量子計算的含義精選(九篇)
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第1篇：量子計算的含義范文
【關鍵詞】生物芯片 信號采集 數據處理
生物芯片是一種通過微加工或微型化的方法在固相支持物表面實現對生物分子的快速、準確、高通量檢測和系統化分析的技術。國內研究生物芯片技術和光譜處理系統相對較晚，但發展很快，但大多無法滿足市場的要求，在這樣的背景下，研究一種便捷，低廉，高效的信號檢測系統就顯得尤為重要。
1 需求分析
生物芯片的檢測過程為：
（1）在上位機上打開檢測系統軟件，打開對應的串口和USB，初始化電機和光譜儀，將生物芯片放置在檢測平臺上。
（2）打開CCD，配合電機定位第一個量子點的位置，依次確認邊角四點的位置，然后通過位置算法算出25個點陣列的位置。檢查每個點的位置是否準確，如果沒有在量子點的中心的話，通過微調將定位到準確位置。
（3）確定生物芯片檢測點以后，需要光學原理來檢測，需要激發光源，由于光信號在傳輸過程中對角度精度要求較高，所以采用三相伺服電機和旋轉電機來控制。這樣光譜儀采集到的信號才準確。
（4）開啟六輪檢測，由于抗原抗體結合需要一定的時間，所以通過六輪光譜檢測來做最后分析，繪出波形曲線。
（5）保存數據，顯示光譜圖，特征值，偏振角的波形曲線。
2 檢測系統設計
整體檢測系統分為五個模塊，第一個模塊是觀測物滑動模塊，即采用三相X、Y、Z方向電機控制生物芯片的位置，實現檢測系統的高精準度，第二個模塊是激光源，分為照明光源和激發光源。照明光源主要用于CCD定位每個量子點的精準位置，采用無連續白光LED；激發光源主要是用于檢測過程中，需要激發光源的照射光譜儀才可以精確檢測抗原抗體結合過程中光譜發生的變化。然后是微型光譜儀，光譜儀與上位機是通過USB口連接，實現對光譜數據的采集和傳輸。CCD數據傳輸采用串口方式。落射式的顯微鏡是整個檢測的主體，光譜儀和CCD是放在目鏡上來檢測和觀察。旋轉電機的作用是控制偏振片旋轉到特定角度的控制，在不同的偏振角度時光譜反饋的數據是不同的，會隨著角度的變化而變化，因為光源的入射角度發生變化時，對光的吸收是不同的。
檢測系統中分為上位機和下位機。PC用于上位機，整個軟件部分熒光信號的采集和處理算法是通過Qt Creator來開發，Qt Creator平臺由于其開放性、圖形化、可移植、多線程、靈活性而得到廣泛的應用。下位機采用STM32F103VE處理器，來配合上位機控制電機以及反饋。
該系統的整體框圖如圖1。
3 上位機與下位機通信
上位機是一臺電腦，包括鍵盤，鼠標，顯示屏等等。采用PC作為上位機是因為需要穩定的數據采集和數據處理的環境，并且需要對大量數據進行快速分析、處理的能力。與此同時考慮到整個系統的高效、便捷、微型化等需求。下位機是采用STM32為核心處理器，STM32具有高性能、低成本、低功耗的優點，可以滿足檢測系統的需求。上位機與下位機通信傳輸采用RS232方式。由于量子點的特性，要求電機的精度必須達到0.5 um。
具體通信過程如圖2。
4 數據采集與處理
在與下位機通信和CCD操作都需要用到串口通信，這勢必會造成串擾，是傳輸數據的準確性和穩定性受到影響，這樣就導致整個檢測系統的穩定性和精準性，為此通過嚴格控制數據傳輸間隔時間，校驗方式和波特率的形式來解決這個問題。首先我們設置數據傳輸間隔時間為30ms，這樣在30ms中上位機可以相應出相應的處理。通過添加幀頭和幀尾校驗的方式來驗證數據的正確性。
數據采集是指將指令發送至光譜儀，通過USBB接在上位機上接收光譜數據。首先通過編寫USB驅動來實現對USB口的打開、讀和寫等操作。整個光譜采集是光源激發量子點，通過顯微鏡的目鏡連接至準直鏡，光信號通過光纖跳線收集到微型光譜儀，信號采集卡分析通過USB口傳輸至計算機系統，整個系統對精度要求很高，必須保持在同一軸線上，這樣才能保證光信號傳輸的準確度。
需要對采集到的大量光譜數據進行處理，首先對25個矩陣點進行通道劃分，每五個為一個通道。我們需要對標記最強中心光強與波長，以及每一個通道特征值和旋轉角度進行處理和繪圖。波長計算公式：
λp=I+C1p+C2p2+C3p3
其中p為像素pixel的序號，p的取值1～1024；系數 I、C1、C2、C3通過USB接口命令獲得。
計算出波長之后分析出每個量子點的特征波長，然后在對每個通道內的量子點的特征波長進行分析，取出這個通道的特征值。并且對不同時刻該通道的特征值進行比較，分析出特征值的差值。判斷抗原抗體的結合情況。根據特征波長來確定最優偏振角，同時我們需要對每個量子點的最優偏振角進行記錄并且處理，繪制出一輪測試每個通道的最優偏振角圖。
在算法中加入了多線程，多線程是指從軟件或者硬件上實現多個線程并發執行的技術。具有多線程能力的計算機因有硬件支持而能夠在同一時間執行多于一個線程，進而提升整體處理性能。整個檢測系統中代碼不僅繁瑣，還比較多。加入多線程是為了優化數據處理部分的代碼，即使有將近20萬的數據分析，整個程序運行順暢。
5 結果分析與對比
上位機分別分析出實時波形、特征值、偏振角、波長-角度四種曲線，如圖3。
這四種圖形分別代表不同的含義，第一個波形顯示是檢測過程中每一個點波長、光強變化值的實時顯示。特征值曲線是檢測完之后通過算法分析出每一輪的特征值曲線。偏振角曲線是每一輪每個通道檢測中的最優偏振角變化圖。波長-角度圖是檢測完分析出的二者的關系圖。通過算法分析的波形圖與光譜儀自帶的軟件對比圖如圖4。
通過對比圖可以看出兩款軟件在光譜采集和處理上已經相差無幾，并且在噪聲處理方面我們開發的軟件處理的更加好一些，對細節處理更加精準。
6 結束語
本文從生物芯片的原理和市場的需求提出了檢測系統的設計，基于量子點生物芯片的熒光信號采集與處理系統精度高、速度快、更自動化、操作更便捷來進行量子點生物芯片的檢測。
參考文獻
[1]Jasmin Blanchette，Mark Summerfield.C++ GUI Qt 4編程（第二版）[M].北京：電子工業出版社，2013.
[2]馬立人，蔣中華.生物芯片-第二版[M].北京：化學工業出版社，2002.
[3]高西全，丁玉美.數字信號處理（第三版）[M].西安：西安電子科技大學出版社，2008.
作者簡介
吳灃恒（1992-），男，黑龍江省鐵力市人。現為貴州大學碩士研究生在讀。主要研究方向為數據通信與處理。
第2篇：量子計算的含義范文
1 光學薄膜的應用事實
光在兩種介質的分界面上會發生反射，反射的程度與介質的折射率有關。一般來說，當光垂直入射到兩種透明介質的界面上時，反射光強約為5%，對于有6個透鏡的照相機來說，反射光強約為45%，而潛水艇上的潛望鏡有20個鏡片，則反射光強達到了約87%，僅有13%的光透射進去，幾乎不能成像。因此，消除或減小反射，是光學儀器制造中的一個重要問題。
為了減少反射，人們通過在介質表面真空蒸鍍一層厚度均勻的透明薄膜的方法來實現，不同折射率、不同厚度的薄膜，反射情況如圖2所示，縱坐標R為反射率，橫坐標為薄膜的光學厚度。可以看出，薄膜的厚度對光的反射有具體而明確的影響，其中，當薄膜介質的折射率為n=n0n1，（n0、n1為薄膜兩側介質的折射率，如圖2中的實線所示，空氣、玻璃介質間的薄膜折射率約為1.23，目前并沒有找到折射率如此小的物質，實際中常用的鍍膜物質是氟化鎂，折射率為1.38）且薄膜光學厚度為光在薄膜中波長的1/4的奇數倍時，反射光的能量將為零。若薄膜光學厚度為光在薄膜中波長的1/4的偶數倍時，反射光的強度又是各種情況中的最大值。為什么恰恰是1/4波長的奇數倍或偶數倍這些特定的數值呢？這就促使人們去尋找理論解釋了。
2 波動光學的解釋
當我們把光當成一種波的時候，顯然，滿足1/4波長奇數倍的膜厚，將使來自薄膜前后兩表面的反射光波的光程差δ滿足相消干涉關系，即δ=nλ+λ/2，（n=1，2，3…），結合課本上的肥皂膜實驗現象可知，相消干涉將出現暗紋，意味著反射光能量較小，光的能量哪里去了呢？根據能量守恒，一定是透射光的能量增強了。問題是，光不是已經被膜的前后兩表面反射回來并發生相消干涉了嗎？它又是怎樣進去而變成了透射光了呢？沒有微觀圖景，學生接受起來是很困難的。
3 量子光學的解釋
來自同一光源同一平均發光時間間隔內的光，每一段波列長度ΔL=cτ叫做相干長度，原子的平均發光時間τ也就是相干時間。取同一時刻開始，由同一激發態躍遷，偏振也相同的那些光子作為一個系綜，由不確定關系ΔEΔt≥h/4π可知，在發光時間τ內，系綜內的光子的能量E也有一個不確定的范圍ΔE τ≥h/4π，由E=hν、ν=c/λ以及p=h/λ可知，ΔE=cΔp，即ΔE τ=ΔpΔL≥h/4π，這表明同一系綜的光子，在同一時刻的空間位置有個不確定范圍ΔL，在ΔL范圍內的各點，每個光子都有出現的幾率，在ΔL范圍以外光子出現幾率為零，我們可以用波函數Ψ來描述光子的狀態，波列振幅的平方表示光子在該處出現的幾率。
4 從增透膜再認識光的本性理論
一個正確的新理論應在原理論的有效范圍內，給出與原理論結論相同的結果，并能提供預測。光在薄膜上有選擇的被反射和透射，且反射的程度與薄膜的厚度有確定的關系，這是一個明確無疑的事實，對這一事實的合理解釋，波動光學要求我們把光看成波，如果光是一種波，則上述分立的數值恰好是四分之一波長的某種倍數關系，或者說，把光看成波能成功地解釋這一事實。甚至，可以根據波動理論來預測薄膜厚度的變化將會對光產生怎樣的影響，其分析結果也與實驗結果符合得很好，這意味著波動理論是成功的，光具有波動性；另一方面，量子光學讓我們把光看成微觀不連續的光子，應用量子理論將更有助于理解相消干涉的微觀含義，一定的薄膜厚度，根據波函數，可以使光子在薄膜表面出現的幾率為零，根本沒有發生反射，這就是“增透膜”的本質。我們同樣可以預測，厚度取另外一些分立的數值時，光子出現的幾率將是各種可能中的最大值，出現了“增大反射”的現象，這也與實驗事實相符合，量子理論同樣是成功的，這意味著光具有粒子的性質。對增透作用的解釋，波動理論和量子理論取得一致的結果，我們說，光具有波粒二象性。
然而，光并不是經典的粒子，因為它沒有經典粒子的靜質量，也沒有時空中的確定軌道；光也不是經典的波，因為經典的波在空間是彌散的，其頻率和波長表示波具有時空的周期性，而光的波動性只意味著光子在空間某點附近出現概率可以通過波動的規律來解釋，本質上，它是一種概率波。那么，光到底是什么呢？正如愛因斯坦晚年所言：“整整50年有意識的思考仍沒有使我更接近‘光量子是什么’這個問題的答案”。看來，我們探索“光是什么”的路依舊漫長，無論是波動理論，還是量子理論，都只是事實在某一層面上獲得的解釋――“自然科學并不是自然本身，它是人類和自然關系的一部分”（海森伯語）。
參考文獻：
［1］蔡履中,王成彥,周玉芳.光學.2.濟南：山東大學出版社,2002
［2］普通高中課程標準實驗教科書《物理選修3-5》.人民教育出版社
第3篇：量子計算的含義范文
我們的生活是不斷變化的，我們的世界也是不斷變化的，但這變化是亂行無定的、抑或還是有定規的呢？這就是決定論問題，一個重大哲學原理。它關系到我們應該如何看待自然界的變化與發展，對之是否可以預計和控制，而且也牽連著人類社會的前途和個人命運的展望與把握，聯系著人的自由、創造、道德與責任。從而，歷代思想家、哲學家們大都本著各自的立場對決定論問題提出了自己的觀點。然而時至今日，這個問題依然沒有獲得公認的解決，爭論更是廣泛和深入。本文先簡述決定論問題的古今爭論，接而分析現代科學揭示的各種“本質上的偶然性”現象的實質意義，然后論述決定論的確切含義、形成根據以及決定論是否真正存在的問題。
一、決定論問題的古今爭論
歷史表明，關于決定論的思想隨著人類對于事物變化發展的因果性與規律性的觀察在世界上很早就出現了。我國商、周時代的卜卦活動和關于卜卦的學說《易經》中就已經包含了決定論的思想——只當一切事物之生滅是有定數的方才可以通過占卜來預測(當時的哲人把“太極”作為萬物的元始與統制)；春秋戰國時代，“天行有常”或“天有常道”之認識的形成又使決定論思想進一步明確化(這基本上是一種規律決定論)。然而，中國古代的決定論也是不完善的，因為一方面相信有能推算“過去未來”可得知“五百年前五百年后”的通慧大師，但另一方面又認為有“法力無邊”的玉皇大帝和如來佛祖，這樣的神明是不遵守固定法則的至高無上的自由主宰，世界會隨它們的意愿而無規變化。
西方人的決定論思想也產生得很早，西方哲學史上有西方人決定論思想形成發展的脈絡，這也是一個決定論與非決定論反復爭論的歷史過程。在古希臘時代，首先出現了兩種性質不同的決定論：一是赫拉克利特和德謨克利特所代表的自然決定論，他們相信規必然律和因果關系的普遍存在，主張世界“古往、現在與未來的一切都是有定數的”。二是畢達哥拉斯和柏拉圖所代表的觀念決定論，他們也相信世界是有秩序的，但說這種秩序是來自“數”或“理念”或神；柏拉圖又將這種觀念決定論發展為目的論，認為世界萬物都是由神的目的所決定的。后來的宗教神學繼承了這種決定論，認為一切都是由全知全能的上帝決定的(但對于上帝決定論又分為一次決定論和不斷決定論兩種理解)。
亞里士多德以后，西方早期的決定論受到兩種思想的動搖。一是斯多葛派的自由意志論(他們在自然觀上主張必然性，但在社會倫理領域主張自由意志論)，二是伊壁鳩魯的“原子自動偏斜說”的提出把本質意義的偶然性帶入了自然界。從此，自由意志和偶然性就成了反對決定論的兩大理由和支持非決定論的兩大根據。決定論問題的論戰由此而在西方哲學史上拉開了帷幕。再后，古希臘—羅馬時代的懷疑主義學派反對因果性而宣揚不可知論，擯棄一切確定的論斷，成為極端非決定論的早期代表。
歐洲中世紀是宗教神學的一統天下，上帝決定論統治了這個漫長的黑暗時代，人民大眾在嚴格的宿命論觀念中忍受著教會的壓迫剝削。
文藝復興運動給近代西方帶來了思想解放和科學技術發展，上帝決定論也逐漸為新的哲學所拋棄；科學研究對自然規律和因果關系的不斷揭示使自然決定論的觀念日益增強，產生了許多堅定的自然決定論者，斯賓諾莎、霍爾巴赫和拉普拉斯是其中的三位代表人物，他們在自己的著作中先后提出了三個自然決定論的典型表述。
斯賓諾莎是一個堅持從世界本身說明世界的唯物主義哲學家，他確信因果關系在物質領域和精神領域都是普遍存在的，作為世界本原的“實體”通過普遍存在的因果關系鏈網必然地決定著自然和社會中的一切事物之運動和發展。他在其名著《倫理學》中寫道：“每個個體事物或者有限的且有一定的存在的事物，非經另一個有限的，且有一定的存在的原因決定它存在和動作，便不能存在，也不能有所動作，而且這一個原因也非經另一個有限的，且有一定存在的原因決定它存在和動作，便不能存在，也不能有所動作；如此類推，以至無窮。”[1]25－26]同時，“每一個意愿只有為另一個原因所決定，才可以存在，可以動作，而此另一個原因又復為另一個原因所決定，如此類推以至無窮。”[1]29再者，作為世界本原的“實體”雖然不再為他物所決定而是自己決定自己的“第一原因”，但它也沒有自由意志而只能依其本性必然地行動，除了產生現已存在的自然狀態和秩序之外，不能再產生別的替代樣式[1]29－30。這樣，斯賓諾莎就把世界描述成了一個因果必然性的決定論系統，這里沒有偶然性，沒有自由意志，沒有超自然的目的論，一切皆由“實體”的本性因果必然地惟一決定了，人應該平靜而理智地面對所遇到的一切有幸和不幸，這是自然的法則。
霍爾巴赫是另一位杰出而徹底的唯物主義哲學家，他也堅信因果關系普遍而必然地存在于世界的一切事物之中，并以物質的必然因果法則對偶然性觀點和自由意志論作了嚴密而系統的批判，由此而提出了他的決定論：“宇宙本身不過是一條原因和結果的無窮的鎖鏈，這些原因和結果，不斷地這一些從那一些中產生出來。只要我們稍加思索，我們就會不得不承認，我們所見的一切都是‘必然的’，或不能不是現在這個樣子的；我們所看到的一切東西，以及超乎我們視覺以外的一切東西，都按照一定的法則而活動”[2]51。以至狂風巨浪中的一粒沙、一滴水的運動跡線都是嚴格地決定了的，在激烈政治動亂中人們的每一言一行也是由因果關系必然地安排了的[2]51－52。總之，一切都在因果必然性的秩序之中，霍爾巴赫的決定論是絕對嚴格的，不允許有絲毫的偶然性；并認為一個極微小的原因也會決定未來的一個巨大結果[2]52，但世界上決沒有找不到原因的東西(如果一時找不到的話也不能承認它沒有原因)，哪怕混亂的狀態其實也是有嚴格原因的必然現象。
以上斯賓諾莎和霍爾巴赫的決定論都是以嚴格必然的因果關系鏈維系的因果決定論，但這二者也有一個明顯的不同：斯賓諾莎的決定論是以“實體”為基點——第一原 因——發出一束無限伸展的“射線式”因果關系鏈，可稱為射線決定論。霍爾巴赫則認為不能存在“第一原因”，主張宇宙因果關系鏈是無限循環的圓圈——自然事物“是更替地作著原因和結果；它們就是這樣地形成一個生與滅、配合與解體的巨大的圓圈，這個圓圈既不能有開端，也沒有終結。”[2]33從因果關系的性質上看，霍爾巴赫的圓圈體系更合理些。
拉普拉斯是一位近代自然科學家，他在普遍成立于宏觀世界的經典力學基礎上提出了一個科學形式的決定論：“我們應該把宇宙的現在狀態看作是它先前狀態的結果，隨后狀態的原因。暫時設想有一位有超人的智力的神靈，它能夠知道某一瞬間施加于自然界的所有作用力以及自然界所有組成物各自的位置，它并且能夠廣泛地分析這些數據，那么它就可以把宇宙中最重的物體和最輕的原子的運動，均納入同一公式之中。對于它，再也沒有什么事情是不確定的，未來和過去一樣，均呈現在它的眼前。”[3]36(這個決定論后來密爾在其《邏輯體系》中作了重述)顯而易見，拉普拉斯的決定論表述有其鮮明的特點：第一，它不僅是一種存在論的哲學論斷，而且是以科學定律的形式試對世界的過去和未來定量計算，原則上要給出一切時刻的精確的宇宙物理圖像，因而也是一個認識論意義的且有科學性質的物理決定論。第二，斯賓諾莎和霍爾巴赫的決定論的理論基礎或立論根據是定性的因果關系或因果必然性，拉普拉斯的決定論的立論根據則不僅是因果關系，而主要是定量的經典力學規律。因此，拉普拉斯決定論可以稱為規律決定論，或因果律決定論(經典力學規律是因果律)；相應斯賓諾莎決定論則可稱為因果決定論或因果性決定論。由于后來統計規律的產生以及發現經典力學規律對微觀領域不適用，故而拉普拉斯的經典力學規律決定論就被貶稱為“機械決定論”，在當今成了批判的對象(但由于一切統計規律都不與動力學因果律真正矛盾，故而當今論者的批判意見并不真正有效，拉氏決定論表述的主要缺陷乃在于它沒有處理無限問題，參見后面分析)。
另一方面，近現代西方哲學中也有許多持自由意志論的哲學家，像笛卡爾、萊布尼茨、康德、費希特、黑格爾、詹姆士、柏格森、薩特等人，都是著名的自由意志論者。由于認為自由意志不遵守因果關系和客觀規律，那么上述哲學家原則上都是不支持決定論的。笛卡爾主張人是憑自由意志而自由行動的：“我們也當認為自己不止是機器，而還更進一步，因為我們在接受真理時，并非出于必然，而是自由的。”[4]14薩特也認為，自由之為自由，僅僅是由于自由的選擇永遠是無條件、無根據的，所以，人的選擇和行動并不遵循什么規律，而是絕對偶然的[5]24。這樣，即便自然事物具有必然性，但由于人的自由行動的干預，世界在總體上就不能是決定論的。因此，詹姆士說：“自由意志的實用主義的意義，就是意味著世界有新事物，在其最深刻的本質方面和表面現象上，人們有權希望將來不會完全一樣地重復過去或模仿過去。”[6]62也就是說，自由意志論是希望將來不重復過去，一切是可變的，世間不斷出現不能預定的新東西—這就是非決定論的本質意義。此外，羅素主張因果關系的概然性，認為一切規律皆有例外，所以他也不贊成嚴格的決定論；尚在發展中的西方后現代主義學派向近代傳統挑戰，他們反對基礎論(否定世界有本原)和本質論(否定現象—本質關系)，主張非確定性，從而也反對一切決定論。
但是，也不是一切自由意志論者都主張非決定論。首先，萊布尼茨雖然主張心靈活動不遵循自然規律，但他又認為心靈和物體的運動都是上帝預先安排好的，世界萬物都處于一種“前定的和諧”之中，這也是一種決定論的景圖，屬于上帝決定論。其次，康德的自由意志論主張人的自在本體是自由的，但在現象世界上，人的行動又是可有因果關系的，且符合自然規律。于是，在康德的哲學中，現象世界可以是決定論的。再者，黑格爾主張自由與必然相統一(自由是對必然的認識)，那么他的哲學實質上也不真正反對決定論。
由以上所述，我們已看到，不論在古代還是在近代或近現代，一直都存在著決定論與非決定論兩種相反觀點的對立，在決定論方面也有理論根據上的差別和分歧。到了現代社會，現代科學的發展在微觀領域和復雜系統中又揭示出了許多新的隨機事件或不確定性現象，又加劇了人們對決定論問題的爭議。這些新的不確定性現象，首先是量子力學理論(波函數)對微觀事件(之觀測結果)的統計性(幾率)描述和關于微觀粒子的測不準關系(不能同時準確測定其位置和動量等值)。其次，系統科學的發展也揭示出復雜大系統中具有非線性因果關系、漲落現象、“分叉點”問題和“對初值敏感性”效應等不確定性現象，它們似都不遵循原因與結果的確定對應關系。于是許多論者把這些新的不確定性現象稱為“本質上的偶然性”事件，并認為它們已否定了因果確定性、摧毀了嚴格的決定論。隨之，國內外也相應提出了名目繁多的新理論，如西方的“非因果決定論”和“不完全決定論”；國內的“辯證決定論”、“哲學決定論”和“多元決定論”等[7]。這些新理論盡管名稱不同，但都是一種兼容了非線性因果關系、各種統計規律和“本質上的偶然性”的新式決定論，在嚴格的機械決定論和極端的非決定論之間開劈中間道路。它們都建立在一個新的共識之上——即認為現代科學揭示出來的各種新的隨機事件與偶然性現象否定了因果律(因果確定性或必然性)的普遍存在。這些論者們步科學新發現而動，并以不同的方式與風格來著手批判或摧毀建立在因果律之上的舊式決定論，在國內外掀起了一股否定嚴格決定論的浪潮。但由于各種新的隨機現象仍然服從統計規律，不是絕無章法的混亂現象，又使這些論者們不得贊同極端的非決定論。因此，建立一種介于嚴格決定論與極端非決定論之間而又能概括科學新進展的新式決定論就成了自然趨勢。至于如何具體建構這種新理論，不同的論者基于各自的立場與學識而各取方案：有人通過修改舊決定論的概念含義而沿用其名稱來表述新的決定論；有人維持近代概念的原有含義而修改其名稱；還有人則采用部分修改 部分否定的折衷方案。于是就出現了上述內容類同而表述方式和名稱各異的各種新式決定論，其實都是某種折衷理論，它們之間的爭論實際上主要乃是概念定義方式上的爭論。當然，堅持嚴格決定論和極端非決定論的人現在仍有存在，因為對于現代科學的新發現還是可以有進行多種解釋之余地的。
總之，從古至今，決定論問題經過了人類兩三千年的研究和爭論，現在仍未真正達成共識，在概念與實質兩方面還需繼續研究。
二、“本質上的偶然性”之實質分析
現代科學揭示出的上述“本質上的偶然性”現象或隨機事件已被廣泛談論，并已成為許多論者否定因果確定性和嚴格決定論的基本根據。但這也不是一致公認的結論，已有一些深入一步的研究分析表明，它們仍只是一些現象問題，是對科學實驗結果的表觀理解，而缺乏實質性分析。下面我們試作一些實質分析(我們已經在《因果關系研究》一書中對于各種不確定性現象的實質意義作了系統的研究分析，這里將其要點簡述如下)。
1.量子力學中的不確定性現象之實質分析
即量子力學波函數對微觀物質的原本運動狀態的描述是有因果確定性的。量子力學的不確定性只發生在上述第二個環節中，這個環節屬于測量環節。因為微觀物質(或粒子)的原本狀態是不可見的隱態存在，從單個量子(微觀粒子)到其在宏觀儀器上的表現，是一個微觀客體與宏觀儀器組成的整體現象，人們看見一觀測到的“微觀粒子”實際乃是微觀粒子本身與測量設備—顯示介質(乳膠、云室、屏幕、照相板等)以及各種背景和操作因素相互作用的產物，這是一個“波包縮編”過程，一個從微觀隱態到宏觀可見態的層次過渡。但由于現有的量子力學理論不是關于測量的理論，量子力學波函數并不描述微觀測量過程之波包縮編的物理機制，即它未能完備描述測量過程對微觀物質運動狀態的各種影響作用，因而它就不能對微觀粒子的可見態給出精確的描述，只能給出一個發現的幾率。
由上分析明示，量子力學不是測量理論，量子力學的波動方程和波函數乃是描述微觀物質原本狀態(隱態)的數學模式，此描述是有因果確定性的。量子力學的統計性(幾率)描述乃是發生在以波函數之模平方預言微觀過程之觀測結果P的測量環節上。波函數對這個環節的原因描述是不完備的，正如玻姆所言：“它依靠的是對人們尚不知道的過程的一種平均作用”[9]。海森伯也認為，量子力學的幾率描述代表著進行測量時的實驗狀況，這里的統計性描述的出現是與知識不完備有關的，對一個系統的不完備的認識一定是量子論的每一個表述的本質部分。因而，現在已有越來越多的物理學家認為，～P關系乃是一種并不必然違反個體因果律的系統的統計分布。這也就是說，微觀過程本身原是具有因果確定性的，這里的“不確定性”乃發生于不適合量子力學波函數描述的測量環節上，它是由未計量因素的未知作用所造成，屬于原因作用的未確定而非因果對應的不確定。所以，量子力學的統計性描述并不真的否定微觀過程具有因果確定性，它也不是真正的“本質上的偶然性”。
其次，量子力學還有一個著名的“測不準關系”，這是海森伯公式X·P≥h/4π的物理意義：在一次測量中，不可能同時準確地測定微觀粒子的位置與動量。其他諸如時間與能量或頻率之間也有這種測不準關系。這就意味著人們永遠無法準確地測定微觀粒子的存在狀態，它們將常在不確定之中。但進一步的分析表明，測不準關系乃是人們采用經典力學描述宏觀物體的概念和術語(如粒子、位置、動量、時間、頻率等)去描述微觀物質狀態所導致的問題，它只表明，對于微觀對象用經典力學物理量來測量—描述時，將不能同時得到精確的全部數據。但這并不意味著微觀物質沒有自己的確定狀態(上面已述，波函數對于微觀物質不可見的原本狀態的描述是有因果確定性的)。量子物理學家玻姆已經指出，微觀過程是“一種真實的、具體的和確定性的物理過程——即一種能夠以精確數學細節加以描述的過程——而測量行為則不可避免地阻礙了正在加以測量的東西。”[9]因此，量子力學的測不準關系，只是表明人們難以準確地測定微觀粒子的一些物理量，而不是說它們本身也不能確定地存在，即只是“測不準”而已。當人們不對這些粒子進行觀測時，它們原是帶著各種確定的物理量而存在和運動的(對微觀過程進行“回溯性測量”可以證明這一點，海森伯也這樣認為的[10])。
鑒于上述兩方面的實質性分析，我們已看到，量子力學并未真正發現微觀領域存在“本質上的偶然性”，人們談論中的微觀過程的不確定性，實乃是由于量子力學涉及測量問題和相應的不完備描述所導致的未知原因作用引起的；關于原子核衰變事件的隨機性實際也是由于量子力學對其衰變過程的非機制性統計描述所造成[11]。量子理論并沒有清晰明確地給出關于微觀過程的實在圖像，它們至今仍是不確知的暗箱事件，故“知識不完備”問題定然難免，這正是其不確定性現象的基本原因。
2.系統科學中的不確定性現象之實質分析
與量子力學互應，現代系統科學也在復雜大系統中揭示出了許多新的不確定性現象，主要有非線性因果關系問題、漲落現象、“分叉點”問題和“對初值敏感性”效應等幾種，它們也被一些人視為是“本質上的偶然性”現象。下面我們也對其實質意義進行簡要分析。
(1)非線性因果關系分析。復雜大系統中的因果關系也相應復雜化了，出現了一些“非線性”特征，表現為：系統中各種不同原因的作用不能簡單地相加，總體運動狀態不能簡單地還原為各局部運動狀態的加和；一個原因可能引出多種結果，一個結果也可能有多種原因；結果有時會反作用于原因。這看似破壞了因果之間的單向對應關系，否定了因果確定性。但我們的研究表明，“非線性因果關系”仍是一種嚴格的因果關系，這里的原因仍然有其確定的結果。
一方面，復雜系統中各種不同原因的作用不能簡單相加的問題，這表明系統中的相互作用復雜化和層次化了。正如數學上的非線性關系是由于變量之間存在著相乘作用引起的一樣，系統中的非線性因果關系也是由于其內各種因素或局部運動之間存在著橫向的交互 聯系和相互作用。正是這種橫向的交互關系的存在，而使得系統的總體狀態不能是其各元素各部分的原因作用之簡單相加的結果，它也不能夠簡單地還原為各元素各部分的存在和運動，也即線性關系失效了。然而，系統內部的交互聯系和相互作用的存在也只是把系統結合成為了一個有機的整體，使人們難以在其中分離出獨立的二體因果鏈，但此系統的前一總體狀態仍然對其后一總體狀態有著嚴格的因果規定性。由于因果確定性(原因對結果的嚴格規定性)本來也只是對完全原因或封閉系統之總體狀態而言的，故這種非線性關系就并不破壞嚴格意義的因果確定性了，它也不是一種“本質上的偶然性”。
另一方面，關于“一因多果、多因一果”之說，實乃一種不嚴格的表述。研究表明，關于“一個原因可能引出多種結果”的現象，實際乃是由于把一種變化根據當作原因而讓它在不同的條件下產生了不同的結果(例如說一個火種放在油中能燃燒而放入水中則生煙)，或是讓同樣的原因在不同的條件下產生出不同的結果，或是將一個結果的不同部分當做了不同的結果。這里的問題乃在于沒有從完全原因和完全結果上講關系，其所言的“原因”實乃部分原因，因為“不同的條件”也是原因成分(為外因，上例中，火種與油的相互作用是一種原因，火種與水的相互作用則是另一種原因)；或其結果只是部分結果。再說，宏觀隨機事件，由于其中存在著試驗操作因素的未知作用，故它們不是真正的“一因多果”事件；微觀隨機事件中也存在著測量條件的多種未知作用，故兩個看來同樣的微觀實驗之不同的觀測結果，也不是真正的“同因異果”。因果確定性本來只是對完全的原因和結果而言的，部分原因與部分結果之間的不確定關系并不破壞因果確定性的本義。同樣，關于“多因一果”現象，也是由于把表面類同的不同東西當成了“相同結果”所致的近似判斷，這種“相同結果”之間其實存在著許多的內部差異，從而對應著不同的原因。例如，手搖打字機和電腦所打印出的“相同文件”，二者在打印時間與字跡形色細節上仍是存在差異的不同結果；木棒和鐵棒所敲響的鑼聲(之音色)也不一樣；不同初始條件所致的“熱平衡狀態”其內部分子的運動跡線也是不完全相同的。故這也不破壞嚴格的因果對應性。
總的說，世界上或系統中的事物是普遍地互相聯系的，任何一個因素作用都會引發一連串相關結果，一個結果也必定由多種因素綜合導致，確定對應的嚴格因果關系只對孤立或封閉系統的前后總體狀態而有效。其他各種“二體”因果關系(包括上述的“一因多果”“多因一果”關系)皆是忽略了大量次要因素的近似因果關系，才引出了一些因果不確定對應的假象，曲解了因果關系的本來意義。再則，自控系統中的反饋作用問題，也并不是“結果對原因的反作用”，而實際是多個因果過程的接續：前一原因引起一個結果，這個結果狀態轉而又作為一個新的原因再作用于原來曾是原因的東西而使之成為一個新的結果(構成一個轉圈式因果鏈)，如此多次循環構成一個自動控制過程。這里我們不應把時間上多個不同的因果過程混淆成為一個因果過程。三體問題和多體問題也都應從系統角度來看待，因果關系才能理順。總之，所謂“非線性因果關系”的各種現象，實際都不構成因果確定對應關系的反例，它們也不是“本質上的偶然性”。
(2)漲落現象分析。“漲落”也稱“起伏”，指熱力學系統中表征系統之某種性質的物理量(密度、壓強等)在統計平均值附近不斷地作無規則的微小變化。它是由系統中大量物質微粒的熱運動造成的。由于漲落現象大量存在而又難以預計和控制，故而也成為一種引人注目的偶然性現象。深入一步的分析表明，由于漲落現象是系統內部微粒的熱運動所造成，對于氣體和液體系統來說，其漲落現象的原因則是大量內部分子的熱運動。物理學已知，分子的運動是遵循動力學規律的，具有因果確定性；那么大量分子熱運動的集合體(系統)也就是一個嚴格意義的因果關系網，而由它們表現出來的漲落現象也就存在于嚴格的因果關系中，并且原則上是可以通過對每個分子運動跡線的計算來預計它的，只是由于這種計算極其復雜而人力難以進行而已。照此道理，由分子以上的物質微粒構成的系統的漲落現象，都應是因果關系網中的確定性事件，而非“本質上的偶然性”。關于微觀領域的“量子漲落”問題，也即微觀粒子的“波動性”，在上面我們已經論證微觀粒子的波動過程(不可見的原本運動狀態)是有因果確定性的，因而，量子漲落現象也不會違反因果確定性。總之，漲落現象只是一種人力難以掌控的復雜事件，是一種可作因果解釋的偶然現象。
(3)“分叉點”問題分析。“分叉點”是耗散結構理論中的一個著名問題，其內容是說，當一個系統向遠離平衡態演化時，會出現一種通向不同狀態的“分叉點”，一個無限小的擾動就可以促成一個特定的演化方向。鑒于“一個無限小的擾動”是一難以捉摸的偶然現象，故而有人認為系統在“分叉點”處就失去了因果確定性。那么應該如何看待此問題呢？通過對一些相關事例的具體考查而看到：某些系統產生“分又點”時，就是進入了一個即將發生變化的“臨界狀態”，一個微小的擾動就會導致一個變化迅速發生，就像一絲小風就會使一個立椎倒向一方一樣。這實是一個小原因引發一個大結果的事件。然而，盡管這個“微小擾動”不易掌控和計量，但畢竟還是一個實在的原因作用，它引起的特定變化也是一個合規律而發生的因果事件，這里并沒有因果確定性的真正破壞。分叉理論的提出者普里戈金也認為：“小的原因可能產生大的效果，但這個世界并非是任意而為的。……漲落逃脫控制這樣的事實并不意味著我們不能找出漲落放大所引起的不穩定性的原因來。”[12]“分叉點”處的相變事件是有其確定原因的，不是神秘莫測之事。
(4)“對初值敏感性”效應分析。“對初值敏感性”乃是混沌系統之隨機現象的特征效應，系統初始條件的 微小差別將會導致后續狀態的巨大變化，并且這種“微小差別”是生自系統內部的，故此效應又稱為“內在隨機性”。這里以“奇異吸引子”現象為例來作考查：吸引子是漩渦中心一類東西，混沌系統的“奇異吸引子”的特征在于，它在整體上是一種穩定的無窮層次自相似套嵌結構，但從局部看，它又是不穩定的，其內部套嵌的小吸引子之間互相競爭著，相鄰的運動軌線互相排斥而迅速分離。研究表明，奇異吸引子乃是分形幾何中的一種分形結構，相鄰內部小吸引子之間的邊界也是無窮細節的分形——存在著許多微小的差別；正是這些微小的差別致使邊界上的質點歸屬不同的吸引子。這也就是說，兩個競爭的吸引子之間的質點終究歸屬哪一個吸引子，是由邊界上的微小差別決定的；這種微小的差別(作為原因)將使這些質點以后的去向巨大不同(相鄰軌線按指數分離)。這是一種典型的“對初值敏感性”效應。其他還有“倍周期分岔現象”和“蝴蝶效應”等，也皆是因微小的初始差別或變化導致后續的巨大變化的事例。
上述事例以其微小難辨的差別促成巨大變化的奇特現象使人難以捉摸和不可思議，確實是一種無從把握的隨機事件，人力不可能對它們進行準確計量和預控。但另一方面也應看到，“對初值敏感性”效應也不是絕無原因的亂象，它們每一巨大的變化皆由一種“微小的差別”所引起，這是一種難以把握但又是真實確定的“原因”；加之混沌系統乃是“確定性系統”，故而又保證了此“小原因”對大結果的規定是有確定性的。所以有些科學家稱此為“混沌決定系統的偽隨機性”[13]。這樣一來，“對初值敏感性”效應也應歸屬于認識上的不確定性現象，它們的出現雖不是源于人的無知，但卻是由于人的能力有限所然，也不能算是“本質上的偶然性”；就像人們雖然寫不出圓周率π的確切數值(而無法精確計算圓的周長)，但每個圓皆有其確定的周長一樣。
3.事理分析
以上我們對于量子力學和系統科學揭示出來的微觀過程與復雜系統中的一些不確定性現象之實質意義作了簡要分析，已經看到它們都不真是破壞因果確定對應性的“本質上的偶然性”現象。其不確定性皆由于原因的不能確定計量所引起，而非因果對應性的否定。再從事理上分析，當今談論的“本質上的偶然性”現象，乃是原因對結果的不完全規定的事件(而非完全無規的亂象)；但這“不完全規定”之性征，是介于“完全規定性”與“完全無規性”之間的，應是兩種對立作用的中和效應——具體應是遵因果性與反因果性兩種對立性質一同作用所造成。于是這就意味著相關原因事物同時具有著遵循因果關系和違反因果關系兩種性質。然而，要讓一事物既遵循因果關系而同時又不遵循因果關系，或讓一性質對一物態既規定而又不規定，乃是明顯違反邏輯的矛盾之事，定然不能真實存在。那么是否可以設想原因中一些因素遵因果性而另一些因素反因果性呢？若是如此，世界上就得存在一類遵因果性的東西和一類反因果性的東西；而人類科學實際上只是發現有前者，而從未發現有完全反因果性的東西(無因之果或無果之因)存在；故此設想也不能成立。一物要么嚴格遵循因果關系，要么完全不遵循因果關系，“半遵半不遵”乃是悖理之言，而全無因果性之物又不見存在。所以，那種“不完全規定”的“本質上的偶然性”從事理邏輯上也是不能存在的。另外，伊壁鳩魯關于原子能作直線和斜線兩種運動之學說，乃是未經證實的思辨猜想，也不能支持有“本質上的偶然性”存在。數千年的人類實踐知識已確認了“自然齊一性”原理，現代科學也證實了“基本粒子全同性”規律，那么當科學已表明因果關系大量存在而一些疑難的不確定性隨機現象也都能作出合理的因果解釋的情況下(即并未發現有因果關系真正失效的地方)，我們就能夠得出：“相同的物質具有相同的屬性，相同的原因皆有相同的結果”的結論，因果關系對于一切事物都嚴格成立，“本質上的偶然性”當不存在。之所以有許多的人都傾向于認可微觀過程和復雜系統的隨機事件對于因果確定性的挑戰，本是出于對科學的誠信與尊重，但他們在尊重科學新發現的同時，只是直接援引科學新事實來作出理論判斷，缺乏對它們的實質意義進行深入分析，流于事情的表觀理解之中，故其判斷難免偏頗或失當。我們上面通過對于這些不確定性隨機現象的實質分析已經表明，這些不確定性現象實是原因不詳之事，而非真的違反了因果確定性。爭論還會繼續，關鍵在于對科學的理解。科學的結論有其成立的嚴格條件，不可隨意擴大其有效范圍。
三、決定論的含義與真假問題
上面第一節中我們已簡述了古今人們對于決定論問題的不同觀點，由之看到了“決定論”的概念一直處在變化發展之中，其確切含義至今尚未統一界定；它的真假問題——究竟存在還是不存在——更是人們長期爭論的話題，至今也尚無定論。下面我們根據有關研究來對這兩個問題試作分析，希能有助于它們獲得解決。
1.決定論的含義分析
在至今以來關于“決定論”的眾多定義中，有許多是把它述為一種關于世界上因果關系和客觀規律普遍存在的學說或理論。但有進一步的研究則表明，這類定義并不確切：因為因果關系和客觀規律的普遍存在只是意味著變化發展有客觀必然性，但對于一個開放系統而言，這并不能導致根據初始條件對其未來發展狀況有決定性和預言性(因為時刻有外部干擾作用進來破壞其決定性)從概念邏輯上講，所謂“決定論”，其本義在于“決定”二字，在于對未來的已經“決定”了，而不僅只是說未來的發展有不隨意志轉移的客觀必然性。若一個世界或系統之未來發展不能決定或預言，它就不能是“決定論”的。通過領會古今各種決定論的意旨，我們能夠從中發現一種基本思想，構成一切決定論的本質意義，它就是：“過去、現在和未來的一切事物之存在與變化皆在定數之中”(“定數”即已安排好了之義)，簡言之，“一 切皆有定數”。若偏離或舍棄了這個基本思想，它就不能成為一種決定論，至少已不是嚴格意義的決定論了。但是，這一基本思想只是指示“有定數”，而并未指示這種定數是由何而來或誰給出的；后者乃是各種決定論所要具體論究的重要問題，并明確體現在它的決定論定義之中。
由第一節所述已知道，古代的決定論有三種，一是因果決定論，以因果關系普遍而必然地存在為根據，由它決定世界的古往今來之定數；另一種是神靈決定論，它的定數由上帝、真主或佛祖的法力來安排；再一種是目的論，它由某種超自然的目的性規定了古往今來的一切定數。實際上，目的論也可以歸入神靈決定論。
由于神靈決定論和目的論隨著科學文化的發展而逐漸為歷史所拋棄，只有因果決定論長期流傳下來，并且在內容上不斷充實，成為了近代決定論的主流。又則，近代社會、特別是西方近代社會，科學技術迅速發展，揭示出了許多自然規律，這些規律以數學形式表述，具有精確定量的特點，能夠把事物存在與變化的各種定數具體地計算出來，比定性的因果推理關系大大前進了一步。于是，規律又進入了決定論的定義和根據之中，補充和發展著因果決定論，并有取而代之的趨勢。例如，拉普拉斯決定論就是在因果決定論的基礎上補充了力學規律的內容，使它成為了一種有操作意義的規律決定論。進而，如今還有一些論者已完全用規律來定義決定論，或只承認規律決定性。
那么，究竟應該如何來界定決定論的確切含義呢？或者說，決定論與因果性、規律性以及必然性的關系究竟是怎樣的，三者中何者才是決定論的真正基礎與根據呢？顯然，要判定這些問題，只能以決定論的基本思想——一切皆有定數——為準則。由這一準則來審視，可認為決定論與規律的關系最直接。因為決定論的“定數”是指一切事物的存在與變化而言的，它既指一切因果性變化過程有定數，也指一切非因果性變化過程有定數，還指事物的空間結構與分布狀態有定數。但是，因果關系只是使因果性過程有定數，必然性也只是使一切變化過程有定數，這二者都不直接規定事物之空間結構與分布上的定數，而空間定數也是決定論的基本內容，這一內容又只能由結構規律來規定。因此，只有普遍的規律性才完全符合決定論的要求，它可以構成決定論的直接基礎。若是把因果關系或必然性作為決定論的基礎的話，則總有一些定數難以直接說明。例如，因果關系的普遍存在只意味著現在的空間狀態是由過去的空間狀態規定的，但初始狀態的空間結構又是如何規定的呢？因果關系本身不能直接回答這個問題，必然性同樣也不能回答它，只能求助于事物的結構規律。不過，對于一個已經存在的世界或系統而言，它的初始條件已經確定了，這時只要因果關系普遍而嚴格地存在，此世界或系統(封閉系統)就是決定論的了；即在這種情況下，普遍而嚴格的因果關系可以成為決定論的基礎或根據。
然而，用規律性作為決定論的基礎或根據也有其特定的問題，這就是統計規律問題。我們知道，動力學規律能給出對象的確定數據，它直接體現著決定論的意義；但統計規律只有系集的大數確定性，對于個別事件，它只能給出一個幾率描述，規定一個大致的答案范圍，而并無確切的定數。那么，只有統計規律性的事物還屬于決定論的范疇嗎？這乃是當今論者正在爭論的問題。這個問題的出現導致了決定論意義的變化，有些論者提出嚴格決定論與趨勢決定論之分，后者又被賦予哲學決定論、辯證決定論和統計決定論等新名稱。但實際上，趨勢決定論乃是在嚴格決定論與極端非決定論之間的折衷方案，是既要屈從科學新發現而又欲堅持決定論原則的不得已之為；若敢于放棄決定論原則的話，統計規律也可以劃歸非決定論范疇。不過，我們已在上一節中較系統地論證了統計規律并不與因果確定性真正對立，它的不確定性乃是由于相關科學的局限性和人的能力限度等原因造成的，故而統計規律并未真正否定嚴格的決定論，它也不能成為另一種非嚴格決定論的存在根據。因此，統計規律的存在不會破壞以普遍的規律性作為決定論之基礎的結論。
由以上分析我們已看到，“決定論”概念的含義應由兩部分組成：一是本義，即認為世界上過去、現在和未來的一切事物之存在與變化皆在定數之中，絕無例外；二是基礎或根據，世界之所以一切皆有定數，是因為世界有因果性與規律性，普遍而嚴格存在的客觀規律和因果關系已把世界古往今來的一切皆安排成嚴格的秩序，規為定數。由是，“決定論”概念的確切含義已經清楚，我們現在可以給出它的定義：
“決定論”宣示：世界上普遍而嚴格的客觀規律和因果關系使得過去、現在和未來的一切事物均在確定的秩序之中，導致宇宙萬象的存在與變化皆有定數。
上面的表述是決定論的完整定義。至于其“定數”是否可以計算的問題是不能一概而論的，因為世界之巨大與復雜已限制了人力計算天地人生等大值定數的可能，但人們可以按照科學定律推算各種具體事物的存在狀態和變化結果之(一定精度的)數值。同時，決定論的存在也為宇宙的全息結構及其相關的各種預兆提供了可能或依據，反之，一些預兆或預言的實現也可引為對于決定論的支持，非決定論的世界是沒有預言性的。
上述定義也表明，決定論作為一大哲學原理，也是一種存在論意義的宇宙觀，它宣示了世界之存在與演化的必然性；同時也指示了事物之變化發展的可預計性，又具有認識論意義。換個角度看，決定論既是關于世界總體發展的必然性原理，也是關于具體事物存在與變化的確定性法則，它兼有世界決定論和事物決定論二義。再從決定論拒斥自由意志論意義上說，它是一種關于人類活動的物質決定論；鑒于決定論否定“本質上的偶然性”，它又是一種關于事物演化的時空決定論。
2.決定論的真假分析
上面我們已界定了決定論的概念含義，它是一種關于由普遍的客觀規律和因果關系導致嚴格的世界秩序的哲學原理或宇宙觀。當然，這只是從概念邏輯上界定了它的內涵，至于它是否具有相應的外延，即是否真正存在的問題，則還需另行研究分析而定，因為從古至今一直存在著各種反對決定論的觀點。我們先來分析這些反對觀點的理由。
回顧古今各種非決定論，其反對決定論的基本理由或根據，在古代主要有兩種：一是主張人有自由 意志，二是認為物質運動有偶然性(如伊壁鳩魯的原子自動偏斜說)。在近代和當今，自由意志論依然相當廣泛地存在，但微觀過程和復雜系統中的隨機事件或不確定性現象已成為反對(嚴格)決定論的主要根據。由于隨機事件也屬于偶然性范疇，所以，總計古今反對決定論的基本理由或根據，也就只有兩種：即認為世界上存在自由意志和偶然性。關于偶然性，我們已在上面第二節中，對于微觀過程和復雜系統中的各種不確定性偶然現象作了專題分析批判，論證了它們都不是真正違反嚴格的因果性與規律性的“本質上的偶然性”。至于各種經典統計學中的相對偶然性事件，則更是些可作因果解釋的復雜現象，它們不會破壞決定論的存在。再關于自由意志問題，經過近百年來生理學家和心理學家們堅持不懈的努力，現代心腦科學已經無可辯駁地證明了各種心理意志過程都具有相應的神經生理機制，是大腦神經活動(以及有關的身體結構)引起和支持著一切心理意志活動的進行；而大腦神經(和身體組織)的活動乃是物質性生理活動，它們只能遵照客觀規律和因果關系來進行。因此，一切超越神經生理活動而違反客觀因果規律的自由意志是不能存在的，人類科學也否定了有獨立存在的精神實體。但由于人們在生活中學習了許多知識與技能，能夠在一定程度上組織自己的思想與行為去實現自己的意愿和目的，這也可以視為是一種“自己決定自己”的自由意志活動。但這種意義的“自由意志”活動是基于神經生理活動且符合因果規律而進行的(因為知識與技能是依規律而習得和起作用的)，屬于與必然相統一的自由行為，它們并不破壞世界的因果關系鏈[14]。總之，自由意志問題也不能構成對于因果性、規律性和決定論的反例。這樣，上述兩種對于決定論的反對理由就都已化解否棄了。那么，決定論就真的存在無疑了嗎？待我們進一步分析之。
我們認為，除了自由意志和偶然性之外，還有一個干擾決定論嚴格存在的自然因素，這就是世界的無限性。因為決定論的基本含義乃是普遍的因果規律使得世界的一切皆有定數，這意味著可以依照因果規律由世界的先前狀態規定其后續狀態，有一種因果確定對應關系。然而，世界或宇宙的無限性會破壞因果之間的長程對應性，從而也破壞了決定論的嚴格存在。道理如下：
第一，因果確定性或嚴格因果關系的普遍存在只能在一個孤立或封閉系統中才導致嚴格的決定論，對于一個開放系統則不然。因為一個開放系統會不斷受到外來因素的影響，以它的初始條件或先前狀態為原因依照因果規律決定不了它的后續發展過程、雖然外來因素也是依照因果規律確定地起作用的。由此，我們看到了決定論與因果關系和規律性的區別：決定論是指世界或系統的初始狀態對其以后全部演化過程的規定性，為一種長時程的預言法則；因果規律嚴格說只有瞬時的規定性——由前一狀態嚴格規定后一瞬間的存在狀態而不能保證對再后的狀態有嚴格的規定(外來因素會干擾其原先的作用效果)，它們只是一種關于事物變化機制的法則。
第二，如果世界是有限宇宙的話，它就可以作為一個孤立或封閉系統來看待，普遍的因果性和規律性將導致它的決定論；但如果世界是無限大的話，它就不再是一個系統了，因為“無限大”沒有止境，是不可想象、不可描述、不可總括的，故而不能作為一個整體來把握了，而系統則是一個可以總括的整體。從而，無限大的世界也就沒有了一個可描述的總體“初始狀態”來作為因果關系和規律的推演起點，決定論因而也無從安立。另一方面，當世界是無限大的時，那么其中的任何一個有限系統—不論如何巨大—其外都將存在著一個無限大的環境，從而將避免不了來自無限環境的外部影響因素，且時間越長，影響因素也越多。再則，無限世界的每一事物也將受到來自無限過去之無限遠處的無限因素的無限影響，這種無限影響也是無從計量的。同時，不論未來科學如何發達，人力所及的范圍總是有限的；盡管數學上有表示量無限的極限方法，但可以斷言，科學絕不可能發展出描述無限物質世界和總括無限環境影響的實用方法來，“無限遠處”永遠是未知之謎。因此，無限世界中的任何一個有限系統和事物都將無法確定它所遇到的全部影響因素，從而也就無法確定它們的未來狀態，故其決定論也無從形成。即從全體和部分兩方面分析，無限世界都不能是決定論的。
第三，或許有人會說，上述道理只是一種認識論的非決定論，而不是實在意義的非決定論，普遍而嚴格的客觀規律和因果關系必然會使無限世界的現在狀態決定它的未來狀態。其實，這種辯解并不成理，關鍵仍在于“無限世界”不能作為一個整體、一個系統來看待，這并不僅是因為人的能力有限造成的，而是本來就不可能有“無限大的整體”或“無限大的系統”這種違反邏輯的東西存在(因為“無限大”是永遠不能完成其綜合的，故不能當作一種已完成的東西來看待)。再說，各種客觀規律和因果關系也只能成立于已綜合的事物之中，而無從以“不能綜合的無限狀態”為初始條件(未完成綜合者不能起確定的原因作用，故因果關系和規律皆無從生效)；即不能將因果規律用于無限情形。所以，決定論對于無限世界及其一切部分和事物皆不成立的結論，不僅是認識論的，也是存在論的。
綜上所述，雖然自由意志和偶然性問題不足以否定決定論的嚴格存在，但世界的無限性問題則可以左右它的真假：如果世界是有限宇宙，則決定論為真；若世界是無限大的，則決定論對于世界及其一切有限部分(系統和事物)都不能成立。但是，在近似意義上，無限宇宙中的某些近似孤立的系統在有限時段內還是可以存在一定精度的決定論的(羅素的“因果線”就屬于這種情形)，因果規律可以在這些系統中作一定精度的運用。具體對于我們的地球世界而言，如果宇宙是有限的，則地球世界是決定論的；如果宇宙無限大，地球世界原則上應是非決定論的，但在一定期限內它也可以有近似意義的決定論。
另一方面，上述分析結論還使我們看到了拉普拉斯決定論表述的缺陷所在。實際上，拉氏決定論表述的主要缺陷并不在于它的嚴格因果性和力學規律性(因為它并不排斥納入其他規律共同起作用)，而在于它尚未確知世界是有限還是無限的情況下就把宇宙作為一個可 總括的整體來描述了，并認為這個“整體”的力學數據可以(通過神靈)計算出來。然而，如上所述，如果世界是無限大的話，這個“整體”就并不存在、更不可能計算了。當然，如果世界是有限宇宙的話。則拉氏決定論的表述原則上是正確的；其缺陷乃在于并未確定世界是有限還是無限的情況下就按有限宇宙來表述了。
那么，世界究竟是無限還是有限的呢？這個問題乃是哲學和科學中的難題，需要另作專題研究。但從邏輯角度來看，無限空間和世界起點乃是兩個最不可理解且難以想象的東西；“無限大”意味著永無止境、永未完成之狀，不當為已經“是”的存在物之空間；而“世界起點”則意味著毫無憑依的突然創造，永遠不可解釋者！反之，如若世界是有限無邊的閉合宇宙的話，則可有合理的邏輯意義。因此，有限宇宙和決定論世界至少也是可能存在的情形。并且，嚴格決定論的世界也沒有什么可擔憂的：因為一方面，世界之巨大和復雜已使世界和人生的未來絕不可詳知，人們還是永遠面臨著未知的命運，前程總是新景；另一方面，在因果規律的決定論世界中，人的思想行為也是事物因果鏈條的構成環節(即人的心理意愿會通過其神經生理機制參與決定下一步的事物發展)，從而人生的理想和奮斗仍有意義和必要，未來仍然需要自己去爭取(即人生是組成決定論的構元而參與未來的決定，而不是決定論世界的外在等待者)，并要對自己的行為負責任[14]。所以，對于我們的人生來說，世界是不是決定論的并無實際的不同，前程仍然常新，成功仍需奮斗。
第4篇：量子計算的含義范文
本世紀以來，物理學哲學研究有了長足的進步，這與現代物理學所具有的一些新特點有很大關系：一是本世紀理論物理學研究在許多方面超前于實驗物理學的研究，人們無法對理論物理學的一些結構及時通過觀察和實驗進行檢驗，這就使得人們從認識論和方法論角度對物理學思想的合理性和物理學理論自身邏輯結構的自洽性的驗前評價變得十分重要；二是當今各種物理學理論（如相對論和量子論）在逐步統一過程中所顯現出的整體有機聯系的自然圖景和對在極端條件下（如宇宙爆炸初期）的物質特性的探索都促使物理學與哲學進一步融合起來，使物理學家感到了從哲學的高度去更深刻地把握物理學前沿提出的種種物理學理論和概念問題的必要性；三是當代物理學所研究的微觀和宇觀客體的物理性質與規律，由于不能被我們的感官所直接感知，這就必須從認識論的角度說明現代物理學理論描述的微觀或宇觀世界圖景的合理性與真實性，從而在微觀或宇觀世界與我們日常生活的宏觀世界之間建立起一道相互理解的橋梁。
正是現代物理學的這些特點，決定了當代物理學哲學的不同研究途徑，即從不同的角度出發，對物理學進行哲學反思，達到豐富和發展哲學認識論與方法論以及加強對物理學理論和概念自身理解的目的。
一
物理學哲學的研究途徑之一是從通過對物理學概念，尤其是新物理學概念，物理意義的闡釋入手，提高到哲學高度進行分析，進而促進了哲學的發展。這一方面是由于如量子力學創始人之一的海森堡所說：“一部物理學發展的歷史，不只是一本單純的實驗發現的流水帳，它同時還伴隨著概念的發展，或者概念的引進。……因為正是概念的不確定性迫使物理學家著手研究哲學問題”。（〔（7）〕，第185頁），另一方面則是因為物理學是研究最基本的物質運動規律的科學，所以許多最基本的物理學概念，如物質、運動、時間、空間、宇宙等也同時是哲學的基本概念，這些基本概念的變化不僅導致物理學理論的變更，也標志著哲學的重大發展。因此，對這些基本概念的理解，往往是各個哲學流派之間爭論的焦點。而對這些概念的哲學爭論，又總是圍繞著物理學的最新進展而展開，所以從物理學概念入手進行物理學哲學的研究是中外許多哲學家和物理學家最為關注的研究途徑。
科學研究從問題開始，而現代物理學的建立則是從概念問題的突破開始的。普朗克1900年為了解決黑體輻射問題提出了作用量子的概念，但他受經典物理學思維框架的約束，當時并沒有深刻的理解這個概念實質性的物理意義，只把它當成了一般的工作假說加以運用。只是當愛因斯坦（1905年）運用這個概念建立起光量子假說后，它的實質性的、突破傳統經典思維模式的巨大意義才得以凸現出來，并引起物理學界乃至于后來哲學界的廣泛關注。玻爾、海森堡等人沿此思路建立了原子結構模型，并最終建立了量子力學理論，對量子概念物理意義的探討又導致與傳統決定論思維模式相悖的非決定論思維模式的產生，這不僅使物理學的理論基礎發生了根本的變化，而且使傳統的認識論觀念也有了重大的轉變。
當人們對邁克爾遜—莫雷實驗的否定結果迷惑不解時，彭加勒、洛侖茲等人為了維護牛頓的絕對時空不得不提出“虛擬時間”的概念來解釋這一奇怪的結果。愛因斯坦則從麥克斯韋電磁學理論與經典力學伽利略變換之間的矛盾中看出了問題的實質所在。他看出了牛頓所謂的絕對時間并非是有物理意義的真實時間，而彭加勒、洛侖茲等人認為是“虛擬時間”的概念卻是在實際觀測中可以測量到的真實時間，這不僅使邁克爾遜—莫雷實驗的難題迎刃而解，而且一舉建立了狹義相對論。從這里又引發了一輪重新認識時間和空間這一對古老哲學概念的熱潮。
隨著廣義相對論的提出和現代宇宙學的建立，使人們對時間和空間的研究進入了一個新階段。哲學家們紛紛依據物理學的最新研究成果對時間空間概念進行新的闡釋，乃至于給一些古老的哲學命題，如康德的“二律背反”以新的說明。（參見〔（1）〕原蘇聯和我國的一些哲學工作者通過對相對論時間和空間概念與物質運動、物質分布狀態關系的分析，進一步論證了恩格斯當年對時間和空間這對哲學范疇的正確定義。隨著現代宇宙學的興起和發展，人們對“宇宙”概念也有了新的認識，于是，有關宇宙有限還是無限、哲學的“宇宙”概念與現代宇宙學所說的“宇宙”之間究竟是什么關系等問題的討論，又成了哲學界和科學界共同關心的熱點。可是，當人們正沉浸在廣義相對論解決宇宙演化問題所取得的成就時，卻不得不沮喪地發現，所有已知的物理學定律在廣義相對論時空曲面的奇點處都失效了。從理論上來說，所謂宇宙大爆炸最初的原始火球在數學上的表示就應該是一個奇點，也就是說，如果宇宙起源于奇點，我們難以用現有的任何物理學定律說明宇宙爆炸的原因。于是有的科學家戲稱說，既然宇宙是上帝創造的，那么只好把這個問題留給上帝，膽敢問這個問題的人，上帝將使他下地獄。
英國著名物理學家霍金是最早開始研究奇點問題的物理學家之一，近年來也是他提出了試圖用量子引力理論來繞開奇點問題的方法。他為了避免當年費因曼處理微觀粒子時假設的各態歷經的技術困難，并類比他用交換虛粒子來說明粒子間相互作用的方法，提出了“虛時間”的概念。雖然如他自己所說：“虛時間”是一個意義明確的數學概念，“就普遍的量子力學而言，我們可以把我們對虛時和歐幾里得時空的運用，僅僅視作一個計算實時空答案的數學方法（或手段）。”（〔（8）〕，第162頁）但由于量子引力理論假定宇宙沒有任何邊界，“宇宙將完全是獨立的，不受外界任何事物的影響。它既不會被創造，也不會被消滅，它將只是存在”。（〔（8）〕，第164頁）而“虛時間”的應用，則使人們繞開了宇宙起源于奇點和終止于奇點這種用奇點構成時空邊界的困難，讓物理學定律在任何時空區間都有效。正是有這個意義上霍金認為：“所謂的虛時實際上是實的，而我們所說的實時只是我們想象中虛構的事物”，“也許我們所說的虛時實際上是更基本的東西，而我們稱作實時的只是為了幫助我們描述我們想象中的宇宙模樣而創造的一種想法。”（〔（8）〕，第168頁）
霍金對科學理論的看法持有工具論的立場，但對于“虛時間”的概念是否如他所說是更基本的東西，不在于理論上是否更為合用，而在于它是否能夠作出可觀察的預言并在實踐中得到確證。在此以前，我們至少應當接受本世紀初的教訓，不要把我們現有的物理學理論所描述的時空概念又看成是絕對不可改變的，更不應該在沒有充分理解一些物理學家所提出的新物理概念的明確物理意義之前，甚至在沒有仔細閱讀霍金原著的上下文意思之前，就把他們與哲學中的后現代主義思潮拉扯在一起。在這里，重溫一下愛因斯坦的一段話，可能對我們會有所啟發：“為了科學，就必須反復地批判這些基本概念，以免我們會不自覺地受到它們的支配。在傳統的基本概念的貫徹使用碰到難以解決的矛盾而引起了觀念發展的那些情況，這就變得特別明顯。”（〔（15）〕，第586頁）
近期物理學哲學的發展中可能更加值得注意的動向是，隨著本世紀許多新興學科的興起，使許多新的科學概念越來越滲入到哲學研究之中，如系統、信息、控制、混沌、有序、無序等等概念，早已不再是某些專門學科的專業術語。由于這些概念的普適性，它們已成為各門學科中廣泛使用，乃至于在日常生活中經常提到的概念。它們不可避免地會逐步上升為哲學范疇。對這些新概念的產生和普及，物理學有很大的貢獻，正是由于本世紀對遠離平衡態熱力學的研究，才加深了人們對時間方向性，對物質系統的演化，對有序、無序、混沌等等物質狀態的認識，從而也極大豐富了哲學的內容。下面我們還將談到，正是由于這些研究引起了人們思維觀念的巨大變化。從而也使得傳統的哲學在許多方面發生了革命性的變革。
對概念的更高層次的元理論研究已不局限于物理學哲學的范圍，而是在更為廣泛的科學哲學層次里展開的，不過，由于物理學相對于其他學科而言更為成熟，更為精確，物理學史的研究也比其他學科史更為細致，所以許多科學哲學家仍利用對某些物理學概念的分析作為闡述自己觀點和與他人論爭的依據。例如，庫恩和費耶阿本德通過對“質量”這個概念在經典力學與相對論中的不同涵義，以及“電子”這個術語在不同時期指稱對象意義變化的分析，得出了前后相繼的科學理論或不同范式之間不可通約的觀點（參見〔（14）〕、〔（22）〕），從而引起了科學哲學界的極大爭議。而普特南等人則同樣根據對“電子”一詞涵義變化的分析，說明了他的有關自然種類名詞因果—歷史指稱理論，并駁斥了庫恩和費耶阿本德的不可通約性的觀點。
目前，隨著物理學和哲學的進展，沿著這個途徑的物理學哲學研究正在蓬勃發展。一方面，新的物理學概念不斷涌現，人們常常需要從物理學之外對這些概念進行闡釋才能理解它們更深刻更普遍的意義，而這些概念的廣泛應用也不斷充實了哲學的內容；另一方面，哲學自身的發展也需要不斷從自然科學，包括物理學概念的變革中吸取養料，提出新的問題、新的觀點，拓展新的思路。
二
物理學哲學研究的另一個途徑是通過物理學前沿哲學問題的討論，使一些傳統的哲學觀點產生根本變革。這條途徑在很大程度上離不開對新物理概念的分析。從這個意義上說，它與前面所討論的途徑并無根本的區別，只是這條途徑更著重于對物理學前沿所涉及到的一些基本哲學問題，如認識過程中主客體之間的關系，因果性的決定論與非決定論以及與其相關的必然性與偶然性的關系，可知論與不可知論，實在論和工具論等等，進行進入地探討。
本世紀在物理學界和科學哲學界影響最大的一場爭論就是愛因斯坦和以玻爾為首的哥本哈根學派關于量子力學理論基礎的爭論，這場爭論的和至今余波未息的爭論焦點集中在對愛因斯坦等人提出的EPR悖論的理解上。這場發生在量子力學創始人之間的爭論雖然是從對諸如量子力學中波函數的物理意義、海森堡不確定性原理（或譯測不準關系）和玻爾互補原理的理解開始，進而討論到量子力學是否完備的問題，但這場似乎只是純物理學，甚至是理論物理學的科學爭論，一開始就帶上了濃厚的哲學色彩。
這主要是因為微觀客體所表現出來的諸如波粒二象性等特征，用描繪宏觀現象的日常語言實在難以準確表達其確切含義，再加上對微觀客體的實驗安排也呈現出與經典物理學實驗許多不同的特征。如何正確理解量子力學的數學符號所蘊涵的物理意義？量子力學描述的微觀客體的行為特征究竟是不受主體干擾的客觀規律所致，還是宏觀儀器對微觀客體不可避免的干擾下主客體相互作用的結果？微觀客體所表現出的隨機性究竟是微觀客體的本質特征，還是認識主體認識局限性的結果？進而，到對微觀客體行為的理論描述究竟應當堅持決定論的思維模式，還是非決定論的思維模式，用愛因斯坦的話來說，就是我們是否相信上帝會擲骰子？物理理論的每個元素是否都必須在實在中有它的對應物，亦或物理理論只是一種對實在的本體論承諾，甚至只是我們為了解釋現象或解決問題的方便而使用的一種工具或符號系統？這些問題早已不是物理學本身所能解決的，但又是物理學家們不得不解決的，人類不倦的求知欲促使他們轉而尋求哲學的幫助。這就使得本世紀初許多量子力學的創始人都是哲學家，普朗克、愛因斯坦、玻爾、玻恩、海森堡、薛定鍔等人在哲學界的影響并不比他們在科學界的影響小。他們的哲學觀點往往是本世紀科學哲學討論問題的出發點，由此而引發的實在論與非實在論之爭仍是科學哲學界的熱點問題之一。他們的哲學專著又成了許多一流科學家案頭必備的讀物，以便隨時從中得到智慧的啟迪。實際上，愛因斯坦與玻爾這場上升到哲學的爭論，經過貝爾等人的努力，重又變成了用物理學實驗可以進行經驗檢驗的問題，檢驗的結果雖不足以最終決定誰是誰非（盡管哥本哈根學派明顯占了上風），但卻明確說明了物理學與哲學的密切關系，物理學哲學絕不是純思辨的玄學。
當然，一流科學家也是哲學家的現象絕不僅限于量子力學領域。彭加勒、布里奇曼等人不僅在物理學界享有盛譽，甚至還是一些哲學流派（約定主義，操作主義）的創始人。維納、普里高津等人雖然算不上正統的哲學家，但他們的哲學素養卻為世人所公認，他們的科學成就對哲學思維方式的影響應當說有劃時代的意義。從康德提出星云假說開始在當時占統治地位的形而上學世界觀上打開了第一個缺口，但完成這個星云假說的拉普拉斯卻把從牛頓開始的機械決定論思維推向了極端，并且產生了巨大的影響。如果說量子力學哥本哈根學派的非決定論思想是對這種機械決定論思想發起的一場重要挑戰的話，那么由于量子力學只涉及到微觀領域，還不足以在思想界和科學界抵消拉普拉斯的影響。19世紀德國古典哲學家們總結的辯證法思想雖然曾對19世紀科學的發展產生過影響，但由于其思辨色彩太濃也受到了許多科學家的抵制。但貝塔朗菲、維納等人創立了系統科學，尤其是普里高津等人從熱力學等實證的經驗科學本身得出系統演化的思想以后，普遍聯系和發展的觀點對于科學家們來說，不再是外在的哲學教條，而是在科學中必須嚴格遵守的思維準則。更重要的是，自組織理論、非線性科學所揭示偶然性與必然性之間的新聯接清楚地表明，非決定論的思維方式絕不僅限于微觀領域，嚴格因果決定論在我們日常生活中也不是普遍適用。我們不能再用嚴格因果決定的觀點來作為可知與不可知的界限，我們知道我們認識的某些界限（例如長期準確天氣預報的不可能）也是可知，甚至是認識深化的表現。對看似無序的混沌現象的研究，卻使我們能夠說明許多過去簡直無法理解的復雜現象，例如天氣變化，中樞神經系統運動等等。物理學哲學在這方面的研究方興未艾，盡管已有了一些成果，但還只能算是剛剛起步。物理學哲學的發展，已經引起了越來越多在物理學前沿領域工作的第一流科學家們的注意，對他們的研究工作產生了一定的啟迪作用。
三
利用當代物理學及其相關學科的最新成果構建新的自然圖景，并對此進行哲學反思是物理學哲學的又一研究途徑。其實，這個研究傳統由來已久，哲學既是一種理論化、系統化的世界觀，對世界作一個總體的描繪和系統全面的認識就是它的首要任務。古代自然哲學憑借哲學家自己的直觀和猜測來構建整體的世界自然圖景，結果是五花八門，莫衷一是。自從近代科學誕生以后，哲學家們（即使是宗教哲學家）或多或少都要依居他們所知的自然科學成果來構建自己的自然圖景，但他們對這幅圖景的理解或解釋卻可以由于他們的信仰而有很大的差異，甚至根本對立，尤其是當他們面對最新的科學成果，而這些科學成果表現出了一些與傳統哲學不同的思維方式時，更會使哲學家們對這些科學成果的理解上產生更大的差異，由此而引起的爭論往往成為哲學界的熱點。
現代物理學的發展使古老的涉及到自然圖景的爭論，如物質是否無限可分和宇宙是否無限等問題又增添了許多新的內容。
上世紀末物理學中關于X射線、電子和放射性現象的三大發現打破了原子不可再分的古老神話，揭開了人類對物質結構探索的新篇章。隨著原子結構和基本粒子的大量發現，物質無限可分的觀點似乎得到了科學實驗的有力證明。但正當人們信心百倍地探索到更深層次的亞基本粒子結構——夸克層次的時候，卻碰到了在實驗中無法測到自由夸克的所謂“夸克禁閉”現象。那么，這個目前得到量子色動力學理論說明的現象是否意味著物質有不可再分極限的古老原子論觀點又有抬頭的可能呢？對這個問題的爭論正在繼續進行。
相對論的建立不僅賦予時間和空間概念以新的含義，而且極大地改變了人們對自然圖景的看法，尤其是廣義相對論對宇宙時空幾何結構的描述，使從牛頓時代建立起來的宇宙圖景發生了重大的變革。現代宇宙學的誕生向人們描繪了一幅宇宙演化的生動圖景，一方面更充分地說明了宇宙中事物普遍聯系和無限發展的辯證唯物主義觀點，另一方面也使人們對宇宙時空結構是否無限的問題產生了新的疑惑。顯然，過去停留在從純哲學思辨或純邏輯學論證（如康德的“二律背反”）上來討論宇宙有限無限這一古老問題是遠遠不夠了。離開了對現代宇宙學，天體物理學，乃至于非歐幾何學的深刻理解來奢談這一問題，已顯得是隔靴搔癢，不得要領了。
實際上，今天我們討論自然圖景的問題還不能僅僅停留在物理學層次上，我們這個時代已經形成了關于自然進化的自組織理論和全球生態學的理論，這些綜合性的學科已經大大豐富和更新了我們的自然圖景。這迫使我們不僅要立足于當代物理學發展的最新成果，而且還要聯系到其他學科發展的最新成果，樹立把自然界看成是不斷演化的有機體的認識原則，去構筑最新的完整的自然圖景。這顯然對哲學家提出了更高的要求。當然，即使如此，物理學仍然是各門經驗自然科學的基礎。任何對自然圖景的描述，都不可能脫離這個基礎。這一發展趨勢只是為物理學哲學的這一研究途徑開辟了更為廣闊的發展前景。
四
物理學方法論的研究也是物理學哲學的一個重要內容。物理學理論的發展總是與物理學方法的更新與發展緊密相連，相輔相成的。例如，近代物理學的誕生，就得益于伽利略，牛頓等人在研究方法上的大膽創造與革新，他們把觀察、實驗等經驗方法與數學、邏輯等理論方法有機結合起來，還創造了諸如將形象思維和邏輯思維巧妙結合的理想實驗方法（伽利略），甚至發明新的數學工具——微積分（牛頓）。這些方法上的成就不僅大大推進了物理學的進展，而且具有重大的方法論意義，為以后物理學的發展起了巨大的示范作用。現代物理學的發展更清楚地表明，物理學每前進一步，都伴隨著方法上的重大革新與改進；而物理學作為一門基礎科學，它的每一步發展，又為人們創造新的方法、設計新的實驗儀器和設備提供了新的理論基礎，從而不僅為本學科的發展開辟了新的領域，創造了新的條件，而且還大大影響和促進了其他學科的發展。本世紀物理學借助相對論和量子力學的相繼建立取得了重大的進展，而如何將二者更緊密結合起來創造一種統一的物理學似乎是下個世紀物理學發展的一個方向。如何為實現這個目標取得方法上的突破便成了當前物理學方法論研究中的一個熱門問題。
美國哲學家蒯因曾經把知識體系比喻成為一個整體場。他說：“整個科學是一個力場，它的邊界條件就是經驗，在場的周圍同經驗的沖突引起內部的再調整。”（〔（18）〕，第694頁）也就是說科學的理論陳述和與之相應的數學、邏輯和形而上學陳述一起組成了這個整體的知識場，“根據任何單一的相反經驗要給哪些陳述的再評價的問題上有很大的選擇自由，并無任何特殊的經驗是和場內部的任何特殊陳述相聯系的”。（同上）為了適應經驗的變化，例如說要解釋一個新的觀察現象，不僅可以改變理論陳述，也可以調整其他的陳述，如改變一種數學方法，調整我們的本體論信念，乃至于修改有關的邏輯規則，“有人曾經提出甚至邏輯的排中律的修正作為簡化量子力學的方法”（同上）。蒯因的上述想法并非是純哲學的思辨。現代物理學的發展已更清楚地表現出了理論與方法之間這種聯動的特征。
首先，現代物理學對物質結構和宇宙起源的探索，涉及諸如“夸克禁閉”和真空特性等問題，解決這些問題，一方面依賴于理論的進一步突破，另一方面也依賴于實驗手段的改進。
其次，本世紀初，相對論與量子力學的思想一經形成，就可以在19世紀下半葉新興的數學分支中找到相應的數學工具，如非歐幾何學、張量分析、線性代數等等。在有關基本粒子的規范場論中，群論也得到了很好的應用，但隨著現代物理學的進一步發展，數學手段已顯得不夠得力。例如，目前關于大統一理論的研究難以取得有效的突破，癥結究竟是在相對論與量子力學自身難以統一，需要建立一種能取代二者的新理論，還是缺乏必要的數學處理方法就是尚待解決的問題。
第三，在量子力學的賴辛巴哈解釋中，賴辛巴哈試圖建立一種消除形式邏輯排中律的三值邏輯來消除用經典語言描述微觀客體行為時與量子力學結論相悖的因果異常。這種新的邏輯形式揭示了用傳統形式邏輯描述不確定現象時的困難。（參見〔（5）〕）沿著賴辛巴哈的思路，有人進一步發展出應用抽象代數學中“格演算”的工具，用基本聯詞“遇”與“接”來取代“與”和“或”用以更好地刻劃量子領域中的“亦此亦彼”現象，并使這種最子邏輯可以用一種廣義的命題演算工具表述。（參見〔（23）〕）雖然這一設想還沒有得到廣泛應用，但畢竟給我們一個啟示。量子物理的理論具有高度的辯證性質，“非此即彼”的形式邏輯思維已不足以解釋量子物理實驗中眾多的“亦此亦彼”的現象，而一種新的邏輯思維方式可能是現代物理學取得進一步突破的關鍵。這正如日本物理學家武谷三男所說：“量子力學的情況，如果從我們通常的觀念看來，是充滿著矛盾和難以克服的困難，但量子力學卻是以獨特的數學結構卓越而合理地把握了它，要理解這種邏輯結構，唯有依靠辯證邏輯。”（〔（3）〕，第100—101頁）形式邏輯產生了古希臘時期，是人類對宏觀事件進行思維時對規律的總結。但當我們深入到前人未曾接觸過的微觀和宇觀領域時，由于物質決定意識，我們的思維方式是否也應該發生某種變化呢？現在的問題是，針對現代物理學中出現的一些難以解決的問題，如EPR悖論，我們除了繼續在物理學理論上尋求突破之外，是否也可以換一種邏輯思維方式，甚至如本世紀一些杰出物理學家，如玻爾、普里高津等人所說的那樣，現代物理學可以從古老的東方文化中吸取有益的營養，來幫助尋求現代物理學的突破口呢？
五
以上我們雖然分別評述了物理學哲學研究的不同途徑，但這并不意味著物理學哲學研究途徑之間的差別就是涇渭分明的，恰恰相反，正如我們在上面敘述中已經表露出來的那樣，這些研究途徑之間是緊密相連、相輔相成的，其區別只在于我們研究的問題傾重點不同罷了。任何最新自然圖景的構建都要建立在自然科學前沿的研究成果之上，對自然科學前沿問題的正確理解就是構建新自然圖景的關鍵所在。但任何新理論成就的取得又都離不開概念的更新和對這些概念的澄清。上述研究當然也離不開對物理學方法的反思和創造。總之，當代物理學哲學是對物理學的歷史與現狀進行全面反思的一門哲學分支學科，它的研究既會對物理學的進一步發展有一定的啟發作用，也由于涉及到哲學的本體論、認識論和方法論的各個方面，又會對豐富和發展當代哲學做出應有的貢獻。
近年來，我國一些物理學家和自然辯證法工作者運用辯證唯物主義思想，從以上各條途徑上全面展開了研究，尤其是對物理學前沿科學成果所產生的哲學問題的辯論，例如，涉及到大爆炸宇宙學的有關宇宙有限無限問題，涉及到“夸克禁閉”現象的物質是否無限可分問題，對有關EPR悖論的阿斯佩克特實驗結果的理解問題等等，都引起了哲學界和部分物理學家的廣泛關注。我們還注意到，國內一些哲學教科書已經根據上述問題的討論充實和更新了有關的教學內容，這是值得欣慰的。但我們也應當看到，我國目前物理學哲學研究的水平與國外同行相比還有一定差距。其主要表現就是對當代物理學基本思想的理解還不深，還難以提出獨到的令物理學界和哲學界都信服的觀點，而當年賴辛巴哈、波普爾、邦格等哲學家參與有關量子力學基礎問題的爭論時，都曾提出過令當時還健在的量子力學創始人和眾多諾貝爾物理學獎金得主都不得不重視的觀點。（參見〔（3）〕、〔（4）〕、〔（5）〕）這主要是因為我國第一流的物理學家關心物理學哲學的人數還太少，而受過專門物理學訓練的哲學工作者（包括自然辯證法工作者）也不多，二者之間交流的機會就更少。我們熱情地期待，會有更多的哲學和物理學工作者參加到物理學哲學研究的行列中來。
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（17）伊·普里戈金、伊·斯唐熱：《從混沌到有序》，上海譯文出版社，1987年。
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（19）吳國盛主編：《自然哲學》，中國社會科學出版社，1995年。
（20）殷正坤等主編：《智慧的撞擊》，湖北教育出版社，1992年。
（21）殷正坤、邱仁宗：《科學哲學引論》，華中理工大學出版社，1996年。
第5篇：量子計算的含義范文
既然等效偶極矩反映的是極化電荷在球外區域的貢獻，我們不妨就從介質極化現象進行分析．在均勻外電場作用下，球介質和基質都被極化，在各自表面產生極化電荷．根據極化強度定義，基質和介質球內的極化強度分別為:分界面上的極化電荷可以看成是基質極化和介質球極化共同產生的，不妨設想在兩種介質間存在一真空狹縫(縫隙寬度Δr0)，如圖1所示，則可求得基質表面和介質球表面的極化電荷面密度分別為。先來計算介質球表面極化電荷密度σ''''i產生的等效電偶極矩．
介質球表面極化電荷密度在球的表面呈軸對稱分布，如圖2所示，任一θ處的電荷元σ''''idS，總有一對應的(π－θ)處的電荷元σ''''idS與之等值反號，可看成一電偶極子，其電偶極矩為式(9)和式(8)一致，即式(8)表示的電偶極矩來自介質球極化產生的表面極化電荷，和基質極化電荷無關．它在介質球外真空中產生的電勢為基質表面極化電荷面密度為σ''''m，如圖1外層球面所示，用上述類似的方法可計算得基質表面極化電荷的等效偶極矩為式(13)與式(4)一致，即式(4)表示的電偶極矩來自于介質球和基質極化產生的總的極化電荷的貢獻，根據勢能疊加原理，由式(10)、(12)可得它們在真空中的電勢分布為即為式(2)右側的第二項．上面的計算使我們清楚地理解等效偶極矩的物理本源．
式(8)表示的等效偶極矩來自于介質球極化產生的表面極化電荷，和基質極化電荷無關．式(4)表示的等效偶極矩來自于介質球和基質極化產生的總的極化電荷的貢獻．由于考慮了基質極化的效應，即從式(11)的計算獲得的基質表面極化電荷的等效電偶極矩，已包括了基質本身在均勻外場作用下的極化效應，相應的等效電偶極矩(即式(4))對球外區域中的電勢和電場分布的貢獻就猶如在真空中產生的電勢和電場分布．由此可以理解等效偶極矩式(4)和式(8)的物理含義及其本源．如果我們考慮介質球中心一個等效電偶極子置于基質εm中，其在基質中產生與介質球外區域相同的電場和電勢分布，相應的等效偶極矩應為p''''，則它與p的關系應其表示式即式(5)．也就是說，介質球和基質的極化電荷在介質球外區域的電場和電勢分布可等效為球中心處電偶極矩的電偶極子在相同基質εm中的電場和電勢分布．
第6篇：量子計算的含義范文
黃老的家狹窄昏暗，堆滿了書，顯得非常擁擠，門口放著一個古舊的木箱，木箱上面是中科院物理所贈送的一幅字：“壯志不已，耕耘不輟。”客廳門口的一張小幾上，擺著幾張外國男孩的照片，那是黃老的夫人遠在英國的娘家人。一張全家福掛在門口左側的墻上，緊湊的畫面透著溫馨和睦。
談起過去，黃老說自己出生在一個銀行高級職員家庭，父母都有較高的文化素養，特別是母親，為人嚴肅認真，對黃老的成長影響很大。許多著名科學家在少年，甚至童年就顯示其天賦，然而，黃老卻屬于智力發育滯后的類型。他以自身為例說：“小學時期不必對孩子要求過高，但是中學時期打的基礎卻會影響一個人一輩子。
“另一位對我一生影響很大的人是楊振寧，盡管那時相處的時間比較短。”那時的黃昆和楊振寧都年方二十出頭，同住一屋，喜歡縱論天下，互相頂牛，而黃昆常常將話題引向極端，引發無休止的爭論。有一次，為弄明白量子力學中“測量”的含義，他們的爭論從下午開始，持續到晚上，一直到回宿舍還在進行，熄燈后上了床爭論還是沒有結果，過了好久又爬起來，點亮蠟燭，翻開權威資料來繼續爭論。時隔數十年后，楊振寧教授對黃昆的認真仍然念念不忘：“我一生中最重要的時光，不是在美國做研究，而是當時和黃昆同處一舍的日子。正是那些爭論使我找到科研的感覺。”
黃昆和他的“洋夫人”艾夫?里斯之間的愛情和婚姻也是科學界的一段佳話。
黃老的夫人來自英國。中國的一切，從語言到做飯，她都要從頭學起。黃昆給夫人打出“90”的高分。黃老認為夫人為了愛情，不遠萬里來到中國，舍棄了一切。黃老說，老伴在操持家務上十分儉樸，比中國的賢妻還要賢慧，許多和黃夫人接觸過的人對她的評價都很高。1999年，黃昆患上了帕金森病，連扣扣子都有點困難，家里的事情幾乎都落在了夫人身上。一次頒獎大會前的彩排儀式，76歲的黃夫人主動要求陪黃老一起走一趟會場，感覺一下會場內的溫度，好為黃老準備頒獎當天穿的衣服。正是由于黃夫人無微不至的關懷，才使黃老依然活躍在學術舞臺。
談起自己的興趣與愛好，老人興致高昂：“如果說有什么興趣，那就是散步，或者說是走路，還有爬山。年輕時，每個禮拜天我跟夫人、孩子去登妙峰山，后來年紀大了，體力差了一點，便去爬香山。”
那時一家人多次進行登山比賽，看誰最先到達頂峰―――“我大孩子跟我旗鼓相當，獲第一名次數差不多。”如今，黃老年事已高，但他還是堅持每個雙休日隨夫人到頤和園去爬“一個說不上山的山”。黃老說：“堅持走路，是我多年養成的一個習慣，走路會讓我的心情暢快無比。”
第7篇：量子計算的含義范文
【關鍵詞】計算機；多媒體
中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1006-0278（2014）03-173-01
多媒體技術的發展猶如蛟龍如海，趨勢不可阻擋，技術的更新迭代，換來的是多媒體融入更多人的生活。涉及到的領域更是廣闊，已經漸漸的改變著時代的面貌。多媒體技術融計算機、聲音、文本、圖像、動畫、視頻和通信等多種功能于一體，借助日益普及的高速信息網，可實現計算機的全球聯網和信息資源共享，因此被廣泛應用在咨詢服務、圖書、教育、通信、軍事、金融、醫療等諸多行業。
隨著計算機多媒體技術的突飛猛進，多媒體憑借著自身的優勢越來越被受到廣泛關注和應用，已經在不知不覺中影響到了我們生活的很多方面，電視，電影等多媒體與人類已經快發展到形影不離的地步了，多媒體的技術在生活中被廣泛應用，下面我來介紹下多媒體技術。
一、多媒體的定義
多媒體的英文單詞是Multimedia，它由media和multi兩部分組成。一般理解為多種媒體的綜合，多媒體技術不是各種信息媒體的簡單復合，它是一種把文本、圖形、圖像、動畫和聲音等多種信息類型綜合在一起，并通過計算機進行綜合處理和控制，能支持完成一系列交互式操作的信息技術。
多媒體就是融合了兩種或兩種以上媒體的一種人機交互式信息交流和傳播的媒體，其使用的媒體包括文字（Text）、圖像（Image）、圖形（Graph）、動畫（animation）、音頻（audio）、視頻（Video）。各種媒體表現形式各不同。但都為數字化形式存在，即計算機二進制數字文件。多媒體計算機作為教學媒體的一種，它同樣是來存儲、傳遞教育和教學信息的，只是在信息領域，“多媒體”中的“媒體”的含義不同于“教學媒體”這一教學媒介，無論是“多媒體計算機”還是“計算機多媒體，”這里的“多媒體”在信息領域都有其自身的特定含義。
二、多媒體的具體內容
（一）多媒體構成
1.文本：由語言文字和符號字符組成的數據文件。
2.圖像：通過描述畫面中各個像素的亮度和顏色等組成的數據文件。也叫點位圖或位圖圖像。
3.圖形：矢量圖形的簡稱。即生成一幅圖形由數學方法組成的數據文件。一般可將圖形看作是圖像的抽象。
4.動畫：將靜態的圖像、圖形及連環圖畫等按一定時間順序顯示而形成連續的動態畫面。
5.音頻：聲音信號，即相應于人類聽覺可感知范圍內的頻率。
6.視頻：可視信號，即計算機屏幕上顯示出來的動態信息，如動態圖形、動態圖像、動畫等。而多媒體技術，是指采用計算機技術，將各種媒體以數字化的方式集成在一起，從而使計算機具有了能同時獲取、處理、編輯、存儲和展示多體信息的能力。
（二）多媒體技術主要特點
1.集成性：能夠對信息進行多通道統一獲取、存儲、組織與合成。
2.控制性：多媒體技術是以計算機為中心，綜合處理和控制多媒體信息，并按人的要求以多種媒體形式表現出來，同時作用于人的多種感官。
3.交互性：交互性是多媒體應用有別于傳統信息交流媒體的主要特點之一。傳統信息交流媒體只能單向地、被動地傳播信息，而多媒體技術則可以實現人對信息的主動選擇和控制。
4.非線性：多媒體技術的非線性特點將改變人們傳統循序性的讀寫模式。以往人們讀寫方式大都采用章、節、頁的框架，循序漸進地獲取知識，而多媒體技術將借助超文本鏈接（HyperTextLink）的方法，把內容以一種更靈活、更具變化的方式呈現給讀者。
5.實時性：當用戶給出操作命令時，相應的多媒體信息都能夠得到實時控制。
6.信息使用的方便性：用戶可以按照自己的需要、興趣、任務要求、偏愛和認知特點來使用信息，任取圖、文、聲等信息表現形式。
7.信息結構的動態性：“多媒體是一部永遠讀不完的書”，用戶可以按照自己的目的和認知特征重新組織信息，增加、刪除或修改節點，重新建立鏈。
（三）多媒體系統組成
1.多媒體硬件系統：包括計算機硬件、聲音/視頻處理器、多種媒體輸入/輸出設備及信號轉換裝置、通信傳輸設備及接口裝置等。其中，最重要的是根據多媒體技術標準而研制生成的多媒體信息處理芯片和板卡、光盤驅動器等。
2.多媒體操作系統：或稱為多媒體核心系統（Multimediakernel system），具有實時任務調度、多媒體數據轉換和同步控制對多媒體設備的驅動和控制，以及圖形用戶界面管理等。
3.媒體處理系統工具：或稱為多媒體系統開發工具軟件，是多媒體系統重要組成部分。
4.用戶應用軟件：根據多媒體系統終端用戶要求而定制的應用軟件或面向某一領域的用戶應用軟件系統，它是面向大規模用戶的系統產品。
三、多媒體相關的技術
1.多媒體信息處理技術。多媒體信息處理技術就是能夠同時捕捉、處理、編輯、儲存和播放兩種以上不同類型信息媒體的技術。常見信息媒體類型包括：文本、圖像、圖形、動畫、音頻、視頻等。
2.靜態媒體與連續媒體。靜態媒體（如文本）是沒有時間維的媒體，即其播放速度不會影響所含信息的再現。連續媒體（如音頻和視頻）是由媒體“量子（如音頻采樣和視頻幀）組成的，具有隱含的時間維，播放速度影響其所含信息的再現，因此，需要在一段特定的時間里按特定的速度播放；如果播放速度得不到滿足，媒體信息的完整性就會收到影響。
3.捕捉媒體與合成媒體。捕捉媒體是指從現實世界中捕捉到的真實媒體信息。合成媒體是指通過計算機合成的媒體。
第8篇：量子計算的含義范文
關鍵詞：計算機 網絡安全 新技術
中圖分類號：TP393.08 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）05-0191-01
1 引言
計算機技術的普及為人們的生活提供了極大的便利，但是因為目前的計算機網絡中形式的多樣化、客戶端分布不平衡以及網絡的開放性和互聯性的特性，使得目前的網絡會受到一些非法的組織以及個人的惡意攻擊以及破壞，因此計算機網絡安全以及信息的保密性成為一個關鍵性的問題。強化計算機網絡安全，成為目前計算機網絡技術的重大問題。現在的企業的信息以及經營，也已經在很大程度上越來越依賴網絡，其中存在著巨大的企業資料以及信息，如果計算機網絡出現了漏洞，會造成信息的丟失、延遲，或者被不法分子惡意的破壞、篡改、會為企業的經營帶來巨大的損失。對于政府來說，網絡的安全就會有更大的現實意義，關系到一個國家安全以及利益。
2 計算機網絡安全概述
計算機網絡安全的含義，所謂的計算機安全是指通過建立和采取的的技術以及管理來保護數據的安全，通過對計算機的軟硬件的保護，確保資料穩定，不會因為偶然或者惡意行為而丟失、破壞或者泄露。相對的計算機網絡安全的定義為通過對計算機網絡中的軟硬件以及數據的保護，確保網絡中的數據的安全、完整、保護，保證信息的安全。而實際應用中關于計算機網絡安全的定義會因為使用環境不同而不同。對于我們普通的使用者，更加關注的的計算機網絡安全更重要的是對個人的隱私以及機密在網絡環境中的安全，避免遭到惡意泄露。對于網絡運營商，關注的不但有客戶在使用網絡時的安全，更重要的是考慮怎樣面對一些突發事件，例如自然災害、戰爭等對于網絡安全帶來的巨大影響。
3 信息加密技術的新發展及其在計算機網絡安全中的應用
計算機加密技術作為一種新興的的計算機網絡安全技術，得到了巨大發展，逐漸發展出了對稱以及非對稱加密技術，目前正在發展更加有效地加密技術。目前出現了數字簽名技術、信息隱藏技術以及量子加密技術，為計算機網絡安全提供了新的方法。
3.1 數字加密技術
3.1.1 數字簽名技術
數字簽名技術室對非對稱加密技術的改進，能夠保證信息交易業務的安全，主要應用在保證電子商務安全以及公司局域網的安全。目前的電子商務主要是利用RSA加密技術以及SSL協議確保交易的安全。通過數字簽名技術能夠保證信息發送向唯一的地址，所以通過數字簽名簽名技術只有通過私人秘鑰才能完成，所以不能復制，只要開始交易，就會留下能以否認的記錄信息。通過數字簽名技術可以確保電子商務的安全，客戶能夠放心的進行電子商務操作。
3.1.2 信息隱藏技術
信息以藏技術是在信息加密技術上的改進，基本的原理是利用隱蔽算法將信息嵌入隱蔽載體中，然后通過使用原始的隱蔽載體和秘鑰完成信息的提取，將隱蔽的信息變為能夠閱讀的信息。這種加密算法經常應用在局域網中，在局域網的信息傳播中，通常是將信息在各個部門統一傳播，但是會隱藏一些僅僅發送給個人的信息，而這些個人可以使用秘要完成信息的閱讀。通過這樣的信息加密技術，具有很高的的實效性，出去了由于二次信息加密以及傳輸帶來的風險，除此之外由于隱藏的信息不易檢測，可以具有更高的安全性。
3.1.3 用戶加密技術
在網絡發達的時代，用戶加密技術是最基本常見的技術，作為administrator的用戶來講，在用戶設置面板就會見到，密碼設置以及改制是非常簡單而且易懂的。作為Administrator，可以行使的權利是超級多的。切換User可以使你在計算機中的多重利用，節省資源又便利。
3.2 防火墻技術
防火墻技術雖然面臨著最近幾年跟中網絡新技術的沖擊，但是因為自身的特點及不斷對自身技術的完善，依然是網絡安全中最用價值的技術。可以分為軟件、硬件以及芯片級的防火墻技術。
3.2.1 軟件防火墻技術
軟件防火墻技術需要在特定的計算機上運行，越要利用客戶已經安裝的計算機系統為操作的基礎，這樣一臺特定的計算機可以定義為整個網絡防火墻，可以叫做“個人防火墻”。軟件防火墻需要其他的軟件運行一樣，經過在計算機上的安裝才能完成功能。有時需要一定的專業知識完成對軟件防火墻的操作。
3.2.2 硬件防火墻
硬件防火墻需要一定的硬件平臺作為運行的基礎。目前經常使用的硬件防火墻都是一種PC結構的框架，所以僅從這一點上來看，與我們家庭中使用的計算機沒有什么不同。通過在這樣的一種PC框架上完成一些講過了剪裁或者簡化的操作系統，完成對計算機網絡的安全保護。但是目前這種安全技術仍然需要其他的內核作為操作基礎，所以會多少的受到操作系統本身的限制。
3.2.3 芯片級防火墻
芯片級防火墻是一種以專用的硬件作為基礎，不需要專門的操作系統的支持。專用的芯片因為自身特點，具有更快地的工作速度，更高的處理能力，以及更加效率的性能。目前經常使用的芯片級防火墻由于還是比較少的，所以防火墻本身會有一定的漏洞，會有一些漏洞，而且價格比較高，需要更加進一步的發展。
4 結語
隨著電子商務、遠程教學、企業辦公等越來越多的進入人們的生活，人類現在的生活的各個方面都與計算機以及網絡息息相關。努力提升網絡的安全，發展能夠在現代化的應用環境下，更加合理高效的保證計算機網絡安全的技術已經顯得更加重要。也只有在確保了計算機網絡的安全后，才能更大可能發揮網絡信息時代的特點，真正進入人們的生活的每個細節，為提升人們的生活質量做更多的貢獻。
參考文獻
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第9篇：量子計算的含義范文
隨著計算機的普及和利用，多媒體教室普遍存在，并被廣泛使用。多媒體教學手段的利用，有助于學生對固體微觀結構的理解。例如，可以通過視頻或PowerPoint文件，可以直觀地展示晶體的微觀結構、原胞的選取、原胞的形狀等。與傳統板書相比，利用多媒體呈現并分析固體的微觀結構以及晶體的結構特征，對教師而言，更加省時、省力；幾何關系的表達也更為準確，便于學生的理解。此外，若能結合三維的原子實物模型，那么，固體的微觀結構將能更為直觀地展現在學生眼前。多媒體與三維模型的應用對于學生理解固體的微觀結構、晶格的周期性、原胞、晶體的對稱性等基礎概念很有好處。當然，多媒體教學也存在著一定的局限性。例如，在公式的推導、基礎概念的講解等方面，板書其實更受學生的歡迎。與多媒體教學相比，板書的節奏慢，師生間可以有較多的互動；學生相對容易跟上教師思考問題、解決問題的步伐，學生也能有較充分的時間來理解各個知識點、梳理要點以及做筆記等。因此，多媒體教學還需適當地與傳統板書相結合才能達到較好的教學效果。
二、教學內容的取舍
由于固體物理學融合了普通物理、熱力學與統計物理、量子力學、晶體學等多學科的知識，其知識面廣、量大，在有限的學時里，不可能面面俱到地討論固體物理學所涉及的所有知識點。因此，實際教學中可以結合本專業的特色，有選擇地取舍部分教學內容。例如，側重固體熱學性質的專業可以考慮以晶格振動等內容為主；而側重微電子的專業則可以考慮以能帶理論、半導體中的電子等內容為主。當然，一些多個領域都涉及到的基礎知識也應是這門課程不可缺少的一部分內容。固體的微觀結構和結合方式是固體物理學的基礎，因此，晶體的結構和晶體的結合等知識點應是這門課程的基礎知識之一。考慮到理想晶格由原子實和電子組成，晶格的運動主要在晶格振動等部分討論；而電子的運動主要在能帶理論等部分討論，具體還可以分為金屬中電子的運動和半導體中電子的運動等部分。盡管這原子實和電子的運動實際上相互聯系，但很多時候，可以分別側重討論。此外，實際晶體也并非理想晶體；實際晶體除了有邊界之外，也常含有缺陷。但在許多情況下，晶格的振動、電子的運動和缺陷的影響依然可以依據實際情況分別討論，并得到與實際較為符合的理論結果。因此，晶格振動、能帶理論和缺陷等知識點之間相對獨立，或可根據各專業的實際情況取舍部分教學內容。在許多固體物理學的教材中，例如黃昆等的《固體物理學》教材和閻守勝的《固體物理基礎》教材，密度泛函理論并沒有被提到。事實上，密度泛函理論是一個被廣泛使用的基礎理論，它是凝聚態物理前言研究的有效手段之一，也是材料設計的一種有效方法。教學過程中，教師可以結合各專業的實際情況介紹一些密度泛函理論的基礎知識。同時，還可以介紹一些最新的相關研究進展，以拓展學生的知識面、提高學生的學習興趣。
三、模塊化的教學形式
如前所述，固體物理學中的許多知識點間相對獨立；基于這門課程的特征，教師在教學過程中可以考慮模塊化的教學形式，以子課題的形式將相應內容呈現給學生。可能的模塊如：討論晶體的結構和晶體的結合方式的基礎模塊———晶體的結構與結合；討論晶體中原子實運動的模塊———晶格振動；討論晶體中電子運動的模塊———能帶理論；討論實際晶體中可能存在的缺陷的模塊———晶體的缺陷等；其中，能帶理論部分還可分為：近自由電子模型、緊束縛模型、贗勢方法等數個部分。這樣做首先有利于教學內容的取舍；其次，有利于學生對各知識點的理解、有利于學生梳理清楚各個知識點之間的關系。此外，固體物理學是凝聚態物理前沿研究的基礎之一；其基礎知識、理論推導、實驗背景以及處理問題的方式方法等，都是開展凝聚態物理研究的基礎。而模塊化教學，以課題研究的形式提出問題、解決問題，將教學內容以問題為導向呈現給學生，這有助于培養學生的學習能力和解決實際問題的能力。而且，課題研究的教學模式，既是在教授學生知識，也是在開展科研，有助于提高學生對科研的認識、有助于培養學生的科研能力。這種課題研究的模塊化教學形式還可以結合基于原始問題的教學來開展。
四、基于原始問題的教學
所謂原始問題，可簡單理解為：現實生活中實際存在的、未被抽象加工或簡化的問題。于克明教授、邢教授等人詳細探討了原始物理問題的諸多方面；此外，周武雷教授等人還討論了原始物理問題含義的界定等相關問題，并呼吁將基于原始物理問題的教學實踐引入大學物理的教學中。這應是個值得提倡的建議，畢竟現實生活中遇到的具體問題都是原始問題。與傳統的習題不同，原始問題未被抽象、加工或簡化。學生處理實際問題的第一步便是將問題適當簡化，這也是學生需要學習的一種能力。事實上，合理的模型簡化是各種理論的基礎，也是實際應用或科研必不可少的一種能力。例如，討論晶格熱容的愛因斯坦模型和德拜模型，盡管模型簡單，但它們數十年來是我們討論、分析相應問題的基礎。今天，那些被寫進教科書的基礎理論，在當時、在理論剛被提出時，都是為了原始問題的解決。下面以晶體熱容為例，稍加詳述。問題的背景：根據經典的熱力學理論，晶體的定體摩爾熱容是個與溫度無關的常數。實驗發現晶體的熱容在高溫下確實接近于常數，但是晶體的熱容在低溫下并不是個常數，其與溫度的三次方成比例關系。問題的提出：理論預言與實驗觀測為何不相符？如何解釋實驗現象？20世紀初剛剛發展起來的量子力學是否能解釋這個實驗現象？這些問題在愛因斯坦的年代應該都是前言的科研問題。問題的簡化：（1）不考慮邊界、缺陷、雜質等的影響，將實際晶體抽象為理想晶體；（2）基于絕熱近似，不考慮電子的具體空間分布，將原子當作一個整體，原子—原子間存在相互作用；（3）基于近鄰近似，只考慮近鄰原子間的相互作用；（4）基于簡諧近似，將原子間的相互作用勢在原子的平衡位置作泰勒級數展開，并保留到二階項。問題的解決：基于上面的模型簡化，寫出描述原子運動的牛頓第二定律，并求解方程組，這些方程組與相互獨立的簡諧振子的運動方程組相對應。結合量子力學，得到體系的能量本征值；寫出晶格振動總能的表達式，繼而給出由晶格振動貢獻的晶格熱容的表達式。由于晶格熱容的表達式復雜，很難直接與實驗結果對比，因此引入進一步的簡化和近似———愛因斯坦模型或德拜模型。這種提出問題、分析問題、解決問題的方式與做前言科學研究的方式相接近，既能提高學生對科研的認識、培養學生的科研能力，又能培養學生理論聯系實際、解決實際問題的能力。
五、小結
