量子力学最新研究

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇量子力学最新研究范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

量子力学最新研究范文第1篇

本书是基于作者们在巴基斯坦和沙特阿拉伯等国家多所大学中讲授量子力学课程的讲义基础上写成的。第1版于1999年出版。为了展现当代量子力学日益扩展的应用的最新发展，第2版增添了全新的3章，它们分别为双态问题、量子计算和1+2维狄拉克方程对于石墨烯的应用。这些问题是当前许多实验和理论工作都极为关注的典型问题。此外，还有一些章节做了较大改动，有的扩大了篇幅和添加了新的内容，有的经过了改写变得更简单和更清晰。各章的习题也均有不同程度的扩充。

全书内容分为21章：1.经典概念的崩溃； 2.量子力学概念；3.量子力学的基本假设； 4.量子力学中一些问题的求解； 5.简谐振子；6.角动量；7.中心对称场中的运动；8.碰撞理论；9.算符； 10.海森伯运动方程、不变性原理和路径积分； 11.角动量和自旋；12.时间无关微扰理论；13.时间相关微扰理论；14.统计与不相容原理； 15.双态系统；16.量子计算； 17.电磁场诱导的微扰； 18.形式散射理论； 19.S-矩阵和不变性原理； 20.相对论量子力学：狄拉克方程；21.1+2维狄拉克方程：对石墨烯的应用。

本书作者注重教学需要，叙述简明，推导详尽，书中给出了许多详解例题，易懂、易理解和接受，是一部很好的教材。这本书对于数理学科的大学生、研究生和教师都有很好的应用价值。

量子力学最新研究范文第2篇

楹我豢盼佬堑姆⑸洌引发了这么大关注？这要从其魔法般的特性说起。

大约一百多年前，我们生活在一个很“经典”的宇宙里，一切都合乎常情，没有什么奇怪表现。随后，量子理论出现了。

突然间，事物的表现不再总是合乎一个理性的人的料想了。在微观尺度上，一个粒子可以同时处于两个地方，甚至可以同时向两个不同的方向运动。而且粒子之间可以互相纠缠―通过某种方式即时地远程感知、影响对方。

起源于1900年的普朗克量子力学，描述了这些看似魔法的物理现象。这套理论不断获得实验支持，在一百多年里催生了许多重大发明――原子弹、激光、晶体管、核磁共振等，改变了世界面貌。

量子信息技术是量子力学的最新发展。其中，用这一技术有望打造“不可拦截”的密钥，让通信高度保密。而未来的量子计算机，可能会比传统计算机快亿万倍。这些特性看似魔法，未来却会成为寻常事。

中国此次发射量子卫星的主要任务是，执行星地高速量子密钥分发、广域量子通信网络、星地量子纠缠分发以及地星量子隐形传态等多项科学实验任务。这都是量子信息技术的最前沿研究，自然举世瞩目。

但是，要让看似魔法的效果真正实现，还需要长期艰苦卓绝的努力。因为，搞基础科学研究，需要耐得住寂寞、甘坐冷板凳以及长期的积累。

量子、引力波等许多看似枯燥无味或高深难懂的基础研究，之所以吸引全球各主要国家持之以恒地研究投入，正在于它们都有着引发魔法般巨变的前景。量子力学已经引发了社会巨变。例如，电磁波的发现最终使人类有了无线电通信和手机，在狭义相对论中质能关系理论的指导下，科学家最终制造出了原子弹、氢弹和核反应堆，卫星定位等技术也借助了狭义相对论的知识。基础科学研究可以带给人类什么？它带给人类无穷的可能。前沿基础研究，探索的是“魔法”的奥秘，必将带来社会进步。

在今年引力波发现后，美国麻省理工学院校长拉斐尔・赖夫的公开信中的一段话发人深省：“基础科学研究往往是艰苦的、严谨且缓慢的，但不要忘记，它又是震撼性的、革命性的和具有催化作用的。如果没有基础科学，最好的设想就无法得到改进，‘创新’也只能是修修补补。只有基础科学进步，社会才能进步。”

量子力学最新研究范文第3篇

Abstract： Starting from the origin of the word "atoms"， this paper demonstrates the materialist view of the material and the evolution from material to physicalism in the process of human development by the time sequence of the development process of science and technology. This paper expounds the connotation and characteristics of contemporary physicalism. Compared with the engineering education of engineering postgraduate students， it analyzes the important positions of physicalism and engineering philosophical thought in the postgraduate education.

关键词： 研究生教育;唯物主义;物理主义

Key words： postgraduate education; materialism; physicalism

中图分类号：B0-0 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）04-0325-02

0 引言

如何界定物质与意识二者的主客关系历来是唯物主义与唯心主义渭泾之分的界河。辩证唯物主义物质本体论认为世界根源是物质，世间的一切都要归于物质。各种看上去似乎非物质的事物，如：生命、意识、道德、社会等表象，本质都为物质，它们的存在皆依附于物质的存在，性质由物质所决定[1]。辩证唯物主义是以物质为核心的一元论科学，是近代哲学理论的精髓之一[2]。唯心主义认为物质及其属性只是一种表象，不具有第一性，真正实在的是非物质的，物质世界的存在依赖于某种独立存在的心灵[3]。客观唯心主义代表人物柏拉图认为“真正实在的某种抽象非物质属性或结构的存在不依赖于时空，可以是永恒不变的形式或共相”，而主观唯心主义典型代表贝克莱则认为“物质世界的存在依赖于某种独立存在的心灵”。上世纪中叶，经过实证主义和行为主义大潮洗涤，唯心主义已黯然失色，悄然离去。

1 唯物主义与物理主义

“原子”这一概念源于古希腊自然哲学家留基波和德谟克利特，他们提出的原子论代表了唯物主义对于物质本性的一种主要理论观点――辩证唯物主义世界观。辩证唯物主义者认为世间一切都是物质的――物质本体论。物质由原子构成，而原子是一些微小的粒子，是最小单元，它们在不停地运动着。这些微粒不会消亡也不会再生、它们具有一定的质量、占据时空、靠原子间的碰撞聚集形成宏观物体――“原子旋涡”学。然而，二十世纪初，随着科学家对原子内部结构认识的深入，厄内斯特・卢瑟福提出原子结构理论并发表最重要的科学文章：在《哲学研究》上发表两篇《物质对α、β粒子的散射和原子的结构》（1911）、《原子的结构》（1914），这种观点被彻底颠覆[4，5]。同时，伴随着电子、质子、中子、光子、声子、轻子、介子和中微子等不断地相继被发现，人们发现粒子是可再分的，并将基本粒子归于四大类：夸克、轻子、规范玻色子和希格斯粒子，成功建立了粒子物理标准模型，在数百种众多的基本粒子中除光子、中微子、电子、质子等少数粒子性能稳定与寿命长外，其它都瞬息即逝，粒子也可消亡[6]。辩证唯物主义的物质观受到猛烈冲击与撼动，从而，促使人类以全新的视角重新审视物质。

20世纪50年代，人类开始研究时间非对称理论，玻耳兹曼格子方法得到推广应用。量子力学、宇宙学、耗散结构、混沌等物理学初露，1964年贝尔建立一套定域实在论并得到贝尔不等式，美国物理学家莱格特2003年建立一套非定域实在论，并推证得到莱格特不等式。量子力学公设与经典物理学有着本质的不同，它给予概率基础地位。玻尔指出：“量子理论精髓，可以用量子公设表示”。量子力学以薛定谔方程为基础，核心是几率因果性和物理实在问题，用主量子数n、角量子数I、磁量子数m、自旋量子数ms等四个量子态概念表征微观体系状态，深化了人们对物理实在的理解。基于现代物理学理论，无论物质以何种形式存在，辩证唯物主义提到的物质将不再是唯一实在的。在现代物理学冲击下，传统物质观变得不甚一击，此时，唯物主义者已难以给出“物质”精准定义。恩格斯指出：“随着自然科学领域中每一个划时代的发现，唯物主义也必然要改变自己的形式”。为此“物理主义”应运而生，唯物主义递升为物理主义。物理主义规避了唯物主义者面对的难题，承继着唯物主义传递的火炬，继续与唯心主义抗衡。“物理主义”被视为唯物主义在当代的发展，是唯物主义最新翻版，最新形式。物理主义者视自己为唯物主义继承人，发扬了唯物主义。

2 物理主义的掘起

所谓物理主义是从心灵哲学中发展起来的一种形而上学的观点[7]，最早由纽拉特和卡尔纳普在1930年将“物理主义”一词引入哲学领域，并将其视为一个语义学论点。物理主义的核心是“一切都是物理的”。目前，存在十多个版本的物理主义，包括：先天物理主义、后天物理主义、戴维森的非还原物理主义、还原式物理主义等。严格地讲，物理主义仅仅是关于心灵或心身关系的一个形而上学的纲领。物理主义哲学家希望通过物理方法证明现实世界的物理特性一定会决定现实世界相对应的意识感受特性。各种版本的物理主义都是对心理―物理关系的一种解答[8]。在众多的版本中，本体论自然主义具有最强音。本体论是一种追求“本质”，“真理”的哲学理论。如：对原子结构的阐释应用的是量子场中粒子本体论及规范场论中的规范玻色子。自然主义认为自然科学方法是最可靠的、也是唯一可靠的认识世界的方法。将物理主义看成自然主义，主要根源是大多数的物理主义者同时也是自然主义者。马克思的所谓自然主义是指用自然界及其规律来解释一切的学说[9]。

物理主义存在两大论证：方法论自然主义和因果闭合性。

方法论自然主义观点认为世界根据自然规律运动，人类可以根据自然规律去认识世界，这种认知无须涉及超自然的力量。使用方法论假设可观察的自然现象只能由自然原因来解释，而不假设超自然能力是否存在，因此也不接受超自然的解释。佩洛克提醒人们要注意区分方法论自然主义与形而上学自然主义，后者是一种唯物主义的无神论观念，它认为自然就是人们所见到的那样，不以上帝或人们的意志为转移。佩洛克指出：方法论的自然主义并没有承诺直接表明世界中存在着什么，而是作为承诺去寻求一组有关理解世界的可靠途径的方法，典型的是自然科学的方法，直接去关注这些方法能够发现什么。

18世纪，康德提出了太阳系起源的星云学说，原子论和元素论开创了化学实验的科研模式，最终建立了现代原子学说。热质说和以太说引领了热力学、光学和电磁波理论的发展。量子规范场论和粒子物理标准模型的成功，标志着理论物理学的建立。达尔文的进化论、牛顿的能量守恒定律、德国生物学家M.J.施莱登和T.A.H.施万提出的细胞学说、托马斯―摩尔根创建的现代基因学说，这些自然科学结论在一定程度上揭示了自然界在特定领域中的普遍存在的内在规律，从而证明物理科学理论是一个封闭系统[10]。早在1970年斯泰因已指出：“量子场论是形而上学研究的当代焦点”。薛定谔方程只适用于封闭量子系统，量子态遵循决定论的演化。凝聚态物理学的自发性对称破缺概念启示人类，心灵是一种随对称性降低、复杂性增加和自组织发展而突现的高级性质。20世纪理论物理学的两大进展，广义相对论的创立和量子力学的兴起，从两个不同的角度对经典物理学发起挑战，广义相对论重创了粒子或场所处的经典时空概念，量子力学否定了经典物质概念。若将宇宙作为一整体研究，量子力学适用范围受到制约，出现了边界效应，量子力学与广义相对论对“黑洞―万有引力”现象的解释相悖论，为此，需要建立新的“量子引力”理论，包括大爆炸和弦理论。这就是物理主义的因果闭合性的典型表现。

3 研究生教育中“物理主义”渗透

工科研究生教学中触及的“物理主义”概念繁杂、精深，如何在教学中向学生渗透“物理主义”概念、思维及方法，如何培养学生的怀疑批判精神，培养学生的工程哲学理念与思想，是每位研究生导师的必修课。

工程哲学思想的起源可追溯到19世纪早期至20世纪中叶，“工程哲学”概念通常是指建立在技术哲学基础上的一种新的哲学语义词。工程哲学主要涉及工程本体论、工程知识、工程伦理、工程设计、工程教育等内容，这些知识在工科研究生教学中举足轻重，研究生导师必须清楚理解、掌握并深入研究，才能更好的指导学生。

工科硕士研究生毕业后多数从事工程技术工作或工程活动，所谓工程技术工作或工程活动是通过某个群体或个体的劳动创造使用价值的过程。工程活动包含微观、中观、宏观三个层次[11]，微观层次涉及工程设计人员、工程项目和工程企业，中观层次涉及产业、集群、区域，宏观层次涉及国家乃至全球工程整体，需要多维度的组织与管理。针对这一现象，工科硕士研究生在校的工程教育问题尤为重要，主要是工程学科专业课程设置的科学性、适用性、前瞻性、工程学位审定的合理性与公允性等。工程设计是工科研究生主要训炼项目，涉及不同工程领域中不同设计方法的讲授、工程设计思维的培养及训炼、工程设计能力的实践锻炼等，导师应当从具体的案例分析入手对上述各问题进行阐述，在教授过程中伴随着物理主义思想的“渗透”。

参考文献：

[1]王玉糅.马克思的新世界观是辩证唯物主义的世界观[J].学术研究，2012（08）：1-7.

[2]邓晓臻.马克思的时空范畴探析[J].自然辩证法研究，2008，24（01）：6-9.

[3]邓习议.论唯心主义的三种形态[J].大连大学学报，2013，34（04）：54-58.

[4]王荣德.卢瑟福对现代科学的贡献[J].物理通报.2001，（07）：33-36.

[5]关洪.原子论的历史和现状：对物质微观构造认识的发展[M].北京：北京大学出版社，2006.

[6]李政道.粒子物理与场论简介[M].北京：科学出版社，1984：149.

[7]张志林.物理主义是形而上学吗？[J].自然辩证法通讯，2013，35（03）：7-12.

[8]刘玲.物理主义应当如何回应知识论证？[J].哲学研究，2011（10）：86-93.

[9]刘琳.马克思《资本论》及手稿中的自然主义哲学批判[J].生产力研究，2012（09）：12-14.

[10]爱因斯坦，英费尔德.物理学的进化[M].周肇威，译.上海：上海科学技术出版社，1962.

[11]李伯聪.工程的三个层次：微观中观和宏观[J].自然辩证法通讯，2011，23（3）：25-31.

――――――――――――

量子力学最新研究范文第4篇

关键词：微电子；半导体物理；教学质量；教学方法

作者简介：汤乃云（1976-），女，江苏盐城人，上海电力学院计算机与信息工程学院，副教授。（上海200090）

基金项目：本文系上海自然科学基金（编号：B10ZR1412400）、上海市科技创新行动计划地方院校能力建设项目（编号：10110502200）的研究成果。

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）13-0059-02

随着半导体和集成电路的迅猛发展，微电子技术已经渗透到电子信息学科的各个领域，电子、通信、控制等诸多学科都融合了微电子科学的基础知识。[1]作为微电子技术的理论基础，半导体物理研究、半导体材料和器件的基本性能和内在机理是研究集成电路工艺、设计及应用的重要理论基础；作为微电子学相关专业的特色课程及后续课程的理论基础，“半导体物理”的教学直接影响了后续专业理论及实践的教学。目前，对以工程能力培养为目标的微电子类相关专业，如电子科学与技术、微电子、集成电路设计等，均强调培养学生的电路设计能力，注重学生的工程实践能力的培养，在课程设置及教学上轻视基础理论课程。由于“半导体物理”的理论较为深奥，知识点多，涉及范围广，理论推导复杂，学科性很强，对于学生的数学物理的基础要求较高。对于没有固体物理、量子力学、统计物理等基础知识背景的微电子学专业的学生来说，在半导体物理的学习和理解上都存在一定的难度。因此需要针对目前教学过程中存在的问题与不足，优化和整合教学内容，探索形象化教学手段，结合科技发展热点问题，激发学生的学习兴趣，提高半导体物理课程的教学质量。

一、循序渐进，有增有减，构建合理的教学内容

目前，国内微电子专业大部分选用了电子工业出版社刘恩科等编写的《半导体物理学》，[2]教材知识内容体系完善，涉及内容范围广、知识点多、理论推导复杂、学科交叉性强。该教材的学习需要学生有扎实的固体物理、量子力学、统计物理以及数学物理方法等多门前置学科的基础知识。但是在以培养工程技术人员为目标的微电子学类专业中，国内大部分高校均未开设量子力学、统计物理学及固体物理学等相应的前置课程。学生缺少相应固体物理、统计物理与量子力学等背景知识，没有掌握相关理论基础，对半导体物理的学习感到头绪繁多，难以理解，容易产生畏学和厌学情绪。

在课程教学中教师必须根据学生的数理基础，把握好课程的内容安排，抓住重点和难点，对原有的教材进行补充更新，注意将部分量子力学、统计物理学、固体物理学等相关知识融合贯穿在教学中，避免学生在认识上产生跳跃。例如在讲解导体晶格结构内容前，可以增加2-3个学时的量子力学和固体物理学中基础知识，让学生在课程开展前熟悉晶体的结构，了解晶格、晶胞、晶向、晶面、晶格常数等基本概念，掌握晶向指数、晶面指数的求法，了解微观粒子的基本运动规律。在讲解半导体能带结构前，增加两个学时量子力学知识，使学生了解粒子的波粒二象性，掌握晶体中薛定谔方程及其求解的基本方法。在进行一些复杂的公式推导时，随时复习或补充一些重要的高等数学定理及公式，如泰勒级数展开等。这些都是学习“半导体物理学”必备的知识，只有在透彻理解这些基本概念的前提下，才能对半导体课程知识进行深入地学习和掌握。

另一方面，对于微电子学专业来讲，侧重培养学生的工程意识，“半导体物理”课程中的部分教学内容对于工科本科学生来说过于艰深，因此在满足本学科知识的连贯性、系统性与后续专业课需要的前提下，大量删减了涉及艰深物理理论及复杂数学公式推导的内容，如在讲述载流子在电场中的加速以及散射时，可忽略载流子热运动速度的区别及各向异性散射效应，即玻耳兹曼方程的引入，推导及应用可省略不讲。

二、丰富教学手段，施行多样化教学方法，使教学形象化

半导体物理的特点是概念多、理论多、物理模型抽象，不易理解，如非平衡载流子的一维飘移和扩散，载流子的各种复合机理，金属和半导体接触的能带图等。这些物理概念和理论模型单一从课本上学习，学生会感觉内容枯燥，缺少直观性和形象性，学习起来比较困难。为了让学生能较好地掌握这些模型和理论，需要采用多样化的教学方法，充分利用PPT、Flash等多媒体软件、实物模型、生产录像等多种信息化教学手段，模拟微观过程，使教学信息具体化，逻辑思维形象化，增强教学的直观性和主动性。同时，教师除开展启发式、讨论式等教学方法调动学生学习的主动性、积极性外，[3，4]还可以应用类比方法帮助他们理解物理概念或模型。如讲半导体材料中的缺陷及跃迁机制时，为了帮助学生理解，可以做一个类比：将阶梯教师里单位面积的座位数比做晶格各能级上的电子能态密度，把学生当作电子，一个学生坐在某一排的某个座位上，即认为这个电子被晶格束缚。当有外来学生进入教室，在教室过道上走动时，可类比为间隙式缺陷；而当外来学生取代现有学生的座位时，可类比为填隙式缺陷等等。通过类比，学生对半导体内部的点缺陷的概念的理解就清楚形象多了。

三、结合微电子行业领域的迅速发展，以市场为导向，培养学生兴趣

微电子技术的发展历史，实际上就是固体物理与半导体物理不断发展和创新的过程，[5]1947年发明点接触型晶体管、1948年发明结型场效应晶体管以及以后的硅平面工艺、集成电路、CMOS技术、半导体随机存储器、CPU、非挥发存储器等微电子领域的重大发明，都与一系列的固体物理、[6]半导体物理及材料科学的重大突破有关。纵观微电子工业的发展，究竟是哪些半导体理论推动了微电子技术的发展，哪些科学家推导并得出了这些理论？他们在理论推导的同时遇到了哪些困难？这些理论规律又起源于哪些实验？到了21世纪，也就是今后50年微电子技术的发展趋势和主要的创新领域，[5，6]即以硅基CMOS电路为主流工艺，系统芯片SOC（System On A Chip）为发展重点，量子电子器件和以分子（原子）自组装技术为基础的纳米电子学；[7]与其他学科的结合诞生新的技术增长点，如MEMS，DNA Chip等，也都于半导体科学相关。这些新的微电子发展趋势主要涉及半导体物理中的哪些知识？涉及哪些领域等？

针对以上问题，教师在讲授半导体物理的基础上，对教材进行补充更新。在保持基础知识体系完整性的同时，避免面面俱到，删减课本中一些不必要的内容，大量加入近几十年来发展成熟的新理论、新知识，突出研究热点问题，力求做到基础性和前瞻性的紧密结合，使学生在掌握基础知识的同时对微电子发展历史中半导体技术的发展趋势有一个清晰地认识，让学生能从中掌握事物的本质，促进思维的发展，形成技能；同时注重与信息化技术相结合，将近几年半导体技术的最新研究成果，如太阳能电池等半导体光伏发电技术在国家绿色能源战略上的地位，半导体光电探测器在国家航天战略上的应用等，使学生能及时掌握半导体技术前沿发展趋势。将这些问题分成若干个相关的专题分派给学生，学生自行查阅和搜集资料，他们在课堂上讲述该专题，教师加以引导和帮助。这种方式不仅充分调动课堂气氛，加深他们对所学知识的理解，同时也让学生学习了半导体物理课程在微电子专业中课程体系的作用，在科学意识上加深了半导体物理课程的重要性，激发学习兴趣和欲望。

同时，为帮助学生了解学术前沿，培养专业兴趣，还可邀请校内外的专家做讲座，学生可以利用课余时间，根据自己的兴趣选择听取，加深对半导体物理课程的了解，培养专业学习兴趣。

四、总结

总之，“半导体物理学”是微电子技术专业重要的专业基础课，为后续专业课程的学习打下理论基础。在“半导体物理”教学过程中，应积极采用现代化教学手段提高学生积极性，在教学过程中合理安排教学内容，与时俱进引入科技热点，削弱传统的课本知识与市场需求的鸿沟，培养适应社会需求的微电子人才。

参考文献：

[1]张兴,黄如,刘晓彦.微电子学概论[M].北京:北京大学出版社,2000.

[2]刘恩科,朱秉升,罗晋生.半导体物理学[M].北京:电子工业出版社,

2008.

[3]陈国英.《半导体器件物理基础》课程教学的思考[J].常州信息职业技术学院学报,2007,(6):56-57.

[4]王印月,赵猛.改革半导体课程教学融入研究性学习思想[J].高等理科教育,2003,(1):69-71.

[5]王阳元,张兴.面向21世纪的微电子技术[J].世界科技研究与发展,

1999,(4):4-11.

量子力学最新研究范文第5篇

双核？四核？你落伍了。据报道，国产手机厂商华为将推出A15架构的海思八核处理器，似乎预示着本年度将会是Android手机的八核元年。虽然持反对意见的一方认为，现在即便是四核处理器，仍存在能耗高、待机时间不足等问题，因此在电池续航技术未有重大突破的情况下，进一步推多核处理器只是“刻舟求剑”。但无论如何，华为正在缩短与全球一流处理器生产商之间的差距。

微点评：如果你有留意最新手机业界动态，想必你一定知道三星不久前也了旗下第一款八核手机处理器Exynos 5 Octa，而华为明显也不甘示弱。无论成败，国产厂商的这种进取精神让人佩服。

爱因斯坦又赢了：时空本质平滑

据美国太空网报道，根据一项最新研究表明，时空是平滑的而不是泡沫状的，这项研究成果可能意味着，在这方面爱因斯坦的理论战胜了其后的许多量子物理学家。在广义相对论中，爱因斯坦将时空描述为在根本上是光滑的，只有在受到能量或物质的作用下才会发生扭曲。然而一些量子物理学家们对此持有不同意见，他们认为时空并不是连续的，而是由大量微小的粒子组成的，这些粒子不断出现和消失。而根据此次最新的研究结果，在这个问题上爱因斯坦可能是正确的。

微点评：这项结果对于认为时空泡沫存在的量子论是一个重大打击，尽管这还并非致命性的一击。作为当代物理学的两大支柱，相对论和量子力学却在很多地方有相悖之处。这个成果，是爱因斯坦的胜利，但或许到爱因斯坦失败的那天，才是人类科技取得突破性进展的时刻。

陕西石茆遗址横空出世：或改写中华文明史