導語：如何才能寫好一篇量子力學的現實意義，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】量子模型 最優組合選擇 金融投資

一、引言

金融市場是一個龐大而復雜的系統，對金融市場的研究的歷史已經很長，過去的金融學家認為金融市場是一個隨機市場過程，在這種隨機環境下，如何進行最優的資源配置，以實現最有效的目標，獲得高效、方便實用的投資組合，不管對于個人投資者還是大型的金融投資機構都是必不可少的。隨著經濟全球一體化步伐的加快，可以投資的資產種類日益繁多，交易方式也日趨多樣化，這些都會對最后預期的總財富產生一定的影響。因此，當金融市場的這種不確定環境變得越來越復雜的時候，人們對投資組合選擇的深入研究，才具有更加重要的理論意義和現實意義。

19世紀初，Bachelier就開始研究金融市場的理論體系。但是金融市場系統的理論研究是從20世紀50年代初期開始的，1952年Markowitz發表了資產組合選擇理論，1964年Sharpe建立了資產定價模型，之后1973年Black和Scholes與Merton期權定價理論以及1976年Ross的套利定價理論等，他們所應有的工具基本上是經典理論中的一些方法，之后現資組合的研究大部分都是圍繞Markowitz投資組合理論而展開的。隨后量子理論從不同角度被引進到金融問題的研究中來。1998年Ilinksi采用量子場理論來描述了金融市場的動態變化，他運用場理論推導了資產價格和資金流動的速度隨時間演化的方程。之后，Schaden做了進一步的研究，他他運用市場投資者持有的總資產數和總現金作為基矢來構造金融市場的狀態空間，金融市場的不確定性由態矢迭加原理來刻畫。然后，陳澤乾教授從量子力學的角度用Maxwell-Boltzm統計重新推導了著名Cox-Ross-Rubinstei期權定價公式，還用量子力學中的Bose-Einstein統計得到了一個全新的期權定價公式。這些都表明在理論上存在著關于金融市場的和諧的“量子理論”――量子金融。

二、單期資本市場中量子模型下的最優組合問題

在數學上，量子是用復Hilbert空間來描述的，假設單期金融市場遵循某種量子統計規律，可由量子概率空間（Cn，ρ，B+S）來描述，其中ρ代表一個定態，B代表無風險資產，S代表風險資產。假設該金融市場有d+1種長期證券，其中第0種證券為無風險證券，另外d種證券為風險證券，一般情況下，我們把這個金融市場經濟記為（B，S）市場，其中S=（S1，S2，…，Sd）。

假定單期資本市場（B，S）是由一種無風險的證券價格B=（B0，B1）和d種風險證券價格S=（S0，S1）構成的，其中B0>0，S0>0，并且B1=B0R，S1=S0A，R>0，A是一個自伴算符列，且Aj滿足Ak=■λjkEjk，k=1，2，…，d，Ejk是Ak取值λjk的投影算子。

下面我們就來運用馬科維茨資產組合理論來研究量子金融市場的最優組合選擇問題。

假設投資者投資于風險證券的比例為ωj（j=1，2，…，d），根據馬科維茨模型中的假設條件，我們可以寫出約束條件：ω0=1-ωT1，其中1=（1，1，…，1）T。若給定收益b，其期望收益為：ωT（μ-R1）=b-R

風險資產組合的方差為：σ2（ωTA）=ωT∑ω

金融市場中的投資者所要求的最優投資資產組合必須要滿足下面條件之一：

（1）在預期收益水平確定的條件下即ωT（μ-R1）=b-R，求使得風險最小的ω。

（2）在風險水平確定的情況下σ2（ωTA）=ωT∑ω=σ，求使得收益最大的ω。

這兩個線性規劃問題是等價的，都能得到最優的投資組合選擇。下面對條件（1）用數學語言表示出來：min■ωT∑ω

s.t. ωT（μ-R1）=b-R

對ω求偏導數得：ωb=■ （1）

此時，資產組合的方差為：σ2（ωTA）=■

（1）式可以表示為在（b，σ）平面上的兩條直線，但是向下傾斜的直線是沒有研究價值的，因為金融市場中理性的投資者根本不可能選擇在同等風險下收益較小的證券投資組合。因此（1）式可以變形為下述直線：b=R+σ■ （2）

（2）式表明，如果量子金融市場存在無風險的資產，且在證券組合投資收益為b的條件下，風險最小的投資組合的風險為σ，則（b，σ）滿足（2）式，即（b，σ）在一條直線上。換句話說，在這種條件下，滿足最小方差的證券組合是存在的，與之相對應的證券組合就是最小方差證券組合。

綜上所述，如果在量子金融市場中存在無風險資產時，那么在給定證券組合收益的情況下，我們所求得的最小方差證券組合，其標準方差與收益滿足同一直線方程。這一直線的經濟意義很明顯，單個資產或組合資產的期望收益率由風險測度指標標準差來決定;風險越大收益率越高，風險越小收益率越低。因此，我們不能輕易下結論說隨即模型完全可以反映金融市場的不確定性，在一個量子金融概率空間中，我們用自算符來描述金融資產的價格變化，也許更符合金融市場資產價格的演化規律，從而讓我們的金融投資組合選擇更加精確，更加合理有效。

參考文獻：

[1]Feynman R P等著，張邦固等譯.量子力學與路徑積分[M].科學出版社，1986.

[2]李樹德.量子金融（英文版）[M].世界圖書出版社，2000.

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歷史悠久的傳統課堂教學模式普遍采用板書的方式，近年來，這種教學模式常常與啟發式教學和討論式教學相結合，達到提高學生學習興趣、提高學生思辯能力的效果。這種教學模式能使上課教學內容條理清晰，重點突出，便于課堂的復習與總結，在教學過程中發揮中重要作用。但是，在這一種教學模式中，由于在板書過程中需要大量的時間，特別是一些圖形、圖表等復雜結構的板書，導致上課講授內容太少，跟不上上課內容增加的步伐，同時，由于板書浪費了太多的時間，從而導致與學生的互動與交流減少，導致上課效率降低，不利于高素質人才的培養。而隨著科學技術的發展，幻燈片、投影儀、計算機、以及相對應的各種教學軟件相繼研發出來并在高校中廣泛使用，這些設備和相對應軟件結合，能夠將圖畫、文字、語言、可視電影、動畫等有效結合，從而導致上課內容生動、有趣，而且導致上課的知識容量增加；同時，能節省大量由于板書浪費的時間，進而導致上課時能騰出更多的時間來和學生交流和溝通，從而導致上課效率大大提高。

目前，多媒體教學模式已經在高校中大量應用，大有完全代替傳統教學模式的趨勢。誠然，合理使用多媒體教學，確實可以大大大學物理的教學效率。研究表明，合理利用現代化教學媒體，能使學生學到比目前多三倍的知識。但是，現在的高校教學中，很多老師過度依賴多媒體教學，忽略傳統教學以及板書的作用，板書隨意書寫，有的老師甚至一節課沒有一個字符板書在黑板上，僅僅照PPT過一遍。

經過一段時間實踐表明，完全利用多媒體教學，忽略傳統的板書教學模式，教學效果并不明顯，甚至會打擊學生的學習積極性，主要表現在教學速度過快，前面的還沒聽懂，后面的新知識就來了；從而導致雖然上課的內容豐富了，但是學生對知識點的掌握不扎實；或者前面的只是剛剛掌握好，過一會兒后就忘記了。在本期的大學物理教學過程中，我們對傳統板書教學與多媒體技術的結合進行了多種模式的探索，我們的探索表明，在大學物理的教學中，要把每節課的重點，特別是公式、定理、定律等詳細地列舉在黑板上，特別是一些重要公式的推理過程能在黑板上詳細地帶領學生一起推一遍，這對公式的理解特別有用。同時，每節課的重點知識板書到黑板上之后，在本節課中一定要保持不被抹掉，以便學生在后面新知識的學習時忘記前面學的知識點時能及時回過頭來隨時復習。而對于一些具體的例題、模型、物理實驗、歷史物理典故等可以通過多媒體展示出來，以豐富上課內容，激發學生學習興趣。通過傳統上課模式和多媒體技術的有效結合，經過一段時間的時間后，學生的反饋很好，包括對大學物理知識的理解，對大學物理的學習熱情等有了顯著提高。

二、基礎知識的傳授與前沿科學研究探討相結合，培養學生的綜合素質和創造能力

長期以來，中國的傳統的教育以“傳道、授業、解惑”為主，特別注重于知識的傳遞與記憶，注重于知識的理解。在大學物理教育方面也傳承了許多歷史積累下來的慣性思維，例如基本公式、基本定義的講解，然后大量題型的訓練。誠然，這些訓練對于大學物理基礎知識的理解和鞏固，對于培養學生扎實的大學物理功底有著非常重要的意義。然而，在當代社會，除了要培養學生扎實的基本功外，還需要特別注重創造性思維的培養。對大學生進行創新思維的培養的途徑有很多，而在大學物理教學中把大學物理與科技前沿相結合，把反映當代科學技術發展的重要成果和新的科學思想引入大學物理課堂，同時，老師在自身的科研經歷和研究過程中鼓勵和引導學生參與，這對培養學生的思辯能力、帶動學生的學習愛好、提高學生自主學習能力、培養學生的學習熱情，特別對于培養學生的創造性思維能力，有著非常重要的現實意義。

從2010年秋季開始，我們在機械設計制造及其自動化、汽車服務工程、信息與計算科學、物流工程、生物工程、高分子、林產化工等各理工科專業的教學中將最新的科研動態滲透到相關的大學物理知識教學中，例如，在講到《大學物理》第16章量子力學基礎時，我們把最新的前沿科學低維結構中量子熱導、量子電導知識滲透到其中，并將我們正在進行的科學研究，包括目前低維量子體系中熱、電輸運需要解決的理論問題、我們的研究方法、研究內容、正在主持的課題介紹給大家，同時，把正在研究的問題中急需解決的關鍵核心問題介紹給大家，引導學生思考，在這些問題的引導下，開展撰寫“小論文”的教學課外活動，引導學生開展第二課堂。通過學生課后查資料，自主參與調研，主導思索，把自己的想法和構建的解決方案在一段時間后集中在課堂討論。通過這種教學模式的實踐，結果表明，學生的學習積極性得到了提高，激發了學生對新知識的求知欲，特別是通過這種與前沿科學研究相結合的教學模式，提高了學生研究問題、解決問題的能力，從而提高了學生的創造能力。

三、結束語

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另外，新型的量子計算也給數學密碼體制帶來了前所未有的潛在威脅。1994年PeterShor發現了第一個具體的量子算法'Shor量子分解算法的時間復雜度為D(刀2(109開)(10皿。朗))，它在設想的量子計算機上可以用輸入的多項式時間分解大數質因子，因此它給RsA等公鑰密碼系統的安全性提出了嚴峻的挑戰。1996年Grover發現了非結構化數據庫源于聯想網御神州專家新論搜索的Gmver迭代算，量子Grover搜索算法的時間復雜度為D(／Ⅳ)，它有可能解決經典上所謂的NP完全問題。

2007年11月，加拿大D—wave公司宣稱研制成功28量子位的量子計算機系統；2008年12月，又宣稱成功研制了128量子位的量子處理器。業內科學家們預測，到2020年左右量子計算機將進入實用階段。假如1024個量子位以上的量子計算機研究取得實質性突破，那么256bit甚至512bit的對稱算法將不安全，RSA，ECC等非對稱密碼體制也將不安全。目前的私鑰密碼體制，公鑰密碼體制等都將面臨更新換代的“困境”。因此，研究可以抵抗量子計算等高性能計算攻擊的新型密碼技術體制勢在必行。

根據Shannon信息論原理，如果隨機密鑰的高速在線分發問題能夠有效解決，那么利用一次一密亂碼本(OTP)就可以解決數據傳輸的完全保密問題。但是隨機密鑰的高速在線分發面臨著一系列技術難題或者瓶頸(因為為了確保密鑰安全，需要采用復雜的加密手段和安全協議，限制了密鑰分發的速率；另外，密鑰的安全性也得不到完備性證明)。而量子通信系統可以解決隨機密鑰的高速在線保密分發問題，為0TP的廣泛應用提供了技術可能性，進而可以解決數據傳輸的完全保密問題。基于這樣一個亮點，量子保密通信特別是量子密鑰分發技術(QKD)得到了許多國家的高度關注并得到了快速發展。

目前，QKD作為一個物理上安全的保密體制，其實用化已是一個明顯的趨勢。2004年，華東師范大學在國內首次實現了QKD原理樣機吼2005年，瑞士IDQmntique公司和美國MagQ公司都推出了商用QKD系統產品。2005年，美國BBN公司在DAPAR的資助下構建了6節點的實驗網絡。

2008年，歐盟sECoQc組建了7節點的演示網絡。2009年。中國建設了8節點的“最子政務網”?？梢哉f，國內外對量子密鑰分發技術的研究已經進入了工程實現的關鍵時期，目前已經沒有產品化的技術障礙，其應用基本上取決于市場。目前世界上最好的實驗記錄是：無中繼通信距離l87km，在線分發密鑰的速率lMb／s以上。

1技術原理和特色

根據量子力學原理，微觀世界遵循Hd‘規berg測不準原理和量子不可精確克隆定理。量子態測不準并且不能精確復制，這意味著，通過竊聽將不能得到確定的有效信息，也不能進行重復測量。更重要的是，任何針對量子信號的竊聽都將不可避免地留下痕跡，這為在線檢測竊聽提供了可能。量子態測不準導致的直接結果是任何人都不可能進行精確測量，從這個角度來分析，量子信道是“絕對安全”的；但是這種“絕對安全”是無意義的，因為從中得不到有效信息。合法通信雙方為了提取在量子信道中傳輸的量子信息，必須依賴附加的條件，即必須借助經典信道進行輔助信息的交互，比如竊聽檢測所需要的交互信息必須通過可信輔助信道來傳送，這也決定了量子通信與經典保密通信之間的互補關系。

量子信息是經典信息在功能和性能上的擴展，量子通信系統具有經典通信系統所具有的功能以及經典通信系統所不具有的新功能(比如在線竊聽檢測)。如果采用一組正交態對0和l進行編碼和通信，那么通信雙方能夠進行確定測量，因此完全可以實現經典通信系統的數據傳輸功能。當然，這種應用與經典通信系統相比較并沒有特殊的優越性，因此在大多數情況下，量子通信是指基于量子測不準條件下的量子保密通信。

1.1量子密鑰分發

QKD基于Heisenberg測不準原理和量子不可克隆定理，其完全保密特性得到了證明。因此，至少在理論上，基于量子密鑰的oTP能夠解決通信數據的完全保密傳輸問題又因為這種綜合應用具有體制上的簡潔性、理想的完全保密性和簡單的軟硬件實現性能等，代表了密碼系統發展和升級換代的一個趨勢。

如果QKD在密鑰分發速率方面取得了重大突破，比如達到50Mb／s，甚至達到1Gb／s以上，那么基于量子密鑰的oTP就能夠實現保密語音通信、一些重要數據的實時保密通信等，并且這種應用不存在所使用密鑰或者密碼算法可能存在安全漏洞的隱患。這種系統應用無疑對現在的保密通信體制是一個極大的挑戰!當然，尋找QKD在現代保密通信系統中的應用切入點是當務之急。

1.2量子身份識別量子身份識別是基于量子態身份信息的物理安全的身份

識別方案。量子身份識別信息是量子態，具有唯一性和不可復制性，這從根本上消除了身份信息被假冒或者事后否認的可能性。在量子計算條件下，如何利用量子態身份的唯一性和不可復制特性實現完全保密的量子身份識別具有非常重要的意義。一方面，這種方案不需要事先共享短密鑰，可以增加系統的可用性另一方面，量子身份識別信息基于量子態，具有唯一性和不可復制性，可以從根本上解決其安全問題。

但是，由于量子身份的重復使用等技術難題導致量子身份識別研究進展緩慢。

1.3量子保密通信體制

研究表明。QKD并不是量子保密通信的必要條件，因為人們已經發現不依賴共享密鑰的量子保密直接通信方案110J，這也可能意味著未來的量子保密通信體制的安全性將可能不再依賴共享密鑰。但是，這并不影響QKD在一定時期內得到廣泛應用。量子保密通信在同時解決竊聽檢測、身份識別和信息保護等問題的條件下，將形成一個完備的保密通信體制。量子保密通信不依賴復雜的數據加密算法(當然，信息的本地存儲保護等依然需要安全的數據加密算法)，量子系統設備不，因此量子系統具有通用性，所有用戶的系統配置和功能可以做到完全一致，不存在系統分級和使用多種密碼算法等技術問題，因此可以說不存在互聯互通的技術障礙，它能使任何擁有量子保密通信終端的用戶之間實現完全保密的通信，這是目前的保密通信系統所不具有的功能。這種性能在保密通信中具有非常重要的作用。對于量子糾纏系統來說，由于糾纏粒子之間存在不受空間限制的關聯性，并且可以實現隱形傳態，似乎利用這種現象可以突破經典通信的距離極限，但這是不可能的。因為糾纏粒子之間的通信依然依賴經典信息交互，即在進行基于糾纏的測量之后還必須通過可信經典信道進行相關測量信息交互之后，才能實現兩個糾纏粒子之間的通信，這也是量子糾纏不能實現超光速通信的一個關鍵原因。因此，在目前的量子通信模型下，量子通信在深水、深空通信中并沒有明顯的技術優勢，也很難突破經典通信的水下和深空通信的距離和速率極限。毋庸置疑，探索如何在新型的通信模型下突破經典通信的極限，無論是對于理論創新還是對于國防軍事通信安全等都是非常有意義的。

2基礎研究與應用趨勢

在QKD技術快速發展并日趨成熟的今天，量子保密通信體制還處于初級階段，量子保密通信系統由于系統自身的不穩定性會造成一定的長期誤碼率(比如量子信號的調制解調過程和單光子探測器暗計數等都會引入一定的誤碼，這些誤碼在理論上無法與非法侵入所引起的誤碼進行區分)，如何克服這些誤碼的影響還有待于進一步解決。另外，QKD的應用研究和量子保密通信基礎理論研究依然是量子保密通信體制研究的重點，其發展趨勢可以概括為：

(1)高速量子密鑰分發系統與應用研究。對基于單光子實驗方案進行改進和完善，提高系統的穩定性和效率，并進行QKD系統產品的研發。對基于量子糾纏、隱形傳態等量子特性的實驗方案進行深入研究，研究如何設計性能穩定的QKD系統并在通信距離和通信效率上取得突破。

(2)量子保密通信基礎理論。研究新的量子密鑰分發、量子保密直接通信、量子身份識別、量子比特承諾協議等，完善量子保密通信體制理論研究量子保密通信網絡的基本架構、工作原理和實現方案等：研究任意節點之間的互聯互通機理以及針對量子保密通信網絡的專用路由技術研究量子保密通信網絡與光纖通信網絡之間互聯互通技術。

目前，量子保密通信的實際應用進程直接取決于市場需求和量子技術的發展。量子保密通信系統的關鍵技術主要包括：量子態的制備、分發和探測技術；量子系統穩定性和抗干擾解決途徑；與光纖網絡的兼容性等。

隨著單光子制備、量子存儲和探測技術以及光纖傳輸等相關技術的進一步發展，量子保密通信將在國家重要領域內的通信保密中扮演一個非常重要的角色。短期內，QKD可以從根本上解決密鑰的高速在線分發問題，為oTP的廣泛使用提供一種可行的技術途徑?；诰白用荑€的oTP可以用于保密電話網、保密數據網等，實現各種數據的一次一密加密，確保數據的完全保密傳輸。中長期內，能夠同時解決竊聽檢測、身份識別和信息保護的量子保密通信技術，可以提供一個完善的通信保密解決方案。

3應對策略探討

為了積極應對QKD和量子保密通信技術可能帶來的影響，并為相關技術發展創造良好的氛圍，促進量子保密通信技術的應用推廣，及時采取科學的應對策略非常必要。根據對國內外量子通信研究現狀和趨勢的綜合調研分析，結合國內的實際情況，以下對策或策略具有一定的代表性和較大的參考價值。

(1)信息安全形勢嚴峻，積極進行技術儲備，有備無惠。近幾年，一些典型的經典密碼算法不斷被破譯或被發現存在致命漏洞，網絡計算和量子計算等高性能計算技術快速發展給經典密碼算法帶來前所未有的沖擊和挑戰，經典通信保密體制面臨更新換代的抉擇。而量子保密通信技術代表了一個實際可行的新型技術方向，代表了未來信息安全市場的一個新方向。在積極探索量子保密通信體制的同時，尋求量子技術與經典技術的“融合”，促進這種新型保密通信系統的應用具有十分重要的現實意義。

(2)潛在資源需要整合，潛在市場需要發掘和培育。最子保密通信技術在保密傳輸方面有著十分明顯的技術優勢。其中短期應用前景十分明確，長期推廣應用趨勢不可逆轉。但是，量子保密通信是一個綜合交叉技術學科，系統核心技術需要多學科專業人才聯合進行技術攻關，但是目前國內相關研究主力依然集中在高校，基本上還處在“單兵作戰”的狀態，還不能形成具有核心競爭力的產品研發平臺。

美國MagiQ公司的副總裁AndrewHammond估計QKD短期市場份額將達到20億美元，在不久的未來其市場份額將達到10億美元／年。在今后幾年內，國內的市場份額派工流程與安全知識庫緊密相關，在故障處理時從安全知識庫中提供專家經驗和歷史資料進行參考，在派工處理完畢后的反饋又放入安全知識庫中作為下次事件的歷史資料。安全知識庫包括安全知識文章、漏洞庫，補丁庫、事故案例庫等。

3.1報告報表網絡安全管理系統具有強大的事件分析報告和安全趨勢

報告系統。能夠收集和整理所有的安全事件報告，整理分析，產生針對不同閱讀者的專業安全報表。安全報表能夠將一段時期內的整體安全狀況、攻擊來源、攻擊方式、攻擊目標、最多的和最少的攻擊排序、IP子網攻擊、IP子網攻擊目標、設備類型、事件警告類型、事件狀況類型和事件的嚴重性等等做出專業的分析報告。

3.2趨勢分析趨勢分析指依據網絡安全指標策略體系，將多源安全事

件經編碼格式標準化、歸并關聯等處理后，進行安全指標映射與態勢數據生成，并借助多種可定制可視化視角而展現出來的網絡總體安全狀態和發展趨勢。經過對安全事件、審計日志和一些輔助信息的分析，能夠生成實時態勢報表、態勢告警、態勢預案等安全態勢分析報告，對總體的安全建設提供有價值的指導意見。安全態勢分析需要綜合眾多最新的信息安全管理技術，具有極大的理論價值和實用價值。

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一、易學自然觀

《周易》包括《易經》和《易傳》兩部分，實際上是上古巫文化化出的符號、周初時期占筮驗詞集錦和戰國末年理性詮釋的統合。作為《易傳》的十篇釋文已經完全脫離卜筮，建立起一套以陰陽為綱闡釋變化的理論體系。漢興，《周易》作為官學傳習和研究的對象，被尊稱為“五經”之首；漢易已經納入陰陽五行學說，隋唐時期易學即以其理性向科學領域滲透；進而逐漸形成以符號系統與以陰陽為綱紀相結合的范疇體系和理論結構。

易學對宇宙的基本觀點是：陰陽相涵相因、流變會通，構成一個合諧互補的有機整體。

張立文教授在《王船山易學思想略論》〔1-191〕中指出：船山的本體哲學，統體會通于和合。所謂和合者，就是“陰陽未分，二氣合一，氤氳太和之真體”?！兑讉鳌酚醒浴靶味险咧^之道，形而下者謂之器”，作者認定道器是虛實范疇，虛與實的主要差異在于隱與顯?！靶味险呤请[也”，隱不是無，而是潛在，是形而下所以存在的根據?！靶味抡呤秋@也”，指有形質的東西，“即形之成乎物而可見可循者也”。即此可知，顯指可見可循的事物和現象，隱指寓于“器”而起作用的現象背后更本質的東西；而隱又不是虛無，“道不虛生，則凡道皆實也”。從而推定道乃實存之體，得出道器交與為體、相涵相因、流變會通的兩系統結構論。

道和器的關系究竟如何？就邏輯上講，“形上者乃形之所自生”，因為凡器皆有形，由“形”邏輯上得出對應于“形下”必然存在著“形上”。就二者的主從關系講，“當其未形而隱然有不可喻之天則，天以之化”，依此概括二者的關系為：道是器存在的依據；道通過器而表現自己，一切顯性的運動變化之因皆源之于道。再就孰先孰后的角度講，是“理不先而氣不后”，二者既不存在先后、本末之別，也就從根本上排除了天理、神創的觀念。

張教授立足于人文（兼及自然）闡述問題，認為“王船山道器、氣關系，充分體現和貫徹了《周易》和合人文的精神”，本文專門討論自然而不涉及人文。依據形上學本體哲學，自然界的物理客體應該分兩類，即“形之已成乎物”和“未形”，二者的本質區別在于形下之“顯”和形上之“隱”。

小結：易學自然觀是兩系統結構論。從靜態角度講，“萬物（包括宇宙自身）負陰而抱陽，沖氣以為和”；從動態角度講，“陰變陽，陽變陰，其變無窮”。所謂的易，就是講陰陽變化之理的學問，即“易以道陰陽”。

二、兩種物理學理論

物理學作為一門學術的名稱，是從亞里士多德的希臘文著作延續下來的，這個希臘詞的意思是探討自然的秩序和原理的“自然學”，亞氏又稱其為自然哲學。大約到18世紀中葉，由于學科內容的分化，自然史和化學從物理學中獨立出來，18世紀后半葉法國討論過留下的物理學意味著什么，結果是把物理學分為一般物理學和特殊物理學。前者指牛頓力學或由《自然哲學的數學原理》導出的以數學描述質點運動的傳統，后者包括聲、光、電、磁等廣泛領域。通常都把這種劃分說成是數學科學傳統和實驗物理學的分離。

1829年，泊松把當時法國物理學的思想傾向歸為兩類：物理力學和解析力學。他把前者的特征描述為“它的唯一的原理是把一切還原為分子運動，而這些分子是把力的效果從一點傳到另一點并保持這些力之平衡作用的核心”，即期望用天體運動的牛頓平方反比定律數學格式，精密地描述宇宙一切現象，稱牛頓范式；而后者則強調現象的解析格式，輕視對物理原因進行討論，稱非牛頓范式。1840年以后，牛頓范式的地位被非牛頓范式所取代；與之同時，拉格朗日原理被泊松和哈密頓予以發展，使力學成為完全分析的形式，并且以能量取代力的概念體系。本應該由之意識到“根本不存在純粹的力學現象，實際上運動總是結合著熱和電磁的變化，它們也規定運動”〔2-9〕，從而結束牛頓的“力學神話”，可惜的是西方哲學沒有能夠為物理學提供合適的自然觀，以后的物理學就在迷茫中走了許多彎路。對兩種范式的本質差異，一般都視為用幾何法還是用解析法的數學問題。

19世紀30年代之后，隨著實驗物理學的成熟，出現了實驗物理學和理論物理學之區分；物理學的理論又分原理理論和構造理論兩類。前者是先使用分析法在經驗中發現自然過程的普遍特征（即原理），然后給出各種過程必須滿足的數學形式的判據，比如牛頓力學；后者又叫“假說—演繹”法，即先確立“想象的原理”（即“假說”），然后采用反證法通過由原理導出的結論對原理進行證明，給出的內容與經驗所顯示的現象吻合得愈多愈一致，特別是能夠從假說來預言現象并得到證實，這種構造理論就愈成功。依據這種分類方法，一般都承認17世紀牛頓的《原理》和惠更斯的《論光》就分別代表了原理理論和構造理論。對這兩種理論劃分的依據主要在于思維方式，即前者采用分析法而后者采用綜合法。

三、兩類物理客體

牛頓的《原理》和惠更斯的《論光》，從近代物理學奠基開始，兩種截然不同的理論分別傳承為兩種體系，即牛頓范式——原理理論，惠更斯范式——構造理論，其本質差異不在思維方式和數學形式之不同，也不在是采用數學方法還是實驗方法之別，而在于研究的客體分屬于根本不同的兩類。

以質量對物體進行計量，并假定質量都集中在一個質點，以相互傳遞力的作用描述運動，是牛頓范式的核心觀念；非牛頓范式研究的光、熱、電、磁等現象，都不能以質量進行計量，最終認識到了這種現象都與“能量”直接相關，并且以能量取代了力學概念體系。

而今首當其沖應該明確的是物理學根本就不直覺研究“物質”，正象無法品嘗水果一樣，因為二者都是抽象的類概念。物理學只研究質量、能量、電量、時間和空間之間的關系，兩種理論的適用范圍不同，前者是關于質量系統的理論，后者則適用于能量系統。以往不適當地把能量說成是物質運動的形式（如“能即運動”）〔3-526〕，是產生混亂的肇端?，F代物理學已經確認物理客體分兩類：宇觀上有分立的天球和連續輻射，微觀上分粒子和場，粒子物理學分費米子和玻色子，理論物理學稱其為物質粒子和相互作用；物理學理論也分用質量計量和時空描述、用能量計量和位形描述兩個系統。“我們首先把宇宙的物質內容分成兩個部分：“物質”即諸如夸克、電子和繆介子等粒子，以及“相互作用”諸如引力和電磁力等等”〔4-38〕。當代著名物理學家霍金居然會說出如此不合邏輯的荒唐話，不難看出“物質”這個誤用概念帶來的混亂是何等嚴重。

物理客體不能用“物質”這個概念進行抽象和概括，而應該分為質量和能量兩個系統，二者的本質差異有3：1、分立和連續；2、有無靜質量；3、量傳遞時物理客體僅只振動而不發生運動方向的位移。確認能量系統存在的依據有5：1、德西特從廣義相對論場方程得出沒有物質的宇宙時空解；2、無限的（負能電子）海的發現；3、愛因斯坦說：“依據廣義相對論沒有以太的空間是不可思議的”；4、3K微波背景輻射證明“空間”不空；5、粒子物理學的實驗發現，絕大多數粒子為瞬息億變的動態網絡。

“全〖ZZ(〗空間〖ZZ)〗充滿著相互作用著的各種不同的場”〔2-387〕，這種分布著某種物理量的空間，不同于經典物理學中作為參量的空間。“場從數學上表述了能量局域性概念”，“是一個具有無窮多自由度的動力系統”〔2-353〕。即此可知，一切自然現象雖表現為質量系統單元個體的運動和變化，動變之因卻源于能量系統的作用；而能量系統本身不通過作用于質量系統的效應也根本就無法觀測。物理學早已將物理客體分為彌散態粒子和凝聚態物體，3K微波輻射發現之后，就應該從分類學的角度再增添一種連續態網絡；進而將彌散態粒子分為質量子和能量子，如此一來，物理世界圖象就會變得非常清晰。

物理客體分物體、粒子、網絡三類，分別用質量、電量（或荷質比）、能量計量；人類生活的現實世界屬于質量系統（從天球到原子乃至質子、電子），能量系統則是一切運動變化的動力之源；所有的共振態、復合態粒子均屬于能量系統的動態網絡，只有那些穩定的能量子才有現實意義；不同能量子的有序組合構成信息（從質量系統講，傳遞信息必須有載體，而對能量系統，信息和載體則合而為一，于此無暇展開討論），可以用于操作質量系統的變化和存儲一切自然現象。

小結：物理客體分兩個系統三種態。質量系統和能量系統確實屬于“負陰而抱陽，沖氣以為和”的狀態；作為兩系統“中介”的彌散態，是演繹世間萬象的“大舞臺”；何以產生質量和電量，是現實世界存在的最根本機制。

四、時間和空間

無論哲學還是物理學，時間和空間都是一對非常重要的范疇，同時又是亙古至今爭論最多直到今天還沒有取得共識的兩個概念。16世紀之前，基本上沒有留下多少值得關注的重要論點；牛頓為了創立完整的力學體系，不得不提出人類歷史上第一個時空構架。他認為物質是在絕對空間中運動，時間不跟任何物質對象相關、自身等速地在那里流；時間和空間各自獨立互不相關。亦即是說時間和空間僅只是描述運動的參量。

現代物理學的發現則是：“廣義相對論用空時結構的幾何性質來表示引力場”〔2-328〕，場不但“是某種物理量的空間分布”，還是“一個具有無窮多自由度的動力系統”〔2-353〕。很顯然，時空結構應該被理解為改變物體或帶電粒子運動狀態的作用量。

依據質能兩系統結構論看待，即使在牛頓力學體系中，時空結構也是作用量而不是描述運動的參量。比如牛頓力學的第一號自然力——重力G=mg，如果沒有g作用于m，物體就不會自由下落，很顯然g是使m自由下落的作用量。如果用電磁作用相類比，g可以被稱為引力場強，其作用效應跟電場作用于電量沒什么兩樣。自從發現了動量和能量守恒之后，牛頓力學方程基本上已經不再使用，足以說明牛頓力學非常片面，能夠溝通三個領域最基本的物理量只有動量和動能，根本就不需要力這個概念。

時間和空間究竟指什么？答曰：二者分別是對能量系統單元個體持續性和廣延性的計量，恰如用質量計量物體、用電量計量帶電粒子那樣。

“空間一時間未必是一種可以認為離開物理實在的實際客體而獨立存在的東西。物理客體不是在空間之中，而是這些客體有著空間的廣延性”〔5-112〕。愛因斯坦如果對中國古典哲學稍有理解，就會再說一句：這些客體還有著時間的持續性。這種“物理實在的實際客體”即指能量系統而言。

能量系統雖是連續態，探究其具體作用時卻需要量子化。假定其最小單元為h，由ε＝hν＝h/T可知，只要測出周期T，即可以知道具體的能量值，同理測出波長即可知動量。故而可以說時間和空間是對能量系統兩種屬性的計量。

董光璧教授猜想對于不同的相互作用，應該“各有其時空結構”，是有道理的。用于電動力學的時空結構已經非常成功，“對于電磁相互作用，相對論提供的時空結構和量子論提供的能量結構，既在邏輯上自洽又與經驗相符”〔2-429〕；而對于質量，發揮作用的時空結構有ι2t-2和ιt-1兩種，對行星的運行則有R3/T2＝K。

小結：時空不是獨立的存在，而是用于計量能量系統屬性的概念構架。對于物體或帶電粒子，不同的時空結構作用于質量和電量可得能量和動量；對于能量系統，只需要用T和λ對基本單元個體計量，即是能量和動量。

五、兩種運動

討論過物理學不應該使用“物質”這個哲學范疇，明確了物理客體分質量、能量兩個系統，確立了質量、電量、能量和時空是基本的物理量，并且弄清了時（T）空（λ）可以直接作為計量能量和動量的基本量，不同時空結構又分別是驅動質量或電量的基本作用量之后，還應該討論一下運動形式問題。

亞里士多德很早就提出自然運動和強迫運動區分之必要，物理學界至今都沒有認真對待。所謂自然運動，應該是不受人的干預，不準附加任何人為條件的運動，比如自由落體、自組織系統的變化和行星運轉等（下文稱絕對運動）；所謂的強迫運動當指人為增添了特設條件的運動，比如將物體抬高、擺鐘和日常生活中經常發生的許多運動。

牛頓力學除自由落體之外，幾乎都有附加條件，將運動定義為一個物體對另一個物體的位移，運動的基點建立在物體對物體的作用（即力）之上，并將物體看作一個質點等，基本上都屬于質量系統的相對運動?，F代物理學發現的因果關系被破壞，基本上都產生于對絕對運動和相對運動的作用機制之混淆。

“一個鐘所處的引力勢越低（深），它走得越慢，而那里發出的光在引力勢較高處去接收就會發生紅移”〔5-92〕，亦即是說原子鐘在那里發出的光頻率較小，周期變大。如果是擺鐘，依據T＝2πL/g，由于g變大，周期就必然變小。兩種鐘的結果居然完全相反，基于什么原因呢？這就恰好能夠說明相對運動和絕對運動的作用機制不同，顯示的結果就必然會適得其反。由于原子鐘的頻率直接決定于能量子的頻率，屬于絕對運動；而擺鐘的周期則由作用量g與彈性勢的平衡決定，屬于相對運動，g變大時相對而言等于固定不變的彈性勢變小，故而鐘的周期亦隨之變小。“量子理論和每一種合理的真實世界觀念都沖突”〔6-127〕；“量子力學改變了古典物理學的因果觀和實在論”〔2-328〕。這些觀念產生于發現了絕對運動和相對運動效果迥異，感到困惑的原因是沒有樹立起時間和空間“不再是事件在其中發生的被動的背景”，“相反的，它們現在成為動力學的量”〔4-53〕，根源在于沒有突破“物質”一元論的樊籬。

問起廣義相對論場方程的意義，通常的回答是：“物質和能量要使時空向其自身彎曲”〔4-60〕，反過來彎曲時空的曲率又決定著物體運動的路徑。這種表述本來存在一個因果互易的邏輯循環，只需要將誤用概念“物質”去掉，就變成了非常明晰的單因（能量）決定單果（質量運動路徑）的關系。再如“勢函數V表示質量系統對空間任意點的引力作用”〔2-361〕，實質上則是勢函數表示任意時空點對質量的趨動作用。作用和被作用的因果關系弄顛倒的原因，許多都出在用相對運動的觀念去解釋絕對運動；產生這種觀念的根源又非常久遠和牢固，先是哲學上把物質說成第一性，繼而近代科學一開始就決定只研究屬于第一性的質量和重量，外加擔心宗教神學找麻煩，所有物理學理論就都必須把物質或質量說成是運動變化的起因。依據兩系統結構論，動因僅來源于能量系統。

宇觀上的星體都是絕對運動，很早很早之前就受到許多哲人的關注，他們的不少觀點由于跟相對運動的理論不合，都受到了冷遇。歐拉認為“一切物理過程都是以太與物質相互作用的結果”〔2-180〕，歐多克斯認為“日、月和行星分別固定在想象的勻速轉動的天球上，星體本身不動，它們隨著天球運動”〔2-51〕，笛卡爾的觀點更明確：“宇宙空間充滿媒質的旋渦運動，天體被媒質的旋渦推動”〔2-145〕；最直觀形象的描述莫過于那個陰陽互動的太極圖，那是華夏先民無數代人仰觀俯察智慧的結晶。天空中所有星系或星系團無不都是一個渦旋，其中不少渦旋的中心根本就找不到質量（被稱為質量丟失的暗物質）。很顯然這些渦旋都是能量積累形成的畸變時空，那些特定的R3/2＝K的不同旋線上，都可能會有星體在做自然運動，根本就不需要什么引力作為向心力，自然也就沒有必要去找切線力的源。

易學中雖說沒有“自組織”這個詞，王船山卻早就講清了自組織的作用機制?！瓣栕冴幒希藱C而為動靜”，“二氣之動，交感而生，凝滯而成物我之萬象”，如果將質量子和能量子類比為陰陽，這種說法還滿有道理的。

小結：運動有相對和絕對之別。因果關系被破壞的原因大都生之于用相對運動的理論去解釋絕對運動，根源在于物質一元論不能作為物理學的哲學基礎。

六、唯物宇宙觀

科學思想作為文化的一部分，在相當長的時間內世界各地都是沿著自己的傳統在發展；從16世紀開始，隨著西方殖民主義的掠奪，希臘傳統的科學逐漸傳播到世界各地。如今所說的近代科學，主要指希臘科學傳統的擴展，其間也不乏阿拉伯、中國和印度等地科學成果的積累。物理學思想的發展在很大程度上跟古希臘哲學有著非常密切的關系，古希臘哲學的自然觀主張人與自然分離。

在古希臘文化傳統中，從公元1世紀基督教創立開始，就出現了理性和信仰、哲學和神學的紛爭，科學思想的發展亦被打上深深的烙印?；浇坛蔀閲讨?，“知識服從信仰”成為教會的基本準則之一，于是就有人提出“學問來源于經驗”與之抗衡。

基督教創立不太久，某些護教派發現那些愚昧貧乏的教義抵抗不住古希臘、羅馬文化，特別是哲學，就開始從古希臘、羅馬哲學中尋找為教義辯護的依據，從而發展出貌似科學的神學，進而宣布真正的哲學和真正的宗教是同一的和信仰先于理性的原則。中世紀的歐洲幾乎一切學術都在宗教神學的桎梏之下，自然科學也不例外，布魯諾被活活燒死，伽利略遭受終生監禁，都因為他們的理論對神學不利。

唯物主義宇宙觀針對信仰先于理性提出物質第一性、意識第二性，自然科學總算找到了哲學基礎。由于近代科學確定只研究屬于第一性的質量和重量，而不研究與感覺有關的第二性，即把意識范疇留給宗教，總算爭得了一席之地。當我們立足于現代科學的成果和困惑，去反思物理學發展的歷史時發現，把物質和意識的關系視為全部、特別是近代哲學重大基本問題的唯物主義哲學，根本就不能作為物理學的理論基礎。為了從神學桎梏下掙脫出來，選擇第一性、第二性之分的哲學雖說必要，終歸總逃不掉為臨時應付而“舉債”付出更高的代價。

物質和意識對立，對立的雙方是自然和人，這是古希臘自然與人分離自然觀的延續。這種哲學適用的范圍應該是人天系統，即探討的中心課題是人與自然的關系；而物理學則屬于純客觀地探討自然界的秩序和原理的學問，亦即是說它只研究物質和物質之間的聯系、相互作用和運動變化規律等問題，絲毫不涉及物質與意識關系的內容。故而我們認為，唯物主義宇宙觀雖說使物理學擺脫了宗教神學的束縛，而成為一門獨立的學科，卻不能做為物理學的哲學基礎。

自然界是一個有機整體，要探討其運動變化的規律，就不應該將所有的物理客體用“物質”一個概念概括。因為變化只能發生在至少兩種客體之間，如MN和NM；而MM則是永遠無法觀測的。

“科學史界越來越多的學者認識到，站在現代科學的立場尋找歷史來龍去脈的做法有誤入歧途的危險，轉而采取從原來的境況中重新闡釋科學思想”〔7-2〕，不少人發現了《周易》中保留著自然學的原初形式，可以為科學發展提供有益的哲學啟迪。本人沿著這條進路摸索多年，學習探尋的心得是，物理學只有依據兩系統結構論的自然觀，才可以討論變與不變。

易以道陰陽；萬物負陰而抱陽，沖氣以為和；陰變陽，陽變陰，其變無窮；陽變陰合，乘機而為動靜；二氣之動，交感而生，凝滯而成物我之萬象——僅依據上述五句富涵哲理的格言，對物質、時間、空間、運動和因果關系等重要概念做一些簡要的剖析，就可以理出一條新的思路。如果依據兩系統結構論，對物理學的概念和理論進行一次新的整合與梳理，極有可能會將物理學帶出當前的困境。不當之處，敬請各位師長、同仁指正。

參考書目：

1、朱伯昆主編《國際易學研究》第三輯，華夏出版社1997年版

2、董光璧等著《世界物理學史》吉林教育出版社1994年版

3、《馬克思恩格斯選集》第三卷人民出版社1972年版

4、(英)霍金著《霍金講演錄》湖南科技出版社1995年版

5、倪光炯等著《近代物理》上海科技出版社1979年版

篇5

摘要：基于幾何學的哲學本質，將“沒有大小（部份）”的幾何“點”定義為“自身無限”的太極“點”，使拓撲學的空間連通性可以理解，從而物理空間與幾何空間得到統一?！白円住薄ⅰ疤珮O”、“陰、陽”、“互補”成為精確定義的現代學術概念，西方學術理論中傳統的“以太”思想可以得到中國式闡釋，量子理論中的最困惑的認識論問題能夠“簡單”地被表達。

1.幾何學中的無限

1.1.點的幾何學

1.1.1.點是數學中的最基本的元素，但點的自身性質卻是最不清楚的，代數中的點、幾何學中的點、物理學中的點，其本質都不相同，以幾何為例，歐幾里德的定義是“點是沒部份的”(definition 1. a point is that which has no part)，這個定義是哲學式的精粹，但在數學意義上并不嚴格，所以現在一般定義是：點是沒有（尺寸）大小的。這個定義仍然不能滿足現代科學理論的需要，為了滿足物理空間的內涵，必須定義：點是空間中的位置。但這樣定義，實際上，只是點與空間相互定義，這當然這是一種定義循環，但是邏輯正確，作為幾何學公設性定義，在幾何學自身的范圍內沒有討論的余地。當然這并不妨礙我們在更高的視角上考察點的意義。

1.1.2.在純粹的幾何意義上，幾何點與純代數中的點所研究的性質不同，比如代數中的點有“無理點”與“有理點”這樣不同性質的區別，而在純粹的幾何學中，就不討論“無窮小”這樣的作為數的點與點之間的“間隙”問題，這可以看作是純粹幾何學的前提。

比如我們取兩條0與1之間的線段，它們是等長的，如果我們移去1這個端點，就無法在幾何的意義上比較它們的長度，因為它們“本身”的長度是不確定的0.999……，這樣就無法在幾何的意義上比較它們的長度，代數上以1這個極限“作為”它們的大小，并且正是在極限研究的意義上建立起了分析理論，成為現代數學的基礎，但在純粹意義的幾何學中則不能，因為空間中的位置的意義就是相對確定性，如果沒有位置的確定性，幾何學自身就沒有意義。

(為了適合不習慣數學語言讀者，以下省去一些限制性語法表達，但有數學專業知識的讀者仍可以以嚴格的方式理解。)

1.2.端點的幾何原理

1.2.1.歐幾里德幾何原本中定義：線（線段）的兩端是點，(definition 1. the ends of a line are points.)直線平直地在它自身上以點（延伸）(definition 4. a straight line is a line which lies evenly with the points on itself) ，直線無限延伸性質來自公設：有限線段在（無限）直線上連續地產生（延長）(postulate 2.to produce a finite straight line continuously in a straight line.)雖然歐幾里德避免了使用無限這個詞，但“無限延伸”是暗中包含在他的幾何學中的，無限延伸實際上是一種空間直覺，歐幾里德以線段在直線上連續延伸的運動表達了這種直覺，在他的定義中，他不得不含糊地使用無限長直線，是因為無限在他的幾何學中沒有立足的基礎。

幾何原本中實際上包含的觀念是：直線由點構成，直線是以點延伸的，而且線直線在它的端點上延伸與直線在直線“內”的點上延伸沒有區別。

1.2.2.直線的兩端各是一個“點”，但我們不能說一個一個點處于線端而成為端點，而應當說端點使直線成為線段，這是一個重要的區別，直線的端如果不是“點”，直線的端就是開放的，在這種情況下，直線具有不確定的幾何長度，在純粹的幾何中就沒有意義，因此端點在幾何學上具有特殊意義，這正是我們研究的起點。

1.2.3.直線的端點只有兩個，而直線中的常點是無數的，端點處在直線的兩端，一方是直線內（上），一方是直線外，這與常點總是處在直線上（內）不同，我們可以想象地理解端點只有點的“一半”，即使我們無法直觀地相象點的一半是什么圖象，我們仍可仿照量子力學中的辦法，把它看成是點的內稟性質——“無限”的“量子性質”的表征。這種“半”的意義并不與點的現代觀念相矛盾，比如，“點是無限可分的”就與“點是沒有大小”的不相矛盾，正因為沒有大小，才是無限可分的，或者正是因為無限可分，點才是沒有大小的，這樣，我們定義中的幾何學意義的“半”就與物理意義的無限可分具有同一性，在這種“現代”學術的意義上，“半”（端）點就是普遍意義上的無限可分性的一種精確幾何表達，

1,2,4,半端點的定義對歐幾里德的“點是沒有部份的”定義來說，這是有問題的，因為沒有“部份”，就沒有“半”的意義，但問題在于“部份”這個詞的意義也是不清晰的，因此與其說“半”端點的定義與歐幾里德的定義相矛盾，不如說半端點暴露了歐幾里德的“點是沒有部份的”這個定義的含糊性，它排斥了點自身的內涵，至少，作為公設，定義半端點并不妨礙理論的無矛盾展開，而且正是在這個意義上，我們的研究才具有意義，這一點與非歐幾何對歐氏幾何的意義相同。

1.2.5.我們知道點與點的幾何關系只有兩種，重合與不重合，這與數學分析理論不同，分析就是基于點與點可以無限接近——即不重合也不不重合。因此我們可以想象無限長幾何直線的兩端點也只能是重合或不重合兩種狀態中的任何一種，就是說在幾何的純粹性上不可能存在第三種狀態：如果不重合，就是幾何原本中定義的“線段”，如果重合——這是一個最簡樸而合理的直覺想象，則兩個半開放的端點重合為一個“無限遠點”，這里的“重合”一詞與“半”的意義一樣作量子理論的幾何解釋，即直線在無限遠處自身相連，這實際就是歐氏幾何中的沒有明確定義的無限長直線的精確意義。

1.2.6.點具有幾何無限性的內稟本質，點的自身無限性與無限長直線同一。

1.3.太極點與太極空間

1.3.1.為了研究這種意義上的自身相連的無限長直線，我們必須在一個普通歐氏平面中表達它，現在讓我們想象這根無限長線繃緊或投影在一個普通平面上，我們就得到了這個平面上的一個線圓，但這個圓具有一個無限點，我們不過以普通點代替了那個無限點，為了記住這個區別，也為了以下的理論展開，我們重新命名這一點為“太極點”，但在這個圓上，我們并不能確定太極點在那一點，這樣任何一點都可以是太極點，即線圓是由太極點構成，這并不會產生矛盾：如果我們在任意處切斷這根圓線，就有兩種情況：在點與點之間切開，得到線段，或者，把一個點自身切開，得到無限長的直線。

同理，所有的幾何元素都可以依此定義，而且，如果空間由太極點構成，就是太極空間。

1.3.2.這樣定義的太極點和太極空間是從幾何學出發的，但具有更一般的哲學意義，就是說太極點具有了“自身的意義”而不僅僅只是空間中的位置，這種定義具有復雜的內涵，在此不展開討論，我們現在只是這樣確定，通過對幾何無限點的幾何表達，“太極點”具有自身無限性這樣一個內稟“本質”?？梢灾赋?，太極點和太極空間具有一種本質的物理學意義，由此，幾何空間與物理空間有了表達的同一性，為了以后物理學上理解的方便，我們可以稱太極點和太極空間為“以太”點和“以太”空間，就是說我們以后可以用“太極”的意義來闡釋西方傳統學術思想中的幽靈——“以太”。

1.4.射影平面與太極圓

我們可以想象一根直線在平面上無限延伸，我們馬上就可以想象到，平面由直線組成，因此，如果這個平面由無數的半開放的無限點所構成的邊緣所包圍，平面邊緣的所有無限遠點是一維太極線圓（周長），如果將它們表達在歐氏平面中，這就是射影幾何中的“射影平面”。

我們取一個畫在歐氏平面上的任意圓面，在這個圓面上，如果我們將圓周“定義”為無限遠的邊緣——太極圓，這時這個圓面就成了“射影平面”，實際上，這和我們平常看到的地平線和理想化的地平面這樣一種經驗相同。如果在這個圓面上畫一根直徑，這根直徑的兩個端點就是同一個無限遠點即每一根直徑的兩個端點在太極點的意義上自身同一。為了想象這一點，我們將一個球在一個平面上投影，這時球上的赤道被投影成為一根直徑，在投影上它有兩個端點，而球上的赤道卻是自身相連沒有端點的。就是說歐氏平面上的圓周被理解為太極線就使這個圓面成為射影平面。

2.太極幾何

2.1.太極面

2.1.1.我們想象在我們的前面有一個平面，比如就是地平面，如果它無限延伸出去，按照上述的太極幾何原理和太極點的定義，它將在無限的地平線處自身縫合起來，成為二維太極面。

2.1.2.這樣的二維太極面是幾何學單面的。實際上，普通幾何學中的平面也是單面的，歐幾里德的定義是：面是只有長度和寬度的那種東西。對平面沒有定義厚度就等于沒有定義雙面性，雙面性實質是三維空間的性質，就是說只有在三維空間中，平面才有雙面，一個沒有兩面的單面在普通幾何學中是無法理解的，但在現實中卻可以是經驗地想象的，比如，我們可以設問，當我們所處的地平面在無限遠處被太極縫合時，我們是被縫合在其內還是在其外呢？這個問題實際上就是問理想地平面是雙面還是單面的問題，在拓撲學意義上，這就是空間的連通性問題。

2.1.3.由于地球是有限的，所以我們很容易理解我們生活在地球表面之上（外）而不是地球表面之內，但對于一個真正無限延伸平面的太極縫合來說，這這個問題是無法回答的，比如天空就是無限的，古人想象天如復蓋，如果我問我們是生活在天空之內還是天空之外，這個問題就無法回答了，這似乎超出了人的想象力，但這實際上是一個具有現實意義的大科學問題，因為我們同樣可以問：我們是生活在宇宙之內還是宇宙之外？

2.1.4.我們可以想象在一個無限大的黑色以太液體中有一個很大的氣體泡泡，我們生活在其中，現在要問我們是生活在液體之內還是液體之外呢？這不是一個所謂的觀察角度不同的問題，在這種情況下，我們沒有觀點選出擇的自由，只能回答是或不是，如果說我們生活在液體之內，但氣泡是對液體的排除，所以我們自活在液體之外；但如果我們說我們生活在液體之外，但無限的液體包圍著所有的世界，所以我們在液體之內。

2.1.5.這個問題是有物理學意義的，這就是著名的牛頓旋轉難題。讓一個水桶旋轉起來，里面的水也跟隨著旋轉，我們讓水桶停下，水仍然在桶內轉動，一般我們都認為水是相對桶或附近其它靜止參照物作旋轉運動的，現在我們合理地想象桶和附近所有的靜止參系不存在，我們仍能由于水面是鍋狀凹下去的而知道水在旋轉，因為地球引力存在，但是如果這個參考系也被撤去，我們能夠知道水在旋轉嗎？我們知道宇宙中所有的天體都在旋轉，這是由于它們互為參照系，但是如果整個宇宙都要在旋轉，我們用什么參照系來發現這種轉動？有那樣大的靜止的水桶裝著整個旋轉的宇宙嗎？俗話說“天外有”天“，但這個”天外“與”天“能區別嗎？

2.1.6.最簡單的問題往往是最困難的問題，像這樣連孩子們都能提出的問題足以難倒最智慧的學者，這樣的問題是可以想象，可以詢問，但不能回答，這就是悖論。我們很難承認我們這個宇宙是悖論，因為我們的世界好好的存在著。

2.2.空間的意義

2.2.1.悖論的解決方法就是提高層次，在高一維空間中考察低維問題，這是人類的想象力的最偉大之處。比如，我們想象地球儀內外兩面各有一只平面型螞蟻爬著，在這種二維世界中，它們都不知道對方的存在，也無法知道世界之“外”、之“內”是什么意思，拓撲學的方法是在球面上開一個洞口，把三維引入二維，當然對于三維世界來說這是通常的，所有開口容器如啤酒瓶就是這樣，但對于二維動物來說，這似乎不可能，它們無法在自己的二維世界中開一個三維洞口，正如我們不能在我們現實的三維世界中開一個四維洞口一樣，但是太極幾何提供了這樣一種理論，即無限遠處的太極縫合，這就是以思想方式實現的在我們自身維度上的開口，這正是太極幾何的意義，當然，如果在現實世界中發生了太極撕裂，世界就在自身被翻轉了。

2.2.2.拓撲學為我們提供了在三維世界中表達二維無限面的模型，這是我們在莫比烏斯帶和克萊因瓶中所看到情形（參見“中國思想和柏拉圖哲學”中的附圖），這與射影幾何的情況相似。但是我們往往很難領會莫比烏斯帶和克萊因瓶這種簡單的模型所表達的空間翻轉的意義，因為我們通常的直覺想象力很難構造四維世界的直觀圖像，但太極幾何提供了這樣的理論方法，使我們能夠在空間模型的意義上理解莫比烏斯帶和克萊因瓶。

2.3.太極兩儀

2.3.1.實際上，最基本的幾何元素在自身的意義都是“單”性的：點沒有大小，直線沒有寬度，面沒有厚度，這種“單性”在幾何學中是公設，幾何學本身是無法分析的，通常我們都知道直線沒有寬度卻有左右，平面沒有厚度卻有陰陽，這在傳統的學術理論中中是無法說明的，而從太極幾何的觀點看就是完全可以理解的，在太極幾何中，一個點即使沒有大小也具有兩半端點的意義，這里的關鍵在于通常的“半”、“雙”、“兩”等等的意義都是分裂的對立，與幾何單性不相容。

2.3.2.由于太極幾何定義了幾何元素自身的內稟無限性，一個沒有大小的常點與直線上兩半端點本質相同，同理，一個沒有厚度的面具有陰陽兩面，這不是點自身的分裂對立，而是自身的超越的同一，這種自身的相對性就是太極“兩儀”。

2.3.3.中文中的“極”具有端、頂、終等含義，在太極幾何的意義上就是幾何單性，“太”就是無限，因此“太極”在太極幾何中的解釋就是幾何單性的內在無限——內稟無限性，這是自身的相對性內涵，所以也是“無極”，“太極無極”以中文語境表達了純粹幾何中真正的自身無限性觀念。

“無極”不是對太極的否定，而是自身無限生成，即量子理論式的無限內稟表征，兩儀中的“兩”與我們對“半”的量子理論式的理解相同(1.2.3.)，太極兩儀就是無限與有限的生成關系。在對“無”、“無限”的闡釋上，傳統西文語境與中文語境有很大的區別，但我們可以在現代學術基礎理論中的看到與中文語境的共同性。

太極生兩儀是易經演繹的開始，但這個過程一直缺泛直觀的表達形式，雖然傳說和歷史中早就有了太極圖式，但由于需要長期的修煉式才能有所領悟而使其具有一種神秘性，太極幾何就提供了一種從現代學術方法上的表達方法，而且這不僅是對我們自己傳統文化的科學闡釋，也是對西方學術和西方文化的一種再認識。

2.3.4.太極無限生成就意味世界上永遠不會有自身唯一存在的單性事物，因此幾何中沒有單獨的半端點、半極點，正如物理中沒有南北單（磁）極一樣。同理，如果一個個太極面的所有太極點實現為半端點，這就是在同一個太極面上實現了的兩面，這就意味著在自身上實現了拓撲連通，為了一般讀者的理解方便，我們可以仿照物理學中的方法，認為一個點是自身兩半點之間有“虛”線相連的，“無限”也就有了“虛”的物理意義，物理學的思想圖像雖然有些勉強，但確實表達了點的是有內在本質的這個空間物理性質。

如果和射影幾何與拓撲幾何的意義相比較，可以說，太極幾何就是在三維現實世界中表現和表達的三維世界自身的“超空間理論”。

2.4.陰陽宇稱

2.4.1.幾何學是用拓撲學方法解決單面成為雙面的問題的，在地球儀上開洞口的方法，是用物理過程導入了三維性而使內、外面具有連通性，這樣平面的雙面才有了意義，即使這個平面沒有厚度，但是仍然具有兩個面，即一個面同時是兩個面，這個過程是以物理方法解決的，物理表達就是“宇稱”，宇稱是物理過程，而幾何只是過程的結果，宇稱的靜止幾何圖像就是對稱性（二維）和手性（三維）。

2.4.2.實際上，歐幾里德的幾何證明的一個基本方法就是移動圖形，比如用重合法證明全等，而且默認在移動中圖形的不變性，這種實際上是物理性質的過程，它與幾何學的純粹性是不相容的，幾何學只是直覺地容忍了和忽視了它，但是現代科學不能避免這種忽視所帶來的災難，而僅從科學自身是無法解決這個問題的，這實際上一次又一次地在引導科學走向更高的哲學。

對圖形的直覺與對空間的直覺的相同正是幾何學與物理學共同的認識論前提，只有在哲學的高度上才能析解這一點，從而能為科學提供新的理論研究基礎。

2.4.3.從靜止的觀點是無法理解莫比烏斯帶和克萊因瓶的，因為它們自身的宇稱在不知不覺的物理過程中發生了反轉，而這種對稱性翻轉過程只有在高維中才能被“直觀到”，如果我們有能力在四維空間中建造一條莫比烏斯立交橋，那么我們就可以在這樣的立交橋兜一圈后就變成“反”人了，只是在三維世界中的我們不知道這種反轉的區別，從物理學的角度看，反粒子和正粒子只是定義的不同，如果整個世界突然變反，我們并不會有所察覺，比如我們通常就無法理解莫比烏斯帶和克萊因瓶是如何在“不知不覺”中被翻轉的。

2.4.4.我們有一種日常經驗——“內（里）、外”，在物理學上則有“正、反（虛）”這樣的概念，這就是宇稱以有限的形式表達的高維幾何，對于我們的三維世界來說，三維宇稱是很難自身形式表達的，比如物理學中的正、反性物理性質就沒有直接對應的幾何圖像，在拓撲幾何中也很難直觀表達內外翻轉這樣的日常事實，但是思想卻是超越自身的，所以莫比烏斯帶和克萊因瓶在流動的思想中能被理解，通常科學理論中強大的工具——模型，本質上就是某種具體思想的一種“合理”表達方式，但這通常都要復雜的專門理論和跨學科學的方法支持，而且常常充滿了爭議。但是中國傳統的陰陽理論卻能毫無困難的被廣泛應用到幾乎一切實際事物中，陰陽能夠被理解為所的事物的本質性質，我們甚至可以說陰陽就是現實中的宇稱理論，中醫理論可以看作是陰陽思想的一個杰出理論范例。

2.5.空間維數的幾何哲學

從太極幾何的觀點出發，現在我們可以回答2.1.2.中那個最困難的幾何學認識論問題了，當地平面在無限遠處發生太極縫合時，我們是被縫在內還是在外，或者我們是在天之外還是天之內？這個回題的回答取決于我們自己的維數，當我們是三維時，我們在外，當我們是二維時，我們在內，或更正確地說在“其中”，因為這時我們沒有了三維視角。

人類的思想是穿越自身的，這樣數學和物理學理論依靠人的思想才能夠探索高維科學問題；“太極無極”和“太極兩儀”則是以抽象的理念表達了世界的無限性和統一性。太極幾何沒有自身的悖論，太極就是自身的超越同一，這正是作為元哲學的中國思想的真諦。

2.6.空間幾何原理

為了符合學術習慣，我們可以將太極幾何學的原理翻譯為普通幾何語言：

空間連通性原理（拓撲原理）：幾何空間在自身無限遠處發生自身翻轉。

這里的“翻轉”一詞要用模型才能精確定義，比如，兩維拓撲面以一維拓撲線為開口發生自身扭轉，這就是莫比烏斯帶和克萊因瓶的拓撲模型。這個原理同樣可以作射影幾何學上的理解。

這個原理并不以二維太極面為限，比如我們可以想象三維太極幾何體在歐氏四維世界中是如何被二維太極面縫合的，也可以想象零維的情況，這些實際上正是現代物理學和數學最前沿的領域，這種專業性的艱深遠不是簡單直覺想象所能夠輕易達到的，但至少，在太極幾何中，我們經過鍛煉的普通直覺想象力能夠有助于理解那些最困難的工作的基本性質，當然這也大有助于對我們現實世界的領悟，成為我們人生的價值。

3.中國哲學與科學理論中的認識論問題

3.1.幾何學的大哲學觀

3.1.1.與幾何學這樣的科學不同，太極幾何是我們自身世界而不是對象世界的圖像，關天世界的存在和存在性質，西方哲學中從來就存在許多兩兩對立的論題，如存在與非存在，精神與物質、主觀與客觀、經驗與理性、歸納與分析……等等，這些相互對立的命題往往都是即無法自我證明，也無法相對證否的。

從太極幾何的理論理解，太極世界只能是我們的世界的直實，如果我們的世界不是太極真實的，我們就不能斷定我們的世界是對立方法所描述的對立兩方中任何一種，因為與任何一種斷定相對立的命題也是不能反駁的，這樣這個世界就只能是一個悖論。

3.1.2.太極幾何能夠使我們具有這樣一種理解力：我們的世界即是太極單連通的，也同時是自身互補相生的，因此她能夠自己產生，自身發展，自己解釋，這就是易的本義，是道的真諦。依靠幾何學的表達形式和現代幾何學的強有力的理論工具，太極理論得到了比歷史上任何時候都清晰的思想清晰性，幾何學的本質也因太極幾何的闡釋而得到認識論上的澄清，中國哲學的思想本質和能力得到淋漓盡致的發揮。

3.1.3.我們是從幾何學出發的，經過歐氏幾何、射影幾何和拓撲學，達到太極幾何，最后進入到哲學，因為幾何學的純粹性就是空間的純粹性，在這個意義上幾何學是物理學的邏輯學，因此幾何學與物理學能得到統一的理解。

3.1.4.空間的物理性質一直是現代物理學中最困難的基本問題，物理空間不同于幾何空間就在于物理空間具有自身的物理性質，而這與幾何學中空間的幾何純粹性是不相容的，所以物理學一直在尋求自己區別于幾何純粹性的物理實在，物理學中傳統的以太假設就是一個即驅不散，也捉不住的空間自身性質的幽靈，但物理學即無法以實在的方式實驗它，也不能以幾何方式表達它。觀在，只要我們以太極幾何看待以太，太極幾何也就可以成為以太幾何。

3.2.中國互補原理

3.2.1.互補這個概念是從數學中引伸的，比如，所有不屬于集合a的元素就是a的補集，a通常為有限，但a的補集可能是無限的，因此互補的意義就不能限定為對等、對立意義上的相互關系，把不對等的相互關系處理為對等關系就導致邏輯悖論，事物的自身總是無限與有限的統一，有限可以處理為同級關系，甚至是某種級與級的同級，但對于無限則不能。解決悖論的方法就是引入更高的空間維數或無限層次（如羅素的類型論），但這一來理論本身就變得無比復雜。

3.2.2.陰、陽是中國式互補關系，互補在這里的特殊意義是自身的內涵而不是對立意義上的外延。陰陽是所有事物的自身性質而不是事物自身，它表現在所有的事物上，但沒有絕對分裂對立的孤陰孤陽的事物。陰、陽不是形式互補關系，而是事物自身的存在性質。

3.2.3.從幾何學出發，太極幾何是本體論意義的，基于中國思想的超越性，太極幾何是存在論意義的，這樣，傳統哲學中最困難的本體論與存在論的問題得到了一種全新的理解視角。在純粹的哲學思辨的意義上，我們可以說，“本體論”和“存在論”就反應了世界自身存在的互補性。

3.2.4.我們習慣了對世界的分裂或對立互補的看法，但這是一種將人自身的存在排除在外的觀點，這時候人不自覺地成為一種觀察或活動的工具，自然、世界、生命、甚至人自身都成了被工具外理的對象，當然對于生存的人，這是一種必然的需要，但對于人的存在價值卻可以造成一種忽視，人只有在與自然、世界和人的自我本質的互補同一性中，才能最終實現人自己。

3.2.5.中國互補原理的精髓就是你不能把你考察看的對象作為與自己無關的對象考察，你總是不同程度的參與者，你永遠不能真正地置身于“外”，當你考察、觀察、試驗、理解“客觀”世界時，你并不能真正將“主觀”對立在“客觀”之“外”，自身同一的互補性永遠是無法排除的，問題在于你在何種程度上做到這種自覺。

3.2.6.物理學家玻爾將互補原理用于量子理論中最困難的認識論問題，由于沒有對互補原理的精確的哲學理論支持，物理學家們多少只是被迫接受了他的解釋，實際上太極幾何可以完美地解釋諸如波粒兩像性這樣最令人困惑的問題，而且正像玻爾所期望的那樣“簡單”。

3.3.道

空間的連通性是一種超幾何學的學術思想，這區別于元幾何學的純粹意義，在科學基礎和前沿理論中有廣泛的觸及，在數學領域和物理學的各種交叉學科中艱難地被探索，以令人生畏的抽象性和幾乎難以忍受的復雜方式被表達出來，可是一直到今天仍沒有形成一種成熟的哲學思想，更沒有形成專門受哲學理論支持的學術理論，但這卻可以看作是中國思想“道”的理念在空間自身的本質上的表現，空間自身的超幾何連通性和對它的表達能以一種科學思想體現“道可道，非常道”含義，至少，我們在太極幾何中(如在2.5.和2.6.中)可以領略到這無限風光。

3.4.無限

無限是世界的終極秘密，也是一切學術思想、理論的極限，只有哲學能夠以自身的超學科性的地位對待它，只有人類的思想能以自身的超越性思考它?！跋ＥD人未能領悟到無窮大、無窮小和無窮步驟，他們對無窮的空間望而生畏”，但是中國傳統文化中天人合一的理念表明，中國古人由于不是把人從自然、世界與歷史中分割出來，從而在不自覺中把握住了無限的真諦，中國思想以她的文化稟賦精妙地演繹了無與無限的哲學。

3.5.結語

西方哲學家，特別是近代從康德以來的哲學家們，前仆后繼，竭精慮智，孜孜不倦地尋求對哲學、形而上學的科學化，但與科學的巨大進步相比，哲學的進展非常有限；我們中國人也常常為我們的先人沒有發展出像早期埃及、西臘人那樣的光輝的幾何學而嘆惜，但是我們卻不知道數千年的文化傳承與無數歷史沉積包裹著中國思想這顆變易無為的太極之心卻穿透了宇宙的最深邃的秘密，借助于幾何學的哲學本質和現代幾何學的強大的表達能力，元哲學的中國思想能夠實現和表達為一門“哲學學”形式的科學，甚至可稱之后現代意義上的“中國哲學”，今天那怕能夠稍稍一窺她的光芒，都足以令人感受震撼。

主要參考文獻：

a．亞歷山大洛夫等，數學——它的內容、方法和意義，王元等譯，科學出版社，1962

篇6

論文關鍵詞：物理學科　農業學科　學科交叉　物理農業　人才培養

論文摘 要：通過在農業科研中把物理學科知識與農業學科知識相結合的實踐，探索物理學科與農業學科結合對農業可持續發展、農業人才培養等方面的有利作用。展望學科交叉對培養新世紀具有全新知識結構人才的廣闊前景，推動物理農業的穩步發展，充分發揮學科交叉的潛能。 

在知識經濟、信息化時代，實施科教興農不僅要善于創造新知識，吸取人類的一切文明成果，而且要善于把新知識、新成果轉化成新產品，轉化為現實生產力，才能發揮知識和科技的價值［1］。農業院校在科研中，考慮不同學科的交叉融合，把基礎學科與優勢學科整合，通過學科邊緣交叉是技術創新鏈中必不可少的環節。

本文結合魔芋科研項目中物理技術在控制病害發生、提高產量等方面的應用，就物理學科知識與農業學科結合在農業生產中的應用和優勢展開論述。探索通過物理學科與農業學科的有益結合，思考對培養新世紀合格農業人才、推動農業走可持續發展的生產模式等問題。

一、學科交叉，優勢互補

在科技迅速發展的今天，時代的發展和科技的進步推進了科學技術向縱深方向發展，學科之間相互交叉滲透是當代科學發展的一個主要趨勢。

現代科技發展的學科高達分化基礎上的高達綜合的特點說明，科技的發展需要不同學科和技術的橫向聯合就能形成整體優勢，邊緣交叉容易出現新的生長點 ［2］。尤其是物理學這一基礎學科，與其他學科的結合更是越來越突出，如計算物理學、數學物理、物理化學、生物物理學等，這些交叉學科的出現，無疑促進了物理學及其他學科的發展和延伸。其中物理學與農業科學的交叉滲透，使“物理農業”脫穎而出，并且有效推動了生態農業、有機農業的健康、穩步發展。

二、物理學科與農科知識結合的必然與優勢

1物理學科與農科生物科學相結合的必然

（1）自然科學領域內必然存在同一的、共同的聯系。20世紀以來，以數學為工具、物理學為理論基礎的學科發展，已逐步把除生物學以外的其他學科同一起來［3］。而物理學研究的物理運動是自然界最普遍的一種現象，它滲透于自然界的任何生命系統，因此物理學也要研究生命、時間和空間的性質、聯系等，它與生物學科也存在同一的、共同的聯系，這一點也是被歷史證明了的。1943年，物理學家薛定諤寫下了《生命是什么》一書，從物理學的角度對生命現象進行了詳細的闡述?，F今生命科學中的許多重要概念如“遺傳密碼”，就是由薛定諤首次提出的；21世紀關于生命現象的描述性信息太多了，新的工作框架——定量生物學的應運而生，使生物學、化學、物理學、數學這些基礎學科聯系起來；同時在農科教材中也不乏許多物理科學知識，如離心分離技術、宏觀、微觀方法——氣體分子熱運動理論、紅外測溫、衛星遙感、生物與熵、正常細胞的電模型、衍射現象、生物體的旋光現象、核磁共振技術和物質的放射性，等等，涉及了物理學的力、熱、電、光、磁，原子物理、相對論、量子力學等許多方面?？梢?，物理科學與農科知識間存在著密切的聯系。

（2）物理科學的思想方法和實驗方法已日益滲透和應用于各個自然科學領域，包括農科的生物科學。20世紀50年代以物理學的X射線衍射結構分析為基礎的分子生物學的成就與發展技術被引進了生物學，從而確定了DNA的雙螺旋結構，至今X射線衍射晶體分析法仍是分析生物大分子立體結構最精確的技術［3］；物理學和生物學的交叉學科生物物理學在研究思路、應用的理論和方法方面就突出了物理學的特點。

從當代科學技術發展規律以及走在國際前沿開展科學研究的美國、英國的趨勢來看，21世紀生命科學與物理科學之間的融會貫通已經勢不可擋。美國國家科學基金會與國家衛生研究院聯手資助大學建立了多個跨學科的Bio-X中心，英國生物技術與生物科學基金會在2003年也建立了以10年為期的重大研究計劃——預測生物學。這個蓬勃發展的交叉學科正在成為大量學術會議、高質量學術雜志以及基金資助機構的主角?？梢姡锢韺W科與農科生物科學間的交叉融合是必然的。

2把物理知識用于農業的現代物理農業的優勢

早在20世紀70年代，日本等國就已開始研究現代物理農業工程的單項技術；我國自20世紀90年代進入物理農業—物理技術應用到農業領域，應用物理學技術、方法和基礎理論研究農業生產過程和農業生物生命過程中的物理規律，以及物理因素對生物系統的作用機制，涉及物理學、材料學、動植物學及農學領域的多學科交叉綜合的一門新生學科［4］。隨著國際貿易農藥殘留標準越來越嚴格的動態趨勢，消費者對農產品健康、安全的高要求，“物理農業”的精英們在中國應用物理農業技術方面進行了不懈的探索。

近5年來，在天津、大連等地已開展得如火如荼且已取得驕人的成績，有力地說明把物理科技應用于農業領域，能推動傳統農業的變革，是一種獨特有效的生產方式。

在我國，應用于農業生產的現代物理農業技術有：磁化、電場處理種子技術、電子殺蟲技術、空間電場防病促生技術，等等，而且取得了顯著的成效。相對于化學農業來說是一種高效、無環境污染且成本低廉，易實現效益轉化的農業技術 ［5］ ，可控制化肥和農藥的使用量，并且能達到提高品質、抗病增產的目的，保證農產品達到質量、綠色、無污染的標準，具有顯著的經濟效益和社會效益?？梢?，把物理科學知識參與農業生產過程，利用物理因素和物理技術應用于農業，有著誘人的前景與潛力。

三、在農業科研中，進行物理技術與農業栽培措施有機結合的探索

前人把物理技術應用于科研已取得了一些成果，低溫和紫外線輻射植株地上部分后能有效抑制病害發生，并對植株生長產生良好的影響，這在小麥、大豆、玉米、郁金香、百合、大蒜等作物上已得到證實。

魔芋是經濟價值較高的作物，近年已成為山區農民脫貧致富的有效途徑。然而，在魔芋生產中，魔芋軟腐病已成為魔芋生產和魔芋產業發展的主要制約因素。鑒于魔芋軟腐病的主要初侵染源是種芋及土壤，種芋帶菌是引起植株發病的主要原因這一特性，以及溫度、紫外線等物理因子影響魔芋生產的研究尚未見報道，因此，筆者于2008年至2010年間開展了“低溫、紫外線對魔芋種芋生長的影響”研究，通過對魔芋種芋進行不同強度的低溫冷藏和不同時長的紫外線輻射，研究不同處理對魔芋生長過程中軟腐病的控制及產量表現的影響，把物理學科與農業學科知識結合應用于科研生產。通過此研究得出結論：用低溫冷刺激、紫外線殺菌處理魔芋種芋能降低病害，提高產量，把物理因子低溫、紫外線這樣應用對魔芋的影響是正向的；試驗中不施用化學農藥，保證了生產的魔芋沒有藥物殘留，綠色環保。

筆者在科研中把物理科學與農業科學結合的探索取得了一定成效，這種生產成本低、簡便易行的生產方式對改善和提高魔芋品質、保護生態等方面具有現實意義。

四、物理學科與農業學科結合的展望與思考

1加強物理學科與農業學科的融合，有利于學生的就業（創業）與升造

農業院校教學與科研中注意物理科學與農業科學的融合，有利于教師的農業科研拓展，更好地服務“三農”的同時能加強學生交叉學科知識素養，能拓寬農科學生的農業生產技術。畢業生面對需要大量知識和技術的市場就業更具有絕對的優勢；對于畢業且有志于繼續深造的學生，可選擇由交叉學科而產生的新興領域為方向，而現代新興的物理農業中所涉及的有關食品安全、生態農業等諸多問題有待應用科學理念和現代技術加以解決，農業院校的學生由此領域為方向就是一個不錯的選擇，其中加強物理學科與農業學科融合的培養對他們的知識積累無疑是一個很大的推動。

中國理論生物物理學家歐陽鐘燦院士呼吁：“為培養具有全新知識結構的研究人員，首先應革新大學生命科學相關的教學”，呼吁高校生物系反省傳統的教學內容和方式，適當增加數學、物理學等其他學科的知識，與美國著名的倡議“培養21世紀的科學家：本科生的生物學教育”（Undergraduate biology education to prepare research scientists for the 21st century，簡稱Bio2010）相呼應［3］?，F在中國的一些高等院校已開設了生物物理學等交叉學科專業，希望“培養出來的跨學科學生能操同一種語言去建造生命科學的通天塔”。

2提高農業生產技術，走可持續發展的生產模式

在“綠色革命”“轉基因作物”的糧食增產模式一一亮相的時候，物理知識應用于農業生產的物理增產技術也在低碳農業、節水農業的倡導環境中備受關注。把物理中的力、熱、光、電、磁等知識與技術應用于農業生產的“物理農業”，區別于傳統的“化學農業”，不用化肥、農藥、生長調節劑的農業生產方式，減少環境污染，恢復耕地質量，阻止環境惡化與生態退化，是解決“先污染后治理”“先發展后治理”問題的重要途徑之一。

近年物理農業已展示了它的“神奇”，相信物理農業在未來的發展中，不僅在糧食生產的健康安全、增產增收方面能取得輝煌的成績，也能兼顧到農業生產和生態環境的相容，同時為農業、生態的可持續發展做出杰出的貢獻，在農業與環境的協調發展中充分發揮物理科學知識的作用，充分展示交叉學科的魅力。

參考文獻

［1］吳文勝，程立佳.發揮高等農業院校優勢，努力為科教興農服務［J］.高等農業教育，1999(4):29—31.

［2］胡躍高主編.農業總論［M］.北京:中國農業大學出版社，2000(9).

［3］袁觀宇.生物物理學［M］.北京:科學出版社，2006.