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一、天地之性与本心
人性,是人之所以为人的本质规定,是人与动物相区别的东西。人与动物有着根本的区别,因而人性应该是一个有着具体内容的实在。而人性论则是对于人的本质规定的看法,是从社会生活出发对于何为人性或人的本质的认识的总结。所有的人性论都是抽象的,因为它是对于人性问题的哲学概括;所有的人性论也都是具体的,在抽象的理论或观点背后,反映着具体的和丰富的社会生活。就此而论,把中国传统哲学中的人性理论冠之以"抽象人性论"而予以鄙薄,是一种狭隘和独断的做法。
在历史上以及在不同的个体之间,人们对于人性的看法是不一样的,因而人性论在时间上是在不断地演变的,在空间上是多样存在的。在哲学发展的童年时期,人们往往把人的自然属性当作人的本质规定,而在以后人们逐渐认识到人的社会规定性。中国儒家哲学倾向于把人的道德性作为人与动物相区别的本质规定,这虽然已是以人的社会性来规定人的本质,但其将道德涵盖人性之全部,则甚有偏颇与局限。而今人则认识到"人的根本就是人",用人的实践、人的生活来说明和看待人的本质。这都标志着人们对于人性问题的认识上的变化与进步。由于儒家主要从道德上来说明和规定人的本质,所以我们可以把儒家的人性论称作道德人性论,并以此分析朱陆对于人性与道德问题的理论和观点。
1、性即理与心即理
朱子言"性即理",象山言"心即理",朱陆在道德人性论问题上似乎大相径庭。实际上,朱子与象山在与人性有关的许问题上看法都极其相似。
第一、朱子与象山都主张性善论。朱子说:"人之性皆善"(《朱子语类》卷四),象山说:"人性本善,其不善迁于物也。知物之为害,而能自反,则知善者乃吾性之固有,循吾固有而进德,则沛然无他适矣。"(《语录上》,《陆九渊集》卷三十四)
第二、在人性的根源上,朱子与象山都认为"性"来自于"天"。朱子说:"性者,人物之所以禀受乎天地也。……自其理而言,则天以是理命乎人物谓之命,而人物受是于天谓之性。"(《答郑子上》,《朱文公文集》卷五十六)"性即理也,天以阴阳五行化生万物,气以成形,而理亦赋焉,犹命令也。于是人物之生,因各得其所赋之理,以为健顺五常之德,所谓性也。"(《中庸章句》)所谓"性",是人从"天"处所受之"理",就此而言,可谓"性即理也"。
朱子言"性即是理",又讲"天"讲"命",此"天"与"命"、"性"与"理"四者如何区别?朱子同意将四者作如下区分:"天则就其自然者而言,命则就其流行而赋于物者言之,性则就其全体而万物所得以为生者言之,理则就其事事物物各有其则者言之。到得合而言之,则天即理也,命即性也,性即理也。"(《朱子语类》卷五)此四者之关系,"从本质上说,是实同而用异。"(同上)此外,"天"、"理"和"性"、"心"还有这样一种关系:"大抵言性,便须见得是元受命于天。"(同上)"性与气皆出于天,性只是理。"(《朱子语类》卷五十九) "理在人心是之谓性。……性便具许多道理,得之于天而具于心者。"(《朱子语类》卷九十八)因此,就"性"之来源而言,其来自于"天";就"性"之本质而言,"性"乃是"理";就"性"之担当者或主体而言,其属于"心"。
象山也同样把"性"的根源归之于"天",他明确提出"在天者为性"的论断。象山弟子问:"如何是尽心?性、才、心、情如何分别?"象山答道:"且如情、性、心、才,都只是一般物事,言偶不同耳。"又问:"莫是同出而异名否?"象山曰:"不须得说,说着便不是,将来只是腾口说,为人不为己。若理会得自家实处,他日自明。若必欲说时,则是在天者为性,在人者为心。"(《语录下》,《陆九渊集》卷三十五)何为"在天者为性"?张立文先生认为,此即是有"天命之谓性"的意思。象山说:"'成之者性也',又复归之于天,天命之谓性也。"(同上)人性的根源就在于"天"。
朱子与象山把人性的根源都归结于天,从学术源渊上来说,他们都接受了《孟子》、《中庸》中把"性"推之于"天"的路线。《孟子》曰:"尽其心者,知其性也。知其性,则知天矣。存其心,养其性,所以事天也。"(《尽心上》)而《中庸》开篇则言:"天命之谓性,率性之谓道,修道之谓教。"朱子在《四书集注》中对此也都有解释和发挥。而象山也多援引上文。如曰:"孟子言'知天',必曰'知其性,则知天矣';言'事天',必曰'养其性,所以事天也'。《中庸》言'赞天地之化育',而必本之'能尽其性'。人之形体,与天地甚藐,而《孟子》、《中庸》,则云然者,岂固为是阔诞以欺天下哉?"(《天地之性人为贵论》,《陆九渊集》卷三十)
第三、人性是关于人的类的本质,而在说到具体的个人所具有的人性之形成时,朱子与象山皆操"气禀"或"资禀"之说。
朱子持"气禀"之说:"性离气禀不得,有气禀,性方存在里面;无气禀,性便无所寄搭了。"(《朱子语类》卷九十四)人性是共同的,但作为每个个人所具有的人性,却是有差别的,这差别的根源,则在于气禀之不同。象山对于具体人性的形成,持"资禀"之说。他说:"资禀好底人阔大,不小家相,不造作,闲引惹他都不起不动,自然与道相近。资禀好底人,须见一面,自然识取,资禀与道相近。资禀不好底人,自与道相远,却去锻炼。"(《语录下》,《陆九渊集》卷三十五)象山所说"资禀",和朱子所言"气禀"相同,都是以禀气之如何来说明人性之差别。"人生天地间,气有清浊,心有智愚,行有贤不肖。必以二涂总之,则宜贤者心必智,气必清;不肖者心必愚,气必浊。而乃有大不然者。"(《与包详道》,《陆九渊集》卷六)个人根性之差别,也同样是由于气禀不同所致。
以上是朱陆二人在人性问题上的相同之点。而上述相同点的背后,又有着理论指归上的根本不同。人之性本善,人之性虽然皆来自于"天",人之具体之性也皆是由气禀所致,但人性的本质却有所不同。
在朱子看来,人性的本质或曰本质规定是"理",亦即其所云"性即理也"。朱子对此论述甚详。如其曰:"性只是理"。(《朱子语类》卷四) "吾之性即天地之理。"(《朱子语类》卷九十八)"性者,人所禀于天以生之理也。"(《孟子集注·滕文公上》)
朱子"性即理",实是承自程颐。他对小程夫子"性即理"一句评价甚高。二程讲"性即理,理则自尧、舜至于途人一也。"(《二程全书·遗书》卷十八)朱子对此评价说:"伊川性即理也,自孔子孟后无人见得到此。"(《朱子语类》卷五十九) "伊川'性即理也'四字,颠扑不破。"(《朱子语类》卷四)
何谓"性即是理"?朱子言:"人物之生,同得天地之理以为性,同得天地之气以为形。"(《孟子集注·离娄下》)此所言"性",乃是人人所俱有的共同人性,亦即"天地之性",或曰"天理之性"。人性的本质在于"理"。如果"性即是理",那么何以不谓之理而谓之性?朱子弟子陈淳曾释之曰:"盖理,是泛言天地间人物公共之理;性,是在我之理。只这道理,受于天而为我所有,故谓之性,性字从生从心。是人生来具是理于心,方名之曰性。"(《性》,《北溪先生字义》卷上)朱子本人解释说:"性即理也,在心唤作性,在事唤作理"。(《朱子语类》卷五)可见,"理"是人性的本质,并且"性"是"理"这种本质在人心中的显现。
"性即是理",但具体个人之"性"又各不相同,除极少数圣人之外,个人之性又绝非全是"天理"。其原因在于人的气禀不同,气有清有浊,人所以有贤与不肖之分。但气禀如何,人与人在禀受"天理"方面只是多少程度之不同,而都具"天理"却是共同的。朱子以"理"来说明人性的共性,以"气"来说明人的个体之"性"的特殊性。
象山也讲"天命之谓性",认为人性之来源在于"资禀"。"资禀"虽然在禀"气"方面与朱子"气禀"之说相近,然而其内在本质规定则说得不明。象山有时也称人"资禀"之"性"为"资性",认为"人资性长短"(《语录下》,《陆九渊集》卷三十五)不同。但人所由"气"而"禀"者为何?朱子明确地讲为"理",而象山则对此并不言及。朱子以"理"为本体,以"天"为人性之源,而人性乃为"得天之理"(《孟子集注·告子上》),是以"天"与"理"不二。象山以"心"为本体,也以"天"为人性之源,但象山认为"心即理",更主张"心外无理"、"外心无道",而"天"与"心"又不相同,故象山不问所禀者为何,也无法回答所禀者为何。这是朱子与象山在人性来源问题上的差别。
象山不言所禀者为何,是否表明象山哲学体系在这方面存在着漏洞或者缺陷呢?恐怕也不能如此说。朱子讲"气禀"于"理"而象山不讲"气禀"于何,是由于象山哲学与朱子哲学在本体上的根本不同所致。朱子用"理"与"气"杂,来说明个体人性之不同,说明人性之差别本是"理"同而"气"异。象山虽用"气禀"来说明人之资质不同,而其同者,则不为"理"而为"心"。如果说象山哲学中可与朱子"性即理"真正相对待的观点,与其说是"心即理",不如更直截地说是"心即性"。朱子所说之"性",乃"在心唤作性,在事唤作理"(《朱子语类》卷五),而象山所云之"性","在天者为性,在人者为心"(《语录下》,《陆九渊集》卷三十五)。在朱子而言,"性"与"理"不二;在象山而言,则是"性"与"心"不二。不仅如此,"性"之于朱子与象山,一在"心",一在"天"。在"心"则是用"理"来说明"性"和规定"性",而在"天"则是用"性"来说明"心"和规定"心"。
象山以"性"来说明和规定"心",这便使"性"有高于与凌架于"心"之嫌,从而有妨于其以"心"为最高本体。这可以说是象山哲学中的一个不太明显的矛盾。因为象山对于"性"强调不多,并不过分重视。究其根源,则是来自于象山对孟子学说的继承和改造。象山继承了孟子"尽心、知性、知天"的思想路向,而在孟子思想中,"天"与"心"保持着一定的张力。孟子用"心"来说明道德的根源或人的道德能力,诸如"四端";与此同时,孟子又把道德的根源推之于天,把人所具有的道德能力或种子、倾向说成是先天具有的。孟子哲学尚不存在哲学本体的问题,而到象山时,哲学本体论问题已经突显,故象山提升"心"之地位,赋予其大本大原的本体地位,从而对孟子关于"心"的学说作了改造,而对孟子学说的另一极"天"则未予以很好地清理,只是顺着孟子而言"天所予我者"等。这也就是说,象山在接着孟子讲"心"并把"心"提升为本体的时候,把孟子的"天"也接着讲下来,而没有很好地考虑和处理"天"与"心"的关系问题。
2、天地之性
朱子与象山都主张性善论,以性善论来引出道德之可能。但朱子与象山并非向先秦儒家那样,只说明人性为善,而是要从哲学上论证人性如何为善,为人性问题作出形而上的论证。
朱子以"天理"为性善论之根据,而"天理"所体现之人性,他称之为"天命之性"或"天地之性"。何谓"天地之性"?朱子解释说:"论天地之性,则专指理言。"(《朱子语类》卷四)朱子认为,天地之间,一理而已,故所谓"天地之性",亦即指"天理之性",或曰"天地之性"的本质即是"理"。"天地之性"与"理"相应,则是人的先天的本性,是人的本体之性。这本体之性属于朱子的理想世界,它是个人人性的本原与根基。而个人之人性在真实存在中所直截表现出的形态并非"天地之性",而是"气质之性"。"天地之性是理也,才到有阴阳五行处,便有气质之性。"(《朱子语类》卷九十四)若以"天地之性"为"体",则"气质之性"是"用",是"理搭于气"随阴阳五行之发用而成于万物之性,就此而言,"气质之性"是指人的现实性,是朱子的现实世界。
"天地之性"也称之为"天命之性"。"《谷梁》言天而不以地对,则所谓天者,理而已矣,……子思所谓天命之性是也。"(《天问·第三》,《楚辞集注》卷三)"天命之性"之得名,大概是得自于《中庸》"天命之谓性"。"天命之谓性,是专指理言,虽气亦包在其中,然说理意较多。"(《朱子语类》卷六十二)但"天命之性"与"天地之性"也略有区别。"天地之性",则专以理言;"天命之性",既曰"天命",则不能不包气。"气禀之性",虽由"气禀",然这"气禀",也非是个人能作为主体自作主宰的,也同样是与生俱来的,岂能说不是由于"天命"?所以朱子讲"天命之性",便有二意:"一是'理意较多',二是气不杂于理,理自理,气自气。即使这样,也与专指、只是相抵牾。可见,朱熹在《语类》中说的话,前后是有冲突的。" 这个问题的产生,在于朱子未能很好地去区分先天的与先验的。"天地之性"在本质上乃"天理",是先天的。先天相对于后天而言,它在人生之前是完满的,在人生之后则"理与气杂",而不完满;"气质之性"则是后天的,它是人生之时由"气禀"所致,是人生之时及人生以后的现实之性,但它又是先验的,先验相对于经验而言,是在人经验之先而形成的。朱子对此分别不详,故在论述"天命之性"时,便不甚清楚,此中困难实在于"天命"二字。
朱子言"天地之性",并把"天地之性"与"气质之性"加以区别,是接着张载和二程讲的。张载说:"形而后有气质之性,善反之,则天地之性存焉,故气质之性,君子有弗性者焉。"(《张子正蒙·诚明》)关于"气质之性",《朱子语类》载:"道夫问:'气质之说,始于何人?'曰:'此起于张、程,……。'"(《朱子语类》卷四)"天地之性"是纯粹至善的。"盖本然之性,只是至善"。(《朱子语类》卷五十九)"天地之性"是至善之性,其为至善之根据,则在于"理"。"然其本然之理,则纯粹至善而已,所谓天地之性者也。孟子所谓性善,程子所谓性之本,所谓极本穷原之性,皆谓此也。"(《论语或问》卷十七)儒家性善论发端于孟子,朱子在继承孟子以来的儒家性善论的同时,又用自己的"理"来改造和解释孟子的性善说。他讲:"孟子说性善,便都是说理善。"(《朱子语类》卷九十五)以"理"来说性善,此中有着特别的意义。朱子的"理",就其实际内涵而言,则是指儒家的伦理纲常,以"理"来说"性",以此作为道德的根据,则是把伦理与道德整合在一起,使伦理与道德为一,而且是用伦理来规范道德。这是朱子道德学说的特色。
人性本善,而现实中那些经常为恶的人,是否也是性善的呢?朱子认为是的。那些作恶多端的人,虽然其气禀得偏了,但也须有天理在其性之中。因为人的"气质之性"是"理与气杂",因而既有"理",又有"气"。资质不好的人只是"气"多而"理"少而已。朱子强调"天地之性"乃人之善性,又以"气禀之性"中有"理"有"气",从其对于道德学说的意义而言,它说明了人的道德性的共同基础,说明的人的道德性之普遍性,即使那些气禀甚为不好的人,也有道德的可能性存在,因而道德是每个人所不能回避的,也是每个人都具有的向上的可能。朱子有时按气禀清明与否把人分为四等,至于最末一等,他说:"至于昏浊偏驳又甚,而无复少有清明纯粹之气,则虽有不通而懵然莫觉,以为当然,终不知学以求其通也,此则下民而已矣。"(《论语或问》卷十六)从朱子对最下等的"下民"的区分可以看出,此一类人不仅气禀甚偏,而且更重要的是其"终不知学",亦即不肯去把自己道德的可能性用对于道德的学习与修养来变成现实性。自我毁弃道德可能性的人,最终不能"变化气质",沦为"下民"。
3、本心
象山之性善论,也是承自孟子。象山强调:"见到孟子道性善处,方是见得尽。"(《语录上》,《陆九渊集》卷三十四)朱子以"性"或"理"来说明性善,而象山藉以说明性善者并非是"性",而是提出了"善非外铄"(《与诸葛受之》,《陆九渊集》卷三),用"心"来说明性善。"仁,人心也,心之在人,是人之所以为人,而与禽兽草木异焉者也,可放而不求哉?古人之求放心,不啻如饥之于食,渴之于饮,焦之待救,溺之待援,固其宜也。学问之道,盖于是乎在。"(《学问求放心》,《陆九渊集》卷三十二)张立文先生由此把象山对于人性本善的观点称作"心善论"。 象山所说"心"乃是义理之心。而义理之心乃是人与动物根本区别所在,从而也就是人之所以为人的本质规定。而这一思想,就其来源而言,仍然是对于孟子思想的发挥。象山曾引孟子之语说:"'人之所以异于禽兽者几希。庶民去之,君子存之。'去之者,去此心也。故曰:'此之谓失其本心'。存之者,存此心也。故曰:'大人者,不失其赤子之心'。四端者,即此心也;天之所以与我者,即此心也。"(《与李宰·二》,《陆九渊集》卷十一)这里,象山提到"四端",并把"四端"作为"心"的核心。
象山也常常把人所具有的能够为善的心或称可作为道德可能性的心为"本心"。"道塞宇宙,非有所隐遁。在天曰阴阳,在地曰刚柔,在人曰仁义。仁义者,人之本心也。"(《年谱》,《陆九渊集》卷三十六)人性之所以为善,其根源在于"本心"无不善。这正如象山弟子袁燮所说:"学问之要,得其本心而已。心之本真,未尝不善,有不善者,非其初然也。" "本真"即是"本心"的真实状态,"未尝不善"则是"本心"的本质属性。由此,象山也顺理成章地接受了此相对应的孟子的道德修养学说:"'学问之道无他,求其放心而已矣'。孟子斯言,谁为听之不藐者。"(《象山先生文集序》,《陆九渊集·附录一》)"本心"乃是善性的根据,而"本心"所以为性善的根据,在于"心"具"四端"。
象山又把具有"四端"的"本心"称为"良心"。象山说:"良心正性,人所均有。不失本心,不乖其性,谁非正人。纵有乖失,思而复之,何远之有?"(《与郭邦瑞》,《陆九渊集》卷十三)"人要有大志。常人汨没于声色宝贵间,良心善性都蒙蔽了。"(《语录下》,《陆九渊集》卷三十五)象山所云"良心",即是孟子所云"良知"、"良能"。
象山在用"本心"或"良心"来说明人的善性,从而为道德提供可能性之根据时,也同样要遇到一个与朱子面临的同样的问题,即是否"恶人"也有善性的问题,这也同样关系到人的道德可能性的普遍性。象山的回答同朱子一样,也是肯定的。他认为:"良心之在人,虽或有所陷溺,亦未始泯然而尽亡者也。下愚不肖之人所以自绝于仁人君子之域者,亦特其自弃而不之求耳。诚能反而求之,则是非美恶将有所甚明,而好恶趋舍将有待强而自决者矣。移其愚不肖之所为,而为仁人君子之事,殆若决江疏河而赴诸海,夫孰得而御之?此无他,所求者在我,则未有求而不得者也。'求则得之',孟子所以言也。"(《求则得之》,《陆九渊集》卷三十二) "义理所在,人心同然,纵有蒙蔽移夺,岂能终泯,患人之不能反求深思耳。此心苟存,则修身、齐家、治国、平天下一也;处贫贱、富贵、死生、祸福一也。故君子素其位而行,不愿乎其外。"(《邓文苑求言往中都》,《陆九渊集》卷二十)象山同孟子一样,反对人们自暴自弃。
二、气禀之性与物欲
朱子与象山分别以"天地之性"与"本心"论证了性善论,并以此作为道德可能性之根据。然而,仅说明人性皆善,对于道德的根据而言,尚不充分。既然人性皆善,那么又何必非要道德存在呢?这就涉及到道德的必要性问题。道德之所以必要,在于有善的对立面"恶"的存在。"恶"的存在是道德必要性的根据。
朱子与象山同多数儒家学者一样,在人性论上主张性善论,而不主张性恶论。主性恶论者,必以说明人性本恶,何以有善。同样,主性善论,则必须说明既然人性本善,则何以有恶。朱陆二人分别从自己的体系出发,对于作为道德必要性根据的"恶"作出了哲学的说明和论证,包括"恶"的来源和对"恶"本身的分析。不仅如此,既然人性本善,善是人性之共性,那么具体的个人之性又为何是如此参差不齐,以至有天壤之别呢?朱子与象山在理论上还要从人性本善这一共同性出发,说明具体个人之性的差别和特殊性。朱子用以说明以上诸问题的范畴是"气禀之性",而象山用以说明以上诸问题的则是"物欲"。
1、气禀之性
人性皆善,何以人有善有恶?朱子认为,"人之性皆善,然而有生下来善底,有生下来恶的,此是气禀不同。"(《朱子语类》卷四) "天地间只是一个道理,性便是理,人之所以有善有不善,只缘气质之禀,各有清浊。"(同上) "人性虽同,而气禀或异。目其性而言之,则人自孩提,圣人之质悉已完具。……善端所发,随其所禀之厚薄,或仁或义或孝或悌,而不能同矣。"(《中庸或问》卷三)朱子用气禀来说明个人善恶之差异。
那么,人之气禀何以会有差异?朱子解释说:"且如天地之运,万端而无穷,其可见者,日月清明,气侯和正之时,人生而禀此气,则为清明浑厚之气,须做个好人;若是日月昏暗,寒暑反常,皆是天地之戾气,人若禀此气,则为不好底人何疑。"(《朱子语类》卷四) "人性虽同,禀气不能无偏重。有得木气重者,则恻隐之心常多,而羞恶、辞逊、是非之心,为其所塞而不发;有得金气重者,则羞恶之心常多,而恻隐、辞逊、是非之心,为其所塞而不发。水火亦然,唯阴阳合德,五性全备,然后中正而为圣人也。"(同上) 气禀之所以有偏有全,则与人生之时的自然条件有关。常人只能禀得金、木、水、火、土五行之一偏,而圣人则"阴阳合德,五行全备"。看来,朱子气禀的思想与其以气来说明天地万物之生成的生成论思想是一致的。
气禀而得之性,便是"气质之性"。天地之性纯然是理,而气质之性则不然。朱子说:"论气质之性,则是以理与气杂而言之。"(《答郑子上》,《朱文公文集》卷五十六)为了解释"气质之性"如何是"理与气杂",朱子有时也以水为比喻。《朱子语类》载:"先生言气质之性。曰:'性譬之水,本皆清也。以净器盛之,则清;以不净器盛之,则臭;以污泥之器盛之,则浊。本然之清,未尝不在。但既臭浊,猝难得便清。故是愚必明,虽柔必强,也煞用气力,然后能至。'"(《朱子语类》卷四)这说明,理本是清明纯粹,无有不善的,但理搭于气中,气犹理之容器,理与其所存之器相杂,而人有各种不同之性。
性有"天地之性",有"气质之性",二者有何关系呢?除前云一为人性之普遍性,一为人性之特殊性或差别性之外,二者之间的关系还类似"理"与"气"的关系。"理"必须搭于气上,必须挂搭于气,否则便无个安顿处或顿放处。"天地之性"和"气质之性"的关系也是如此。"天命之性,若无气质,却无安顿处。"(同上) "才说性时,便有些气质在里,若无气质,则这性亦无安顿处。"(同上) "所谓天命与气质,亦相滚同。才有天命,便有气质,不能相离。若阙一便生物不得。既有天命,须是有此气方能承当得此理;若无此气,则此理如何顿放。"(同上) "天命之性"须顿放于"气质之性",因为"天命之性,非气质无所寓。"(同上)这种关系就如同水与盛水之器的关系。"且如一勺水,非有物盛之,则水无所着。"(同上)所以朱子认为:"性离气禀不得,有气禀,性方存在里面;无气禀,性便无所寄搭了。"(《朱子语类》卷九十四)而"气质之性"亦离"天地之性"不得。"如有天地之性,便有气质,若以天命之性为根于心,则气质之性,又安顿在何处。"(《朱子语类》卷四) "有气质之性,无天命之性,亦做人不得;有天命之性,无气质之性,亦做人不得。"(同上) 所以"天地之性"与"气质之性"的关系是相互依存、缺一不可的关系。"性非气质,则无所寄;气非天性,则无所成。"(同上) "天地之性"与"气质之性"的关系,就如同"理"与"气"的关系一般。在朱子思想体系中,"理"范畴与"气"范畴的关系形成一个逻辑结构,"天地之性"与"气质之性"的关系形成一个逻辑结构,而两个逻辑结构,则具有同构性。这反映了朱子思想的一致性和严密性。
"天地之性"与"气质之性"的关系虽如同"理"与"气"的关系,但并不能就认为二者与"理"、"气"是直接对应的。"天地之性"自然浑然是"天理",可与"理"对应,而"气质之性"则是"理与气杂",既有"理",又有"气",不可与"气"相对应。
"性非气质,则无所寄;气非天性,则无所成。"这句话表明了"天地之性"与"气质之性"之间的关系,同时在道德理论上也表明善与恶分别作为道德可能性与必要性的根据,在道德成为现实性之根据方面是缺一不可的。也正是由此出发,朱子对于以往儒家的人性理论作了评判,认为孟子"论性不论气,……不备",荀、扬则是"论气不论性,……不明"(《朱子语类》卷六十二)。
孟子论性不论气,何以"不备"?朱子认为,孟子性善论的不足在于没有说明"恶"是如何在性善的基础上产生出来的。"此理却只是善。既是此理,如何得恶?所谓恶者,却是气也。孟子之论,尽是说善,至有不善,说是陷溺。是说其初无不善,后来方有不善耳。若如此,却似'论性不论气',有些不备。"(《朱子语类》卷四)在朱子看来,孟子道性善,又以不善在性善之后,这都是对的,只是没有从"气"来说明不善的根源,而用"陷溺"来讲不善,在理论上有些不完备。他对于孟子的性善论是持肯定态度的,只认为略有不足,因而说:"论性不论气,孟子也,不备,但少欠耳。"(《朱子语类》卷六十二)
对于荀子和扬子,朱子的批评则要严厉得多。荀子认为,"人之性恶,其善者,伪也。"(《荀子·性恶》)扬雄则认为"人之性也善恶混。修其善则为善人,修其恶则为恶人。"(《法言·修身》)朱子对于荀、扬之人性论评论说:"若荀、扬则是'论气不论性',故不明。既不论性,便却将此理来昏了。"(《朱子语类》卷四) "论气不论性,荀扬也。不明,则大害事。"(《朱子语类》卷六十二)说其"性恶"论或"善恶混"为"甚害事",主要是因为它否定了儒家道德学说的基础。诸如荀子,主张"性恶"最明显,其学说便由人性论开出了法治来,主张"礼法并用"、"王霸兼施",而此与孔、孟唯道德主义的传统不类。朱子有时把唐代的韩愈的"性三品说"也放在一起加以评论。"孟子言性,只说得本然底,论才亦然;荀子只见得不好底;扬子又见得半上半下底。韩子所言,却蠊得稍近。盖荀、扬说既不是,韩子看来端底见有如此不同,故有三品之说,然惜其言之不尽。"(《朱子语类》卷四)何以说韩愈之说"不尽"呢?朱子说:"就三子中韩子说又较近,他以仁、义、礼、智为性,以喜、怒、哀、乐为情,只是中间过接处少个气字。"(同上)朱子的意思,可作如下理解:"所谓较近,是指距天命之性和气质之性的说法较近。在这里,也可窥见为什么韩愈成为开宋明理学的端倪的痕迹。" 韩愈以"仁、义、礼、智"为"性",则相当于说人性善,则可以之为道德可能性之基础;讲"喜、怒、哀、乐"为"情",则说明"情"有不善而"性"无不善,则可以之为道德必要性之根据。所谓"中间过接处少个气字",只是讲韩愈之说尚粗,未能用"气禀"之说来为何以性善而情恶作出一个哲学的论证。
从对于道德根据的可能性和必要性的论证出发,朱子认为主张性善而又发明"气质之说"的张载、二程,则理论甚为完备。他说:自孟子道性善之后,"却得程氏说出气质来接一接,便接得有首尾,一齐圆了。"(《朱子语类》卷四)朱子对于张载和二程的"气质之说"推崇备至,《朱子语类》载:"道夫问:'气质之说,始于何人?'曰:'此起于张、程,某以为极有功于圣门,有补于后学,读之使人深有感于张、程。'"(同上)朱子对于"气质之说"有如此高的评价,在于其从理论上对于"恶"的问题给予了一个比较合理的说明。这个说明的合理处在于,第一、保持了孔、孟所持的性善论立场。孟子道性善,孔子未尝直截言性善,但孔子以仁为人的根本属性,则相当于持性善论。第二、用气禀说明了"恶"的产生。第三、在说明"恶"的时侯,与荀、扬不同,并不损害孔、孟的性善论。由以上三点,其为儒家的道德主义立场作出了合理性的论证,为儒家道德找到了现实性的根据。鉴于这种评价,朱子认为有张、程"气质之说"出,儒家上千年来关于人性善恶的是是非非都可以一并结束了,从理论上给予了最终的解决。"诸子说性恶与善恶混,使张、程之说早出,则这许多说话,自不用纷争。故张、程之说立,则诸子之说泯矣。"(同上)"孟子未尝说气质之性。程子论性,所以有功于名教者,以其发明气质之性也。以气质论,则凡言性不同者,皆冰释矣。"(同上)
"气质之性"的作用,不仅在于说明"恶"的根源,而且说明人在道德根性上的差别。"气禀之殊,其类不一。……今人有聪明,事事晓者,其气清矣。"(同上)朱子根据《论语》所云"生而知之"、"学而知之"、"困而知之"、"困而不学"把人分作四等:"人之气质不同,大约有此四等。"(《论语集注·季氏》) "其所以有是四等者何也?曰:人之生也,气质之禀清明纯粹,绝无渣滓,则于天地之性无所间隔,而凡义理之当然,有不待学而了然于胸中者,所谓生而知之,圣人也;其不及此者,则以昏明、清浊、正偏、纯驳之多少胜负为差,其可得于清明纯粹,而不能无少渣滓者,则虽未免乎小有间隔,而其间易达其碍易通,故于其所未通者必知学以通之,而其学也则亦无不达矣,所谓学而知之,大贤矣;或得于昏浊偏驳之多,而不能无少清明纯粹者,则必其窒塞不通,然后知学其学,又未必不通也,所谓困而学之,众人也;至于昏浊偏驳又甚,而无复少有清明纯粹之气,则虽有不通而懵然莫觉,以为当然,终不知学以求其通也,此则下民而已矣。"(《论语或问》卷十六)人以气质不同而可分此四等。朱子有时也把此四等分为两类:"生而知者,气极清而理无蔽也;学知以下,则气之清浊有多寡,而理全缺系焉耳。"(《答郑子上》,《朱文公文集》卷五十六)前一类为圣人,禀气之清,全系天理,而后者,则是气之清浊不同。朱子有时也把人分为"圣"、"贤"、"不肖"三等:"气之为物,有清浊昏明之不同,禀其清明之气,而无物欲之累,则为圣;禀其清明而未纯全,则未免有物欲之累,而能克以去之,则为贤;禀其昏浊之气,又为物欲之所蔽,而不能去,则为愚为不肖。"(《玉山讲义》,《朱文公文集》卷七十四)以"气禀"来说明人的差别,而此差别往往不局限于人的道德范围,"人之禀气,富贵、贫贱、长短,皆有定数寓于其中。"(《朱子语类》卷四)"气禀"也用于说明人的社会地位、命运之不同,则尤为谬误。
在朱子看来,由"气禀"之论,则于儒家人性论问题有了一个根本的解决。然而朱子本人在论述"气禀"之时,也不能不暴露出"气禀"之说所无法解释和克服的矛盾。朱子接着张、程讲"天地之性"皆善,而"气禀之性"中有善有不善,为"理与气杂"。而"理与气杂",不等于说"理"为善,"气"为不善,而是"气"有清浊,把"气"之清浊作为个人根性善恶之根源。然而,如果进一步对此进行追问,则须说明何以"气"有"清"与"浊"之分。"理"为全善,"理"又无所不在,何以"气"会有如此差别?对于此,朱子的回答是矛盾的。他一方面讲:"气有清浊,故禀有偏正。"(《延平答问》,《朱子遗书》)另一方面,他又说:"二气五行始何尝不正,只衮来衮去,便有不正。"(《朱子语类》卷四) "人所禀之气,虽皆是天地之正气,但衮来衮去,便有昏明厚薄之异。"(同上)"气"如果开始都是"正气",如何"衮来衮去"便"不正"、便"有异"了?对此,朱子并没有回答,恐也难以回答。就此而言,"气禀"之说,只是给"恶"的产生在性善论的基础上找到了一个与人之共同本性不同的来源,以此既说明"恶",又不妨害性善。而这个作为"恶"的来源的"气",却并不足于从根本上回答和解决"恶"的来源的问题。
2、物欲
"本心"是纯善的,然何以有恶?象山认为,善是人性的本质规定,而不善虽有,但不是人性上存在的本然。他说:
孟子曰:"言人之不善,当如后患何?"今人多失其旨。盖孟子道性善,故言人无有不善。今若言人之不善,彼将甘为不善,而以不善向汝,汝将何以待之?故曰:"当如后患何?"(《语录上》,《陆九渊集》卷三十四)
这即是说,为了强调道德,应该主张人性本善,而不以恶为人性之本质。但道德若要成为现实,仅讲性善是不够的,还必须为道德的必要性找到根据,作出说明。象山以"本心"来说明性善,用"物欲"来说明"恶"。
象山有时也用"气禀"来说明人与人的差别,但其用以说明道德必要性根据的"恶"的问题的,并不是"气禀",而是与"本心"相对的"物欲"。"物欲",象山也称之为"利欲"。"人无不知爱亲敬兄,及为利欲所昏便不然。欲发明其事,止就彼利欲昏处指出,便爱敬自在。此是唐、虞三代实学,与后世异处在此。"(《语录下》,《陆九渊集》卷三十五)
人之"本心"本是一个有"良知"、"良贵"的善心,不善来自于"物欲"对于人"本心"之"害"。象山把物欲对于本心的侵害称作"陷溺"或"蒙蔽"。"陷溺"、"蒙蔽"都是就"心"而言,"惟夫陷溺于物欲而不能自拔,则其所贵者类出于利欲,而良贵由是以浸微。"(《天地之性人为贵》,《陆九渊集》卷三十) "人要有大志。常人汨没于声色富贵间,良心善性都蒙蔽了。今人如何便解有志,须先有智识始得。"(《语录下》,《陆九渊集》卷三十五) "本心"是善的,而不善在于"物欲"对于"本心"的"陷溺"或"蒙蔽"。
"恶"是与"善"相对立而存在的,"有善必有恶,真如反覆手。然善却自本然,恶却是反了方有。"(《语录上》,《陆九渊集》卷三十四) "恶"既来自在于"物欲",那么"善"与"恶"的对立,也就是"物"与"我"的对立。象山以《易》之《履》、《谦》二卦发明之:
"《履》,德之基",是人心贪欲恣纵,《履卦》之君子,以辩上下,定民志,其成既定,则各安其分,方得尊德乐道。"《谦》,德之柄",谓染习深重,则物我之心炽,然谦始能受人以虚,而有入德之道矣。(《语录下》,《陆九渊集》卷三十五)
"恶"是由于"心"受到"物欲"的侵害,是"人心"的一种病态,所以象山说:"某之所忧人之所病者在心"(同上) "心不可汨一事,只自立心。人心本来无事,胡乱被事物牵将去。若是有精神,即时便出好。若一向去,便坏了。"(同上)
象山以"本心"是否陷溺于物欲来区分圣贤与常人。他说:"生知,盖谓有生以来,浑无陷溺,无伤害,良知具存,非天降之才尔殊也。"(同上)普通之人,则是心受到了物欲的侵害。君子与小人的区别,也在于此。"君子役物,小人役于物。夫权皆在我,若在物,即为物役矣。"(同上)
象山以"物欲"来说明"恶"和人与人之间的差别,其理论在思辩性上虽不及朱子"气禀"之说,但其思想有胜于朱子"气禀"之说处。朱子以为人之根性之不齐,乃在于"气禀",而人一旦出生,其根性便由"气禀"决定了。象山则以人皆有至善之"本心",不善的人只是被"物欲""蒙蔽"了,待其去此"蒙蔽",则复见其"本心"。由此,他对"气禀"有定之说作了批评,这可从他对于《五行书》的批判中见出:"《五行书》以人始生年、月、日、时所值日辰,推贵贱、贫富、夭寿、祸福详矣,乃独略于智愚、贤不肖。曰纯粹、清明,则归之贵、富、寿、福;曰驳杂、浊晦,则归之贱、贫、夭、祸。关龙逢诛死,比干剖心,箕子囚奴,夷、齐为饥夫,仲尼羁旅,绝粮于陈,卒穷死于其家,颜、冉夭疾,又皆贫贱,孟子亦老于奔走,圣贤所遭若此者众。闒茸委琐,朋比以致尊显,负君之责,孤民之望,怀禄耽宠,恶直丑正,尸肆谗慝,莫知纪极。又或寿老死箦,立伐阅,蒙爵谥,以厚累世。道术之纯驳,气禀之清浊,识鉴之明晦,将安归乎?《易》有《否》、《泰》,君子小人之道迭相消长,各有盛衰。纯驳、清浊、明晦之辩不在盛衰,而在君子小人。今顾略于智愚、贤不肖,而必以纯粹、清明归之贵、富、寿、福,驳杂、浊晦归之贱、贫、夭、祸,则吾于《五行书》诚有所不解。"(《赠汪坚老》,《陆九渊集》卷二十)象山在这里批评了《五行书》以"气禀"来论定人的社会地位和命运的差别。这个批评虽不是针对朱子而发的,但就其所批判的思想而言,朱子也是可以对号入座的。例如他曾说:"禀得精英之气,便为圣为贤,便是得理之全,得理之正。禀得清明者便英爽,禀得敦厚者便温和,禀得清高者便贵,禀得丰厚者便富,禀得长久者便寿,禀得衰颓薄浊者便为愚、不肖、为贫、为贱、为夭。"(《朱子语类》卷四) 此种言论,直和《五行书》一般,此为其不及象山处。
3、"恶"
朱子与象山二人对于"恶"之来源有不同的见解,一曰"气禀",一曰"物欲",然而其对于什么是"恶"的解释却大体相同,二人都把"欲"作为"恶"的本质内容。这反映了理学中道学与心学两派在制欲主义立场上的一致性。
朱子说:"天理有未纯,是以为善常不能充其量;人欲有未尽,是以除恶常不能去其根。"(《戊申延和奏札五》,《朱文公文集》卷十四)这里,"善"与"恶"对举,"天理"与"人欲"对举。"人欲"即是"恶"之内容。所谓"恶",是就是指有"人欲"存在。而这个"人欲",朱子也同象山一样,把它叫作"物欲"、"嗜欲"或"私欲"。如:
众人物欲昏蔽,便是恶底心。(《朱子语类》卷七十一)
不为物欲所昏,则浑然天理矣。(《朱子语类》卷十三)
只为嗜欲所迷,利害所逐,一齐昏了。(《朱子语类》卷八)
然人有是身,则耳目口体之间,不能无私欲之累。(《论语或问》卷十二)
况耳目之聪明,得之于天,本来自合如此,只为私欲蔽惑而失其理。(《朱子语类》卷四十六)
朱子对于"人欲"甚为贬低,"人欲者,此心之疾疢,循之则其心私而且邪。"(《辛丑延和奏札二》,《朱文公文集》卷十三) "人欲"虽有如此之害,而人有耳目之官,人生于天地间又不能无欲,虽圣人也当不出于此。于是朱子便对人的合理欲望和"人欲"作了区分。"饮食者,天理也;要求美味,人欲也。"(同上) "此寡欲,则是合不当如此者,如私欲之类。若是饥而欲食,渴而欲饮,则此欲亦岂能无?但亦是合当如此者。"(江永:《近思录集注》卷五。见《朱子语类》卷九十四《后录》)在这里,朱子将人的本能和人的本能之外的欲望作了区分。人的本能是合理的,是人"合当如此",这不仅不是"人欲",而且还是"天理",本能之外的欲望,则是"人欲",则属于"恶"。
象山对于"恶"的认识,也是把人的欲望当作"恶"的内容。其所谓"欲"者,仍是"物欲"。"夫所以害吾心者何也?欲也。欲之多,则心之存者必寡,欲之寡,则心之存者必多。故君子不患夫心之不存,而患夫欲之不寡,欲去则心自存矣。然则所以保吾心之良者,岂不在于去吾心之害乎?"(《养心莫善于寡欲》,《陆九渊集》卷三十二)"欲"有时也与"道"对举。如:"道可谓尊,可谓重,可谓明,可谓高,可谓大。人却不自重,才有毫发恣纵,便是私欲,与此全不相似。"(《论语说》,《陆九渊集》卷二十一) "主于道则欲消,而艺亦可进。主于艺则欲炽而道亡,艺亦不进。"(《杂说》,《陆九渊集》卷二十二) "部蠡、管之见,荡其私曲,则天自大,地自广,日月自昭明,人之生也本直,岂不快哉!岂不乐哉!若诸公所可喜者,皆是专于向道,与溺私欲不同耳。"(《与包敏道·二》,《陆九渊集》卷十四) "欲"与"道"对立,直是"善"之对立面。
朱子与象山都把人的欲望作为"恶"的内容,或者说都和人的欲望过不去,这在思想渊源上与孟子有关。孟子说:"养心莫善于寡欲。其为人也寡欲,虽有不存焉矣,其为人也多欲,虽有存焉者寡矣。"(《孟子·尽心上》)然而,朱陆用"人欲"来说明"恶",却又与孟子思想绝不相类。这是因为:
第一、孟子虽讲"寡欲",但并不否定人的欲望的合理性。孟子曰:"口之于味也,目之于色也,耳之于声也,鼻之于臭也,四肢之于安佚也,性也。有命焉,君子不性也。"(《孟子·尽心下》) 程子解释曰:"五者之欲,性也。然有分,不能皆如其愿,则是命也。不可谓'我性之所有'而求必得之也。"(朱子《孟子集注·尽心下》引程子语)即按程子解释,孟子也并不否认人之欲望之合理性,而是认为不要过分地去勉强追求得不到的、实现不了的欲望。就在"养心莫善于寡欲"之下,《孟子》书又载孟子谈论"曾皙嗜羊枣"一事:
曾皙嗜羊枣,而曾子不忍食羊枣。公孙丑问曰:"脍炙与羊枣孰美?"孟子曰:"脍炙哉!"公孙丑曰:"然则曾子何为食脍炙而不食羊枣?"曰:"脍炙所同也,羊枣所独也。讳名不讳姓,姓所同也,名所独也。"(《孟子·尽心下》)
按朱子《四书集注》解释:"羊枣,实小黑而圆,又谓之羊矢枣。曾子以父嗜之,父没之后,食必思亲,故不忍食也。"(《孟子集注·尽心下》)观孟子所言,何曾以曾子"食脍炙"而加半点谴责。
关键词:类比教学法;量子力学;应用探究
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)24-0100-02
量子力学作为描写微观物质结构、运动与变化规律的学科,是现代物理学的基础之一,而且在化学和很多近代技术中也有广泛应用。量子力学是在旧量子论的基础上发展起来的,对于量子数大到一定的极限的量子系统,可以用经典理论精确描述。量子力学、经典力学既有区别也有联系,从这些区别和联系入手可以使学生更加容易理解量子力学的新知识。基于此,本文在分析量子力学和经典力学的相似点的基础上,探究并实践了如何让学生加深理解的问题。将类比教学法应用于量子力学的实践教学当中,这样既可以丰富教学内容,提高学生积极性,又可以培养学生创造性思维,同时还可以巩固学生以前学过的经典物理学的相关知识,进而能提升量子力学课教学质量。
一、类比教学法
类比方法是根据两类物理现象在某些性质的相同或相似处,推断出这两类物理现象的另一些性质也相同或相似的一种逻辑推理方法。类比法是专业术语,指由一类事物所具有的某种属性,可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法。在我们学习一些十分抽象地看不见、摸不着的物理量时,由于不易理解,我们就拿出一个大家能看见的且与之很相似的事物来进行对照学习。类比方法强调在分析、发现不同事物的共同性质的基础上,把一个事物的属性转移到另一类事物上。类比的过程具有创造性,是科学家常用的思维方法。
二、量子力学与经典力学的相似点及类比教学法的应用
物理学研究的目的是总结、概括各种不同物质在时空中的运动规律,并且把这些规律用数学公式表示出来。量子力学和经典力学的研究对象不同,而宏观和微观物质自身性质的巨大差异,造成了学习量子力学相比于学习经典力学的困难。而另一方面,把量子力学和经典力学类比,找到它们之间的共同点,再进一步推理,可以更加容易理解量子力学理论。在处理物体直线运动或是自由落体运动时,我们自然会想到在(x,y,z)所组成的空间坐标系中,根据牛顿运动学定律,分析物体的状态随时间的变化情况。每一时刻,物体的位置可以用三维空间里的任何一个点的坐标表示出来。为了方便地处理不同物理问题,空间直角坐标系可以变换成柱坐标系、球坐标系。处理物体的碰撞时,把实验室坐标系换成质心坐标系,利用动量守恒原理,也可以使表达式更加简单,易于求解。因此,选择最佳的坐标系,可以让复杂的问题变的简单。在微观世界中,量子力学仍然需要在恰当的坐标系中讨论物理问题。在经典力学中,物体处在某个状态的位置和角动量可以被精确的计算。但是,对于微观体系,比如一个电子在原子中的环绕原子核运动,它的位置、动量不能同时精确确定。当该电子处于定态时,它的能量不会随时间变化,即它的能量守恒。这时,我们可以把电子放在能量坐标系中讨论。在数学中,希尔伯特空间是欧几里得空间的一个推广,它不再局限于有限维的情形。在量子力学中,能量坐标系被称为能量表象。量子力学中常见的表象包括:动量表象,能量表象,粒子数表象等。在矩阵力学中,把状态Ψ看成是一个列向量。选择一个特定的Q表象,就相当于选取一个特定的坐标系。■的本征函数u1(x1),u2(x2),u3(x3)…un(xn)就是这个表象的基矢,相当于笛卡尔坐标系的单位矢量i,j,k;波函数a1(t),a2(t)…an(t),是态矢量Ψ在Q表象中沿基矢方向的“分量”,正如A沿i,j,k三个方向的分量是(Ax,Ay,Az)一样;■本征函数的归一性,类似于几何坐标系的i・ij・jk・k1;而本征函数的正交性,类似于几何坐标系中i・ji・kj・k0[5]。在量子力学中,■的本征函数有无限多,称态矢量所在空间是无限维的希尔伯特空间。由此看来,几何坐标和力学表象是同一个概念,只是处理不同的问题时,选择不同的坐标系可以减小复杂程度。在量子力学中如果知道了状态的波函数,那么粒子处于空间某点的几率,以及力学量的平均值均可求得,因此说波函数完全描述粒子体系的运动状态。而对于同一个状态,在不同的表象中,有不同的波函数形式。量子力学的一种基本假设是波函数满足态叠加原理:
ψc1ψ1+c2ψ2+K+cnψn (1)
此式的物理意义是量子体系的一般状态是所有本征态的线性叠加。Ψn是体系的可能态,相应的概率分别为|ck|2,而且满足归一化■c■■1。在经典力学中,伽利略变换可以变换不同的惯性系。量子力学则借助幺正矩阵来实现不同表象之间的变换。那什么是幺正矩阵呢?简单来说就是满足S+S-1的矩阵称为幺正矩阵,而由幺正矩阵所表示的变化称为幺正变换。所以由一个表象到另一个表象的变换是幺正变换。如果以F'表示算符■在B表象中的矩阵,F表示■在A表象中的矩阵,则通过幺正变换可得:F'S-1FS (2) 也就是说力学量F在A表象中的矩阵左右分别乘幺正矩阵的逆矩阵和原矩阵就可以把力学量F转换到B表象中去。量子力学和经典力学间的相似点还有很多。量子力学类比教学法的核心是,注意强调量子力学与经典力学的必然联系,引导学生积极思考、探索量子力学新知识的本质,把新知识与已经掌握的量子力学知识类比,深入透彻的理解量子力学的假设、定义和公式。
综上所述,把量子力学与经典力学做类比,就是要发掘出、并重点讲解它们之间的相似点,让学生在这些相似点的基础上,主动的思考分辨量子力学和经典力学的相同和不同。本文以表象为例,把表象变换与数学上几何坐标进行了类比,讲述了对表象及其变换的理解。总之,在讲授抽象的量子力学时,把它和经典物理进行类比可以帮助学生更好的理解、掌握新知识,能起到很好的教学效果,也有助于培养学生的创新精神。但类比法不是万能的,要灵活、恰当地应用到位,才能最大程度地发挥它的积极作用。
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【关键词】PBL教学法;量子力学;电子科学与技术专业;教学改革
量子力学与相对论的提出,被称为20世纪物理学的两个划时代的里程碑。特别是量子力学的创立,揭示了微观物质世界中物质属性及其运动规律,造就了20世纪人类科学技术的辉煌,推动了原子能技术、航天航空技术、电子技术等方面的发展,并开辟了光子技术的诞生之路,将人类社会推进了信息时代。通过量子力学课程的学习,可使学生掌握量子力学的基本概念和基本理论,具有利用理论知识分析和解决实际问题的能力。量子力学课程的突出特点是理论性强、抽象难懂,在课程教学中需要特别把握好这些抽象理论知识的“入门教育”,把握得当,会达到事半功倍的效果。
根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》的文件精神,提高质量是高等教育发展的核心任务,是建设高等教育强国的基本要求。应适应经济社会发展和科技进步的要求,推进课程改革,提高课堂教学质量,充分调动学生学习积极性和主动性,提高学生的创新意识和创新能力。因此,在近几年量子力学课程的教学改革实践中,针对量子力学教学中出现的学生自主学习热情不高的现状,结合量子力学的课程特点,立足于提高学生学习积极性和培养学生科学探索精神及创新能力,提出了基于“PBL教学法”,即基于问题学习(Problem-Based Learning)、以学生为主体的量子力学课程教学改革的研究,摸索出一套行之有效的教学方案。
1 “PBL教学法”设计方案
“PBL教学法”是一种基于问题学习的教学方法,将学习置于复杂的有意义的问题情境中,激励学生积极探索隐含于问题背后的科学知识,实现知识体系的建构和转化,同时鼓励学生对学习内容展开讨论、反思,教师则以提问的方式推进这一过程,最终使学生在一个螺旋式上升的良性循环过程中理解知识,实现学习的不断延续,以促进学生解决问题、自主学习能力的发展,以及创新意识和创新能力的提高。具体设计模式如图1所示。
图1 “PBL”教学法设计模式框图
与传统教学方法相比,“PBL教学法”对教师备课和教学实施过程提出了更高要求。
1.1 PBL教师备课
(1)确定问题。问题是PBL的起点和焦点。问题的产生可以是学生自己在生活中发现的有意义、需要解决的实际问题,也可以是在教师的帮助指导下发现的问题,还可以是教师根据实际生活问题、学生认知水平、学习内容等相关方面提出的问题。
(2)提供丰富的教学资源。教学资源是实施PBL的根本保障。随着网络课程、精品课程体系的建设,教师可以利用网络课程为学生解决问题提供多种媒体形式和丰富的教学资源。
(3)对学习成果提出要求,给学生提供一个明确的目标和必须达到的标准。
1.2 PBL教学实施
(1)学生分组。学生分组后,要让每个小组清楚地知道自己所要承担的任务,问题解决所要达到的目标,也要确定好小组内每个成员具体的任务分工。
(2)创设问题情境、呈现问题。布朗、科林斯等学者认为,认知是以情境为基础的,发生在认知过程中的活动是学习的组成部分之一,通过创设问题情境可吸引学习者。
1.3 PBL案例分析
例如,在讲到微观粒子的波函数时,有学生认为波函数是经典物理学的波,也有学生认为波函数由全部粒子组成。这些问题的讨论激发了学生的求知欲望,可以通过分组进行小组内讨论,再将讨论结果进行小组间辩论,最后老师对各小组讨论和辩论的观点进行评述和指正,实现学生对一些不易理解的量子概念和原理的深入理解。
2 用量子物理发展的渊源吸引学生
量子力学理论与学生长期以来接触到的经典物理体系相距甚远,尤其是处理问题的思路和手段与经典物理截然不同,但它们之间又不无关联,许多量子力学中的基本概念和基本理论是类比经典物理中的相关内容得出的。因此,在量子力学教学中,一方面需要学生摒弃在经典物理学习中形成的固有观念和认识;另一方面在学习某些基本概念和基本理论时,又要求学生建立起与经典物理之间的联系以形成较为直观的物理图像,这种思维上的冲突导致学生在学习这门课程时困惑不堪。此外,这门课程理论性较强,众多学生陷于烦琐的数学推导之中,导致学习兴趣缺失。教学实践证明,针对以上教学中发现的问题,应特别注意用学科理论自身的魅力吸引学生,通过尽可能还原量子力学早期的发展过程,让学生自己去体会量子力学的基本概念是如何建立并逐步完善的,最大限度地激发学生学习本课程的热情,也有助于学生深入理解教学内容。
3 抽象理论形象化,与学生深入探讨
量子力学课程的突出特点是抽象难懂,对此我们进行了探索。例如在量子力学教学中,“任何实物粒子都具有波粒二象性”是教学中的难点和重点。如何理解波粒二象性?我们可以先从光的波粒二象性入手,通过“光电效应”实验引出问题,通过总结光电效应实验的特点,发现与经典理论之间的严重矛盾,并通过诸多矛盾引出了爱因斯坦的光量子理论和光电方程,进而深入探讨光的本性和实质。随着内容的深入,我们可以进一步提出:波粒二象性是光子和一切实物粒子的共同本质,而且波动性和粒子性这两方面必有某种关系相联系。并顺理成章的指出物质波的概念和德布罗意关系式,从最基本的假定出发作出类比推理,理论的独创性给人深刻的印象。
在此,还可以以学生的口吻提出两个问题。
问题1)物质粒子既然是波,为什么人们在过去长期实践中把它们看成经典粒子并没有犯什么错误?
我们可以通过实物粒子子弹的德布罗意波长的求解找到答案,这是由于普朗克常数h是个小量,一般实物粒子的德布罗意波长λ=h/p很短,短到可以忽略不计。
问题2)在什么情况下可以近似的用经典理论来处理问题?在什么情况下又必须顾及运动粒子的波粒二象性?
进而作出解答,一般来说,当运动粒子的德布罗意波长远小于该粒子本身的尺寸时,可以近似的用经典理论来处理;否则,需要用量子理论来处理。
这种层层深入,带着问题寻找答案的教学方法符合逻辑思维,学生很容易接受,将抽象而复杂的问题形象化、简单化。
4 联系量子力学的未来发展激发学生求知的渴望
尽管量子力学是以微观世界为研究对象,但它对我们日常生活的影响却非常大。例如,在当今科学界还提出了量子通信的新概念,是实现完全保密的最佳通信方式,直接导致引领现今量子信息理论和研究的热潮,代表着21世纪信息技术革命―量子通信技术的发展方向。教师可以鼓励学生对与量子力学紧密相关的实际应用技术进行调研,打消学生学习量子力学“无用化”的顾虑,激发学生自主学习的热情。
5 结束语
近几年,针对量子力学教学中出现的实际问题,结合量子力学的课程特点,我们提出了基于“PBL教学法”的量子力学课程教学改革的研究,取得了一些成效,对于理论性较强的其他课程也具有较强的理论指导意义和推广应用价值。
【参考文献】
[1]国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)[R].2010.
[2]曾谨言.量子力学:卷1[M].2版.北京:科学出版社,1997:235-278.
[3]邹艳.浅谈量子力学的教学改革[J].物理与工程,2009,19(4):40-41.
量子系y有一个很酷的现象,叫作“量子瞬间转移”(Quantum Teleportation)。利用量子纠缠,这边位置的量子态会消失,而相等的量子态会在另一远程位置出现。这个现象在量子光学的实验中不断地被验证。最近的“栗子”就是在加拿大和上海把一束光的量子态进行瞬间转移,转移的距离分别是6.2公里和14.7公里。这是一个高等的技术,非常吸引眼球。不过可惜,这只是一个微观现象,并且只在光学系统上实现,能否拓展到宏观实物就不得而知了,至少目前还是遥不可及的。
美剧《生活大爆炸》中的“谢耳朵”也提及,即使有一台量子瞬间转移机器,他也不会使用,因为所谓的“瞬间转移”,就是先把现在的他毁灭,然后在另一地方重新构建另一个他,他的思想和灵魂能否转移又是另一个科学难题了。
上图就是《星际迷航》中的“瞬间转移”传送机。
矛盾的结合:波粒二象性
量子力学和量子场论是和广义相对论完全不同的东西。人们通常用“时空扭曲”这个图像去理解引力,而量子理论则完全违反了人类的常识和直觉。
在量子物理中有“波粒二象性”(Wave-particle Duality)的描述方法,一个波(振动)可以看成粒子,反之亦然。最基本的是光,光可以看成是电磁波,也可以看成粒子(称为光子)。世界十大经典物理实验之首的电子双缝干涉实验,就证实了微观粒子,诸如电子和中子,也具有波粒二象性。可能你还要问那这又有什么特别的呢?想象你把石子投在水中,泛起了水波。没错,但量子力学告诉你,这“水波”也是粒子……
双缝干涉实验(Double-slit Experiment)是著名的光学实验,在量子力学里,用来测试量子物体像如光或电子等的波动性质与粒子性质。
“量子未来”,计算加速
量子物理的一大应用就是量子计算机。摩尔定律(Moore’s Law)提到集成电路上的晶体管数目每两年便会翻一倍,因此计算机上的中央处理器也会愈跑愈快。但当晶体管造得越来越少,计算机的增长就会出现停滞。
而量子计算机可以解决这个问题,因为量子计算机的运算方法可以实现一些另类的算法,从算法本质上加快某些计算问题的速度。这同时也促进了作为人工智能的核心资源――计算能力的提升。
量子计算火候已到,微软公司更是做好了技术储备迎接“量子未来”,他们专门组建了量子计算机研究院StationQ,从事量子计算基础研究。
微软与马库斯教授的量子设备研究中心共同组成了StationQ。
“光剑”与非连续特性
量子系统的其中一个特点是系统的能量分布通常不是连续的,能量的转换是颗粒性的。实验证明光的能量是一粒一粒的,而每一光子的能量只跟其颜色有关。
其中一个“栗子”是激光,激光其实是量子物理的一个重要工业实现。激光一般都是单色,如果你要另一颜色的激光,就要费神寻找另外一种物质来提供另一能量区间,再产生光子。白色激光的产生可以说是一个突破,因为白色其实是各色混合,亚利桑拿州立大学和清华大学曾制成一块极薄(60~350纳米)的混合半导体,其中,镉和硒产生红色激光,镉和硫产生绿色激光,锌和硫产生蓝色激光,最终产生白色激光。
另外,荧光是原子吸收了高能的紫外线放出低能光子的结果,这也是很多荧光颜色偏紫或蓝的原因。
《星球大战》中的“光剑”便是荧光。
“时空扭曲”与古典物理学
物理学家一般用爱因斯坦的广义相对论去描述引力,而所谓的“时空扭曲”其实是广义相对论的数学工具的语言――黎曼几何学,属于微分几何学的一支,其实这也是《美丽心灵》的主角约翰・纳什的专长。
有引力就必然有时空扭曲,地球如是,太阳如是,黑洞也是这样,我们看到的弯曲平面图,其实就是这些弯曲时空的折合图。当我们说苹果从树上掉下来,可以说苹果在弯曲空间“滑”下去了,能量的转换由势能变成了动能。虽然广义相对论可以说是牛顿力学和万有引力定律的延伸,但本质上还是古典物理学。
Salvador V. Godoy Universidad Nacional
Autonoma Mexico Facultad de Ciencias
Mathematical Physics
2010, 443pp.
Paperback
ISBN: 9783527408085
John Wiley
Shigeji Fujita等著
本书是WILEY-VCH 物理学教科书系列之一,是一部风格极为独特的物理类研究生用的数学物理学教材。作者们考虑到物理类的学生要想拿到高等学位,不管是硕士还是博士,需要攻读的核心课程太多。而这些课程要求大量的数学,特别是处理量子理论的数学。作者们因此认为,既然需要同时学习数学和物理,就不如把他们合在一起来学,不仅可以节省很多时间,同时也便于更长时间保持对所学知识的记忆。正是在这种想法的指导下,作者写了这部数学,甚至一些初等数学和几乎所有门类的物理学科知识的新颖教材。
全书内容共分成36章,1.矢量;2.张量和矩阵;3.哈密顿力学;4.耦合谐振子和简正模式;5.弹性弦;6.矢量微积分和 算符;7.电磁波;8.流体力学;9.不可逆过程;10.熵;11. 热力学非平衡态;12. 概率、统计和密度;13. Liouvile 方程;14.广义矢量和线性算符;15. 单粒子量子力学;16. Fourier 级数和变换;17. 量子角动量;18. 自旋角动量;19. 回转磁比;20. 时间相关微扰论;21. 量子简谐振子;22. 置换群; 23. 量子统计;24. 自由电子模型; 25. 玻色-爱因斯坦凝聚; 26. 磁化率;27. 变分理论;28. 二次量子化;29. 复合物的量子统计;30. 超导;31.复数和Taylor 级数;32. 解析性和 Cauchy-Riemann 方程; 33. Cauchy 基本定理; 34. Laurent 级数; 35. 多值函数;36 留数定理及其应用。
从全书内容可以见到,纯数学只占约三分之一。其余的包括经典力学、电动力学、统计力学、热力学、量子力学、量子统计、固体理论直至超导电性。几乎涉及物理学的所有分支。编写这样的教材是作者们的一个大胆的尝试,他们没有提到是否经过教学的实践,因此也很难对该书在实际教学过程中发挥的作用给出适当的评价。
不过按照作者们的意见,该书可以作为物理专业研究生学习数学物理时两个学期使用的教科书。而且由于考虑到了内容自成体系,也可以提供其他非物理专业但对于数学物理感兴趣的读者自学。
丁亦兵,
教授
(中国科学院研究生院)