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第一部分 博士论文 3

量子力学哲学问题研究 3

导言 3

一、量子理论的主体建构特征 6

（一）量子化观念的建构和确立 7

1．主体对问题的确立 7

2．主体对反传统新概念的构造 11

（二）抽象模型与形式体系的构建 19

1．理论模型创造新概念 20

2．数学模型揭示微观世界抽象结构 22

3．新旧理论关系的方法论原则 26

二、量子力学解释的逻辑分析 28

（一）形式体系与现象的逻辑沟通 28

1．微观符号语言与宏观度量语言的翻译 28

2．需要解释的问题及困难 31

（二）微观层次的统一 32

1．实在波和经典粒子的困境 32

2．抽象意义的几率波诠释 34

（三）微观过程与经典语言局限 36

1．不确定关系及认识根源 36

2．经典语言限制与人的认识能力 39

（四）认识方式的突破与互斥互补图景 42

1．不同视角的综合规定 42

2．对量子力学理论的再认识 45

3．认识论的革命性进步 46

三、量子力学理论与客观实在 49

（一）两种理论实在的冲突 49

1．经典理论实在与属性不变性 49

2．量子理论实在与属性相对性 52

（二）量子理论实在的层次及客观性 55

1．科学认识中实在的层次 55

2．量子实在的客观性 60

3．爱因斯坦与玻尔实在观评析 62

（三）EPR实验与实在观的变革 65

1．EPR悖论与定域性破坏 65

2．贝尔不等式与非定域世界 69

3．量子实在的相关联性 72

（四）在联系中把握实在 73

四、量子力学中的主客体问题 78

（一）测量仪器及主体性地位 78

1．量子论中仪器的特殊作用 78

2．仪器主体性地位的确立 80

（二）量子力学的主体性介入 85

1．主体性介入的认识分歧 85

2．进入认识内容的主体的物质性 88

（三）量子力学的属人性 91

1．以人的方式描述微观世界 92

2．量子力学中主客体的统一 95

五、量子力学的因果性问题 97

（一）量子统计规律与因果性 97

1．内在联系与外在描述 97

2．分歧的焦点和实质 100

（二）量子偶然性与因果性 104

1．量子偶然性的客观存在 104

2．有原因的量子偶然性 106

（三）认识主体与不确定性 111

1．理解与存在相缠绕 111

2．主体特征进入科学 112

（四）新型的必然性——偶然性学说 113

1．量子力学中偶然性与必然性的客观存在 113

2．必然性——偶然性学说在量子力学中的发展 115

3．决定论的深化 120

第二部分 科学智慧的启迪 125

教育：从科学当中获得益处 125

前言 125

一、科学与教育发展的历史考察 127

（一）古希腊时期的科学与教育 127

1．以哲学形态出现的古希腊科学 127

2．古希腊时期的教育思想 130

（二）科学的泯灭与教育的宗教化 134

1．替代了科学的基督教 134

2．成为宗教婢女的教育 137

（三）科学的腾飞与教育的快速发展 139

1．自然科学的兴起、发展、跃进与突破 139

2．各种教育理论学说的形成 146

二、科学创造的方法对教学的意义 151

（一）科学创造方法的教育功能 151

1．什么是自然科学方法 151

2．科学方法对教学的作用 153

（二）观察法与观察能力的培养 155

1．科学创造中的观察法 155

2．观察原则及观察能力的培养 157

（三）科学实验与实验能力的培养 162

1．实验方法的作用及实验在教学中的意义 162

2．科学实验的类型及对教学的借鉴 164

3．发挥实验在教学中的作用 166

（四）模拟方法及其在教学中的运用 168

1．科学实验中的模拟方法 168

2．教学中要有效地使用模型的方法 169

（五）科学抽象方法及在教学中的作用 170

1．科学抽象的来源 171

2．科学抽象的一般方法 173

3．科学抽象的一般进程 180

4．科学概念及概念教学 180

（六）假说方法及在教学中的渗透 181

1．关于科学假说 181

2．教学中假说方法的渗透 183

（七）数学方法对理科教学的作用和意义 185

1．数学方法是探索和学习自然科学的有力工具 185

2．中学教学中的一般数学方法 188

三、科学思维与人才培养 193

（一）思维能力是培养人才的核心 193

1．科学思维的逻辑性 194

2．科学思维的非逻辑性 195

（二）归纳与概括思维 195

1．科学规律的普遍性和深刻性 195

2．探索经验定律的方法——归纳与概括 197

3．教学中归纳与概括思维的运用 199

（三）通向未知的桥梁——类比思维 202

1．类比的涵义 202

2．类比思维的类型和条件 204

3．类比思维对于教学的意义 206

（四）演绎推理及科学推测思维 211

1．关于演绎法 211

2．演绎思维是逻辑证明的工具 211

3．演绎是科学预测的重要手段 213

4．演绎思维是检验假说和理论的重要环节 214

5．教材中的演绎推理 215

6．习题训练中的演绎思维 217

（五）深化思考的步骤——分析思维 218

1．分析思维的涵义 218

2．分析应具整体性 218

3．分析思维的方法 219

4．分析思维能力的培养 220

（六）向整体的上升——综合思维 222

1．关于综合思维 222

2．综合的条件和方式 223

3．关于综合思维能力 224

四、想象、直觉、创造思维与创造性人才 226

（一）想象及其想象力的培养 226

1．什么是想象 226

2．想象的特征 228

3．想象在科学发现中的作用 229

4．关于想象力的培养 236

（二）直觉与直觉能力 238

1．直觉现象 238

2．什么是直觉 239

3．直觉在科学创造中的作用 242

4．直觉的类型、产生及直觉能力的培养 247

（三）创造思维与创造人才 253

1．关于创造思维的理解 253

2．创造思维的培养 255

五、自然原则·理性美·美育 258

（一）和谐原理 258

1．历史溯源 258

2．关于和谐原理 260

3．和谐原理在科学发现中的作用 264

（二）逻辑简单性原则 266

1．逻辑简单性的含义 266

2．简单性的功能 269

3．科学发现中的逻辑简单性 270

（三）对称性与对称方法 275

1．自然界存在对称物 275

2．科学发现中对对称的追求及对称方法的运用 276

3．对称的方法论意义 280

（四）关于科学美 281

1．科学美及其本质、原则、内容 281

2．科学美感 284

3．科学美与思维 286

4．科学创造的美学动力及科学理论的美学鉴赏 289

（五）科学美教育 293

1．为什么要进行科学美教育 293

2．科学美教育应培养哪些方面能力 294

3．教学中如何激发审美情趣 296

4．教学中科学美感的培养 297

5．科技活动中培养美感 303

六、科学方法论对教育实验的借鉴 306

（一）历史的考察 306

（二）教育实验的假说 307

（三）教育实验的控制 312

（四）教育实验的本质 315

（五）教育实验的科学化 316

后记 319

第三部分 创造思维研究 323

科学创造的发轫和起点 323

前言 323

一、想象——智慧的翅膀 325

（一）巧妙组合的奇异效果——伽利略对亚里士多德的反驳 326

（二）从常规的反面去思考——建立惯性定律的理想性实验 329

（三）进行超越空间的设想——重力与月球的运动 331

（四）添加条件探虚实——关于行星的引力为向心力的推导 333

（五）把问题放在特殊的环境中——关于碰撞的船上实验 335

（六）从似乎不可能中寻求——麦克斯韦小妖 337

（七）进发深邃思想于平凡之中——对同时性的相对性的证明 340

（八）巧合是探测深层底蕴的窗口——广义相对论等效原理的提出 343

二、自然美感——发现的源泉 346

（一）寻求普遍与统一的联系——和谐定律的诞生 347

（二）简单性的直觉——伽利略的匀加速运动 349

（三）永恒的启示——焦耳与能量守恒 352

（四）转换思考方向——电流对磁作用的重大发现 354

（五）由对称美想到的——电流间相互作用规律的揭示 356

（六）逆向思维的杰作——法拉第对磁生电的探寻 358

（七）直觉的猜测——巴耳末公式的发现 361

三、相似——探索未知的桥梁 364

（一）方法的迁移——平方反比关系的“月地检验” 364

（二）从另外的事物中受到启示——卡诺循环的设想 366

（三）类比性的推断——平方反比电力的猜测 369

（四）比较生发灵感——欧姆定律的建立 373

（五）借助中介物的想象——电磁以太模型的提出 376

（六）从具有共同特征的现象中打开突破口——托马斯·杨的干涉原理 378

（七）强制关联的猜测——物质波动性的提出 381

（八）探寻与已知规律的联系——狄拉克的发现 384

四、见微知著与偶然发现——不可忽视的创造因素 386

（一）不同寻常引起的思考——迈尔的思辨 387

（二）从偶然事件中获得信息——莱顿瓶的发明 390

（三）意外现象触发联想——富兰克林向宙斯的挑战 392

（四）新现象是探索新领域的窗口——伽伐尼意外的发现 394

（五）从新条件中寻找意外原因——偏振现象的发现 396

（六）特殊结合的意外收获——光谱分析的开创 399

（七）诞生于难得境况中的全新效应——X射线的意外发现 401

（八）建立必要联系于非直接方式之中——柏克勒尔“命中注定”的发现 403

（九）试一试自认为不可能发生的事情——卢瑟福原子核模型的建立 406

五、陷入困境和产生怀疑——突破和创新的始因 409

（一）失败是产生新思维的起点——八分之差与天体运行规律的正确揭示 410

（二）新现象与旧理论的撞击——伦福德对热质说的严重挑战 412

（三）改变审视问题的视角——气体压强公式的推导 414

（四）全面考虑各种因素——伏打对伽伐尼“动物电”的疑义 418

（五）发现权威说法的破绽——光的波动说的提出 421

（六）绝境逼出的反常规思路——量子假说的诞生 424

（七）以旧理论的瑕疵为契机——狭义相对论基本假设的提出 428

（八）从对立面去思考——光子理论的提出 431

（九）于困境中产生的不落窠臼的假想——原子结构的量子假设 434

（十）由怀疑到另辟蹊径——矩阵力学的诞生 437

六、提出问题和发现矛盾——科学探索的开端 440

（一）寻找相关联的外部作用——托里拆利的实验 440

（二）以批谬为契机——赝力学解释导致的波意耳气体定律 443

（三）回追逆溯探本源——热力学第二定律的建立 445

（四）受激于两种理论产生的相悖诠释——可逆性佯谬暨热力学第二定律的统计解释 447

（五）从新对象的新特点着眼——多原子气体比热与气体模型的修正 450

（六）分解思考法——白光组成的发现 455

（七）从相互作用的角度去思考——光的衍射现象的精辟阐释 457

（八）迂回思考法——近距作用与场的概念 461

（九）由归靠已有模型的企望产生设想——位移电流的引进 463

（十）绕开难点择奇径——电磁波存在的实验检验 466

（十一）棘手难题引致精湛方法——迈克尔逊—莫雷实验 468

主要参考书目 472

第四部分 论文精选 475

科学创造与科学素质培养 475

科学精神与人的全面发展 487

作为客体的科学仪器还是科学仪器了吗？——与《作为客体的科学仪器》一文商榷 489

论物理想象能力的培养 498

量子理论的实在性探微 504

论理科教学中的形象思维 512

产生直觉的创造力心理探微 521

论量子力学的主体性 528

量子力学与实在观的变革 535

教育实验科学化的理性思考 541

哥本哈根解释的逻辑分析 546

简析量子力学理论的属人性 555

量子力学的实在论意义 561

解决有关物理图像问题的几点浅见 567

物理教学与想象力培养 572

简洁性·统一性·和谐性 575

谈物理直觉思维的培养 577

略谈物理教学中的“相似法” 580

非保守内力作功与机械能守恒 582

科学精神的人文价值 587