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量子力学的现实意义范文1
因此，了解中考议论文阅读的命题特点，掌握一些必要的答题要领是非常必要的。本文以2010年中考试题为例，就议论文阅读的答题技巧略作探讨，以抛砖引玉。
一、论点的提取与归纳
题型透视考查对文章论点的提取和归纳，是议论文阅读中常见的一个考点。考生必须要把握准原文要义，找出凝聚文意的核心段，找准蕴涵文旨的关键句，然后筛对筛全所给的信息，作出正确的解答。
真题片段1.（2010年北京燕山卷）《不以人蔽己，不以己蔽人》“‘①不以人蔽己，不以己蔽人’，这句话的意思就是主张以存疑的态度来对待他人的意见和学术观点，同时又主张客观看待自己的意见和学术观点，反对独断专行。这种态度对于从事科学研究的人来说尤为重要。……”
问题19. 选文要阐明的中心论点是什么？（答案：不以人蔽己，不以己蔽人。）
2.（2010年浙江东阳卷）《重建奇迹彰显中国奋进的力量》“① 位于汶川县映秀镇的汶川特大地震震中纪念馆封顶；汶川地震异地安置区首批“农家乐”开业；四川及甘肃陇南地震灾区农房基本完成重建，学生提前搬入新校园……汶川特大地震发生两周年前夕，纷至沓来的重建喜讯报告着灾区的新生，彰显着中国人民团结奋进的伟大力量。……”
问题13． 本文的中心论点是什么？（答案：纷至沓来的重建喜讯报告着灾区的新生，彰显着中国人民团结奋进的伟大力量。）
3.（2010年浙江义乌卷）《将兴趣进行到底》“……有兴趣，才会有动力，持久的兴趣，才会产生持久的动力。英国人塞缪尔・斯迈尔斯说过：‘一个人对某一方面的兴趣越强烈，就越有可能学习这方面的知识，从而在与其兴趣有关的领域里采取惊人的举措，取得巨大的成功！’我国教育家说：‘教育是帮助被教育的人给他能发展自己的能力，完成他的人格。’教育的要义就是要探寻孩子的兴趣，培养孩子的兴趣，给孩子的兴趣发展提供广袤的空间和强有力的支持，让兴趣引领孩子前行，让兴趣引领孩子成功。”
问题11. 本文的中心论点是什么？（答案：有兴趣，才会有动力，持久的兴趣，才会产生持久的动力。）
思路点拨有不少议论文采用“开门见山”式写作方法，即作者在文中就直接把观点给亮了出来。阅读时首先要注意文章的标题，因为有些议论文的标题本身就是论点。有些则是先列举一些现象，进行分析、阐述之后才在第一自然段的末尾或是第二、三自然段中提出中心论点，然后再围绕中心论点展开论证。浙江义乌中考卷《将兴趣进行到底》的论点则是出现在文章的末尾。作者先列举大量论据，然后进行分析论证，最后得出结论，这个结论就是文章的中心论点。
真题片段（2010年四川泸州卷）“…… ② 世博会究竟将给中国带来什么影响呢？③笔者曾有幸当面向连任两届国际展览局主席、现任国际展览局名誉主席的著名外交家吴建民讨教，他说：“世博会对中国的影响将超过奥运会。因为上海世博会的主题口号是‘城市，让生活更美好’，而世博会确实能够做到让城市的生活更加美好。”不难明白的是，中国的城市化进程正在加速推进，世界城市发展经验的集中展示，将给中国不少城市带来改变陈旧面貌、提升自身素养的大好契机。中国的城市人口现已占总人口的近半数，直接能对如此数量的中国人产生直接影响，其影响不可谓不大。……”
问题7. 本文的中心论点是什么？试用一句话概括。（答案：上海世博会将给中国带来深刻广泛的影响。“深刻”“广泛”有一即可）
思路点拨有的议论文不明确提出论点，需要考生在整体感知的基础上概括、归纳。概括要全面，文字要简洁。归纳论点有三个步骤:归纳段意――归纳层意――概括论点。要注意，论点是在文章中体现出来的作者的观点和看法，其表现形式应该是完整而简洁的句子。
二、 论据的概括与补充
题型透视针对论据设题，一般要求找出所用论据，这类题只要将论据找出来并扼要概述即可。常见的题型有两种:一是要求针对某一个论点，找到事实或道理论据后，用简洁的语言进行概括;二是要求针对某一个论点，为它补充相应的事实论据或道理论据。
真题片段（2010年安徽芜湖卷）《科学不怕挑战》“……③ 量子力学理论刚提出时，由于它的基本概念与传统观念根本不同，有些科学家一时难以接受。爱因斯坦反对量子力学的几率解释，说:‘我不相信上帝在掷骰（tóu）子。’他还多次提出‘理想实验’进行挑战。玻尔是量子力学的创始人之一，他奋起应战，据理反驳。爱因斯坦屡败屡战，苦思冥想出一个特别刁钻的‘理想实验’。玻尔彻夜未眠，苦思不得其解，直到清晨才豁然开朗，利用相对论以其人之道还治其人之身。但爱因斯坦仍然固执己见，以至另一位科学家厄伦费斯特都忍不住说:‘爱因斯坦，你真不像话!你简直在批判你自己的相对论了。’爱因斯坦挑战量子力学，虽败犹荣，他提出的‘理想实验’，促进了量子力学的发展，还对量子密码、量子计算机等新技术起到了催生作用。④ 进化论从诞生之日起就被挑战，从未停止过。创世说从信仰出发频频发难，甚至采用行政手段禁止进化论的传播。结果怎样呢？进化论身经百战，越战越勇，而创世说却破绽百出，只好以百万元大奖向科学家频送秋波求援。……”
问题6． 第③④段运用了事例来论证，请分别概括这两个事例的内容。（答案：第③段：量子力学曾受到爱因斯坦理想实验的挑战；第④段：进化论曾受到创世说者的频频发难。）
思路点拨论据是用来证明论点的材料，论据必须和论点一致。分析论据作用一定要和论点联系起来，答题时要答出直接证明的那个观点。如果是事实论据，必须运用概述的方法，将笔墨集中在能够证明观点的主要情节上。概述事实论据，可采用“人物+概括性事例+简短评价”的形式。要答好这类题，需要平时留心生活，多读书，做一些专题积累。要注意，议论文的论据只有事实论据和道理论据两种。
真题片段1.（2010年湖南长沙卷）《谈尊严》“……② 自古以来，就有孟子的‘富贵不能，贫贱不能移，威武不能屈’；有李白的‘安能摧眉折腰事帆责，使我不得开心颜’；有李清照的‘生当作人杰，死亦为鬼雄’：有于谦的‘粉身碎骨浑不怕，要留清白在人间’……他们都是活得有尊严的人。……”
问题20.仿照第②段画线句子补充一个论据。（答案示例：有文天祥的“人生自古谁无死，留取丹心照汗青”。）
2.（2010年湖北宜昌卷）《中国人的山水观》“……②过去中国人谈游山，从未见有人说他‘征服’了某个冰封雪冻的高山而引以为傲。中国人游山是欣赏它的深邃幽缈、高不可攀、深不可测的含蓄之美，所以说是‘寻幽探胜’。‘寻’与‘探’，都意味着一种小心翼翼的赞叹激赏之情。唐朝诗人常用山林来造境，以表达他们的禅思和对大自然的喜爱。因此，他们笔下的山是‘只在此山中，云深不知处’的幽谧，是‘落叶满空山，何处寻行迹’的隐逸，是
，所以，中国人游山是纯然精神上的快乐与解脱，绝无一丝欲‘征服’而后快的敌意。……”
问题30． 积累链接：请顺其思路，在第②段中加横线的句子后仿写一句。（答案：如：“千山鸟飞绝，万径人踪灭”的空寂。“采菊东篱下，悠然见南山”的闲适。）
思路点拨补充论据时要明确:无论是补充事实论据还是道理论据，都是用来证明论点的，都要围绕直接证明的那个观点来补充。补写的论据要典型，有代表性，这样说服力才强。如果是补充道理论据，我们一般要选择名人名言。 要注意，杜撰的名言或不为人所熟知的警句往往不能得分。
三、 论证方法的分析与理解
题型透视判断文章所运用的论证方法， 辨识、分析和理解其作用，是议论文阅读的重要考点。既考查对论证方法的辨析，也考查使用论证方法的好处。目的在于测试考生提取加工信息、调动运用积累、评述见解的能力。此类题型对考生的检测是多方面的、综合的，契合了新课标的精神。
真题片段1.（2010年黑龙江省鸡西市卷）“……⑤‘浅阅读’这种阅读态度导致了阅读的工具性质，加深了整个社会的浮躁。上海大学社会学教授邓志伟认为，思想使人进步，思考又往往是沉重的。那些读来显得沉重的文字，往往能够使人更好地了解社会，激发起读者的感悟和思考。不能仅仅因为‘浅阅读’的轻松、愉快，而放弃学习积累的机会。……”
问题23.文段⑤中画线句的论证方法是
，作用 。（答案：道理论证，论证“深阅读”的重要性，增强文章说服力。）
2.（2010年湖北襄樊卷）《让优秀成为一种习惯》“…… ⑥优秀作为一种品质，当然离不开客观环境。但真正优秀的人懂得：命运只有把握在自己手里，才是真正的命运。平庸的人总是把别人的成功归结为环境好、条件好、人缘好、运气好，而把自己所有的失败归结为外在原因。优秀的人心里明白成功离不开客观条件，但从不过分依赖客观条件。他们懂得：环境创造人，人也创造环境。他们成功的时候往往以感恩之心面对社会、面对所有帮助过他们的人，把成功的功劳归结于客观条件。他们失败的时候，往往把原因归结为自己努力不够。优秀的人总是说自己不行，认为自己无知；平庸的人总是利用各种机会表白、粉饰自己。在真正优秀的人看来，世界上没有比这更愚蠢的事情了。……”
问题25． 文章第⑥段主要运用了什么论证方法？有什么作用？（答案：对比论证。答道理论证和对比论证也给分；只答道理论证不给分。其作用：把“优秀的人”与“平庸的人”的不同认识加以对比，强调突出了“优秀的人”不过分依赖客观条件的观点。）
思路点拨作答这类试题，要搞清楚论证方法有:举例论证、道理论证、比喻论证、对比论证。不同的论证方法有不同的作用。举例论证也叫例证法，用典型的事例来证明论点，能增强文章的说服力。道理论证又叫引证法，用权威性言论证明观点，具有权威性，论证有力。比喻论证也叫喻证法，是通过形象的比喻来证明论点的方法，可把道理讲得通俗形象，容易被人接受。对比论证是用正反两方面的事实和道理进行对比，从而证明论点的方法，其好处是是非曲直分明，给人印象深刻。答题时，先说某种论证方法的一般作用，再结合具体内容进行解说，分析作用要和论点联系起来。要注意，分析论证方法的作用时要和文章的论点联系起来。
四、 开放性题目的探究与解答
题型透视 要求考生谈对某观点的看法，读某篇文章得到的启示，探究文章的内容及其深刻的现实意义和思想意义；或要求联系生活实际和自己的体验得出相应的启示。开放性试题既有开放的一面，立足于“灵活”，留给考生广阔的思维空间，使考生能够充分张扬个性，显示自己的聪明才智，也有限制的一面，即关于内容、形式等，提出显性或隐性的要求，成为评定答案的重要依据。
真题片段（2010年贵州安顺卷）《人总得藐视点什么》“① 人生在世，你总得藐视点什么东西，或人或物或事，否则，看什么都伟大，啥子都敬畏，处处低眉顺眼，事事谨小慎微，那就会把自已活得唯唯诺诺，可怜巴巴。…… ⑦ 打铁先得本身硬，藐视，也得有点资本才行，要‘目空天下士’，自己就得才高八斗，学富五车；要藐视天下英雄如无物，自己就得是那顶天立地的真英雄；要藐视那些蝇营狗苟之辈，自己就得是冰清玉洁的真君子。而且，要藐视点什么，不论对人还是对物，可能会让自己吃点亏，受点冷落，‘进步’比别人慢点，‘收益’比别人少点，‘名气’比别人小点，但却能使我们抬头挺胸昂然平视，上不愧天，下不愧地，活得堂堂正正，坦坦荡荡。……”
问题28． 结合生活实际，请你谈谈如何做到“打铁先得本身硬”。（答案示例：我们要想在今后的社会上有所作为，大显神通，就必须在学习生活中累积才识，锻炼分析和解决问题能力，贮藏和消化必备知识。）
问题29．举例谈谈你所藐视的人（或物或事），并简要说说你能够藐视的理由。（答案示例：1：我藐视那些弄虚作假、谋取个人利益的人，因为我主张实事求是、不谋私利，尽管没有得到某些利益，但也心安理得。（意思对相近即可）示例2：我藐视那些靠托关系、走门路来谋求私利的人，因为我主张公平、公正、公开，尽管可能失去一些机会，但也无怨无悔。）
思路点拨议论文语言通常具有概括性、逻辑性，准确而严密。议论文观点鲜明，思想深刻，具有很强的针对性和教育作用。就文章的观点谈个人看法、感受时，要紧扣文章论点或内容，联系作者的看法，结合自己的生活实际，语言要简洁凝炼，做到立场鲜明，观点完整，言之有理、有据，条理清晰。要注意，答题时，不能脱离文章，天马行空；或者忽视“结合自身实际”等刚性要求。
随着中考语文改革的不断深入，议论文阅读的考点也将不断更新。这就要求我们平时复习时，注重对文章的整体感悟，用议论文的相关知识点去解读文章，用精读和略读的方法，扩大阅读范围，拓宽自己的视野。建议同学们在复习中应围绕“理、读、练、析”四个字进行。
“理”就是梳理议论文的基本常识，围绕“三要素”(论点、论据、论证)，关注观点和材料间的联系。明确论点的表述形式，辨别论据的种类和分析其作用，熟悉论证方法与论证过程，注意段落间的联系，理清问题的提出、分析和解决。
量子力学的现实意义范文2
【关键词】高中物理 教学策略 研究
自2001年新课程改革全面推行以来，在全面实施新课程后，我们的课堂教学发生了很大的变化，这给高中物理教学带来了新的发展机遇，同时也给老师们的教学带来了很大的挑战。因此，在高中物理教学中，我们必须改变以前课堂上师生做无用功的教学状况，以高中物理新课程改革理念为依据和指导，不断改进和完善教学策略，提高物理教学水平和质量。本人在高中物理新课改的实践教学中摸索总结出以下几点策略：
一 讲究教学中的教授艺术
在教学中，教师努力提高讲授的效果具有很重要的现实意义。首先，讲授时突出重点，条理清晰。教师所讲授的内容，必须有明确的目的性，重点突出，抓住重点、难点和关键，要能让学生字字听清，句句听懂；在内容理解上不存在克服不了的困难（那些有意留给学生进行思考的问题除外）；其次，讲授时适当点拨，在物理概念和规律教学中，使新知识与学生已有的知识结构建立联系，所以教师在讲授时要心中有数、适当点拨。如在《竖直方向上的抛体运动》教学中，因为学生已经学过了《匀变速直线运动的规律》，竖直上抛和竖直下抛实际上就是匀变速直线运动的特殊情况，所以学生有了一定的基础，物理教师讲授时不需要从头讲到尾，只需要适当点拨，学生就能轻松地学好这一节课；最后，讲授时富有情感。缺乏情感的讲授是苍白无力的，它难以点燃学生创造思维的火花，融会了一定情感的东西给人更多的形象美感，因为情感往往是和具体的人或事相联系的。在学生学习物理概念和规律的过程中，教师讲授要富有情感，使学生在学习知识的同时得到愉快的情感体验。
二 灵活采用多种教学方式
高中物理新课程改革以来，提出了很多新的有效的教学方式，这就要求老师在高中物理教学过程中掌握这些教学方法，并结合传统有效的教学方式，进行灵活的运用，只有这样才能提高物理课堂教学水平。科学探究是高中物理新课程实施的有效的教学方式，从课程标准以及教科书的编写内容中可以认识到，不可能也没有必要将所要求的内容都设计成探究选题。有许多物理知识，需要通过教师的系统讲授，学生在学习中才会少走弯路，达到对知识的深刻理解和牢固掌握。对于那些独立而简单、有利于促进学生发展的基础知识技能，对于物理实验仪器的介绍、科学家的生平事迹、物理学史的介绍、物理学科知识的拓展、自然现象等常识性内容，采用讲授式教学都有较好的效果。
大部分物理教师使用最多的教学方式是讲授，教学实践中为了达到最佳的教学效果，对于不同的教学内容，教师有将各种教学方式灵活结合运用的必要性，物理教师在讲授的间隙可以适当穿插演示实验和学生实验，引导学生观察或进行师生的讨论。在演示实验的过程中，教师还可以将实验与讲授相结合，以讲授来指导观察，以观察来推动思维的发展，教师的讲授一方面要体现演示实验的目的、意义和观察要求，另一方面要揭示现象与本质之间的因果联系，引导学生从演示实验中分析比较，得出实验结论。
三 深入研究用好教材
教材是老师教学的依据，新课改给老师在利用教材方面提供了很大的自由发挥空间。教师应该通过深入分析教材内容和研究学生的实际认知水平，准确把握教学内容的深度和广度，减轻学生过重的学习负担。高中物理课程内容应为学生的终身学习、将来参与社会生活奠定必要的基础，使其具备发展的能力。因此，高中课程内容强调让学生学习物理学的基础知识，了解物质结构、相互作用和运动的一些基本概念和规律，掌握终身发展必备的物理基础知识和技能，满足学生终身学习和发展的需求。教师应全面落实课程标准的要求，注重高中物理课程内容的基础性，严格筛选物理学中的核心内容，舍弃旧教材中某些偏难的内容，尤其是《课程标准》已经降低的教学要求、明确不作教学要求的内容及严格界定了教学难度的内容。许多一线物理教师在教学过程中唯恐知识点不全、不精、不细，导致课堂上讲得太多、太难。在有限的课时中，确保完成学生必须掌握的教学内容，在此基础上，再谈课外内容的援引，处理好“教与不教、教多教少”的问题，这样也能使课时压力有所缓解。
四 在知识学习过程中渗透物理学思想和方法
物理学思想和方法是人们认识和把握自然规律的结晶，是人们在科学发展的过程中所形成的思维和行为。学习物理学的思想和方法，有助于学生了解自然界的发生发展的基本规律，了解物理学家认识和发现自然规律的基本方法，以物理学家认识世界本来面目的方式去认识世界。物理学在发生、发展的过程中蕴藏着丰富的科学思想和科学方法，从伽利略的斜槽落球的理想实验到牛顿的“天地间力学规律”的统一；从力的合成到串并联电路总电阻的等效思想；从奥斯特的“电生磁”到法拉第对电磁感应现象猜想与探究；从原子结构的发现到量子力学的建立等等。这就要求教师将物理学的思想和方法渗透在知识的形成过程中，让学生思考和领悟物理学思想方法的精髓。
总之，高中物理课堂教学中的有效策略和方法还有很多，以上仅是本人在教学实践中的几种方法的尝试和应用，我坚信只要我们广大物理老师在今后的教学实践中，以新课改的理念为依据，进行物理课堂教学的摸索与创新，就一定能够摸索出更有效的教学方法和策略，不断提高高中物理教学的质量和水平。
参考文献
［1］靳玉乐主编.探究教学的学习与辅导［M］.北京：中国人事出版社，2002
量子力学的现实意义范文3
【关键词】金属氧化物；化学合成；微米结构；纳米结构
0.前言
现如今，对材料的开发和应用对人类的发展发挥了非常重要的作用。可以说，当前材料和能源、信息并成为现代技术发展的主要支柱，再加上，信息技术和能源技术的发展远远离不开材料技术的支持。近几年，由于我国科学技术的飞速发展，从而使得对物质的认识逐步提高。尤其是进入21世纪后有学者提出相对论与量子力学的观点，这样一来，人类对物质世界的认识逐步由宏观阶段进入到微观阶段。生活在一个充满挑战的时代，信息、能源、生物技术、制造技术等的发展势必会对材料技术的发展提出更高的要求。例如：在元件设计上，要求更加智能化、小型化，尺寸要求越来越小，然而，在军事领域、设备制造等领域对材料的性能要求逐渐增高。可以说，对新材料的研究势必会对今后我国社会的发展、经济发展等产生巨大的影响。当前，对微纳米技术的研究在整个材料研究领域占据十分重要的地位。通过不断改进微纳结构制备方法，更有利于人们在原子、分子水平上认识晶体的整个形成过程，不断扩宽对材料性能的深入研究，从而使按照人们的意愿设计所需的纳米器具提供更为合理、合理的指导。
1.溶液法化学合成微纳米结构动力学过程
事实上，溶液法化学合成微纳米颗粒就是晶体颗粒成核与不断生长的过程。使其最终实现对纳米颗粒结构、尺寸、维度等进行控制，因此，我们应该事先对颗粒整个成形过程进行详细了解。按照结晶学理论来分析晶体的生长过程，纳米晶体的成形过程实际上是若干个晶体晶面激烈的竞争生产过程。然而，纳米晶体的生产特性主要是由晶体表面能大小所决定的，其中，表面能越高，晶面生长速度就会很快，反义，生长速度会非常慢。随着时间的不断推移，晶体生长速度较快的晶面会慢慢变小最终消失，但是，生产速度很慢的晶面会慢慢变大，最终便形成一个比较稳定的晶体。除此之外，在晶体生长时，需要在溶液内部加入适量的添加剂，这样一来，能够从根本上改变晶面表面能的高低顺序。在加入添加剂后，某些晶面吸附性要远远比其它晶面强，此种优先吸附不仅可以大大降低吸附晶面表面能，而且又可以阻止晶体朝着垂直晶面方向生长，有利于改变晶体的最终形状。
2.微纳米结构合成法研究发展
我们对铂资源并不陌生，它有用途十分广泛。但是，目前我国铂资源相对比较缺乏，再加上，价格较高，那么，怎样才可以提高铂纳米材料稳定性、催化性是材料技术发展的非常重要的问题。现如今，研究学者面临的一巨大挑战是传统化学法只可以合成表面能较小的金属纳米晶体，而晶体的形状通常是比较正规的立方体、八面体等，形成“低指数”的晶面结构。然而，通过科学家的证实，只有“高指数”晶面结构才可以提高纳米晶体的催化效率。例如：当前二十四面体是非常少见的一种晶体形状，表面结构由高指数晶面所围成。有科学家曾经提出方波点位便可以产生周期性的氧化还原驱动，这样一来，便可以实现对铂纳米晶体生长结构的控制，首次生产出高指数晶面结构，即二十四面体纳米晶体。通过改变控制条件，从而将纳米晶体尺寸大小发生巨大变化。试验结构证实铂纳米催化剂活性与稳定性得到了大大提高，在经济发展的各个领域中具有十分重要的应用价值。对于此种新的研究方法来说，既可以控制纳米晶体结构又可以调控晶体的生长速度，进而制备出具有高表面能的金属纳米晶体，完全打破了传统溶液化学合成低表面能金属纳米晶体的限制。
3.模板法合成中空结构金属氧化物
模板法合成中空结构金属氧化物中，模板主要以微溶性无机盐，结合克肯达尔空位效应来生产中空结构材料的办法。若想要扩展模板法，应该结合溶液体系下各种锌的氧化物在溶液中溶液度差规律，进而合成硫化锌中空微米球。由于氧化锌具有各向异性生长特性与无电流取代反应，有学者设计出一套较为合理的合成空空氧化锌管状材料的原位模板法。在制备过程中，氧化锌中空管是利用错算在模板中腐蚀形成的，得到的氧化锌管外径大约在1-2微米之间，然而，壁厚大约在200-300纳米范围内。利用先进的设备我们可以发现氧化锌直径由根部至顶部发生很大的改变，所以，便出现了特殊的锥形管形状。
4.前驱体法合成微纳米金属氧化物
由于碱式碳酸镁具有形成片状结构的特性，因此，有科学家便设计出一套利用碱式碳酸镁而生产等级结构氧化镁前驱体合成方法。首先，我们先制备碱式碳酸镁的前驱体，进而在某一特定温度下有效控制分解前驱体过程，只有这样，才可以生产出等级结构形状的氧化镁。除此之外，由于碳酸镁在溶液中溶解度是非常小的特性，可以将碳酸镁当作反应物，通过离子置换反应，制备出很多种金属氧化物微纳米结构材料。文章中将氧化镁立方体借助离子置换反映，便提出一种离子替代固液反应的方法，这种方法克服传统固液不能对晶体成核和生长进行控制的漏洞。然而，离子置换方法却能够有效控制金属氧化物微纳米材料的形成，与此同时，这也将为其它金属氧化物微纳米结构材料的产生提供一个合理的借鉴。当前，借助碱式碳酸镁特性生产金属氧化物纳米结构是研究的重点课题，碱式碳酸镁在溶液中的生长特性与微溶特性为合成金属氧化物微纳米结构提供了很多选择的可能，这样一来，我们便更容易生产多种形状、尺寸的金属氧化物微纳米材料。
5.结束语
总体来说，对新材料的研究势必会对今后我国社会的发展、经济发展等产生巨大的影响。当前，对微纳米技术的研究在整个材料研究领域占据十分重要的地位。通过不断改进微纳结构制备方法，更有利于人们在原子、分子水平上认识晶体的整个形成过程，不断扩宽对材料性能的深入研究。通过对溶液化学合成法合成金属氧化物微纳米结构，从其结构、生长行为等作为其研究的起点，对化学法合成技术加以完善和补充。我们得出了下述结论，由于反应物与生产物在溶液中的溶液度的不同，利用离子置换法，提出一种制备金属氧化物微纳米材料发方法，以便制备多种形貌与维度的材料。在反应溶液中，因反应物与生产物溶解度有一定差别，这样一来，金属阳离子由最初的溶液状态变为固态，进而利用离子交换反映，便可以得到金属前驱物，再将前驱物燃烧就能够合成金属氧化物微纳米材料。
【参考文献】
［1］陶锋,於孝朋.MnS纳米线阵列上MnS花状球的水热合成[J].无机化学学报,2010(4).
［2］陶宇,王辉.微波辅助法制备形貌可控CeO2纳米材料[J].中国稀土学报,2010(4).
量子力学的现实意义范文4
一、易学自然观
《周易》包括《易经》和《易传》两部分,实际上是上古巫文化化出的符号、周初时期占筮验词集锦和战国末年理性诠释的统合。作为《易传》的十篇释文已经完全脱离卜筮,建立起一套以阴阳为纲阐释变化的理论体系。汉兴,《周易》作为官学传习和研究的对象,被尊称为“五经”之首;汉易已经纳入阴阳五行学说,隋唐时期易学即以其理性向科学领域渗透;进而逐渐形成以符号系统与以阴阳为纲纪相结合的范畴体系和理论结构。
易学对宇宙的基本观点是:阴阳相涵相因、流变会通,构成一个合谐互补的有机整体。
张立文教授在《王船山易学思想略论》〔1-191〕中指出:船山的本体哲学,统体会通于和合。所谓和合者,就是“阴阳未分,二气合一,氤氲太和之真体”。《易传》有言“形而上者谓之道,形而下者谓之器”,作者认定道器是虚实范畴,虚与实的主要差异在于隐与显。“形而上者是隐也”,隐不是无,而是潜在,是形而下所以存在的根据。“形而下者是显也”,指有形质的东西,“即形之成乎物而可见可循者也”。即此可知,显指可见可循的事物和现象,隐指寓于“器”而起作用的现象背后更本质的东西;而隐又不是虚无,“道不虚生,则凡道皆实也”。从而推定道乃实存之体,得出道器交与为体、相涵相因、流变会通的两系统结构论。
道和器的关系究竟如何?就逻辑上讲,“形上者乃形之所自生”,因为凡器皆有形,由“形”逻辑上得出对应于“形下”必然存在着“形上”。就二者的主从关系讲,“当其未形而隐然有不可喻之天则,天以之化”,依此概括二者的关系为:道是器存在的依据;道通过器而表现自己,一切显性的运动变化之因皆源之于道。再就孰先孰后的角度讲,是“理不先而气不后”,二者既不存在先后、本末之别,也就从根本上排除了天理、神创的观念。
张教授立足于人文(兼及自然)阐述问题,认为“王船山道器、气关系,充分体现和贯彻了《周易》和合人文的精神”,本文专门讨论自然而不涉及人文。依据形上学本体哲学,自然界的物理客体应该分两类,即“形之已成乎物”和“未形”,二者的本质区别在于形下之“显”和形上之“隐”。
小结:易学自然观是两系统结构论。从静态角度讲 ,“万物(包括宇宙自身)负阴而抱阳,冲气以为和”;从动态角度讲,“阴变阳,阳变阴,其变无穷”。所谓的易,就是讲阴阳变化之理的学问,即“易以道阴阳”。
二、两种物理学理论
物理学作为一门学术的名称,是从亚里士多德的希腊文着作延续下来的,这个希腊词的意思是探讨自然的秩序和原理的“自然学”,亚氏又称其为自然哲学。大约到18世纪中叶,由于学科内容的分化,自然史和化学从物理学中独立出来,18世纪后半叶法国讨论过留下的物理学意味着什么,结果是把物理学分为一般物理学和特殊物理学。前者指牛顿力学或由《自然哲学的数学原理》导出的以数学描述质点运动的传统,后者包括声、光、电、磁等广泛领域。通常都把这种划分说成是数学科学传统和实验物理学的分离。
1829年,泊松把当时法国物理学的思想倾向归为两类:物理力学和解析力学。他把前者的特征描述为“它的唯一的原理是把一切还原为分子运动,而这些分子是把力的效果从一点传到另一点并保持这些力之平衡作用的核心”,即期望用天体运动的牛顿平方反比定律数学格式,精密地描述宇宙一切现象,称牛顿范式;而后者则强调现象的解析格式,轻视对物理原因进行讨论,称非牛顿范式。1840年以后,牛顿范式的地位被非牛顿范式所取代;与之同时,拉格朗日原理被泊松和哈密顿予以发展,使力学成为完全分析的形式,并且以能量取代力的概念体系。本应该由之意识到“根本不存在纯粹的力学现象,实际上运动总是结合着热和电磁的变化,它们也规定运动”〔2-9〕,从而结束牛顿的“力学神话”,可惜的是西方哲学没有能够为物理学提供合适的自然观,以后的物理学就在迷茫中走了许多弯路。对两种范式的本质差异,一般都视为用几何法还是用解析法的数学问题。
19世文秘站:纪30年代之后,随着实验物理学的成熟,出现了实验物理学和理论物理学之区分;物理学的理论又分原理理论和构造理论两类。前者是先使用分析法在经验中发现自然过程的普遍特征(即原理),然后给出各种过程必须满足的数学形式的判据,比如牛顿力学;后者又叫“假说—演绎”法,即先确立“想象的原理”(即“假说”),然后采用反证法通过由原理导出的结论对原理进行证明,给出的内容与经验所显示的现象吻合得愈多愈一致,特别是能够从假说来预言现象并得到证实,这种构造理论就愈成功。依据这种分类方法,一般都承认17世纪牛顿的《原理》和惠更斯的《论光》就分别代表了原理理论和构造理论。对这两种理论划分的依据主要在于思维方式,即前者采用分析法而后者采用综合法。
三、两类物理客体
牛顿的《原理》和惠更斯的《论光》,从近代物理学奠基开始,两种截然不同的理论分别传承为两种体系,即牛顿范式——原理理论,惠更斯范式——构造理论,其本质差异不在思维方式和数学形式之不同,也不在是采用数学方法还是实验方法之别,而在于研究的客体分属于根本不同的两类。
以质量对物体进行计量,并假定质量都集中在一个质点,以相互传递力的作用描述运动,是牛顿范式的核心观念;非牛顿范式研究的光、热、电、磁等现象,都不能以质量进行计量,最终认识到了这种现象都与“能量”直接相关,并且以能量取代了力学概念体系。
而今首当其冲应该明确的是物理学根本就不直觉研究“物质”,正象无法品尝水果一样,因为二者都是抽象的类概念。物理学只研究质量、能量、电量、时间和空间之间的关系,两种理论的适用范围不同,前者是关于质量系统的理论,后者则适用于能量系统。以往不适当地把能量说成是物质运动的形式(如“能即运动”)〔3-526〕,是产生混乱的肇端。现代物理学已经确认物理客体分两类:宇观上有分立的天球和连续辐射, 微观上分粒子和场,粒子物理学分费米子和玻色子,理论物理学称其为物质粒子和相互作用;物理学理论也分用质量计量和时空描述、用能量计量和位形描述两个系统。“我们首先把宇宙的物质内容分成两个部分:“物质”即诸如夸克、电子和缪介子等粒子,以及“相互作用”诸如引力和电磁力等等”〔4-38〕。当代着名物理学家霍金居然会说出如此不合逻辑的荒唐话,不难看出“物质”这个误用概念带来的混乱是何等严重。
物理客体不能用“物质”这个概念进行抽象和概括,而应该分为质量和能量两个系统,二者的本质差异有3:1、分立和连续;2、有无静质量;3、量传递时物理客体仅只振动而不发生运动方向的位移。确认能量系统存在的依据有5:1、德西特从广义相对论场方程得出没有物质的宇宙时空解;2、无限的(负能电子)海的发现;3、爱因斯坦说:“依据广义相对论没有以太的空间是不可思议的”;4、3K微波背景辐射证明“空间”不空;5、粒子物理学的实验发现,绝大多数粒子为瞬息亿变的动态网络。
“全〖ZZ(〗空间〖ZZ)〗充满着相互作用着的各种不同的场”〔2-387〕,这种分布着某种物理量的空间,不同于经典物理学中作为参量的空间。“场从数学上表述了能量局域性概念”,“是一个具有无穷多自由度的动力系统”〔2-353〕。即此可知,一切自然现象虽表现为质量系统单元个体的运动和变化,动变之因却源于能量系统的作用;而能量系统本身不通过作用于质量系统的效应也根本就无法观测。 物理学早已将物理客体分为弥散态粒子和凝聚态物体,3K微波辐射发现之后,就应该从分类学的角度再增添一种连续态网络;进而将弥散态粒子分为质量子和能量子,如此一来,物理世界图象就会变得非常清晰。
物理客体分物体、粒子、网络三类,分别用质量、电量(或荷质比)、能量计量;人类生活的现实世界属于质量系统(从天球到原子乃至质子、电子),能量系统则是一切运动变化的动力之源;所有的共振态、复合态粒子均属于能量系统的动态网络,只有那些稳定的能量子才有现实意义;不同能量子的有序组合构成信息(从质量系统讲,传递信息必须有载体,而对能量系统,信息和载体则合而为一,于此无暇展开讨论),可以用于操作质量系统的变化和存储一切自然现象。
小结:物理客体分两个系统三种态。质量系统和能量系统确实属于“负阴而抱阳,冲气以为和”的状态;作为两系统“中介”的弥散态,是演绎世间万象的“大舞台”;何以产生质量和电量,是现实世界存在的最根本机制。
四、时间和空间
无论哲学还是物理学,时间和空间都是一对非常重要的范畴,同时又是亘古至今争论最多直到今天还没有取得共识的两个概念。16世纪之前,基本上没有留下多少值得关注的重要论点;牛顿为了创立完整的力学体系,不得不提出人类历史上第一个时空构架。他认为物质是在绝对空间中运动,时间不跟任何物质对象相关、自身等速地在那里流;时间和空间各自独立互不相关。亦即是说时间和空间仅只是描述运动的参量。
现代物理学的发现则是:“广义相对论用空时结构的几何性质来表示引力场”〔2-328〕,场不但“是某种物理量的空间分布”,还是“一个具有无穷多自由度的动力系统”〔2-353〕。很显然,时空结构应该被理解为改变物体或带电粒子运动状态的作用量。
依据质能两系统结构论看待,即使在牛顿力学体系中,时空结构也是作用量而不是描述运动的参量。比如牛顿力学的第一号自然力——重力G=mg,如果没有g作用于m,物体就不会自由下落,很显然g是使m自由下落的作用量。如果用电磁作用相类比,g可以被称为引力场强,其作用效应跟电场作用于电量没什么两样。自从发现了动量和能量守恒之后,牛顿力学方程基本上已经不再使用,足以说明牛顿力学非常片面,能够沟通三个领域最基本的物理量只有动量和动能,根本就不需要力这个概念。
时间和空间究竟指什么?答曰:二者分别是对能量系统单元个体持续性和广延性的计量,恰如用质量计量物体、用电量计量带电粒子那样。
“空间一时间未必是一种可以认为离开物理实在的实际客体而独立存在的东西。物理客体不是在空间之中,而是这些客体有着空间的广延性”〔5-112〕。爱因斯坦如果对中国古典哲学稍有理解,就会再说一句:这些客体还有着时间的持续性。这种“物理实在的实际客体”即指能量系统而言。
能量系统虽是连续态,探究其具体作用时却需要量子化。假定其最小单元为h,由ε=hν=h/T可知,只要测出周期T,即可以知道具体的能量值,同理测出波长即可知动量。故而可以说时间和空间是对能量系统两种属性的计量。
董光璧教授猜想对于不同的相互作用,应该“各有其时空结构”,是有道理的。用于电动力学的时空结构已经非常成功,“对于电磁相互作用,相对论提供的时空结构和量子论提供的能量结构,既在逻辑上自洽又与经验相符”〔2-429〕;而对于质量,发挥作用的时空结构有ι2t -2和ιt -1两种,对行星的运行则有R3/T2=K。
小结:时空不是独立的存在,而是用于计量能量系统属性的概念构架。对于物体或带电粒子,不同的时空结构作用于质量和电量可得能量和动量;对于能量系统,只需要用T和λ对基本单元个体计量,即是能量和动量。
五、两种运动
讨论过物理学不应该使用“物质”这个哲学范畴,明确了物理客体分质量、能量两个系统,确立了质量、电量、能量和时空是基本的物理量,并且弄清了时(T)空(λ)可以直接作为计量能量和动量的基本量,不同时空结构又分别是驱动质量或电量的基本作用量之后,还应该讨论一下运动形式问题。
亚里士多德很早就提出自然运动和强迫运动区分之必要,物理学界至今都没有认真对待。所谓自然运动,应该是不受人的干预,不准附加任何人为条件的运动,比如自由落体、自组织系统的变化和行星运转等(下文称绝对运动);所谓的强迫运动当指人为增添了特设条件的运动,比如将物体抬高、摆钟和日常生活中经常发生的许多运动。
牛顿力学除自由落体之外,几乎都有附加条件,将运动定义为一个物体对另一个物体的位移,运动的基点建立在物体对物体的作用(即力)之上,并将物体看作一个质点等,基本上都属于质量系统的相对运动。现代物理学发现的因果关系被破坏,基本上都产生于对绝对运动和相对运动的作用机制之混淆。
“一个钟所处的引力势越低(深),它走得越慢,而那里发出的光在引力势较高处去接收就会发生红移”〔5-92〕,亦即是说原子钟在那里发出的光频率较小,周期变大。如果是摆钟,依据T=2πL/g,由于g变大,周期就必然变小。两种钟的结果居然完全相反,基于什么原因呢?这就恰好能够说明相对运动和绝对运动的作用机制不同,显示的结果就必然会适得其反。由于原子钟的频率直接决定于能量子的频率,属于绝对运动;而摆钟的周期则由作用量g与弹性势的平衡决定,属于相对运动,g变大时相对而言等于固定不变的弹性势变小,故而钟的周期亦随之变小。 “量子理论和每一种合理的真实世界观念都冲突”〔6-127〕;“量子力学改变了古典物理学的因果观和实在论”〔2-328〕。这些观念产生于发现了绝对运动和相对运动效果迥异,感到困惑的原因是没有树立起时间和空间“不再是事件在其中发生的被动的背景”,“相反的,它们现在成为动力学的量”〔4-53〕,根源在于没有突破“物质”一元论的樊篱。
问起广义相对论场方程的意义,通常的回答是:“物质和能量要使时空向其自身弯曲”〔4-60〕,反过来弯曲时空的曲率又决定着物体运动的路径。这种表述本来存在一个因果互易的逻辑循环,只需要将误用概念“物质”去掉,就变成了非常明晰的单因(能量)决定单果(质量运动路径)的关系。再如“势函数V表示质量系统对空间任意点的引力作用”〔2-361〕,实质上则是势函数表示任意时空点对质量的趋动作用。作用和被作用的因果关系弄颠倒的原因,许多都出在用相对运动的观念去解释绝对运动;产生这种观念的根源又非常久远和牢固,先是哲学上把物质说成第一性,继而近代科学一开始就决定只研究属于第一性的质量和重量,外加担心宗教神学找麻烦,所有物理学理论就都必须把物质或质量说成是运动变化的起因。依据两系统结构论,动因仅来源于能量系统。
宇观上的星体都是绝对运动,很早很早之前就受到许多哲人的关注,他们的不少观点由于跟相对运动的理论不合,都受到了冷遇。欧拉认为“一切物理过程都是以太与物质相互作用的结果”〔2-180〕,欧多克斯认为“日、月和行星分别固定在想象的匀速转动的天球上,星体本身不动,它们随着天球运动”〔2-51〕,笛 卡尔的观点更明确:“宇宙空间充满媒质的旋涡运动,天体被媒质的旋涡推动”〔2-145〕;最直观形象的描述莫过于那个阴阳互动的太极图,那是华夏先民无数代人仰观俯察智慧的结晶。天空中所有星系或星系团无不都是一个涡旋,其中不少涡旋的中心根本就找不到质量(被称为质量丢失的暗物质)。很显然这些涡旋都是能量积累形成的畸变时空,那些特定的R3/2=K的不同旋线上,都可能会有星体在做自然运动,根本就不需要什么引力作为向心力,自然也就没有必要去找切线力的源。
易学中虽说没有“自组织”这个词,王船山却早就讲清了自组织的作用机制。“阳变阴合,乘机而为动静”,“二气之动,交感而生,凝滞而成物我之万象”,如果将质量子和能量子类比为阴阳,这种说法还满有道理的。
小结:运动有相对和绝对之别。因果关系被破坏的原因大都生之于用相对运动的理论去解释绝对运动,根源在于物质一元论不能作为物理学的哲学基础。
六、唯物宇宙观
科学思想作为文化的一部分,在相当长的时间内世界各地都是沿着自己的传统在发展;从16世纪开始,随着西方殖民主义的掠夺,希腊传统的科学逐渐传播到世界各地。如今所说的近代科学,主要指希腊科学传统的扩展,其间也不乏阿拉伯、中国和印度等地科学成果的积累。物理学思想的发展在很大程度上跟古希腊哲学有着非常密切的关系,古希腊哲学的自然观主张人与自然分离。
在古希腊文化传统中,从公元1世纪基督教创立开始,就出现了理性和信仰、哲学和神学的纷争,科学思想的发展亦被打上深深的烙印。基督教成为国教之后,“知识服从信仰”成为教会的基本准则之一,于是就有人提出“学问来源于经验”与之抗衡。
基督教创立不太久,某些护教派发现那些愚昧贫乏的教义抵抗不住古希腊、罗马文化,特别是哲学,就开始从古希腊、罗马哲学中寻找为教义辩护的依据,从而发展出貌似科学的神学,进而宣布真正的哲学和真正的宗教是同一的和信仰先于理性的原则。中世纪的欧洲几乎一切学术都在宗教神学的桎梏之下,自然科学也不例外,布鲁诺被活活烧死,伽利略遭受终生监禁,都因为他们的理论对神学不利。
唯物主义宇宙观针对信仰先于理性提出物质第一性、意识第二性,自然科学总算找到了哲学基础。由于近代科学确定只研究属于第一性的质量和重量,而不研究与感觉有关的第二性,即把意识范畴留给宗教,总算争得了一席之地。当我们立足于现代科学的成果和困惑,去反思物理学发展的历史时发现,把物质和意识的关系视为全部、特别是近代哲学重大基本问题的唯物主义哲学,根本就不能作为物理学的理论基础。为了从神学桎梏下挣脱出来,选择第一性、第二性之分的哲学虽说必要,终归总逃不掉为临时应付而“举债”付出更高的代价。
物质和意识对立,对立的双方是自然和人,这是古希腊自然与人分离自然观的延续。这种哲学适用的范围应该是人天系统,即探讨的中心课题是人与自然的关系;而物理学则属于纯客观地探讨自然界的秩序和原理的学问,亦即是说它只研究物质和物质之间的联系、相互作用和运动变化规律等问题,丝毫不涉及物质与意识关系的内容。故而我们认为,唯物主义宇宙观虽说使物理学摆脱了宗教神学的束缚,而成为一门独立的学科,却不能做为物理学的哲学基础。
自然界是一个有机整体,要探讨其运动变化的规律,就不应该将所有的物理客体用“物质”一个概念概括。因为变化只能发生在至少两种客体之间,如MN和NM;而MM则是永远无法观测的。
量子力学的现实意义范文5
关键词：流密码；分组结构；数据冗余；有限域GF（ ）
中图分类号：TP309.7 文献标识码 A 文章编号：2095-2163（2014）02-
An Algorithm of Stream Cryptography based on GF（ ）
SHU Jingchen，ZHANG Zhijia，ZHANG Dan
（School of Software， Shenyang University of Technology， Shenyang Liaoning， 110870， China）
Abstract： In order to satisfy the needs of security and efficiency of cryptography， this paper designed an algorithm， which is based on stream cipher. The minimum length of data processing is 128 bits and length of each grouping key is 560 bits. The plaintext data is mixed with invalid information in the process of encrypted， expands ciphertext data and effectively prevented hidden dangers that specific data brings. Encryption and decryption algorithm have a lot similarities in structure， which are easy to be implemented in parallel computing and hardware. Depending on the way to generate true-random number generator and pseudo-random number generator， different optimization algorithms are given to reduce storage costs.
Key words： Stream Cryptography；Block Structure；Data Redundancy；Finite Field GF（ ）
0引 言
密码学是信息安全技术的核心，主要由密码编码技术和密码分析技术两个分支组成[1]。密码学是在编码与破译的对抗实践中逐步发展起来的，并随着先进科学技术的应用，已日渐成为一门综合性的尖端技术科学。密码学是一门交叉学科，集语言学、数学、电子学、声学、信息论、计算机科学以及通信与信息系统等多学科于一体，涉及的内容非常广泛[2]。密码是通信双方按约定的法则进行信息特殊变换的一种重要保密手段。早期密码仅是对文字或数字进行加、解密变换，随着通信技术的发展，对语音、图像、数据等都可实施加、解密变换。现今信息网络的普及，给人们带来高效信息共享便利的同时，也带来了安全隐患，所以当今各国对密码学的编码和分析研究均表现了浓厚的兴趣，并给予了高度的重视。除了能够保证信息的机密性，密码技术还能完成数字签名、身份验证、系统安全等高级功能，从而在提供了安全性的同时又保证了信息的完整性[3]。
密码学理论主要有三大体制，即基于数学的公钥密码、对称密码和基于量子力学的量子密码[4]。从密码学的发展史来看，密码学经历了传统密码学和现代密码学两个阶段。现代密码学是建立在精确的安全假设基础上，通过使用安全证明的方法，可证明方案已达到精确陈述的安全要求。现代密码学的一个发展分支即是理论密码学，这一分支为现代密码学提供了理论基础和基本原则[5]。下面即对密码学理论的三大体质进行逐一地分析和阐述。
公钥密码体制主要有两类，一类基于大整数因式分解，另一类基于离散对数[6]。在公钥密码体制中，基于大整数因式分解的RSA应用最为广泛，是目前最有影响力的公钥密码。由于RSA基于一个简单的数论事实且又能抵抗已知的所有密码攻击，因而得到了广泛的应用。随着科学技术的发展，分解大整数的能力日益增强，768位模长的RSA密码体制已经面临威胁，而要保证RSA的安全性就要相应地增加模长。但是分组长度太大，密钥产生的运算代价会很高，由此而导致加密速度将比DES等传统密码的速度低得多，所以RSA只适用于较小文件[7]。
对称密码体制是密码算法的重要组成部分，不仅可用于数据加密，也可用于消息的认证。根据对明文消息加密方式的不同，对称密码可以分为分组密码和流密码两种，并广泛应用于商业和军事系统中[8]。关于分组密码分析的方法中最具影响的两个攻击方法就是差分分析和线性分析。在密码的破译方面，国内外的研究工作则主要集中在积分分析、功耗分析和代数攻击的方法上[9]。
流密码的分析和设计在军事和外交保密通信中有着重要价值，流密码的设计基本上都是保密的，国内外少有专门论述流密码学的著作，公开的文献也不多。尽管如此，由于流密码具有长度可灵活变化以及运算速度快等优点，业已成为国际密码应用的主流，其中基于伪随机序列的流密码则是当今最通用的密码系统[10]。
本文提出的基于GF（ ）的流密码借鉴了分组密码结构化明显及流密码加密速度快的特点，在现有算法的基础上加以改进，通过混入部分无效信息、有限域运算等方式增强了密文的安全性。该算法具有较强并行计算能力，易于软硬件实现。由于此技术的密钥空间庞大且运算简单，所以能对大文件进行快速加密，适用于数据传输及安全认证等方面。
1研究内容
本算法基于流密码体制进行设计，借鉴分组加密的处理结构，每次可处理256位数据，有较高的加解密速率，在64位机上的算法效率可达948KB/S。密钥可由伪随机数发生器和真随机发生器两种方式产生。使用伪随机数发生器产生密钥时只需存储种子，而且占用空间也很小。然而使用真随机数发生器产生密钥时却需要较大的存储空间，本算法对其存储进行了优化设计。算法还提供了对特殊数据处理的解决方案，能有效避免明文在全0、全1状态下所带来的安全隐患。每次分组密钥为560位，由三种密钥构成，分别实现了有限域运算、矩阵混淆以及异或操作的功能。在数据加密的过程中向明文混入无效信息，扩充密文数据量。算法加解密结构具有很大的相似性，因此代码实现简单，且易于开展并行计算。
2密码结构设计
2.1设计思路
在流密码体制中，产生密钥有两种方式。一种是基于物理信息的真随机数发生器，一种是基于数学函数的伪随机数发生器。本算法同时适用于两种密钥发生器，并对真随机发生器产生的密钥进行压缩。目前常用伪随机数发生器来生成易于保存的非主观的密钥[11]。根据伪随机数的性质，不同的种子将生成不同的随机序列。传统密码学是通过置换等方式改变位置，不能从根本上解决数据安全问题，而利用GF（ ）上的有限域计算则能提供更高级别的安全保障。同时，在数据的处理方面，进一步加入了与明文等长的冗余信息，数据量扩充一倍。
2.1.1 加解密流程
明文字节流进入处理机后，首先，与等长的随机二进制数据进行隔位混入；其次，对其进行GF（ ）上的乘法模运算；再次，写入矩阵进行混淆；最后，对前几阶段处理后的数据进行异或操作，实现对数据的三次加密。
解密是加密的逆序操作，首先，对密文先进行异或操作；其次，写入矩阵进行数据还原；再次，通过计算GF（ ）上的乘法逆元还原数据；最后，去除混入的随机二进制数。
2.1.2 密钥组成
系统共分为三种密钥，分别负责三种加密方式，均有不同的种子，这些种子分别是U1、U2、U3密钥。每次分组处理时密钥长度为560位，共分为3组，U1密钥（GF（ ）密钥，256位）对数据进行多项式模运算，U2密钥（矩阵混淆密钥，48位）对数据进行矩阵列混淆，U3密钥（异或密钥，256位）与256位数据进行异或。
2. 2无效信息混入
明文数据流进入密码系统后，每次分组128位获取，每隔一位插入一个随机二进制数。每次数据分组处理完成后，数据长度由128位扩展至256位，数据量扩大了1倍。由于伪随机数概率分布的稳定性，此时倘若无效信息是通过这种方式产生的，就能有效避免全0、全1等特殊数据的出现。
2.3在GF（ ）上的模运算
GF（ ）在现代密码学中有重要的意义，其计算原理是基于多项式有限域运算。在GF（ ）上进行的乘法模运算是封闭的，不会超出数据的取值范围。GF（ ）具有较高的生成效率，但不能对整字节进行计算。GF（ ） 能计算整字节数据，但由于其最大素数为251，不能在 范围内取值，造成空间浪费[12]。考虑到后者的整字节处理能力，本算法选用GF（ ）有限域进行计算。
无效信息混入处理后的数据按1字节分段，然后对其进行乘法模运算。式（1）中T为U1密钥，P为经无效信息混入处理后的1字节二进制数据。
本文定义‘ ’符号为连接符，且数据右为高位，密钥左为高位。
， （1）
2.3.1 加密
加密进行最高次为8的乘法模运算，既约多项式为：
根据密钥计算和明文G（x）和F（X）：
对两函数求积并进行模运算，如式（2）所示：
（2）
将 拆分为二进制形式即为通过GF（ ）运算后加密的结果。
2.3.2 解密
利用扩展欧几里得算法可求出在GF（ ）上的乘法模运算逆元 。对相同次幂的系数进行异或，那么
（3）
即为解密后的数据[13]。
2.4矩阵混淆
本部分对U1密钥处理后的数据进行二次加工，数据按行方向写入矩阵，通过行位移后，利用16位全排列对矩阵进行列置换。
2.4.1 矩阵混淆加密
定义一个 的矩阵，将数据利用矩阵进行混淆。经过无效信息混入处理后的数据从128位扩增至256位，将其倒序按行方向写入矩阵，随后对第 行数据进行左移 位操作，处理后结果如图1所示（ 表示行， 表示列）。
图1 混淆矩阵
Fig.1 Chaotic matrix
倒序写入将不同分组的数据顺序打乱，行位移和列读取的混淆方式使每个分组中的数据从字节级别分散开。 为矩阵混淆密钥（U2密钥）， 为加密后的数据，具体操作方式遵循下列公式：
（4）
（5）
2.4.2 矩阵混淆解密
解密过程与加密相似，是加密的逆序。 为矩阵混淆密钥（U2密钥）， 为密文数据，密钥和明文的定义如下：
（6）
（7）
定义 为数据中间量，利用映射关系还原矩阵的列混淆，那么（ 表示矩阵中 行第 个元素）：
（8）
T为未经过行位移的数据。对第 行数据进行右移 位操作，完成了矩阵的还原。然后，再按行读取即完成了二位矩阵至一维向量的转换。
2.4.3 矩阵混淆密钥的产生
事实上，矩阵混淆密钥是16位数的全排列，每位均不同。本算法利用递减进制位法生成全排列序列，需借助递降辅助序列 [14]。规定
（9）
（10）
令 初值取15，每次取 ，进行 赋值，为一次操作。每次操作后， 值减1，至 为0止，快速生成了16位数的一种全排列，即为矩阵混淆密钥U2。
2.4.2 矩阵混淆密钥的压缩
使用真随机数产生密钥时，若直接存储将占用8字节，由于本算法密钥量大，需对其进行压缩。16！=20 922 789 888 000 小于248=281 474 976 710 656 ，因此可将排列数进行散列后存储在6字节空间内[15]。其中全排列
与常进制数相似，变进制数第 位的位权为 ，且满 进1[16]。可利用变进制计数法进行散列，其位权值为：
（11）
规定 是 的个数，将变进制数转为10进制数：
（12）
即为压缩后的矩阵混淆密钥U2，与直接存储相比，每个分组节省了2字节空间。
2.4.5 矩阵混淆密钥的解压
将 按权值展开后，得
（13）
那么逆序数 可得。解压过程同样需要借助递降辅助序列，设 初始值为15，每次进行 操作。每次操作后 高位数值逐次向低位补齐，经过15次操作，解压得到完整的矩阵混淆密钥。
算法如下：
for i 15 to 0 do
S[ i ] T[ Q[ i ] ]
for j Q[i] to i-1 do
T[ j ] T[ j + 1 ]
2.5异或处理
由于模运算无法生成251以上的数据，存在不安全因素。为此，对数据进行异或处理可使数据具有更高的安全性。这一部分对数据进行第三次加密，密钥为U3，密钥长度与数据长度相等。加密前数据为 ，那么加密后的数据 按如下公式计算：
（14）
解密只需将密文与密钥进行按位异或即可，公式如下：
（15）
2.6安全性分析
流密码结构因其具有较高的安全性，一直应用于军事系统中。本算法的安全性完全基于密钥安全，每次分组处理的密钥长为560位。其中256位为GF（ ）密钥，48位为矩阵混淆密钥，256位即为异或密钥。在加密与处理过程中混入了无效信息，数据量扩大1倍，杜绝了全0、全1事件的出现，在此基础上又进行了GF（ ）上的计算，使得密码系统具有较大的不稳定性，导致数据每改变一位，明文改变多位。
2.7效率分析
算法支持多线程编程，但使用单线程编程便于测算算法效率。经过对10MB大小的数据进行1 000次测试发现，得到的加密和解密时间非常相近。但当采用不同位宽生成伪随机数时，代码效率会有较大的差异。算法速率与伪随机数发生器位宽的关系如表1所示。
虽然算法位宽的增加，会使得算法效率提升，但算法效率不会无休止地面、增长。随着位宽的增加，其增长速率表现出递减的趋势。随机数位宽的扩大会减少随机数产生的次数，但同时也会增加数据拆分等相关工作的运算代价，由此造成的效率降低会更明显于随机数计算次数减少所带来的好处。本算法的结构化明显、原理简单，因而代码实现容易。在数据处理过程中，向明文添加冗余信息，能有效避免特殊值产生的不安全因素，增强了密文的安全性。
3结束语
该文设计了一款基于GF（ ）的流密码算法，能够满足密码学安全领域对安全性和加密速度的需求，具有一定的现实意义。该设计以流密码体制为理论基础，提出了无效信息混入的概念，结合了有限域封闭运算、矩阵混淆和异或的三种加密方式。这种设计思想既适合在软、硬件上高速实现，又能满足密码学安全应用的需求。
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量子力学的现实意义范文6
【正文】
1 地学哲学建立的必要性
1.1 问题的提出
哲学是一种以抽象的原理、范畴等逻辑形式来反映事物运动的最一般规律的知识体系，它表现着人类认识所达到的最高成果。地学哲学作为科学哲学的一个分支，它研究的应当是地球运动的最一般规律、人类对地球运动认识的最一般规律，以及地球科学与社会相互作用的最一般规律。从研究领域上说，科学技术哲学（自然辩证法）比哲学原理低一个层次，地学哲学又比科学技术哲学低一个层次，在学科分类中，它属于第三级学科。
自70年代末科学技术哲学在中国复兴以来，它自身及其各个分支学科（包括地学哲学）都得到了长足发展，其中，地学哲学的研究以队伍实力雄厚并以得到强有力的行政和社会支持而显得格外蓬勃。尽管如此，关于地学哲学的存在根据问题仍然没有完全解决。一些学者认为，地学哲学实际上是哲学原理在地学研究中的应用，作为问题讨论是可以的，但作为一门学科，理由不够；另一些学者甚至就根本否认“地球科学”这一名称，他们认为，所谓“地球科学”实际上是一个模糊概念，研究地球运动只有从各个不同侧面、不同层次才能弄清楚其微观机理，如果笼统地谈地球运动规律研究，实际上什么也说不清。
对于上述疑问，首先应当解决“地球科学”是否存在的问题？因为“地球科学”毕竟是“皮”，而地学哲学则是“毛”，若“皮”之不存，则“毛”将焉附？
1.2 地球科学存在的根据
在遥远的古代，无论是西方还是中国，人们关于地球的知识都是笼统的和直观的，
这些认识在古代希腊有《气象论》（亚里士多德Aristoteles）、《博物学》（大普林尼Gaius Plinius Secundus）、《地理概论》（埃拉托色尼Eratosthenes）等；在古代中国有《山海经》、《禹贡》、《汉书·地理志》、《准南子》、《水经注》（郦道元）、《梦溪笔谈》（沈括）等，它们的共同缺点是感性色彩强烈和猜测性明显。
近代分析科学的兴起在人对自然的认识上产生了一个飞跃，一般说来，为了深入了解自然界的规律，不能不从细节入手，先把事物活生生的联系割断，分门别类地对微观机理展开研究，这样虽然取得了辉煌的成就，但也走向了另一个极端，即形成了僵化孤立的思想方法，限制了对自然界的系统把握。著名的法国数学家团体“布尔巴基”在谈到数学界的这种不幸时说过：“有许多数学家置身数学的各个小角落，他们也没有尽量从那里走出来，就不仅完全忽视不涉及他们所研究的科目的东西，而且甚至无法理解远离他们专业的同行们的语言和术语”。〔1〕上述弊病不仅在数学领域，而且是在各个领域都共同存在的。早在19世纪恩格斯就批评过：“18世纪上半叶的自然科学在知识上，甚至在材料的整理上是这样地高于希腊古代，它在观念地掌握这些材料方面，在一般的自然观上却是这样地低于希腊古代。”〔2〕事实上， 当时在天体演化方面从而在僵化的自然观上打开第一个缺口的，就并不是自然科学家，而是哲学家康德。这样说并不意味着不具备专业知识也可以取得成就，而是说仅具备专业知识，而不具备广博的知识和哲学素养，至少将可能在成就上受到很大限制。
从19世纪下半叶起，自然科学出现了整体化趋势：一方面，学科越分越细，分支学科如雨后春笋般涌现；另一方面，学科之间又相互渗透、融合、产生了大量的边缘科学、交叉科学，并产生了横断科学和综合科学，科学界出现了针对同一对象开展多学科协同研究的局面。
地球研究在自然科学整体化发展趋势中是一个典型。地球这个对象与物理学、化学、生物学研究的对象有很大不同，它不仅本身就包含各种运动形式，而且无论在空间上还是在时间上都很难直接把握，因此，观察方法以及历史和逻辑的方法，在地球研究中一直居于主导地位。在一个很长的历史时期内，由于有关地球的研究被肢解为一系列壁垒森严的学科，不少认识往往往囿于一得之思和一孔之见，表现出很大的局限性和片面性，很多学术之争都是由于各执一端（例如关于地球演化的“水成说”与“火成说”，“渐进论”与“灾变论”等）引起的。尽管各种带有局限性的假说论争的结果总会导致认识的深入，但很显然，如果各个领域的科学工作者能够有意识地填平专业之间人为掘出的鸿沟，完全可以避免大量时间和精力的无谓消耗。随着对地球认识的深化，这种迫切性已经出现。最强劲的推动来自板块学说的诞生，板块学说是关于地球图景的大革命，其意义可与物理学中的相对论和量子力学相比。板块运动是地球整体运动的表现，一方面它自身提出了牵涉陆地、海洋、表层、深层，生物、非生物，区域、全球，地球、外星等的多个学科、多种手段开展综合研究的客观需要，非如此便不可能取得成效。另一方面，即使是对那些工作在具体的局部领域的科学技术人员来说，也必须以整体运动为工作背景，否则就可能陷入片面认识。加拿大地质学家 J. T.威尔逊（Wilson）说过：“在现代地学革命中，贡献最大的地球科学家，一般都具备两个共同的特点：渊博的教育素养（包括熟练地掌握物理学知识）和对全球问题产生浓厚兴趣，而不是限于对一个小区域的研究。”〔3〕
有关地球的科学研究整体化的另一个推动来自人类生态学的诞生。“人类生态学”这个名词是美国地理学家H.巴洛斯（Barrows ）在1923年提出的。他认为地理学应致力于研究人类的生态，或人类对环境的适应。地理学应当有一个统一的课题，以便把地理学研究联成整体，人类生态学研究的就是这样的统一课题。20世纪70年代之后，人类生态学的论著纷纷问世，绝大多数论著认为，人类生态学是一门不仅包括多门自然科学，而且牵涉社会科学和哲学的大跨度的综合性学科，它的任务是解决当代人类面临的人口、食物、资源和环境等全球性问题。当代人类活动程度之剧烈，已经使地表各圈层的变化大大超过了自然过程本身的变化。这种态势造成了两方面的效应：一方面，各门与地球有关的学科都不能不研究人类活动的影响，采纳人类生态学的思想和方法；另一方面，人类生态学又成为与地球有关的各门学科由此达彼的桥梁。
至少从以上两个方面可见，有关地球的科学研究已经越来越难以分割，所谓“地球科学”实际上属于美国科学家D. 普赖斯（Price））在1963年提出的“大科学（Big Science）”，是一类科学的总称， 这类科学是通过研究课题的协作来进行联系的。
1.3 地学哲学存在的根据
科学的整体化发展呈现出一种仿佛向古代科学回归的局面。古代科学是笼统直观的，这就是许多在各专业钻研很深的科学工作者对科学的整体化趋势难以理解的主要原因，但也正因为如此，才更需要提倡专业人员学习哲学。辩证法认为，如同别的事物一样，科学的发展也总是经过否定之否定过程呈螺旋式上升的。科学的这种回归是自然观在更高层次上的复归，是在对微观机理有了深入剖析的基础上产生的对事物的总体把握，而不是倒退。
在这种整体化形势下，每个科学工作者实际上都面临着适者生存的选择。适应科学的整体化发展绝不是要科学工作者放弃自己的专业，而主要应当提高理论思维能力，所谓理论思维主要是指哲学思维。恩格斯对此说过：“经验自然科学积累了如此庞大数量的确实的知识材料，以致在每一个研究领域中有系统地和依据其内在联系把这些材料加以整理的必要，就简直成为不可避免的。建立各个知识领域互相间的正确联系，也同样成为不可避免的。因此，自然科学便走进了理论的领域，而在这里经验的方法就不中用了，在这里只有理论思维才能有所帮助。但理论思维仅仅作为一种能力才具有天生就有的性质。这种能力必须加以发展和训练，而为了给以这种训练，除了学习以往的哲学，直到现在还没有别的手段。”〔4〕如果说物理学、化学、 生物学等学科尚且需要运用理论思维来指导实验和提炼实证材料的话，那么对地球科学这种难以通过实验来揭示研究对象规律的科学来说，理论思维就更有特殊的意义，脱离理论思维，恐怕就只能陷于瞎子摸象的被动境地。所以，不仅地球科学的存在是有根据的，而且地学哲学的存在也是有根据的。
2 地学哲学的范畴问题
2.1 地学哲学应当有自己特有的范畴
地学哲学作为一门学科独立存在，社会需要只是一个必要条件而不是充分条件。一门学科的建立，除了要有明确的研究对象之外，还应当有它自己特有的范畴。科学的最高成果是概念。一门科学的最基本的逻辑概念就是它的范畴，范畴是人们用来反映、概括和把握客观世界时所使用的最普遍的本质概念。由一系列概念、范畴构成的理论体系的形成，是科学成熟的重要标志。
在辩证唯物主义哲学中，范畴大体上可分为三个层次。第一个层次是一般的哲学范畴，例如物质和精神、运动和静止、时间和空间、对立性和统一性、质和量、肯定和否定、必然和偶然、可能和现实、内容和形式、现象和本质、原因和结果、特殊和一般等。它们是人们对世界总过程认识之网的纽结，是最高的哲学范畴。第二个层次是历史唯物主义、辩证逻辑和科学技术哲学（自然辩证法）的范畴，它们分别是对人类社会的历史和现状、辩证思维和自然界三个领域认识之网的纽结，例如历史唯物主义有社会存和社会意识、生产力和生产关系、经济基础和上层建筑等。科学技术哲学有结构和功能、对称和非对称、连续和间断、可逆和不可逆、简单性和复杂性、渐变和突变、精确性和模糊性等。一般的哲学范畴都适合这三个领域，但并不能代替这三个领域自己的范畴。如果缺乏第二个层次的范畴，对这些领域的认识就将显得空洞和僵硬。
在科学技术哲学层次以下的各门科学哲学，例如物理学哲学、化学哲学、生物学哲学、天文学哲学，地学哲学是否独立存在，这是一个目前尚有争议的问题，也是一个很难解决的问题，问题的关键在于其范畴较难确立。这个层次紧紧夹挤在具体科学和科学技术哲学之间，能上升到哲学的范畴几乎已被科技哲学所抽取，可提炼的“资源”已十分稀缺。有的学者采取把科技哲学中适合于地学哲学的范畴“移植”到地学哲学中的办法，以解决地学哲学的范畴问题，这样当然能说明不少地学哲学问题，但它毕竟还只是一种应用，缺乏对地学领域特殊规律的更深刻、更生动的反映。可以设想，在社会历史领域，如果没有历史唯物主义范畴，单凭辩证唯物主义范畴来把握，确实也可以说明一些问题，但社会发展规律就不会揭示得那么充分。
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2.2 地学哲学范畴探讨
从目前来看，地学哲学可以确立以下4对范畴：
（1）现实图景与反演图景
现实图景是人们根据所获取的关于地球的实证材料以及目前掌握的影响地球运动的作用所得到的对地球现今运动状态的反映，是与经验世界比较接近的、比较确定的理性认识；反演图景是对地球发展变化历史的考证，是人们通过逻辑推理对所掌握实证材料作出的追溯性解释，是与经验世界比较远离的、猜测性较强的理性认识。由于地学研究对象的特殊性质，客体的运动很难通过受控性实验进行直接地把握，因而必须站在已有事实的基础上，充分展开思维之翼自由翱翔，对现存事实形成的历史过程进行大胆推测、提出假说，对实证材料作出说明，以揭示地球运动的规律。所以，现实图景和反演图景是地学研究中带普遍性的最基本的概念。
现实图景与反演图景是与时间有关的一对范畴。这对范畴与哲学原理中的原因和结果有密切联系，但又不能用原因和结果来取代。原因和结果是反映运动过程中前后相继事物之间的相互制约、相互依存关系的一对范畴。但在地学中，由于空间广大和时间久远，现实材料永远是不完备的，用这种不完备的材料去重新塑造演化过程，永远具有以偏概全的的性质。也就是说，人们总是在使用部分结果，来推测着地球变化的全部动因。从另一方面说，由于历史过程中的不可避免的偶然性因素的作用，现今正对地球演化发生作用的因素并不一定能产生它在远古时代所能产生的结果。“灾变论”在现代的复兴说明，即使我们能完备掌握现今所有的地质资料，也由于某种不可逆性规律，使得我们只能不断逼近而无法完全重现地球的演化。这是对以今论古的“均变论”的严重动摇。
20世纪初，量子力学的诞生动摇了反映单一因果关系的拉普拉斯（Laplace）决定论，代之而起的是反映多因果关系的统计决定论。 这既是自然图景的大革命，也是科学思想方法的大革命。目前一场类似的革命正在地学领域兴起，这场革命把“现实图景”与“反演图景”作为最基本的逻辑概念从地学中提升了出来，反映出地学认识中具有一般意义的多因果关系。现实图景是反演图景的基础。反演图景是现实图景的深化，引导现实图景向前发展。但现实图景也不是消极被动的，随着人的认识的拓展，总会有新的事实被发现，从而形成新的现实图景，并会对已有反演图景提出挑战，甚至推翻已有的反演图景，致使新的反演图景诞生。例如地质学中的“水成论”与“火成论”之争，就是这样的过程。
（2）表层认识与深层认识
“表层认识”指人们根据直接从地球表层获得的感性材料，通过抽象思维所得到的对地球表层运动规律的认识；这是与经验世界比较接近的、比较确定的理性认识。深层认识是人们根据来自地球深层的信息，通过逻辑推理所得到的对地球深层运动规律的认识，这是与经验世界比较远离的、富有推测性的理性认识。表层认识和深层认识是与空间有关的一对范畴。在地学研究中一直有着两大障碍：一是地球外部的广大，二是地球内部的深邃。现在由于航天科学技术的发展，外部的广大已越来越不是认识的障碍。但受技术手段所限制，内部的深邃仍然是探测的壁垒。
地球表层的运动在很大程度上是依托深层运动进行的，但对深层运动的了解一般都从对表层运动的认识入手。表层认识的深化有赖于深层认识的发展，而表层认识深化之后，又会导致新事实的发现并与已有的深层认识发生矛盾，推动人们从深层上对新的事实作出解释。所以表层认识和深层认识也是地学研究中具有普遍性的最基本的概念。例如，根据大西洋两岸大陆海岸轮廓、地质构造、地层岩性和生物群落等的相似性，南半球各大陆古生代后期冰碛层的分布和冰川擦痕走向的连续性，非洲片麻岩高原和巴西片麻岩高原古代褶皱方向的一致性，关于环太平洋山系、阿尔卑斯山系和喜马拉雅山系的成因问题，关于按现今大陆配置产生的地极和古气候带变动存在的问题等，推动了反映深层运动的板块学说的诞生。板块学说作为一种科学假说提出之后，又需要进一步从表层认识上寻找论证依据，表层证据的搜索一方面促进了板块学说的完善，另一方面又发现了与板块学说相冲突的新事实。例如，按照板块理论，地震主要发生在海沟的消减带，但大陆板块内自80年代以来却地震频发；又如，大陆板块内部还有的推覆构造、伸展构造、走滑断裂等形式的构造形变，与板块构造学说有很大差异。这些反常事实对板块学说形成了挑战，推动地学基础理论向前发展。
（3）分布与构造
分布指物质在地球空间上的聚集情况，构造指物质的联系和组织方式。
地球是太阳系类地行星中非常特殊的一颗行星，它有复杂的圈层，各个圈层及同一圈层各个部位的物质组分不同，物质的状态不同，其联系和组织的方式也不同。事物量的积累会导致质的变化，不同的质对应着不同的运动，这是运动的特殊性在地球上的体现。地学研究中无论哪一个领域都不能不涉及这两个范畴。
物质的分布决定着构造。例如，根据板块学说，地壳岩石和上地幔岩石在最近的地质时期里，基本物理性状是相似的，都表现出脆硬特征，因此，它们可以划为地球构造的同一层次，称为“岩石圈”。地幔上层之下广泛存在着一个密度相对低的物质层，这层物质既有固体特征，又显示出流动特征，称为“软流圈”，其分布决定了岩石圈和软流圈会相对运动。岩石圈分为形状各异的各个板块，由于各个板块交界处的物质分布不同，其相对运动也就不同，按运动特征，边界可分为：分离型（大洋中脊）、海沟俯冲型、地缝合线型和转换断层型。反之，构造也可以改变物质的分布。例如，根据板块构造学说，地幔中有一个圆环对流体驱使超基性物质从大洋中脊裂缝中上升，形成新的洋壳。地幔物质牵引地壳不断向两侧扩展，老地壳遇到深海沟就下钻入地幔之中，于是出现一面生长、一面消亡的更新趋势。
分布和构造的对应关系在生物界也同样存在着，生物与非生物环境在地球上按地理位置不同有着不同的种类分布，不同的生物与相应的非生物环境构成不同的生态系统。反之，构造也可以影响分布。如果生态系统优越，无不良因素干扰破坏，生态系统就会发育进化，使得生态因子的多样性增加，联系趋于密切、复杂；而如果生态系统承受过重的外在因素压力，系统就会受到伤害，使得生态因子间的联系削弱，生态因子减少，甚至被毁灭。
根据分布可以推测构造，根据构造也可以推测分布。这是地球科学研究中的一个普遍性方法。我国地质研究中关于陆相生油的理论，就是在深入把握油气的构造条件之后，根据构造成功地把握到油气分布规律的。
（4）人与地
在哲学中，人的本质不完全等同于人类普遍具有的生产劳动这一区别于动物的特点。人的本质是由一系列关系确定的，这些关系包括：人和自然之间进行的物质变换关系、在此基础形成的各种人际关系，以及贯穿于这两个方面的主观和客观的关系。马克思认为：“人的本质并不是单个人所固有的抽象物。在其现实意义上，它是一切社会关系的总和。”〔5〕 地这个范畴不等同于地学中所说的地球这部分自然界。地学中所说的“地”是一个具体科学概念，而地学哲学中所说的“地”则是一个哲学概念。按照的观点，人类诞生以后的自然，已不同于原生状态的自然，这种自然是渗透着社会因素的自然，其中不仅有人改造的印记，而且有完全由人工创造的物品，同时其演变在很大程度上受人类活动的影响，这是一种人化的自然。
人类脱离动物界以后，就以创造性的劳动把地球环境作为自己生存和发展的条件，作为自己的“无机身体”。自然界的人化，归根结底是人的本质力量外化的结果。人在认识自然、改造自然的过程中，不断以自然界的物质和自然界的规律充实着自身，使自己的本质力量不断提高，这是一个自然的人化和人的自然化的双向过程。
人改造自然的行动也带来了负面影响，产生了环境问题。环境问题，说到底是人改造自然的结果反过来与人自身对立的问题。人为了在自然面前争取自由，需要消除自然灾害的威胁和自然条件对人不断增长的需要的匮乏状态。但是人的生产实践是有创造与破坏二重性的，当人类不能控制自身的时候，生产的结果将表现为一种异己的力量。在这种情况下，即使人掌握了先进的技术，仍然不能摆脱盲目自然力的统治，在自然面前仍然是不自由的。
人获得自由的过程是一个全面解放的过程，人的解放包含3 重意义：摆脱思想上的盲目性，实现意识的自由；摆脱盲目自然力量的统治，实现对自然的自由；摆脱异化劳动，实现对社会关系的自由。在这3 者中，意识自由是后两者的前提，对自然的自由是意识自由的基础，而对社会关系的自由则是对自然自由的条件和手段，作为手段的东西，在一定意义上也起着关键的作用。因此，环境问题的解决，绝不是单纯的技术经济手段可以奏效的，从根本上说，技术经济手段的运用必然会受人的价值观念支配，如果人对自身价值实现的认识不正确，那末就不能改变难以持久的消费方式，于是，难以持久的开发方式也不能改变，这样，环境问题的解决便将永远没有希望。
在地学研究中，无论哪个领域都回避不了从高层次上讨论人与地的关系，把它们作为一对哲学范畴是完全有必要的。
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