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量子计算的含义范文1
【关键词】超弦/M理论/圈量子引力/哲学反思
【正文】
本文分四部分。首先明确什么是量子引力？其次给出当代量子引力发展简史，更次概述当代量子引力研究主要成果，最后探讨量子引力的一些哲学反思。
一、什么是量子引力？
当代基础物理学中最大的挑战性课题，就是把广义相对论与量子力学协调起来[1]。这个问题的研究，将会引起我们关于空间、时间、相互作用（运动）和物质结构诸观念的深刻变革，从而实现20世纪基础物理学所提出的空间时间观念的量子革命。
广义相对论是经典的相对论性引力场理论，量子力学是量子物理学的核心。凡是研究广义相对论和量子力学相互结合的理论，就称为量子引力理论，简称量子引力。探讨量子引力卓有成效的理论，主要有两种形式。第一，是把广义相对论进行量子化，正则量子引力属于此种。第二，是对一个不同于广义相对论的经典理论进行量子化，而广义相对论则作为它的低能极限，超弦／M理论则属于这种。
圈(Loop)量子引力[2]是当前正则量子引力的流行形式。正则量子引力是只有引力作用时的量子引力，和超弦／M理论相比，它不包括其它不同作用。它的基本概念是应用标准量子化手续于广义相对论，而广义相对论则写成正则的即Hamiltonian形式。正则量子引力根据历史发展大体上可分为朴素量子引力和圈量子引力。粗略来说，前者发生于1986年前，后者发生于1986年后。朴素量子引力由于存在着紫外发散的重正化困难，从而圈量子引力发展成为当前正则量子引力的代表。
超弦／M理论的目的，在于提供己知四种作用即引力和强、弱、电作用统一的量子理论。理论的基本实体不是点粒子，而是1维弦、2维简单膜和多维brane（广义膜）的延展性物质客体。超弦是具有超对称性的弦，它不意味着表示单个粒子或单种作用，而是通过弦的不同振动模式表示整个粒子谱系列。
圈量子引力和超弦／M理论之外，当代量子引力还有其它不同方案。例如，Euclidean量子引力、拓扑场论、扭量理论、非对易几何等。
二、当代量子引力研究进展
我们主要给出超弦／M理论和圈量子引力研究的重大进展。
1.超弦／M理论方面[3]
弦理论简称弦论，虽然在20纪70年代中期，已经知道其中自动包含引力现象，但因存在一些困难，只是到80年代中期才取得突破性进展。
1)80年代超弦理论
弦论发展可粗略分为早期弦理论（70年代）、超弦理论（80年代）和M理论（90年代）三个时期。我们从80年代超弦理论开始，简述其研究进展。
1981年，M·Green和J.Schwarz提出一种崭新的超对称弦理论，简称超弦理论，认为弦具有超对称性质，弦的特征长度已不再是强子的尺度（～10[-13]厘米），而是Planck尺度（～10[-33]厘米）。
1984年，Green和Schwarz证明[4]，当规范群取为SO(32)时，超弦I型的杨－Mills反常消失，4粒子开弦圈图是有限的。
1985年，D.Gross，J.Harvey[5]等4人提出10维杂化弦概念，这种弦是由D=26的玻色弦和D=10超弦混合而成。杂化弦有E[，8]×E[，8]和SO(32)两种。
同年，P.Candlas，G.Horowitz，A.Strominger和E.Witten[6]对10维杂化弦E[，8]×E[，8]的额外空间6维进行紧致化，最重要的一类为Calabi－丘流形。但是这类流形总数多到数百万个，应该根据什么原则来选取作为我们世界的C－丘流形，至今还不清楚，虽然近10多年来，这方面的努力从来未中断过。
1986年，提出建立超弦协变场论问题，促进了对非微扰超弦理论的探讨。在诸种探讨方案中，以E.Witten的非对易几何最为突出[7]。
同年，人们详细地研究了超弦唯象学，例如E[，6]以下如何破缺及相应的物理学，对紧致空间已不限于C－丘流形，还包括轨形(Orbifold)、倍集空间等。
人们常把1984-86年期间对超弦研究的突破，称为第一次超弦革命。在此期间建立了超弦的五种相互独立的10维理论，而且是微扰的。它们是I型、IIA型、IIB型、杂化E[，8]×E[，8]型和SO(32)型。
2)90年代M理论
经过80年代末期和90年代初期，对超弦理论的对偶性、镜对称及拓扑改变等的研究，到1995年五种超弦微扰理论的统一性问题获得重大突破，从此第二次超弦革命开始出现。
1995年，Witten在南加州大学举行的95年度弦会议上发表演讲，点燃起第二次超弦革命。Witten根据诸种超弦间的对偶性及其在不同弦真空中的关联，猜测存在某一个根本理论能够把它们统一起来，这个根本理论Witten取名为M理论。这一年内Witten、P.Horava、A.Dabhulkar等人，给出ⅡA型弦和M理论间的关系[8]、I型弦和杂化SO(32)型弦间的关系、杂化弦E[，8]×E[，8]型和M理论间的关系等。
1996年，J.Polchinski、P.Townscend、C.Baches等人认识到D-branes的重要性。积极进行D-branes动力学研究[9]，取得一定成果。同年，A.Strominger、C.Vafe应用D-brane思想，计算了黑洞这种极端情形的熵和面积关系[10]，得到了和Bekenstein-Hawking的熵－面积的相同表示式。G.Callon、J.Maldacena对具有不同角动量与电荷的黑洞所计算的结果指出，黑洞遵从量子力学的一般原理。G.Collins探讨了量子黑洞信息损失问题。
1997年，T.Banks、J.Susskind等人提出矩阵弦理论，研究了M理论和矩阵模型间的联系和区别。
同年，Maldacena提出AdS/CFT对偶性[11]，即一种Anti-de Sitter空间中的IIB型超弦及其边界上的共形场论之间的对偶性假设，人们称为Maldacena猜测。这个猜测对于我们世界的Randall-Sundrum膜模型的提出及Hawking确立果壳中宇宙的思想，都有不少的启示。
2.圈量子引力方面[12]
1)二十世纪80年代
1982年，印度物理学家A.Sen在Phys.Rev.和Phys.Lett.上相继发表两篇文章，把广义相对论引力场方程表述成简单而精致的形式。
1986年，A.Ashtekar研究了Sen提出的方程，认为该方程已经表述了广义相对论的核心内容。一年后，他给出了广义相对论新的流行形式，从而对于在Planck标度的空间时间几何量，可以进行具体计算，并作出精确的数量性预言。这种表述是此后正则量子引力进一步发展的关键。
同年，T.Jacobson和L.Smolin求出Wilson圈解。在引进经典Ashtekar变量后，他们在圈为光滑且非自相交情形下，求出了正则量子引力的WDW方程解。此后，他们又找到了即使在圈相交情况下的更多解。
1987年，由于Hamiltonian约束的Wilson圈解的发现，C.Revolli和Smolin引进观测量的经典Possion代数的圈表示，并使微分同胚约束用纽结(knot)态完全解出。
1988年，V.Husain等人用纽结理论(knot theory)，研究了量子约束方程的精确解及诸解间的关系，从而认为纽结理论支配引力场的物理量子态。同年，Witten引进拓朴量子场论(TQFT)的概念。
2)二十世纪90年代
1990年，Rovelli和Smolin指出，对于在大尺度几何近似变为平直时态的研究，可以预言Planck尺度空间具有几何断续性。对于编织的这些态，在微观很小尺度上具有“聚合物”的类似结构，可以看作为J.Wheeler时空泡沫的形式化。
1993年，J.Iwasaki和Rovelli探讨了量子引力中引力子的表示，引力子显示为时空编织纤维的拓朴修正。
1994年，Rovelli和Smolin第一次计算了面积算子和体积算子的本征值[13]，得出它们的本征谱为断续的重大结论。此后不久，物理学者曾用多种不同方法证明和推广这个结论，指出在Planck标度，空间面积和体积的本征谱，确实具有分立性。
1995年，Rovelli和Smolin利用自旋网络基[14]，解决了关于用圈基所长期存在的不完备性困难。此后不久，自旋网络形式体系，便由J.Baez彻底阐明。
1996年，Rovelli应用K.Krasnov观念，从圈量子引力基本上导出了黑洞熵的Bekenstein-Hawking公式[15]。
1998年，Smolin研究圈和弦间的相似性，开始探讨圈量子引力和弦论的统一问题。
三、当代量子引力理论主要成就
1.超弦／M理论方面
1)弦及brane概念的提出
广义相对论中的奇性困难、量子场论中的紫外发散本质、朴素量子引力中的重正化问题，看来都起源于理论的纯粹几何的点模型。超弦理论提出轻子、夸克、规范粒子等微观粒子都是延伸在空间的一个区域中，它们都是1维的广延性物质，类似于弦状，其特征长度为Planck长度。M理论更推广了弦的概念，认为粒子类似于多维的brane，其线度大小为Planck长度。为简单起见，我们把brane也称作膜。超弦／M理论中，用有限大小的微观粒子替代粒子物理标准模型中纯粹几何的点粒子，这是极为重要且富有成效的革命性观念。
2)五种微扰超弦理论
这五种超弦的不同在于未破缺的超对称荷的数目和所具有的规范群。I型有N=1超对称性，含有开弦和闭弦，开弦零模描述杨－Mills场，闭弦零模描述超引力。ⅡA型有N=2超对称性，旋量为Majorana-Weyl旋量，不具有手征性，自动无反常，只含有闭弦，零模描述N=2超引力。IIB型同样有N=2超对称性，具有手征性。杂化弦是由左旋D=10超弦和左旋D=26玻色弦杂化而成，只包含可定向闭弦，有手征性和N=1超对称性，可以描述引力及杨－Mills作用。
3)超弦唯象学
从唯象学角度来看，杂化弦型是重要的，E[，8]×E[，8]是由紧致16维右旋坐标场(26-10=16)而产生的，即由16维内部空间紧致化而得到，也就是说在紧致化后得到D=10，N=1，E[，8]×E[，8]的超弦理论。
但是迄今为止，物理学根据实验认定我们的现实空间是三维的，时间是一维的，把四维时空(D=4)作为我们的现实时空。因此我们必须把10维时空紧致化得到低能有效四维理论，为此人们认为从D=10维理论出发，通过紧致化有
M[10]M[4]×K
此中K为C－丘流形，此内部紧致空间维数为10-4=6，M[4]为Minkowski空间，从而得到4维Minkowski空间低能有效理论。其重要结论有：
(1)由D=10，E[，8]×E[，8]超弦理论（M[10]中规范群为E[，8]×E[，8]）紧致化为D=4，E[，6]×E[，8]、N=1超对称理论。
(2)夸克和轻子的代数Ng完全由K流形的拓朴性质决定：为Euler示性数χ，系拓朴不变量。
(3)对称破缺问题。已知超弦四维有效理论为N=1，规范群为E[，6]×E[，8]的超对称杨—Mills理论，现实模型要求破缺。首先由第二个E[，8]进行超对称破缺，然后对大统一群E[，6]已进行破缺，从而引力作用在E[，8]中，弱、电、强作用在E[，6]中，实现了四种作用的统一。
4)T和S′对偶性
尽管五种超弦理论在广义相对论和量子力学统合上，取得了不少进展，但是五种超弦理论则是相互独立的，理论却是微扰的。尽管在超弦唯象学中，原则上－丘流形K一旦固定下来，在D=4时空中所有零质量费米子和玻色子（包括Higgs粒子）就会被确定下来，但是－丘真空态总数则可多到数百万个，应该根据什么原则来选取－丘真空态，目前还不清楚。T对偶性和S对偶性的提出，正是五种超弦理论融通的主要桥梁。
在M理论的孕育过程中，对偶性起了重要作用。弦论中存在着一种在大小紧致空间之间的对偶性。例如ⅡA型弦在某一半径为R[，A]的圆周上紧致化和ⅡB型在另一半径为R[，8]的圆周上紧致化，两者是等效的，则有关系R[，B]=(m[2，s]R[，A])[-1]。于是当R[，A]从无穷大变到零时，R[，B]从零变到无穷大。这给出了ⅡA弦和ⅡB弦之间的联系。两种杂化弦E[，8]×E[，8]和SO(32)也存在类似联系，尽管在技术性细节上有些差别，但本质上却是同样的。
A.Sen证明，在超对称理论中，必然存在着既带电荷又带磁荷的粒子。当这一猜测推广到弦论后，它被称作为S对偶性。S对偶性是强耦合与弱耦合间的对称性，由于耦合强度对应于膨胀子场，杂化弦SO(32)和I型弦可通过各自的膨胀子连系起来。
5)M理论和五种超弦、11维超引力间的联系
M理论作为10维超弦理论的11维扩展，包含了各种各样维数的brane，弦和二维膜只是它的两种特殊情况。M理论的最终目标，是用一个单一理论来描述已知的四种作用。M理论成功的标志，在于把量子力学和广义相对论的新理论框架中相容起来。
附图
上面给出五种超弦理论、11维超引力和M理论相容的一个框架示意图[16]，即M理论网络。此网络揭示了五种超弦理论、11维超引力都是单一M理论的特殊情形。当然至今M理论的具体形式仍未给出，它还处于初级阶段。
6)推导量子黑洞的熵－面积公式。
在某些情形下，D-branes可以解释成黑洞，或者说是黑branes，其经典意义是任何物质（包括光在内）都不能从中逃逸出的客体。于是开弦可以看成是具有一部分隐藏在黑branes之内的闭弦。Hawking认为黑洞并不完全是黑的，它可以辐射出能量。黑洞有熵，熵是用量子态来衡量一个系统的无序程度。在M理论之前，如何计算黑洞量子态数目是没有能力的。Strominger和Vafa利用D-brane方法，计算了黑－branes中的量子态数目，发现计算所得的的熵－面积公式，和Hawking预言的精确一致，即Bekenstein-Hawking公式，这无疑是M理论的一个卓越成就。
对于具有不同角动量和电荷的黑洞所计算结果指出，黑洞遵从量子力学的一般原理，这说明黑洞和量子力学是十分融洽的。
2.圈量子引力方面
1)Hamiltonian约束的精确解。
圈量子引力惊人结果之一，是可以求出Hamiltonian约束的精确解。其关键在于Hamiltonian约束的作用量，只是在s－纽结的结点处不等于零。所以不具有结点的s－纽结，才是量子Einstein动力学求出的物理态。但是这些解的物理诠释，至今还是模糊不清的。
其它的多种解也已求得，特别是联系连络表示的陈－Simons项和圈表示中的Jones多项式解，J.Pullin已经详细研究过。Witten用圈变换把这两种解联系起来。
2)时间演化问题
人们试图通过求解Hamiltonian约束，获得在概念上是很好定义的、并排除冻结时间形式来描述量子引力场的时间演化。一种选择是研究和某些物质变量相耦合的引力自由度随时间演化，这种探讨会导致物理Hamiltonian的试探性定义的建立，并在强耦合微扰展开中，对S纽结态间的跃迁振幅逐级进行考查。
3)杨－Mills理论的重正化问题
T.Thiemann把含有费米子圈的量子引力，探索性地推广到杨－Mills理论进行研究。他指出在量子Hamiltonian约束中，杨－Mills项可以严格形式给出定义。在这个探索中，紫外发散看来不再出现，从而强烈支持在量子引力中引进自然切割，即可摆脱传统量子场论的紫外发散困难。
4)面积和体积量度的断续性
圈量子引力最著名的物理成果，是给出了在Planck标度的空间几何量具有分立性的论断。例如面积
此中lp是Planck长度，j[，i]是第i个半整数。体积也有类似的量子化公式。
这个结论表明对应于测量的几何量算子，特别是面积算子和体积算子具有分立的本征值谱。根据量子力学，这意味着理论所预言的面积和体积的物理测量必定产生量子化的结果。由于最小的本征值数量级是Planck标度，这说明没有任何途径可以观测到比Planck标度更小的面积（～10[-66]厘米[2]）和体积（～10[-99]厘米[3]）。从此可见，空间由类似于谐振子振动能量的量子所构成，其几何量本征谱具有复杂结构。
5)推导量子黑洞的熵－面积公式
已知Schwarzchild黑洞熵S和面积A的关系，是Bekenstein和Hawking所给出，其公式为：
附图
这里k是Boltzman常量，是Planck常量，G[，N]为牛顿引力常量，c为光速。对这个关系式的深层理解和由物理本质上加以推导，M理论已经作过，现在我们看下圈量子引力的结果。
应用圈量子引力，通过统计力学加以计算，Krasnov和Rovelli导出
附图
此处γ为任意常数，β是实数(～1/4π)，显然如果取γ＝β，则由式(3)即可得到式(2)。这就是说，从圈量子引力所得出的黑洞熵－面积关系式，在相差一个常数值因子上和Bekenstein-Hawking熵－面积公式是相容的。
Bekenstein-Hawking熵公式的推导，对圈量子引力理论是一个重大成功，尽管这个事实的精确含义目前还在议论，而且γ的意义也还不够清楚。
四、量子引力理论的哲学反思
我们从空间和时间的断续性、运动（相互作用）基本规律的统一性、物质结构基本单元的存在性三个方面进行哲学探讨。
1.空间和时间的断续性
当代基础物理学的核心问题，是在Planck标度破除空间时间连续性的经典观念，而代之以断续性的量子绘景。量子引力理论对空间分立性的揭示和论证，看来是最为成功的。
超弦／M理论认为，我们世界是由弦和brane构成的。根据弦论中给出的新的不确定性关系，弦必然有位置的模糊性，其线度存在一有限小值，弦、膜、或brane的线度是Planck长度，从而一维空间是量子化的。由此推知，面积和体积也应该是量子化的。二维面积量子的数量级为10[-66]厘米[2]，三维体积量子的数量级为10[-99]厘米[3]等。
对于圈量子引力，其最突出的物理成果是具体导出了计算面积和体积的量子化公式。粗略说来，面积的数量级是Planck长度lp的二次方，体积的数量级是lp的三次方。这就令人信服地论证了在Planck标度，面积和体积具有断续性或分立性，从而根本上否定了空间在微观上为连续性的经典观念。
依据空间和时间量度的量子性，芝诺悖论就是不成立的，阿基里斯在理论上也完全可以追上在他前面的乌龟。类似的，《庄子·天下》篇中的“一尺之捶，日取其半，万世不竭”这个论断在很小尺度上显然也是不成立的。古代哲学中这两个难题的困人之处，从空间时间断续性来看，是由于预先设定了空间和时间的度量，始终是连续变化的经典性质。实际上在微观领域，空间和时间存在着不可分的基本单元。
2.运动（相互作用）基本规律的统一性
20世纪基础物理学巨大成功之一，就是建立了粒子物理学的标准模型，理论上它是筑基于量子规范场论的。这个模型给出了夸克、轻子层次强、弱、电作用的SU(3)×SU(2)×U(1)规范群结构，在一定程度上统一了强、弱、电三种相互作用的规律。但是它不含有引力作用。
超弦／M理论的探讨，在于构建包含引力在内的四种作用统一的物理理论。传递不同相互作用的粒子如光子（电磁作用）、弱玻色子（弱作用）、胶子（强作用）和引力子（引力作用），对应于弦的各种不同振动模式，夸克、轻子层次粒子间的作用，就是弦间的相互作用。在Planck标度，超弦／M理论是四种基本作用统一理论的最佳侯选者，也就是所说的万物理论(Theory of everything)的最佳侯选者。
在Planck时期，物质运动或四种作用基本规律的统一性，正是反映了我们宇宙在众多复杂性中所显现的一种基本简单性。
3.物质微观结构的基本单元的存在性[17]
世界是由物质构成的，物质通常是有结构的，但是物质结构在层次上是否具有基本单元，即德谟克利特式的“原子”是否存在？这是一个长期反复争论而又常新的课题。当代几种不同的量子引力，尽管对某些问题存在着不同的见解，但是关于这个问题从实质上来看，却给出了一致肯定的回答。
超弦／M理论认为，构成我们世界的物质微观基本单元是具有广延性的弦和brane，并非所谓的只有位置没有大小的数学抽象点粒子。粒子物理学标准模型中的粒子，都是弦或brane的激发。弦和brane的线度是有限短的Planck长度，它们正是构成我们世界的物质基本单元，即德谟克利特式的“原子”，这是超弦／M理论为现今所有粒子提供的本体性统一。
圈量子引力给出了在Planck标度面积和体积的量子化性质，即断续的本征值谱，面积和体积分别存在着最小值。由于在圈量子引力中，脱离引力场的背景空间是不存在的，而引子场是物质的一种形态，因此脱离物质的纯粹空间也就是不存在的。空间体积和面积的不连续性和基本单元的存在，正是物质微观结构的断续性和基本单元的存在性的最有力论据。
总之，超弦／M理论和圈量子引力从不同的侧面，对量子引力的本质和规律作出了一定的揭示，它们在Planck标度领域一致地得出了空间量子化和物质微观结构基本单元存在的结论。这无疑是人们在20世纪末期对我们世界空间时间经典观念的重大突破，也是广义相对论和量子力学统合的成果；同时更是哲学上关于空间和时间是物质存在的客观形式，没有无物质的空间和时间，也没有无空间和时间的物质学说的一曲凯歌！
【参考文献】
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量子计算的含义范文2
科学技术发展的总体目标（到2020年）：
・ 自主创新能力显著增强，科技促进经济社会发展和保障国家安全的能力显著增强，为全面建设小康社会提供强有力的支撑。
・ 基础科学和前沿技术研究综合实力显著增强，取得一批在世界具有重大影响的科学技术成果，进入创新型国家行列，为在本世纪中叶成为世界科技强国奠定基础。
科技工作的指导方针：
・ 自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来。
关键数字（到2020年）：
・ 全社会研究开发投入占GDP比重提高到 2.5%以上
・ 科技进步贡献率达到 60%以上
・ 对外技术依存度降低到 30%以下
・ 本国人发明专利年度授权量 进入世界前5位
・ 国际科学论文被引用数 进入世界前5位
关键数字：15
纲要涉及的时间段，从2006年到2020年
解读：科技部研究中心创业投资研究所所长 房汉廷
这个时间段是从“十一五”规划的开始到“十三五”规划的结束。其一，未来15年，人均GDP处于1000~3000美元区间，是社会各种矛盾的多发期、凸显期，同时也是机遇期。如果顺利通过这个时期，我国就能顺利成为中等发达国家；如果不顺利，就可能呈现出拉丁美洲国家的形态。其二，十六大报告中提到，到2020年实现人均GDP翻两番，实现小康社会。科学技术的发展，能为全面建设小康社会提供强有力的支撑。其三，中国有望在2020年实现和平崛起。我国传统的经济增长方式已经走到尽头，环境、资源等方面的压力，人民对幸福生活的追求，这些都要求我们转变经济增长方式。要解决未来的可持续性发展问题，中国的经济增长方式必须实现从要素驱动到技术/创新驱动的转变。
关键数字：2.5％
纲要提到，“到2020年，全社会研究开发投入占国内生产总值的比重提高到2．5％以上。”
解读：科技部研究中心创业投资研究所所长 房汉廷
研究开发投入是一个国家的战略投资，具有超前性。从国际上来看，按照统计规律，一个创新型国家的研究开发投入增长速度高于国民生产总值的增长速度。另外，当一个国家的全社会研究开发投入占国民生产总值的比重达到2%时，这个国家才具备基本的创新能力。2%是个临界点。芬兰的这个比重是3.5%，韩国是3%。低于2%，则这个国家基本处于老系统的维持状态，基本不具备创新能力。
在我国，这个比重目前是1.23%，有望在2006年实现一个跳跃式增长，然后进入稳定增长的状态。2020年时，中国的资源将更紧张，对创新的要求也会更高。如果预期目标实现，中国将在2020年年基本成为创新型国家。2.5%是一个并不难实现的目标。我们看到，南方的很多民营企业已经在主动地加大企业的研发投入。
关键数字：60％
纲要提到，到2020年，“力争科技进步贡献率达到60％以上”。
解读：科学技术部部长 徐冠华
我们现在要建设创新型国家，要自主创新，是由我们全面建设小康社会的目标所决定的。我们现在提出来到2020年要全面建设成小康社会，意味着从改革开放开始到2020年的40年里，中国的GDP平均增长率都要超过7%。经济增长率有两个很重要的决定性因素，一个是科技进步的贡献率，还有一个是投资率。我们现在如果要达到全面建设小康社会的目标，就意味着从现在起，如果保持目前的科技进步贡献率，也就是39%左右的水平，我们的投资率必须有大幅度的增加，至少要达到52%的高水平，而这几乎是完全不可能做到的。即使我们的投资率保持在目前40%的水平，都已经算是很高的了。那么，我们只有把科技进步贡献率从目前的40%左右提高到60%，才能够达到2020年的发展目标。
关键数字：30％
纲要提到，到2020年，“对外技术依存度降低到30％以下”。
解读：科学技术部高新技术和产业化司司长 廖小罕
科技竞争力排在我国前面的国家，他们的一个特点就是科技上的对外依存度都在30%以下，而我们国家目前的对外依存度是60%左右。
60%数字背后显现出的是我国科技自主创新的不足，这样的后果便是我国在经济上、国家安全上、国际贸易上都要受制于那些科技实力高于我们的国家。所以，我国首先要自主创新战略，力争在国际竞争中掌握自动权。自主创新也分为原始性创新、集成创新和引进消化吸收后创新三种不同的方式，而不是一定要完全从头开始研究。我们应该在全球范围内主动利用科技资源，形成国际化研发体系，提升国际科技合作的层次和规模。只有对外依存度数值降低，我们才可以掌握核心技术和产业链上重要环节的制控权，并最终落实到推动我国的经济发展和提高我国的国际竞争力上。
关键数字： 5
纲要指出，到2020年，本国人发明专利年度授权量进入世界前5位。
解读：
创新产出高是创新型国家的基本特征之一。世界公认的20个创新型国家拥有的发明专利总数占到全世界的99%。和一些具有较强创新能力的国家相比，中国虽然已具备一些基本条件，但离创新型国家还有一定距离。据了解，2005年国家知识产权局一共受理了17.3万项专利申请，其中本国人的申请达到53%左右。单就信息产业而言，本国人的专利授权量占总量的22%～30%。过去的三、四年是信息产业专利申请数猛增的一个阶段。
国务委员陈至立曾经在中国科协2005年学术年会上指出，我们要抓住信息技术更新换代和新材料技术迅猛发展的难得机遇，掌握装备制造业和信息产业核心技术的自主知识产权。充分表达了对自主知识产权的关注。
据业内人士分析，随着时间发展，达到本国人专利授权量世界第五的目标是很有希望的，情况理想的话还可能达到第三或第四。到2020年，我国将成为创新型国家，成为世界最重要的知识和技术产出国之一。
关键数字：5
纲要指出，到2020年，国际科学论文被引用数进入世界前5位
解读：中国科学技术信息研究所副所长 赵新力
目前，我国国际科技论文数量连续3年保持世界第5位，但论文的被引用数在世界排名刚刚从第18位上升到第14位。论文是展示科研成果的最快捷方式，也是国际上了解同行进展的主要渠道。“被引用数”则是最直接、最简洁地体现国际学术界认可程度的指标。
十五期间，我国在国际上能够被检索收录的论文总篇数（包括EI、SCI、STP、ISTP等）在整体上不断向前推移。目前在科技论文发展的道路上，主要的问题是受语言的限制。学术界应该共同创造更好的英文发展环境，培养国际上认可的精品期刊，在国内更多地举办国际性学术会议，提高科研人员用英文发表文章的能力和驱动力。
说这个目标没有挑战是不对的，但是按照目前我国科技人员的努力程度、国家对科学技术的支持程度和目前工作的加速度，我们对实现这个目标还是充满信心的。
信息产业作为国民经济的基础产业、先导产业和支柱产业，其在中国未来15年的科技发展中将扮演怎样的重要角色？透过纲要的总体部署中的关键数字，我们看到信息产业的重要作用和位置凸显出来：
重要性1：
11个重点领域中，信息产业及现代服务业为其中之一
重点领域的含义：是指在国民经济、社会发展和国防安全中重点发展、亟待科技提供支撑的产业和行业。
重要性2：
68项优先主题中有7项属于信息产业及现代服务业
优先主题含义：是指在重点领域中急需发展、任务明确、技术基础较好、近期能够突破的技术群。
确定优先主题的原则：一是有利于突破瓶颈制约，提高经济持续发展能力；二是有利于掌握关键技术和共性技术，提高产业的核心竞争力；三是有利于解决重大公益性科技问题，提高公共服务能力；四是有利于发展军民两用技术，提高国家安全保障能力。
信息产业及现代服务业领域的7个优先主题：
1. 现代服务业信息支撑技术及大型应用软件；
2. 下一代网络关键技术与服务；
3. 高效能可信计算机；
4. 传感器网络及智能信息处理；
5. 数字媒体内容平台；
6. 高清晰度大屏幕平板显示；
7. 面向核心应用的信息安全。
图1 信息产业在优先主题中的比重
重要性3：
16个重大专项中，4个与信息产业直接相关
重大专项含义：是为了实现国家目标，通过核心技术突破和资源集成，在一定时限内完成的重大战略产品、关键共性技术和重大工程，是我国科技发展的重中之重。
与信息产业直接相关的4个重大专项：
1. 核心电子器件；
2. 高端通用芯片及基础软件；
3. 极大规模集成电路制造技术及成套工艺；
4. 新一代宽带无线移动通信。
图2 信息产业在重大专项中的比重
重要性4：
27项前沿技术中，有3项属于信息技术
前沿技术的含义：是指高技术领域中具有前瞻性、先导性和探索性的重大技术，是未来高技术更新换代和新兴产业发展的重要基础，是国家高技术创新能力的综合体现。
信息技术领域的前沿技术：
1． 智能感知技术
重点研究基于生物特征、以自然语言和动态图像的理解为基础的“以人为中心”的智能信息处理和控制技术，中文信息处理；研究生物特征识别、智能交通等相关领域的系统技术。
2． 自组织网络技术
重点研究自组织移动网、自组织计算网、自组织存储网、自组织传感器网等技术，低成本的实时信息处理系统、多传感信息融合技术、个性化人机交互界面技术，以及高柔性免受攻击的数据网络和先进的信息安全系统；研究自组织智能系统和个人智能系统。
3． 虚拟现实技术
重点研究电子学、心理学、控制学、计算机图形学、数据库设计、实时分布系统和多媒体技术等多学科融合的技术，研究医学、娱乐、艺术与教育、军事及工业制造管理等多个相关领域的虚拟现实技术和系统。
图3 信息技术在前沿技术中的比重
重要性5：
4个重大科学研究计划中，其中之一与信息产业密切相关
重大科学研究计划的含义：根据世界科学发展趋势和我国重大战略需求，选择能引领未来发展，对科学和技术发展有很强带动作用，可促进我国持续创新能力迅速提高，同时具有优秀创新团队的研究方向，这些方向的突破，可显著提升我国的国际竞争力，大力促进可持续发展，实现重点跨越。
4个重大科学研究计划：其中的量子调控研究与信息产业密切相关
1． 蛋白质研究
2． 量子调控研究：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。
3． 纳米研究
4． 发育与生殖研究
图4 信息产业在重大科学研究机会中的比重
网友评论
网友一：首先我要说，我本人也是干机械的，看了这个帖我快要流泪了，看着工厂中一个个外国名牌我心痛啊。每当我看到外国车时，我的心里是愧疚，对不起大家的感觉，因为我是搞制造的，可我知道咱们祖国连汽车外壳的曲面精加工都困难，更甭提发动机了。快点懂事吧，醒醒吧，别再沉迷于GDP又增长了，你看看咱们制造的产品的质量，心痛啊！
网友二：愿望是好的，实现目标靠的是人才和管理技术，的方式已经不现实了。
网友三：请创造一个以创新为荣、抄袭盗版为耻的文化，一个奖励创新、保护创新者权益的制度，一个公平透明的核查机制。
网友四：这是提高全民素质和综合国力的最佳手段！扩大基础设施投资拉动经济的时代已过去，要为15年后劳动力资源下降提前做准备。
网友五：好！不过要有税收政策的支持，要让创新的企业有钱赚。
网友六：切不可花拳秀腿哦，要以实际为主，现在的大学生工程师数量那么多，可真正能派上用场的却寥寥无几，先思考一下这个问题再说吧，中国人什么时候能打破靠关系成功，就有希望了。
网友七：观念很好，但应当出台好的政策避免高级人才的外流，科技创新需要更多的人才。
网友八：方向是不错，但怎么执行是问题，而且如何加强保密，保证成果不被他人窃取更成问题，国人的保密意识和措施一直都不怎么样。
网友九：良好的制度比大力倡导更起作用，现在内外资不公平的待遇是一个方面，我想肯定还有其它对国民创造力的限制，我们当前要做的是去掉那些不公平的制度，否则无论如何倡导也白搭！
网友十：目标诚可贵，实干价更高；若要得实现，两者须配合！
量子计算的含义范文3
“挑战者”号事故调查
1986年1月28日上午11时39分，在美国佛罗里达州肯尼迪航天中心腾空而起的“挑战者”号航天飞机升空73秒后，突然发生爆炸，机上7名宇航员全部遇难。事发之后，美国航空航天局（NASA）成立了一个事故调查委员会，当时在加州理工学院任教的费曼被邀成为调查委员会的一员。在调查过程中，费曼发现助推火箭上的一个O形环有烧焦痕迹，因此怀疑火箭燃料燃烧时从那里发生了燃料泄漏，从而引发了整个事故。同时，费曼了解到，航天飞机发射当天，地面温度是-3℃～-4℃，远低于通常的12℃。费曼认为事故的罪魁祸首就是这个O形环。
随后，在一次面向公众的电视直播会议上，费曼以他一贯简洁、清晰展示科学原理的风格说明了O形环的问题所在。他在现场只用了3件简单的道具：同样的O形橡胶密封环，一把尖嘴钳，一杯冰水。他用尖嘴钳把O形环夹变形了一些，之后置于冰水杯中，一会儿他又取出来向公众展示，O形环没有恢复变形。科学家都崇尚简单，厌恶繁文缛节，但是像费曼这样身体力行，一生致力于简洁化的科学思想、方法，并倾注大量心血于科学教育的，绝无仅有。他卓越的科学成就，独特的科学教育方式以及迷人的个性使得他成为家喻户晓的明星科学家。
爱唱反调的青年科学家
费曼1918年出生于美国纽约市皇后区的小镇法洛克卫，1939年毕业于麻省理工学院，进入普林斯顿大学念研究生，成为著名物理学家约翰・惠勒的学生。
1943年，在洛斯阿拉莫斯，刚刚研究生毕业的费曼获得了一个难得的机会，同一批最伟大的物理学家和数学家一起工作，他们包括：奥本海默、汉斯・贝特、恩里科・费米、爱德华・泰勒，还有约翰・冯・诺伊曼，而这个机会就是制造出世界上第一颗原子弹的“曼哈顿计划”，这也是费曼研究生涯的起点。在这个团体中，年轻的费曼得到了众多科学前辈的认同。他能运用逻辑来分析一切复杂问题，找出主要因素，并简单明了地说明需要解答的关键问题。令前辈们同样满意的是这位年轻的科学家对物理学全身心投入的热情。当时，年轻的费曼常常与已经小有名气物理学家贝特唱反调，但贝特一点也不生气，相反，费曼深入的思考给他留下了很好的印象，因此他对费曼产生了一种尊敬。贝特还将费曼收入麾下，让他做了计算组的组长。贝特后来还自豪地宣称：“费曼能做任何事情，所有的事情。”“曼哈顿计划”的领导者奥本海默也称他为“这里最才华横溢的年轻物理学家”。
最善于抓住本质的大脑
要善于抓住事物的本质，这是费曼小时候从父亲那里得到的教诲。一次，在林中散步，父子一起观察鸟雀，父亲告诉他，如果你知道了这种鸟雀的名字，哪怕是许多种语言的名字，都无助于加深对鸟的理解，只有通过观察鸟的行为才能去认识它。这些话影响了费曼一生，他对哲学家在概念上的纠缠很不屑，认为自然界不会满足哲学家那些先入为主的见解。有人问他，如何用一句话概括出现代科学最基本的观点，费曼回答说：“一切物质都是由原子构成的。”
费曼由于在量子电动力学上的贡献和施温格、朝永振一郎分享了1965年诺贝尔物理学奖。他们三人其实是用不同的方法创建了量子电动力学。这种现象在科学史上倒不罕见，17世纪时牛顿和莱布尼茨就各自独立发明了微积分;20世纪20年代海森堡和薛定谔也各自创建了量子力学。但是在他们三人中，费曼的方法最直观、最形象，这也是他一贯简洁风格的体现。
其中用到的费曼图，就是一种符号化的物理语言，比如反映物理学中康普顿效应（光子和电子相互作用）的费曼图。
费曼图中的实线代表电子，波纹线代表光子，费曼图不仅有鲜明的物理含义，而且具有严格的数学含义，可以说每一幅费曼图就是一个数学表达式。上述费曼图表示的物理含义是，光子与原子中的电子发生弹性碰撞，碰撞后光子损失能量，改变其运动方向，而电子获得能量从原子中飞出。
费曼的好友、物理学家戴森回忆说：“当费曼看不懂正统教科书中的量子力学时，他只好从头开始发明了一套自己能看得懂的量子力学……我用正统方法所做的计算，花了我几个月的时间，写了几百张纸;费曼却可以在黑板上，花半个小时就得到几乎相同的答案。”这从侧面也反映了费曼创造简洁科学理论的天赋。
送给教育界的宝贵礼物
费曼对科学教育界产生了难以估量的影响，其中最宝贵的礼物应当是著名的三卷本《费曼物理学讲义》，有人认为它是迄今为止最好的大学物理学教材。费曼早年参加了制造原子弹的“曼哈顿计划”，第二次世界大战结束后，他前往康奈尔大学任教。1949年到1951年，他应邀到巴西给大学生讲授了10个月（非连续的）的物理课。费曼发现，那里的学生都喜欢背诵，却不知道自己在背什么。返回美国后，费曼开始在加州理工学院任教，但他一直没有给低年级的大学生讲过物理课。直到1961年秋季，学校有一项物理教育改革项目，他在同事的推荐下答应给低年级大学生讲授两年物理课。《费曼物理学讲义》就是根据那些授课笔记整理的。在这本讲义中，费曼还结合了他对巴西教学生涯的反思，认为大学物理课讲授的目的不应该是为考试做准备，甚至不是为学生服务于工业或者军事做准备。他说：“我最想做的是与你们分享我对于这个奇妙世界的一些欣赏，以及物理学家们看待这个世界的方式，我相信，这是现今时代里真正文化的主要部分（或许有其他学科的许多教授会反对这一点，但我相信他们是完全错误的）。”半个世纪前费曼的教育思想，现在听来依然振聋发聩。
除了他的讲义之外，以他的演讲或访谈为基础整理出版的《物理定律的本性》《发现的乐趣》《费曼讲演录：一个平民科学家的思想》等都是绝好的科学文化读物，从中能体会到作为一名物理学家的费曼是如何阐释科学定律、如何看待科学与社会之间的关系，等等。
真性情的魅力人生
当然，费曼之所以成为费曼，很大程度上归于他独特的个人魅力。不错，他是20世纪一流的物理学家，但若论物理学成就，他要逊色于英国的狄拉克，不过他又是邦戈鼓手、绘画爱好者、开保险柜专家、科学教育专家……而狄拉克仅是一个“标准”、正统的科学家，因此就知名度而言，狄拉克显然逊色费曼。
费曼是卓尔不群的“反叛者”，他曾直接致信美国科学院请辞院士的称号，而且他不止一次请辞，结果每一次都惊扰到科学院院长亲自过问。请看一封1969年6月费曼给当时科学院院长塞兹的回信，你就能清楚了解费曼的个性。
亲爱的塞兹院长：
……我想离开国家科学院这个团体，完全是私人原因，与国家科学院或政府的作为无关，也不是你个人行政风格的问题。多年以来，我就一直很想安安静静地、不惊动任何人而退出这个团体，也不要引发任何的政治联想。这纯粹是我个人的因素，有点孩子气，就是喜欢什么、不喜欢什么而已。请接收我的辞职。
诚挚的祝福
费曼
量子计算的含义范文4
1.前言
文体包含文学文体和科技文体两种，其中的差别于，文学文体具有美学的特点，辞藻华丽、语言多变，容易引起读者的共鸣。而科技文体的使用的目的是以传递信息，文学风格不明显，语言平淡，容易使人感到枯燥。所以许多翻译家的作品比较倾向于文学，在翻译时检查加入美学语言。随着国际交流的不断深入，其美学的范围也在不断扩展。进而延伸出将美学和翻译结合体[1]。在对科技英语进行翻译时，以美学原理为辅助，不仅可以保存原文的精髓，也可以语言更加优美，更加打动人心，具有一定的审美情趣和价值。
2.翻译的严谨美
科技文章进行翻译时用词必须要精确、严谨。所以要在提高翻译的准确性的基础性上，保留原文的内容和精华，并且保存翻译的严谨美。翻译美学指出翻译者在翻译时不但要表现出原文的内容，也要表现译文的严谨性，同时也将科技英语的内部结构展现出来，尽量不要改变作者的写作风格[2]。在组织语言时，不能模棱两可，特别要注意一词多义的使用方法。比如 profile在英语中的本意是"弯曲的"，而"曲线"不是用" profile line"表示，" profile line"的实际意义是"半面线"。因此在进行翻译时要对英文单词的各种意思进行了解要充分，确定最合适的语言，保证文章表述的简洁、精确以及严谨。科技英语表述的语言要进行谨慎使用，使用在对科学英语表达时，穿插一些科技术语，提高科技文章的严谨性，同时使表达形式更加简洁。
3.翻译的逻辑美
逻辑美是使科技英语为人们所理解的重要因素，科学英语的关键点在于清楚地表达出客观事物的起因与发展规律。这对逻辑思维来说是一个挑战，明显具有逻辑美。因此要分清在原理概念上的差别，以简洁的语言和严谨的逻辑来表达产生事物的原因、发展以及结果。虽然科学英语的语言不优美，但具体前因后果连接地比较清晰的特性。使用翻译者在对科学英语进行翻译时要把握文章的基本逻辑，并了解文章的侧重点，就可以文章中因果关系、发展联系、程度大小等逻辑特点，对原文的内容进行准确翻译，表达出作者的思想。
原文：The Key Of Optimizing Quantum Reversible Logic Lies In Automatically Constructing Quantum Reversible Logic Circuits With The Minimal Quantum Cost。
意思为：最优化量子可逆逻辑的关键在于用最小的量子代价自动构造量子可逆逻辑。这个句子包括多层次的逻辑关系，所以在进行翻译不仅要把原文准确的表述出来，也要将其中的规律清楚地展现在人们面前[3]。翻译者只有将多层次的逻辑关系与文学语言结合起来，才能使人们明白其中的具体，充分表现翻译作品的的逻辑美。
4.翻译的简洁美
语言精练才能达到科技英语符合表达简洁的目的，而科技英语为了使人们对文章更明了，就表现以比较少的语言表现最多的内容。这种简洁美不仅应用于词汇层，也应用于句法层。现在科技英语中经常使用名词化结构，将过长句子翻译为一个词语或者短语。其优点在于可以降低人称主语先入为主的几率，增加客观的科技概念的使用效果，同时也可以使得文章内容更加明了，句子结构更加简洁。比如：因为格力空调与其他同类型产品相比，更方便实用，耗能少，更智能，更易操作。其翻译为： Gree air conditioning compared with other products of the same type， more convenient and practical， low energy consumption， more intelligent， more easy to operate.
这段语言由四个表达因果关系的短语组成一个复句，但是在进行科技英语的翻译的过程中，为了保证句子的内容更明了，使用名词化形式来表述文章的内容，使得科技英语的译文不仅简单明了而且更具有美感，同时表现了翻译者文化素养。
另外，为了使得文章内容更具简洁美，使用各类其他名词作主语在科技英语文章也比较常见，人称名词和物质名词是名词的构成部分。所以一般使用人称名词表明主观意愿，优先选择使用物质名词进行表述。使用以非人称做主语的优势在于：首先是简化句子的结构，可以清楚地表达出因果关系；其次就是使语言更加优美，具有感染力。所以在进行科技英语翻译时可以适当运用人称代词，保持翻译的简洁美。
5.翻译的转义美
转义是指原有意义转化借代出新的含义。在科技术语在不断出现，特别是计算机和其他机械类领域科技专业术语不断爆发的情况下，对转义也越来越受到人们的关注。现在科技领域的发展与日常生活处于相辅相成的关系，因此科技术语的也更加生活化，更加优美。当人们的常用语与科技术语进行融合促进科技翻译的发展，使得语言更多元化，变化更加丰富，同时也表现着隐语的形象。比如英文中的"表兄妹"用"cousin这一词表示，但而"cousin"这个词，在日常生活中常常用作"同类型作物"的表达[4]。从另一方面来说，转义词的使用量的增加等一系列的变化表现出日常用语转化为科技名词的现象，不仅提高科技名词的适用范围，也增加了转义的美感。
6.翻译的修辞美
在翻译时使用修辞手法可以让语言更生动优美，随着科技名词的适用范围的扩大，修辞手法在科技英语领域的使用量也越来越多。其中比喻在科技英语翻译中比较常见，其通过不同事物的发展与结果来表述某种道理或者表现另一种事物。使用比喻手法可以使得逻辑与形象思维可以进行更好的融合，表达更加准确。而另一种比较常见的修辞手法是拟人，将无思想的事物进行人格化，给予事物人的心理活动，可以让科技文章亲近人们的感情，更具有打动人心的力量，同时也可以使人们更容易了解其含义和掌握其文章的关键点[5]。但是在进行对科技英语翻译时，要充分发挥想象力，不要过于生硬。
例如：In the spring on the occasion， the North Chinese swallows begin decided to enter the counter trend， came to life in the south.翻译为"在春暖花开之际，中国北方的燕子开始决定进入反潮流，来到南方生活。"在这个句子中使用了拟人的手法，给予燕子人的思维，不仅清楚地表达了燕子的迁徙活动，也表现了翻译的修辞美。
量子计算的含义范文5
政策驱动也是重要动力，科技巨头抢先布局引发示范效应。智能化时代，各国从国家战略层面加紧人工智能布局，美国的大脑研究计划(BRAIN)、欧盟的人脑工程项目(HBP)、日本大脑研究计划(Brain/MINDS)，而我国也在“十三五”规划中把脑科学和类脑研究列入国家重大科技项目。企业布局方面，谷歌、Facebook、微软、IBM等均投入巨资，其示范效应是产业进步的先兆；国内百度、阿里、讯飞、360、华为、滴滴等也加紧布局。15年行业投资金额增长76%，投资机构数量增长71%，计算机视觉和自然语言处理占比居前。
产业链格局已现，上游技术成型、下游需求倒逼，计算机视觉产业应用最成熟。产业链初步格局已现，从基础层和底层技术，再到应用技术，最后再到行业应用，除了近年来底层核心技术的突破，下游行业需求倒逼也是人工智能应用技术发展的重要动力，诸如人机互动多元化倒逼自然语义处理、人口老龄化倒逼智能服务机器人、大数据精准营销倒逼推荐引擎及协同过滤，等等。其中计算机视觉应用技术的发展可能是最先发力的，国内不乏世界一流水平公司。
2B应用首先爆发，“人工智能+金融、安防”应用前景广阔。“人工智能+”将代替之前的“互联网+”，在各行业深化应用，安防、金融、大数据安全、无人驾驶等等。生物识别和大数据分析在安防和金融领域的应用则是目前技术最为成熟、产业化进程较快，如智能视频分析、反恐与情报分析、地铁等大流量区域的监控比对；金融领域的远程开户、刷脸支付、金融大数据采集、处理、人工智能自动交易、资产管理等。相关推荐标的：东方网力、佳都科技、川大智胜，建议关注大智慧、远方光电。
逐渐向2C端应用扩展，看好“人工智能+无人驾驶、教育”。人工智能在无人驾驶领域的应用体现在三方面：(1)环境感知环节的图像识别；(2)基于高精度地图和环境大数据的路径规划、复杂环境决策；(3)车车交互、车与环境交互下的车联网，智能交通管理。教育领域应用方面，人机交互重构更互动性的教学；大数据和深度学习的结合使得个性化教学成为现实，这也是在线教育最重要的突破点；此外包括VR在内的多载体应用和多屏互动也是发展趋势。相关推荐标的：四维图新、千方科技、东软集团、科大讯飞、长高集团、新开普。
量子计算的含义范文6
关键词：化工专业；无机化学；教学改革
无机化学是化工专业的一门主干专业基础课[ 1]。我们的授课对象是刚刚进入大学的朝气蓬勃的大学新生。本课程立足于学生有着深刻印象的中学化学知识基础，教学时间涵盖两学期[ 2] ，64学时涉及广泛的内容，既有基础理论部分，又有涵盖重要化合物组成，结构，代表性规律的元素部分[ 3] 。因此，课程的教学质量和教学效果显得尤为重要，它直接影响大学生对专业的看法及学习兴趣，学习方法和能力的培养，还为后续相关课程打下良好的基础。
近年来，随着高校教育改革的深化，我们结合学生的情况和化工专业的特点在教学理念和教学形式上进行了一系列探索和改进，有效提升了教学质量，建立了和谐的师生关系。现从以下几个方面来简要阐述。
一、精选基本教学内容
如上所述，无机化学的内容包含基本原理和元素化学两部分。本课程是新生接触到的第一门专业基础课，要充分考虑到学生对新知识的渴求和已有的基础知识，避免内容庞杂。所以，我们对教材内容进行了归纳和充实，对于中学化学里讲述过的知识，例如化学平衡的特征、溶液的酸碱性的表征、氧化还原反应等基本化学原理的定性部分只做大概回顾，在本课程里着重讨论他们的定量计算；而对于配合物的分步解离平衡、化学热力学和动力学等内容在后续分析化学和物理化学课程中会详述，在无机化学中则以定性讲述为主。我们将教学基本内容概括为以溶液（电解质溶液，缓冲溶液）为基础，结构（原子结构、分子结构、晶体结构）为主线，平衡（酸碱平衡、化学平衡、沉淀―溶解平衡、氧化还原平衡）为重点，分区（s区，p区，d区，ds区）讲述，重点分明，条理清楚。特别是元素无机化学部分，具有“内容丰富、体系繁杂、历史悠久”的特点[ 4] ，讲好和学好元素化学对培养学生分析问题、解决问题和独立创新的能力至关重要。
在备课的过程中，教师也在反复研究教材、查阅资料、精选内容，这样才能做到高屋建瓴，视野开阔。如果讲课过程中始终局限于课本，只会把课上得枯燥乏味，不能激发学生的兴趣，因此，在授课内容中要注意引进补充内容，增加例题，使教学内容以课本为主又高于课本，体现教师的水平和特色。同时，某些知识点也应该根据学生的专业特点和学生实际适当进行调整。例如，在讲述碳族元素的时候可以给化工专业的学生增加煤化工的基本知识为他们的后续课程做铺垫，主族元素的性质递变可以要求学生通过查阅资料自己总结。
二、有针对性地强化教学重难点 无机化学课程内容多，学时少，不可能使学生牢记所有物质的性质和代表性反应。因此，教学中我们尽量突出重点即基本原理的阐述，培养学生分析问题的能力。这样即使到高年级，学生遗忘了本课程的具体内容，解决问题的方法和能力也能受用终身。教学的难点包括抽象难懂的内容和容易出错的地方。
例如，核外电子的运动状态是历届学生公认的难点。我们在教学中从回顾电子的波粒二象性开始引进薛定谔方程，结合传统的轨道含义和学生在高中了解的电子云引进量子力学中电子的运动状态。对相关的4个量子数的取值和应用增加大量示例，并形象地和学生所在寝室结合分析，层层深入，使学生建立核外电子运动状态的正确概念。而配位化合物的计算这样容易出错的地方，我们会预先给出错误的实例，加深学生印象，有助于内容的强化记忆。实践证明：有针对性地攻破难点、突出重点取得了很好的教学效果。
三、因材施教，适当引申，注重激发学生兴趣 不可否认，学生的基础、能力和知识的掌握程度有着很大的差异。所以我们也注重了教学过程中的针对性特点。对优生、学困生、中等生做到心中有数，充分考虑到他们在接受知识和技能时方式和速度的不同，在教学过程中因材施教，激发学生的兴趣和自信心，达到理想的教学效果。
同时，在元素无机化学的教学过程中，要充分考虑到学生对知识的渴求，采取适当变革的态度在教学内容上创新，适当地加入现代化学的重大发现或教师的科研项目，开阔学生的眼界，启迪思维，避免死记硬背。通过改进教学方法，学生对自然界存在的元素及主要化合物的性质及反应规律有了一个总体了解，也了解了一些在当今环境、能源、生命、材料等领域中采用的新技术，新方法和新材料。
例如，在讲配合物的应用时从人体血红蛋白结构入手，衍生出与配合物密切相关的生物无机化学的发展、人造血液、人体微量元素、抗癌药物及机理；在碳族元素中加入温室效应、全球气候变暖及钻石的相关知识；在硼族元素中加入各种宝石的图片及铊元素的中毒示例等。从学生渴望求知的眼神中可以看出他们很接受这些新的“窗口”，通过这些知识与公式原理的相互渗透，使课堂教学变得生机勃勃、面目一新，并为学生在今后专业知识的学习和工作中的“临窗远眺”乃至“破窗而出”打了一个很好的基础。
