量子化学论文大全11篇

量子化学论文篇（1）

[分类号]G353 G359

1　引 言

自20世纪80年代中期以来，随着量化方法在科研评价中的应用，科研评价也经历了从专家定性评价到定性和定量评价相结合的过程。值得一提的是，文献计量方法在科研评价中的作用逐渐受到重视。科研评价由部分使用文献计量指标，到完全使用文献计量指标体系，再到使用高级文献计量指标，进而到有意识地进行文献计量评价指标的有用性、公正性、透明度及指标使用总结的转变，开始了文献计量指标从使用到反思的过渡。澳大利亚REPP“科研评价指标战略评估”项目预示着文献计量科研评价指标将从使用实践上升到理论反思阶段。国内科研评价还形成系统的文献计量评价指标体系。文献计量评价指标理论研究，除《社会科学评价的文献计量理论与方法》系统研究了社会科学文献计量指标的评价机理和功能，较少见对科研评价之文献计量指标的系统研究和总结。

研究学科评价中的文献计量指标，以科研评价的第三层级学科评价为平台，明确文献计量指标的评价机理、评价功能，有助于科学地选择评价文献计量指标，最大限度地发挥文献计量指标在学科评价中的有效性，进而促进文献计量方法在科研评价中的利学使用。本文在为我国科研决策人员、科研人员、基金管理人员在学科评价中科学使用文献计量指标提供帮助，为国家科研知识创新工程的全面系统提供有效的工具参考。

2　研究样本及分析方法设计

2.1　指标研究样本

选取7套国内外代表性文献计量评价指标集(见表1)，这些指标集中①②③⑦指标完全用于学科评价、⑤⑥指标部分用于学科评价、④是通用指标。经过合并去重，选取了111项代表性衍化指标，以下的分析都是基于衍化指标。

2.2　指标分析方法设计

衍化指标是评价指标集中直接用于学科评价的原始指标。基础指标对衍化指标作了概念上的抽象。文献计量指标的识别标志是反映指标形式与内容特征的标志。其中，指标评功能是学科评价主体选择指标的依据，识别标志和基础指标是设计指标的依据。

按照指标分析过程(见图1)，抽象衍化指标，站在宏观角度整理得到基础指标，为进一步提炼或拓展衍化指标做准备；基于基础指标，识别文献计量指标的本质特征，挖掘基础指标间的内在联系，得到指标识别标志。根据识别标志评价机理，总结衍化指标的评价功能；最后将整个分析结果制成识别标志一指标评价功能集成图(集成图结构见图2)

3　学科评价代表性文献计量指标

3.1　学科评价文献计量指标集成图

限于篇幅，截取指标集成图中部分指标(见图3)。图3是学科研究热点及未来发展趋势评价的指标集成，各项指标从上到下严格按照识别标志―基础指标―衍化指标评价功能四个层次集成。从图中可清楚地看到文献计量衍化指标、基础指标、指标评价功能、指标识别标志之间的联系。

3.2　学科评价文献计量指标参考集

从识别标志―指标一评价功能集成图中，得到衍化指标111项及其对应基础指标58项(见表2)，作为学科评价重要参考指标。A学科指被评价学科，x指代除A外的各个学科，a、b分别指代某一个学科，x指代任一科研基金。指标以科学产出中的论文为统计对象进行说明。

4　文献计量指标的评价功能

IMEC指出，文献计量用于评价，主要具备两类评价功能。①绩效评价。以科学产出和引用为基础，用以评价国家、大学、机构、个人等科研绩效水平；②科学映射。目的在于说明：A学科指被评价学科，x指除A外的各个学科，a、b分别指某一子学科，x指任一科研基金。

揭示科学研究的结构和变化趋势。从识别标志－指标－评价功能集成图中，得到文献计量指标具有的学科评价功能如下；

学科群规律分析。包括：学科群中各学科相互引用情况，间接预测学科交叉趋势，选择凯德洛夫的当采学科理论，确定科学中心，计算科学中心科学兴隆期。

学科产出与影响力基本特征分析。包括：学科国际论文产出对国际论文产出的贡献，被评价国家对学科国际论文产出的贡献，学科二级子学科国际论文产出和对学科的贡献，学科二级子学科国际论文产出规模的变化过程，被评价国家学科论文产出对本国论文产出的贡献，学科国际论文质量，学科被评价国家论文质量，学科国际论文影响力，学科国内论文影响力，学科被评价国家在国际的影响力，学科中文论文在国内的影响力，学科中文论文在国外的影响力，学科二级子学科论文影响力，学科论文质量，学科高影响力论文对学科的贡献，学科被评价国家发表国际的高影响力论文及对学科的贡献，学科老化趋势、学科发展阶段，学科对国外文献使用情况，学科列各类科学资源的使用情况，学科科学产出类别(“被评价国家”可根据需要换成被评价机构、个人等实体)。

学科结构分析。包括：学科子学科产出规模及分布。

学科与相关学科分析。包括：学科独立性、稳定性，识别学科的相关学科及其联系程度。

学科研究热点及未来发展趋势分析。包括：识别学科研究领域，学科活跃研究领域，学科子学科活跃研究领域，学科国际关注热门论文，预测学科各子学科交叉发展方向，追溯学科发展历史、预测发展趋势，学科国际研究热点子学科，学科中国研究热点子学科，学科与其它学科分化、组合趋势。

学科内国家及地区分析。包括：识别学科主要研究国家。识别子学科主要研究国家，学科被评价国家国际论文产出，学科被评价国家地区布局及论文产出，学科国际有影响力国家，学科被评价国家的学科影响力。

学科内机构分析。包括：识别学科发文机构类型，识别学科核心机构，学科研究机构的科学生产力、机构地位，学科机构主要研究领域、及在该领域活跃水平，学科核心机构的地区布局，学科核心影响力的机构，学科研究机构对学科的影响力分析，学科研究机构对各子学科影响力，机构对学科的影响力、机构论文质量，学科核心研究机构地区布局。

学科科研人员分析。包括：学科科研人员整体规模，学科主要科研人员，学科子学科主要科研人员，学科科研人员组织结构，学科核心影响力科研人员，学科被评价科研人员特征参数。

学科期刊分析。包括：学科主要研究期刊，学科期刊对学科的影响力。

学科基金分析。包括：学科可使用基金及其产出对学科的贡献，学科基金产出对学科的贡献，基金在各学科产出，学科基金论文产出的年度变化。

量子化学论文篇（2）

物理中的突现主要是指很多因素，对于系统组成要素具有性质问题，不是在于任何单个要素，因素系统的低层次形成时期才会出现，所以说才成为涌现。系统功能之所以表现是整体会大于部分，是因为系统会涌现出新质因素。人们对于这一个现象的研究是从生物学开始的，后来应用于人工智能和复杂物理理论中，随着社会现代科学即使发展，出现了很多问题，在整体性为主题中，量子场论的建立都针对很多问题进行发展和研究，也引发了很多原论和反原论问题深入研究。从重整化操作参数中选取任意性理论问题都是没相关性，场论知识具有自主性理论体系，各个理论之间没有关系，所以说量子场论涉及当今物理学和哲学领域很多问题。

1 有效场论思想的提出分析

一般意义的有效场论指的是某一个研究领域事物内在机制理论问题，也就是用粒子物理学家话来说就是有效理论对于物理参数空间物理实体描述，从物理学看，很多物理学理论都是随着不断变化而形成了多样性，也就是同一物理实体中的粗放型和精致形理论，这就构成了物理学参数空间唯像学理论研究。不需要费心去寻找一个物理终极理论，只要能够恰当的描述一切现象就可以了，从本质上讲也就是说对于物理具有本身局限性，是反映物理世界信息模型问题。

为了能够很好协调量子力学和相对论之间量子场论，就应该考虑到二次量子化，也就是一种包含粒子生产的基本粒子问题，在数学中量子场论系统拥有无穷自由度，数学中对于理论有很多新的要求，对于重整化问题解释争论也是突出表现了场论思想提出，从历史发展来看，重整化理论是具有一定场论理论依据的。对于有效场论思想提出都有一定追溯作用。

从重整化方法发展历史看，有效思想在建立量子场论中是非常富有启发作用的，量子场论语言的作用是非常恰当描述依赖作用的，本质就是能够超级力量。有效理论思想可以很好推动量子场论深入发展，也就是说基础物理学家说的基础物理学问题，本质上就是高能物理学和低能物理学之间相互隔离和各个击破研究问题。如何划分物理现象标准能否跨度，形式随着精度分化不断变化，也就是在重整化基础上能够实现对于理论重整。能够就会出现很多处理重整化物理学理论发展的初始阶段是处理量子电动力学发散引进方法，对于物理学家首先应该引起截至作用，将发散部分吸收，然后再进行重新定义理论参数问题，在这个过程就会出现很多处理方法问题，重整方法从此就会成功开始。随着测试现象尺度变化物理学作用和结构也会发生变化，接着人们就会缓慢减小截至思想指导，运用重整化参数变化情况进行更深度分析和研究，有效的将参数和分数关系用数学方式描述出来。能够在群方程参数变化中，降低重整化的有限维子丛。有效的低能理论有别于高能的情形，不同的高能日量可能 会产生相同低能日量，事实上在数众多不同质量粒子共存体系中，系统能量远会小于粒子质量，这时质量扮演截至就可以近似重整化有效场论，质量的影响也会相互作用不可重整化，一种新的可重整化量子场论理论广泛应用自然会导致人们对于基础物理学看法，这种观点的转变结果是量子场论的标准模型问题。

2有效场论引发的争论问题

人们认为基础物理学研究宇宙物质基础结构和物质运动规律的学科，所以说近代自然科学追求的确定性和必然性，根据这个观点对于高能物理学享有的基础地位和粒子物理学的终极理论都是有一定领地的。从弱点理论到量子色动力学发展起来的标准模型，在基础物理研究中都具有里程碑意义和作用，根据标准模型可以看出，物质有夸克和轻子组成，他们之间相互作用可以用一个统一规场论来完成，量子场论这种进展就是重整化方法更加深入人心。

重整化概念对于标准模型哲学基础构成需要更加深入分析和研究，在理论早起时候，重整化的概念在处理微饶问题时，物理学家对于突现驾驶主要是纠缠于两种备选方案，就是前面提及到的还原论和反还原论述，分别指的是高能物理学和凝聚态物理学问题。粒子高能物理学的科学家以高能物理学基础来辩护，就是粒子物理学提升了人们对于物理世界的认识，引领人们一步步走到宇宙绝对性结构面前，在还原论中也有很多关键性词语，所以说凝聚物理学家工作和粒子物理学家工作是一样的基础性。

还原重整化概念建立的历史进行实证分析，确实是可以提供理论之间相关性依据问题，但是这种论证本身没有坚实基础。理论之间联系建立只是局限于特定语境，另外理论之间是否存在基础性问题，也只是局限于各种文化层次之间，理论是否具有一定基础性争论，将是未来人类文明发展的重要问题。也就是理论之间存在内在很多联系，反还原阶段基于突现事实理论之间联系，量子场确实恰当又方面的描述了特定精度物理现象问题。根本上依赖于特定语境中和物理相对应的世界，其中包括主观意向、理论背景和实验测量问题等，所以要不断结合各种综合要素进行分析和科学解释人类现象。

3结语

粒子物理中物理场论等多个理论之间相互竞争并存在很多现象，有效的微观世界信息，可以反映客观理论语境，这样就会避免工具主义无法解释参量问题，和实在主义经验数据问题，总之就是客观事物本身是非常丰富多彩和复杂多变的，一种语言描述复杂事物行不通，对于还原论和反还原论争论，问题不是一方压倒另一方，而是要相互之间能够互补，全面客观的把两者进行相互结合起来，做到最大限度的兼收并蓄、取长补短和综合统一。

参考文献：

[1] 王博涛，舒华英.基于自组织理论的信息系统演化研究[J]；北京邮电大学学报（社会科学版），2006年01期.

[2] 林祯祺.从量子论到玻色-爱因斯坦统计[J]；重庆师范大学学报（自然科学版），2006年04期.

量子化学论文篇（3）

一.时代背景比较

19世纪化学发展迅速，法国哲学家伽桑狄受古希腊原子学说的影响，强调原子的大小和形状的原子论及机械哲学。波义耳有机械论宇宙观，认为物质和运动是宇宙的基本质料。通过大量化学实验，他深信万物是复杂的，不能用亚里士多德的“四元素”或医药化学家的“三元素”全部概括，自然界一定存在许多元素，结合生成各种复杂的物质，通过适当的分解方法，最后都变成元素。波义耳明确阐述科学的元素概念，虽有局限性，但与之前元素说完全区别开来，一扫化学研究中的神秘主义，为近代化学的发展指明方向。波义耳指出，实验和观察方法是形成科学思维的基础，化学应当阐明化学过程和物质结构，必须依靠实验来确定基本规律，他把严密的实验引入化学研究，使化学成为一门实验科学打下基础。随后拉瓦锡确定了质量守恒定律，使化学从定性研究方法和观点向定量研究发展。化学家们以弄清物质的组成及化学变化中反应物生成物之间量的关系为目的，将化学与数学方法结合，由此建立了一系列基本的化学定律，如当量定律、定比定律等。进一步揭示这些定律之间的内在联系。约翰.道尔顿研究的最值一提的是关于气体方面研究所得到的理论以及引发的一系列关于原子的理论。做气体实验时遇到了难以用当时已有的理论或者规律解决的问题。首先采用物理方法解释，解释不了混合气体研究内容呈现的规律和结论。其次运用古代原子论也无法解释。在大量实验事实基础上，大胆地猜想并且提出了轰动全世界的“道尔顿原子论”，震撼整个化学界，给化学界开创了新纪元，至今被奉为经典。随着科学家们研究工作的开展，道尔顿原子论的缺陷日渐凸显，传播越发困难。盖吕萨克由实验事实及反复验证提出气体实验定律，它的准确性更加说明道尔顿原子论的不足。道尔顿不肯承认盖吕萨克的说法。两种理论出现矛盾。阿伏加德罗将两者理论结合起来稍加发展提出属于自己的新理论--分子论。它的传播由于理论的不够精确性同样受到阻碍，同时仍然有很多顽固派科学家受旧的理论的束缚，支持道尔顿理论。后来康尼查罗对原子论发展作出突出贡献，独辟蹊径地研究化学史来论证原子- 分子论，体现了逻辑和历史的统一，更加准确和有说服力。毕竟顽固派势力强大，传播受阻，当时的科学技术也无法证明其准确性。在新一代科学家努力下，原子-分子论才为人接受。继而才发展到现代原子-分子理论。

二.研究方法的比较

道尔顿扬弃以古希腊科学家德谟克利特为代表的古代原子论研究气体物理性质和气象研究时大胆假设出原子论内容。曾假定各种物质包括气体在内都是由同样大小的微粒构成。进而研究空气的组成、性质和混合气体的扩散与压力。为了解开混合气体的组成和性质之谜，道尔顿日益重视气体和混合气体的研究，得出结论：各地大气都是由氧、氮、二氧化碳、水蒸气四种主要成分的无数微粒或终极质点混合而成。而气体的混合是因为相同微粒之间产生排斥扩散。“混合气体的总的压力等于各组分气体在同样条件下各自占有某容器时的压力的总的加和”的气体分压定律。某种气体在容器里存在的状态与其他气体的存在无关。若用气体具有微粒的结构去解释很简单，由此推论出物质的微粒结构即终极质点的存在是不容置疑的，由于太小把显微镜改进后也未必能看见。他选择古希腊哲学中的“原子”来称呼这种微粒。空气就是由不同种类、不同重量的原子混合构成的，确认原子的客观存在。而如果原子确实存在，那么根据原子理论来解释物质的基本性质和各种规律，就需要把对原子的认识从定性上升到定量的阶段。道尔顿的首篇化学论文《关于构成大气的几种气体或弹性流体的比例的实验研究》从氧和亚硝气（即氧化氮）的结合去探讨原子之间是怎样相互去化合的，并从中发现这几种原子间的化学结合存在着某种量的关系。道尔顿在分析甲烷和乙烯两种不同气体的组成时，发现它们都含有碳、氢这两种元素，在这两种气体中，当含炭量相同时，甲烷中的含氢量恰好是乙烯中含氢量的2倍。类似的情况普遍存在：甲乙两种元素能够相互化合且生成不同的化合物，这些化合物中，实验表明跟一定重量的甲元素相化合的乙元素的质量互成简单的整数比。于是，发现倍比定律。从原子的观点来看，某元素不仅可以和另一元素的一个原子进行化合，也可以和两个或三个原子化合。得到的结果与一定质量的某元素相互化合的另一元素的质量就必然成简单的整数比：1：2、1：3或2：3等。在原子观点的启迪下，道尔顿发现并解释了倍比定律，同时倍比定律的发现又成为他确立原子论的重要奠基石。道尔顿为了建立更加完善的原子论观点和验证气象研究方面特别是大气性质方面的成果得出的结论：“不同元素的原子重量和大小是不一样的”。他联想到了倍比定律及德国化学家里希特的当量定律，既然原子按一定的简单比例关系相互化合，若对一些复杂的化合物进行分析，把其中最轻的元素的重量百分数同其他的元素的重量百分数进行比较，就可得出一种元素的原子相对于最轻元素的原子的重量倍数，从物质的相对重量，推出物质的原子的相对重量即我们现在所说的相对原子质量。尽管由于他对一些复杂原子（分子）的错误认识及当时条件的限制，他测定的原子量误差很大，但人们对物质结构的一个基本层次——原子的的认识真正建立在科学的基础上了。受当时科技水平的限制，他的理论偏于理论性，无法用科学仪器检测来验证其准确性。但道尔顿原子论关于原子的描述和原子量的计算工作是项意义深远的具有开创性的工作，第一次把纯属猜测的原子概念变成一种具有一定质量的、可以由实验来测定的物质实体。1808年，法国化学家盖- 吕萨克通过多次实验结果及几番论证发现并提出气体实验定律，即“ 各种气体在相互起化学作用时常以简单的体积比相结合”。在此同时还发现：不但气体间的化合反应是以简单体积比的关系相作用，而且在化合后，气体体积的改变与发生反应的气体体积间也有明了的关系。由此他大胆地提出推论：“在同温同压下相同体积的不同气体都含有相同数目的原子”。这个推论表面上似乎是支持道尔顿的原子论，实际上却把道尔顿原子论推向了新的困境。阿伏加德罗在道尔顿基础上结合盖-吕萨克的理论假说提出了新的学说分子论，也由于理论的局限性遇到极大的困境。1811年，他发现阿伏伽德罗定律，即在标准状态下（0℃，1个标准大气压，通常是1.01325×10^5Pa），相同体积的任何气体都含有相同数目的气体分子，与气体内部化学组成和物理性质无关。它对化学的发展特别是原子质量的测定工作起了重大的推动作用。此后，又发现阿伏伽德罗常数，即1mol任何物质的分子数都约为6.023×10^23个分子。当时没有引起化学家们注意，以致在原子与分子、原子质量与分子质量的概念上继续混乱了近50年。直到他死后2年，科学家康尼查罗指出他应用了阿伏伽德罗理论可怡解决当时化学中的很多问题。在1860年在卡尔斯鲁厄重新宣读了阿伏伽德罗的论文，之后阿伏伽德罗的理论才被许多化学家所接受。在1871年，V.迈尔应用阿伏伽德罗的理论从理论上成功地解释了蒸气密度的特性问题。后来康尼查罗是通过研究化学史来论证原子- 分子理论的。解决了道尔顿原子论无法说明的领域。也将原子论发展到原子-分子理论。冲破了阿伏伽德罗理论的困境。但他也始终是把原子分子理论的微观起点停留在了原子层面，没能更推进一步。随着科技的发展，原子结构模型猜想也不断地演变：1904年汤姆生提出原子模型“葡萄干面包式”，1906年-1908年卢瑟福通过α粒子散射得出类似太阳系的原子模型，1913年玻尔提出了模型原子外电子做圆周运动，1924年法国科学家德布罗意提出光粒二相性再由薛定谔等人一起提出和发展量子力学模型，其中伦琴射线的发现，α粒子衍射法的运用，原子研究进入了更加微观的结构，质子，中子，电子相继发现。海森堡，海特勒，伦敦等科学家也都作出了巨大贡献，又一原子论新纪元在化学史上拉开帷幕。

三.具体内容的比较

道尔顿原子论：1.元素是由非常微小、不可再分的微粒即原子组成，原子在所有化学变化中不可以再分，并且保持着自己的独特性质。2.同一种元素的所有原子的质量、性质都是完全相同的。不同元素的原子质量和性质也是各不相同的，原子的质量是每一种元素的基本特征之一。3.不同的元素在化合时，原子之间以简单整数比的方式结合。被后人发现存在缺陷性，譬如说原子可以再分，分为质子，中子，电子等，同一种元素的原子有的性质不一样，如C-12有同素异形体金刚石，石墨而C-13则应用在同位素示踪，跟踪化学反应等运用在不同的领域。阿伏加德罗在结合道尔顿和盖吕萨克的理论基础上他提出了自己的假说，而原子-分子论的代表康尼查罗在阿伏加德罗假说的基础上，重申求物质分子量的一个实用的方法--蒸气密度法。他在原子学说的基础上，突破性地提出了从分子量求原子量的方法，后被称为康尼查罗法。他指出某些金属和非金属的分子量是不可能求得的，道明阿伏加德罗假说与杜隆- 培蒂定律的联系，还指出原子量和当量的区别和联系。康尼查罗论证了无机化学和有机化学的同一性。确立了书写化学式的具体原则。可谓是将原子论细化到具体。更加准确也更加实用，被更多的人们所接受，继而传播到全世界。康尼查罗对化学发展做出的贡献远不止在原子论上，是多方面的涉及。如今科技日新月异，从原子核电子的发现到现今夸克等更小为力的发现都是现代原子-分子论的集体发展。而道尔顿原子论与现代原子分子理论的关系凸显，道尔顿原子论是大基础，后者是顺科学传播受阻而发展起来的。所以道尔顿原子论和现代原子分子论两者是密切关联，发展的关系，是辩证统一的哲学关系。

四.真理性及缺陷性比较

道尔顿原子论是建立在拉瓦锡单质论基础上，在已发现氧、氢、氮等实际存在的原子之后提出的。在此之前还没有确立科学的单质论，只认识到空气原子，水原子等非实际存在原子，而道尔顿的原子论是直接结合定比定律和倍比定律等实验法则而产生的，导入定量描述的原子量概念，是原子观念和实验事实的结合，是科学的原子论学说。道尔顿的原子论在理论上解释了一些化学基本定律和化学实验事实，揭示了质量守恒定律、当量定律、定比定律、倍比定律的内在联系，使化学由定性描述发展到了定量描述，使它成为可验证的学说。道尔顿的原子论揭示了质量是化学元素基本特征的思想，是不自觉地运用量转化为质的规律，而后导致化学元素周期律的发现。各种化学现象、化学元素以及化学定律之间存在着内在的联系，这种联系为原子论所揭示，对当时占统治地位的形而上学的自然观又是一次有力的冲击，因而原子论的建立不仅在科学上，而且在哲学上也具有重大意义。道尔顿原子论是在化学史上继往开来的崭新一页。所提出的新概念和新思想，成为当时化学家们解决实际问题的重要理论。首先用它清晰地解释了当时正被运用的定比定律、当量定律。同时这一理论使众多的化学现象得到了统一的解释。特别是原子量的引入，原子质量是化学元素基本特征的思想，引导着化学家把定量研究与定性研究结合起来，把化学研究提高到新的水平。从此化学脱去了思辨哲学的外衣，而成为自然科学的重要学科。事实证明，如果没有原子论，化学仍将仍旧是一堆杂论无章的观察材料和实验的配料记录。道尔顿的原子论使人们冲破长期束缚思想的经院哲学、机械论哲学，不仅把化学引上科学之路，而且由搜集、记录材料为特征的经验描述阶段逐步过渡到整理材料、找出材料间内在联系的理论概括阶段，它为化学开辟了新时代。革命导师恩格斯评价说，“在化学中，特别感谢道尔顿发现了原子论，已达到的各种结果都具有了秩序和相对的可靠性，已经能够有系统地，差不多是有计划地向还没有被征服的领域进攻，可以和计划周密地围攻一个堡垒相比。”至今科学家们受到道尔顿原子论的启发也很大。而原子-分子论是在它上面发展起来的也作出了巨大贡献，弥补了道尔顿原子论的缺陷，是继承和发扬道尔顿原子论，意义深刻。目前仍然在快速发展之中。“夸克”的发现意味着原子论面对更多新的挑战。未来原子论的发展亟待当今科学家去思考与探究。历史的车轮永远会往前滚去，发展是必然的趋势。

参考文献：

[1]张家治：《化学史教程》，太原，山西教育出版社，2006年版

[2]盛根玉：《现代化学进展》，上海师大人文学院，《上海师大学报》

量子化学论文篇（4）

〖测得准原理〗：世间万物，无例外，都是测得准的（准确程度最终都将取决于普朗克常数 h＝2π? 的准确度），绝非测不准的；世间只存在测不准的学者，并不存在【测不准原理】--《量子力学》的基本原理。

文中用大量无可否认的事实，全面、系统、严格地证明了量子力学--世界权威理论，纯系伪科学。其基本原理--【测不准原理】系反科学的理论，由此量子力学已把科学引入歧途，并使之陷于恶性循环不解之中！

由于量子力学已修成了诡辩内禀属性，任何单方面对其论说全然无效，必须给量子力学以全面充分曝光，所以篇幅显得较长。实乃：

有道僧是愚氓忧可训，

奈何量子愚氓胜和尚！

第一章．世界是测得准的，并非测不准的

乍看，题目好象哲学的。不屑哲学，只谈物理。

大量研究表明，目前为止的实验已经给出物质世界准确信息，物理学重要任务之一就在于找出这信息并揭示其内在规律。遗憾的是，目前为止的理论(无例外)均未能如此。然而国内外学界却一致认为理论物理大厦框架--《量子力学》已经建成，剩下只是装修和美化了。

但经本文研究表明，《量子力学》对一些基本物理学问题的实质并不清楚，往往似是而非。然而《量子力学》却娓娓动听、夸夸其谈，实则以其昏昏使人昭昭！请看事实：

1.1 关于"量子化"根源问题。

微观世界"量子化"已被证实，人们已经公认。但接踵而来的就是"量子化"根源问题，又机制怎样？这本是物理学根本任务之一。已有的理论包括爱因斯坦、玻尔、量子力学都未能回答。然而量子力学家们却置这本职任务于不顾，翩翩起舞与数学喧宾夺主、相互玩弄！

就是说，《量子力学》是在未有弄清量子化根源前提下侈谈"量子"的"科学"。其结果只能使原子结构凭空量子化，量子化则成为无源之水，无本之木。这就是目前物理科学之现状！

可有人，例如一位量子力学教授辩论时说："量子化是电子自身固有属性，阴极射线中的电子能量也是量子化的"。

虽然，这量子力学家利用了"微小量子"数学"极限"概念进行诡辩，显得很聪明，但却误了人类物理学前程！

不可否认的事实是：阴极射线中的电子、x射线韧致辐射电子、高能加速器中电子或其它自由电子能量都连续可变，决不表现量子化！这无疑表明量子化不是电子自身固有属性。那末，原子结构中能量量子化必有其它原因。显然这是基本物理学问题，作为理论物理又是非弄清不可的问题。其它科学例如数学，由于任务不同尚可不必关心量子化根源问题。然，作为理论物理决不可以！本文如下将准确具体讨论量子化根源问题以及物质世界又怎样量子化的，并给出8位数字有效精度与实验完全相符的计算结果。

1.2 理论与实践关系问题

既然凭空将电子能量量子化，就难免臆造之嫌，所以《量子力学》就下意识往实验上靠??"符合"试验。然而，既下意识就难免拙劣，请看事实：

世界著名理论物理第六册--《量子力学》（文献 [1]） 中著："量子力学，可建立于数个基本假定上，大体上这些基本假定分属两大项……，两项的假定便构成一量子力学完整系统"。

这明确表明，量子力学就是建立在基本假定上的（种种猜测）。"科学学"研究还表明：任何建立在基本假定上的东西都不可能是科学！然而量子力学家们却娓娓动听说："量子力学是建立在实验基础上的科学"。这不是弥天大谎么？！

文献 [1] 在建立对易关系：

pq －qp ＝ （?／i）e ????????? （1）

时说："这是一基本假定"。并告诫人们："不可懂"！就是说（1）式不能用任何数学--物理方法导出，即：不否认这是一种猜测。然而，（1）式就是昭著世界的"波动方程"的基础，也就是量子力学的理论基础。

所以确切地说，量子力学就是建立在基本假定上的种种猜测。这分明表现的是量子力学家们主观意识！

研究表明，量子力学所谓实验基础，首先在于德布罗意"物质波"理论。认真研究表明，物质波究竟是什么？德布罗意本人未有弄清，后人至今仍未弄清，又怎能说"建立在实验基础上"呢？！

研究表明，量子力学的实际过程是：德布罗意对自然现象进行一次连他自己也弄不清的抽象（猜测）（以下证明），提出"物质波"概念。量子力学对这不清的概念又进行一次抽象（猜测）（以下证明），提出"波函数"（ψ）概念，并且通过一种算符将其作用到一个基本假定即（1）式上，便铸成了著名的"波动方程" --量子力学的理论基础：

（h2/2m）?2ψ + (e－v)ψ ＝ 0 ????? （2）

由于量子力学凭空引进"波函数ψ"，实际上就赋予了电子神奇性质。正是这种神奇性质使得量子力学具备了非凡诡辩能力。

1.3 量子力学诡辩伦理

1.3.1 关于理论基础诡辩

以上及以下讨论都证明，量子力学是，由于缺乏了解，错误地估计了试验（以下严格证明），用了错误的基本假定（不能由任何合理方法导出）而形成的，错误理论。然而量子力学家们却口口声声："量子力学是建立在实验基础上地科学"。这分明是在诡辩，再加上社会意识，量子力学又具备了狡辩能力。

1.3.2 关于物质波的狡辩

对于"物质波"概念，量子力学 [1] 应用了三个基本假定：其一假定"对易关系"即（1）式，由此构成量子力学骨架；其二假定"测不准原理"，由此编造了电子"几率云"图像；其三假定"波粒互补原理"，这种原理本身就是一种诡辩，因为"波粒二象性"问题目前仍属困难不解的世界性难题。于是量子力学精心泡制出"波函数ψ"并强加给电子。经如此之假定，电子便具备了神奇性质--量子力学家们的主观意识。

然而"波函数"的物理意义究竟是什么？量子力学家们着实应向人们交代清楚，遗憾的是任何学家都未能如愿。实际上对波函数ψ的真实物理意义，量子力学家们也只是：你知、我知、天知、地知，凡人不可知。这分明是狡辩理论！

如果需要，量子力学（文献 [1]）首先拿出：

2πa＝n ?????????????? （3）

很明显式中 2πa是粒子中心轨迹。于是说，物质波是粒子轨迹波动。此说极易征服初学者，但此说问题也易败露。量子力学立即改变说法，言（3） 式系近代物理概念，对此不能用经典概念理解。于是又出现：

1.3.3 关于"经典"与"近代"狡辩

量子力学经常炫耀是近代科学理论，已经超脱经典，又不时贬低经典理论。

然而，以下讨论完全证明：量子力学除了主观臆造因素外，完全没有离开经典物理一步，也未超出经典物理一点，就连波函数 ψ 的表达式（无例外）也完全是经典数学和经典力学关系式，并且以下用不可否认的事实--量子力学所犯经典错误，表明量子力学连经典理论也不通。所以，量子力学所谓超脱经典，正在于一些基本假定连同主观臆造。在此种意义上说，量子力学不仅超脱经典，而且也超脱科学！1.3.4 量子力学方法论狡辩

确切说，量子力学不能给波函数 ψ 做出完整的真实物理学定义，但在理论中却轮番使用: ①波函数 ψ 表示粒子中心轨迹波动；②波函数 ψ 表示粒子出现几率；③波函数 ψ 表示弥撒物质波包三种概念。有了三种概念，又可各取所需，自然一切物理问题都"迎刃而解"了。

然而，量子力学同时又"有权"轮番否定这三种概念。但却不是自我否定，而是另一种需要--否定其它理论，其中包括真理。要指出的是，量子力学轮番使用三种概念，又轮番否定这三种概念，并不是在同一时间同一地点进行的。因为应用一种概念的同时又否定这种概念，这是卖矛又卖盾的故事，连儿童都知道是蠢事。显然量子力学家比儿童高明得多，这叫认识方法狡辩。

似这样，在哲学面前，用"建立在实验基础上"量子力学可以蒙混过关；其它科学由于研究任务不同，不会关心"量子化"根源，又由"领地"限制也无权过问波函数的真实意义；量子力学又可各取所需轮番应用和轮番否定①、②、③三种概念。于是，量子力学便以狡辩赢得了世界理论权威！

1.4 关于"符合"试验问题

以下将证明，量子力学所谓符合实验，实际上系对实验的猜测。量子力学很善于做貌似合理实则谬误的猜测（以下揭示），并美其名曰"符合"试验。其实，对实验的真实物理过程并不清楚，又何谈相符呢？请看事实：

基于玻尔理论的成功，量子力学作两项重要推广。心理学原因，人们对这种推广又愿意接受。然而却出现本质性原则错误，请看：

1.4.1 量子力学推广（一）

由于氢原子的试验电离能与玻尔理论真实能级相近，于是量子力学推广为：

试验电离能 ＝ 原子真实能级 ?????????? （4）

将该式推广到多电子原子中显然很省力气，但这是严重错误。请看氦原子事实：

试验（文献［1］）测得氦原子两个电离能，这里分别用 e1，e2 表示为：

e1＝ 1.80(rhc) ＝ 24.58(ev) ???????? （5）

e2＝ 5.80(rhc) ＝ 79.01(ev) ???????? （6）

量子力学［1］认为这就是氦原子的两个真实能级。

若用 e玻 表示类氢氦离子基态能玻尔理论值，则

e玻 ＝ 54.42(ev) ????????????? （7）

显然下式成立：

e2 ＝ e1＋ e玻 ?????????????? （8）

该式明确表明 e2 不是氦原子的真实能级，因为其中包含有 e1 ，即第一电离能。

那么，实验值 e2 即（8）式表示什么物理内容呢？

研究表明：要使氦原子第二电子电离，仪器必先付出能量 e1＝24.58(ev) 先使第一电子电离，这好比代价，氦原子于是变成类氢氦离子，其基态能为 e玻＝54.42(ev)。要使它电离，仪器必须再付出与 e玻 相等的能量，才能使第2电子电离。那么仪器付出总能量必为 e2＝e1＋e玻，这就是氦原子电离实验真实过程，由此不难结论：

1.4.2 据电离实验本文结论

电离实验结论一：氢原子及类氢氦离子玻尔理论值正确。

电离实验结论二：目前电离能实验值 ≠ 原子真实能级。

电离实验结论三：所有元素最低能级皆为其类氢离子能级，不存在比这更低的能级。

然而量子力学（文献［1］、［3］）却竞相用"微扰法"、"变分法"乃至用修正核电荷方法逼近计算这氦原子的"能级"e2 ：

e2＝ 5.80(rhc) ＝ 79.01(ev) ?????? （9）

显然，量子力学这种下意识"符合"实验，拙劣以极，形同瞎子摸象！

这是由于量子力学对原子结构缺乏了解，又没有搞清电离实验真实物理过程所致。

对此，进一步证明如下，参见表（一）：

表（一）几个元素的类氢离子能级

原子序 元素 e1（ev） e玻（ev） e1＋e玻 e实（ev） 注

13 al 5.986 2299.3799 2305.3569 2304

14 si 8.151 2666.7364 2674.8874 2673

15 p 10.486 3061.3046 3071.7906 3070

16 s 10.360 3483.0843 3493.4443 3494

17 cl 12.967 3932.0756 3945.0426 3946

18 ar 15.759 4408.2786 4424.0376 4426

表中 e1 为元素第一电离能实验值，e玻为类氢离子基态能玻尔理论值，e实 表示类氢离子电离能实验值，可见下式成立：

e实 ＝ e1＋e玻 ????????????? （10）

该式明确表明类氢离子电离能实验值 e实 不能直接代表其真实能级，因为 e实 中包含有e1（第一电离能）。有说这是巧合。然而表中六个元素都完全巧合必有规律，这种规律就是以上三条结论。实际上（9）、（10）二式等价，但（10）式只对表中几个元素成立。对于其它元素或其它情况问题变得更为复杂，不可一日而语。

这进一步证明了上述三条结论，再做如下推论：

1.4.3 据电离试验本文推论

电离实验推论一：任何电离实验过程都是电子几经碰撞交换能量综合结果。注意氢原子的电离能与真实能级相近但并不相等的事实，因此

电离实验推论二：任何元素任何电离能目前实验值均不能直接代表原子的真实能级。

电离实验推论三：随着理论与技术进步将来完全可以试验直接测得原子的真实能级。

以上证明（4）式完全错误，然而量子力学对此未经证明却实际应用。可见，量子力学逻辑上粗糙、理论荒诞！

1.4.4 量子力学推广（二）

根据玻尔理论的成功，量子力学（文献[4]）又作一项重要推广: 认为多电子原子结构不同壳层 k，l，m，n …中电子的量子数分别为 n＝1,2,3,4…

显然，这种推广也很省力，然而也是严重错误！

参见图（1）氢原子的能级，这代表玻尔理论的成功。可是量子力学毫不思索原封不动将图（1）推广到多电子原子中。量子力学很善于做这种貌似合理实则谬之千里的推广。从中可见量子力学理论思维完全不具物理学素质。

稍经分析不难发现，图（1）所示物理意义可用图（2）类比。谁都知道图（2）表示的内容是三个人在同一时刻的官位（级），或者表示一个人在三个不同时期的官位。但决不表示一个人在同一时刻具有三种官位(级)。

那么图（1）也如此：或者表示在同一时刻三个氢原子的能级（画在一起），或者表示一个氢原子在三个不同时刻的能级。但图（1）决不表示在同一时刻氢原子有三个能级（注意氢原子只有唯一电子）。

要知道，这种认识上的差异将产生完全不同乃至相反的结论。同样，量子力学这种推广也未经证明而普遍应用。

研究表明，原子结构这种性质是由量子化根源决定的。量子力学对此一无所知，严彦却夸夸其谈什么"量子"、什么"力学"，实在误人不浅！

经量子力学如此推广，其结果必然使得原子结构--物质世界变得一塌糊涂。因之，物质结构必然由测得准变为测不准的了。这就是量子力学的【测不准原理】。稍经分析也不难发现【测不准原理】的哲学错误。

所以如上述，量子力学所谓符合实验，实际上是对实验进行貌似合理（但谬之千里）的猜测并作勇敢推广而已。

1.5 关于【测不准原理】问题

如果人们要问，量子力学就会说：【测不准原理】是根据实验的总结。

根据什么实验？

还是根据"物质波"。

但须知，与其说世界公认量子力学是理论物理权威，毋宁说世界公认"波粒二象"性问题仍是世界性遗难问题。在此问题尚未彻底解决之前怎么可以总结呢？！

所以，在问题循环不解情况下，由于量子力学诡辩性及其狡辩能力，方才成为世界理论权威！以致人们对量子力学【测不准原理】的哲学错误丧失分辨能力。又由于这种错误原理隐藏在高深难懂的量子力学之中，常人不可涉才得以免遭非难。现在有必要给这错误原理充分揭露！

大量研究可以结论，目前为止的实验已经给出大部物理世界准确信息，这就是普朗克常数 h

＝2π? 给出的信息。根据这种信息，本文已经给出目前大部物理学问题以准确具体描述，其中包括目前困难问题，也包括"波粒二象"性问题。并且这种描述全部具有8位数字有效精度与并实验完全相符的结果，以下将做这种描述。这表明〖测得准原理〗成立（参见提要）。这就在事实上完全打了破了量子力学【测不准原理】的神话--鬼话！

然而量子力学由于缺乏了解又理论贫乏，却完全错误地应用了大自然给出的准确信息：

δp·δx ≥ （1/ 2）? ??????????? （11）

这就是量子力学【测不准原理】的数学表达式。显然竟将大自然给出的准确信息--普朗克常数 ? 作为测不准的量度，是乃天大谬误。

第二章 普朗克常数给出物质世界准确信息

本文大量研究，现总结普朗克常数：

h＝2π? ?????????????????? （12）

给出的物质世界准确信息：

2.1 ? 已经给出所有元素原子结构的准确信息

据此可以准确具体描述任何原子的真实结构，并都将与实验符合很好。文献[5]、[6]、[7]已经做了这种描述，这在事实上已经打破了量子力学【测不准原理】的神话--鬼话。

2.2 ?已经给出任何微观粒子（质子、中子、电子、光子以及场粒子等）自身结构准确信息

例如，可以算得质子自身结构理论半径，以 rp 表示，准确为：

rp ＝ 1.3214100×10-13 (cm) ????? （13）

并可从能量、电荷、自旋、磁矩、元素周期率五方面算得完全相同的这一结果，已无可否认地证明这结果唯一正确。这是目前任何理论都办不到的！

又例如，可以算得电子自身结构理论半径，以 re 表示，准确为：

re ＝ 2.9742175×10-14（cm） ---------- (14)

同样可证明此结果唯一正确（繁琐，略），量子力学对此望尘莫及。

2.3 ? 已经给出普适常数 φ 的准确信息

普适常数定义：任何光子的波长 λ 与发射该光子的电子在原子中的轨道半径 r 之比为常数，以 φ 表示之，那么有：

φ ＝ λ／r ＝常量＝1／（ε。·α）

＝ 4π×137.03600 ＝ 1722.0451 -------- (15)

（说明：当电子跃迁为r∞时，轨道半径直接用r；当电子跃迁为rarb时，式中要用当量轨道半径，略。）

研究表明这是一个斩新的物理常数，虽无量纲，但具有丰富重要物理意义。由（15）式已经看出，普适常数 φ 严格规定着光子和电子；以下还将看到，普适常数还严格规定着质子和中子以及粒子的磁矩及其"反常"。相形之下，量子力学竟将光速 c 称作"普适常数"，不知多么无聊！

此外，根据普适方程（见下）和普适常数 φ 还可算得任何光子的形成机制、光子的尺寸、质量、能量、性质以及光子的自身内部结构。此类问题，由于量子力学【测不准原理】的限制，人们连想都不敢想。可见量子力学荒谬已极！并且，这种计算完全表明光子的粒子实在性，而所谓波动性只不过是粒子实在性的客观反映。

2.4 ? 已经给出分子结构、晶体结构、固体性质、液体性质、气体性质等物质结构准确信息

本文如下普适方程可以变为：

v ＝ n2 ?2／mr2 ???????????? （16）

式中v为引力势能，它将准确决定晶体晶格能；而 r 则决定晶体晶格常数（略）。

2.5 ? 已经给出量子数 n＝0,1,2,3… 真实物理意义的准确信息

但在量子力学中，量子数 n＝0,1,2,3… 只表示自然数，除此之外无任何物理意义。大量研究可以结论：宏观温度 t 就是量子数 n 在统计意义上的单值函数，即：

t ＝f（n） ?????????????? （17）

研究还表明，对单个粒子（原子、分子）该式也严格成立，只不过对单个粒子（原子、分子）则无需统计。这已表明，微观粒子的温度也是"量子化"的，不能连续取值。此外还表明，任何微观粒子的温度都有真实物理意义和丰富物理内容。然而量子力学（文献［8］）却说："对于个别分子，温度这个概念是毫无意义的"。这表明量子力学先天不足后天亏损，由理论贫乏导致理论错误！

2.6 ? 已经给出宇宙最低温度准确信息

周知，由气体状态方程可以导出绝对零度。那么，由普适方程即（20）式可以推出宇宙最低温度。并且，不难证明宇宙最低温度就是宇宙奇点。以下证明奇点宇宙必然爆炸，那么宇宙的历程就是循环爆发过程。由此可以准确具体了解宇宙的过去、现在和未来。

2.7 ? 已经给出天体结构准确信息

据此可以准确描述任何天体的天文结构。

研究表明，任何天体天文结构与原子一样，都只能有唯一稳态解，他们遵循完全相似的基本规律，也就是普适方程即 (20) 式所揭示的规律。

也周知，据万有引力定律或开普勒定律也可描述天体的天文结构（位置、动能），但却实际上无穷多解，不能得到唯一稳态解。

这恰表明目前理论困难所在，量子力学对此无能为力，只能缺省"上帝一次推动"说！。

宇宙正在膨胀，没有稳态解呀！有人说。

不管你膨胀（例如银河系）还是稳态（例如太阳系），哪怕你收缩，都逃不脱普适方程严格支配！也所以这叫：普适方程！

2.7.1 太阳系唯一稳态解

太阳系的唯一稳态解的意义在于：若用强大火箭推动，改变任意行星（例如地球）轨道（黄道面内）半经大小，待火箭动力消失后，该行星（例如地球）将慢慢回复到原来既定轨道位置。这由太阳性质决定，也由普适方程所规定。

通过对太阳系天文结构唯一稳态解的计算，可以得到太阳系的三个重要天文结构常数：k1、k2、k3，其中k1、k2是基本的，k3是导出的（略）。可惜，量子力学半个也不知！

2.7.2 太阳系第一天文结构常数 k1 ：

k1 ＝ vi2 ·ri ＝ 常数

＝ 1.327×10 26 (达因·cm2／克) ???? （18）

式中vi为各行星轨道速度，ri为各行星轨道半径。并且，由此可直接推出开普勒定律（略）。

2.7.3 太阳系第二天文结构常数 k2 ：

k2 ＝mi2·vi2·ri2 / ri5 ＝ 常数

＝ 9.747 ×10 49（克2／cm·秒2） ??? (19)

式中 mi为各行星质量，ri为各行星携带半径（定义：包括大气尺寸在内的行星自身半径叫做携带半径）。

研究表明，太阳用这两个常数严格地规定着系内所有天体的质量、尺寸（包括大气）、轨道、速度以及轨道曲线性质，无一例外。这些都是普朗克常数给出准确信息的结果，并由普适方程所确定。（说明：①普适方程计算天文结构要经过变换；本文对太阳系天文结构的计算都与天文观测符合很好。②《太阳系天文结构计算》一文已送南京大学。）

2.8 ? 已经给出大自然内在本质规律准确信息

见以下，物理学的首要和本职任务就在于寻找这些规律。

第三章 普朗克常数的真实物理意义

上述可见，普朗克常数具有极为丰富的物理意义和内容，量子力学所知无几。不仅如此，由于缺乏了解，量子力学还经常混淆并滥用普朗克常数的物理意义。【测不准原理】正是量子力学滥用普朗克常数典型例证 [参见（11）式]。

现初步总结普朗克常数 h＝2π? 真实物理意义如下：

3.1 ? 对宏观，谓最小能量单位。

这就是：e＝ ω? ＝ nh ，这由普朗克首先发现，并由此人们公认能量"量子化"。

3.2 ? 表征微观能量交换的最大单位。

研究表明，?是微观能量交换的最大单位。 研究表明，还有更小级别的量子化能量单位：（1/φn）? ，其中，n＝0,1,2,3… 为量子数；而 φ＝1722.0451 为普适常数即（15）式。

3.3 ? 表征原子结构中电子轨道运动角动量的单位。

电子在原子结构中的轨道角动量若用符号 le 表示，那么有：le＝n·? ，其中 n＝0，1,2,3… 为量子数。

3.4 ? 表征微观粒子自旋角动量的单位。

实验已经表明微观粒子自旋也是量子化的。但对微观粒子自旋的描述量子力学明显力不从心，狄拉克用量子力学算得费米子（电子、质子）的自旋量皆为（1/2）? 是完全错误的结果。

3.5 ? 表征粒子自身能量量子化的单位。

实验已经表明人们也已公认，原子核自身能量也是量子化的，其量子化的单位为 ? 。

需要指出，原子核这种量子化状态并不是孤立的，然而量子力学却完全孤立看待。研究还表明，原子核这种量子化状态必然以某种方式作用于外界，尤其首先作用于核外电子。物理学重要任务就在于找出这种作用内在联系，遗憾的是所有理论均未能如此。并且，量子力学家们皆置此本职任务于不顾（可谓不务正业），而竞相与数学喧宾夺主。有目共睹！

3.6 ? 表征原子核与周围电子相互作用的能量单位。

研究表明，原子核的量子能量状态首先作用到核外电子，而周围电子必同时感受这种作用。于是核外所有电子都同时感受两种相互作用支配：

第一，核外所有电子同时受静电（库仑）引力能（场）支配，这种作用是经典的。在这种作用下，电子有落向原子核的趋势。

第二，原子中所有电子又同时受原子核量子化能量场的支配。因此，原子中所有核外电子必同时感受原子核这种量子化能量作用。并且，这就是原子结构中电子能量量子化的真实原因！也因此，核外所有电子的量子状态必与原子核一致，同一原子中核外所有电子的量子数必都相同，且都等与原子核的量子数。

也所以，量子力学认为原子不同壳层 k，l，m，n… 中电子的量子数分别为：n＝0,1,2,3… 是完全错误的。纯系闭着眼睛摸大象！量子力学很善于这种猜测，又美其名曰"符合"试验。多么荒唐！

若用数学关系表达原子核这两种场量相互作用，这就是文献[5]、[6]、[7]推出的普适方程：

t＝ （1/2）v ?????? ①

t＝ e ???????? ② ??? （20）

e＝n2·?2 ／ 2m·r2 ???? ③

该方程因具有普遍意义，故称普适方程。研究表明，普适方程适于所有元素的原子结构，还适用于天体的结构，并且计算与实验真正符合很好（普适方程物理意义见下）。

3.7 ? 表征任何粒子（含天体）间相互作用能量的最大量子化单位（还有更小单位）。

这不是简单推广，而有极为丰富的物理内容。例如，? 将准确决定晶体结构，还准确决定天体天文结构。

3.8 ? 表征物质与场、场与场间相互作用常数。

它直接与普适常数相关，还将决定粒子的"反常磁矩"，附录中具体讨论。

3.9 物质波与波粒二象性问题恰系普朗克常数 ? 表演的内容（准确具体证明待续）。

3.10 ?（普朗克常数）将贯穿于全部物理世界全部内容，其中包括宇宙的爆炸和膨胀，光的干涉和衍射问题以及波粒二象性问题，核力与弱力问题等无一例外。

然而量此外还表明，任何微观粒子的温度都有真实物理意义和丰富物理内容。然而量子力学（文献［8］）却说："对于个别分子，温度这个概念是毫无意义的"。这表明量子力学先天不足后天亏损，由理论贫乏导致理论错误！

2.6 ? 已经给出宇宙最低温度准确信息

周知，由气体状态方程可以导出绝对零度。那么，由普适方程即（20）式可以推出宇宙最低温度。并且，不难证明宇宙最低温度就是宇宙奇点。以下证明奇点宇宙必然爆炸，那么宇宙的历程就是循环爆发过程。由此可以准确具体了解宇宙的过去、现在和未来。

2.7 ? 已经给出天体结构准确信息

据此可以准确描述任何天体的天文结构。

研究表明，任何天体天文结构与原子一样，都只能有唯一稳态解，他们遵循完全相似的基本规律，也就是普适方程即 (20) 式所揭示的规律。

也周知，据万有引力定律或开普勒定律也可描述天体的天文结构（位置、动能），但却实际上无穷多解，不能得到唯一稳态解。

这恰表明目前理论困难所在，量子力学对此无能为力，只能缺省"上帝一次推动"说！。

宇宙正在膨胀，没有稳态解呀！有人说。

不管你膨胀（例如银河系）还是稳态（例如太阳系），哪怕你收缩，都逃不脱普适方程严格支配！也所以这叫：普适方程！

2.7.1 太阳系唯一稳态解

太阳系的唯一稳态解的意义在于：若用强大火箭推动，改变任意行星（例如地球）轨道（黄道面内）半经大小，待火箭动力消失后，该行星（例如地球）将慢慢回复到原来既定轨道位置。这由太阳性质决定，也由普适方程所规定。

通过对太阳系天文结构唯一稳态解的计算，可以得到太阳系的三个重要天文结构常数：k1、k2、k3，其中k1、k2是基本的，k3是导出的（略）。可惜，量子力学半个也不知！

2.7.2 太阳系第一天文结构常数 k1 ：

k1 ＝ vi2 ·ri ＝ 常数

＝ 1.327×10 26 (达因·cm2／克) ???? （18）

式中vi为各行星轨道速度，ri为各行星轨道半径。并且，由此可直接推出开普勒定律（略）。

2.7.3 太阳系第二天文结构常数 k2 ：

k2 ＝mi2·vi2·ri2 / ri5 ＝ 常数

＝ 9.747 ×10 49（克2／cm·秒2） ??? (19)

式中 mi为各行星质量，ri为各行星携带半径（定义：包括大气尺寸在内的行星自身半径叫做携带半径）。

研究表明，太阳用这两个常数严格地规定着系内所有天体的质量、尺寸（包括大气）、轨道、速度以及轨道曲线性质，无一例外。这些都是普朗克常数给出准确信息的结果，并由普适方程所确定。（说明：①普适方程计算天文结构要经过变换；本文对太阳系天文结构的计算都与天文观测符合很好。②《太阳系天文结构计算》一文已送南京大学。）

2.8 ? 已经给出大自然内在本质规律准确信息

见以下，物理学的首要和本职任务就在于寻找这些规律。

第三章 普朗克常数的真实物理意义

上述可见，普朗克常数具有极为丰富的物理意义和内容，量子力学所知无几。不仅如此，由于缺乏了解，量子力学还经常混淆并滥用普朗克常数的物理意义。【测不准原理】正是量子力学滥用普朗克常数典型例证 [参见（11）式]。

现初步总结普朗克常数 h＝2π? 真实物理意义如下：

3.1 ? 对宏观，谓最小能量单位。

这就是：e＝ ω? ＝ nh ，这由普朗克首先发现，并由此人们公认能量"量子化"。

3.2 ? 表征微观能量交换的最大单位。

研究表明，?是微观能量交换的最大单位。 研究表明，还有更小级别的量子化能量单位：（1/φn）? ，其中，n＝0,1,2,3… 为量子数；而 φ＝1722.0451 为普适常数即（15）式。

3.3 ? 表征原子结构中电子轨道运动角动量的单位。

电子在原子结构中的轨道角动量若用符号 le 表示，那么有：le＝n·? ，其中 n＝0，1,2,3… 为量子数。

3.4 ? 表征微观粒子自旋角动量的单位。

实验已经表明微观粒子自旋也是量子化的。但对微观粒子自旋的描述量子力学明显力不从心，狄拉克用量子力学算得费米子（电子、质子）的自旋量皆为（1/2）? 是完全错误的结果。

3.5 ? 表征粒子自身能量量子化的单位。

实验已经表明人们也已公认，原子核自身能量也是量子化的，其量子化的单位为 ? 。

需要指出，原子核这种量子化状态并不是孤立的，然而量子力学却完全孤立看待。研究还表明，原子核这种量子化状态必然以某种方式作用于外界，尤其首先作用于核外电子。物理学重要任务就在于找出这种作用内在联系，遗憾的是所有理论均未能如此。并且，量子力学家们皆置此本职任务于不顾（可谓不务正业），而竞相与数学喧宾夺主。有目共睹！

3.6 ? 表征原子核与周围电子相互作用的能量单位。

研究表明，原子核的量子能量状态首先作用到核外电子，而周围电子必同时感受这种作用。于是核外所有电子都同时感受两种相互作用支配：

第一，核外所有电子同时受静电（库仑）引力能（场）支配，这种作用是经典的。在这种作用下，电子有落向原子核的趋势。

第二，原子中所有电子又同时受原子核量子化能量场的支配。因此，原子中所有核外电子必同时感受原子核这种量子化能量作用。并且，这就是原子结构中电子能量量子化的真实原因！也因此，核外所有电子的量子状态必与原子核一致，同一原子中核外所有电子的量子数必都相同，且都等与原子核的量子数。

也所以，量子力学认为原子不同壳层 k，l，m，n… 中电子的量子数分别为：n＝0,1,2,3… 是完全错误的。纯系闭着眼睛摸大象！量子力学很善于这种猜测，又美其名曰"符合"试验。多么荒唐！

若用数学关系表达原子核这两种场量相互作用，这就是文献[5]、[6]、[7]推出的普适方程：

t＝ （1/2）v ?????? ①

t＝ e ???????? ② ??? （20）

e＝n2·?2 ／ 2m·r2 ???? ③

该方程因具有普遍意义，故称普适方程。研究表明，普适方程适于所有元素的原子结构，还适用于天体的结构，并且计算与实验真正符合很好（普适方程物理意义见下）。

3.7 ? 表征任何粒子（含天体）间相互作用能量的最大量子化单位（还有更小单位）。

这不是简单推广，而有极为丰富的物理内容。例如，? 将准确决定晶体结构，还准确决定天体天文结构。

3.8 ? 表征物质与场、场与场间相互作用常数。

它直接与普适常数相关，还将决定粒子的"反常磁矩"，附录中具体讨论。

3.9 物质波与波粒二象性问题恰系普朗克常数 ? 表演的内容（准确具体证明待续）。

3.10 ?（普朗克常数）将贯穿于全部物理世界全部内容，其中包括宇宙的爆炸和膨胀，光的干涉和衍射问题以及波粒二象性问题，核力与弱力问题等无一例外。

然而量此外还表明，任何微观粒子的温度都有真实物理意义和丰富物理内容。然而量子力学（文献［8］）却说："对于个别分子，温度这个概念是毫无意义的"。这表明量子力学先天不足后天亏损，由理论贫乏导致理论错误！

2.6 ? 已经给出宇宙最低温度准确信息

周知，由气体状态方程可以导出绝对零度。那么，由普适方程即（20）式可以推出宇宙最低温度。并且，不难证明宇宙最低温度就是宇宙奇点。以下证明奇点宇宙必然爆炸，那么宇宙的历程就是循环爆发过程。由此可以准确具体了解宇宙的过去、现在和未来。

2.7 ? 已经给出天体结构准确信息

据此可以准确描述任何天体的天文结构。

研究表明，任何天体天文结构与原子一样，都只能有唯一稳态解，他们遵循完全相似的基本规律，也就是普适方程即 (20) 式所揭示的规律。

也周知，据万有引力定律或开普勒定律也可描述天体的天文结构（位置、动能），但却实际上无穷多解，不能得到唯一稳态解。

这恰表明目前理论困难所在，量子力学对此无能为力，只能缺省"上帝一次推动"说！。

宇宙正在膨胀，没有稳态解呀！有人说。

不管你膨胀（例如银河系）还是稳态（例如太阳系），哪怕你收缩，都逃不脱普适方程严格支配！也所以这叫：普适方程！

2.7.1 太阳系唯一稳态解

太阳系的唯一稳态解的意义在于：若用强大火箭推动，改变任意行星（例如地球）轨道（黄道面内）半经大小，待火箭动力消失后，该行星（例如地球）将慢慢回复到原来既定轨道位置。这由太阳性质决定，也由普适方程所规定。

通过对太阳系天文结构唯一稳态解的计算，可以得到太阳系的三个重要天文结构常数：k1、k2、k3，其中k1、k2是基本的，k3是导出的（略）。可惜，量子力学半个也不知！

2.7.2 太阳系第一天文结构常数 k1 ：

k1 ＝ vi2 ·ri ＝ 常数

＝ 1.327×10 26 (达因·cm2／克) ???? （18）

式中vi为各行星轨道速度，ri为各行星轨道半径。并且，由此可直接推出开普勒定律（略）。

2.7.3 太阳系第二天文结构常数 k2 ：

k2 ＝mi2·vi2·ri2 / ri5 ＝ 常数

＝ 9.747 ×10 49（克2／cm·秒2） ??? (19)

式中 mi为各行星质量，ri为各行星携带半径（定义：包括大气尺寸在内的行星自身半径叫做携带半径）。

研究表明，太阳用这两个常数严格地规定着系内所有天体的质量、尺寸（包括大气）、轨道、速度以及轨道曲线性质，无一例外。这些都是普朗克常数给出准确信息的结果，并由普适方程所确定。（说明：①普适方程计算天文结构要经过变换；本文对太阳系天文结构的计算都与天文观测符合很好。②《太阳系天文结构计算》一文已送南京大学。）

2.8 ? 已经给出大自然内在本质规律准确信息

见以下，物理学的首要和本职任务就在于寻找这些规律。

第三章 普朗克常数的真实物理意义

上述可见，普朗克常数具有极为丰富的物理意义和内容，量子力学所知无几。不仅如此，由于缺乏了解，量子力学还经常混淆并滥用普朗克常数的物理意义。【测不准原理】正是量子力学滥用普朗克常数典型例证 [参见（11）式]。

现初步总结普朗克常数 h＝2π? 真实物理意义如下：

3.1 ? 对宏观，谓最小能量单位。

这就是：e＝ ω? ＝ nh ，这由普朗克首先发现，并由此人们公认能量"量子化"。

3.2 ? 表征微观能量交换的最大单位。

研究表明，?是微观能量交换的最大单位。 研究表明，还有更小级别的量子化能量单位：（1/φn）? ，其中，n＝0,1,2,3… 为量子数；而 φ＝1722.0451 为普适常数即（15）式。

3.3 ? 表征原子结构中电子轨道运动角动量的单位。

电子在原子结构中的轨道角动量若用符号 le 表示，那么有：le＝n·? ，其中 n＝0，1,2,3… 为量子数。

3.4 ? 表征微观粒子自旋角动量的单位。

实验已经表明微观粒子自旋也是量子化的。但对微观粒子自旋的描述量子力学明显力不从心，狄拉克用量子力学算得费米子（电子、质子）的自旋量皆为（1/2）? 是完全错误的结果。

3.5 ? 表征粒子自身能量量子化的单位。

实验已经表明人们也已公认，原子核自身能量也是量子化的，其量子化的单位为 ? 。

需要指出，原子核这种量子化状态并不是孤立的，然而量子力学却完全孤立看待。研究还表明，原子核这种量子化状态必然以某种方式作用于外界，尤其首先作用于核外电子。物理学重要任务就在于找出这种作用内在联系，遗憾的是所有理论均未能如此。并且，量子力学家们皆置此本职任务于不顾（可谓不务正业），而竞相与数学喧宾夺主。有目共睹！

3.6 ? 表征原子核与周围电子相互作用的能量单位。

研究表明，原子核的量子能量状态首先作用到核外电子，而周围电子必同时感受这种作用。于是核外所有电子都同时感受两种相互作用支配：

第一，核外所有电子同时受静电（库仑）引力能（场）支配，这种作用是经典的。在这种作用下，电子有落向原子核的趋势。

第二，原子中所有电子又同时受原子核量子化能量场的支配。因此，原子中所有核外电子必同时感受原子核这种量子化能量作用。并且，这就是原子结构中电子能量量子化的真实原因！也因此，核外所有电子的量子状态必与原子核一致，同一原子中核外所有电子的量子数必都相同，且都等与原子核的量子数。

也所以，量子力学认为原子不同壳层 k，l，m，n… 中电子的量子数分别为：n＝0,1,2,3… 是完全错误的。纯系闭着眼睛摸大象！量子力学很善于这种猜测，又美其名曰"符合"试验。多么荒唐！

若用数学关系表达原子核这两种场量相互作用，这就是文献[5]、[6]、[7]推出的普适方程：

t＝ （1/2）v ?????? ①

t＝ e ???????? ② ??? （20）

e＝n2·?2 ／ 2m·r2 ???? ③

该方程因具有普遍意义，故称普适方程。研究表明，普适方程适于所有元素的原子结构，还适用于天体的结构，并且计算与实验真正符合很好（普适方程物理意义见下）。

3.7 ? 表征任何粒子（含天体）间相互作用能量的最大量子化单位（还有更小单位）。

这不是简单推广，而有极为丰富的物理内容。例如，? 将准确决定晶体结构，还准确决定天体天文结构。

3.8 ? 表征物质与场、场与场间相互作用常数。

它直接与普适常数相关，还将决定粒子的"反常磁矩"，附录中具体讨论。

3.9 物质波与波粒二象性问题恰系普朗克常数 ? 表演的内容（准确具体证明待续）。

3.10 ?（普朗克常数）将贯穿于全部物理世界全部内容，其中包括宇宙的爆炸和膨胀，光的干涉和衍射问题以及波粒二象性问题，核力与弱力问题等无一例外。

然而量子力学一无所知，严彦却夸夸其谈，自欺欺人又听不得不同意见。认真地研究表明，量子力学并未解决任何实质性物理学问题。量自力学的贡献主要在于在人类文明史上建立一个永久性纪念碑--【测不准原理】--科学史上奇耻大辱！历史将证明这是对量子力学恰如其分的评价。

上述可见，普朗克常数 h＝2π? 已经揭示并将揭示大自然内在本质规律…

量子化学论文篇（5）

正如巴特菲尔德和厄尔曼编撰的《物理学哲学》一书所言，近半个世纪以来，物理学哲学充满活力有两个重要的原因，第一是与所分析的科学哲学的形成期相关，第二则是近半个世纪以来物理学自身的研究有关。也正因此，在物理学哲学发展的进程中，其研究的论题和研究方法也随着科学哲学和物理学自身的论题和方法进行着改变。在很长一个历史时期内，物理学哲学曾经关注经验物理学领域，物理学哲学的探讨与对客观性、真理性以及科学合理性的辩护分不开。而在当前宇宙学、量子引力发展的前沿时刻，《物理学哲学》一书体现了当代物理学哲学研究的新特点。本书与以往物理学哲学书籍最大的不同之处就在于，在以往物理学哲学著作往往重点讨论统计物理学、相对论和量子力学的哲学问题的基础上，增加了新的领域:“这些支柱的结合”———量子引力，并运用决定论和对称性这两个“能架起联结物理学理论间(甚至三大支柱间)鸿沟的桥梁”的主题，把最终的讨论由具体引向一般，从而让我们看到两个结论:第一，物理学哲学和物理学之间并不存在清晰的界限。第二，物理学概念的复杂化，想要借由物理学去丰富哲学，并非容易。本文主要就书中的“经典相对论”、“宇宙学中的哲学问题”和“量子引力”等内容进行分析，指出它们所揭示的物理学概念解释的新特征以及物理学理论理解的新特征。

一相对论、宇宙学和量子引力哲学概要

巴特菲尔德在引言中指出，数学的相对论者在不断深化我们对广义相对论基础的理解。大卫•马拉蒙特的“经典相对论”［1］一文就明显具有这样的特点，并不讨论经典相对论的历史发展及其实验依据，而是以微分几何的语言，从概念和形式化的角度对相对论的结构以及相对论引发的一些基础问题进行了分析和讨论。首先从描述相对时空的结构开始，相对论的弯曲时空是一类几何模型(M，gab)表示的相对时空，其中M为一个平滑的连续的四维流形，gab是M中的一个平滑的半黎曼度规。其中每个模型都代表一个与理论的约束条件相容的可能世界。M可以解释为世界中点事件的流形，而gab的解释则关乎四个物理学解释性原理，由点粒子和光线的行为决定，由此把引力和时空几何效应等同起来。当粒子只受到引力作用时，它的轨迹为弯曲时空的测地线。而任何质量粒子的加速度即偏离测地线的轨迹，由引力以外的力决定。马拉蒙特详细地描述了gab的解释性原理和限定条件。在此基础上分析了本征时间、某一点的空间时间分解及粒子动力学、物质场、爱因斯坦方程、类时曲线的汇与“公共空间”、基灵场与守恒量等内容。经典相对论中所有发生的事件都可以用物质场F表示，为时空流形M中的一个或者多个平滑张量或旋量，满足包含gab的场方程。Tab为与F相关的能量－动量场，时空的弯曲受物质分布的影响，任意区域的时空度规和物质场会发生动力学相互作用，遵循爱因斯坦方程。在专题讨论部分，关于闵可夫斯基时空中的相对同时性的地位，试图还原爱因斯坦定义同时性对标准关系选择的特定背景;关于牛顿引力理论的几何化，将引力化的牛顿理论与爱因斯坦相对论进行了结构上的对比;关于时空的整体“因果结构”，关注了什么程度上时空的整体几何结构能够从其“因果结构”中得到。“宇宙哲学中的问题”［2］的作者是乔治•F．R．埃利斯。宇宙学哲学的部分在书中起着承上启下的作用，因为一方面，宇宙学哲学的研究基于爱因斯坦广义相对论引力理论时空曲率和宇宙的演化由物质决定的思想，用广义相对论描述宇宙远古时期之后的演化;另一方面，由于在黑洞以及宇宙大爆炸初期物质高密度状态下无法忽略引力问题，因而无法避免引力理论。总的来说，整篇文章把当代宇宙学看作是观测宇宙学、物理宇宙学、天文宇宙学与各种形式的量子宇宙学共生共长、互惠互补的综合理论系统，想要给出一个“描绘真实宇宙起源和演化的理论”。主要内容分为两大部分，第一部分为宇宙学概论，包括基本理论、热大爆炸、宇宙观测、因果和可视世界、理论的发展、暴胀、极早期宇宙、一致性模型等内容，并澄清了关于宇宙暴胀和超光速等问题的一些误解。在埃利斯看来，“宇宙学正在由一种猜测性的事业向真正的科学转变，这不仅带来了与科学革命相近的多种哲学问题，也使得其他哲学问题更加紧迫，例如关于宇宙学中的说明和方法等问题。”因此文章第二部分进行的问题讨论围绕这些说明和方法问题展开，讨论了宇宙的唯一性、宇宙在空间和时间上的巨大尺度、早期宇宙中的无约束能量、宇宙起源的解释问题、作为背景存在的宇宙、宇宙学明确的哲学基础、有关人类的问题:生命的精细调节、多元宇宙存在的可能性和存在的本质等九大问题。在此过程中，埃利斯提出了34个论点，关涉到这9个问题的方方面面，包括人择原理和多重宇宙存在的可能性等。这些论述关乎几何学、物理学和哲学，它们构成了宇宙学面面临的哲学问题的环境及其与局域物理学之间的关系。埃利斯期望通过这一系列讨论改变人们认为宇宙学只不过是确定一些物理参数的简单看法。“量子引力”［3］一文的作者是卡罗尔•罗韦利，内容大致可分为四个方面。第一，量子引力的研究方法，包括早期的历史和方向、目前的主要尝试性理论等。量子引力的早期思想可以概括为“用一个理论来描述引力的量子特性”。期间出现的第一种方法是罗森菲尔德等人的“协变化”方法，通过引入一个虚构的“平坦空间”来考虑周围度规的微小涨落，并且运用电磁场中的方法来对这些波进行量子化;第二种是伯格曼等人的“正则化”方法，研究和量子化整个广义相对论的哈密顿函数，而不只是量子化其围绕平坦空间的线性化函数;第三种是米斯纳等人的路径积分方法。目前主要的尝试性理论主要介绍了基于协变化方法发展起来的弦理论和基于正则化方法发展起来的圈量子引力理论以及它们之间的争论。第二，关于量子引力研究方法论问题。指出量子引力研究的理由包括经验数据的缺乏和对引力是否应当量子化的思索。分析了当前量子引力研究中的各种态度以及科学知识的累积性和科学哲学的影响。第三，空间和时间的本质，包括广义相对论的物理意义、背景无关性、时间的本质等。第四，与其他未决问题之间的关系，包括统一、量子引力学的解释宇宙学常数、量子宇宙学等等。这些章节的详细内容不是本文的重点，我们想要做的，是分析作者的研究方式所代表的当代物理学哲学研究的视野和方法的转变。本书的研究方式明显地具有两个特征:第一个特征关乎物理学概念的解释:物理学的概念解释脱离不开数学形式化下的整体系统;第二个特征关乎新的物理学理论的理解:在理论的发展中处处显示物理学和形而上学的交织统一。这两个特征与这些物理学研究领域实验检验的缺乏以及理论构造的特征密切相关。

二物理学概念解释的新特征:数学形式化整体系统中的关联解释

巴特菲尔德相信当前基本物理学中的基础问题会为物理学哲学提供从最为有趣且最为重要的问题，而我们关注的是本书处理这些基础问题的方式。虽然从章节上来看，物理哲学的论题被划分为若干个领域，但从内容上，完全可以看到作者的用心，站在当代数学物理学发展的高度用整体微分几何等数学语言对物理学系统进行重新形式化和解释，每一章节的紧密联系使得物理学作为一个整体系统得以呈现。其中对每一个物理概念解释的细节，正是物理学哲学追求的基础问题的答案。可以说，概念解释居于本书的核心地位，物理学哲学解释问题的最重要的方式就是处理当代物理学中的概念和解释问题。

(一)物理学概念的解释:我们理解世界的基础

物理学的发展时时刻刻影响着人们对世界的理解方式，其途径就是物理学概念的解释。经典物理学、相对论和量子力学曾极大地改变我们对世界的看法，它们在经验上的有效性曾经强化过我们对科学理论客观性和真理性的观点，也曾让很多物理学家追求理论的实用性而认为有些基础性的问题毫无意义。但当前宇宙学和量子引力理论的提出，使人们重新注视广义相对论和量子力学的不相容性的时候，从广义相对论以来的一些基础性问题和哲学问题得以重新复兴。相对论为我们宇宙的时空结构确定了一类几何模型，其中每个模型都代表了一个与理论的约束条件相融的可能世界或区域。而我们对时空的理解涉及整体时空结构和爱因斯坦方程的约束条件等等。宇宙学和量子引力的研究则让我们明白，改变我们对空间和时间的理解的广义相对论是在可以忽略引力的量子特性时对引力进行描述的场理论，那么真正的空间和时间的本质又是如何呢?我们对宇宙起源的理解绕不开量子引力方法的尝试，但这种尝试要受到很多约束，比如成熟量子引力理论的缺乏、量子力学基础问题，比如测量问题、波函数的塌缩问题等。现在人们期望得到的成功量子引力的路径基于目前理论的发展，比如惠勒－德维特方程和宇宙波函数思想、来自弦论思想的高维时空方法，或者圈量子引力的应用等。但这些问题是否能真正解决宇宙起源的问题却并没有确切的答案，比如维兰金的创生虚无的真理论的理解要依赖于量子场论的精致框架和粒子物理学标准模型等很多结构，而这些基础本身也是需要解释的。可以说，我们理解世界的基础就在于我们用于理解它的那些概念的意义。

(二)概念解释的新特点:数学形式化下整体系统中的关联解释

巴特菲尔德在经典力学的辛约化中指出，经典力学的核心理论原理已经被欧拉、拉格朗日、哈密顿和雅可比等改写，“我们已经认不出来了，因此对它们的哲学反思也发生了变化。”因此引入辛几何、李代数等语言对理论进行形式化，旨在利用辛约化理论使连续对称和守恒量之间产生联系的特征，从理论结构上显现经典力学与量子物理学的联系，这是运用数学形式化系统展现物理学理论的对称性本质。相对论、宇宙学和量子引力哲学部分，情况也是如此。整本书是站在当代数学发展的高度，运用拓扑学、群理论和微分几何等重新形式化物理学的整个体系，并对其概念进行剖析的一个过程。而对基本问题的理解，则建立在概念剖析的基础之上。在这些文章中，理论发展的历史状况和实验成果，只是系统阐释整个理论概念和解释的背景而已。作者们的重点则放在用数学领域的发展和物理学理论形式化的诉求，促进对物理学理论结构的探索，进而把论题转化为对其哲学问题的探讨。理论的形式化体系、概念结构和物理学解释是有机地结合在一起的。在牛顿引力的几何化中，也是站在当代物理学和数学发展的高度，重新形式化作为相对论弱场近似的牛顿理论，得到与广义相对论类似的数学结构，正是在这个意义上，才能够好地发现两个理论在何种条件和何种程度上是相符的，又在何种条件和何种程度上是区别的。在这个形式化的整体系统中，对于物理概念的解释不再是孤立的解释，而是站在理论的数学结构的高度，成为一个整体系统中的关联解释。这在很大程度上突出了物理学哲学中语义分析方法的重要性，因为没有完全独立的概念，物理学的概念定义之间互相依赖，只有在一个系统的语义结构中才能理解概念的意义。如普斯洛斯在这套爱思唯尔哲学手册的《一般科学哲学》一书中所言:“理论解释的唯一方式就是把它嵌入到同类概念的框架中，并尝试着解开它们的相互关联。”［4］

(三)旧概念重新解释的意义:还原理论创立过

程中概念选择的特定背景在物理学的发展中，每一次理论创新和进步都伴随着新概念的提出或旧概念的重新解释，站在理论发展的角度考虑，这样的解释会让我们更好地理解物理学理论的提出、发展和变迁的合理性。比如蒙特在经典相对论一文中对闵可夫斯基时空环境下相对同时性关系的重新考虑。蒙特指出，当相对于一个四维速度矢量将一点上的矢量分解为“时间”和“空间”分量进行讨论时，我们理所当然地相信包含正交性的相对同时性的标准认同。在解释这种认同的理由时，根据方便在闵可夫斯基时空结构即狭义相对论体系下进行分析。他援引霍华德•斯坦的论述，指出采用相对同时性的标准(ε=1/2)的惯例是需要特定背景的。在他们看来，爱因斯坦是为了解决我们无法检测到地球相对于以太的运动而采取的解决方案，以一种特定的方式(ε=1/2)来思考同时性，但如果并非从爱因斯坦最初的思路来考虑，而是从一个成功理论的高度来理解它，把相对论视为是针对时空结构不变性的论述时，其意义就完全不同了。这在很大程度上还原了爱因斯坦对同时性做出的“定义”中挑选出来的这种标准关系的实质，它可能并非一种自然的存在，而是理论选择的特定需要，还原这个过程，对我们更好地理解理论和概念的本质有着重要的意义。

(四)新理论的概念澄清:科学进步的必然现象

物理学史上每一个新理论的诞生都会引起旧的概念的澄清，量子引力就是个很典型的例子。量子引力是对空间和时间本质的探索，它引导我们重新思考关于时间、空间、“在某处”、运动和因果观测者的地位等很多问题。作为试图把广义相对论和量子理论结合的理论，我们需要以历史的眼光重新追问。我们都知道，广义相对论改变了我们对牛顿独立于物质运动的绝对空间和时间的理解。量子力学则用我们关于运动的一般性理论替代了经典力学，并改变了物质、场和因果性的观念。但量子力学的外在时间变量和量子场论静止的背景时空都是和广义相对论不相容的。而广义相对论中引力场被假设为一个经典决定论的动力学场，无法处理小尺度引力的量子特性。因此，想要把二者进行结合的量子引力就遇到了困难。正因为如此，罗韦利直言尽管基础物理学在经验上有效，但它正处于一种深刻的概念混乱的状态。虽然20世纪后半叶，物理学注重实用而忽略了这些基本问题，但量子引力告诉我们这些基本问题必须得到新的答案。但问题的澄清并没有一条唯一明确的路可以走，超弦理论和圈量子引力在假设、成就、具体结果以及概念框架上都有着显著的不同，但它们都有自己的代价，弦理论的思想基础是为了消除广义相对论的微扰量子化的困难，保留了量子场论的基本概念结构，其代价之一是放弃广义相对论的广义协变性。圈量子引力植根于描述广义相对论的协变性，但它的代价是忽略了理论的不完备性，放弃了幺正性、时间演化、基本层次上的庞加莱不变性以及物理学对象是在空间中局域化的且在时空中演化的概念。可以看出的是，新理论澄清概念的过程是科学理论进步的必然现象，而这一过程是通过分析在描述世界结构时所产生的概念上的困难来对以往科学的研究框架予以质疑或辩护，这涉及的是对世界本质更深刻的哲学和形而上的思考。

量子化学论文篇（6）

关键词： 本科毕业论文；影响因素；论文质量

Key words： undergraduate thesis；influencing factors；quality of papers

中图分类号：D642.477 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）27-0221-02

1 独立学院本科毕业论文质量影响因素

1.1 毕业论文质量影响因素的确定 在文献查阅的基础上，经过专家小组的讨论，基于本科毕业论文过程管理的思想，鉴于财经类本科毕业论文的完成涉及本科培养、选题、资料搜寻、写作、定稿、答辩与论文评价等阶段，因此确定了毕业论文质量的24个相关影响因素，见表1。

1.2 分析模型的选择及数据选取 因子分析模型的基本原理是将众多的原始变量表现为较少因子的线性组合，以少数因子来概括和解释错综复杂的线性组合，以少数因子来概括和揭示错综复杂的社会现象，从而建立起能揭示出事物之间最本质关系的简洁数学模型。基本模型如下：

设有P个原有变量x1，x2，x3，…，xP，且每个变量（或经过标准化处理后）的均值为0，标准差为1。现将每个原有变量用k个因子的线性组合来表示，则有：

x■=a■f■+a■f■+a■f■+…+a■f■+ε■x■=a■f■+a■f■+a■f■+…+a■f■+ε■…x■=a■f■+a■f■+a■f■+…+a■f■+ε■（1）

式（1）是因子分析的数学模型，aij（i=1，2，…，p；j=1，2，…，k）称为因子载荷，是第i个原有变量在第j个因子上的负荷；ε■为特殊因子，表示原有变量不能被因子解释的部分，其均值为0，相当于多元线性回归模型中的残差。

本文以大连理工大学城市学院财经类毕业生及毕业论文为研究基础，发放调查问卷。按照分从抽样将从提划分为30个次总体，然后采用随机抽样的方法抽取调查样本，以保证研究的代表性。本次调查共发放问卷400份，收回392份，回收率达到98%，其中剔除无效问卷27份，有效回收率达到91%。在问卷中，通过上文的论文质量因素指定调查量表作为调研工具，积分方式采用李克特1（完全不符合）—5（完全符合）的5点积分法，采用同质信度所分析问卷的α系数为0.872，表明量表的新都可以接受，能够比较全面反映独立学院本科毕业论文的影响因素。

2 独立学院本科毕业论文影响因素的因子分析

2.1 相关性检验及原始数据的处理 本文采取Bartlett球形检验和KMO检验来分析变量是否具有相关性。表2显示，KMO测度值的计算结果为0.726，说明适合因子分析。Bartlett的球星度检验的概率值为0.000，小于显著水平0.05，表明原假设被拒绝，适合做因子分析。

2.2 因子提取及命名解释 根据标准化后的数据建立变量的相关系数矩阵、特征值、特征向量等，从而得到财经类本科毕业论文质量影响因素的因子特征根及方差贡献率（表3）。从结果来看，根据特征值大于1的原则，提取的5个公共因子的累积方差贡献率达到了89.145%，能够充分反映原始数据提供的信息。故使用主成分分析法相应提取5个公共因子。便于公共因子对实际问题的分析解释，我们对载荷矩阵进行了因子旋转，选用方差最大化法，经过5次旋转后，得到旋转因子载荷矩阵（表4）。从计算结果看，第一个公共因子FA在上f1-f8上载荷值较大，主要反映了学生在论文写作前的财经知识储备、写作经验的积累和在论文写作中的必备能力，因此可以将第一个公共因子命名为基础因子。第二个公共因子在f9-f12、f18上载荷值较大，表现了学生在论文写作中的态度，因此可以认为FB为态度因子。第三个公共因子FC在f16、f17、f19、f22-f24上载荷较大，反映学生论文质量亦受外界环境与压力影响，故将FC命名为环境与压力因子。第四个公因子在f13、f14、f15上载荷较大，集中反映了自主选题情况，命名为题目因子。第五个因子FD在f20和f21上载荷较高，反映了学校及老师对论文写作的管控，因此把该因子命名为管理监督因子。

3 独立学院本科毕业论文质量影响因素分析及对策建议

3.1 基础因素及其控制 在基础因子的8个原始变量中，财经专业基础知识掌握的越好、财经专业技能储备的越多，毕业论文质量才越有保障。同时，学生在毕业论文写作中的各种能力的高低对论文质量有显著影响。

3.2 态度因素及其控制 在本科毕业论文的写作中，态度直接影响质量。在态度因子的3个原始变量中，论文写作态度对论文质量起着决定性作用，它直接决定毕业论文写作时间的投入多少以及毕业论文格式的规范化程度。另外2个变量说明毕业论文的写作是个师生互动的过程，毕业论文题目的老师介入以及论文写作时间的科学安排，在论文写作过程中师生的良好互动有助于论文质量的提高。

3.3 环境与压力因素及其控制 在涉及环境因素的3个原始变量中，学院良好的学术氛围有助于学生毕业论文的写作；学院文献提供水平较高会使得学生毕业论文的论证有夯实的基础；指导老师自身的学术水平比较高才能指导出高质量的毕业论文。

3.4 题目因素及其控制 题目因素是影响本科毕业论文的内在因素。题目因子的3个原始变量中，论文题目是否自选、论文题目是否感兴趣、论文选题是否新颖是影响本科毕业论文的因内因素。

3.5 管理监督因素及其控制 管理监督因素主要反映在指导教师的态度上和学院毕业论文监督管理。论文指导教师的态度也影响了论文质量。独立学院教师存在“两头大、中间小”的现象。独立学院师资上的特点造成了教师指导论文的经验不足，指导质量有待提高，责任心不是很强，影响了毕业论文的质量。因此笔者认为应当加强对论文指导教师的管理，明确论文指导教师的工作职责，坚持选拔有一定学术水平、责任心较强的教师担任独立学院财经类本科毕业论文的指导教师，并且完善指导教师指导论文的培训制度。独立学院应基于毕业论文全过程加强论文质量管理，建立问责机制，及时发现和参与解决毕业论文质量管理中存在的问题。

参考文献：

量子化学论文篇（7）

通过追踪原始文献，分析结构化学中价键理论部分的教学内容，特别是对氧气分子基态电子结构的处理，发现价键理论不仅能够正确解释或预测分子结构，而且对芳香性、铁磁性等化学键本质的描述表现更优。

关键词：

价键理论；化学键；氧气；芳香性

1引言

价键理论与分子轨道理论是预测分子结构与化学键本质的代表性模型，也是结构化学课程教学的重要内容[1－10]。两种理论的区别在于构造波函数的方式不同。早在1916年，Lewis[11]就提出了“电子对键”的思想。1927年，Heitler与London[12]在处理氢分子结构时首次采用两个氢原子基态电子波函数的乘积表示电子对键，通过共振结构波函数的线性组合获得薛定谔方程的解。随后经过Sugiura、Rosen、Hylleraas、特别是我国量子化学先驱之一王守竞等[13]的发展，Pauling[14]在1931年建立了较为完善的电子对键与杂化轨道理论模型，随后以电子配对形成定域化学键为核心思想的价键理论，凭借其既直观又能定量计算的优势，得以在化学领域迅速推广应用。与此同时，Mulliken[15]提出了分子轨道理论，虽然同样受Heitler与London处理氢分子的启发，但是他们将分子中的每一个电子分开来考虑，即所谓的单电子波函数近似，把分子的多电子Schrodinger方程转化为多个单电子运动方程。由于数值计算的困难，直到六十年代，分子轨道理论才随着计算机技术的飞速发展和计算软件的普及得以广泛应用。特别是近年来大量几乎“黑盒子”式的商业模拟计算软件的涌现，使得分子轨道理论逐渐取得了在量子化学领域的统治地位。与此同时，部分面向本科生的结构化学教材也存在着一些关于价键理论缺点的说法[5－8]。例如，价键理论无法正确得到简单氧气分子基态的结构与性质，特别是实验测定的顺磁性；对于环丁烯、C5H5+的结构、甲烷分子的光电子能谱等问题价键理论也无能为力。相反地，这些价键理论的问题，分子轨道理论则可以给出正确的预测或解释。诸如此类看似矛盾的论述不仅是对结构化学学科严谨性与科学性的损害，而且不利于结构化学的教学工作，更让刚开始学习结构化学的学生感到困惑，严重影响了他们学习结构化学、从理论角度思考化学问题的兴趣。因此，我们认为很有必要对价键理论进行深入探讨，澄清事实真相，恢复对价键理论应有的认识与评价。本文以氧气分子为例，结合文献调查与分析，对其基态结构与化学键特征进行了详细讨论。证明价键理论不仅能够正确定性描述氧气分子的成键与顺磁特性，而且还可以定量计算得到其化学键本质。然后通过对环丁烯芳香性判断以及锂金属团簇的不成对铁磁性键两个具体例子，表明价键理论在处理复杂分子体系结构与性质方面同样优越。最后通过分析价键理论与分子轨道理论的本质，探讨了两种理论的一致性。

2价键理论对基态氧气分子结构的解释

光谱实验证明基态氧气(O2)分子为三重自旋态，即包含两个未成对电子，呈顺磁特征。根据分子轨道理论，两个O原子的2p轨道可以形成两个π成键轨道与两个π*反键轨道。按照Aufbau原理、Pauli不相容原理以及Hund规则，形成O2分子时有两个电子分别填充在两个π*反键轨道上且自旋平行，故很自然地得到O2基态为三重态的结论[16]。若采用价键理论，根据电子配对方法，由O原子的电子组态出发，将其配对形成完美的O＝O双键结构，分子中不存在单电子，从而得到O2分子基态为单重态的结论。Lewis[11]最早提出“立方体原子(CubicalAtom)”模型解释分子结构问题，其中氧原子的结构如图1A所示。当形成O2分子时，Lewis认为可能存在两种互变异构结构，如图1B、1C所示，其中1B为四电子双键结构(:Ö::Ö:)，而C则为双键断开后的单键结构(:Ö•:Ö•:)。虽然根据Lewis结构无法判断哪种分子结构更稳定，但是鉴于实验上氧气分子参与的反应大多首先生成过氧化物，Lewis推测O2分子更偏向于不含双键的C结构，即存在未配对的单电子[17]。随后，Pauling[18]利用价键理论详细研究了O2分子的结构问题。他首先发现对于对称的同核双原子分子，经典价键模型的确会出现问题，将O2的基态组合为1S激发态(:Ö::Ö:)，而不是能量更低(~1.62eV)的3S态。因此，Pauling推测可能存在额外的简并度，使得相同的原子之间形成所谓的“三电子”键。通常情况下，含成对电子的原子与含单电子的原子间的共振能(即三个电子的交换能)呈排斥态。但是，当两个原子相同或者非常相似时，将存在两种能量相近的共振结构，即：A:∙B和A∙:B，共振将导致形成稳定的三电子键结构。例如He原子与H原子不会形成分子，但He原子与He+离子可以形成较为稳定的三电子键结构，即He⋯He+，键长约为0.105－0.113nm，并已经被实验证实[19]。同样地，Pauling认为O2分子存在由一个单键与两个三电子键构成(:O:⋯⋯O:)的3S态。虽然无法直接预测该三电子键与经典双键结构的相对能量高低，但是三电子键能够正确解释O2分子的顺磁性特征以及化学稳定性与反应活性。我们发现可以根据直观的电子配对成键图像理解O2分子的结构。根据Pauling的价键理论和s-p杂化近似波函数的构成条件，每个O原子有6个价电子(2s22p4)，当组合形成O2分子时，除用于形成两个σ键与一个σ*反键外，共剩余6个电子，将填充于两个相互垂直的π平面(px-px，py-py)内，则共存在4种可能的填充方式，如图2所示。从图2可以很明显看出：A与B两种填充方式得到两个π平面上各含3个电子的双自由基(Biradical)，而C与D两种填充方式则得到闭壳层单重态结构。通过简单的键级分析可知，A/B填充方式的键级均为0.5+0.5=1，而C/D填充方式的键级亦为1+0或0+1=1，说明O2存在4种互变异构的共振结构。另一方面，通过对C/D的进一步观察，不难发现键级为0的py-py平面上存在2对孤对电子的Pauli排斥作用，表现为反键特征，而A/B结构存在较强的电子离域特征。因此，C/D的能量应该比A/B更高，说明O2分子的基态应以A/B两种填充方式占主导地位。A/B中2个单电子可以形成单重态或三重态波函数，由于单电子轨道的正交性质与交换相关作用，三重态能量更低，所以氧气分子呈双自由基结构。如果将图2所示的4种共振结构构造成为价键波函数，即可进行定量计算，获得O2分子的价键结构与能量。1973年Goddard等[20]曾使用广义价键理论(GeneralizedValenceBond，GVB)方法得到了正确的O2基态。1991年McWeeny[21]采用价键理论计算了O2的基态结构，其价键波函数包含两种离子共振结构，发现价键理论要比基于自洽场的分子轨道理论更为精确，也更能直观地揭示O2分子双键的本质。从以上讨论可以看出，无论是Lewis结构还是Pauling的价键结构，无论定性分析还是定量计算，都能够对O2分子的基态电子结构进行解释，文献中并不存在价键理论无法正确描述O2化学键的依据。

3价键理论与芳香性及不成对铁磁性键

芳香性是一个重要的化学概念，而分子轨道理论在分子芳香性预测方面非常成功。结构化学中用于判断单环共轭多烯芳香性的4n+2或4n规则即建立在Huckel分子轨道理论基础之上[22]，判断多环共轭多烯的芳香性与反芳香性则常用Craig的分子轨道模型[23]。然而，这些基于分子轨道理论的判断方法也会出现误判问题。根据Craig规则，环丁二烯不具有芳香性，与实验观测相符；联环丁二烯包含通过两个四元环中心的对称轴，Craig规则预测它们是芳香性化合物，但是实验结果证实联环丁二烯为反芳香性，分子轨道理论无法正确解释这一观测结果，即使采用高级电子相关计算也无能为力。1998年Zilberg与Hass[24]基于价键理论提出了双态模型，能够很好地预测C2nH2n(n³2)共轭烯烃的芳香性。对于环丁二烯分子的价键理论处理如图3所示。可以看出，L与R两种共振结构是等价的，可以用二者的线性组合构造价键波函数，其中L+R称为“in-phase”波函数，L－R称为“out-of-phase”波函数。根据价键理论的计算结果，可知：当有偶数个电子对时，L－R能量低，呈反芳香性；当有奇数个电子对时，基态为L+R，呈芳香性。环丁二烯分子有偶数个电子对，故为反芳香性化合物。对于联环丁二烯分子，它们具有数个键交替的价键共振结构，可以形成多种in-phase或out-of-phase的线性组合波函数，如图4所示。它们均有偶数个共振电子对，基态为out-of-phase，即RR－LL或RR－RL等，体系应该呈反芳香性，价键理论的预测与实验相符。除用于判断芳香性之外，价键理论在处理更复杂的化学体系时也具有明显优势，较为典型的例子是对Lin金属团簇的电子结构预测[25]。利用价键理论发现Li原子团簇除了以电子配对成键形式存在之外，还存在极高自旋态，且Lin的稳定化能随n的增加而增大。n=2时每原子的稳定化能只有2.5kJ∙mol－1，而n=7时则达到32.7kJ∙mol－1，最大可至50.2kJ∙mol－1。这是一种不通过电子配对方式形成的共价键，称为不成对铁磁性键。这种价键理论的计算结果是常规的分子轨道理论计算所无法比拟的，只有充分考虑组态相互作用之后，分子轨道理论才能得到与价键模型相一致的结论。

4结语

价键理论与分子轨道理论自始至终一直存在各种争论。2003年Hoffmann、Shaik、Hiberty三人[26]曾对这两种量子力学理论的历史和发展进行了充分讨论。事实上VB和MO并不存在本质的区别，更不是相互对立的两种理论体系，二者的所谓“区别”只不过是由于所考虑的截断或近似不同而导致的表面现象。当严格求解时，无论价键理论还是分子轨道理论，都能够正确描述客观事实。虽然分子轨道理论更易于研究结构或者与轨道对称性有关的问题(如激发态)，而价键理论在研究反应势垒、反应机理等方面具有优势。只有恰当地比较价键理论和分子轨道理论的优缺点及其应用范围，才能有效避免各种片面性的认识。与此同时，我们发现追踪原始文献对辨析结构化学中的模糊概念起着至关重要的作用。因此，在结构化学的教学过程中，应强化学生对原始文献的认知，提高学生对原始文献的重视程度，这对深化研究型教学改革非常有利。

参考文献：

[1]潘道凯,赵成大,郑载兴.物质结构.第2版.北京:高等教育出版,1994.

[2]李炳瑞.结构化学.第1版.北京:高等教育出版社,2004.

[3]林梦海,林银钟.结构化学.北京:科学出版社,2004.

[5]周公度,段连运.结构化学基础.第4版.北京:北京大学出版社,2008:93.

[6]徐光宪,王祥云.物质结构.第2版.北京:高等教育出版社,1987:150.

[7]江元生.结构化学.第3版.北京:高等教育出版社,2004:89.

量子化学论文篇（8）

量子力学的建成是一批物理学家集体工作和共同创造的结晶。在这个理论体系中闪烁着：普朗克、爱因斯坦、卢瑟福、波尔、海森堡、薛定谔、迪拉克等人的光辉名字。在这一批量子物理学家中公认的领袖就是波尔，他对量子力学的建成和理论体系的完成给予了深刻的影响。

从波尔开始，通过索末菲直到海森堡所给出量子力学的形式，以及德布洛意波概念所导致薛定锷方程，就意味着终于可能建立起普遍的量子力学。

二、量子力学的发展是部分机遇、部分必然性的历史

1、经典物理的困难

十九世纪后期，物理学的理论体系似乎已发展到了非常严谨与完善的程度，所以在当时物理学界非常流行的观点是：物理学已经发展到了顶峰，今后的任务，只是在小数点后求精确化而已。然而就在大家庆祝物理学的理论大厦完成的时候，一系列问题摆在物理学家前面，令人困惑，冲击着传统物理学的基础，造成了传统物理学的危机：从1875年开始，韦伯发现固体比热随温度变化问题，巴尔末发现氢光谱的公式，赫兹发现了光电效应，里兹则发现了光谱线的合并原理，瑞利的黑体辐射问题，以及勒纳德光电效应中发现光电子的能量与光强无关等等问题中都出现了理论与实践之间一直不完全吻合的现象，令传统物理难以回答，这引起了许多人的注意，暴露了经典物理学的严重“危机”。

2、量子概念物产生

在经典物理的“危机”中，黑体辐射问题占据着突出的地位。当时许多著名的物理学家都被吸引到这个重要的研究课题中来，在众多研究者中，普朗克的工作占有独特的地位。他偿试把麦克斯韦电磁场理论与自己在热力学方面的研究成果结合起来，对维恩公式做了大量的修正，于1900年得到了一个在整个波段与实验相符的辐射公式。并从理论上做了严格的论证，在论证的过程中提出了作用量子，即能量量子化的概念，这标志量子论的诞生。对于认识作用量子的意义，瑞利-金斯的工作又从反面起了推动作用。爱因斯坦在 “关于光产生和转化的一个启发性观点”一文中，提出了光量子假说，完满地解释了光与实物相互作用的一些现象，使作用量子的概念扩大了应用范围。后来，爱因斯坦用量子的概念来解释固体比热取得了成功，这样更显出了量子概念的威力。在第一届索尔末国际物理会议上还专门讨论了量子理论问题，从此量子的概念得到了普遍的承认。

3、从波尔理论到量子力学

在普朗克、爱因斯坦的光量子以及实物粒子能量不连续的概念提出时，正逢卢瑟福的原子模型提出，从经典物理学处理卢瑟福的原子模型，既不能给出原子的一个特征长度，也无法解释原子的稳定性，在此发生尖锐矛盾的时刻，波尔把普朗克、爱因斯坦的概念创造性的运用，提出了原子量子论这个预言。后来，埃文斯做实验证明了波尔的看法是完全正确的。虽然波尔的理论取得了很大成功，首次打开了人们认识原子结构的大门，但也存在问题和局限性，后来科学家们在克服这些困难和局限性的过程中，量子理论有了进一步发展，波尔的量子论逐渐发展为量子力学。粗略地说，量子力学是在二十世纪的头三十年中发展起来的，相继出现了四种等价形式，其中，建立在可信赖的数学分析方法基础上的薛定锷方程，为解决量子力学问题开辟了一条平坦的大道，这标志着量子力学的诞生。

三、量子力学对科学技术的影响

量子力学的发现在物理学史上是一件划时代的大事，“它把牛顿发明微积分以来，我们在假设一切因果关系都是连续的这个基础上所建立起来的物理学思想方法，加以彻底改造。”并由此开创了物理学的新时代。量子力学的建立，不是对经典物理的全部否定，而是限制了它的适应范围。因为，量子代表了人类认识微观世界的核心观念，它不仅是微观实物粒子存在的基本形式，而且描述了波与场所具有的粒子特征。以量子力学为中心的现代量子理论，完整地描述了微观世界的量子行为，一旦进入微观世界必须计及量子效应。而量子力学则是描述微观现象的有利工具，是人们研究物质微观现象的必然结果，它更接近认识事物的本质。这就促进了哲学思维方式趋于一体化观念的形成，给哲学理论的建立和发展提供了物理学的思想基础，为科学技术提供了新的原理和方法。

量子化学论文篇（9）

量子化学是将量子力学的原理应用到化学中而产生的一门学科，经过化学家们的努力，量子化学理论和 计算 方法在近几十年来取得了很大的发展，在定性和定量地阐明许多分子、原子和 电子 尺度级问题上已经受到足够的重视。目前，量子化学已被广泛应用于化学的各个分支以及生物、医药、材料、环境、能源、军事等领域，取得了丰富的理论成果，并对实际工作起到了很好的指导作用。本文仅对量子化学原理及方法在材料、能源和生物大分子体系研究领域做一简要介绍。

一、 在材料科学中的应用

（一）在建筑材料方面的应用

水泥是重要的建筑材料之一。1993年，计算量子化学开始广泛地应用于许多水泥熟料矿物和水化产物体系的研究中，解决了很多实际问题。

钙矾石相是许多水泥品种的主要水化产物相之一，它对水泥石的强度起着关键作用。程新等[1 ,2]在假设材料的力学强度决定于化学键强度的前提下，研究了几种钙矾石相力学强度的大小差异。计算发现，含ca 钙矾石、含ba 钙矾石和含sr 钙矾石的al -o键级基本一致，而含sr 钙矾石、含ba 钙矾石中的sr，ba 原子键级与sr-o，ba -o共价键级都分别大于含ca 钙矾石中的ca 原子键级和ca -o共价键级，由此认为，含sr 、ba 硫铝酸盐的胶凝强度高于硫铝酸钙的胶凝强度[3]。

将量子化学理论与方法引入水泥化学领域，是一门前景广阔的研究课题，它将有助于人们直接将分子的微观结构与宏观性能联系起来，也为水泥材料的设计提供了一条新的途径[3]。

（二） 在金属及合金材料方面的应用

过渡金属(fe 、co、ni)中氢杂质的超精细场和电子结构，通过量子化学计算表明，含有杂质石原子的磁矩要降低，这与实验结果非常一致。闵新民等[4]通过量子化学方法研究了镧系三氟化物。结果表明，在lnf3中ln原子轨道参与成键的次序是：d＞f＞p＞s，其结合能计算值与实验值定性趋势一致。此方法还广泛用于金属氧化物固体的电子结构及光谱的计算[5]。再比如说，nbo2是一个在810℃具有相变的物质(由金红石型变成四方体心)，其高温相的nbo2的电子结构和光谱也是通过量子化学方法进行的计算和讨论，并通过计算指出它和低温nbo2及其等电子化合物vo2在性质方面存在的差异[6]。

量子化学方法因其精确度高，计算机时少而广泛应用于材料科学中，并取得了许多有意义的结果。随着量子化学方法的不断完善，同时由于电子计算机的飞速发展和普及，量子化学在材料科学中的应用范围将不断得到拓展，将为材料科学的发展提供一条非常有意义的途径[5]。

二、在能源研究中的应用

（一）在煤裂解的反应机理和动力学性质方面的应用

煤是重要的能源之一。近年来随着量子化学理论的发展和量子化学计算方法以及计算技术的进步，量子化学方法对于深入探索煤的结构和反应性之间的关系成为可能。

量子化学计算在研究煤的模型分子裂解反应机理和预测反应方向方面有许多成功的例子, 如低级芳香烃作为碳/ 碳复合材料碳前驱体热解机理方面的研究已经取得了比较明确的研究结果。由化学知识对所研究的低级芳香烃设想可能的自由基裂解路径，由guassian 98 程序中的半经验方法uam1 、在uhf/ 3-21g*水平的从头计算方法和考虑了电子相关效应的密度泛函ub3l yp/ 3-21g*方法对设计路径的热力学和动力学进行了计算。由理论计算方法所得到的主反应路径、热力学变量和表观活化能等结果与实验数据对比有较好的一致性，对煤热解的量子化学基础的研究有重要意义[7]。

（二）在锂离子电池研究中的应用

锂离子二次电池因为具有电容量大、工作电压高、循环寿命长、安全可靠、无记忆效应、重量轻等优点，被人们称之为“最有前途的化学电源”，被广泛应用于便携式电器等小型设备，并已开始向电动汽车、军用潜水艇、飞机、航空等领域 发展 。

锂离子电池又称摇椅型电池，电池的工作过程实际上是li + 离子在正负两电极之间来回嵌入和脱嵌的过程。因此，深入锂的嵌入-脱嵌机理对进一步改善锂离子电池的性能至关重要。ago 等[8] 用半经验分子轨道法以c32 h14作为模型碳结构研究了锂原子在碳层间的插入反应。认为锂最有可能掺杂在碳环中心的上方位置。ago 等[9 ] 用abinitio 分子轨道法对掺锂的芳香族碳化合物的研究表明，随着锂含量的增加，锂的离子性减少，预示在较高的掺锂状态下有可能存在一种li - c 和具有共价性的li - li 的混合物。satoru 等[10] 用分子轨道 计算 法，对低结晶度的炭素材料的掺锂反应进行了研究，研究表明，锂优先插入到石墨层间反应，然后掺杂在石墨层中不同部位里[11]。

随着人们对材料晶体结构的进一步认识和计算机水平的更高发展，相信量子化学原理在锂离子电池中的应用领域会更广泛、更深入、更具指导性。

三、 在生物大分子体系研究中的应用

生物大分子体系的量子化学计算一直是一个具有挑战性的研究领域，尤其是生物大分子体系的理论研究具有重要意义。由于量子化学可以在分子、 电子 水平上对体系进行精细的理论研究，是其它理论研究方法所难以替代的。因此要深入理解有关酶的催化作用、基因的复制与突变、药物与受体之间的识别与结合过程及作用方式等，都很有必要运用量子化学的方法对这些生物大分子体系进行研究。毫无疑问，这种研究可以帮助人们有目的地调控酶的催化作用,甚至可以有目的地修饰酶的结构、设计并合成人工酶；可以揭示遗传与变异的奥秘, 进而调控基因的复制与突变，使之造福于人类；可以根据药物与受体的结合过程和作用特点设计高效低毒的新药等等，可见运用量子化学的手段来研究生命现象是十分有意义的。

综上所述，我们可以看出在材料、能源以及生物大分子体系研究中，量子化学发挥了重要的作用。在近十几年来，由于电子计算机的飞速发展和普及，量子化学计算变得更加迅速和方便。可以预言，在不久的将来，量子化学将在更广泛的领域发挥更加重要的作用。

参考 文献 ：

[1]程新. [ 学位 论文 ] .武汉:武汉 工业 大学材料 科学 与工程学院,1994

[2]程新,冯修吉.武汉工业大学学报,1995,17 (4) :12

[3]李北星,程新.建筑材料学报,1999,2(2):147

[4]闵新民,沈尔忠, 江元生等.化学学报,1990,48(10): 973

[5]程新,陈亚明.山东建材学院学报,1994,8(2):1

[6]闵新民.化学学报,1992,50(5):449

[7]王宝俊,张玉贵,秦育红等.煤炭转化,2003,26(1):1

[8]ago h ,nagata k, yoshizaw a k, et al. bull.chem. soc. jpn.,1997,70:1717

量子化学论文篇（10）

【关键词】 结构化学 课程论文 创新思维

《结构化学》是理科院校化学专业的一门重要基础理论专业课。这门课程以严谨的数学逻辑推导为基础，建立比较抽象的理论概念，学生一般感到难学难懂。因此，学生易缺乏学习的积极性，影响到教学效果。根据结构化学教学的特点，我们在教学中，设置课程论文作为激励学生学习知识和评价教学效果的手段。对此， 我们在教学实践中， 在掌握学生基本学习情况的基础上，根据本课程的教学内容和教学特点，设置与教学目标和教学要求相适应的，注重理论研究和解释实际实验现象的课程论文题目，引导学生尝试应用结构化学/量子化学的理论计算结果来解释化学实验，深入了解分子结构和理论性质，揭示其内在规律性。从而在应用理论的过程中加深对理论知识的认识，提高学生的学习积极性，取得较好的教学效果。

1 设置课程论文的重要性

与其他化学专业课程不同，《结构化学》的内容主要是抽象理论，缺乏合适的配套实验对所学理论知识进行加深、拓宽和巩固。该门课程的对象一般是大学三年级学生，具有相当的化学专业知识。设置课程论文可以让学生在搜寻研究对象或者范围时，对以前专业知识进行回顾和分析，思考大学一年级以来学习的知识是否存在可以采用结构化学理论解释的地方，引发学生对化学知识、原理和现象进行思考，在自由选择题目范围的情况下，激发学生的学习和研究兴趣。在指导学生进行课程论文研究时，注意讲述一般科学研究的方法和步骤及科学工作者所应当具备的科学道德，全面提升学生的科学素养。在指导学生进行课程论文撰写时，着重讲授一般论文的写作格式，培养学生的逻辑思维，提高学生的书面表达能力，形成一定论文写作规范。这对于一般理工科学生尤其重要。设置的课程论文同时为四年级毕业论文研究阶段所需要的逻辑思维和论文写作打下基础。

2 理论化学计算软件的讲授

让学生进行课程论文研究，首先必须先教导学生使用理论化学的计算软件，让计算软件成为学生进行课程论文研究的工具，所以教师本身需要对该类软件非常熟悉，同时具备利用该类软件进行科学研究的能力和经验，这对教师的教学和科研能力有较高的要求。在众多量子化学理论计算软件中，HyperChem比较适合一般学生使用。可视化软件使深奥的理论计算结果形象化、直观化进行表达，让学生好学易懂，同时操作简单，适合用来作为课程论文研究的计算软件。在实际教学中，我们只需要1学时就能教会学生有关HyperChem的基本操作和应用于简单的理论计算。谭君［1］介绍了HyperChem软件的一些使用操作和特点，这里不再重复叙述。

3 科学研究思维和步骤的指导

授之以鱼不若授之以渔，所以我们在课堂上，教导学生一般的科学研究思维和步骤。课堂上以苯环上亲电取代反应的定位规律作为计算例子，采用Hyperchem软件计算各原子电荷并解释定位规律的实验现象。众所周知，苯环上的取代基分为邻对位定位基和间位定位基两类。这里选择了氨基和甲醛基分别作为邻对位定位基和间位定位基两类代表，通过计算其量子化学指数，讨论其计算结果，从理论上解释定位效应。

首先分析影响亲电反应的因素。一般认为碳原子的电子云密度是主要因素，所以我们可以通过计算苯环上的碳原子电荷来解析亲电反应规律。

在Hyperchem构造并以PM3分别计算氨基苯和苯甲醛，按display中的labels，选定charge项，在分子中显示各碳原子的电荷分布。

电荷分布显示氨基苯上邻位和对位的C原子带负电荷，分别为-0.191和-0.169，均大于间位C原子电荷（-0.05），所以对于氨基苯来说，亲电基团会首先进攻邻位和对位。而在苯甲醛的情况恰好相反，间位C原子电荷为最负，为-0.119。亲电基团会首先进攻间位。根据上述计算结果和讨论，应用原子电荷的规律变化很好地解释了亲电取代定位规则。

转贴于 　　4 拟定结构化学计算题目

自由选择题目范围，可以激发学生的学习和研究兴趣，教学中，我们设定以下方向（题目）：

① 药物分子的结构与活性关系

通过对分子的结构计算，讨论结构与活性关系，寻找分子活性中心和主要影响活性的因素。

② 化学反应原理与规律解释

以理论方法计算和解释常见化学反应的产物与规律，如丁二烯的加成反应。

③ 分子结构与性质

计算出分子的量化指数，寻找量化指数与分子性质的关系，如HOMO、LUMO与颜色的关系。

④ 光谱的移动

研究分子结构与光谱移动的关系，如分子中的键长的变化直接影响红外吸收峰的移动。

⑤ 分子的结构/构型/构象

以理论方法研究分子的结构、具体构型和构象。

⑥ 分子间的相互作用

分子间的作用一般为氢键和范德华作用，与化合键作用相比，属于弱作用，是生物大分子主要相互作用。

5 论文指导与创新思维模式的培育

创新思维的特征是求同与求异的统一、发散与收敛思维的统一、敏锐的直觉与理论思维的统一。课程论文布置下去以后，学生在对课题的思考会有许多新的问题和新的想法，我们要鼓励学生在对新的问题进行创新思维。安排课程讨论，将学生的想法在课堂上讨论，尊重学生的新想法，引导学生将课堂学习的结构化学理论知识应用于课程论文研究中。

具有独立思考判断能力是学生创新思维模式的主要表现。传统教师讲、学生听的缺乏互动的教学模式已表现出许多弊端，影响了学生独立思考和动手的素质及其能力的形成。学生自己选题，成为培养学生独立思考判断能力跨出的第一步，也是重要的一步。独立开展课程论文研究，进一步培养学生独立思考判断能力。因此，教学的重点应放在课程论文研究的过程上，而非结论。教会学生从抽象的数理推导中评选出适合个体所需的条件。同时，学生只有具备独立的思考判断能力和获取知识的能力，才能在终身教育过程中面对日新月异的世界，不断实现知识的更新［2］。

【参考文献】

量子化学论文篇（11）

化学是研究物质的组成、结构、性质、变化和应用的科学。世界是由物质组成的,化学则是人类用以认识和改造世界的主要方法和手段之一,它是一门历史悠久而又富有活力的学科,它的发展是人类社会文明的重要标志。人类生活水平的不断提高,化学所起的作用功不可没。

一、化学的萌芽

原始人类从用火之时便开始了用化学方法认识和改造天然物质。燃烧就是一种化学现象。人类开始吃熟食;并逐步学会了制陶、冶炼、酿造、染色等工艺。这些由天然物质加工改造而成的制品,成为古文明的标志。并因此萌发了古代实用化学。

古人曾据物质的某些性质对物质进行分类,并提出了阴阳五行学说,认为万物是由金、木、水、火、土五种基本物质组合而成的,而五行则是由阴阳二气相互作用而成的。用“阴阳”这个概念来解释自然界两种对立和相互消长的物质势力,认为二者的相互作用是一切自然现象变化的根源。此说法是朴素的唯物主义自然观。希腊也提出了火、风、土、水四元素说和古代原子论。后来在中国出现了炼丹术,也因此创造了各种实验方法,如研磨、混合、溶解、结晶、灼烧、熔融、升华、萃取、密封等,并逐步演化为近代化学。

二、化学的中兴

16世纪开始,欧洲工业生产蓬勃兴起,推动了医药化学和冶金化学的创立和发展,继而更加注重了物质化学变化本身的研究,进而建立了科学的氧化理论和质量守恒定律,为化学进一步科学化的发展奠定了基础。

19世纪初,近代原子理论突出强调了各种元素的原子的质量为其最基本的特征,其中量的概念的引入,是与古代原子论的一个主要区别。近代原子论使当时的化学知识和理论得到了合理的解释。分子假说的提出,原子分子学说的建立,为物质结构的研究奠定了基础。门捷列夫发现元素周期律后,不仅初步形成了无机化学的体系,并且与原子分子学说一起形成了化学理论体系。

草酸和尿素的合成、苯的六元环状结构和碳原子四价学说的创立、酒石酸拆分成旋光异构体,以及分子的不对称性等的发现,使得有机化学结构理论得以建立19世纪下半叶,热力学等物理学理论介入化学之后,不仅澄清了化学平衡和反应速率的概念,还定量的判断了化学反应中物质转化的方向和程度。相继建立了溶液理论、电离理论、电化学和化学动力学理论。物理化学的诞生,把化学从理论上提高到一个新的水平。

三、化学的升华

由于受自然科学和其他学科发展的影响,在无机化学、分析化学、有机化学和物理化学四大分支学科的基础上产生了新的化学分支学科。在结构化学方面,由于电子的发现确立了现代的有核原子模型,不仅丰富和深化了对元素周期表的认识,而且还发展了分子理论。应用量子力学研究分子结构,从而产生了量子化学。从氢分子结构的研究开始,逐步揭示了化学键的本质,先后创立了价键理论、分子轨道理论和配位场理论。研究物质结构的谱学方法也由可见光谱、紫外光谱、红外光谱扩展到核磁共振谱、电子自选共振谱、光电子能谱、射线共振光谱、穆斯堡尔谱等。

在化学反应理论方面,由于对分子结构和化学键认识的提高,经典的、统计的反应理论进一步深化,在过渡态理论建立后,逐渐向微观的反应理论发展,用分子轨道理论研究微观的反应机理,并逐渐建立了分子轨道对称守恒定律和前线轨道理论。分子束、激光和等离子技术的应用,使得对不稳定化学物种的检测和研究成为现实,从而实现了化学动力学从经典的、统计的宏观动力学到单个分子或原子水平的微观反应动力学的升华。

分析方法和手段是化学研究中经常使用的。一方面,分析方法的灵敏度不断提高,从常量组分分析发展到微量、痕量组分分析;另一方面,许多新的分析方法,可深入到结构分析、构象测定、同位素测定、各种活泼中间体(如自由基、离子基、卡宾、氮宾、卡拜等)的直接测定,甚至到对短寿命亚稳态分子的检测。分离技术也在不断革新,如离子交换、膜技术、色谱法等。

物质合成是化学研究的目的之一。在无机合成方面,首先是氨的合成。氨的合成不仅开创了无机合成工业,而且带动了催化化学,发展了化学热力学和反应动力学。后来相继合成的有红宝石、人造水晶、硼氢化合物、金刚石、半导体、超导材料和二茂铁等配位化合物。

在电子技术、核工业、航天技术等现代工业技术的推动下,各种超纯物质、新型化合物和特殊需要的材料的生产技术都得到了较快发展。稀有气体化合物的成功合成又向化学家提出了新的挑战,需要对零族元素的化学性质重新加以研究和认识。无机化学在与有机化学、生物化学、物理化学等学科的相互渗透中产生了有机金属化学、生物无机化学、无机固体化学等新兴学科。

酚醛树脂的合成,开辟了高分子科学领域。20世纪30年代聚酰胺纤维的合成,使得高分子的概念得到广泛的确认。各种高分子材料合成和应用,为现代工农业、交通运输、医疗卫生、军事技术,以及人们的衣食住用行各方面,提供了多种性能优异而成本较低的重要材料,成为现代物质文明的重要标志。20世纪是有机合成的黄金时代。化学的分离手段和结构分析方法已经有了很大发展,许多天然有机化合物的结构问题纷纷获得圆满解决,同时还发现了许多新的重要的有机反应和专一性有机试剂,在此基础上,精细有机合成,特别是在不对称合成方面取得了很大进展。一方面,合成了各种有特种结构和特种性能的有机化合物;另一方面,合成了从不稳定的自由基到有生物活性的蛋白质、核糖核酸等生命基础物质。有机化学家还合成了结构复杂的天然有机物和特效药物。所有这些成就对促进高分子学科的发展起到了巨大的推动作用,为合成有高度生物活性的物质,解决有生命物质的合成问题,提供了有利条件。

20世纪以来,化学发展的趋势可以归纳为:由宏观向微观、由定性向定量、由稳定态向亚稳定态发展,由经验上升到理论并应用于实践。

四、化学学科的分类

化学在发展过程中,依照所研究的分子类别和研究手段、目的、任务的不同,从传统的无机化学、有机化学、物理化学和分析化学四个基础分支过渡到无机化学、有机化学、物理化学、生物化学、高分子化学、应用化学和化学工程学等七大分支学科。还有与化学有关的边缘学科,如地球化学、海洋化学、大气化学、环境化学、宇宙化学、星际化学等。

化学的发展体现在两方面:一方面,为生产和技术部门提供尽可能多的新物质、新材料;另一方面,在与其它自然科学相互渗透的进程中不断产生新学科,并向探索生命科学和宇宙起源的方向发展。

参考文献:

[1]徐景达.有机化学.人民卫生出版社,1997.