學的哲學基礎(chǔ)，從哲學角度來研究情報學的發(fā)展。隨著國外這方面研究的不斷深入和擴展，國內(nèi)學者也逐漸開始關(guān)注情報學中的哲學問題，本文在對情報學的哲學研究進行梳理、總結(jié)的過程中發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)學者雖然進行了一些探索性研究，但尚不系統(tǒng)，學者之間的研究聯(lián)系性不強。筆者認為，國內(nèi)在從哲學視角研究情報學的過程中，應(yīng)注意以下兩點：