物理学范文第1篇

关键词：价值熵有序化能量

ThephysicsdefinitionoftheValue

Thehumanphenomenonisthephysicalphenomenonhigh-levelmanifestation,humanity''''sdevelopingprocessisnotonlythevaluegrowthprocess,isalsotheorderinggrowthor“thenegentropy”reducedprocess,butpromotesthehumansurvivalandthedevelopmentpowersupplyistruly“theorderingenergy”,foodenergyisthehumanmoststandardorderingenergy,thesubsistencemeansusevalue,thelaborvalueandtheproducergoodsuseandsoonotherformvalueplaysinthefunctioncharacteristicissubstituting,thecompensation,tostrengthen，expansionfoodenergyrole,thusmayconvertthecertainamountstandardorderingenergy,thevalueisthesolidorderingenergyandthehypothesizedorderingenergysumtotal(i.e.thegeneralizedorderingTheenergy),thevalueconceptwhichdefinesfromthephysicsanglewiththevalueconceptwhichdefinesfromthesociologicalanglecompletelyislikethisconsistent,thushasbuiltthebridgeforthevaluetheoryaswellastheentiresocialsciencestothenaturalsciences.

Keyword:Value,entropy,orderingenergy

在自然科学家看来，人类的发展过程实际上就是有序化的增长过程，人类的一切生产与消费实际上就是“负熵”的创造与消耗；在社会科学家看来，人类的发展过程实际上就是本质力（即劳动能力或社会生产力）的增强过程，人类的一切生产与消费实际上就是“价值”的创造与消耗。然而，无论是自然科学家还是社会科学家，既不承认“负熵与价值毫不相干”，也不承认“负熵就是价值，价值就是负熵”。如果能够把“负熵”与“价值”联系起来，并对价值做出物理学定义，从而把价值理论建立在自然科学基础之上，进而把整个社会科学建立在自然科学基础之上，使之具有更高的客观性、精确性和系统性，这必然会对价值理论以及整个社会科学的发展产生极为重要的作用。

一、耗散结构论把“价值”与“负熵”联系起来

传统的价值理论往往只看到了人类社会的价值现象与自然界各种物理现象、化学现象或生物现象之间的差别，而看不到其内在联系，看不到它们在更高层次上的内在统一性。随着自然科学的发展，人们开始认识到人类运动和生物运动都是由低等的物理运动和化学运动发展而来，必然遵循着一般的物理定律和化学定律，只是表现得更为复杂、更为奇特而已。物理学的“耗散结构论”集中体现了人们在这方面的研究成果，它把原本完全不相容的物理热力学与生物学统一起来了，实现了人类认识史上的一次大飞跃。

19世纪存在着两种对立的发展观。一种是以热力学第二定律为依据推演出的退化观念体系，它认为，由于能量的耗散，世界万物趋于衰弱，宇宙趋于“热寂”，结构趋于消亡，无序度趋于极大值，整个世界随着时间的进程而走向死亡；另一种是以达尔文的进化论为基础的进化观念体系，它指出，社会进化的结果是种类不断分化、演变而增多，结构不断复杂而有序，功能不断进化而强化，整个自然界和人类社会都是向着更为高级、更为有序的组织结构发展。显然，物理学与生物学、社会学中的这两种观点至少表面上在发展观上是根本对立的。难道生命系统与非生命系统之间真的有着完全不同的运动规律吗？为此，物理学家普利高津创立了“耗散结构论”，他认为，无论是生命物质还是非生命物质，应该遵循同样的自然规律，生命的过程必然遵循某种复杂的物理定律。

耗散结构论把宏观系统区分为三种：①与外界既无能量交换又无物质交换的孤立系；②与外界有能量交换但无物质交换的封闭系；③与外界既有能量交换又有物质交换的开放系。它指出，孤立系统永远不可能自发地形成有序状态，其发展的趋势是“平衡无序态”；封闭系统在温度充分低时，可以形成“稳定有序的平衡结构”；开放系统在远离平衡态并存在“负熵流”时，可能形成“稳定有序的耗散结构”。耗散结构是在远离平衡区的、非线性的、开放系统中所产生的一种稳定的自组织结构，由于存在非线性的正反馈相互作用，能够使系统的各要素之间产生协调动作和相干效应，使系统从杂乱无章变为井然有序。

生物机体是一种远离平衡态的有序结构，它只有不断地进行新陈代谢才能生存和发展下去，因而是一种典型的耗散结构。人类是一种高度发达的耗散结构，具有最为复杂而精密的有序化结构和严谨协调的有序化功能。因此，所有生命系统包括人类社会的发展都是有序化的不断增长过程耗散结构论认为，人类社会的有序化发展过程（即耗散结构的有序化过程）往往需要以环境更大的无序化为代价，因此从整体上讲，由人类社会本身与周围环境所组成的更大范围的物质系统，仍然是不断朝无序化的方向发展，仍然服从热力第二定律。因此，达尔文的进化论所反映的系统从无序走向有序，以及克劳修斯的热力学第二定律所反映的系统从有序走向无序，都只是宇宙演化序列中的一个环节。

物理学采用“熵函数”来描述系统的无序化或有序化程度，熵值增长就意味着系统的无序化提高或有序化降低，熵值减少就意味着系统的无序化降低或有序化提高。从系统的外界输入“负熵”可抵消系统的熵值增长，从而维持和发展系统的有序化。由此可见：从物理学角度来看，人类社会的一切生产与消费实际上就是“负熵”的创造与消耗；从在社会学角度来看，人类社会的一切生产与消费实际上就是“价值”的创造与消耗。“负熵”与“价值”之间存在着某种必然的联系。

二、熵函数的来历及统计学意义

热力学第一定律就是能量守恒与转换定律，但是它并未涉及能量转换的过程能否自发地进行以及可进行到何种程度。热力学第二定律就是判断自发过程进行的方向和限度的定律，它有不同的表述方法：热量不可能自发地从低温物体传到高温物体；热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化；不可能从单一热源取出热量使之全部转化为功而不发生其他变化；第二类永动机是不可能造成的。热力学第二定律是人类经验的总结，它不能从其他更普遍的定律推导出来，但是迄今为止没有一个实验事实与之相违背，它是基本的自然法则之一。

由于一切热力学变化（包括相变化和化学变化）的方向和限度都可归结为热和功之间的相互转化及其转化限度的问题，那么就一定能找到一个普遍的热力学函数来判别自发过程的方向和限度。可以设想，这种函数是一种状态函数，又是一个判别性函数（有符号差异），它能定量说明自发过程的趋势大小，这种状态函数就是熵函数。

如果把任意的可逆循环分割成许多小的卡诺循环，可得出

∑(δQi/Ti)r＝0(1)

即任意的可逆循环过程的热温商之和为零。其中，δQi为任意无限小可逆循环中系统与环境的热交换量；Ti为任意无限小可逆循环中系统的温度。上式也可写成

∮(δQr/T)＝0(2)

克劳修斯总结了这一规律，称这个状态函数为“熵”，用S来表示，即

dS＝δQr/T(3)

对于不可逆过程，则可得

dS＞δQr/T(4)

或dS－δQr/T＞0(5)

这就是克劳修斯不等式，表明了一个隔离系统在经历了一个微小不可逆变化后，系统的熵变大于过程中的热温商。对于任一过程（包括可逆与不可逆过程），则有

dS－δQ/T≥0(6)

式中：不等号适用于不可逆过程，等号适用于可逆过程。由于不可逆过程是所有自发过程之共同特征，而可逆过程的每一步微小变化，都无限接近于平衡状态，因此这一平衡状态正是不可逆过程所能达到的限度。因此，上式也可作为判断这一过程自发与否的判据，称为“熵判据”。

对于绝热过程，δQ＝0，代入上式，则

dSj≥0(7)

由此可见，在绝热过程中，系统的熵值永不减少。其中，对于可逆的绝热过程，dSj＝0，即系统的熵值不变；对于不可逆的绝热过程，dSj＞0，即系统的熵值增加。这就是“熵增原理”，是热力学第二定律的数学表述，即在隔离或绝热条件下，系统进行自发过程的方向总是熵值增大的方向，直到熵值达到最大值，此时系统达到平衡状态。

熵函数的统计学意义：玻尔兹曼在研究分子运动统计现象的基础上提出来了公式：

S＝k×LnΩ(8)

其中，Ω为系统分子的状态数，k为玻尔兹曼常数。

这个公式反映了熵函数的统计学意义，它将系统的宏观物理量S与微观物理量Ω联系起来，成为联系宏观与微观的重要桥梁之一。基于上述熵与热力学几率之间的关系，可以得出结论：系统的熵值直接反映了它所处状态的均匀程度，系统的熵值越小，它所处的状态越是有序，越不均匀；系统的熵值越大，它所处的状态越是无序，越均匀。系统总是力图自发地从熵值较小的状态向熵值较大（即从有序走向无序）的状态转变，这就是隔离系统“熵值增大原理”的微观物理意义。

三、改造耗散结构论

尽管耗散结构论等现代自然科学理论在原则上拉近了物理学与生物学、社会学之间的距离，但仍然无法把它直接应用到生物学和社会学的研究之中，更无法把它顺利推广应用到社会科学其它领域之中，这在根本上决定了它们的发展局限性，主要是因为它存在如下三大缺陷：一是把系统的“结构有序”与“功能有序”混淆起来，采用“序参量”来描述系统的有序化程度；二是，把系统的“负熵”与“负熵能”混淆起来，直接采用“负熵”来描述“价值”；三是，把“能量交换”与“物质交换”、“信息交换”混淆起来，单纯从能量角度考察系统的有序性。为此，必须对它们进行重大改造。

1、把“结构有序”与“功能有序”区别开来，采用“熵函数”来描述系统的有序化程度。协同学的创始人哈肯提出用“序参量”来描述一个系统宏观有序的程度，一般来说，耗散结构的序参量方程的求解是非常困难的，甚至是根本不可能的，而且“序参量”只能用来描述系统的结构有序化程度，而不能描述系统的功能有序化程度。事实上，生命系统的有序化是指功能上“活”的有序化，而不是指结构上“死”的有序化，只能采用“熵函数”来描述系统的有序化程度。

2、把“负熵”与“负熵能”区别开来，采用“有序化能量”来描述系统熵函数的基本变量。熵是一个状态函数，能量是可以传递的，而熵与负熵都是不能传递的，熵本身不能直接输入或输出，即“熵流”或“负熵流”是不可能单独存在的，它只能依附于一定的能量之上，或者说，熵或负熵只能以一定的能量为载体，才能进行输入或输出，即推动系统的熵函数发生变化的动力源只能是能量，而不是“负熵流”。以熵为承载物的能量称为熵变能，其中，能够推动系统的熵函数产生熵减（或负熵）的基本变量，就是负熵变能（或有序化能量）；能够推动系统的熵函数产生熵增（或正熵）的基本变量，就是正熵变能（或无序化能量）。

3、把“能量交换”与“物质交换”、“信息交换”区别开来，采用“虚拟有序化能量”与“实在有序能量”之总和来描述价值。

一般生命系统与外界之间不仅会产生能量交换，还会产生物质交换与信息交换，有序化能量作为系统有序化程度的基本变量，只是从能量交换单一方面的角度而言的。那么，从能量交换、物质交换与信息交换的全面角度而言，如何来描述影响系统有序化程度的派生变量？事实上，在系统与外界进行物质交换与信息交换过程中，物质或信息的某些特性可以降低系统有序化能量的流失速度，提高系统有序化能量的利用效率等，从而在一定程度上起着替代、补偿、加强和扩展有序化能量的作用，物质或信息的这些特性必然需要消耗一定的能量才能得以形成、运行、维持和变化，由此所消耗的能量就是间接的有序化能量。也就是说，影响系统有序化程度的变量因素除了直接的有序化能量，还有间接的有序化能量，这些间接的有序化能量对于生命系统而言，并没有具体表现为能量形式，而是具体表现为物质或信息的某些非能量特性，只能是虚拟的能量形式，因而称之为虚拟有序化能量。实在有序化能量与虚拟有序能量构成了影响生命系统有序化程度的全部变量。价值是推动人类社会生存与发展的动力源，它包含了影响人类社会生存与发展的所有变量，因此可以采用“虚拟有序化能量”与“实在有序能量”之总和来描述价值。

四、有序化能量的定义

要使耗散结构朝着自发的方向进行，则必须使下式成立

dS＝dSe＋dSi≤0(9)

即dSe≤－dSi(10)

根据“熵”的原始定义dS＝dQ/T可知：T是熵流的温度，其值永远为正；而dQ是该熵流中能够改变系统内部要素有序化程度的那部分能量。当dQ为正值时，dS为正值，称为正熵，说明该熵流只能降低系统的有序化程度，它所对应的能量dQ是一种引发无序化过程的能量；当dQ为负值时，dS为负值，称为负熵，说明该熵流可以提高系统的有序化程度，它所对应的能量是一种引发有序化过程的能量。虽然在形式上讲，影响耗散结构有序化过程的因素是熵或负熵，但真正起实际作用的却是熵或负熵所对应的能量，任何形式的熵或负熵都是以一定的物质能量作为其客观内容和基本动力。例如，对于一般的动物来说，输入体内的负熵主要来自于食物所包含的生物化学能量。为了区别熵及其所对应的能量，现提出熵变能的概念。

熵变能：熵变dS与其温度T的乘积称为熵变能，用dQb来表示，即

dQb＝T×dS(11)

正熵变能与负熵变能：熵变能可分为负熵变能和正熵变能两种，其中负熵变能就是用于促进耗散结构的有序化过程的那部分能量；正熵变能就是用于促进耗散结构的无序化过程的那部分能量。

有序化能量与无序化能量：负熵变能由于能够促进耗散结构的有序化过程，因而称为有序化能量，用Qy来表示；正熵变能由于能够促进耗散结构的无序化过程，因而称为无序化能量，用Qw来表示。

到底怎样区分有序化能量与无序化能量？如果一束能量没有任何确定性，完全不能按照主体需要的进行流动和转化，那么就是完全无序的，此时能量的流动和转化具有无限多的选择方向；相反，如果一束能量能够完全按照主体需要进行流动和转化，具有完全的确定性，那么就是完全有序的，此时能量的流动和转化只有一个选择方向。由此可见，能量进行流动和转化时所具有的选择方向越多，其有序性就越低，即选择方向的数量在根本上决定着能量的有序性。现提出有序化能量的计算方法。

Qy＝Q∑(Pi/i)(12)

其中，Q为总能量，i为能量运动与变化的状态数或自由度，Pi为能量第i种状态的发生概率。根据能量自由度和发生概率的不同取值，有序化能量有四种特殊形式：完全有序化能量、状态型不完全有序化能量、概率型不完全有序化能量、完全无序化能量。

有序化能量的最基本特征就是目标性，它是判断能量是否有序以及有序化程度的客观标准，对于不同的主体，能量有序性的判断标准是不一样的。例如，牛羊的大量繁殖对于老虎来说是有序化能量的增长，但对于植物来说是无序化能量的增长。

对于一般的低等生物来说，只有很少的几种能量是其有序化的能量形式。例如，对于植物来说，只有能够得到有效利用的太阳能是其有序化的能量形式；对于动物来说，只有食物（而且是主食）中所含有效的生物化学能是其有序化的能量形式。对于人类来说，有序化的能量形式是多种多样的，并且随着生产力的发展而不断扩展：人类最早的有序化能量主要是食物，由于火的应用，人类扩展了食物的范围；由于人类可以按照不同的需要建造各种各样的扩展耗散结构，从而间接地把许多形式的无序化能量转化为有序化能量；人类还可以通过发电设备将各种水力、煤炭、石油、核能、风能、太阳能等无序化能量转化为电能；由于电能可以方便地流动和有效地转化，因而逐渐取代食物成为人类主要的有序化能量。

五、广义有序化能量的定义

耗散结构论认为，负熵是维持和发展耗散结构有序化过程的“动力源”，只有不断地向系统内输入负熵流，才能抵消其内部所产生的熵增，阻止系统向无序化方向的变化，以维持和发展系统的有序化运动。显然，这种观点只是从纯能量交换的角度来考察耗散结构的有序化过程。

然而，自然界的物质除了具有能量这个最基本的特性以外，还具有许多其他的特性，如物理特性、化学特性、生物特性、社会特性、信息特性等，这些非能量的物质特性只要组织和配合得好，都可以用来促进人类的生存与发展，用来维持和发展人类的有序化，在客观上起到了与有序化能量相同的作用，并可按主体的客观需要折算成相当数量的标准有序化能量，即耗散结构的有序化进程不光是由能量交换的情况来决定，还必须由物质交换和信息交换的情况来决定。由此可见，一些非能量形式的、广义的有序化能量可以依附于有序化能量之上，间接地对耗散结构的有序化程度产生影响。例如，洞穴虽然并不为动物直接提供食物能量，但它能在冬季为动物御寒，使动物减少体热的散失，还降低动物的疾病发生率和死亡率，这在客观效应上减少了食物能量的流失，提高了动物机体对食物能量的利用效率。显然，这些非能量形式的“有序化能量”从客观效应上确实起到了与有序化能量完全相同的作用，同样可以促进着耗散结构有序化发展，在功能特性上起着替代、补偿、加强、催化、扩展有序化能量的作用，是一种间接的有序化能量。为了区别这些特殊的有序化能量，现提出如下概念。

有序化虚能：物质的某些非能量特性对于主体起着替代、补偿、加强、催化、扩展有序化能量的作用，从而可折算成一定数量的有序化能量，称为有序化虚能，用Qx来表示。

广义有序化能量：有序化实能Qs与有序化虚能Qx之代数和，称为广义有序化能量，用Qg来表示，即

Qg＝Qs＋Qx(13)

一般来说，物质的所有非能量特性都可以通过能量的物理变换或化学变换来间接地获取，或者说，只要有了足够的能量，任何形式的物质特性都可以通过物理方式或化学方式来得到，因此有序化虚能实际上就是一种间接的有序化实能。由此可见，广义有序化能量又可以认为是由直接有序化能量和间接有序化能量所组成。

六、价值的定义

不难发现，广义有序化能量的概念完全建立在自然科学基础之上，其内涵已经与建立在社会科学基础上的价值的内涵基本相同，由此提出价值的物理学定义。

价值：对于确定的主体，事物所具有、所释放的广义有序化能量就是价值，用Qg来表示（为了简便起见，可用Q来表示）。

根据价值的物理学定义，不难得出如下结论：

1、价值的度量单位与能量单位完全相同，即“焦耳”或“大卡”是价值的标准度量单位。

2、有序化能量有一个最基本的特征，那就是目标性。不同的主体有着不同的目标性，同一事物对于不同主体将表现出不同的价值，因此要确定事物的价值，必须首先确定主体。

3、由于主体的目标性不仅随着环境条件的变化而变化，而且随着主体内部状态的变化而变化，因此要确定事物的价值，还必须确定环境条件和主体的内部状态。

4、由于有序化能量的计算是以“标准有序化能量”为基本尺度，同一事物的价值会因选取的标准有序化能量不同而得出不同的数值，因此要确定事物的价值，还必须确定“标准有序化能量”。

综上所述，负熵与价值虽然都是推动主体有序化发展过程的动力与源泉，但它们并不是等价的，既有联系也有区别，其联系主要表现在：负熵所对应的能量形式（即负熵能）是价值的最基础形式，价值是负熵能的发展形式，是广义的负熵能。其区别主要表现在：

1、度量单位不同。负熵的度量单位是“焦耳/开”，价值的度量单位是“焦耳”，只有负熵能与价值有相同的度量单位。

2、负熵考虑的只是能量交换对主体有序化的影响程度，价值不仅要考虑能量交换，而且还要考虑物质交换和信息交流对主体有序化的影响程度。

3、负熵往往是单一形式和单一层次的，而价值是多形式和多层次的，根据对负熵能进行替代、补偿、加强和扩展时的不同方式，价值可分为四个基本层次，且每一基本层次的价值又可有多种具体形式。

4、负熵只反映了对主体有序化过程产生直接影响的那部分能量，而无法反映产生间接影响的另一部分能量。负熵概念使人们只能认识到怎样才能有效地接受能量的作用，而价值概念使人们能够认识到怎样才能有效地利用能量和驾驭能量。

总之，价值的本质实际上就是广义负熵所对应的能量（即广义负熵能或广义有序化能量），而不是广义负熵，更不是负熵。

七、价值的物理学定义向社会学定义的拓展

然而，从物理学角度所定义的“价值”概念是否与从社会学角度所定义的“价值”概念相一致？也就是说，物理学意义的“价值”是否与社会学意义的“价值”相吻合？这关系到以上所研究的“价值”的物理学定义是否科学的大问题。

食物能量（即食物中所含有的生物化学能量）是人类得以生存与发展的最基本的有序化能量。可以证明：所有形式的价值都可以直接或间接地折算成一定数量的标准食物能量（详见拙文“所有价值的统一度量”）。

不难发现，无论是物质的价值还是精神的价值，无论是社会的价值、集体的价值还是个人的价值，无论是经济的价值、政治的价值还是文化的价值，人类的一切价值都可分为劳动价值与使用价值两种基本类型，而使用价值可分为生产资料使用价值与生活资料使用价值两大类。

1、生活资料使用价值可以折算成一定数量的标准食物能量（详见拙文“使用价值的层次结构及其逻辑关系”）。生活资料使用价值可分为四个基本层次：温饱类、安全与健康类、爱与尊重类、自我发展与自我实现类使用价值。（一）温饱类使用价值是以食物中所含有的生物化学能量为核心内容，其它生命元素（如空气、水、阳光、温度、盐、微量元素、营养物质等）在一定限度上的缺失都可以通过添加相应的食物能量来进行替代和补偿；相反，这些生命元素在一定程度上的增加可以直接或间接地减少食物能量的消耗。也就是说，除了食物能量，其它生命元素的使用价值都可以折算成一定数量的标准食物能量，即所有温饱类使用价值都可以折算成一定数量的标准食物能量。（二）安全与健康类使用价值的客观目的，主要在于提高人的“自然生命”的安全性，降低人的自然生命失效率，最终在于直接或间接地提高温饱类使用价值的实际使用效率，因此可以折算成一定数量的标准食物能量。（三）爱与尊重类使用价值的客观目的，主要在于提高人的“社会生命”的安全性，降低人的社会生命失效率，最终在于直接或间接地提高温饱类、安全与健康类使用价值的实际使用效率，因此也可以折算成一定数量的标准食物能量。（四）自我发展与自我实现类使用价值的客观目的，主要在于提高人的“理性生命”的安全性，降低人的理性生命失效率，最终在于直接或间接地提高温饱类、安全与健康类、自我发展与自我实现类使用价值的实际使用效率，因此也可以折算成一定数量的标准食物能量。

2、劳动价值可以折算成一定数量的标准食物能量（详见拙文“劳动量的全新度量方法”）。劳动价值是一种特殊的使用价值，它是劳动者本人在劳动过程中所释放出来的使用价值，即劳动力这种特殊事物所具有的使用价值，它的产生和转化过程是：劳动者在消费阶段通过消费一定数量的生活资料使用价值以后，并将其通过转化为劳动潜能；在劳动阶段通过劳动将劳动潜能释放出来，并将其转化为劳动价值；在生产阶段通过与生产资料产生相互作用，并将其转化为产品的使用价值。劳动价值的大小可以采用“社会必要的生活资料使用价值消费量”进行度量，因此劳动价值可以折算成一定数量的生活资料使用价值，即折算成一定数量的标准食物能量。

3、生产资料使用价值可以折算成一定数量的标准食物能量（详见拙文“价值的两种基本形态”）。在一般生产系统中，投入的生产要素可分为生产资料（包括自然资源）和劳动力两大类，其中生产资料主要表现为生产资料使用价值，劳动力主要表现为劳动价值，生产资料使用价值的客观目的在于替代、补偿、加强和扩展劳动价值的功能作用，两者在信息的驱动下产生相干作用和协调作用，从而形成价值增长，生产资料使用价值在生产系统的均衡状态下与等量的劳动价值具有等效的价值增值效力，因此可以折算成一定数量的劳动价值，即折算成一定数量的标准食物能量。

总之，任何形式的价值都可以直接或间接地折算成一定数量的有序化能量（即标准食物能量），由此可见，社会学意义的“价值”概念与物理学意义的“价值”概念完全一致，价值的物理学定义完全符合价值的社会学定义。

八、物理学价值定义的理论意义

从物理学角度定义价值，这是价值理论的一次重大突破，也是整个社会科学的一次重大变革，其主要的理论意义是：

1、实现了价值理论的统一化、数学化和自然科学化。目前的哲学、经济学、政治经济学、价值工程学等学科对于“价值”的理解各执一端，其度量方式、度量标准与度量单位也有重大差异。例如：在价值哲学或哲学价值论中，价值所表示的主要是社会功能等，其大小用“真善美（或假丑恶）”的程度来衡量；在政治经济学中，价值所表示的是商品中凝聚的人类一般劳动量，其大小用劳动者生产该种商品所耗费的“社会必要劳动时间”来衡量；在经济学中，价值所表示的主要是商品的生产费用或劳动成本，其大小用商品在生产、交换和消费时所耗费的货币量来衡量；在价值工程学中，价值所表示的是“功能与成本的比值”。而且，在同一社会学科的价值理论中，也往往存在着严重的内部矛盾与冲突，有着众多的学术派别。例如，在哲学价值论中，根据观察角度的不同，有主观价值论和客观价值论之分；根据研究出发点的不同，有人本价值论和进化价值论之分；根据价值属性的不同，有属性价值论和关系价值论之分；根据价值的决定因素的不同，有主体价值论、客体价值论、两因素价值论和三因素价值论之分。在数学化程度上，除了经济学和价值工程学，其它学科的价值理论几乎没有采用数学分析手段，这在根本上决定了它在实际应用上的局限性。从物理学角度定义价值，就可以把价值理论建立在物理学基础之上，就可以顺利实现价值理论的统一化、数学化和自然科学化，许多重大的理论争议就会自然消除。

2、架起了社会科学通向自然科学的桥梁。目前的社会科学在许多方面存在着较强的主观性、模糊性和歧义性，自然科学的根本特性就是具有高度的客观性、精确性和系统一致性，社会科学只有建立在自然科学的基础之上，才能具有高度的客观性、精确性和系统一致性。人类主体（社会、集体和个人）之间所建立的经济、政治和文化方面的社会关系是多种多样的，其核心内容都是利益关系或价值关系，因此价值关系是人类一切社会关系的基础和核心，价值理论是整个社会科学的基础理论。从物理学角度定义价值概念，就会使价值理论建立在自然科学的基础之上，就会导致整个社会科学建立在自然科学的基础之上，这就架起了整个社会科学通向自然科学的桥梁。

参考文献：

①仇德辉著，《统一价值论》，中国科学技术出版社，1998年。

物理学范文第2篇

一、学会机构与组织工作

*物理学会于*年进行了换届改选后，今年在学会组织机构工作方面，没有变化。召开理事会一次，进行了学会工作总结和年度工作计划讨论。正常按时完成了学会法人变更手续和学会年检工作。

今年学会开始按照中国科协及中国物理学会的要求，进行学会个人会费的收缴工作，虽然工作由很大难度，但在学会工作人员的积极努力下，收到了约1//7会员的个人会费。虽然距离学会当初的要求还相差很远，但我们认为，这毕竟走出了第一步，毕竟让学会会员意识到了缴纳会费的必要性。同时在一定程度上提升了学会会员的责任感。

二、科学技术普及活动（含青少年科技竞赛）

举办三次全疆范围的物理竞赛：

首先于*年4月举办了全国应用物理竞赛*区竞赛，参赛对象为全疆初中生（初三）。共有约12700名学生参加，学会报名费收入约8.9万元，竞赛支出8.6万元。

之后于*年6月举办了第七届全国中学物理青年教师教学大赛（*区），在全疆十三地州约300名教师参加的初选赛的基础上（选出25名优秀教师），在乌鲁木齐进行现场教学讲课（决赛），有200多名教师观摩。这是一次我区物理教学高水平的角逐，也是我区中学物理教学研究水平的展示。经认真严肃的评审，有10名教师获一等奖，15名教师或二等奖。最后选出初中、高中各一名教师代表*参加全国决赛。全国决赛成绩：两位教师均为全国二等奖。

最后于*年9月～10月举办了中国第二十三届高中物理竞赛*赛区竞赛，参赛对象为全疆高中优秀生。本次竞赛全疆共有10个地州市及5个兵团师的约5300名学生参加，经预赛筛选，约150名优秀生参加复赛（理论），通过理论成绩，选出40名学生参加实验竞赛。理论及实验成绩总和的前20名为一等奖，其中前5名代表*参加11月份的全国决赛。复赛理论成绩的前80名（除去一等奖获得者）为二等奖获得者。三等奖为初赛成绩的前150名（除去一、二等奖获得者，同时三等奖在一定程度上考虑了地区及参赛人数的平衡性）。在全国决赛中，我区选手发挥出色，获一等奖的朱佳同学的验成绩排在全国第四名，这是历年来我区选手单项成绩在全国的最好名次。同时今年获得了一个一等奖、两个二等奖、两个三等奖，这样的集体成绩也是23年来我区参加全国决赛的最好成绩。

暑假期间，组织了中学物理实验培训活动，约260余名学生参加。

今年举办中小学生科普宣传参观活动一次（*理化所开放日参观活动），约300名中小学生参加。

三、学术交流活动

与*核学会、中国原子能科学研究院核物理所联合举办了“第三届生物物理与核物理交叉学科前沿研讨会”。会议于*年8月15日-8月19日在乌鲁木齐召开，参会代表41人（国外代表3人），交流论文20余篇。

全年举办（协办）科技讲座6次，听讲人数约300人。

四、其他

物理学范文第3篇

关键词：万有引力万有斥力宇宙低温超导原子结构同位素放射性太阳系的起源

1．万有引力和万有斥力

弹簧振子作往复振动，压缩时,弹簧产生一个向外伸展的弹力；拉长时,产生一个向内拉伸的弹力；平衡位置时,弹簧不产生弹力。如同弹簧振子,对于宇宙,也具有类似的特性。现代天文学发现,当今宇宙正好处在“拉伸”的状态,正在向着要收缩的趋势发展.既使宇宙今天仍在膨胀,总有一天,整个宇宙将会膨胀到终极点后再向内收缩.这就是为什么现在存在万有引力的原因。

根据对称性原理,宇宙在特定的条件下会产生万有斥力,当宇宙收缩且通过其平衡位置（即万有引力和万有斥力的临界点）时,宇宙中的所有物体就开始相互排斥.但由于宇宙的巨大惯性,仍将在其惯性的作用下克服物质间的万有斥力继续收缩,直到所有宏观宇宙动能转换为物质间的万有斥力为止.这时宇宙成了原始宇宙蛋，这时宇宙的体积最小。

在这宇宙的整个宏观运动过程中,宇宙的运动动能和势能（引力势和斥力势）相互转换.当宇宙收缩到极点时,宇宙的引力势能释放殆尽,这时宇宙的万有斥力势能积蓄到最大值,物质间的万有排斥力达到顶峰,宇宙瞬时静止.紧接着宇宙又开始反方向将宇宙万有斥力势能逐步释放转变为宇宙动能,当达到平衡位置时,其斥力势能释放完毕,引力势能开始诞生并发挥作用.在引力势和斥力势的临界点（即平衡位置）的一瞬间,宇宙中的物质不受斥力和引力的作用,这时宇宙的膨胀速度达到最大值,通过平衡位置后,宇宙引力势能的逐渐积累,导致宇宙的膨胀速度缓慢降低.由于宇宙巨大的惯性作用,将继续膨胀,宇宙动能慢慢转变为宇宙引力势能,当宇宙动能完全转变为引力势能时,宇宙将停止膨胀,这时宇宙膨胀体积达到最大,其引力势能的积累也达到最大,宇宙将有一个瞬间的静止.紧接着,宇宙又在强大的引力势能的作用下开始收缩,又将其积累的引力势能转变为宇宙动能.如此往复,以至无穷.

在宇宙膨胀（或收缩）的不同时期,万有引力(或斥力)的大小是不相同的,且呈周期性变化.宇宙的膨胀（或收缩）的周期对人类来说大得惊人.人类历史与宇宙运动周期相比,仅相当于其中的一个极小极小极小的点.所以人类无法用实验或观察的方法进行验证。

2．宇宙膨胀（或收缩）过程中的时间和时间矢

对于一个假想的处于宇宙外的观察者看来,在宇宙运动过程中,时间的流失也是不均匀的,在引力或斥力较大的空间,时间过得较快，反之亦然。对处于宇宙中的假想观察者,其自然生理周期也将随引力或斥力的大小而发生变化,当其生理周期发生了变化时,用来测量时间的时钟的运行速度也将发生同样的变化,所以,对观察者来说,他并不能发现其生理周期发生了变化.对宇宙外的观察者来说,这种变化是十分明显的。

无论宇宙是处于膨胀阶段还是处于收缩阶段，在其阶段内生存的所有物体都不会出现“破镜重圆”的时间倒流现象，宇宙中的时间矢永远是不可逆的，对于生存在其间的生物，始终是由诞生－发育－衰老－死亡进行的，永远不可能逆过来进行，这就是宇宙的时间矢和宇宙中的万物一样，永远不可逆。

宇宙运动的周期是多少?宇宙膨胀后的最大体积和收缩后的最小体是多少?宇宙的平衡位置在哪里?在平衡位置时宇宙运动的最大速度是多少?宇宙的总的引力势能和斥力势能是多少?等等一切宇宙学方面的问题有待探讨

如果人们能计算出现今宇宙的总的势能和宇宙的膨胀速度，就可以计算出宇宙的总的机械能。宇宙中的物质从宇宙中心到宇宙边缘.处于宇宙中不同位置的物质具有不同的动能和势能,另外,人类现在所能探测到的宇宙空间仅是宇宙总的空间的很小的一部分,所以，人类在现代科学技术水平下,还很难进行这样的计算。既使计算出了宇宙的机械能,宇宙还具有宇宙内能和场能。

3．原子核的放射性与宇宙的周期性运动

原子核的放射性也可以由宇宙的周期性运动得到圆满的解释.

现今宇宙中,到处都存在原子核的放射性,从原子核的内部不断发射出各种粒子和能量.宇宙在其膨胀的最初时期,宇宙中的所有物质都聚集在一个相当小的球形体积内,成为一个巨大的唯一的原始原子核,也是宇宙中最大的原子核.

由于能量的高度集中,在聚集在核内的强大的万有斥力作用下,巨大的原子核难以保持稳定.在极其短的时间内,发生了宇宙大爆炸,这时原子核一分为二,二分为四,……,就这样一直分裂下去,在刚开始裂变的极短的时间内，核子的链式裂变极其迅速，随着原子核的不断裂变而变小，宇宙的体积也不断增大，极其强大的斥力势能不断得到释放，裂变的剧烈程度也随之慢慢的降低，逐渐演变成形各种不同的原子核。在发生核裂变一个较短的时期内,所有受斥力能作用而破裂的原子核，其核内蕴含的斥力能远大于核子的结合能，都能自发分裂成小的原子核。

由于核的变小，宇宙的体积不断增大，斥力势能的进一步降低，在这个较短的时间过去后，有少部分破裂后体积较小的原子核，其斥力势能与其核子的结合能大小相比拟或更小时，核停止了自发分裂，暂时处于相对稳定时期，但是，大部分原子核内的斥力势仍十分巨大，原子核的结合能抵挡不了斥力能的作用而自发裂变。再过一段较长的时间，随着原子核的体积的进一步变小，斥力能的进一步释放，越来越多原子核的斥力能小于核的结合能而进入核的稳定时期，暂时不再分裂.因而就失去了放射性。但有这些核仍具有多次分裂的潜在能力,有潜在的放射性。

随着时间的推移,放射性逐渐减弱,能继续分裂的核越来越少,当宇宙膨胀到最大时,仍有极少数核具有放射性.这就是为什么现在宇宙中仍有数量可观的核具有放射性的原因。

原子核的放射性是相对的,核在不同的时期具有不同的放射性,随着宇宙的不断膨胀,宇宙中物质密度的减小,温度的降低,以往某一时期失去了放射性的原子核,这时又会进入一个新的不稳定时期,核子又重新活跃起来产生新的放射性.这是因为,在不同的时期,核子的温度和核周围物质的密度下降,核子外部“抗放射性的背景压力”（简称：抗放射背压）的降低,使得核子又能克服抗放射背压重新具有放射性.随着宇宙的进一步膨胀,宇宙的密度和宇宙背景辐射压力的降低,在某阶段没有放射性的核子,过一段时间后,核子内部的结合力抵抗不住外界背景压力的降低而产生放射性.经过一次或多次放射后,核子又进入一个新的相对稳定期，须再经一段时间的相对稳定期,待外界放射背景压力再一次下降后,又重新活跃起来产生新的放射性。随着宇宙的不断膨胀，抗放射背压的不断降低，核的裂变也将不断的进行下去。

在同一时刻和宇宙中的不同位置,对于具有相同结构的核，其放射性能也会大不一样.在宇宙中的某一区域具有放射性的核子,在宇宙中的另一区域不一定也具有放射性.但具有放射性的潜力,待抵抗放射性的背景压力下降到一定程度后,才能表现出其放射性.也就是说,物质是否具有放射性,要由它所处的宇宙中的位置的抗放射背景压力的高低来定.

在宇宙的整个膨胀过程中,宇宙中的核子相对地越变越小,直到宇宙膨胀到最大且开始收缩时,一些核子仍具有放射性，只有等到宇宙收缩到一定程度,待抗放射背景压力上升到核子不能放射出粒子为止。

由对称性原理，既然核子在一定时期具有放射性,在其相对应的另一时期核子必定具有结合性。

当宇宙膨胀到极限，宇宙的引力势也积蓄到极限，这时，在引力势的作用下宇宙开始收缩,核外的抗放射性背压开始增加，随着抗放射背压的增加,部分较小的核开始具有结合性，慢慢地，随着宇宙的进一步收缩,核子的不断收缩，宇宙中的核子数会逐渐减少,核子的单个体积增大,最后形成一个巨大的原子核.这时宇宙的所有动能全都转换为宇宙势能,宇宙的斥力势能达到最大,一个新的宇宙大爆炸的条件又已具备,并又进入新的一轮宇宙膨。.

值得一提的是,在宇宙的同一区域内，在同一个放射背景压力的情况下，核子放射性和结合性是矛盾的统一体。部分较大的核具有放射性,即此时的背压低于该核放射性终止的背压,不足以阻止该核停止放射.而部分较小的核,由于其背压高得足以使其发生核的结合,所以在当今世界上核的裂变和聚变反应同时存在.一般核的裂变都是大的核子,核的聚变都是小的核子，对于中等质量的核,由于外界的抗放射背景压力正好能阻止核的裂变和聚变,暂时没有核的裂变和聚变.所以,通过测量原子核的裂变和聚变能力,以及核子体积的大小,就可以计算出我们所在宇宙空间的抗放射性背景压力的高低。

4．合成超大原子核的可能性

我们现在正生活在一个膨胀的宇宙中,总的趋势是,核的裂变占优势,聚变处于次要地位.要想合成大于元素周期表中的核子,在现今实验室就能做到,但是其寿命很短.如果能制造出一个高的抗放射背景压力的容器或环境,我们就可以将实验室制造出来的重核储存起来.但合成大的核子必须消耗相当多的能量，这个能力大于或等于在合成该核的环境下其自然裂变所释放出的能量，因为这个过程正好是核裂变的逆过程,核裂变后放出多少能量,则核结合时必须付给它相对应的能量.

对于核的放射性,正是一个由高的抗裂变背景压力环境过度到低的抗裂变背景压力环境的演变.因为,在原子核这个环境中,核的密度比核外物质的密度要高出许多倍。这是一个在一定温度的情况下,物质由高密度(即高抗核裂变背景压力环境)向低密度(低抗裂变背景压力环境)的节流裂变过程.

上面谈到的抗高放射背景压力的容器或环境,如果能制造出来,将会产生极其巨大的作用.我们可以将当今不能很好保存的具有放射性的核子以及人类新合成的重的具有放射性的核放入其中,这样这些具有放射性的核就不会再进行放射演变.就相当于储存了核能.由于没有核放射性,也就没有核污染，也没有大量高纯放射性核子储放在一起会产生核爆炸的危险。宇航员可以带上装有放射性核的容器作为宇宙航行的动力。同时，也是研究宇宙起源和演变最好的科学手段.如果这样的容器能抗很大的放射性背景压力,人们就有可能制造出质量很大的单个的原子核,或许这样的原子核重量能达到100kg以上.这种大的原子核通过某种特殊装置,将其节流后释放出来,将会放射出大量的核裂变能量.其裂变方式将会是一分为二,二分为四,……,直到正常核的大小为止.其释放出来的能量比起当今的仅一分为二的核裂变来说,不知要大多少倍.但是,这种容器被破坏,也将会发生巨大的核裂变反应.

同理，如果能制造出高的抗核裂变背景压力的容器,一定也能制造出高的抗聚变背景压力的容器.这样的容器能使具有聚变能力的核失去聚变能力,使没有放射性的物质产生放射性.那么,我们将中等质量且无放射性的核通过节流装置让其进入,则它就会发生裂变反应,放射出核能，但是,如果这样的容器被破坏,将会发生核聚变反应。

上面所说的两种容器,对具有较高抗裂变背景压力的容器,我们可以将小质量的元素(如氕、氘等)通过节流装置注入其中,这时小质量的元素就会源源不断地发生核聚变反应释放出结合能,这种设施叫低温核聚变装置.这样的容器可以储存大质量的核,储存放射性元素,也可以作为核聚变装置.同样, 对具有较高抗结合背景压力的容器,可以储存具有核聚变性的轻核元素,也可以作为中等质量且无放射性的核的核裂变装置,或者作为较大质量同时又具有放射性元素发生核裂变(包括深层次裂变)放射出核能的装置.

5．制造储存放射性元素容器的设想.

自然界中的抗放射性背景压力的高低是与宇宙运动(膨胀或收缩)的不同时期、不同区域密切相关的.宇宙爆炸的初期,抗裂变背景压力极高,只有极大的核才具有放射性.随着宇宙的进一步膨胀,宇宙中的物质的平均密度与温度也进一步降低,斥力逐渐减小,抗裂变背景压力也会随之减小.当达到宇宙平衡位置时.斥力降到零,引力开始由零慢慢增加.此时抗裂变背景压力达到中值;由于宇宙巨大的惯性力作用,宇宙将克服引力的收缩而继续膨胀,但在引力的作用下,其膨胀速度将逐渐减弱,宇宙中物质的密度和温度将继续下降,这时,抗裂变背景压力仍在进一步下降;当宇宙膨胀达到极点时,物质的密度和温度降到最低,体积达到最大.抗裂变背景压力降到最低值.但并不意味着此时裂变就会终止,部分大核将继续分裂,仍具有放射性.但比以往要弱得多.此时宇宙的引力势能达到最大,但静止是相对的,紧接着宇宙又在强大的引力势能的作用下开始收缩,一旦收缩开始,宇宙中物质的密度和温度就会上升,抗裂变背景压力开始增加,具有放射性的元素和?镏试嚼丛缴?具有结合能的物质越来越多.到达一定时期,物质的结合性占主要,放射性处于劣势,核的质量将会越来越大,数量越来越少.

从上面的分析得出,要想提高抗裂变背景压力,可从提高物质的密度和温度两方面着手.也就是提高物质的内能;要想降低抗裂变背景压力,必须降低物质的密度和温度.事实上我们在实验室就是从这两个方面进行的.例如要想物质发生核聚变,通过提高小核元素的密度和温度,来提高抗裂变背景压力,从而达到聚合的目的；在合成大核时,就用两核对撞提高结合时的温度和两核接近的可能性.但碰撞后温度慢慢降下来,抗裂变背景压力也降下来了,这时,刚刚合成的新的大核又将重新分裂为数个小核.但降低抗裂变背景压力的实验还没有人做过,如果尽量降低物质的密度和温度,一定会使某些暂时不具有放射性的中等质量以上的核产生放射性。

6．低温超导现象和原子的特性

从以上的分析不难得出，很有可能低温超导现象的幕后幽灵就是物质在低温时产生了某种特殊的放射性物质后,这些新的物质的电学性质发生了根本性的改变而使其导电性能发生了质的变化，因为在低温条件下,物质的抗裂变背景压力下降了,核子中的中子会克服外界的较低的背景压力衰变成质子和低能电子,并发出一定的热能.衰变出来的电子在低温约束时成为物质的自由电子.由于原子核外自由电子数的增加,原子半径也随之增大,从而增加了物质的导电能力.当物质温度恢复正常时,抗裂变背景压力也就增加了,这时低温条件下产生的自由电子在高的抗裂变背景压力的作用下回到原子核内与质子结合变成中子.吸收一定热量.原子的核外电子数和核半径也缩回到原来的值,这时物质的导电性能又降低而回复到原初态。中子衰变成质子和电子以及质子和中子结合成中子的过程中,伴随有能量的发射和吸收.温度升高,电子吸收能量后动能增加,从而提供了电子回到核内与质子结合所需的能量.

从低温核子放射出电子可知,由于温度极低,放射出来的电子的能量也极小,所以能够滞留在放射出电子的物质附近而成为自由电子.该电子具有遇冷就出、遇热就进的两重特性,人们很难摸清其运作的详细细节.因为在超低温条件下所做的一切实验都显得不方面.

如果我们能找到一种物质,能在较高的温度下发射出具有以上两重特性的电子,超导的广泛应用就可以在不久的将来变成现实了,这种物质必定是β放射性的.其放射出来的β粒子能量很小,能够约束在物质的原子尺寸范围内,在高温时又能回到原子核内.

根据以上分析我们还能得出，元素周期表中的原子序数是常温下的情况,当物质温度发生变化时,原子序数也将发生相应变化。物质密度不变时，温度升高,核外电子进入原子核内的可能性就越大,因为温度越高,抗裂变背景压力就上升了,核子的结合性增强了.当温度进一步增加,原子核外电子数就越少,核中的质子与电子结合生成中子的数目就会增加.原子序数随之降低,当温度升高到一定程度时,所有原子核外的电子都进到原子核内与质子结合成中子,这时核子就变成了一个裸核.随着温度的升高,核外电子数减少,物质的导电性能下降,当变为裸核时,原子核显中性,这时完全不导电.所以物质的导电性能随温度的升高而降低.但是,在整个升温过程中,原子核外部分电子也获得能量后离开原子核成为自由电子.

当温度升高到原子核成为全裸时,抗裂变背景压力也就会很高了,核子与核子之间的结合就更加容易了,由于裸核不显电性,核子又没有厚厚的电子云覆盖屏蔽,既使核子之间的对心碰撞速度很低,也容易结合成大核,当所需要的使原子核变为全裸核的高温条件在实验室达不到,核外仍有少部分电子存在的情况下,可以通过带电核子加速的办法,使核子之间发生高速对心非弹性碰撞,克服电子云的屏蔽使核子相互结合.此时核子所需速度必须比裸核时高出许多.

氢核的热核聚变,就是通过原子核裂变产生极高的抗裂变背景压力,来达到其聚变所需的极高温条件的.在极高温条件下,氢原子变成全裸核(核外电子进入核内或成为自由电子). 两个小核结合生成氦原子核,同时放射出巨大的能量.待能量释放完后,氦原子核周围的温度开始下降,当降到一定温度时,氦原子核中的两个中子放射出电子,这两个电子就成为氦原子核的核外电子.

同样,我们也可以得出以下结论.要想使原子核稳定,在不同的温度和密度条件下,核内的质子数和中子数的比例也应发生变化.温度越高,核能的中子/质子比必须很高,才能保持核子的相对稳定.中子/质子比的改变是通过吸收核外电子使其与质子结合成中子而完成的.这时原子核外电子数目也会相应减少.温度越低,原子核内质子就会裂变成质子和电子，使核内中子、质子比降低来达到保持核子的相对稳定，这时核的质子数增加了，核外的电子数也就增加了。因此可以说，原子的核质子数、中子数、电子数是温度、核密度的函数。只有三者有机的配比结合才能保持整个原子的相对稳定性。温度升高，质子数减少，原子序数降低，中子数增加，核外电子数随质子数的变化而变化。

低温超导现象。不同的物质其低温超导的临界温度不同。这跟原子核中子数和质子数有关。有些原子核中的中子放射出电子后，原子的电离降低明显，这样的原子的超导临界温度就较高；有些原子核的中子放射出电子后，原子的电离能降低不多，这时超导临界温度就会较低，它有可能要等到原子核中的中子放射出第二个电子后才使得原子的电离能降低明显，自由电子的自由能力才加强。因此，要出现超导现象，必须使核外自由电子数目多且自由能力很强。也就是在小的电场作用下，就有极为活跃的自由电子和足够的自由电子数目。

7．电子和电磁力的产生

宇宙大爆炸开始前的一瞬间，整个宇宙为一个大的原子，核外没有电子，核内也没有质子，全由中子组成，宇宙的温度极其极其高。随着原子核的不断裂变演化，原子核越来越小，在其初期温度仍极其高，原子核仍处于剧烈的裂变过程中，核外仍然没有电子存在，整个原子核呈电中性；当温度降到一定程度时，原子核的纯中子的分裂减少，于是中子就开始分裂成质子和电子，诞生了电子和质子，同时也出现了电磁相互作用。电子在质子电场作用下绕核子运动，这时核外的电子数还是相当少，仅一、两个或四、五个；随着宇宙的进一步膨胀，温度密度进一步降低，核内中子分裂为质子和核外电子的数目增加，直到现在这种状况。现在，仍有许多核在裂变，核内的中子、质子比仍在进一步降低。从以上讨论得出，在电子诞生之前，质子和电子不存在，整个宇宙中没有电磁相互作用，直到核裂变到足以产生电子时，才出现电磁相互作用，电磁相互作用是核裂变到一定时期的产物。在电磁相互作用出现之前，只存在核力和斥力（或引力）相互作用，弱相互作用是电磁相互作用的前提和基础。有弱相互作用，核子就存在放射性。放射性是核裂变的一种特殊形式，是较为温和的核裂变，是产生电子束及带电粒子的根源。因此，超导现象又可以说是弱相互作用和电磁相互作用通力合作的典范。

8．恒星内部的大核裂变和外表的氢核聚变

现今宇宙中的恒星，均是宇宙大爆炸时遗留下来的大的正在裂变的碎片，是未能充分裂变的较大的原子核的集合体，其中正在发生作核的裂变和聚变，既有大质量的核子也有小质量的核子，大的原子核可能有几万公斤，甚至更大，小的核子就是氢核了。大质量的核聚集在恒星的中心区域，人类无法探测到大核的存在，因为大核裂变时产生的大量极小的碎片（如氢、氦等）浮在恒星的外部，包裹在大核的表面，在重力和浮力作用下，从恒星中心到表面，形成了由重到轻的核子梯级分布。对大质量的核子的裂变是一种链式裂变，其蕴含的能量比仅一分为二时大得多。

同样，在地球的中心位置，也存在较大的核子，比人类已发现的核子要大得多，仍在裂解释放出巨大的能量。形成地球内部的高温、地球表面的火山爆发。地球表面放射性元素的唯一来源就是地球核心大原子核的裂变产生的较大的原子核。距地表越深，温度越高，抗放射背背景压力就越高，核子的放射性受到抑制，所以核子的质量就越大，小质量的核子数就越少。

9．原子核的结构与原子核周期表

一般认为，原子由原子核和核外电子组成，原子核是由质子和中子组成的，中子和质子的组成比必须在一定的范围内才能保持核子的相对稳定，才不具有放射性。

如果认为原子是由质子和核外电子组成，核内不存在中子，核内的中子由质子和核内电子组成。则核内质子数即为核子数，核内电子数即为中子数。核内的所有电子不属于某些核子独有，核内电子好象核外电子一样围绕着所有质子运动，核内的电子属于每一个核子，就好象核外的电子属于整个原子核一样。

因为核子都是质子，都带正电，核内电子带负电，核内电子在电磁力作用下绕核子作环绕运动。由于核内电子更接近核子，所受到的电磁作用力更强烈，这就是为什么核外电子容易电离而核内电子难以电离、离核远的电子容易电离而离核近的电子难以电离的原因。

同核外电子的情况一样，核内电子也是分层运动的，离核较近的电子受到的约束较强，电离所需的能量就较大；不同的原子核，核内电子逃逸出来所需的能量大不一样，就象元素周期表中元素的排列顺序，金属原子核外电子的电离能低，而非金属原子核外电子的电离能高。所以金属原子具有自由电子，是电的良导体，而非金属原子核外电子束缚的很紧，没有自由电子，是绝缘体。对核内的电子同样也有相似的规律，不同的是原子核的排列顺序不同于化学元素周期表的顺序。需根据原子核的性质来重新排列，按原子核的性质周期性变化排列出来的表叫做原子核周期表。

原子核周期表是根据原子核内中子数（或核子数）的多少作为顺序来排列的，因为中子数（或核子数）的多少决定了核（或核外电子）的性质。

根据以上讨论，得出如下结论。

（1）质子是中子失去电子后的裸体。

（2）中子是由质子和电子组成，但要和氢区别开来。中子的电子的电离能比氢中的电子的电离能高得多，电子离核的远近也大不一样。中子中的电子一般不参与化学反应，只参与高能量级的核反应，而氢中的电子参与化学反应，电子容易电离成为自由电子。

（3）超导的产生与核内电子的运动和能级有关。核内电子逃逸能低的核，产生超导所需的温度就高，可以通过原子核周期表中不同的位置来寻找超导温度高的元素。对应有些核内电子在低温下极易发射出低能电子，使得该电子成为原子外的束缚电子。这样，原子半径增加了，核外电子束缚力下降了，自由电子更容易在电场作用下运动，因而出现超导现象。当温度升高，开始发射出的电子又回到核内，该原子又恢复原来性质。

（4）多中子原子核，核内电子层的结构较为复杂，根据以前的原子能级图可知，核外电子的跃迁，将以吸收或发射电磁波的形式表现出来，同样原子核的能级图也是通过原子核内电子的跃迁，同样也以吸收或发射高能电磁波的形式表现出来。当极高能量的电磁波照射原子核时，与之相同能级的原子核激发到高能级（亚稳态），处于亚稳态的核子极不稳定，又会跃迁发出高能电磁波。具有放射性的核都处于一种极不稳定的高能态。根据不同原子核的结构和不同的高能态，可产生α粒子、β射线、γ射线等等多种核放射反应。有些处于稳态的核，当受到外界中子辐射等作用后，可使其激发跃迁到亚稳态，核子受激发的能量必须与核能级的能量相吻合。能量太低只能使核外电子受激跃迁。不能使核内的电子受激跃迁。对于氢核，核内没有电子，则它的核就不存在能级。核内中子数越多的元素的核能级图就越复杂。能发射出来的电磁波的种类就越多。

（5）核内电子数与质子数的数量关系。一般情况下电子数少于质子数。核内电子数达到一定程度就会饱和，再增加电子，核的半径将增加，质子对核内外层电子的吸引力下降，甚至不足以保持电子在核内绕核运动而发生跃迁成为β射线。

α粒子（氦原子核）是基本粒子中最稳定的核子之一，稳定的原因是其中的4个基本粒子是类似金刚石的正四面体结构，它的“硬度”最高，在一般外力作用下难以分裂。类α粒子（核子数为4的倍数）都是类似金刚石的正四面体结构，因而是相对稳定的粒子

（6）化学元素周期表

一个原子的核内和核外电子的物理空间没有绝对界限。核内的电子和核外的电子一样，只是处于不同的运动轨道、离核远近不同、能级上有差别，所以很难说哪个能级是核内电子所具有的哪个能级是核外电子的。对核外有多个电子的原子，很难将最里层的核外电子电离出来。原子核内电子和核外电子没有绝对界限。原子由质子和绕质子着高速运动的电子组成，原子内部不存在中子。所谓中子，是最简单的原子。氕也是最简单的原子，它们的组成形式十分相似，是一种同一种物质处于两种不同能级状态。中子中的电子处于极低的能级状态，离核较近；而氕原子中的电子则处于较高的能级状态，离核较远，电离能较小，能参与化学反应。如果给中子以极高能量的电磁辐射，核外的电子也可以跃迁到氕的高能级状态。

10．同位素

同位素是具有相同质子数而中子数不同的一类元素的总称。根据以上结论，同位素应为，在化学元素周期表中处于同一位置而核内电子数（即核内中子数）不同的一类元素的总称。核子数减去核内电子数的差相同的一类元素。同位素是根据化学元素周期表来定义的。

对于原子核周期表，核内不存在中子，只有质子和电子。当核内质子周围电子处于不同能级时，有可能使原子核周期表中不同位置的核子具有相同的化学性质，但核的性质是炯然不同的，因为原子核周期表是按原子核的性质来排列的，在不同的位置核的性质不同。

同位素具有相同的化学性质。在化学元素周期表中是同位素，处于同一位置，但在原子核周期表中就不在同一位置了，虽说它们的化学性质相同，但它们的核性质不同。对于核子数不同而化学性质相同的一类元素，如果核子数每增加一个，相当于核外又增加了一个电子，此电子离核很近，完全不会影响到核外层电子的化学、电离等性质，这样的电子处于极低的能级轨道上，可以近似一个质子与一个电子结合在一起成了一个不带电的中子。所以化学元素周期表中的中子都可以看成是一些离核太近、能级太低、不能参与化学反应的电子，认为这些电子已和质子结合成为不带电的中子。这只是一种习惯看法，事实上它们并没有核质子结合，而只是在离核子很近的轨道上绕核运动罢了，它们对核外电子的性质还是有一定的影响。

11．电子与质子的关系

在宇宙大爆炸的初期，原子核外的电子处于离核较近的轨道上运动，电子的能级较低；宇宙继续膨胀，核子数越来越多，核外电子吸收大爆炸释放出来的能量跃迁到高能级，就这样，电子所获得的能量越来越高，慢慢成为自由电子，在脱离核之前，电子和核子的结合力相当大，以至人们都认为它们是中子，不显电性。随着电子逐步激活，慢慢摆脱核子的束缚，中子也就理顺地变成了质子。随着核的继续分裂，核能进一步释放，电子也就继续获得能量而远离核子，也就是说随着时间的流失，化学元素周期表中的元素，其原子核中的中子数就会越来越少，离核子较近轨道上运动的电子数也会越来越少，直到最后核子周围的电子都变成了自由电子，这时整个宇宙将会弥漫着无数的电子幽灵。如果将成为自由电子后的电子仍然看成是该原子的组成部分，这时原子的体积就会相当大。从某种程度来说，原子体积的变化规律，也在一定程度上反应了宇宙的膨胀规律。如同全息技术，一个原子也是一个小小的宇宙，可由局部变化的现象及规律推演到整个宇宙变化的现象及规律。

12．放射性的指数衰变规律

原子核的放射性衰变规律是，核的衰变数量呈指数规律递减。说明抗裂变背景压力也在呈某一种规律（可能也是呈指数规律）减少，显然这就是宇宙的膨胀速率正以指数规律递减的缘故。宇宙正在膨胀，但其膨胀的加速度是负数，体积仍在不断增加。

宇宙的膨胀导致抗裂变背景压力下降，也必然导致核的裂变将不断进行下去。随着时间的推移，物质的放射性规律是：放射期－稳定期－放射期－稳定期……，这样交替变更的，新的放射性物质会不断产生出来，而这些新的放射性物质正好是前一段时间内没有放射性的较重的元素。物质的放射性按此规律延续下去，直到宇宙膨胀到极点为止。

13．宇宙膨胀过程中光的传播速度

光是物质从高能态向低能态跃迁时的能量释放。光的传播速度随着宇宙的不断膨胀发生相应的变化。在宇宙膨胀的早期，由于抗裂变背景压力太高，光的传播速度也就较低；随着宇宙的继续膨胀，抗裂变背景压力的下降，光受到的约束减小，传播速度也就增加。

如同容器内的水从小孔喷出一样，水的压力越高，喷射的速度越快高，如果保持容器内部压力不变，改变容器外部环境压力，若内、外压差小，水从小孔喷出的速度就小；压差相等时，水也就不能从小孔喷出；若进一步改变内、外压差，并使得外部压力高于内部压力，外界环境中的水或其它物质将会受外界背景压力的作用进入容器内。光的传播速度也是这个道理，原子核的裂变和聚变同样也是这个道理。在宇宙膨胀的不同区域，抗核裂变的背景压力不同，有可能使得某些跃迁不能发生，甚至产生逆转，因而光的传播速度也不相同。

14．太阳系的起源

太阳系的起源理论必须能合理的回答下面所列的几个主要问题：太阳系物质的来源，行星的形成过程，行星轨道特性（共面性、同向性、近园性），提丢斯－波特（Titius-Bode）定则，太阳系的角动量分布，三类行星（类地、巨行、远日行星）的大小、质量、密度方面的差别，行星的自转特性，彗星的起源，地－月系统的起源。

太阳相对于它的公转银河中心运行时约带一点扭矩，所以太阳的自转赤道与黄道（星盘）面有7度多的夹角，所形成的行星自转轴，也不垂直于黄道面。（黄道面：地球绕太阳公转的轨道面。黄道带：黄道两旁各宽8度的范围，日、月、行星都在带内运行）

原初太阳系，不是由太阳和绕太阳运行的行星组成，而是仅为一个原初太阳球。绕银河高速旋转，同时自身也在高速自旋。

处于高速自旋的太阳球外表面的物体，由于受太阳自转的作用，与太阳外表面的太阳大气一同绕太阳高速转动，产生极大的离心力，同时，太阳外表的物体和太阳大气受太阳引力的作用，使物体和大气都束缚在太阳周围。当物体受到的引力和离心力相等时，物体悬浮在太阳大气中既不上升也不下降。

由于处于太阳中心的巨大的原子核在不断进行核裂变，放出巨大的核能。能量和射线穿透太阳大气火焰层进入茫茫宇宙，这时太阳质量慢慢减少，太阳对外表物体的吸引力也随之慢慢减小。从而使得悬浮在太阳大气中的物体慢慢远离太阳，形成在低轨道上绕太阳运行的行星。最早从太阳表面分离出来的行星就是现在离太阳最远的行星。随着时间的推移，太阳将继续演化，有可能还会从太阳表面形成新的行星。

太阳产生新的行星的条件主要有两点：

第一，太阳必须保持高速自转。在太阳外表的物体受到的离心力必须等于或大于太阳对它的引力。

第二，太阳内部必须继续发生核反应。反应产生的能量和射线能透过太阳大气进入茫茫宇宙。使太阳的质量逐渐减小，从而使太阳对其外表的物体的吸引力逐渐减小。

从原初太阳球转化成太阳系的过程，是一个极其漫长的天体演变的过程。太阳最初的产物是冥王星，其次是海王星、天王星、土星、木星、火星、地球、金星和水星，以后可能还有新的行星从太阳中诞生，加入到太阳系行星大家族。

随着宇宙体积不断膨胀，太阳系的体积也随之膨胀，太阳对其周围行星的吸引力将随着太阳的质量的减小和体积的膨胀而逐渐减弱，使得行星慢慢远离太阳，但这个过程极为缓慢。随着太阳与行星的距离增大，行星受到的太阳辐射减弱，行星表面的温度将会下降，下降到一定程度将会破坏行星表面生物的生存环境，也会影响到人类的生存。由于太阳系轻微的天体演变，将会在很大程度上改变人类赖以生存行星环境，使得整个人类社会消亡。

刚刚从太阳表面分离出来的行星，是由太阳内部剧烈的核爆炸喷发出来的带有大量的较重的原子核的集合体组成的，和太阳一样也发生着剧烈的核裂变和核聚变，但行星中心的原子核的质量要比太阳中心的小得多。由于上面所说的原因，随着时间的推移，行星离太阳距离逐渐增大，行星受到的抗核裂变的背景压力下降，有助于行星中心核的裂变，同时行星受到的太阳的辐射热也大大减少。所以，相对太阳中心的原子核来说，行星中心的核裂变很快减弱，行星表面的温度很快下降。从以上的分析容易得出，太阳和行星中心的温度肯定要比其表面温度高。

刚从太阳表面诞生的行星，在绕太阳运转的同时，受到太阳表面强烈的太阳风的扰动，使行星产生一定程度的自转。由于产生的行星大小、时间，以及受到太阳风扰动情况不同，行星自转频率不同。

绕行星运转的卫星的产生与绕太阳运转的行星的产生的情形和条件一样，也就是行星具有自转和行星中心发生着核裂变这两个条件。由此类推，卫星也可以有围绕其运转的更小的卫星。所以，可以推断，质量越大、自转频率越快、核裂变越剧烈的太阳、行星和卫星，产生其子星的可能性就越大、数量也越多，我们从现代天文观测数据可以得到很好的证明。

产生行星条件的计算。设太阳表面的重力加速度为g1，离心加速度为g2，所以有

式中G=6.67*10-11

M=1.989*1030kg

R=6.98*108m

w=2.865*10-61/s

则

现将太阳系行星及卫星的数据列表如下

表－1太阳系行星参数表

从以上计算和表－1知，g1/g2越小的天体，所具有的行星或卫星数就多，从某一个方面说明了行星或卫星是天体高速自转产生出来的。太阳表面引力远大于离心力，说明在近一段时间内太阳将不会产生行星。在保持太阳半径不变的情况下，太阳质量必须减少到一定程度时，太阳才有可能产生新行星。但是，随太阳质量的减少，将会伴随太阳半径和自转角频率发生变化，所以，可以通过计算，得出太阳再次产生行星的时间，以及产生行星时的角速度、质量和半径。

计算得出，只有在太阳赤道附近的物质所获得的离心力最大，所以行星总是在太阳直道附近诞生，在太阳的两极不可能诞生行星。

刚刚诞生的行星由于受太阳风的剧烈扰动，行星的公转轨道面与太阳赤道面有一定的夹角。

我们所在的银河系属旋涡星系，漩涡星系的诞生与与太阳系类似。原初银河系没有旋臂，仅为银河核球。由于核球高速自转和发生剧烈的核裂变，核球逐渐分裂和质量减轻。处于赤道附近的原初恒星开始形成。随着银河核球的质量减少，原初恒星慢慢远离银河核球，在远离过程中，恒星公转周期增加、速度减慢。由于恒星的诞生的先后顺序，从而形成离银核近的比离银核远的公转周期快，形成按先后顺序排列的角频率逐渐变慢的渐开式恒星排布。

设银核质量为M，原初恒星质量为m，银核表面半径为Ro银核自转角速度为Wo。

当原初恒星所受的引力和离心力平衡时，

上式为原初恒星绕银核的公转角频率。

由于核反应，银核质量减少了M1，因引力的减小而使原初恒星逐渐离开银核，重新寻找新的平衡轨道，设新的平衡轨道半径为r，公转角频率为W，这时有

显然，恒星绕银核的角频率随着它离开银核的距离的增大而减小。由于银核产生了数以千万计的恒星群，形成有连续的按一定规律排开的渐开式旋涡星系。

物理学范文第4篇

*物理学会成立于1978年，目前在全疆约有个人会员近300人，团体会员5个，现任为第五届。现任理事长为常爱民，副理事长有张军、李体莲、孟宪文，秘书长为欧芒。学会挂靠单位为中科院*理化技术研究所，办公地点在中科院*理化技术研究所内。联系通讯方式：

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工作综述

一、学会机构与组织工作

*物理学会于*5年进行了换届改选后，今年在学会组织机构工作方面，没有变化。召开理事会两次，进行了学会工作总结和年度工作计划讨论等。正常按时完成了学会法人变更手续和学会年检工作。

学会自去年开始按照中国科协及中国物理学会的要求，进行学会个人会费的收缴工作，虽然工作由很大难度，但在学会工作人员的积极努力下，又有部分会员缴纳了个人会费。虽然距离学会当初的要求还相差很远，但我们认为，只要坚持下去，就会在提升学会会员的责任感的同时，变成会员的自觉行为。

二、科学技术普及活动（含青少年科技竞赛）

举办两次全疆范围的物理竞赛：

首先于*7年4月举办了全国应用物理竞赛*区竞赛，参赛对象为全疆初中生（初三）。共有约13*名学生参加，学会报名费收入约8.9万元，竞赛支出8.9万元。

之后于*7年9月～10月举办了中国第二十四届高中物理竞赛*赛区竞赛，参赛对象为全疆高中优秀生。本次竞赛全疆共有10个地州市及5个兵团师的约3300名学生参加，经预赛筛选，约160名优秀生参加复赛（理论），通过理论成绩，选出40名学生参加实验竞赛。理论及实验成绩总和的前20名为一等奖，其中前6名代表*参加11月份的全国决赛。复赛理论成绩的前80名（除去一等奖获得者）为二等奖获得者。三等奖为初赛成绩的前150名（除去一、二等奖获得者，同时三等奖在一定程度上考虑了地区及参赛人数的平衡性）。在全国决赛中，我区彭骋、迟敬人同学获二等奖，另外4位同学获得三等奖。学会报名费收入约5.7万元，竞赛支出5.4万元。

暑假期间，组织了中学物理实验培训活动，约160余名学生参加。

科普活动：

学会配合*分院系统以“倡导科学精神，促进和谐发展”为主题科技活动周，动员我会会员在5月20日－26日*理化所向社会公众开放期间，先后接待中小学生及社会公众参观近2*多人次。在此期间，利用科普展板（70余块）、科学家讲解和咨询等形式，对参观者进行了相关科学技术知识的传播普及。此外，在科技活动周期间，准备《数字化生存》、《纳米材料与纳米技术》、《神秘的原子核》等科普报告。先后去七十中、一中、兵二中、实验中学、三中、八一中学、三十六小、科学院子校等作了八场科普报告，听众人数近到四千人。整个科技周的活动，受到社会各界的广泛关注，*日报、新华社（*站）、经济报、乌鲁木齐晨报、电视台、广播电台等多家媒体，对开放活动给与的积极的报道，取得了极好的社会效果。此次科技周中，我学会共有十余位会员参与其中工作，总计投入约39人日工作量（含研究生）。

9月15日，学会配合参加了自治区科协组织的以“节约能源资源、保护生态环境、保障安全健康”为主题的大型科普宣传活动，组织了数块展板，宣传了相关的科普知识。

三、其他

物理学范文第5篇

关键词：物理教育；科学方法；意义准备

科学方法教育在物理教育研究中始终是一个重要的课题，无论从当前的课程改革的实践还是从提升民族的整体素质的角度来看，做好物理科学方法教学工作，都具有鲜明而深远的时代意义。然而，反思我们过去的教育，却存在着许多不令人满意的状况：教学过程中没有令人产生震撼感觉的突发奇想；没有对知识的演进进行提示性的剖析；对某些前人曾有的谬误也只字不提；在学校实验课堂中，所做的实验就是去证实那些业已摆到面前的、且早知如此的实验；我们对兴趣和方法所进行的探讨也难以得到应有的鼓励。实际上，多年以来在进行物理教学的过程中，教师都在自觉或者不自觉地进行着某种物理学思想和物理学方法的教育，而造成以上弊端的主要原因就是对科学方法缺乏较深入的教育实践研究。

美国著名的认知派教育心理学家奥苏伯尔在他的著作《教育心理学：一种认知观》（EducationalPsychology:acognitiveview）（1978年）中，认为教学的组织不能只考虑学科知识的逻辑体系，也要考虑学生的生理特点和心理发展特点；同时，基于发展心理学的研究，课程与教学论专家也形成了一个共识：课程与教学应当建立在学生的认知基础上，要考虑并且符合学生的认知特征，以此为基础来开展教学，使科学方法教育与学生的实际状况相吻合。因此，鉴于不同年龄阶段学生的认知发展情况不同、心理素质的成熟状况不一的实际，应该分阶段、各有侧重地对他们的科学方法的培养提出要求。正是从这个意义出发，本文拟对科学方法进行探讨性的教育分类，以期为教育工作者提供一个可遵循、便于探讨的科学方法分类体系，在此基础上提出科学方法教育的策略构想。

一、中学生科学方法发展状况分析

仅以归纳推理法、演绎推理法和逻辑法则的学生认知状况为例，对以下几个年级（年龄段）的调查取样比较，我们便能发现在不同时期青少年的差异，[1]见下页表。

这里的得分率的高低说明一个问题，即如果训练得法的话，那么在某阶段得分率较高的项目可能就意味着训练时间已经迟于该类别方法的开发最佳期；如果得分率较低，就有可能是该项目的训练符合或者尚早于该开发期。同时说明，青少年的心理发展是呈现递进性和可塑性的，而且进一步的研究表明，特定的科目（如物理、几何）针对某种科学方法的掌握具有显著作用。考虑到中学生的认知心理发展的渐进性，从教育角度有必要对科学方法进行客观的科学的教育分类，以此来加强科学方法教育的操作性和研究性。

二、科学方法的教育分类定位

在整个教学体系中，学生和教师是一个密不可分的有机整体，因此我们可以着眼于这两个维度──学生学习内容维度和教师品质维度，把科学方法进行有针对性的定位。从这个意义上说，无论是具体的科学方法，例如观察法、实验法，还是普遍意义上的诸如哲学的科学方法，都会因为教学时机的不同，被定位在不同的分类体系中。决定科学方法分类体系的简单图解如下。

（一）维度说明

学生学习内容维度，包括学生在观察科学现象、形成科学认识、认识科学规律以及分析解决科学问题的过程中，所涉及的认知结构以及有关知识内容和科学方法基础的准备程度等。表现在学生已有的科学方法的基础，相关基础知识的储备，心理素质的成熟状况，等等。

教师品质维度，包括教师教学方式的灵活性、知识的准确性、掌握教学时机的及时性、批判性和独创性等，是教师素质的重要因素。表现为教师对学生的了解程度，教学设计时，能够审时度势，统观整个教学时机，针对本单元（节）提出具体的科学方法目标，并能够抓住进行科学方法教学的最佳时机。

对于学习环境因素（包括教材、教学设备和教学环境等），它们相对而言是静态和稳定的。上述两个维度的范围在不断地扩充，其结合程度代表着科学方法教育实施效率的高低，从而也决定着对于一种科学方法进行不同的教育分类。

（二）由这两个维度的结合点和结合度所产生的教学时机

1.泛基学习类。这是指每个正常儿童能够很容易接受的、广泛存在于头脑中的科学方法。它的教学实现无需特定的知识储备以及固定的教学场景的制约，而是常常能够很容易被学生接受的科学方法。例如，解决问题时经常用到的唯物法、运动法等基本的科学方法。

2.渐进加强类。这里的“渐”并非是随着时间的推移的“渐”，乃是依学生的知识基础的发展、心理成熟状况的演进的“渐”。

以观察法为例，物理教师很关心在物理教学中发展学生的观察能力，观察法是物理教学中出现频率极高的一种科学方法，科学的观察法至少有两个要件：

（1）要与“思”结合，只观察不思考只能叫做“看”；

（2）要以“量”定论，反复观察才能防止以点盖面。此时的观察有“观测”的要义。[2]

鉴于这两个条件，致使我们对各种观察法（长期观察法、精细观察法、归纳法、对比法等方法）进行不同的分类定位。在低年级（例如初中阶段），物理教师针对学生的知识含量较低及心理状态不成熟的实际情况，要把教学重点落在“仪器和简单现象的观察”的层次；而在高中阶段及日后继续学习和深造中，应该把“随时间和空间而展开的观察和在观察中进行的正确质疑”的层次作为重点的教学内容加以训练。

又如，常见的概括方法鉴于学生的维度，在不同时期（时机）可分为：

（1）低水平的概括，即没有经过思维的积极加工，仅凭直观的观察进行的。如钟摆的摆动、水上浮标的浮动、蒸汽机活塞的往复运动等概括为振动现象。

（2）理性概括则是一种高级水平的概括，它的形成离不开学生的积极思维和对有关内容的深刻了解，方能对事物的本质进行深层次的概括，使研究对象更加纯化和简约。如圆锥摆、飞车走壁、火车转弯、飞机水平盘旋等，虽然这几种情景大不相同，但是较高层次的归纳整理可以概括为：上述物体的运动均受到相同情况的力的作用，合力（向心力）均指向圆心。

三、科学方法教育策略分析

（一）学生维度的意义准备

从学生的维度来看，科学方法在学生的头脑中的形成和发展过程中，一个重要阶段就是对科学方法进行卓有成效的意义准备。所谓意义准备，就是指学生在从事新的科学方法学习的时候，原有的物理知识水平或者心理发展水平对新的科学方法的适应性。在一个人的头脑中，科学方法的认知结构是由或多或少有组织的、稳定的概念、观念和方法组成的，这一组织的性质是分层次、分阶段的，按包容性逐渐下降的方式进行的，从而促使科学方法的意义学习具有使未分化的领域逐渐分化并获得增长的机制。教师对学生现有的科学方法的掌握情况进行初步的摸底、调查之后，就可以避免把本来富有潜在意义的科学方法的材料当做机械的东西来教，最终使意义学习产生功效。以即时速度为例，我们在学习的时候，是从平均速度过渡到即时速度的，即把一段的平均速度无限地缩小，直至这一小截线段与一点几乎无异时，平均速度就变成即时速度了。教学中，鉴于学生的思维水平和心理成熟状况有限，我们所运用的科学方法──微元法，在此可不必明确提出，但应当通过“s-t”图线或者“实验研究”给学生创造进行微元法学习的条件，为日后的教和学做好了应有的准备，当我们学习匀速圆周运动时，就可以利用微元法对向心加速度的具体公式进行准确推导和计算了，这时的物理科学方法教学也就成为了真正的意义教学。

（二）教师维度的两个确保

科学方法作为一种思维领域的知识，有其教学的特殊性，为有效地实施科学方法教育，教师在提高自身品质的同时，应该最大限度地培养和发展学生的积极性。科学方法是通过人类前赴后继、日积月累的努力所获取的，随着科学的不断发展，科学方法也在不断地得到丰富和创新。而对于学生来说，凡是通过自身的努力所取得的对科学方法的认识都应该得到鼓励，如布鲁纳所说：发现不仅限于寻求人类尚未知晓的事物，确切地说，它包括用自己的头脑亲自获得知识的一切方法。因此，为使学生在科学方法方面顺利发展，教师要确保两个条件──两种自由。

其一是内心的自由。

表现为鼓励学生在思想上不受权威和社会偏见的束缚，能够自由思考。这种自由是大自然难得赋予的一种礼物，也是值得个人去追求的一个目标。在课堂教学中，教师应当让学生在充分自由的空间中积极发现并总结获取知识的方法。对于学生凭着自己的潜能跳跃起来能够得着的，教师要放手让学生尝试，让学生经历知识和方法的重构过程，自由选择自己喜爱的学习方式完成学习活动，教师不可“越俎代庖”。

其二是交换的自由。

学生在课堂内外都会有一些个人的观点和解题方法，姑且不论其正确与否，我们都应该准许发表、交流，并且能保证他们不用顾忌发表的后果，诸如遇到讥讽、嘲笑等。我们的学校、教师和社会不但要减少负面作用，还要通过“权威”来减少学生在这方面的精神负担，支持和鼓励学生的独立思考和大胆质疑。这就要求教师应该具有广纳博采的气度，能够正视新情况、新问题、对这些问题和解决方法进行深层次的思考，最终能发展学生创造性地解决问题、在变化了的条件下也能独立地解决面临的新问题的能力。

参考文献：