关键词：碳纳米管；结构；性能；应用前景
基金项目：陕西省大学生创新创业训练项目（1764）（校级：2014XK084）
碳纳米管（CNTs）于1991年由NEC研究所的SumioIijima首次发现。碳纳米管[1]由于其独特的结构和奇特的物理、化学和力学特性及其潜在的应用前景而倍受关注，并迅速在世界上掀起了一股研究的热潮。
1碳纳米管的电学性质及应用
碳纳米管的结构和几何特点决定了其电子学上的独特性，由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。目前碳纳米管应用研究的最大领域是电子学领域[2]。理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角。当CNTS的管径大于6mm时，导电性能就下降；当管径小于6mm时，可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。由于电子的量子限域所致，电子有效的运动只能在单层石墨片中沿碳纳米管的轴向方向，径向运动受到限制，因此它们的波矢是沿轴向的。在碳纳米管周围传播的电子只有特定波长的电子被保留下来，其他的则可能完全被抵消，在石墨片里，物理上称为费米点的特殊电子态决定了它的全部导电性，其它态的电子则完全不能自由运动。只有三分之一的碳纳米管具有恰当的直径和螺旋程度，使其允许状态里含有这个特殊的费米点，这些碳纳米管具有金属性，其余三分之二则是半导体。在半导体性质和金属性质的碳纳米管之间可以形成整流结。利用这种特殊的电学性能，碳纳米管可用来制作场效应晶体管[3]。由于碳纳米管的尖端具有纳米尺度的曲率，在相对比较低的电压下就能够发射大量的电子，因此，碳纳米管材料能够呈现出良好的场致发射特性，非常适合于用作各种场致发射器件的阴极。实验观察到的碳纳米管上的点缺陷会导致碳纳米管局部呈肖特基势垒或异质况，利用这个特性可以制作尺度非常小的纳米电子器件。因为碳纳米管在物理性质上有明显的量子特点，故可能成为下一代微电子和光电子器件的基本单元。
2碳纳米管的力学性质及应用
碳纳米管的力学性质一度成为纳米技术研究的热点，理论计算表明，碳纳米管具有极高的强度和极好的韧性。它的强度大约为钢的100倍，而密度却只有钢的1/6。理论和实验研究结果表明，单壁碳纳米管的杨氏模量可达到1TPa，与金刚石相当。碳纳米管还有极好的韧性而不脆，在轴向施加压力或弯曲碳纳米管时，当外加压力超过强度极限或弯曲强度时，碳纳米管不会断裂，而是首先发生大角度弯曲，然后打卷绞结在一起形成类似“麻花状”物体，当外力释放后碳纳米管又恢复原状。在垂直于碳纳米管的管轴方向具有极好的韧性，它被认为是未来的“超级纤维”，因此碳纳米管有可能成为一种纳米操作工具。由于碳纳米管具有极高的比强度、比杨氏模量，被认为是一种理想的先进复合材料的增强体，因此关于碳纳米管复合材料的研究也成为其应用研究的一个重要领域。碳纳米管无论是强度还是韧性，都远远优于任何纤维，将碳纳米管作为复合材料的增强体，预计可表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性，预期碳纳米管增强复合材料可能带来复合材料性能的一次飞跃。Baughman等人在碳纳米管的基础上，研制出微型换能器，这种器件在很小的电压下就能产生相当大的形变。Kim等人利用碳纳米管设计开发出纳米镊子，当外加电压从0V增加到8.3V，纳米镊子尖端的距离减小到原来的1/2；当电压达到8.5V时，纳米镊子突然合上。这种纳米镊子不仅可以用于操纵原子和纳米团簇，还可以用于STM/AFM的探针[4]。
3碳纳米管的光学性质及应用
碳纳米管的发光特性，特别是可见光区的发光性质的研究是近一两年才发现和开始的。由于拉曼光谱的出现，碳纳米管的光学性质越来越受到人们的关注，虽然碳纳米管光学性质的研究时间并不长，但它显示出来的优越的发光特性越来越引起科学界的广泛注意。清华大学的YongZhang等人使用远红外激发碳纳米管产生了强烈的可见光。清华大学的JinquanWei等人使用超长SWNT和DWNT溶解在酒精中，酒精融化时产生的表面张力将CNT组装在灯丝上取代钨灯丝，然后将CNT灯丝与银电极连接在一起装入真空度为10-7Torr的球形玻璃罩中制成CNT灯。
4碳纳米管的吸附性质及应用
碳纳米管具有较大的比表面积，其特殊的管道结构及多壁碳纳米管之间芯部和表面都存在大量分子级细孔，比表面积很高，因此可以吸附大量气体是最有潜力的储氢材料。氢能是一种理想的能源载体，而经济有效的储氢手段氢能实现规模应用急需解决的关键问题之一。碳纳米管在存储氢气上表现出的独特性质，使其最有希望成为一种新的高效的储氢材料。1997年，Dillon等创了碳纳米管储氢研究的先河。当时他们采用的样本是包含有金属催化剂和定形碳，未经纯化的单壁碳纳米管，利用程序升温脱附（TemperatureProgrammDesorption，TPD）法测定单壁碳纳米管储氢能力。碳纳米管良好的吸附性能可为催化剂良好的载体，碳纳米管的催化作用主要集中在三个方面：一是提高反应速率；二是决定反应路径，有优良的选择性；三是降低反应温度。
5碳纳米管的磁学性质及应用
碳纳米管（CNTs）因其独特的管状结构和物理化学性质成为纳米磁性领域研究的热点。碳纳米管具有螺旋、管状结构，具有不同寻常的磁学性能。碳纳米管大的比表面积和纳米通道使其极容易掺杂纳米磁性材料。清华大学在国际上首次使用化学镀膜的方法在碳纳米管外面敷了一层金属镍镀膜，形成一种一维纳米磁性复合材料，有望用于微观磁性研究和高密度磁存储中。
6碳纳米管的场发射性能及应用
碳纳米管的纳米级发射尖端、大长径比、高强度、高韧性、良好的热稳定性和导电性等，所有这些结构和性能特征使得碳纳米管成为更理想的场致发射材料，有望在冷发射电子枪、平板显示器等方面获得重要应用。由于碳纳米管的尖端具有纳米尺度的曲率，在相对比较低的电压下就能发射大量的电子，具有发射阈值低、发射电流密度大、稳定性强、分辨率高等优异的场发射性能，可制作各种场发射器件的阴极。最初，人们普遍采用金属微尖阵列（MicrotipArray）发射阴极。碳质材料的场致发射性能研究始于金刚石材料，当金刚石表面的碳原子与氢键合时，在表面附近形成的电子亲合势为负值，即材料导带中的电子不用穿过任何势垒就可溢出到真空中。但实际上，由于电子补给及传输困难，金刚石材料的场致发射性能受到很大的限制。其它类型的碳材料，如类金刚石薄膜、纳米结构碳、碳纤维等，也具有一定场致发射能力。进入九十年代后期，碳纳米管的发现以及其制备技术的发展为FED显示器件的突破性发展提供了一个良好契机。1995年瑞典的DeHeer研究了碳纳米管的场发射特性，提出将碳纳米管作为场发射电子源的设想，并在Science上发表了他们的研究成果，在学术界引起了很大的轰动。
7碳纳米管的应用前景
7.1储氢材料
碳纳米管由于其管道结构及多壁碳管之间的类石墨层空隙，使其成为最有潜力的储氢材料，并是当前研究的热点。1997年，Dillon等根据实验结果推算出单壁碳纳米管储氢量在5%～10%的范围内[5]；Ye等的低温储氢实验表明80K以下单壁碳纳米管的储氢容量可达到8.25%。目前，根据理论推算和近期反复验证，大家普遍认为碳纳米管可以储放氢量在5%左右，是迄今为止最好的储氢材料。已经证实，碱金属嵌入碳纳米管会极大地提高其储氢性能[6]。
7.2催化剂良好的载体
纳米材料比表面积大，表面原子比率大（约占总原子数的50%），使体系的电子结构和晶体结构明显改变，从而表现出特殊的电子效应和表面效应。如气体通过碳纳米管的扩散速度为通过常规催化剂颗粒的上千倍，担载催化剂后极大地提高了催化剂的活性和选择性。碳纳米管的催化作用主要集中在三个方面：一是提高了反应速率；二是决定反应路径，有优良的选择性；三是降低反应温度。
7.3理想的锂离子负极材料
碳纳米管的层间距为0.34nm略大于石墨的层间距0.335nm这有利于锂离子的嵌入与迁出，它特殊的圆筒状构型不仅可以使Li+从外壁和内壁两方面嵌入，又可防止因溶剂化锂离子嵌入引起的石墨层剥离而造成负极材料的损坏。碳纳米管掺杂石墨时可提高石墨负极的导电性，消除极化。实验表明，用碳纳米管作为添加剂或单独用作锂离子电池的负极材料均可显著提高负极材料的嵌锂离子容量和稳定性。
7.4制造纳米导线的最佳材料
由于碳纳米管壁能被某些化学反应所溶解，因此它们可以作为易于处理的模具。只要将金属灌满碳纳米管，然后把碳层腐蚀掉，即可得到纳米尺度的导线。目前，除此之外无其它可靠的方法来得到纳米尺度的金属导线。本法可进一步地缩小微电子技术尺寸，从而达到纳米尺度。
7.5太空缆绳的首选材料
碳纳米管具有强度高、质量轻的特点。单个碳纳米管的直径只有1.4nm，5万个碳纳米管，并在一起相当于一根头发丝的直径。碳纳米管可能成为未来理想的超级纤维，碳纳米管的一种可能具有突破性的应用，是用于太空升降机。用碳纳米管做成的太空缆绳，与其他物质不同的是它能支持住自身的质量。这就提供了一种把人或物品提升到外层太空的可能的方法，也许将成为人类移居外星球的理想方法。碳纳米管可作为电镜的探针材料。其优异的力学性能使得碳纳米管成为了太空缆绳的首选材料。
7.6扫描电子显微镜理想的探针材料
碳纳米管不但可以大大改善图像的分辨率，而且能使极微小的深部表面裂纹以及DNA之类的生物分子成像。同时，其尖端与基体接触会引起结构的可逆弯曲而不会遭到破坏。
7.7碳纳米管可用作制备纳米器件
碳纳米管电子能带结构特殊，波矢被限定于轴向，量子效应明显。实验发现单壁碳纳米管是真正的量子导线，还可作为微电路中的异质节，特别适用于制备纳米电子器件。它稳定性好，又有弹道传输的特性，可制得运算更快、体积更小的单分子场效应晶体管。该晶体管是制造更小巧、速度更快的计算机的关键。同时，碳纳米管还是高性能单电子晶体管材料，而且，它还可被用于分子级开关、储存器、微电池电极和微波增幅器等。
参考文献
[1]IijimaS.Helicalmicrotubulesofgraphiticcarbon[J].Nature.1991，354：6-58.
[2]杨邦朝，陈金菊，冯哲圣.碳纳米管的物性及应用[J].电子原件与材料2003，22（5）：44-46.
[3]R.Mertel.，T.Schinidt，H.R.Shea，etal.Single-WallandMulti-Wallcarbonnanotubefield-effecttransistors[J].Appl.PhysLett，1998，7（13）：2447-2451.
[4]DaiHJ，HafnerJH，RinzlerAG，etal.Nanotubeasnanoprobesonscanningprobe[J].Nature，1996，3（23）：147-151.
[5]DillonAC，JonesKM，BekkedahlTA，etal.Storeageofhydrogeninsingle-walledcarbonnanotubes[J].Nature，1997，38（23）：377-378.
[6]PChen，XWu，JLin，etal.HighH2uptakebyalkali-dapedcarbonnanotubeunderambientpressureandmoderatetemperature[J].Science，1999，28（5）：91-93.
关键词：现代短跑；优秀短跑运动员；起跑加速；技术特点；训练手段
1.研究对象与方法
1.1研究对象世界优秀田径100米运动员
1.2研究方法文献资料法
2.结果与分析
2.1世界优秀100米运动员起跑技术特点
起跑是短跑技术中的一个重要的组成部分，随着短跑项目技术的发展和规划的变化，起跑速度及加速能力对短跑成绩有着越来越大的影响。它不仅对运动员的心理产生影响，也对起跑后的各阶段技术产生影响，从而影响运动成绩。
当今世界优秀短跑运动员的起跑动作技术主要体现在以下几个方面：
2.1.1动作技术的运动学上的高度协同
在短跑起跑中动作协同性主要表现在以下几个方面，即动作技术在运动学上的协同和能量学上的协同，以及两者之间的协同。动作技术在运动学上的高度协同，表现为动作在时间、空间上的高度统一，动作速度的提高，很大程度上取决于完善的动作技术。在技术练习中，人体协调性会得到相应的提高。那么完成动作时，人体各肌群之间，肌肉活动与内脏活动之间，各内脏活动之间就会表现出同时或前后配合、协作一致的现象，这将有利于在发展动作速度时最大程度的减少人体内部的阻力，从而提高动作速度。
2.1.2起跑技术动作的合理性
起跑中合理的技术动作表现为起跑技术动作的正确性和合理性。其正确性是指符合人体各肢体的肌肉用力特点和运动形式上的要求，表现为在规则要求下的动作技术的相对统一。合理性是指肢体间的用力形式、用力方向、用力大小、用力时机等因素在时空上的相互配合和在动作形势、动作序列上的高度协同。表现为技术动作的整体性和效率性。因此短跑技术动作不仅应表现出规则条件下的运动生物力学基本特征，更应形成个体特征表现明显的技术风格。这也是提高起跑速度中潜力最大的因素之一。
2.1.3全身肌肉力量的高度协同和均衡发展
在起跑过程中，运动员要克服的外力主要是自身的静止状态和自身重量在快速运动中带来的阻力。再此谈到的全身肌肉力量的协同和均衡发展，主要是指在起跑的瞬间，机体对于力量的要求不仅仅是简单的最大力量、快速力量、爆发力量，而是对于力量有效表现、有效释放的一种综合。起跑动作的复杂性必然要求机体要具备良好的协同性，以及对于肌肉力量的均衡的分配。所谓的“均衡发展”是指在本身已有的力量基础上，根据自身技术特点，速度特点，力量特点等因素综合考虑，发展最适合自身机体特点和最有利于速度发展的一种方式。
2.2世界优秀100米运动员加速技术及最高速度表现特征
2.2.1加速能力优劣的判定
一般而言，我们主要通过以下三点综合判断运动员加速能力的优劣：1）速度最高点的高度即最高速度值；2）对达速度出现的位置；3）达到最大速度所消耗的时间。所谓的“加速”即指从起跑开始，通过的机体的机械运动不断克服阻力，不断提高位移速度，最终达到极值的过程。正因为它是一个动态的过程，那么它就必然遵循一定的规律，必然有其最优化的技术特征。在此我们主要对该过程加以分析，找到最为合理有效的技术形式。
2.2.2最高速度值
世界优秀100米运动员的最高速度男子在11.39―11.90米/秒、女子在10.31―10.87米/秒之间，虽然运动员的最高速度水平和保持最高速度的能力各不相同。但运动员的最高速度与运动成绩呈正相关关系，即最高速度越高100米成绩越好。这就是说运动员的最高速度水平与运动成绩有密切关系。因此，最高速度指标可以作为衡量运动员训练水平的重要指标。
2.2.3最高速度表现特征与加速距离
研究表明，100米全程跑最高跑速有若干个高峰出现。速度高峰出现的次数多少与运动员的训练水平有关。高水平短跑运动员在达到最高跑速后，仅在接近终点时才有不太明显的减速。这与合理的100米全程跑技术有密切的关系。合理的全程跑技术，能更有效地利用和发挥短跑无氧能量的储备。良好的持续加速和再加速能力，是世界级运动员的共同特点。从调查中可以看出：男、女运动员第一次最高速度出现的距离大体相同，均在40―60米间。从第6届统计结果，女子比男子略早。最高速度出现的次数1―3次，女子运动员的最高速度表现特征与男子运动员具有相同趋势，说明女子运动员训练趋于男性化是女子短跑训练的特点之一。最高速度出现的距离延长和多次出现速度高峰，表明世界优秀选手具有较强的加速和途中再加速能力。
3.结论与建议
3.1结论
3.1.1在100米跑运动中，加速跑距离的长短与训练中所采取的指导思想、运动员的竞技能力、个性特点等因素密切相关。是运动员加速能力体现的一个方面，与加速所达到的最大速度，达到最大速度所耗用的时间一起综合决定运动员的加速能力。简单定论加速距离长短的优与劣是片面的。
3.1.2合理地延长加速段距离，相对减少减速段距离，从而减缓速度下滑的时间和幅度反而会取得良好的效果。
3.1.3百米成绩越优异者维持最大速度的能力越强。世界优秀百米运动员的最高速度集中出现在50―60米段落，等速过程延长，减速过程缩短。因此，如何运用强有力的手段提高短跑运动员的最大速度保持能力和技术的稳固性，是提高短跑运动水平的关键。
3.2建议
3.2.1在对短跑的训练中，不能采用统一的技术训练。应该针对不同的运动员，根据其自身的个性化，订制不同的训练计划，使每个运动员都能根据自己的生理，心理的个性化，发挥自身最大的竞技能力。
3.2.2国内的教练应该不断的关注国内外最新的运动动态，不断的加强自身的训练水平，并且能够对自己学到的知识和素材进行有效、合理的利用和整合。根据不同阶段，不同对象，不断的变换训练手段，使运动员在训练中总能保持新鲜感和兴奋性，从而使运动员在精力旺盛，体力充沛的情况下进行速度练习。
3.2.3加强对运动员的心理素质的锻炼。同时各种不同的心理训练方法必须合理地相互协调。建议每个运动员都要在心理专家的指导下，制定出个人心理训练计划，同时也必须考虑到运动员的个性特征与外界条件。（作者单位：河北外国语职业学院）
参考文献
[1]董亚玲，世界优秀男子100米速度特征及发展趋势的研究，福建体育科技2003（6）-32-33。
[2]郭树涛，孙红炜，100米跑速度能力的探讨―与郭成吉教授商榷，中国体育科技2005（2）-25-27。
[3]艾康伟，世界优秀100米跑运动员的速度特征，中国体育科技，1999，35（4）-37-40
[4]李竹青，中外男子100米跑优秀运动员技术特征的比较分析，广州体育学院学报
[5]王少春，世界顶尖男子100米运动员的速度特征探析，广州体育学院学报，2002（3）-46-50。
立足大背景寻求新发展
量子信息物理，顾名思义，这是一个由信息科学与量子力学学科交叉产生的、全新的研究方向。
“这门学科的出现有其重要的意义。”崔海涛介绍，“根据摩尔(Moore)定律，每18个月，计算机微处理器的速度就会增长一倍，其中单位面积(或体积)上集成的元件数目也会相应地增加。可以预见，在不久的将来，芯片元件就会达到它能以经典方式工作的极限尺度。因此，如何突破这种尺度极限是当代信息科学所面临的一个重大科学问题。量子信息的研究就是充分利用量子物理基本原理的研究成果，发挥量子相干特性的强大作用，探索以全新的方式进行计算、编码和信息传输的可能性，为突破芯片极限提供新概念、新思路和新途径。”“量子力学与信息科学结合，不仅充分显示了学科交叉的重要性，而且量子信息的最终物理实现，会导致信息科学观念和模式的重大变革。”崔海涛说。
时至今日，量子信息技术的发展不仅引起了学术界的关注，各发达国家也针对其制定了本国的研究发展规划，以期抢占未来信息科技的制高点，并投入大量人力、物力用于支撑该领域的基础性、前瞻性的研究。我国也于2006年9月了国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2022年)，将以量子调控技术为代表的量子信息技术的研究纳入到基础研究重大科学研究计划当中。正如《纲要》中所描述的那样：“以微电子为基础的信息技术将达到物理极限，对信息科技发展提出了严峻的挑战，人类必须寻求新出路，而以量子效应为基础的新的信息手段初露端倪，并正在成为发达国家激烈竞争的焦点。量子调控就是探索新的量子现象，发展量子信息学、关联电子学、量子通信、受限小量子体系及人工带隙系统，构建未来信息技术理论基础，具有明显的前瞻性，有可能在20～30年后对人类社会经济发展产生难以估量的影响。”崔海涛团队的研究项目就是在这一大背景下展开，致力于解决量子信息技术中关键的、基础性的问题，并对相关实验技术的发展产生重要的理论指导作用。
紧扣量子纠缠顺通量子信息
细看崔海涛的研究履历，其关键词便是“量子纠缠”。
“如果说量子信息主要是基于量子力学的相干特征、重构密码、计算和通讯的基本原理，那么，量子纠缠在其中发挥的是非常重要而且非常基本的作用。”在多年的学习和研究过程中，崔海涛认识到，一方面，许多重要的量子信息技术都需要量子纠缠的参与才能实现，例如，量子远程传态、量子保密通讯、量子密钥分发等；另一方面，由于量子体系与其他自由度的相互作用，这种作用最终导致体系的自由度与其他自由度的量子纠缠，由于环境选择的结果，量子体系的相干性质会逐渐消失，此即所谓退相干过程。退相干是实现量子信息过程所面临的最大障碍，如何有效克服退相干，延长量子体系的相干时间是当前量子信息技术研究的前沿课题。“就是这样奇特的物理性质，物理学家们对它的理解至今也非常有限，这严重制约了量子信息技术的发展，因此，建立对量子纠缠普遍的物理理解已经成为当今量子信息领域最为急迫需要解决的问题之一。”
如何建立对多体量子态纠缠的普遍理解?如何在具体的物理系统中制备纠缠的量子多体态?看上去，只要解决了这两个问题，量子纠缠就不再是瓶颈，然而，真的如此简单么?“最直观的做法是将两体纠缠的理解推广到多体。但经事实证明，这种推广具有很大的局限，因为量子多体态的纠缠具有远比两体纠缠更为丰富的内容。”接着，崔海涛进行了举例说明，“在3量子比特中，存在两个随机定域操作与经典通讯操作下不等价的三体纠缠态；GHZ态和W态。它们都是真正的三体纠缠态，却表现出完全不同的纠缠性质。对于GHZ态，任意一个或两个量子比特的约化密度矩阵都是单位阵；而W态，通过对任一量子比特的测量，可以得到其他两个量子比特的最大纠缠态。4个量子比特情况就更为复杂，迄今为止也没有一个完整的分类。”
直观推广不成，崔海涛又开始考虑换角度钻研。他认为，多体纠缠的度量应该包括两方面的内容：纠缠模式(pattern)和纠缠强度(intensity)。纠缠强度即纠缠的大小，现已有一些比较好的度量方式，如几何纠缠；纠缠模式则是指对应多体纠缠的分类。而伴随着纠缠模式，又出现了一个新的问题――多体态不同纠缠模式表示什么样的物理意义?“因为这涉及到如何在实验室中制备不同的多体纠缠。不同的纠缠模式必然对应完全不同的物理性质，SLOCC不等价关系的存在也限制了从‘最大纠缠态’得到其他任意纠缠态的可能。对于不同的纠缠模式，我们需要不同的物理系统(Hamilton量)来制备。这些系统之间又是怎样的关系呢?”
为了解惑，在国家自然科学基金项目“几何相与量子纠缠的理论研究”和“多体系统中的量子纠缠及其几何分类的理论研究”的支持下，崔海涛带领研究团队在此研究方向上刻苦钻研多年，并取得了一些深刻的认识。通过附加对称性的要求，例如，量子态的平移不变性质，他们发现完全可以普遍地建立这些多体纠缠态间的等价关系。而且，经进一步研究发现，这些等价关系可以通过态的几何性质很好地区分。也就是说，不等价的多体纠缠对应体系的不同几何结构。更为重要的是，这些几何结构可以通过几何相物理地加以描述。多体纠缠中的非平庸几何结构的发现并不是孤立的，联系最近凝聚态体系中相关几何效应的发现，有理由相信他们之间存在某种形式的联系。相关的研究工作正在进行中。
事实上，围绕多体系统中的几何相与量子纠缠的理论问题，崔海涛自攻读博士期间就产生了浓厚的兴趣。特别是近5年来，陆续发表了一些高水平的学术成果，并主持承担了一些科研项目。迄今为止共发表学术论文22篇，均为SCI收录，论文总引用次数137次，他引超过80次。其中，有7篇文章发表在国际权威物理学期刊“PhysicalReviewA”上。2007年发表在“PhysicsLetterA”上的论文“AStudyonthesuddendeathofentanglement”已被引用60次(他引57次)，其他论文亦有不同程度的引用。
对于热爱这项研究的崔海涛来说，这种对未知科学世界的探索是他甘之如饴的兴趣和追求，也是他情愿脚踏实地“做一辈子的职业”。
关键词：量子力学；经典科学世界图景；非机械决定论；整体论；复杂性；主客体互动
Abstract:Asoneofthreerevolutionsofphysicsin20thcentury,quantummechanicshasgreatlytransformedtheworldviewofclassicalscienceinmanyaspects.Quantummechanicsbreaksthoughthemechanicaldeterminisminclassicalscience,transformingitintononmechanicaldeterminism;itchangesscientificcognitiveprocessfromthetheoryofreductionismtothetheoryofwholism;itshiftsthewayofthinkingfrompursuingsimplicitytoexploringthecomplexity;italsoestablishestheinteractionbetweensubjectandobjectinscientificresearches.
Keywords:quantummechanics;worldviewofclassicalscience;nonmechanicaldeterminism;wholism;complexity;interactionbetweensubjectandobject
经典科学基本上是指由培根、牛顿、笛卡儿等开创的，近三百年内发展起来的一整套观点、方法、学说。经典科学世界图景的最大特征是机械论和还原论，片面强调分解而忽视综合。以玻尔、海森伯、玻恩、泡利、诺伊曼等为代表的哥本哈根学派的量子力学理论三部曲：统计解释—测不准原理—互补原理所反映的主要观点是：微观粒子的各种力学量（位置、动量、能量等）的出现都是几率性的；量子力学对微观粒子运动的几率性描述是完备的，对几率性的原因不需要也不可能有更深的解释；决定论不适用于量子力学领域；仪器的作用同观察对象具有不可分割性，确立了科学活动中主客体互动关系。[1]量子力学的发展从根本上改变了经典科学世界图景。
一、量子力学突破了经典科学的机械决定论，遵循因果加统计的非机械决定论
经典力学是关于机械运动的科学，机械运动是自然界最简单也是最普遍的运动。说它最简单，因为机械运动比较容易认识，牛顿等人又采取高度简化的方法研究力学，获得了空前成功；说它最普遍，因为机械力学有广泛的用途，容易把它绝对化。[2]机械决定论是建立在经典力学的因果观之上，解释原因和结果的存在方式和联系方式的理论。机械决定论认为因和果之间的联系具有确定性，无论从因到果的轨迹多么复杂，沿着轨迹寻找总能确定出原因或结果；机械决定论的核心在于只要初始状态一定，则未来状态可以由因果法则进行准确预测。[3]其实，机械决定论仅仅适用于宏观物体，而对于微观领域以及客观世界中大量存在的偶然现象的研究就产生了统计决定论。[4]
量子力学是对经典物理学在微观领域的一次革命。量子力学所揭示的微观世界的运动规律以及以玻尔为代表的哥本哈根学派对量子力学的理解，同物理学机械决定论是根本相悖的。[5]按照量子理论，微观粒子运动遵守统计规律，我们不能说某个电子一定在什么地方出现，而只能说它在某处出现的几率有多大。
玻恩的统计解释指出，因果性是表示事件关系之中一种必然性观念，而机遇则恰恰相反地意味着完全不确定性，自然界同时受到因果律和机遇律的某种混合方式的支配。在量子力学中，几率性是基本概念，统计规律是基本规律。物理学原理的方向发生了质的改变：统计描述代替了严格的因果描述，非机械决定论代替了机械决定论的统治。
经典统计力学虽然也提出了几率的概念，但未能从根本上动摇严格决定论，量子力学的冲击则使机械决定论的大厦坍塌了。量子力学揭示并论证了人们对微观世界的认识具有不可避免的随机性，它不遵循严格的因果律。任何微观事件的测定都要受到测不准关系的限定，不可能确切地知道它们的位置和动量、时间和能量，只能描述和预言微观对象的可能的行为。因此，量子力学必须是几率的、统计的。而且，随着认识的发展，人们发现量子统计的随机性，不是由于我们知识和手段的不完备性造成的，而是由微观世界本身的必然性（主客体相互作用）所注定。
二、量子力学使得科学认识方法由还原论转化为整体论
还原论作为一种认识方法，是指把高级运动形式归结为低级运动形式，用研究低级运动形式所得出的结论代替对高级运动形式的本质认识的观点。它用已分析得出的客观世界中的主要的、稳定的观点和规律去解释、说明要研究的对象。其目的是简化、缩小客体的多样性。这种方法在人类认识处于初级水平上无疑是有效的。如牛顿将开普勒和伽利略的定律成功地还原为他的重力定律。但是还原论形而上学的本质，以及完全还原是不可能的，决定了还原论不能揭示世界的全貌。
量子力学认为整体与部分的划分只有相对意义，整体的特征绝非部分的叠加，而是部分包含着整体。部分作为一个单元，具有与整体同等甚至还要大的复杂性。部分不仅与周围环境发生一定的外在联系，同时还要表现出“主体性”，可将自身的内在联系传递到周边，并直接参与整体的变化。因而，部分与整体呈现了有机的自觉因果关系。在特定的临界状态，部分的少许变化将引起整体的突变。[6]
波粒二象性是微观世界的本质特征，也是量子论、量子力学理论思想的灵魂。用经典观点来看，也就是按照还原论的思想，粒子与波毫无共同之处，二者难以形成直观的统一图案，这是经典物理学通过部分还原认识整体的方法，是“向上的原因”。可是微观粒子在某些实验条件下，只表现波动性；而在另一些实验条件下，只表现粒子性。这两种实验结果不能同时在一次实验中出现。于是，玻尔的互补原理就在客观上揭示了微观世界的矛盾和我们关于微观世界认识的矛盾，并试图寻找一种解决矛盾的方法，这就是微观粒子既具有粒子性又具有波动性，即波粒二象性。这就是整体论观点强调的“向下的原因”，即从整体到部分。同样，海森伯的测不准原理说明不能同时测量微观粒子的动量和位置，这也说明绝不能把宏观物体的可观测量简单盲目地还原到微观。由此我们可以看出，造成经典科学观与现代科学观认识论和方法论不同的根本在于思考和观察问题的层面不同。经典科学一味地强调外在联系观，而量子力学则更强调关注事物内部的有机联系。所以，量子力学把内在联系作为原因从根本上动摇了还原论观点。
三、量子力学使得科学思维方式由追求简单性发展到探索复杂性
从经典科学思维方式来看，世界在本质上是简单的。牛顿就说过，自然界喜欢简单化，而不喜欢用什么多余的原因以夸耀自己。追求简单性是经典科学奋斗的目标，也是推动它获取成功的动力。开普勒以三条简明的定律揭示了看似复杂的太阳系行星运动，牛顿更是用单一的万有引力说明了千变万化的天体行为。因而现代科学是用简单性解释复杂性，这就隐去了自然界的丰富多样性。
量子力学初步揭示了客观世界的复杂性。经典科学的简单性是与把物理世界理想化相联系的。经典物理学所研究的是理想的物质客体。它不但用理想化的“质点”、“刚体”、“理想气体”来描述物体，而且把研究对象的条件理想化，使研究的视野仅仅局限于人们自己制定的范围之内。而客观世界并不是如此，特别是进入微观领域，微观粒子运动的几率性、随机性；观测对象和观测主体不可分割性等都足以说明自然界本身并不是我们想象的那么简单。
在现代科学中，牛顿的经典力学成了相对论的低速现象的特例，成为非线性科学中交互作用近似为零的情况，在量子力学中是测不准关系可以忽略时的理论表述。复杂性的提出并不是要消灭简单性，而是为了打破简单性独占的一统地位。复杂性是把简单性作为一个特例包含其中，正如莫兰所说的，复杂性是简单性和复杂性的统一。复杂性比简单性更基本，可能性比现实性更基本，演化比存在更基本。[7]今天的科学思维方式，不是以现实来限制可能，而是从可能中选择现实；不是以既存的实体来确定演化，而是在演化中认识和把握实体。复杂性主张考察被研究对象的复杂性，在对其作出层次与类别上的区分之后再进行沟通，而不是仅仅限于孤立和分离，它强调的是一种整体的协同。
四、量子力学使科学活动中主客体分离迈向主客互动
经典科学思维方式的一个指导观念就是，认为科学应该客观地、不附加任何主观成分地获取“照本来样子的”世界知识。玻尔告诉人们，根本不存在所谓的“真实”，除非你首先描述测量物理量的方式，否则谈论任何物理量都是没有意义的！测量，这一不被经典物理学考虑的问题，在面对量子世界如此微小的测量对象时，成为一个难以把握的手段。因为研究者的介入对量子世界产生了致命的干扰，使得测量中充满了不确定性。在海森伯看来，在我们的研究工作由宏观领域进入微观领域时，我们就会遇到一个矛盾：我们的观测仪器是宏观的，可是研究对象却是微观的；宏观仪器必然要对微观粒子产生干扰，这种干扰本身又对我们的认识产生了干扰；人只能用反映宏观世界的经典概念来描述宏观仪器所观测到的结果，可是这种经典概念在描述微观客体时又不能不加以限制。这突破了经典科学完全可以在不影响客体自然存在的状态下进行观测的假定，从而建立了科学活动中主客体互动的关系。
例如，关于光到底是粒子还是波，辩论了三百多年。玻尔认为这完全取决于我们如何去观察它。一种实验安排，人们可以看到光的波现象；另一种实验安排，人们又可以看到光的粒子现象。但就光子这个整体概念而言，它却表现出波粒二象性。因此，海森伯就说，我们观测的不是自然本身，而是由我们用来探索问题的方法所揭示的自然。[8]
量子力学的发展表明，不存在一个客观的、绝对的世界。唯一存在的，就是我们能够观测到的世界。物理学的全部意义，不在于它能够描述出自然“是什么”，而在于它能够明确，关于自然我们能够“说什么”。
参考文献：
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[6]疏礼兵，姜巍.近现代科学观的演进及其启示[J].科学管理研究，2004,22(5)：56-58.
【关键词】电子科学与技术；人才培养；多样性
一、“电子科学与技术”多样性专业人才培养的必要性
1.相关产业多样性
由于实现信息化的网络、计算机和各种电子设备的基础是集成电路，所以微电子技术相关行业除了集成电路行业和半导体制造行业外，还涉及计算机及其外设、家用电器及民用电子产品、通讯器材、工业自动化设备、国防军事、医疗仪器等。光电子、物理电子等其它分支涉及的产业也较广泛。目前，各校对电子科学与技术产业结构和社会需求的调研不够，专业定位不够合理，各校培养人才的“结构同质化”倾向较严重。目前各校的专业办学尚不能满足产业结构的多样性。
2.办学层次多样性
大众化教育使一般高校的生源质量普遍下降，录取的学生分数较低、学习能力和学习自学性都较差，如果采用与重点大学同样的教学方法和教学内容，教学效果肯定很差。重点大学由于研究生招生规模很大，学生本科毕业时转入研究生学习的比率很高（多数重点高校超过50%）。而一般高校考研录取率相对较低，多数学生毕业时直接面向社会就业，工科本科毕业生在工程技术、管理乃至跨专业领域就业等都会有所分布。但是，目前一般高校与重点高校在培养方案上很少反映出这种差异。许多高校追求所谓的高起点、与名牌大学保持一致来显示其办学的高水平，不愿承认与重点高校存在的差距。目前不同高校电子科学与技术专业培养方案的差异主要表现在专业方向选取的不同，这种差异还没能体现办学层次的多样性。
3.学生个性发展多样性
由于科学技术的交叉与综合性的增加，过细的技术分工会造成产品研发和市场开发的困难。因而，知识和能力复合型的人才具有明显的优势。企业所需的人才规格正在从非常专业化向技术复合型和能力型转化。用人单位对本科人才的需求，最需要的是技术与管理复合型人才。学生自主就业制度实现后，学生以市场需求为导向，对教育内容的选择性日益强化。学生的发展愿望多种多样，毕业去向也多种多样。所以，专业教育要在制定培养方案时注意为提供弹性时空创造条件，如实施覆盖整个大学时期的导师制、弹性学制、二次选专业制度，设置“X+Y”复合型专业或开辟第二专业、第二学位，实施本、硕连读制等；还要充分研究电子科学与技术与管理、经济、法律等学科复合的方式方法，为不同需求的学生合理设计并提供指导。
二、“电子科学与技术”多样性专业人才培养的改革之路
1.建立一般高校电子科学与技术专业的人才培养模式
本人认为，一般高校应当改革现有的人才培养模式，制定与学校办学水平、办学条件、办学特色相适应的专业定位、培养目标、课程体系、教学制度、教学模式和日常教学管理等。按照“拓宽专业、加强实践、提高素质、突出创新意识和创新能力”的原则，使德智体美等方面全面发展，知识面宽、能力强、素质高、具有较强创新精神和实践能力的创新人才。师资队伍可以加强，实验条件可以改善，但生源质量受招生条件限制短时间不会有太大的变化，所以应十分重视因材施教。注重个性发展，注重启发诱导，激发学生主动思考和分析问题，重视非智力因素，培养学生良好的创造心理素质。这样才能全面开发学生潜在创造力，让学生的禀赋、优势和特长得到充分发展。
2.探索如何结合学校特色建设电子科学与技术专业的方法与途径
许多高校有鲜明的行业特点，依托行业特点和学校办学特色应是办好电子科学与技术专业的一条行之有效的途径。中国计量学院是我国质量监督检验检疫行业唯一的本科院校，实行省部共建、以省为主的管理体制。学校在计量、质量、检测、标准、检验检疫等方面具有鲜明的办学特色。电子科学与技术是测量技术的基础，尤其是在现代科技和工业生产中大量需要在线、非接触、快速、准确的测量，微电子技术和光电子技术是其主要手段和关键技术。所以结合测量应用是计量学院培养电子科学与技术特色人才的改革主要方向。传媒学院办电子科学与技术专业，应充分注意电磁场与微波在广电传媒的信息采集、处理、存储、传输、接收中的作用，同时也可考虑光电技术在广告、灯光照明等方面的应用。师范学院办电子科学与技术专业，除了培养学生胜任工程技术工作外，也要传承学校师范特色，能胜任中学技术课程教学和中等职业技术教育工作。
3.建立与宽口径、复合型人才特点相适应的课程体系和实践教学体系
虽然目前对电子科学与技术专业的宽口径特色以及培养宽口径、复合型人才的必要性有所认识，但在教学环节上如何体现与实现还有许多问题。“宽口径”与“厚基础”往往联系在一起，对于理工科专业一谈宽口径似乎就等同于要加强基础（主要是数理基础）、搞平台课建设，这对于后续有较大规模的研究生教育、本科教育与研究生教育进行一体化设计的重点大学较合适。一般高校培养宽口径、复合型人才应以就业需求为导向，“厚基础”更多体现在技术基础而不是数理基础。其次，要充分研究电子科学与技术的内涵和外延，整合与优化专业覆盖领域的知识体系（特别是光与电的融合），同时要注意与电子电气类中的其他专业光滑连接，方便技术扩展延拓。在充分调研基础上，按照上述要求重新设计课程体系，合理设置基础课、专业基础课、专业课的比例。注重学生实践能力的培养，建立适合创新人才培养的实践教学体系。
三、结论
综上所述，“电子科学与技术”多样性专业人才培养是非常有必要的，本人希望通过本文的探讨，能为优化当前“电子科学与技术”多样性专业人才培养之路提供一定的参考。
参考文献：
[1]傅越千.电子科学与技术应用型人才培养模式的研究与实践[J].宁波工程学院学报，2008-03-15
[2]徐文彬.应用型电子科学与技术专业人才培养方案的思考[J].新课程研究（中旬刊），2011-08-15
作者简介：
关键词:非线性动力系统；混沌吸引子；广义M集
近年来,随着人们对知识的积累以及研究手段的改进，非线性科学逐渐显示了它跨学科的研究地位，并且揭示出自然界和科学研究中非线性现象的规律，使科学家们深刻地认识到非线性系统的价值。而非线性动力系统计算机图形化作为非线性科学研究中的热点问题，已经使得越来越多的学者投身到这一领域。随着理论的发展，相应的研究手段也不断完善，逐渐形成了一些有效的方法。早期学者通常采用蒙特卡罗搜索法搜索参数向量，由Lyapunov指数作为混沌判据，构造混沌吸引子[1]。该算法实现简单，并且可以大量生成吸引子图形，为选取广义M集的参数断面提供了依据。为了更加深入的分析参数向量的变化对混沌吸引子图形结构的影响,研究者构造出动力系统的广义M集[2-4]，实现了对参数空间的有效划分。当然，在非线性动力系统的研究中，还会出现一些新的更加有效的方法和手段，这也是人们所期待的。本文旨在通过分析和总结这些研究方法，为今后的理论研究工作提供思路。
1．蒙特卡罗搜索法的应用
在文献[1]中，J.C.Sprott采用一般二维二次的非线性映射进行实验，其解的特性是由12个系数（a1到a12）和初值X0,y0决定的。在算法中考察两个相距很近的初始点的轨道的平均离散速度来确定某组参数下动力系统的Lyapunov指数，将其作为测试混沌特性的实际标准，提出了自动生成混沌吸引子的蒙特卡罗搜索法。在文献[1]中，系数a1到a12为取自于区间[-1.2，1.2]、且以0.1为增量的12个实数，并用字母表中的“A”到“Y”对参数取值进行了编码。在迭代过程中将初始值设置为xo=yo=0.05。图1为该方法构造的混沌吸引子，参数见图题。
对于一般非线性动力系统，首先，选定分量的搜索区间，确定搜索步长增量。其次，选择一个初始迭代点，为了去掉瞬态，进行一定次数的迭代，系统稳定后，由Lyapunov指数判断该组参数向量下的动力系统是否呈现混沌特性；若Lyapunov指数为正，且迭代结果有界，这时就可以得到一个混沌吸引子。图2中展示了极限圆映射[5]的混沌吸引子[6]。
在文献[1]的基础上，研究者构造出了动力系统的广义充满J集[6-7]。根据混沌动力学的理论，当动力系统的Lyapunov指数小于0时,动力平面上存在有限条吸引轨道及相应的吸引域，所有吸引轨道的吸引域的全体构成了动力系统在迭代区域中的广义充满J集。构造广义充满J集较常用的方法是吸引时间法，即根据初始点的轨道进入周期轨道的时间(迭代次数)为各个像素点着色[7].图3中展示了极限圆映射[5]的广义充满J集[6]。
2.划分参数空间
在基本域[8]中搜索局部极值点[3]，并将其作为初始迭代点集测试各组参数确定的动力系统的Lyapunov指数；若点集中的所有点都使某组参数下的动力系统的Lyapunov指数大于0，则该组参数下的动力系统具有明显的混沌特性（在图4中着白色）；相反，若点集中的所有点都使某组参数下的动力系统的Lyapunov指数小于0，则该组参数下的动力系统具有明显的周期特性（在图4中着蓝色）；若点集中的一部分点使得系统呈现混沌特性，另一部分点使得系统具有周期特性，则称为混合区域（在图4中着红色）。
图4为上半平面极限映射[8]的广义M集[3]，其中（a）的参数断面为(c1,c2)，向量的另外4个参数为:a1=0.02a2=0.08;b1=0.12;b2=-0.02。图4（b）的参数断面为(b1b2)，向量的另外4个参数为:a1=-0.17a2=0.04;c1=-0.17;c2=-0.12。图5是从图3的广义M集上选取参数构造的广义充满J集[8]。
结束语
对于非线性动力系统的研究，不同的学者选择的角度有所差异，但对这些方法的分析和总结使我们对非线性科学的认识更加深刻。J.C.Sprott提出的自动生成混沌吸引子的蒙特卡罗搜索法实现简单，并且通过其生成的大量结构各异的图形可以看出哪些参数对系统的动力学特性影响较大，为选取广义M集的参数断面提供依据。广义M集的构造可以让我们对非线性动力系统的参数空间有更清楚的认识。
参考文献：
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[3]陈宁,金媛媛.上半平面极限映射的广义M集[J].沈阳建筑大学学报,2007,23(1):151-156.
[关键词]西部农村;留守妇女;婚姻稳定性;影响因素
Abstract:Basedonthecollecteddataoftheinvestigationonwomenfrommorethan24administrativevillagesinthewest-ernruralareas，thispaperaimstoanalyzethestabilityoftheirmarriage.Althoughthemarriageofruralleft-behindwomenhaslessstabilitythanothers(nonleft-behindwomen)，thestudyfindsfiguresofthestabilityofthesetwocategoriesarestillveryhigh.Pathanalysisshowsthatbyexpandingthedifferencesbetweenhusbandsandwives’personalities，thefea-turethat‘left-behind’improvesthemodernizationofruralwomen’svaluesonmarriageandchildrearing，enhancesmentalstressandreducesthesatisfactionontheirmaritalandsexualrelationshipinturntounderminethemaritalstabilityleve.l
Keywords：Westernruralareas;Left-behindwomen;Maritalstability;Influencefactors
一、引言20世纪80年代后期，随着对外开放的深入和城市改革的逐步推进，大中城市特别是东部沿海开放城市对劳动力的需求量逐步增大。再加上随着改革的深入，限制人口流动的户籍制度、用工制度、粮食制度等结构性或制度性条件有了明显的松动，于是农村的剩余劳动力开始大规模地向城市转移。2004年，国家统计局在全国31个省(区、市)对6·8万个农村住户和7100多个行政村抽样调查，推算出当年外出就业农民工约为1·18亿人，占农村劳动能力的23·8%。[1]由于受到城乡分割的户籍制度及配套的教育、医疗、社会福利等制度的限制，再加上非农收入的不确定性，使得这些农民的黏土性很强。因此，中国农村劳动力的迁移绝大多数是以个人而不是以家庭为单位的，这就造成多数情况下是一方外出而另一方留守家中的情形，形成“一工一农”，“农耕结合”的家庭分工模式。段塔丽通过对陕南S村的调查发现，留守妇女家庭作出的丈夫外出务工、妻子留守家庭的抉择，并非个体家庭的非理性行为，而是众多农户家庭在当前社会转型和市场经济体制下的一种目标与价值合理的理性选择。[2]相关调查一致表明，在外出务工人员中，男性在数量上占优势，且不受婚姻状况影响，而女性则以结婚为分水岭，未婚女性外出较为集中，已婚女性独自外出在整个外出劳动力中所占的比例较小。[3]由此，在农村形成了一个社会弱势群体———留守妇女。
留守妇女的婚姻稳定也引起了社会各界的普遍关注。但国内现有的对农村留守妇女的离婚研究大多只停留在定性论述上，较少定量分析和检验，尤其缺乏对微观家庭的婚姻稳定性及其影响机制的定量研究。本文拟对农村留守妇女的婚姻稳定性及其影响机制作一些分析与探讨。
二、研究设计
(一)研究假设1·留守妇女与非留守妇女婚姻稳定性差异假设长期的“男工女耕”、“男出女守”这种家庭分工模式和家庭生活模式，对农村婚姻稳定的影响已引起了学者们的关注。不同学者从不同的研究角度得出了不同的看法与结论，但大多数学者认为长期的“男工女耕”、“男出女守”会对农村婚姻稳定带来负面影响。如李泽影等人在四川农村的调查发现，留守家庭夫妻间沟通少，感情日渐疏远，婚姻质量差。[4]吴惠芳、叶敬忠认为，“因劳动力流动造成的夫妻分居不仅给夫妻双方带来了孤单感，同时也造成夫妻双方的性压抑，这对婚姻关系的稳定构成了一定的潜在威胁”[5]。基于前人的这些研究，我们提出本文的假设1:留守给农村妇女的婚姻稳定带来负面影响，即非留守妇女的婚姻稳定性高于留守妇女。
2·家庭压力影响婚姻稳定假设
国内少有探讨家庭压力与婚姻稳定性之间的关系。而国外最近针对家庭经济压力与婚姻质量之间关系的专项研究发现，无论丈夫还是妻子感到的家庭压力，对其婚姻质量都有负面影响。进一步的路径分析表明，家庭压力主要是通过增强夫妻之间的敌意，降低配偶之间的和睦相处程度，从而使婚姻质量下降，并影响婚姻的稳定性。[6]据此，我们提出本文的假设2:丈夫外出之后，原有的子女教育、照顾老人、农业生产的重担全都落留守妇女一个肩上，使得农村妇女的家庭压力增大，进而影响其婚姻稳定性。
3·夫妻人格特质差异影响婚姻稳定假设西方的一些学者认为，配偶之间的社会文化差异会降低婚姻质量，原因在于社会文化背景和性格特征各异的夫妻不容易相互适应，从而增加了夫妻之间的冲突，导致婚姻质量下降。[7-8]国内学者的研究也发现，农村夫妻志趣观念性格一致、处理代际关系一致与婚姻质量呈正相关。[9]据此，我们提出本文的假设3:对于中国西部农村出现的“男出女守”、“男工女耕”、“男城女乡”这种婚后的分工模式和生活模式而言，一方生活在传统的封闭社会里，而另一方处在相对发达的现代社会中，夫妻继续社会化的机制、状况以及结果存在非常大的差别，导致夫妻人格特质差异的增强，进而影响婚姻稳定。
4·社会性别观念影响婚姻稳定假设通过对国内外文献的梳理发现，关于社会性别观念对婚姻质量的影响，中西方学者们的观点是比较一致的，妇女的现代性别角色观念越强烈，其婚姻质量越低。如Greenstein认为，与持传统社会性别观念的妻子相比，持平等主义性别观念的妻子更感受到夫妻之间的不平等，从而影响婚姻质量。[10]Kristin的研究发现，妇女的性别平等主义的态度与婚姻满意度呈负相关，与婚姻冲突呈正相关。[11]国内学者卢淑华的结构方程模型表明，性别观念对婚姻质量是负向影响，即性别角色观念越现代，婚姻质量越低，而性别角色观念越传统，婚姻质量越高。[12]关于“留守”对农村女性发展的影响，蒋永萍认为，男性外出提高了留守妇女对农业生产的参与和决策程度，提高了她们社区公共事务的参与程度[13]。覃金玲认为，男性外出之后，迫使留守妇女逐渐改变原有的自我认知，开始重新认识自己的自我价值和社会价值，进而对于自身的角色体验到一种从未有过的积极性情绪[14]。根据前人的研究，我们提出假设4:留守促进了农村妇女社会性别观念的现代化，进而影响其婚姻稳定性。
5·性生活影响婚姻稳定假设
性生活只是夫妻关系的一部分，但没有性生活的夫妻关系显然是不正常的。虽然婚外性关系在现实生活中日趋普遍，但只有夫妻之间的性关系才是合乎伦理道德、风俗习惯，同时也是受法律保护的。因此男女双方的性满足便成了他们结为夫妇的最重要因素，就结婚动机而言，这是一个外表看不出的强有力的动机。相关调查也表明，性生活不和谐是导致离婚的又一主要原因。[15-16]我们提出假设5:丈夫外出之后，留守妇女长期无法过正常的性生活，降低了性生活质量，进而影响其婚姻稳定。
6·婚姻关系满意度影响婚姻稳定假设虽然国内以往的离婚研究很少把婚姻质量作为一个影响变量，但婚姻质量与婚姻离散之间的因果关系却是显而易见的[17]。Lewis和Spanier(1979)是首次把婚姻质量和婚姻稳定性联系起来进行分析的学者，他们相信，婚姻质量和稳定性之间存在着正相关关系，即婚姻质量越高，婚姻的稳定性越好。[18]之后的一些经验研究支持了他们的观点。Udry(1981)通过对都市已婚白人的调查分析，发现妻子的婚姻幸福感是婚姻变动的最重要的预测变量。[19]Booth等(1986)的研究结果进一步证实，与婚姻较幸福的当事人相比，低幸福感的夫妇在今后3年离婚的可能性大约会高出4至5倍。[20]我们提出假设6:丈夫外出之后，留守妇女的婚姻关系
满意度会受到影响，进而影响其婚姻稳定。
(二)概念界定与测量
1·留守妇女在本项研究中，我们将农村留守妇女界定为丈夫在本县以外的地域务工、经商或从事其他生产经营活动、外出时间超过6个月以上而留居在家中的农村已婚妇女。
2·婚姻稳定性
在本项研究中，我们将婚姻稳定性定义为农村妇女对婚姻存续的态度或对婚姻持续的信心，如是否产生过离婚的念头。测量方法为既询问被访妇女“近一年来，您曾经有过和丈夫离婚的念头吗”(①经常有离婚的念头;②有时有;③偶尔有;④从无)，同时也问，“近一年来，您觉得你丈夫有离婚的念头吗”(①经常有离婚的念头;②有时有;③偶尔有;④从无)。得分越高，婚姻稳定性越高，得分越低，婚姻稳定性越低。
3·家庭压力
在本项研究中，我们把农村妇女的家庭压力界定为农村妇女感受到来自家庭系统内外的压力与紧张感，划分为“家庭生产劳动”、“子女教育”、“子女生活照料”、“赡养老人”、“遭受别人欺负”、“感情上孤独无依”、“处理与邻居的关系”、“经济拮据”、“家务繁重”、“家人生病住院”及“担心婚姻稳定”共11个指标，并采用李克特量表进行测量，具体赋1~5分，得分越高，压力越大。然后采用因子分析的方法，将这11个指标简化成精神压力因子、经济压力因子、抚养赡养压力因子，特征值都在2·0左右，总的解释方差为54·46%。
4·夫妻人格特质差异
具体包括6个指标，以妇女自评夫妻在兴趣爱好、生活习惯、思想观念、性格脾气、子女教育、处理亲属关系6个方面的一致性程度，并采用李克特量表进行测量，赋1~5分，得分越高，差异越大。
采用因子分析方法，把这6个变量合成夫妻人格特质差异，其特征值为2·802，总解释量为46·70%。
5·社会性别观念
具体包括10个指标，以对“男人能力天生比女人强”、“妇女能力不如男性，所以不能当村干部”、“农业科技推广是男人的事，与妇女关系不大”、“农村社会管理是男人的事，与妇女关系不大”、“如果丈夫收入足够高或家里有大量钱财，妻子就不用劳动了”、“女人应从一而终”、“女性在婚后不能有异性朋友”、“女子的贞洁比生命更重要”、“没有孩子的女人是一个不完全的女人”、“妇女只有生了男孩才能得到人们的尊敬”的赞同程度为指标，并采用李克特量表进行正负五级赋分。得分越高，表明社会性别观念越趋现代。并通过因子分析方法将这10个指标合成事业能力观念因子和婚育贞节观念因子。两个因子特征根都超过了2·0，累计方差贡献率为54·15%。
6·性生活质量
要求被访者对性生活满意度打分，得分在1~9分之间，得分越高说明满意度越高，得分越低，说明满意度越低。
7·婚姻满足感
在本项研究中，我们要求被访妇女对相互信任、相互尊重、相互体贴、相互理解、双方家庭角色合格度、对婚姻满意度、对夫妻关系的满意度、婚姻幸福感、夫妻关系和谐程度、夫妻关系平等、对感情生活的满意度及婚姻浪漫性共计12个方面的满意度打分。每个指标的得分在1~9分之间，得分越高，说明满意度越高，得分越低，说明满意度越低。并通过因子分析方法将这12个指标合成婚姻满意度因子，其特征值为8·354，总解释量为69·617%。
8·初始变量
本项研究中，控制变量一是留守妇女个人特征，具体包括年龄和文化程度两个变量。二是留守妇女家庭特征，具体包括家庭年收入、生育子女个数、最小孩子年龄、家中赡养老人的个数。三是婚前因素，具体指标包括婚前对现在丈夫的了解程度，婚前与丈夫的感情深度，婚前自己是否注重般配，婚前家人是否注重般配。这四个指标采用李克特量表进行测量，进行正向赋值，各指标得分在1~5分，得分越高表示婚前基础越好。考虑到这四个指标相互之间有较强的相关性，笔者通过因子分析的方法对其简化。把这四个变量分别合成择偶时注重般配程度和婚前感情基础，其特征值都在1·5分上，总解释量为84·91%。
根据上述介绍，本文的分析框架见图1。
(三)资料来源考虑到留守妇女是一个比较特殊的群体，在各地区的分布差异比较大。因此，我们在四川省东部地区和中部地区各选择一个劳动力外出较多、留守妇女比较集中的县，作为调查点。这两个县分别是大竹县和蓬溪县。在这两个县，分别选取经济发展较好的乡镇和经济发展较落后的乡镇各1个，共计4个乡镇，这4个乡镇分别是石河镇、庙坝镇、蓬南镇、大石镇。在每个乡镇，我们采用简单随机抽样的办法，分别抽取6个行政村，共计24个行政村。在每一个行政村调查50名在婚妇女，其中留守妇女和非留守妇女各25名。在被选取的村调查，既要注意留守妇女和非留守妇女的配额比例为1∶1，同时，以留守妇女的年龄段为参照选择非留守妇女，使其二者年龄相差不大。这样共计1200名妇女构成我们的样本。但在调查实施过程中，因妇女赶集、走亲戚等等客观原因，结果回收有效问卷1017份，有效回收率为84·75%。样本构成见表1。
资料收集者由成都理工大学文法学院的21名师生(教师2名，学生19名)组成。19名学生调查员是从成都理工大学文法学院众多报名参加暑期社会实践的同学中挑选出来的，均为学生干部，且大多都来源于四川农村地区，对四川农村的风俗习惯、语言文化都非常熟悉。调查与大学生暑期社会实践相结合，于2008年7月4日至7月20日进行。在正式调查前，研究者对所有调查员进行了培训，对调查的目的、调查的方法及注意事项进行了详细讲解。由于农村妇女文化程度偏低，调查时要求调查员用结构访谈法进行调查。
但对有关性生活的个别问题，如果被调查者能自己看懂、理解，允许让被调查者自己填写，调查员当场收回。这是因为敏感的个人隐私问题，自己填写可以免去询问者尤其是男性询问者和回答者之间的别扭或尴尬，使被调查者都能更从容、真实地回忆自己的经历、表述自己的感受和态度。在调查开始之前，我们得到了镇、村两级妇女干部的支持与配合，由村干部或村民小组长带我们入户进行调查。所有调查员都诚实认真、勤奋负责，再加上调查对象的绝大多数都能积极配合，所以调查结果可信度较高。
三、结果与分析
(一)婚姻稳定性状况本次调查发现(表2)，留守妇女与非留守妇女婚姻稳定性既有相似之处，也有不同特点。其相似之处表现在无论是留守妇女还是非留守妇女，其婚姻都是比较稳定的。在两类妇女中，妻子本人“经常有”、“有时有”离婚念头的都是极少数，妻子判断的丈夫“经常有”、“有时有”离婚念头的也是极少数;相反，在两类妇女中，妻子本人“从来没有”离婚念头的占绝大多数，妻子判断的丈夫“从来没有”离婚念头的也占绝大多数。其不同之处主要表现在，留守妇女的婚姻稳定性不及非留守妇女，无论是从妻子离婚的念头来看，还是从丈夫的离婚念头来看都是如此。非留守妇女中，从来没有产生过离婚念头的占87·9%，高出留守妇女7·3个百分点;非留守妇女认为其丈夫从来没有过离婚念头的占92·3%，高出留守妇女9·7个百分点。线性检验表明，这种差异在总体中也是真实存在的。这说明，我们的假设1得到了验证。
本项研究的结论与其他相关研究的结论比较一致。如关于中国婚姻的高稳定性，学者徐安琪的研究发现，夫妻“合成分值最高9分，即在过去一年中双方均无离异念头的占65·6%。当然，一方或双方都有离异意向的并不多，得分在2~6分的仅为5·8%，7分的占8·5%，8分的为20·1%，表明中国婚姻具有相当高的稳定性。与农村相比，城市曾有过离婚意向的夫妇比例约高出农村13·3个百分点”。[21]这与李喜荣在豫东HC村的个案研究结论也比较一致。他的调查发现只有6·4%的留守妇女自述在一年里“经常”有与配偶分手的念头，“有时”产生离婚想法的占3·6%，“偶尔”有过离异闪念的为5·4%，从来没有的则达84·6%，说明高稳定仍然是农村留守妇女婚姻的主要特征。[22]虽然留守妇女的婚姻稳定性不及非留守妇女，但高稳定
性仍然是西部农村妇女婚姻的基本特征。留守对农村妇女婚姻稳定性的负面影响还没有达到使其婚姻充满危机的程度。无论是对于妻子来说，还是对丈夫来说，经常有离婚想法的人只是个别现象;相反，从来没有过离婚念头的人却占到八成以上。这说明，一些媒体经常报道的“农村留守妇女遭遇了婚姻危机”、“农村留守妇女婚姻‘亮红灯’”是缺乏事实依据的。如果我们以“经常”有离婚念头作为出现婚姻危机或婚姻“亮红灯”的标准的话，那么可以发现，无论是留守妇女还是非留守妇女，都存在婚姻危机或婚姻“亮红灯”现象，但在这两个群体中都是极少数人，且二者相差不到一个百分点。因此，我们没有理由和根据说农村留守妇女出现了婚姻危机;也不能说农村留守妇女的危机就是“留守”所带来的，因为在婚姻危机方面，留守妇女与非留守妇女的差异并不大。正是依据这一较大规模问卷抽样调查结果，我们可以有理由地说明两点:一方面，中国西部农村社会中，出现婚姻危机的，并不只是留守妇女家庭，同时也有非留守妇女家庭;另一方面，留守妇女家庭中，出现婚姻危机的只是个别现象，并不是大多数留守妇女家庭都出现了婚姻危机。
(二)留守影响婚姻稳定性的路径分析为了考察留守对婚姻稳定的直接和间接影响，我们采用因子分析方法对妻子和丈夫的离异异向综合为婚姻稳定性因子，其特征值为1·831，解释量为91·531%。
1·与婚姻稳定性直接相关的影响因素为了考察留守这一变量对婚姻稳定性的直接影响，我们以婚姻稳定性因子作为因变量，以本文所涉及的初始变量和中间变量作为自变量，建立回归模型，得到表3的结果。
表3的结果表明，经回归分析后，对婚姻稳定性有直接影响的变量有6个，即年龄、婚育贞节观、精神压力、婚姻满意度、夫妻人格特质差异以及性生活满意度。其中，婚姻关系满意度和性生活满意度对婚姻稳定性有正向影响，而年龄、婚姻贞节观念的现代化程度、精神压力、夫妻人格特质差异对婚姻稳定性有负向影响。是否为留守妇女、文化程度、留守妇女家庭特征变量、婚姻因素变量对农村妇女婚姻稳定性没有直接的影响。整个回归模型的方差检验值F为11·277，显著水平为0·000，通过了显著性检验，说明模型有意义。本项研究所涉及的影响因素一共解释了农村妇女婚姻稳定性的16·6%左右的变化。说明模型已经达到了一定的解释力，同时也不难看出，还有一些相对重要的影响因素在本项研究中没有被发现，这也是以后深入研究所努力的方向。但正如郭志刚所说:“在社会科学研究中，多元回归确定系数值一般不是很高，故这一方法多用于进行分析，较少进行预测。”[23]所以本模型的解释力相对较低但并不影响对现有影响因素的分析。
2·与婚姻稳定性间接相关的影响因素为了考察初始变量对婚姻稳定性的间接影响，我们首先得分析初始变量对各中间变量的直接影响。初始变量对中间变量各因素影响的多元回归分析表明(见表4)，在控制了留守妇女个人特征、家庭特征和婚前因素之后，留守扩大了夫妻之间的人格特质差异，促进了农村妇女婚育贞节观念的现代化，增加了其精神压力，降低了其婚姻关系满意度和性生活满意度。
对各初始变量通过中间变量而对婚姻稳定产生间接影响的分析表明(见表5):(1)孩子个数和最小孩子年龄未通过中间变量对婚姻稳定产生间接影响;文化程度和是否为留守妇女通过中间变量对婚姻稳定产生间接的负向影响;年龄、家庭年收入、家中赡养几位老人、当初择偶时对般配的重视程度和婚前感情基础，通过中间变量对婚姻稳定产生正向影响;从各初始变量通过中间变量对婚姻稳定产生间接影响的相对效果来看，是否留守妇女这一变量通过各中间变量对婚姻稳定产生的间接影响最大。
注:间接影响=初始变量对中间变量各因素影响的标准化回归系数×该变量对婚姻稳定直接影响的标准化回归系数;总的间接影响=各变量的间接影响之和。
分析到此，我们可以对留守如何影响婚姻稳定性做一个简单的总结:留守妇女婚姻稳定性不及非留守妇女，这一差异主要是因为“留守”之后扩大了夫妻之间的人格特质差异，促进了农村妇女婚育观念的现代化，增强了其精神压力，降低了其婚姻关系满意度和性生活满意度进而影响了其婚姻稳定性。具体来说:留守使夫妻人格特质差异扩大了0·208个标准单位，从而使其婚姻稳定性降低了0·03682个标准单位;留守使农村妇女婚育贞节观念现代化程度提高0·204个标准单位，从而使其婚姻稳定性降低了0·01489个标准单位;留守使农村妇女精神压力增大0·103个标准单位，从而使其婚姻稳定性降低0·00968个标准单位;留守使农村妇女婚姻关系满意度降低0·205个标准单位，从而使其婚姻稳定性降低0·05146个标准单位;留守使农村妇女性生活满意度降低0·365个标准单位，从而使其婚姻稳定性降低0·02519个标准单位。这些都说明，本项的研究假设得到了验证。
四、结论与讨论
本文通过对四川两县千余名农村妇女的实证调查发现，虽然留守妇女与非留守妇女婚姻稳定性存在差异，但高稳定性仍然是两类妇女婚姻的共同特征，普遍的婚姻危机在留守妇女家庭中并没有出现。对于农村留守妇女婚姻的高稳定状态，李喜荣从社会交换理论的角度进行了解释，认为婚姻解体的社会成本过大，如传统婚姻观念的约束、农村家族家庭网络的制约、子女因素、经济依附性及对离异不良后果的顾虑，使其婚姻稳定仍保持在较高的水平。[22]而我们倾向认为，这种婚姻的高稳定状态与留守妇女的婚姻动机与婚姻期望有关。
按照德国社会学家穆勒观点，“结婚的动机在于经济、子女和感情三大因素。它们的重要性依据时代的变化而有所不同。上古时代经济第一，子女第二，爱情第三;中古时代子女第一，经济第二，爱情第三;现代则是爱情第一，子女第二，经济第三”[24]。对于当代中国西部农村妇女而言，她们的婚姻动机与婚姻期望是什么呢?在本项研究中，我们向农村妇女问了这样一个问题“近年来您觉得目前的夫妻关系主要依靠如下的哪些因素来维系(最多选择两项)”，把子女做为第一维系因素的占62·5%，而把爱情做为第一维系因素的只占16·4%。这在一定意义上说明，当代中国西部农村妇女当中，子女抚育仍然是婚姻最为重要的任务，望子成龙、望女成凤仍然是她们在婚姻中的最主要的期盼。这正如费孝通所言“夫妇关系的片面化的方式各地各时可以不同。最主要的是两种:一是把事务上的合作减少，使夫妇间偏重感情调协，趣味和兴会的相投;一是把感情方面的要求撇开一下，偏重于经济上的、事业上的合作。这种偏重的方向，初无高下之别;重要的是要看生活的环境如何”[25]。当然，最为理想的婚姻是将事务上的合作与感情协调兼顾，但这并不容易实现，它虽要一定的社会经济条件。在不具备这种条件的情况下，夫妇们如何选择呢?“若是比较这两种偏重的方向，似乎又有前后之别。依我以上所说婚姻的主要意义是在确立对孩子抚育的责任。
抚育本身是一件相当繁重的事务，基本上是柴米油盐的经济工作”[25]。西部农村之所以出现大量的“男出女守”这种家庭分工模式，其主要也是源于夫妇的共同事业———抚育子女，是一种事务上的合作，是为了追求家庭经济条件的改善。本项研究中，我们设计了这样一个问题:“您现在留守在家里的原因有哪些”，从调查结果看，三个最主要原因是“孩子没有人照管”(占42·4%)，“家里的田地需要人管理”(占26·3%)，“照顾家里老人”(占18·8%)。那么为了共同抚育好子女，为了赡养老人，为了家庭物质生活的改善，妇女们必须撇开至少是暂时性地撇开感情方面的要求，降低感情方面的期望。甚至“男出女守”这种家庭分工模式带来了家庭经济条件的改善之后，可以在一定程度上弥补妇女们在感情上的不满足感。正是因为西部农村留守妇女们对夫妻感情的低期望、对培养子
女的高期望以及经济满足感的补偿作用，促进了她们婚姻的稳定。
路径分析方法证实，留守主要是通过以下几种机制对婚姻稳定产生破坏作用的:其一，丈夫外出，夫妻继续社会化的环境不同、机制不同、过程与结果不同，导致夫妻人格特质差异的扩大，使过去的“般配”或“同类婚”变得不“般配”或“异类婚”，使过去的不“般配”或“异类婚”变得更加“不般配”或更加“异类婚”，从而不可避免地给婚姻稳定性带来负面影响。其二，丈夫长期外出，使留守在家中的妻子对农业生产和家庭事务有了“缺席性领导权”，对农村的政治活动和社会交往有了“缺席性参与权”，对自己的劳动所得有了“缺席性支配权”，这些必将促进了她们的自我意识、自主意识的增强，使她们开始认识到，她们并不是生儿育女的工具，也不是丈夫的附属品，这种婚育观念从传统到现代的转变使她们更“敢于”产生离婚的念头。其三，丈夫外出后，留守妇女独立承担了本应该与丈夫共同承担的家庭责任和义务。她们在家务劳动、子女教育、赡养老人和从事农业劳动等方面的负担有所加重。丈夫外出成了她们家庭压力的一个转折点，短时期内压力源事件急剧增多，家庭压力强度陡然增大。尤其是她们在进行社会比较之后，如从纵向角度比较，即与丈夫未外出之前相比，其家庭压力明显加重了;从横向角度比较，即与非留守妇女相比，其家庭压力也要明显大于非留守妇女。因此，她们会深刻地体会到，家庭压力的增大，主要是因为丈夫的外出，将一部分家庭压力转嫁到自己的身上。她们对丈夫分担更多的家庭压力充满期盼，期盼他们像过去未外出之前一样分担家庭压力，像其他未外出的丈夫一样分担一部分家庭压力，但当这一切都落空的时候，在她们心目中容易产生抑郁情绪、敌对情绪和悲伤情绪，从而影响婚姻稳定。其四，丈夫外出务工之后，长期的空间分离使留守妇女婚姻的许多功能无法得以实现，降低了其婚姻幸福感和婚姻满足感，从而影响婚姻稳定。其五，性生活是婚姻的生理基础，男女之间基于生理基础的性行为和性关系，是促使他们成就婚姻的一个外表上看不出来的强有力的动因，是创造幸福婚姻的重要途径，也是人的基本需求。而留守在家中的妻子每天不仅要承担着沉重的劳动和生活压力，而且由于长期不能与丈夫团聚，过不了正常的夫妻生活，久而久之，导致性压抑、性饥渴，降低婚姻满意度，影响婚姻质量，危及婚姻稳定。
创新心理素质是个体在生活实践中逐渐形成与发展并在创新活动中所表现出来的相对稳定的心理品质，有关创新心理素质的构成目前尚存在分歧[1-2]。创新意识是创新活动的内部心理倾向，表现为好奇心、求知欲、怀疑感、创新需求、思维的独立性等方面，它是创新心理素质形成的必要前提。创新能力是创新活动中所达到的能力水平，表现为创造性的观察能力、思维能力和实践能力。创新能力是创新心理素质的核心，是衡量个体创新心理素质高低的重要标志。竞争心是不甘落后积极进取的内在动力，是创新个性的重要表现方面之一，拥有强烈的竞争意识是创新人才在社会竞争中不断前进的重要因素。创新意识、创新能力和竞争心虽然在创新心理素质的构成中具有不同的作用，但三者相互联系相互制约。创新意识是形成创新能力的前提，可支配和强化创新能力；竞争心可激发创新意识，促使创新能力更好的发挥和运用；创新能力反过来又能增强创新意识和竞争心。我们认为创新意识、创新能力与竞争心是创新心理素质的三个重要构成部分，它们水平的高低可在相当程度上决定着个体创新心理素质的高低。
心理健康状况作为影响个体学习、工作与生活的心理因素，必然会对创新活动产生一定的影响作用。国内有关创新素质的理论探讨比较多[3-4]，具体的实证性研究比较少，而有关创新心理素质与心理健康关系的研究虽有报道，但缺乏深入系统的实证研究[5-6]。鉴于此，本研究拟对我国中学生的创新心理素质与其心理健康之间的关系进行初步探讨，以期为学校创新教育和心理健康教育提供一定的理论依据。
2研究方法
2.1被试北京市、河北省两普通中学学生558人，其中男生278人，女生280人，初一生108人，初二生179人，高一生161人，高二生110人。
2.2测评工具
2.2.1创新心理素质量表该量表为王极盛编制，包括创新意识、创新能力、竞争心三个子量表，每个子量表初步由20个项目组成，采用5级评分作答，从1～5分别表示从无、偶尔、时有、经常、总是。
2.2.2中学生心理健康量表该量表由60个项目组成，共有十个分量表，分别为强迫(MH1)、偏执(MH2)、敌对(MH3)、人际关系敏感(MH4)、抑郁(MH5)、焦虑(MH6)、学习压力(MH7)、适应不良(MH8)、情绪不稳定(MH9)、心理不平衡性(MH10)。该量表为王极盛(1997)专门针对我国中学生所编制，信度、效度较高[7]。
2.3施测与数据处理采用随机整群抽样法抽取被试，以班级为单位进行团体施测。采集的数据使用SPSS10.0统计软件进行管理与统计处理。
3结果
3.1创新心理素质量表的信度、效度分析
3.1.1项目与总分的相关
分别计算三个子量表各项目得分与其相应的子量表总分的相关。创新意识各项目与其总分的相关在0.41～0.69之间，创新能力子量表中各项目与其总分的相关在0.45～0.76之间，竞争心子量表中，除第58项与其总分的相关为0.31，其余各项目与总分的相关在0.42～0.79之间。
3.1.2因素分析和结构效度
分别对这三个子量表进行初步的因素分析，将区分度及共通性偏低的8个项目剔除后再次进行主成分分析。根据卡特尔“陡阶检验”原理，结合碎石图可以看出，创新意识子量表中除因素1的特征值为7.45，其余特征值较小可以舍弃，因素1所能解释的变异数为41.4%，该子量表进行因素分析的18个项目在因素1上均有负荷且负荷量均高于0.54。对创新能力子量表进行同样的分析，发现其因素1的特征值为8.65，其余因素较小可以舍弃，因素1所能解释的变异数为48.1%，该子量表进行因素分析的18个项目在因素1上均有负荷且负荷量均高于0.51。对竞争心子量表的分析表明，其因素1的特征值为8.66，其余因素较小可以舍弃，因素1所能解释的变异数为54.1%，该子量表进行因素分析的16个项目在因素1上均有负荷且负荷量均高于0.59。
3.1.3信度分析
创新意识、创新能力和竞争心三个子量表的同质性信度(Cronbacha)分别为0.91、0.93、0.94，分半信度(Spearman-Brown)分别为0.87、0.88、0.91。
3.2中学生创新心理素质的整体特点
将三个子量表所含项目的评分之和除以其项目数作为该子量表得分，中学生在创新意识、创新能力和竞争心上的得分分别为3.38±.76、3.32±.81、3.52±.83。
3.3中学生创新心理素质与心理健康的关系
3.3.1中学生创新心理素质与心理健康的相关分析
创新心理素质各子量表得分与其心理健康各因子及总均分的得分进行相关分析，结果见表1。创新意识与抑郁、焦虑、学习压力呈显著负相关；创新能力与抑郁、学习压力呈显著负相关，与适应不良呈显著正相关；竞争心与抑郁、焦虑、学习压力、总均分呈显著负相关。
表1创新心理素质与心理健康的相关系数
附图
注：*p＜0.05,**p＜0.01,***p＜0.001，下同
3.3.2不同心理健康水平者创新心理素质的差异比较
选择在心理健康总均分上得分最低和最高的27%的被试各153人，分成心理健康水平高、低两组，对这两组学生在创新心理素质子量表上的得分进行t检验，结果见表2。由表2可见，两组在创新意识和竞争心上均有显著差异。
表2心理健康水平高低两组被试创新心理素质的比较
心理健康水平高组心理健康水平低组
MSDMSDtp
创新意识3.540.863.270.673.03**.003
创新能力3.420.923.280.761.41**.159
竞争心3.680.973.430.722.60**.010
3.3.3心理健康因子与创新心理素质的回归分析
分别以创新心理素质的三个子量表得分为因变量，与之显著相关的心理健康因子为自变量进行多元逐步回归分析，回归分析结果见表3，学习压力分别进入了对创新意识和竞争心的回归方程，学习压力、适应不良和抑郁则依次进入对创新能力的回归方程。
表3心理健康水平与创新心理素质的多元线性回归分析
因素BR[2]Betatp
创新意识学习压力-.183.032-.1804.315.000
创新能力学习压力-.210.014-.1953.436.001
适应不良.376.055.3065.534.000
抑郁-.185.066-.1562.612.009
竞争心学习压力-.242.047-.2185.255.000
4讨论
4.1创新心理素质量表的信度和效度
对创新心理素质三个子量表分别进行项目一总分相关分析，正式项目与其对应子量表总分的相关均在0.50以上，表明这些项目均有较好的鉴别力。因素分析结果表明，三个子量表均有一个特征值最大的因素可以说明该子量表的主要成分，且每个子量表的项目在该子量表的这一因素上均有较高的负荷，这一结果与我们编制量表时的理论构思基本吻合，从而表明创新心理素质各子量表具有较好的结构效度。对创新心理素质各子量表的信度进行考察，发现其同质性信度均在0.90以上，分半信度均在0.85以上，表明三个子量表的信度较高。
4.2中学生创新心理素质的一般特点
中学生创新心理素质各子量表得分均在3分以上，表明中学生的创新意识、创新能力和竞争心处于中等偏上水平，创新心理素质整体状况不错。中学生的思维活跃、兴趣广泛、热情奔放、敢想敢做、不畏权威，具有很大的创新潜力。青少年时期是人生的黄金时期，处于一生创造力最佳发展年龄区的前端，可塑性较强，因此大力开发青少年的创新潜能，使其具备更为强烈的创新意识、创新能力和竞争心，这应是我国创新教育的努力方向。
4.3中学生创新心理素质与心理健康水平的关系
研究结果表明，创新意识、创新能力和竞争心强的个体，体验到的学习压力、抑郁、焦虑等心理问题较少，心理健康水平高的个体在创新意识和竞争心上要显著优于心理健康水平低的学生。创新能力属于创新心理素质的认知结构，创新意识和竞争心则属于创新心理素质的动力结构，因此相对而言后两者与心理健康的关系要比前者更为密切些。已有学者[5-6]对创新素质和心理健康的关系进行了理论探讨，本研究从实证的角度进一步证明两者关系紧密。创新心理素质和心理健康因子的回归分析表明，学习压力对创新意识和竞争心的影响作用较大，创新能力受学习压力、适应不良和抑郁的影响作用较大。现在中学生的主要压力来自学习方面，巨大的升学压力、繁重的学业任务使他们体验到较强的压力感，从而引发焦虑、抑郁等不良应激反应。健康的心理状态可以充分发挥智力效应，思维活跃，联想丰富，提高创新敏感性，对有关创新的事物保持浓厚的兴趣，从而极大的提高创新效应。时常处于抑郁、焦虑、紧张状态下的个体，其创新意识、创新能力和竞争心受到抑制，难于保持较高的水平。学习压力对创新心理素质的三个方面均有十分重要的影响作用，这就提示我们，如何将学习压力调控到一个较为合适的水平，以便促进学生创新心理素质的培养和提高，这是创新教育中值得特别关注的问题。另外，本研究还发现创新能力与适应不良因子存在一定的正相关关系，适应不良对创新能力具有一定的预测作用，这一结果较为有趣和费解。我们推测这可能与创新能力愈高，个体行为方式独特性愈强，导致有时与外界的常规不太适应有关，具体的原因尚有待今后进一步的探索。总而言之，健康心理是创新活动得以顺利进行的基本心理条件，健康心理的培养和维护有利于促进创新性人才的快速成长。
5结论
5.1自编创新心理素质量表包括三个子量表即创新意识、创新能力与竞争心，经检验这三个子量表均具有较高的信度、效度。
5.2中学生的创新心理素质整体处于中等偏上水平。
5.3中学生创新心理素质与心理健康水平较为密切，创新意识与学习压力、抑郁、焦虑显著负相关，创新能力与学习压力、抑郁显著负相关，与适应不良显著正相关，竞争心与抑郁、焦虑、学习压力、总均分显著负相关；心理健康水平高者其创新意识和竞争心较心理健康水平低者高；学习压力对创新意识和竞争心的预测作用较大，学习压力、适应不良和抑郁对创新能力的预测作用较大。
【参考文献】
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5王极盛.创新时代.北京：中国世界语出版社，1999:125-146
摘要：时高中不同性别学生的体育锻炼运动量及人格状况进行调查。从心理学角度对在高考压力下的高中学生的人格现状和体育锻炼的关系进行时比分析，探讨学生良好的人格品质与体育锻炼之间的关系。研究结果显示。体育锻炼不仅能帮助学生减轻高考压力，而且对形成学生健康人格具有积极的促进作用。
随着我国社会主义市场经济的深入发展，特别是全球经济一体化局面的出现，市场对人才的要求发生了巨大的变化，由过去的数量型转为当前的素质型，这就给专门培养人才的学校教育提出了新的要求，也给高考增加了更激烈的竞争性，过去的学生争取考上大学，现在的学生争取考上名牌大学，同样是优胜劣汰，社会、学校、教师、家长等对他们寄予厚望，高考竞争必然使高中学生承受着巨大的压力。那么，在这种压力下他们的人格现状如何?积极参加体育锻炼对促进高中学生健康人格形成的作用怎样?这些研究无疑具有重要的现实意义，其一，我们可深化对学生在学业压力下的人格特性的认识，压力给学生健康人格的形成所带来的负面影响不可能取消，就应该认识它、分析它，探讨应付的办法；第二，教师、家长可依据学生的人格现状，发扬积极因素，克服消极因素，培养学生良好的心理品质。为此，本文以PARS．3《体育活动等级量表》和YG．WR人格量表为测量工具，对高中学生进行研究，以探讨体育锻炼与学生人格特性的关系。
1研究的对象与方法
1．1研究对象
随机选取河南省漯河高中、驻马店高中、信阳高中等省重点高中参加2002年全国高考的学生2380人作为研究对象。
1．2研究方法
1．2．l问题测试法：采用YG．WR中学生人格量表(修订本)测试。测试方法按YG．WR中学生人格特性标准化程序进行，并对测试说明加以解释，使学生明确测试目的，给予积极合作。该量表包含12个人格特性，又可归纳为情绪稳定性(抑郁性、情绪变化、自卑感、神经质)、社会适应性(主客观性、协调性、攻击性)、向性(活动性、细致性、思考的向性、支配性、社会的向性)3类，把测试分转换成标准分，在PC微机上用SSPS8．0统计软件对结果进行处理。
1．2．2体育运动量测试法：运用武汉体育学院运动心理学系修订的PARS一3《体育活动等级量表》调查与评定被研究者参加体育锻炼的水平与等级。量表PARS-3是从参加体育锻炼的强度、时间、频率3个方面来测试学生的体育锻炼情况。运动量=强度×时间X频率，最高分100分，最低分0分，该量表经梁德清等人使用的结果表明具有较高的信度，重测信度为0．82。
采用两套量表对学生进行测试时，要求必须按统一的规定认真完成，后经统一计分标准处理，有效试卷2216份，其中男生1530人，女生686人，总有效率93．2％。
2研究结果与分析
2．1高中学生人格特性水平差异分析
根据研究要求，首先对样本中男、女生YC．WR水平进行对比(见表1)。结果显示：男生在抑郁性、神经质、社会向性3个因子的均分低于女生。经检验两者存在着非常显著性差异，这说明女生抑郁性、神经质、社会向性上的人格品质水平明显低于男生。
2．2高中学生参加体育锻炼运动量水平分析
根据《国家体育锻炼标准》的具体要求，及其有关学校体育工作条例的规定，本文将高中学生体育锻炼运动量分为小运动量(≤15分)、中等运动量(16—34分)、大运动量(≥35分)3个等级。从测试结果看(见表2)，高中学生普遍存在运动量水平偏低。小运动量(即小强度的不太激烈的，时间在30分钟以内的频率为每周l一2次)竟达到43．1％。尤其是女生，平时体育锻炼水平达到大运动量的只有14人，占被测女生的2．1％，而小运动量者466人，占被试女生的67．9％，针对高中女生体育锻炼水平低下问题，我们作进一步跟踪调查发现，由于受场地器材不足的限制外，主要是她们缺乏体育锻炼的意识，并且主观上认为锻炼身体占用了学习文化课的时间，归根到底还是来自高考的压力。
2．3高中学生体育锻炼与人格特性水平的比较分析
为了分析高中学生体育锻炼与人格特性水平之间的关系，将本文的大运动量与小运动量组进行了对比分析，结果发现平时不积极参加体育锻炼的学生YG．WR中的各因子平均分普遍高于积极参加体育锻炼的学生。经统计检验，在抑郁性、情绪变化、神经质、社会的向性等项因子上，两者之间存在着非常显著性的差异。这项研究结果表明不积极参加体育锻炼的高中学生人格特征水平明显低于积极参加体育锻炼的学生(见表3)。
为进一步探讨并论证体育锻炼与人格特性水平之间的关系，本文又把高中男、女学生的运动量与其人格特性水平结果分别进行比较分析(见表4)。调查结果认为1平时不积极进行体育锻炼的男、女高中生，YG．WR中的各因子平均分普遍高于积极参加体育锻炼者。经统计检验，不积极参加体育锻炼与积极参加体育锻炼的男生之间在自卑感、活动性、支配性、社会的向性等项因子上存在有显著性差异；而两种情况下的女生在抑郁性、情绪变化、神经质、支配性等项因子上存着显著性差异。由此可见，不积极参加体育锻炼的男、女高中生其人格特征的总体水平明显低于积极参加体育锻炼的男、女高中生。
总体上讲，高中学生的主要人格特征的趋向是：经常抑郁，情绪易变化；尽管很相信自己的能力，特别有较高的学习能力，但爱担心，显得烦躁不安；他们精力充沛，做事认真细致，好思考问题，但社会的适应能力差、不喜欢参加集体活动。高中学生在激烈竞争的高考压力下，人格特征受到一定的影响，但积极的、适宜的体育锻炼能调节他们紧张的心理压力，促进他们的进取精神和良好的社会适应能力、团结友爱、互相合作的姿态。3结论
3．1研究表明，在高考压力下的高中学生12个人格特性中，抑郁性、情绪变化、神经质、社会的向性等特性表现较差，相对攻击性、主客观性、活动性、细致性、思考的向性、支配性等特性表现较好。
3．2本研究通过对高中生男、女不同性别人格特性水平的对比分析，发现高中女生在抑郁性、情绪变化、神经质等因子中的平均分高于男生，两者之间存在着非常显著的差异。这一结果证明女生在抑郁性、情绪变化、神经质3项因子上的人格品质明显低于男生。
陈宇翱，“80后”青年科学家，合肥微尺度物质科学国家实验室量子物理与量子信息研究部重要研究骨干，中国科学技术大学近代物理系教授。2013年欧洲物理学会授予陈宇翱2013年度“菲涅尔奖”，以表彰他在光子、冷原子量子操纵和量子信息、量子模拟等领域的杰出贡献。
什么是量子？
什么是量子？它和原子、电子、中子这些客观存在的粒子一样也是某一种物质实体吗？答案是否定的。量子不是一种粒子，我们在物理学中提到的量子，实际上指的是微观世界的一种行为倾向：物质或者说粒子的能量和其他一些性质（统称为可观测物理量）都倾向于不连续地变化。
例如，我们说“一个光量子”，是因为一个光量子的能量是光能量变化的最小单位，光的能量是以光量子的能量为单位一份一份地变化的。其他的粒子情况也是类似的，例如，在没有被电离的原子中，绕核运动的电子的能量是“量子化”的，也就是说电子的能量只能取特定的离散的值。只有这样，原子才能稳定存在，我们才能解释原子辐射的光谱。除了能量，对于原子中的电子，其角动量也不再是连续变化的。
20世纪初，物理学家普朗克最早猜测到微观粒子的能量可能是不连续的。但是要坚持这个观点，就意味着背叛经典物理学。保守的普朗克最终放弃了这个观点，对于他而言这是一件极为遗憾的事。然而，大量的实验事实迫使物理学界迅速地接受了这样的观点，将其发展起来，并结合其他一些公设如“量子态叠加原理”“概率性测量原理”等，建立了如今的量子物理科学。
神奇的力量：量子纠缠之谜
量子纠缠是另一种违反经典世界常识的量子现象。其中需要考虑这样一个问题，两个粒子组成的量子体系，它的量子叠加态会有什么特殊之处吗？
量子力学预言说，可以制备一种两粒子共同的量子态，其中每个粒子状态之间的关联关系不能被经典物理学解释，这称为量子关联，这样的态称为两粒子量子纠缠态。
爱因斯坦的相对论指出：相互作用的传播速度是有限的，不大于光速。可是，如果将处于纠缠态中的两个粒子分开很远，当我们对一个粒子的状态进行测量时，任何相互作用都来不及传递到另一个粒子上。按道理讲，另一个粒子因为没有受到扰动，状态不应该改变。但是这时另一个粒子的状态受到关联关系的制约，已经发生了变化。这一现象被爱因斯坦称为“诡异的互动性”。它似乎违反了爱因斯坦的“定域因果论”，因此量子纠缠态的关联被称为非定域的量子关联。
量子纠缠指的就是两个或多个量子系统之间的非定域的量子关联。量子纠缠的非定域性、非经典性已由大量的实验结果所证实。科学家认为，这是一种“神奇的力量”，可成为具有超级计算能力的量子计算机和量子保密系统的基础。实际上，科学家们发现量子纠缠还有很多奇妙的应用，可以在许多领域中突破传统技术的极限。
量子技术大家族
现在，量子技术已经成为一个新兴的、快速发展中的技术领域。其中，量子通信、量子算、量子成像、量子测度学和量子生物学是目前取得较大进展的几个方向。
量子通信
广义的量子通信是指把量子态从一个地方传送到另一个地方，它的内容包含量子隐形传态、量子纠缠交换和量子密钥分配。狭义的量子通信实际上是指量子密钥分配或者基于量子密钥分配的密码通信。
量子态隐形传输一直是学术界和公众的关注焦点。其基本思想是：将原物的信息分成经典信息和量子信息两部分，它们分别经由经典通道和量子通道传送给接收者。经典信息是发送者对原物进行某种测量而获得的，量子信息是发送者在测量中未提取的其余信息。而量子通道是指可以保持量子态的量子特性的传输通道。（比如说，保偏光纤对于光子的量子偏振态而言就是一种量子通道。但在量子态隐形传输中，量子通道的角色是由双方共享的量子纠缠态所担任的。）接收者在获得这两种信息后，就可以制备出原物量子态的完全复制品。该过程中传送的仅仅是原物的量子态，而不是原物本身。发送者甚至可以对这个量子态一无所知，而接收者是将别的粒子处于原物的量子态上。
当隐形传输的量子态是一个纠缠态的一部分时，隐形传输就变成了量子纠缠交换。利用纠缠交换，可以将两个原本毫无联系的粒子纠缠起来，在它们之间建立量子关联。
隐形传态和纠缠交换可以把物体的量子信息在瞬间精确无误地传送到遥远的地方，这看起来很像科幻电影中的瞬时传送，或者电子游戏中的传送门之类的神奇功能。当然，在我们能够把生命完全分解成量子信息和经典信息，并建立足够多的纠缠资源之前，传送门还只是个美好的幻想。不过，隐形传态和纠缠交换并不仅仅是一个用来憧憬美好幻想的奇妙现象，利用它们我们可以实现超远距离的量子密钥分配，为全球范围的通信加上一把安全的“量子锁”。
现在，实用的量子通信技术都基于量子密钥分配（QuantumKeyDistribution），也就是说仅使用量子态产生经典密钥，需要传递的经典信息则根据这个密钥由经典的私钥加密系统加密。量子通信的安全性保障了密钥的安全性，从而保证加密后的信息是安全的。不用量子通信的方式传递全部经典信息的原因是：在目前和可以预见的未来，这样做的成本都太昂贵，并且可能反而效率低下、不够安全。因此，人们决定只利用量子通信来产生密钥，以便提高效率。量子密钥分配还有一个好处―不需要大面积地改造现有的通信设备和线路。量子密钥分配突破了传统加密方法的束缚，以不可复制的量子状态作为密钥，具有理论上的“无条件安全性”。任何截获或测试量子密钥的操作，都会改变量子状态。这样，截获者得到的只是无意义的信息，而信息的合法接收者也可以从量子态的改变知道密钥曾被截取过。最重要的是，与经典的公钥密码体系不同，即使实用的量子计算机出现甚至得到普及，量子密钥分配仍是安全的。
量子计算
量子计算是量子物理学向我们展示的又一种强大的能力。量子计算的概念最先由RichardFeynman提出，源自于对真实物理系统的模拟。在模拟多粒子系统的行为时，描述系统的希尔伯特空间（Hilbertspace）的维数会随着粒子数目的增加而呈指数增长。而当需要模拟的粒子数目很多时，一个足够精确的模拟所需的运算时间则变得相当可观，甚至是不切实际的天文数字。例如，考虑模拟一个由40个自旋为1/2的粒子构成的量子系统，经典计算机至少需要的内存为1000G比特，而计算时间演化则需要求一个维矩阵的指数，以目前的经典计算机水平将无法胜任此类任务。Feynman提出，如果用量子系统所构成的计算机来模拟量子现象则运算时间可大幅度减少，量子计算机的概念由此诞生。
量子成像
量子成像是从利用量子纠缠成像开始逐渐发展起来的一种新的成像技术。量子成像利用光学成像和量子信息进行并行处理，与经典成像相比，两者获取物体信息的物理机制、理论模型、具体光学系统以及成像效果均不相同。量子成像增加了辐射场空间涨落这一获取目标图像及控制图像质量的新的独立信息通道。限制经典成像质量和精度的光场量子涨落这一因素，在量子成像中反而扮演着获取目标图像信息的重要角色。同时，量子成像在成像探测灵敏度、成像系统分辨率、扫描成像速率等方面均可突破经典成像的极限。
量子成像中有一种比较奇妙的现象，被称为鬼成像或者关联成像、符合成像。与经典光学成像只能在同一光路得到该物体的像不同，鬼成像可以在另一条并未放置物体的光路上再现该物体的空间分布信息。将纠缠光子对的双光子分别输入两个不同的线性光学系统中，在其中一个光学系统（取样系统）放置待成像的物体，通过双光子关联测量，在另一个光学系统（参考系统）中再现物体的空间分布信息。其所表现出来的奇特性质已经成为近年来量子光学领域研究前沿的热点问题之一。
量子测度学
一个物理量的测量准确度最终取决于其测量标准的准确度。时间频率利用量子频标作为测量标准，而量子频标则是利用原子不同能级之间跃迁所发射或吸收的电磁波频率来作为标准，由于微观量子态的跃迁具有稳定不变的周期，从而使得时间频率具有较高的准确度与稳定度。量子频标也叫原子钟，是当代第一个基于微观量子力学原理做成的计量标准。
自1955年世界上第一台原子钟诞生以来，其准确度和稳定度在不断提高。用于量子频标的理想粒子，应该是完全孤立的、不受外界干扰的、在自由空间静止的粒子，但由于原子热运动及相互间的作用引起的谱线增宽，若想获得更准确的时钟，必须使用光学频率标准。
时间精确测量与国防、科技、民生等息息相关。将长度、温度、电压等物理量转换成频率量即时间的倒数来进行测量，就可以提高其他物理量的精确度。理论上所有物理量都能通过时间频率来进行测量，所有计量单位都可以通过时间频率来定义和导出，从而使所有物理量都统一于时间频率，这会大大提高各种物理量的测量精确度。由于时间频率基准具有最高的准确度，对基准影响因素的研究往往涉及物理学的前沿，因为测量精度的细微提高，常预示着新的物理发现，将推动整个物理学的前进。物理学史上有11个诺贝尔物理学奖与建立时间频率标准有关。时间频率信号涉及国家安全命脉，可以利用局部停播、伪造误码和加载噪声等手段迷惑与打击敌人，实现战略和战术目标，还可以通过发播不同信息码以限制民用用户得到高精度的时间频率信号。因此，精密的时间信号的使用绝不只是一般的计量问题，而是密切关系到国家机密、国防事务等方面。
从全球定位系统（GPS）到国际守时标准，以量子技术为基础的光钟对时间频率的测量能力目前已初步显现，其未来的全部应用目前我们还无法全部预计，但是科学的发展一再表明，时间频率测量精度每提高一个量级，人们对世界的认识就深入一步。光钟作为最新、最有力的时间频率科学研究平台，将更好地推动基础科学的研究和发展。
量子生物学
量子生物学是利用量子力学的概念、原理及方法，从分子、原子及电子水平研究生命物质和生命过程的学科。量子力学的创立和发展，吸引着众多物理学家和化学家，促使他们用量子力学的方法分析生物学意义上的电子结构，并把结果和生物学活性联系起来。例如，早在1938年，R.F.施密特就开始了对致癌芳香烃类化合物的研究，试图说明致癌活性与分子的电子结构之间的关系，随后经过普尔曼等人的研究，它现在已成为量子生物学中的重要组成部分。
1939年，物理学家P.Jordan提出了“突变是一种量子过程”的观点，薛定谔在《生命是什么》一书中对这一观点进行了详尽的阐述，提出遗传物质是一种有机分子、遗传性钜浴懊苈搿毙问酵ü染色体而传递等设想。这些设想通过脱氧核糖核酸双螺旋结构模型得到极大的发展，从而奠定了分子生物学的基础。分子的相互作用必然涉及其电子的行为，而能够精确描述电子行为的手段就是量子力学。因此量子生物学是分子生物学深入发展的必然趋势，是量子力学与分子生物学发展到一定阶段之后相互结合的产物。
量子生物学的研究方法基本上就是用量子力学的方法来处理一个微观体系的全部计算过程，并利用由此得出的各种参量，说明研究对象的结构、能量状态及变化，进而解释其生物学活性及生命过程。对一个具有生物学意义的体系，根据欲研究分子的结构，选定合适的波函数，代入波动方程中并求解，就是将欲研究的生物学活性转化为量子化的结构模型。计算结果可以得到两类不同性质的指数：能量指数与结构指数。能量指数说明体系的能量状态，如总能量、跃迁能（不同状态之间的能量差）、最高填满分子轨道（电离势）与最低空分子轨道（电子亲合势）等。结构指数说明分子的结构特征，如键级（双键性的大小）、自由价（通过某一原子参与化学反应的能力）、电子电荷等。
只要生物分子本身的化学结构或各级结构已经清楚，就可以研究和这种分子相关联的生物学活性的本质，或者研究它们之间的相互作用。因此，量子生物学所研究的问题实际上包含了分子生物学的全部内容。例如，重要生物大分子的物理性质、各级结构与功能，酶的结构与催化机制，致癌物质的作用机制，药物作用机制等。我们可以把量子生物学的内容归纳为以下四个方面：分子间相互作用力的研究、生物分子的电子结构与反应活性的研究、生物大分子的构象与功能的研究和特异作用与识别机制的研究。
关键词：电动汽车；锂离子电池；纳米磷酸铁锂；温度；Peukert
中图分类号：TM912.9文献标文献标识码：A文献标DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2015.06.05
Abstract：Intherangeof50～450Aand-18～50℃，thepaperinvestigatedthedischargecharacteristicsofthelithium-ionbatterywithnano-LiFePO4anddiscussedtherelationbetweenPeukert'sequationandtemperature.Thecapacity，resistance，andefficiencyofthebatterywerestudiedaswell.ARagoneplotwasusedtoanalyzetherelationshipbetweenenergyandpowerofthelithium-ionbatterywithnano-LiFePO4，andtocomparethepowerperformanceofthebatterywithVRLAbattery，NiMHbatteryandLiMn2O4lithium-ionbattery.Theresultsshowthatforhightemperatureconditions，thelithium-ionbatterywithnano-LiFePO4hasbetterpowerperformance，includingmorerapiddischargingandbetterenergyandpowercapability.However，itslow-temperatureperformancesneedtobefurtherpromoted.
Keywords：electricvehicle；lithium-ionbattery；nano-LiFePO4；temperature；Peukert
锂离子电池是电动汽车研究的关键技术。LiFePO4（橄榄石型磷酸铁锂）正极材料以其优良的热耐受性、环境友好性及成本低、安全性高和循环寿命长等优点，成为锂离子电池正极材料研究领域的热点。锂离子电池充放电过程是一种两相反应，即LiFePO4/FePO4两相的转化过程，充放电过程中体积的变化很小，避免了晶体结构崩塌，使LiFePO4正极具有良好的循环性能和安全性。LiFePO4晶体结构的限制导致电子电导率和锂离子扩散系数较低[1]，使动力电池的倍率特性差，大电流可用电量衰减较大，严重制约了LiFePO4材料的应用和发展，因此改善电子导电率以及锂离子扩散率成为研究的关键点。目前包覆、掺杂、纳米化是最主要的改良方法。
锂离子在LiFePO4正极中的嵌入和脱嵌受很多因素影响。碳包覆和体相掺杂虽然可以提高LiFePO4材料的电子导电率，但较低的锂离子迁移速率仍然是制约目前非纳米LiFePO4材料性能的关键因素。纳米级颗粒的粒径比较小，减小了充放电过程中锂离子嵌入和脱出的路程；其次纳米颗粒较大的比表面积，使反应的活性位显著增加，提供较多扩散通道[2]，可有效提高锂离子扩散系数。此外纳米颗粒聚集起来产生的间隙，极大程度缓解了锂离子嵌入脱出产生的应力，能够提高锂离子电池材料的循环寿命[3]。
研究实践证明，降低LiFePO4颗粒尺寸可以提高大倍率放电能力及充放循环的稳定性[4-7]。
LiuH.等人[8]基于阻抗谱的理论，利用式（1）计算LiFePO4正极内锂离子扩散系数，可见温度升高对锂离子扩散有很大促进作用。
式中，R为气体常数；T为绝对温度，K；A为电极表面积，m2；n为每摩尔物质参与电极氧化反应的转移电子数；F为法拉第常数；C为电极中的锂离子浓度，mol/L；σ是Warburg因子。
在大电流或高功率的应用工况中，动力电池的温度会剧烈变化，所以温度是至关重要的影响因素。本文以温度为着眼点，在-18～50℃范围内，对国产纳米LiFePO4锂离子电池的充放电特性（50～450A）、能量功率特性进行分析和特性研究。
1试验
试验对象为国产纳米LiFePO4锂离子电池，如图1所示，标称容量为150Ah，正极材料（纳米级磷酸铁锂材料）的颗粒中位粒径D50=70nm。电池试验设备为美国AeroVironment公司的AV-900电池试验台，试验数据通过SmartGuard系统采集。高低温试验设备是WD4025（F）恒温箱。
充放电试验描述：（1）在室温下以50A恒流充电至4.2V，恒流转恒压充电，充电截止电流为2A，此时电池SOC=100%。（2）电池温度标定：先将恒温箱调至设定温度并将电池放入恒温箱静置，试验温度点分别为-18℃，-10℃，0℃，18℃，35℃，50℃，对应的静置时间见表2。（3）将该锂离子电池以50A恒流放电至截止电压2.5V。
2充放电特性及Peukert模型分析
Zhang[9]认为颗粒尺寸在50～400nm之间时，LiFePO4材料的比容量与尺寸大小并没有明显的相关性。但Gaberscek等人[10]却认为LiFePO4正极材料的比容量只取决于活性物质颗粒的平均尺寸。Padhi等人[11]针对磷酸铁锂离子电池的充放电过程提出了收缩核模型（ShrinkingCoreModel），他认为在放电过程中LiFePO4/FePO4界面自外向内径向移动，两相界面的面积逐渐减小，在充电过程中则相反。在恒流充放电过程中，存在着临界两相界面面积，这个临界面积是指当界面不能再承受更多的锂离子通过时的界面面积。在充放电过程中，电流越大，相应的容量损失就越大。
Ceder等人[12]认为LiFePO4充放电过程中的相变有可能是晶格弹性模量不匹配而导致的，当颗粒尺寸小到LiFePO4的表面能足够大，体相弹性模量引起的晶格应力不占优势地位时，充放电过程有可能成为单相固溶充放电过程。Gibot等人[13]采用低温沉淀法制备了40nm的LiFePO4粒子作为正极材料，他们发现该电极在充放电过程中表现出“S”形曲线，减小粒子尺寸实际上影响了材料的结构和成分，是典型的单相充放电机制（固溶机制）。
图2所示为该纳米型LiFePO4锂离子电池不同电流下的充放电电压曲线族，可以清晰看出不同电流对应的充放电容量及曲线形状。当放电电流在50～300A之间时，电池温度变化不大，容量损失基本是符合收缩核模型的。但该动力电池在初始温度为50℃时进行450A恒流放电，放电时间为19.8min，放出电量148.14Ah，放电结束时极柱温度升至110℃，电池壁温度升至70℃，放出电量超过100～300A的恒流放电电量。可见由于温度的升高，提高了锂离子电导率，可用容量也随之增加。可见电池充放电特性与温度之间也有强相关性影响。但图中显示，中位粒径为70nm的纳米铁锂电池的充放电曲线形状并不符合单相固溶机制的特征，在大部分充放电时间内呈现很明显的电压平台。
Andersson等人[14]利用原位穆斯堡尔谱研究了LiFePO4的充放电过程，提出了锂离子迁移模型“RadialModel”和“MosaicMdoel”，由于纳米级LiFePO4颗粒较小，减少了锂离子的扩散路径，提高了扩散速率，保证了大电流时的可用电量不发生衰减。Meethong等人[15]研究发现随着LiFePO4颗粒的减小，LiFePO4/FePO4两相的不相混溶区也会变小，当颗粒减小到一定程度时不相混溶区会消失，同时会使可用电量增大，这种现象与温度升高对纳米LiFePO4锂离子电池可用电量的影响是一致的。
Peukert模型是用来表征电池放电特性的电化学经验模型，可以描述可用电量与放电电流的关系，但没有考虑温度因素，见式（2）。仝猛等人[16]以11AhLiFePO4锂离子电池为研究对象，对常温1.1～88A恒流放电时的可用电量进行分析，对Peukert模型在常温下倍率放电过程的应用进行了讨论，建立了基于二阶段放电法的Peukert修正模型。
式中，I为放电电流，A；t为放电至截止电压2.5V时的放电时间，h；n为Peukert系数，与电池的化学体系、材料和结构有关，通过试验数据计算；C为常数，通过试验确定。
图3为该纳米LiFePO4锂离子电池在不同温度50A恒流放电的单体电压曲线。
对式（3）两边取对数，可得Peukert系数n的计算公式，见式（4）。
将锂离子电池试验数据代入式（4）即可求得Peukert模型系数。图4为该纳米LiFePO4锂离子电池在50℃时，恒流放电t-I在对数域内的线性关系，得到Peukert系数后将放电数据代入式（2），计算得到常数C的数值，见式（5）。
值得注意的是，该型LiFePO4锂离子电池50℃的Peukert系数n=0.99836，远小于铅酸电池的1.27～1.34和镍镉电池的1.14。说明该锂离子电池在大电流放电时其容量损失很小，库伦效率较高，大电流放电性能良好。
分别计算0℃、25℃、35℃和50℃的Peukert系数，同时结合图5对Peukert模型的温度适用性进行分析，结果见表3。
Peukert模型的应用与温度有很大关系。随着温度从50℃开始降低，Peukert系数逐渐增大，到0℃时Peukert系数增加至1.2209，在50～300A范围内符合Peukert模型。
电池在低于-10℃进行100～300A恒流放电时，随着放电时间增加，可用容量会呈非线性形式加速衰减，使Peukert模型不再成立，见图5中-10℃和-18℃两种温度下的数据。该纳米型LiFePO4锂离子电池Peukert模型的适用电流范围变窄，-18℃时的放电特性不再适用Peukert模型。
通过对该LiFePO4锂离子电池的恒流放电分析可知，当初始温度在25℃或以上的大电流放电过程中温升明显。温度升高会加快锂离子的迁移速率，降低扩散阻力，使其在橄榄石型磷酸铁锂晶体和石墨层状结构中的嵌入与脱嵌及扩散变得容易[17]，所以大电流下的可用电量会有所上升。纳米LiFePO4锂离子电池在50℃时的Peukert系数n=0.9984
温度与内阻和效率特性也有很大关系。图6所示为电池内阻与温度的关系。内阻的步骤和测算方法参见《FreedomCAR电池试验手册》中的混合动力脉冲功率特性（HPPC）试验。
图7为该纳米LiFePO4锂离子电池的库伦效率和能量效率与温度的相关性关系。随着温度的升高，纳米材料电导率比低温时有了很大的改善，离子移动速度增大，化学反应速度加快，浓差极化和电化学极化减轻，极化内阻减小，所以当温度从-18℃升至35℃时，库伦效率和能量效率显著提高，在35～50℃温度范围内库伦效率基本稳定。值得注意的是，当温度超过35℃后，电池内部化学反应热增多，电解液可能发生副反应，导致能量损耗增加[18]，电池能量效率出现下降趋势。
3能量功率特性
Ragone图[19]可以描述各类储能器件的能量功率特性，图8所示为五种动力电池的Ragone曲线，其中曲线B和D分别为50℃和0℃时纳米磷酸铁锂离子电池的Ragone曲线。
VRLA65Ah动力电池（曲线F）为Optima黄顶铅酸动力电池，支持短时大电流放电，低温性能较为优秀，但是放电比功率和比能量相对镍氢电池和锂离子电池都比较低，无法满足现代电动汽车的大功率及高能量需求。80Ah镍氢动力电池的Ragone曲线（曲线E）表明其恒功率放电能力不如锂离子电池，按厂家要求工作温度不能超过40℃，高温特性较差，对电池管理系统要求较高。
200Ah聚合物锰酸锂离子电池（曲线A）的比能量是最高的，但是恒功率放电能力较差，恒功率放电特性并不突出。曲线B和曲线D分别是纳米LiFePO4锂离子电池在50℃和0℃的Ragone曲线，温度的升高大大促进了该电池的恒功率放电能力。曲线C为尖晶石型（LiMn2O4）锰酸锂离子电池的Ragone曲线，呈现近似竖直分布，放电比功率增加的同时，比能量基本保持稳定，具有在大功率放电时仍能提供较多电能的优点。
4结论
（1）LiFePO4材料的纳米化可以有效改善其电化学性能，经过表面碳包覆改性的纳米LiFePO4锂离子电池具有优异的充放电性能，尤其是充放电特性和能量功率特性都有显著提升。
（2）温度在25～50℃时，Peukert模型适用于该纳米LiFePO4锂离子电池，具备了优秀的倍率放电特性和恒功率放电能力。随着温度降低，倍率放电特性逐渐恶化，Peukert系数增大，Peukert模型最终失效。
（3）温度对锂离子在纳米LiFePO4正极材料中的扩散速度有重大影响，提高温度可显著改善放电容量、倍率放电和恒功率放电能力。嵌入脱嵌反应加速，是其放电容量与倍率放电特性显著改善的主要原因，但低温下放电性能及能量功率特性依然亟待提高。
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如果有人说，在物理世界中有一个百岁的“幽灵”，你会相信吗？
一百多年前，爱因斯坦也曾一直为这个“幽灵”――量子理论产生的种种现象所困惑。
如今，爱因斯坦逝世已逾六十载，可谜团仍未完全破解。因此，可以毫不夸张地说，量子理论就是这么一个“幽灵”。
在量子理论对世界的描述中，一个物体可以同时处于多个位置，粒子也可以无阻碍似地穿过障碍物，所有的物体都有“波粒二象性”，它既是粒子又是波，两个分得很开的物体也可以进行某种类似“精神性”的合作……
这些描述听上去令人毛骨悚然，不可捉摸。难怪量子理论创立者之一的玻尔说过：“如果一个人没有被量子力学所震惊，那么他就没有真正懂得量子力学。”
什么是“量子”
“量子”不是一种粒子，它是一个能量的最小单位。所有的微观粒子（包括分子、原子、电子、光子）都是量子的一种表现形态。
众所周知，世界是由微观粒子组成的。因此从某种意义上来说，世界本身就是由量子组成的。在物理学中提到“量子”时，实际上指的是微观世界的一种行为倾向：物质或者说粒子的能量和其他一些性质（统称为可观测物理量）都倾向于不连续的变化。
以光为例，我们说一个“光量子”，是因为一个光量子的能量是光能量变化的最小单位，光的能量是以光量子的能量为单位一份一份地变化的。其他的粒子情况也是类似的，例如，在没有被电离的原子中，绕核运动的电子的能量是“量子化”的，也就是说电子的能量只能取特定的离散的值。只有这样，原子才能稳定存在，我们才能解释原子辐射的光谱。不仅能量，对于原子中的电子，角动量也不再是连续变化的。
量子物理学告诉我们，电子绕原子核运动时也只能处在一些特定的运动模式上。在这些模式上，电子的角动量分别具有特定的数值，介于这些模式之间的运动方式是极不稳定的。即使电子暂时以其他的方式绕核运动，很快就必须回到特定运动模式上来。
实际上在量子物理学中，所有的物理量的值都可能必须不连续地、离散地变化。在上世纪初，物理学家马克斯・普朗克最早猜测到微观粒子的能量可能是不连续的。
出生于德国传统保守家庭的普朗克从小受到良好的教育，虽然具有音乐天赋，十分迷恋音乐，但仍旧立志献身于科学，研究物理。当他去慕尼黑大学时，一位物理学教授曾劝说他不要学习物理，因为“这门科学中的一切都已经被研究过了，只有一些不重要的空白需要填补”。教授的一席话正代表了当时大多数物理学家的心态。
然而执着的普朗克却表示：“我并不期望发现新大陆，只希望能理解已经存在的美丽的物理理论，或许能将其加深和发展那么一点点。”命运总是喜欢开玩笑。本来并未期望在物理研究中“发现新大陆”的普朗克，却在不经意间成为了量子力学的创始人。
当时，解释热力学中的辐射问题，主要有瑞利-金斯定律和维恩位移定律，前者适用于低频辐射，却无法解释高频率下的测量结果；而维恩位移定律可以正确反映高频率下的结果，但无法符合低频率下的结果。
如何才能导出一个新的公式，使得高频、低频下都能符合实验结果呢？普朗克使用了一种巧妙新颖的方法：运用玻尔兹曼的统计物理，把光当成一个一个的谐振子。在他的假设中，既然辐射的是一个一个的谐振子，也就是说在黑体辐射时，能量就不是连续地，而是一份一份地发射出来的。
据此，普朗克导出了一个新公式，这个公式在频率较小时自动回到瑞利-金斯公式，在频率较大时又自动回到维恩公式。因此，新公式能在所有的频率范围与实验结果符合。
1900年12月14日，在柏林亥姆霍兹研究所的德国物理学会上，普朗克宣读了关于这一结果的论文。而这一天也被物理学家们定为量子力学的诞生之日。
然而，这一发现并不是普朗克的初衷。作为一名传统而保守的物理学家，他只是按照科学方法办事，并未想要掀起一场革命，连他自己都不知道，自己已经把量子这个“妖精”引进了物理学。
普朗克有些后悔，认为自己制造的这个量子“妖精”破坏了物理学的完美。他曾历经15年的时间，试图寻求一种经典物理方法来导出同样的公式，解决黑体辐射问题，以便挽回“局面”。
然而，他没有成功。直到1905年，26岁的爱因斯坦利用光量子的假说圆满解释了光电效应；1913年，28岁的玻尔提出了量子化的原子结构理论；1923年，31岁的德布罗意提出了德布罗意波；1925年，24岁的海森堡创立了矩阵力学；1926年，37岁的薛定谔建立了薛定谔方程……量子力学才逐渐羽翼丰满，真正使人们看到了量子概念所闪现的耀眼光芒。
说一说“量子叠加”
量子有一个非常奇怪的特性――量子叠加。
什么是量子叠加？经典事件里可以用某个物体的两个状态代表0或1，比如一只猫，或者是死，或者是活，但不能同时处于死和活的状态中间。
但在量子世界，不仅有0和1的状态，某些时候像原子、分子、光子可以同时处于0和1状态相干的叠加。比如光子的偏振状态，在真空中传递的时候，可以沿水平方向振动，可以沿竖直方向振动，也可以处于45°斜振动，这个现象正是水平和竖直偏振两个状态的相干叠加。
这种所谓的量子相干叠加是量子世界与经典世界的根本区别。
著名的“薛定谔猫”形象地描述了这个佯谬。在经典世界里，猫要不然是活的，要不然是死的，然而一只量子的猫却可以处在“死”和“活”的叠加状态上。那么这只量子“薛定谔猫”到底是死的还是活的呢？
量子测量原理给出的答案是，如果你不去看这只猫，它既不是死的也不是活的！如果你去看这只猫，那么它也许是死的，也许是活的！
正因为有量子叠加状态，才导致量子力学不确定原理，即如果事先不知道单个量子状态，就不可能通过测量把状态的信息完全读取；不能读取就不能复制。这是量子的两个基本特性。
在量子叠加原理基础之上，衍生出了量子的另一个奇妙特性，叫做“量子纠缠”。比方说，甲、乙两人分处异地，两人同时玩一个游戏――掷骰子，甲在一地扔骰子，每次扔一下，1/6的概率随机得到1到6结果中的某一个；同时，乙在另一地掷骰子，尽管两人每一次单边结果都是随机的，但每一次的结果却是一模一样的，就好像是双胞胎心灵感应一样。这就是“量子纠缠”。
若两个量子粒子处在特殊的状态（俗称“纠缠态”）中，不管其空间分离得多远，当对其中一个粒子施行操作或测量，远处的另一个粒子状态会瞬时地发生相应的改变，爱因斯坦称这个现象为“幽灵般的超距作用”。当时，爱因斯坦认为，怎么会允许两个客体在遥远的两地之间有这种诡异的互动呢？据此，他质疑量子理论的完备性。
1982年，法国物理学家AlainAspect和他的小组证实了“量子纠缠”的超距作用确实存在。
但直到2015年，荷兰代尔夫特理工大学物理学家RonaldHanson领导的团队进行了一项被他们称之为“无漏洞贝尔测试”的实验，“幽灵般的超距作用”才得到比较严格的验证。
有了量子纠缠，量子隐形传输的概念便呼之欲出。
通俗来讲，量子隐形传输是将甲地某一粒子的未知量子态，在乙地的另一粒子上还原出来。由于量子力学的不确定原理和量子态不可克隆原理，限制我们将原量子态的所有信息精确地全部提取出来。因此必须将原量子态的所有信息分为经典信息和量子信息两部分，它们分别由经典通道和量子通道送到乙地。根据这些信息，在乙地构造出原量子态的全貌。
1997年，在奥地利留学的中国青年学者潘建伟与荷兰学者波密斯特等人合作，首次实现了未知量子态的远程传输。这是国际首次在实验上成功地将一个量子态从甲地的光子传送到乙地的光子上。
量子也可以“接地气”
多年来，科学家们努力运用量子世界种种奇异的性质开拓出适用于经典世界的新技术，将向来被公众认为高深莫测“诡异”的量子物理从云端落地到人世间，服务社会大众。
其实，量子理论是一门非常实用的学科。
早在第二次世界大战之前，它的原理就已经被运用于分析金属和半导体的电学和热学性质。战后，晶体管和激光器这两个运用量子理论原理且广为人知的装置，更是极大地推动了信息革命的发展。
到本世纪初，在我们的周围随处可见直接或间接运用量子理论的技术和装置。从常见的CD唱片机到庞大的现代光纤通信系统、从无水涂料到激光制动车闸、从医院的核磁共振成像仪到隧道扫描显微镜……量子技术已经渗透到我们的生活中。
另外，计算能力的飞跃也是量子理论的重要应用之一。在经典计算机中，每个比特都只有0和1这两种状态。但在量子计算中，每个比特可以处在0和1的叠加状态，一旦操纵的量子数目增多，它就会以指数增长的形式来提升运算速度，有并行运算的能力。
比如，利用万亿次经典计算机分解300位的大数需要15万年，利用万亿次量子计算机，只需要1秒。同样，在大数据和人工智能里，求解一个亿亿亿变量的方程组，利用目前最快的亿亿次“天河二号”计算机大概需要100年左右，但是如果利用万亿次的量子计算机，只需要0.01秒。
量子计算的应用非常广泛，不仅可以解决大规模的计算机难题，破解经典密码，进行气象预报、药物设计、金融分析、石油勘探，而且还能揭示新能源新材料、高温超导、量子霍尔效应等复杂的物理机制。不过，量子纠缠“分身术”的特性有一个更为直接的应用，便是量子保密通信。
现在被认为最安全的信息传递方式是光纤通讯。光缆能把所有的光能限制在光纤里，外面得不到能量，所以这个传输被认为是安全的。但随着科技发展，只需让光缆泄露哪怕很少一部分能量，我们就能够窃听光缆传递的信号。
这是因为经典通信的信号只有0和1，发生窃听时，这两种信号不会被扰动。比方说，两人打电话时，他人可通过窃听器从通信线路中的上千万个电子中分出一些电子，使其进入另一根线路，从而实现窃听，而通话者无法察觉。“棱镜门”等事件的曝光便是最好的例证。
而量子通信则完全不会出现这个问题，这是因为其密钥具有不可复制性和绝对安全性。一旦有人窃取密钥，整个通信信息就会“自毁”并告知使用者。比如，甲、乙二人要进行安全通信，甲发出的光子信息状态有水平、竖直、45°等，假设有人窃听，由于光子不可分割，首先窃听者根本无法分割出“半个光子”；其次，因为单次测量测不准、不可克隆的量子态特性，窃听者无法复制信息；倘若窃听者截获光子，乙就收不到信息，也就不存在窃听。
