DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 在比较文学领域中，以往的类型学研究多关注文学现象之间存在的相似性，止步于探究共同的文学规律。但在求同基础上，我们应进一步研究类同现象下的差异性，将不同文明进行对话与杂交，以便更加全面地认识自己的文化。因此，类型学应当是对“相似的文学现象加以联类比照，在寻觅整体文学演进通则和规律的同时发掘出相似类型表象下深层次的文化差异” [ 1 ] ，从而推进人类文明的发展。 因此，笔者以比较文学的类型学为切入点，对《诗经·生民》和《圣经新约》中的“圣母感生”现象进行比较，从中西文化表面的异同现象比较出发，探究现象下蕴含的中西文化本质。
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user: 2. 《诗经生民》与《圣经新约》中的现象之同 2.1. “感生”现象之同 《诗经·生民》记载了姜嫄“履帝武敏”而孕后稷的故事，《圣经新约》记载了马利亚“童女生子”的故事，两者都是“无父生子”的“感生”现象。“感生”，即指女子并未与男性交合，而是有感于或感应或接触或目睹或吞食动物、植物、无生物等，竟神秘地怀孕生子。这两则故事，在内容上有众多相似之处。 《诗经·生民》简略记叙了姜嫄生子的传说：“厥初生民，时维姜嫄。生民如何？克禋克祀，以弗无子。履帝武敏歆，攸介攸止，载震载夙，载生载育，时维后稷” [ 2 ] 。这是周部族的起源史诗。姜嫄因为无子而禋祀上帝于郊禖，以求祓除其无子的疾病。在进行郊禖仪式的时候，姜嫄看见一个巨大的脚印，心中受了启发，就欣然踩了上去，姜嫄踩了一个巨大的脚印之后，便神秘地怀孕生子，这就是典型的感生神话。 《圣经新约》中的马利亚也是感应上天之意而怀孕生子。《马太福音》记载：“在马利亚已许配给了约瑟却还没有迎娶之前，马利亚就圣灵感应怀孕了。…这发生的一切都是要应验主借先知之口所说的话，即必有童女，怀孕生子” [ 3 ] (《马太福音》1：pp. 18， 23)。马利亚被天使告知圣灵将要降临到她的身体内，她会受到至高无上能力的荫庇，所生之子将是上帝的儿子，于是受神的感应怀孕生下了救世主——耶稣基督。马利亚是“童女生子”，并未与男子交合，这也是典型的感生现象。 2.2. “圣母”原型之同 姜嫄因生育了农神后稷，而被后世尊为圣母。据记载姜族部落的封国在有邰，即现在陕西关中西部的武功地区，这一带对姜嫄的信仰历史最悠久，范围也最深广。后人为了表达对这位伟大母亲的崇拜和怀念之情，在关中地区保留了大量的姜嫄庙、高禖祠、庙会祭祀以及与姜嫄相关的地名。 马利亚因生育了救世主耶稣，也被后世尊称为圣母。现今，形式多样的圣母马利亚神像在宗教纪念仪式中随处可见，比如大三巴教堂的圣母马利亚神像。除此之外，在地区名称、建筑和绘画中，人们对圣母马利亚的信仰也比比可见：巴塞罗那在14世纪建立的海之圣母马利亚大教堂、为感谢“顺风圣母马利亚”而命名的阿根廷首都——布宜诺斯艾利斯、意大利画家拉斐尔著名的圣母画像等等。 圣母为何历经几千年仍备受尊崇？原因在于圣母神圣面孔下蕴含的巨大包容性，“能够给予被容纳、被庇护、被滋养者以生命，营养，温暖和保护” [ 4 ] 。对圣母的崇拜是人类在漫长的进化过程中日积月累的结果，是一种普遍存在的共同意识，是个体被潜移默化作用的情感，即荣格所说的“集体无意识”。这种意识“既非源自个人经验，也非个人后天习得，而是与生俱来的” [ 5 ] ，实质上是人类对相同或相似的情感所含有的相通心理的反应情况。集体无意识中沉淀着许多原始意象，它们根源于民族记忆和原始经历，是一种集体的意识，这些就是原型。当人类遭遇相同的情境时，便会做出相似的心理反应，这便是“原型”所产生的影响。原型是由个人无意识转移为集体意识的被改造的产物。姜嫄和马利亚的“圣母”形象正是历经改造，逐渐深入民族集体内心，成为了后世文学艺术创作中的源泉。 姜嫄和马利亚都是伟大母亲的形象，因此不管在历史上还是现今社会都更容易得到认同。在人类相通的情感中，“母婴关系当然是我们所知道的最深刻和最强烈的关系……它是我们人类的绝对的体验，是镌刻在我们身体组织上的一个真理” [ 6 ] 。因此，当我们在生活中面对无法把握的命运时，我们内心深处儿时的记忆便会被唤醒，每个人都想再次投入母亲温暖的怀抱，以此来抵挡由外部世界产生的不确定感和焦虑感，于是姜嫄和马利亚所代表的的形象成为了人类共同的母亲——“圣母”，这个原型也超越了时间、地点、国家、民族和社会制度等一切的限制，成为了不同文化环境下人类共同情感的寄托。 2.3. “圣人”受难之同 姜嫄和马利亚被后世尊崇，绝大部分原因也依托于其子后稷和耶稣的伟大功绩。后稷和耶稣都是历经千辛万苦，通过了磨难与考验而成就伟业，最终被后世奉为了圣人。其非同寻常的受难经历显示了自身的神异性，也使后世对其愈加崇拜与信仰。 《生民》中始祖后稷的降生充满了神奇色彩，在他降生之后的受难经历也体现了上帝对他的眷顾。《生民》记载了后稷降生之后历经的“三弃三收”：“诞寘之隘巷，牛羊腓字之。诞寘之平林，会伐平林。诞寘之寒冰，鸟覆翼之” [ 2 ] 。他先后被丢弃在牛羊经过的窄巷子、树林和寒冰上，但都得到了上天的庇护。最终他成就了一番伟业，造福万民，被百姓尊称为“农神”。在后世的文化传承与嬗变中，历代帝王逐渐拥有了这种尊崇。 《新约》中的圣人耶稣在未出生时就开始遭受迫害，在出生时也是经受了种种苦难。由于受到希律王的追杀，从耶路撒冷逃到了埃及、拿撒勒。在耶稣受洗时，又受到了魔鬼的试探。在迦百农传授福音时，又背着十字架走苦路。最后还被他的子民误解而悬上了十字架。后来耶稣以死让众人相信这是上帝之子，成为了众人尊崇的圣人。 后稷和耶稣的受难遭遇在本质体现了人类的基本困境。后稷出生不久就被抛弃、耶稣尚未诞生便遭到希律王的追杀，体现了人对自我命运的难以把握。后稷被母亲所弃使其遭受自然的考验、耶稣受到社会的人为迫害以及被他的信徒所背叛，体现了人与人之间、人与自然、人与社会的对立。最终，两位受难者都通过了考验，摆脱了困境，消除了对立，实现了命运的逆转。通过后稷与耶稣的受难经历以及他们对命运的突破，反映了人类所面临共同的生存结构和情感心理。
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user: 4. 结语 《生民》和《新约》虽然是不同民族、不同时代的作品，但却在“圣母感生”内容方面表现出了众多相似性。因为文学本质上是人类智慧的结晶，是人类面对自然社会等方面的经验总结，固然有某些能超越时代、地域、民族、语言、阶级等差异的相通之处。“相同性会使人们看到人性的闪光和共同的审美心理；相异性不仅使人们看到民族心理和审美心理的差异，而且会使人们意识到中西文学各自的特点，因而也更有利于中西文学的相互学习，取长补短” [ 16 ] 。通过对《生民》和《新约》中“圣母感生”现象的类型学研究，我们发现在相似的“圣母”原型和“圣人”受难情结背后，蕴含着更深层次的相异性，其中相同的“羊”意象和“知母不知其父”现象也反映了中西方不同的社会背景、风俗制度、文化信仰等实质。然而这两篇作品中的意象和思想仍有众多可深入挖掘之处，有待来者进一步拓展研究。
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user: 摘 要 图像诗歌的发展是我国网络文学的重要事件。以往对于我国图像诗歌的研究主要是从文学和审美视角做文本内部研究。本文拟从历史的审视和比较文学的视阈考察我国图像诗歌发展的纵向和横向动力，以求全面地探寻我国图像诗歌发展的道路和规律。 关键词 :图像诗歌，通变，比较文学，动力研究
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user: 1. 引言 “诗是一种语词凝练、结构跳跃、富有节奏和韵律、高度集中地反映生活和抒发思想感情的文学体裁” [ 1 ] 。然而，伴随着网络文化的繁荣，这一古老的文学体裁无论在主题内容、表现手法、传播途径和功能方面都发生了巨大的变化。网络与诗歌的联姻使诗歌呈现出丰富的情状和活跃的态势。中国网络诗歌在众声喧哗、黎献纷杂、泥沙俱下的十几年中伴随网络技术的突破和用户量的爆炸式膨胀呈现出迅猛发展的态势。而图像诗派在中国的网络诗歌大潮中可谓独领风骚，不仅有不俗的诗歌创作实践，更是自觉地进行了相关的理论建设，因而吸引了许多学者对此进行研究以探寻其根本特征和文学价值。本论文跳出前人对图像诗歌的文本内部研究而尝试以历史的审视和比较文学的视角来分析推动我国图像诗歌发展的两大动力。
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user: 2. 中国图像诗歌发展的纵向驱动力 刘勰在《文心雕龙》中言：“名理有常，体必资于故实；通变无方，数必酌于新声” [ 2 ] 。可见中国古典文学一直以来就有以“通变”，即“继承与创新”的思维去看待文学现象产生、发展和消亡的惯例。因此，要探索我国图像诗派的发展动力，除了分析网络语境造就的快餐文学的阅读习惯、网络技术下视觉艺术实现的便捷化和网络媒体对新生事物的炒作等社会因素之外，还需要对诗歌这一古典文学样式从创作实践和理论阐发两个方面做历史的探寻。 2.1. 我国诗歌创作实践对图像诗的纵向影响 我国的原始口传诗歌由于没有文字记录多以亡佚。目前我国学界一般认为东汉赵晔的《吴越春秋》所记载的黄帝时代的《弹歌》比较接近我国古代诗歌的原始面貌。“断竹，续竹；飞土，逐宍。”在内容和节奏上已经初步具备诗歌体裁的基本要素。另外，李镜池在《易经筮辞传》中指出《易经》中的“鸣鹤在阴，其子和之。我有好爵，吾与尔靡之。”等数十条爻辞在用字、用韵、用意三个角度都有诗化特征。刘大杰更进一步指出：“(这些爻辞)是从卜辞到《诗经》的桥梁” [ 3 ] 。因此，《弹歌》和《易经》中的诗意爻辞被普遍看作我国诗歌的最初形态。早期诗歌对艺术性的追求仍处太初的“一”的混沌状态。随着社会经济和先民思想的发展，在中国的春秋战国时期诞生了被当今学者看作我国现实主义和浪漫主义源头的《诗经》和《楚辞》两部诗歌巨著。这一时期的诗歌已经从第一时期混沌的“一”的状态而渐显为阴阳两极的“二”的状态：重内容性的《诗经》与重音乐性的《楚辞》形成我国古典诗歌最早的两座高峰。汉代诗歌沿袭这两条道路既产生了继承《诗经》风格的乐府诗和《古诗十九首》，也出现了从《楚辞》发展而来的铺张扬厉、华美浪漫的赋体诗。到了南朝，沈约开始界定“四病八声”，将对平仄、对偶、韵律的追求推崇到极致。自此以后，中国诗歌以内容和音韵为基本的评价标准得以确立。 但是，在我国诗歌艺术“一生二、二生三”的发展史中一直存在着一些潜流，它们构成了“三生万物”中五彩斑斓的各色诗歌景观。比如谢灵运、陶渊明和王维等把绘画中的色彩、光线、远近、构图等技巧运用于山水诗中以达到诗画交融的效果。他们的创作是对我国诗歌过度倚重内容与韵律的矫正。而民间创作的梅花诗、宝塔诗、回环诗、璇玑诗等异形诗更是对传统诗歌过度依赖内容与声律的直接的、大胆的颠覆。近代闻一多以音乐美(诗的律动)、绘画美(诗的意境)和建筑美(诗的形式)的“三美”理论作为对诗歌艺术评价的参照进一步动摇了以内容和音律二元来界定诗歌优劣的传统。到如今的现代主义和后现代主义文化语境中，这些原来小众的、另类的、实验性、游戏性的潜流正逐步汇集成为当今中国诗歌艺术的一股显性力量：他们就是试图为我国诗歌找到新的艺术支撑点的现代图像诗人。现代图像诗歌因为充分借助网络传媒将诗歌的视觉效果发挥得淋漓尽致，并因其可以“在图画世界中感悟诗美，在影像空间中聆听诗语……有利于认识并导引新诗在图像时代的现代传媒条件下创造诗歌新的视觉诗意”而得到广泛关注 [ 4 ] 。 我国图像诗歌的产生和发展正是我国诗人在传统诗歌创作实践中在形式上从单一到多元、在音韵上从严到宽、在传播渠道上从平面到多媒体的发展道路上的必然产物。 2.2. 我国诗歌理论对图像诗的纵向影响 我国历来看重诗画的相通性，所以自古就有多种诗画结合的艺术形态：有大量“画中有诗”的题画诗；有“以诗为画”之作(如东晋顾恺之据曹植《洛神赋》而作的《洛神赋图》)；有“以画为诗”之作(如南朝宋宗明皇帝刘彧据画而作赞美先帝的《帝国颂》)；有“诗画一体”之作(如唐伯虎的《骑驴归思图》、宋徽宗的《腊梅山禽图》等)。古代关于诗与画的辩证关系的最著名的论述是苏轼对王维诗歌的鉴赏。他说：“味摩诘之诗，诗中有画。观摩诘之画，画中有诗”，“诗画本一律，天工与清新”。唐宋时期的诗画理论被看作我国图像诗歌理论的发轫期。在近现代，宗白华提出要使诗的“形”能得有图画的形式的美，使诗的“质”(情绪思想)能成音乐式的情调。钱钟书在《中国诗与中国画》中也认为诗与画不但是姊妹，而且是孪生姊妹。袁行霈说：“王维的诗最有写意画的效果，略加渲染，就产生强烈的艺术魅力” [ 5 ] 。可见，我国现代诗论继承了古代对“诗”与“画”二者复杂而微妙的关系的认同。 在我国这些重视诗与画的艺术交融性的诗论和大量的诗画结合的创作实践的启迪下，我国当代诗人继承和发扬了古代图像诗歌的优秀传统，在创作形式精巧奇特的各种图像诗歌作品的同时也大力进行图像诗歌理论建设。台湾的图像诗理论率先萌芽和发展：台湾最早的图像诗诗人詹冰提出图像诗是诗与图画的相互结合与融合，因而可提高诗效果的一种形式。1974年，张汉良在《论台湾的具象诗》中把图像诗定义为“任何诉诸诗行几何安排，发挥文字象型作用，甚至空间观念的诗” [ 6 ] 。2000年，丁旭辉在《台湾现代图像诗技巧研究》中提出：“图像诗是利用汉字的图形特性与建筑特性，将文字加以排列，以达到图形写貌的具体作用，或借此进行暗示、象征的诗学活动的诗” [ 7 ] 。 相比台湾的图像诗歌理论建设，大陆的图像诗歌理论更具有系统性：大陆图像诗理论建设者以尹才干为代表，他的《浅谈诗的意向》、《关于现代诗歌的评价标准》、《中国现代诗的形式断想》以及《关于图像诗》等论文对中国图像诗歌的发展根基、历程、时间、现状、趋势做了开创性研究。他提出：“图像诗，作为一种文本，既是诗歌，也是图像。用真情、理性、潜意识的支架，构筑诗体的图像，扩大和延伸文字的诗性空间，让诗歌目光所及之处，闪耀出新颖诱人的光芒，不断产生撞击读者心灵的力量” [ 6 ] 。除此之外，寒山石提出图像诗的魅力主要在于形式建构的视觉美，创意设计的奇艺美和内容呈现的诗意美三美之结合。龚奎林提出图像诗是以“非常规形式呈现作者内宇宙与外宇宙共鸣的生存状态和生命形式” [ 6 ] 。简言之，图像诗一方面继承我国“诗画”结合的传统，另一方面又打破把诗情画意作为“意境”而置于读者认知的隐形位置的常规，大胆地将诗情画意以图像的形式置于显形状态，让“显形的画”(文字所排列成的图像)和“隐性的画”(诗歌营造的意境)同时进入读者的视野为读者带来多重审美享受。
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user: 4. 结论 “在照亮人类文化进化中的黑暗过程中有两种伟大的发现：一是用语言把握有声世界，二是用图像来把握有形世界” [ 17 ] 。如今互联网技术的应用使得图像的快速、便捷、广泛而经济的传播成为可能，这极大地促进了图像诗这种以图像与听觉、文字的结合共同表达人类思想和思维的新的文学样式的蓬勃发展。然而，图像诗的发展除了网络技术广泛应用的时代环境这一外部因素之外，其横向和纵向的推动力才是它发展的根本原因。在考察其动力时，如果对我国图像诗派的产生和发展仅仅从纵向的文学史来研究，其结果将是片面且单调的。只有在纵向考察的纬线上织以比较文学研究的经线，才能将中国图像诗歌置于整个世界诗歌艺术发展的潮流中，让读者在比较和参照中认识中国图像诗歌的价值、特色和地位。通过对中外图像诗歌的比较研究可以看出：图像诗创作由于跨越“诗”与“画”双重边界而必然受到来自两个“边界”的双重压力，因此寻找两个“边界”的适度平衡将是图像诗歌创作成功的关键。
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user: 摘 要 针对耿村煤矿主通风机的使用现状，介绍了一种新型矿井主通风机监控系统，论述了该套系统的结构组成、主要功能、软件设计和硬件设计。该监控系统以具有冗余功能的S7-400H型PLC作为控制核心，利用组态软件WinCC实现监控软件的设计，实现对矿井主扇风机不停风“一键式”自动倒机及运行状态的实时动态监测，提高了主通风机工作的可靠性和自动化水平。 关键词 :主通风机，监控系统，冗余功能，不停风倒机
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user: 1. 引言 矿井通风系统承担着向井下输送新鲜空气，具有通风、降尘、降温、除湿等作用，对保障井下安全生产、改善井下工作环境具有决定性作用 [ 1 ] [ 2 ] 。矿井主扇风机作为矿井通风系统的核心设备，却普遍存在风量调节难、控制精度低等诸多缺点，不利于矿井通风工作自动化水平和可靠性水平的提高。 本文以河南义马煤业集团耿村煤矿的主扇风机为参考对象，设计了一套集PLC控制技术 [ 3 ] [ 4 ] 、WinCC组态技术于一体，具备高可靠性、多功能的监控系统，实现了对主扇风机的实时在线监控，确保通风设备的正常运行，尤其是实现了不停风“一键式”自动倒机。
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user: 2. 结构原理及功能 2.1. 风门系统结构及工作原理 传统“停风倒机”模式下倒机可能导致局部瓦斯积聚和瓦斯超限的安全隐患，本系统采用新型的煤矿主扇风机“不停风倒机”模式。该倒机模式中风路切换操作由四个旋叶式调节风门(两台立式挂网风门和两台水平对空短路风门)联合动作来完成，利用其切换快速、灵活的特点，通过执行一定的控制策略，本系统很好地实现了通风机倒机期间持续稳定供风，进而杜绝了在倒机过程中发生瓦斯积聚和瓦斯超限。系统结合耿村煤矿主扇风机的特点，专门设计了不停风倒机流程，并通过自动控制执行系统予以实现，具体倒机流程如下(结合图1~3)： 1) 倒机第一步如图1所示：1号风机正常运转中，打开2号水平对空短路风门，开启备用2号风机。(此时2号风机处于空运转状态，所谓空运转是指风流从水平短路百叶窗进，出风口出，实现开机前热备用)。 2) 倒机第二步如图2所示：经检查(专家系统自检)备用风机2号运转正常后，打开1号水平对空短路风门，同时关闭1号立式挂网风门，使原运行风机1号过渡到空运转状态。打开已运转备用2号旁的2号立式挂网风门，同时关闭2号水平对空短路风门，使之过渡到正常带井下通风网络运转状态。 3) 倒机第三步如图3所示：2号挂网风门完全开启，2号对空风门完全关闭，实现2号主扇挂网运行；1号挂网风门完全关闭，1号对空风门完全开启，热备用5分钟后，1号主扇停机，完成不停风倒机。 通过该旋叶式风门，可以有效降低传统“停风倒机”模式下风机挂网启动时的阻力，降低风机启动风阻，风门联动运行配合双机热备用技术，实现主通风机的不停风倒机，保证了倒机过程中矿井通风的安全性和可靠性。 图1. 倒机第一步 图2. 倒机第二步 图3. 倒机第三步 2.2. 控制系统结构与工作原理 矿井主扇风机配套电控系统中主要硬件设备均采用冗余配置，采取冗余控制方式。上位机利用WinCC V7.3组态软件实现对矿井主扇风机运行参数的设置、设备工作状态的在线监控。下位机选用西门子S7-400H型PLC作为控制核心，对采集的工作信号进行逻辑处理，同时具备控制和保护功能。通讯部分利用先进的网络技术实现信号的有效传输，利用以太网技术实现上位机和下位机之间的通讯，利用PROFIBUS总线实现PLC控制器与其它主要硬件之间的通讯。监控系统的系统结构图如图4所示。 作为监控系统的控制核心，西门子S7-400H系统具备冗余功能，包含2个容错CPU、2个电源模件PS407、4个同步子模块。系统工作时两个CPU同时运行，一旦发生设备运行故障可瞬时自动完成主从切换，自动事件同步，切换期间保持所有输出量不发生紊乱，切换期间信息传输不中断、不遗失。其中任一单元发生故障中断时，该冗余PLC系统可自动快切至相应的备用单元，确保控制工作的连续性和稳定性，该套系统结构所配备的可靠性水平适应矿井实际工况要求。 2.3. 系统功能 本监控系统实现了对矿井主扇风机及其附属功能设备运行参数、工作状态的实时在线监控。其主要设计功能包括： 1) 实现双主扇热备用，确保备用风机性能稳定； 2) 实现井下通风动力不停止状态下两台主通风机的自动切换控制； 3) 实时在线监测主通风机的风压、风量、轴功率等主要性能参数，实时在线监测配套电机的主要电气参数，如电流、电压、功率、功率因数等，实时在线监测轴承温度、径向轴向振动、电机绕组温度等参数； 图4. 矿井主扇风机监控系统结构图 4) 能在监控中心同步显示风机及风门系统的模拟运行画面，监测风机开停信号、正反风信号、风门启闭信号； 5) 实现对监测数据的实时动态显示、存储、查询、打印等功能，具备超限报警功能。
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user: 3. 监控系统的软件设计 为了提升整套控制系统中PLC控制环节的运行效率和工作可靠性，在可编程控制的程序设计中采用结构化编程模式，强调软件部分的模块化设计和过程设计。监控系统的PLC主控制程序流程图如图5所示。系统借助PLC可编程控制器实现对模拟量信号的采集、处理、输出，从而实现对主扇风机、风门、润滑站等设备的实时监测与控制，可以智能判断设备运行情况，判定是否满足倒机条件，以及在条件允许的情况下实现一键倒机。
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user: 4. 应用效果 耿村煤矿主扇风机于2015年9月配套安装了上述风门系统和监控系统，图6为该套系统主监控界面，具备良好的人机控制界面，控制功能丰富，便于操作人员通过显示界面实时监测主通风机及其主要附属设备的运行状态。到目前为止，整套系统已稳定可靠运行6个月，期间共检测和处理了风机运行异常9次，监控系统能及时发现并快速处理，确保了主扇风机及其附属设备的安全运行。 图5. PLC主控制程序流程图 图6. 主扇风机监控系统主界面图
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user: 5. 结语 新研制的风门系统和主扇风机监控系统对主扇风机及其附属设备安全、高效运行具有至关重要的作用。该套系统在现有控制模式的基础上，将先进的计算机控制技术、测试技术、网络通信技术进行有机融合，实现了对主扇风机及其附属设备性能参数、运行状态的在线实时监测和远程集中控制。集设备状态监测、设备远程操控、系统智能化于一体，切实提高了矿井通风工作的可靠性水平和自动化程度。 该套系统在耿村煤矿应用实践证明，其多样的控制方式、丰富的控制功能、优越的操控性，完全满足现场通风要求，较好地实现了高瓦斯矿井主通风机不停风“一键式”自动倒机。本课题结合义马煤业集团高瓦斯矿井实际，为实现高瓦斯矿井主通风机不停风倒机，对保证煤矿安全生产具体重要的现实意义，在其它煤矿可推广应用。
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user: 摘 要 目的：对带有“霉斑”的纸质文物上的霉菌进行分离鉴定并优化其培养条件。方法：通过形态学观察(三点植入法、镜下显微结构观察法)与分子生物学18S rDNA ITS序列扩增相结合对纸质文物上霉菌进行鉴定，采用单因素分析及正交试验对霉菌培养条件进行优化。结果：两种方法的鉴定结果均显示该菌株为链格孢霉菌(Alternaria eichhorniae)，其培养最佳条件为28℃，pH 5.5，摇床震荡频率125 r/min。结论：确定该菌为链格孢霉菌(Alternaria eichhorniae)，其培养条件实验室较易达到，为下一步纸制文物上的霉斑成份分析及生物法清洗霉斑的研究奠定基础，并为纸质文物上霉菌防治提供科学依据。 关键词 :霉菌，微生物，纸质文物，培养条件，优化
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user: 1. 引言 我国古代造纸主要原料是植物纤维，其化学组成为纤维素、半纤维素、木质素，少量蛋白质和脂质成分等，这些常成为霉菌微生物营养基，因此极易受到微生物的侵蚀。“霉斑”即是古代纸质文物受到微生物污染及侵蚀后产生的最主要的结果。其不仅损害文物质地的机械强度而且影响观瞻效果，更有可能导致文物面貌全非、破坏殆尽。但关于“霉斑”成份研究目前国内外鲜有报道，所以本文对纸质文物上霉斑处的霉菌进行分离纯化培养及鉴定，并对其培养条件进行优化。目的是更好地了解污染纸质文物的霉菌的特性，为下一步对纸制文物上霉斑模拟、霉斑成份分析、以及霉斑生物法清洗的研究奠定基础，同时为霉菌防治和文物保护提供科学依据。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 材料 2.1.1. 文物样本 带有“霉斑”晚清书法作品裱件(表面菌丝体已经处理)。 2.1.2. 仪器设备 台式恒温振荡器、电热恒温培养箱DNP-9082型、DYY-2稳压稳流电泳仪、立式压力蒸汽灭菌器 、PCR仪、可见分光光度计(比色杯)、PH计、高速冷冻离心机。 2.1.3. 培养基 马铃薯葡萄糖培养基(PDA)：马铃薯洗净去皮，200 g切成小块，加适量水，煮沸半小时后，用8层纱布过补滤，在滤液中加入10 g琼脂粉，20 g葡萄糖，最后补足1000 mL水分，分装，灭菌，备用。 其中液体培养基和固体培养基成份和配方相同，只是不加琼脂粉。 2.1.4. 引物 用真菌通用ITS1和ITS4引物扩增18S-rDNA基因片段，其中上游引物为ITS1：5’-TCC GTA GGT GAA CCT GCG G-3’，下游引物为ITS4：5’-TCC TCC GCT TAT TGA TAT GC-3’，由上海生物工程有限公司合成。 2.2. 污染霉菌复苏及分离纯化 将文物裱件边上带有“霉斑”部分用紫外局部照射30 min，用已灭菌棉签轻轻擦拭霉斑处放入倒有马铃薯培养基的培养皿中，28℃恒温培养，待菌落长出后，进行划线纯化，反复多次后得到五种纯菌落。将纯化后的菌株，保存在含液体石蜡的PDA斜面试管中(4℃冰箱中保存)。选取一种菌株进行鉴定。 2.3. 三点植入观察法 用已灭菌的接种环蘸取少量上述已纯化好的菌种孢子，在固体马铃薯培养基上点成三角形三个点。然后将培养皿倒置在28℃恒温培养箱中培养，培养3~7天后拍照观察并记录菌落特征。 2.4. 插片观察 将无菌盖片以45˚左右的角度并排插入平板培养基中，插入深度为盖片的三分之一左右。用无菌接种环挑取霉菌的孢子悬液，接种于盖片与琼脂培养基的交界线上。在28℃下培养3天左右，显微镜下观察并拍照。 结合菌落特征、镜下结构观察及记录结果，查找真菌鉴定手册和相关的文献资料，依据菌种菌落形态、大小、颜色、生长速率、培养基颜色变化以及菌丝体和孢子的形态特征，进行鉴定。 2.5. 霉菌DNA提取 霉菌基因组DNA的提取采用简化CTAB法快速微量提取丝状真菌DNA方法 [ 1 ] 。 2.6. 18S rDNA序列扩增 将上述提取DNA作为模板，以ITS1和ITS4为引物，进行PCR扩增。PCR扩增体系见表1，PCR反应条件为：95℃预变性3 min，95℃变性45 s，55℃退火30 s，72℃延伸45 s，重复变性到延伸步骤28循环，72℃延伸10 min，PCR产物进行1%琼脂糖凝胶电泳检测后拿到上海生物工程有限公司测序。 Table 1 PCR amplification reaction system (50 μl 样品 Sample 添加量 Addition amount 10 × PCR Buffer 5 μl dNTP Mixture 1 μl Primer 1 1 μl Primer 2 1 μl Template DNA 2 μl Ex-Taq 1 μl Sterile water up to 50 μl 表1. PCR扩增反应体系(50 μl) 2.7. 进化树构建 将测序结果输入GenBank中进行同源序列搜索，利用CustalX软件对扩增的ITS序列进行对比。然后用MEGA5.0软件构建Neighbor-Joining分子系统进化树，并进行1000次Bootstrap统计学检验。 2.8. 培养条件优化——单因素试验 将已纯化菌落的孢子接种到PDA液体培养基中，28℃，125 r/min，摇床培养过夜，次日扩大培养。未接种的马铃薯液体培养基作对照，测定570 nm波长处不同培养条件下每4小时菌液平均OD值，每种条件设5个平行实验组。 2.8.1. 温度因素 接种量为0.5 mL，pH为6.5，摇床频率为125 r/min，温度分别为25℃、28℃、30℃、32℃，具体操作步骤如上文所述。 2.8.2. PH因素 接种量为0.5 mL，摇床频率为125 r/min，温度为28℃，pH分别为5.5、6.0、6.5、7.0、7.5。具体操作步骤如上文所述。 2.8.3. 震荡频率因素 接种量为0.5 mL，温度为28℃，pH 6.5，摇床频率分别为100 r/min、125 r/min、150 r/min、175 r/min。 2.9. 正交试验 根据单因素试验结果，确定选取采用3因素4水平的L16(4^5)正交表进行正交试验 [ 2 ] - [ 4 ] 。试验因素见表2，所做的16组实验中，每组实验都每隔4小时测一次值，求其8~36 h内OD值的平均值作为菌体生长的速率标志。根据正交试验极差分析得出该菌的最适培养条件。
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user: 4. 讨论 我国历史悠久，孕育了巨大的文化底蕴。书画等纸质文物作为文化的载体以实物的形态留存并传承下来，在传承过程中不可避免地产生霉斑。霉斑是一种微生物危害，它分解纸张植物纤维作为自身生长所需养分，并代谢产生甲酸、乙酸乳酸等有机酸，造成纸张局部酸性增强、脆性提高，同时，孢子和菌落及其分泌物会在纸质文物上形成附着力较强的黄、红、绿、青、褐、黑等色斑，极不易去除，不但影响文物的原貌和信息的识读性，还大大降低了其历史与艺术价值，如何处理纸质文物的霉斑已成为文保工作的热点领域。 据不完全统计，现在仅有微生物总数的不到1%的已知的细菌，已知的真菌不到微生物总数的5%，这表明还有成千上万的微生物种类有待进一步确认和开发 [ 9 ] 。不同的菌群会产生不同的次级代谢产物，因此，需要对文物上的菌株进行分离鉴定，确定其种属。我们对晚清纸质文物上“霉斑”菌株进行生物复苏、分离，并对其中一株菌进行鉴定，除了简单的形态鉴定外，引进18srDNA分子生物学技术，提高了鉴定的准确性。结果确定其为一株链格孢霉菌株(Acession numberKT031402)，与Alternaria eichhorniae (KC146356)聚于同一分支中，与Alternaria daucifolii (KC584193)亲缘关系较近，一种广泛存在于纸质文物上的菌株，可以作为“霉斑”的模拟、“霉斑”成份分析的研究对象。对此菌株培养条件进行优化，确定28℃，pH5.5，摇床震荡频率125 r/min为最佳培养条件。该数据不仅为“霉斑”的模拟、成分分析以及清洗等后续工作提供了有利的科学依据，而且在以后文物保护过程中，针对其特性，除了药物防杀外，还可采取避免适宜温度与pH范围的环境进行物理防治，这样能尽量地减少霉菌类生物对文物的损害，延缓文物褪变，延长文物寿命，尽可能保存其科学、历史、艺术等价值。
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user: 摘 要 利用LDA + U方法计算ⅢA族元素Al、Ga、In掺杂ZnO晶体的能带结构、形成能和跃迁能级，讨论ⅢA族元素掺杂ZnO晶体结构的稳定性和电离性质。替代掺杂在ZnO晶体中形成一个浅施主能级，容易发生电离；Ga Zn 和Ga i 的形成能相对较低，晶体结构相对稳定；掺杂后ZnO导带下移，费米能级穿过导带。 关键词 :第一性原理，LDA + U，掺杂ZnO，能带结构，形成能
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user: 1. 引言 透明导电氧化物(TCO)属于半导体材料，具有较大的禁带宽度、可见光谱透过、红外区域高反射率以及较低的电阻率等良好的光电特性，因而被广泛的应用于太阳能电池 [ 1 ] 、显示器 [ 2 ] 、特殊功能窗口涂层及其它光电器件领域。作为透明导电氧化物材料之一的氧化锌(ZnO)有着与氮化镓(GaN)相似的晶体结构和禁带宽度，其高达60 meV [ 3 ] 的激子束缚能是GaN的2.7倍，具备室温机子发光的特性，光电器件方面ZnO比GaN有更大的应用潜力。 纤锌矿ZnO是Ⅱ-Ⅵ族直接带隙半导体，室温下禁带宽度为3.37 eV。Al、Ga、In [ 4 ] 掺杂ZnO很容易获得n型半导体 [ 5 ] [ 6 ] ，作为浅施主能级提高了ZnO的电子导电性，提高了透明高能电子设备电子和光学性能 [ 7 ] 。实验表明ZnO掺杂ⅢA族元素可以增加光禁带宽度和电导率而且不会明显减少光传输的能力 [ 8 ] [ 9 ] 。 缺陷形成能是有关费米能级、化学势与价带顶的函数，表示各种晶格缺陷形成的难易程度、缺陷材料的稳定性等。通过比较缺陷形成能的函数图像，可以直观的看出：1) 一种物质掺杂的形成能随费米能级变化情况；2) 同种物质不同掺杂位置时缺陷形成能的大小；3) 不同物质相同掺杂位置时缺陷形成能的大小。 本文计算了Al、Ga、In三种原子在ZnO超晶格体系中替代Zn原子掺杂以及间隙掺杂的形成能，试图通过比较它们的形成能函数图像和跃迁能级来讨论Al、Ga、In三种原子掺杂ZnO晶体的稳定性和电离性。
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user: 2. 计算结构和方法 近来，人们使用多种方法计算了掺杂ZnO的形成能，如基于密度泛函理论的LDA、HSE、PBE [ 10 ] 等方法 [ 11 ] 。从理论计算结果来看，LDA方法计算得出的ZnO带隙只有0.80 eV，严重低估了半导体体系的带隙宽度。除此之外，计算结果强烈依赖于晶胞尺寸。为了可靠的预测掺杂ZnO体系的形成能，必须在一定程度上克服以上两个问题。本文使用VASP软件的LDA+U计算方法对Zn原子3d轨道电子进行+U处理，分别计算Al、Ga、In掺杂ZnO的总能以及In掺杂ZnO的能带结构，U = 4.7 eV。 2.1. 能带结构 选用2 × 2 × 2的32个原子的超胞来计算能带结构，特殊k点网格取5 × 5 × 3，截断能取550 eV。用一个In原子替代ZnO超胞中一个Zn原子，In掺杂ZnO晶胞的浓度为6.25%。 2.2. 总能计算 使用4 × 3 × 2的96个原子的ZnO超胞作为掺杂的超单胞，特殊k点取 ，优化结构后所有原子受力都小于0.01 eV/Å，价电子分别取为Zn原子3d4s、Al原子3s3p、Ga原子3d4s4p和In原子4d5s5p轨道电子。考虑掺杂原子替代晶胞中心一个Zn原子和间隙原子处于晶胞八面体中心位置两种结构，分别计算它们的总能。在32原子或72原子ZnO晶胞中掺杂原子，发现它与不同方向相邻超单胞中杂质的间距不同，不具有对称性，而且在结构优化时也不易收敛；而在96原子超晶格中(图1)，晶胞基矢互相垂直，具有正交对称性，避免了32原子和72原子ZnO超胞的问题 [ 12 ] 。 2.3. 缺陷形成能 缺陷形成能的定义式： (1) 式中 为超单胞的总能； 为掺杂超单胞的总能(α = Al、Ga或In)。 为原子的化学势， 为掺杂晶体中减少( )或增加( )的原子数，q是电子转移的数量。 是相对于超单胞能带结构价带顶(VBM)能量 的费米能级。 原子化学势 的大小取决于生长条件，分为富锌与富氧两个极端情况。在本文中我们认为ZnO、Al 2 O 3 、Ga 2 O 3 和In 2 O 3 的形成来自于金属Zn、Al、Ga、In和O 2 的直接化合，基于这个假设推导出化学势： (2) (3) 富锌 (4) (5) 富氧 (6) (7) 图1. 96原子、72原子和32原子ZnO晶体结构基矢图(俯视图，沿[ 0001 ]方向) 2.4. 缺陷跃迁能级 缺陷跃迁能级 为相同缺陷 时带电状态q和 的缺陷形成能 和 相等时的费米能 [ 13 ] 。 (8) 费米能级的实验值 时，带电状态为q的缺陷晶体相对稳定；反之 时，带电状态为 的缺陷晶体更加稳定。 缺陷跃迁能级不仅能够表示晶体在某一价态时的稳定性，还能判断出晶体在室温情况下的电离性质。定义 为跃迁能级与导带底或价带顶的差值为 (9) 越小缺陷晶体在室温情况下越容易发生电离，称此时跃迁能级为浅施主或浅受主能级，反之为深施主或深受主能级。
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user: 3. 计算结果和分析 3.1. 能带结构 使用LDA + U方法优化结构后的纤锌矿ZnO晶格参数为a = 3.149 Å，c/a = 1.604，μ = 0.382，与实验值a = 3.249 Å，c/a = 1.602，μ = 0.381 [ 14 ] 一致。结构优化后的ZnO 晶体及In原子替代Zn原子掺杂后结构如图2(a)和图2(b)所示。 图3(a)为纤锌矿ZnO 结构在布里渊区内高对称点能带结构图，纤锌矿ZnO在价带顶和导带底之间的Γ点存在一个直接带隙，LDA + U方法计算得到的直接带隙宽度为1.50 eV，仍然小于3.4 eV的实验值，但也有效改善了LDA方法计算得到的结果(0.81 eV)。 In掺杂ZnO体系能带结构图如图3(b)所示，In原子替换一个Zn原子后破坏了晶体结构本身的对称性，使得晶体的能带结构禁带宽度变小，费米能级进入导带，杂质能级靠近导带的底部，光电带隙显著增加，提高了ZnO半导体材料的光电性质。 3.2. 缺陷形成能与缺陷跃迁能级 替代掺杂情况中，在不改变96原子ZnO晶体结构参数的条件下，分别让Al、Ga和In原子在晶胞相对中间的位置替代一个Zn原子。晶格弛豫后，Al-O键、Ga-O键、In-O键键长相对于本征ZnO晶体Zn-O键键长变化量如表1所示。 由表1可以清楚的看到Al-O键和In-O键相对于Zn-O键的键长变化量大，由于Ga原子和Zn原子的半径大小接近性质相似，Ga-O键的相对变化量较小。LDA+U方法计算的ZnO的形成焓为−3.44 eV与实验值−3.58 eV [ 15 ] 接近。 LDA + U方法在计算掺杂半导体材料的能带结构时仍然会低估带隙宽度，计算的总能和形成能存在误差。但由于形成能的变化趋势是一定的，仍可根据各种掺杂结构的缺陷形成能函数图像判断其稳定性。Al、Ga、In替代Zn原子，在富锌的条件下有相对较低的形成能，掺杂结构比在富氧的条件下稳定，见图4。 富锌条件下，Al Zn 、Ga Zn 、In Zn 掺杂均产生一个浅施主能级。Al Zn 和Ga Zn 的跃迁能级相近较稳定(见表2)，In Zn 结构因为In 2 O 3 形成后在ZnO中浓度的限制会有较高的形成能，但在三者中 最小容易发生电离。从富锌到富氧，掺杂ZnO的缺陷形成能随着生成条件的改变逐渐增长了 。 图2. (a) 本征ZnO 晶体结构图；(b) InZn掺杂ZnO 晶体结构图 图3. (a) 本征ZnO 晶体能带结构图；(b) InZn掺杂ZnO 晶体能带结构图 Table 1 The variation of Al-O， Ga-O and In-O bond lengths compared with Zn-O bond length in pure ZnO for both neutrally and positively charged state 键 Zn-O Al-O Ga-O In-O 价态 键长(Å) 1.922 1.786 1.787 1.867 1.863 2.073 2.052 变化量(%) −7.07 −7.02 −2.86 −3.07 7.86 6.76 表1. 掺杂后Al-O键、Ga-O键、In-O键键长相对于本征ZnO晶体Zn-O键键长变化量 Table 2 The transition energy levels of AlZn， GaZn and InZn after doped and the levels below the Fermi leve 3.16eV 3.14eV 3.26eV 0.21eV 0.23eV 0.11eV 表2. ZnO晶体掺杂后Al Zn 、Ga Zn 、In Zn 跃迁能级和相对于价带顶与费米能级差值 图4. 富Zn和富O条件下Al、Ga、In掺杂ZnO的形成能与费米能级函数图像 我们还研究了间隙掺杂ZnO超胞结构(Al i 、Ga i 、In i )情况，对于间隙掺杂有两种可能位置，一个是四面体间隙掺杂，另一个是八面体间隙掺杂。根据总能计算我们发现，间隙原子位于纤锌矿ZnO沿着c轴方向的六角通道中心(八面体中心)时具有最小能量。同样在富锌条件下，间隙掺杂ZnO的形成能较低，空穴可能被间隙原子补偿。而在富氧条件下，掺杂ZnO由于较高的形成能非常不易形成。Al i 、Ga i 、In i 三种原子间隙掺杂中Ga i 缺陷形成能最低，Ga原子与Zn原子半径接近更容易形成稳定的掺杂晶胞。间隙掺杂原子作为施主变成+3价电状态。
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user: 4. 结论 利用LDA + U方法计算ⅢA族元素掺杂ZnO晶体光电性质，明显改善了LDA方法低估带隙宽度的问题。Al、Ga、In掺杂ZnO会在晶体中形成一个浅施主能级，In替代Zn掺杂最容易发生电离；Ga Zn 和Ga i 的形成能相对较低，晶体结构更加稳定。由能带图知掺杂后的导带下移，费米能级穿过导带，理论上可以提高ZnO半导体材料的光电性质。
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user: 摘 要 双4维时空量子力学描述中，微观客体的自旋是场物质球自身的转动。在自身参考系，场物质球的半径由静态康普顿动量m 0 c定义：R 0 = ħ/m 0 c，转动频率为：E 0 = hν 0 ；在运动参考系，场物质球的半径由动态康普顿动量mc定义：R 1 = ħ/mc，转动频率为：E 1 = hν 1 。m，m 0 是微观客体的动、静质量。电子自旋S及自旋磁矩m s 都可以通过场物质球模型来计算。若自身参考系就在复数空间，在闵氏4维时空观察转动场物质球的运动，生成双4维复数时空，形成场物质的波动运动，它就是德布罗意物质波。 关键词 :场物质球，波函数，自旋，自旋磁矩m s ，计算
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user: 1. 引言 量子力学中微观客体的自旋是最不好理解的物理量。把电子自旋看成经典球体机械自转是不正确的。那样，“运动电子的边缘线速要超过光速”。电子自旋角动量S及自旋磁矩m s 只能看着是电子自身的内禀属性，自旋是没有真实物理过程依托的假设。自旋是电子的“转动”，有角动量特征，又不能理解为电子的自转，很是无奈。自旋到底是什么，一直困扰着人们，难道它只能是无法认识物理过程的点粒子的属性吗？我们的回答是：不是。 双4维时空量子力学描述中，电子是转动的场物质球，因为在运动参考系中，微观客体的质量可变，因此，球半径随球的运动状态改变而改变。运动微观客体的转动频率加快，半径减小，保证了球的边缘线速不超过光速，维护了与相对论的一致性。自旋有明确的物理模型支撑，有明确的物理概念、角动量量度及物理过程对应。电子自旋S及自旋磁矩m s 都可以通过模型来计算 [ 1 ] [ 2 ] 。 假定场物质球在复数空间转动，或者假定电子自身参考系就在复空间，在闵氏4维时空观察转动场物质球的运动，则形成场物质的波动运动，它就是德布罗意物质波。物质波是物理波 [ 1 ] [ 2 ] 。
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user: 2. 量子力学电子自旋、自旋波函数假设 2.1. 非相对论量子力学电子自旋、自旋波函数假设及自旋算符 量子力学中电子自旋及自旋磁矩是电子自身的内禀属性( [ 3 ] ， p. 196)。称为内禀角动量和内禀磁矩。它们的存在表明电子还有一个新的自由度。表现在自旋波函数中。 电子自旋波函数又称旋量波函数，记为： ，S z 代表自旋角动量S在z轴方向上的投影(实为自身参考系)，自旋向上 ，自旋向下 。在有些情况下，自旋波函数可以分离变量，即： 是描述自由微观客体自旋态的波函数，一般形式为 (4.4.1) a，b是自旋态波函数的两个分量。特例：本征值： 的本征态 记为 、 与 构成电子自旋态空间的一组正交完备基，一般自旋态 可用它们来展开，即叠加态 (4.4.2) 或 叠加态： (4.4.3) 的演化是可逆的，相干的，决定论的，遵循量子测量的U过程和薛定谔方程。不过，这里自旋态波函数是作为微观客体整体波函数的一部分纳入其中的，是非相对论的( [ 3 ] ， pp. 196-208)。 考虑自旋有角动量特征，假设自旋S的三个分量S x，y，z 有与轨道角动量三个分量l x，y，z 相同的对易关系，同时引进泡利算符 (无量纲)，有 由于S沿任何方向的投影只能取 ，所以 沿任何方向的投影只能取±1。自旋算符作用于自旋本征态，有 量子力学中，自由微观客体自旋波函数完全是一种假设和人为的数学构造。自旋角动量S没有真实物理过程对应，只能是假设。自旋到底是什么，一直困扰着人们。它纯粹是点粒子的属性吗？我们认为不是。但是，非相对论量子力学电子是质点，电子自旋、自旋波函数及自旋算符，讨论中也不涉及自身参考系，对自旋的认知很难深入。 双4维时空量子力学描述中，电子是场物质球，自旋有明确的物理模型支撑，有明确的物理概念、角动量量度及物理过程对应，在自身参考系，自旋很好理解。 2.2. 相对论量子力学电子自旋及自旋波函数假设 1) 电子自旋算符S j 及自旋波函数B α 在自身参考系 为了求出狄拉克(Dirac)微观客体(电子)的自旋值，必须知道其相应的自旋算符。计及自旋角动量S，狄拉克粒子轨道角动量l将不是守恒量，有不对易关系 ；但总角动量 是守恒量，有对易关系 等，可以得到方程( [ 4 ] ， p. 19)： 由此，可以求得自旋算符S及其分量S j ，j = x、y、z。 狄拉克粒子S三个分量S x ，S y ，S z 的本征值为 。而 因为自旋算符S是4 × 4矩阵，故自旋波函数应该是4个，记为B α (α = 1， 2， 3， 4)所以有 ， ， 自旋波函数必须是正交归一的 故 ， ， ， (4.4.4) 自旋算符S j 只与泡利矩阵 有关，与时空坐标和动量无关，自旋算符S j 及其自旋波函数B α 是在微观客体自身参考系确定的( [ 4 ] ， p. 19)。 2) 自旋波函数B α 在自身参考系的进一步讨论 我们来从微观客体自身参考系求出狄拉克方程的解，由此进一步确证自旋波函数B α 在自身参考系。 狄拉克方程一般写成如下4维形式 ， ， ， 而 狄拉克方程里4个γ μ 矩阵构成16个独立4 × 4矩阵，因此，波函数ψ(x)是一个4 × 1矩阵。 自旋算符S j 只与泡利矩阵 有关，与时空坐标和动量无关，因此，自旋是在粒子自身参考系确定的，Hamilton算符 ，狄拉克方程应为 (4.4.5) 而 故 粒子自身参考系 ， 取正号+， 取负号− 故 (4.4.6) ψ(x)是β的本征函数，±1则为本征值，β是4 × 4矩阵，因此，旋量波函数ψ(x)的本征函数一共有4个： ， (4.4.7) ， (4.4.8) 将(4.4.7)、(4.4.8)代入方程(4.4.5)，考虑旋量波函数ψ(x)与空间坐标无关，有 得方程 ， ， 解上方程，得解 ， ， ， (4.4.9) 式中 ，(4.4.9)代入(4.4.7)、(4.4.8)得B 1 、B 2 、B 3 、B 4 满足的本征值方程 ， ， ， ， 而 ， ， ， 这正是方程(4)。故 ， ， ， (4.4.10) 这就是微观客体自身参考系的旋量波函数，具体地讲，微观客体的自旋状态是由旋量波函数振幅B α 来描写的。 微观客体自身参考系的旋量波函数自动分成两部分：描写微观客体时空运动特性的相因子 和与时空运动无关的旋量振幅B α ；后者与微观客体内部自由度相关，所以把B α 理解为自旋波函数。 在微观客体自身参考系，旋量波函数按能量正负分成：正能解ψ (1) 、ψ (2) 和负能解ψ (3) 、ψ (4) 。但是无论正能解和负能解又都分为两种自旋态：ψ (1) 、ψ (3) 描写自旋角动量在空间第3轴(Z轴)的投影为+ħ/2的态，ψ (2) 、ψ (4) 描写自旋角动量在空间第3(Z轴)的投影为−ħ/2的态。旋量振幅B α 张成一个4维双旋量空间(两个2维空间的直和)，它预示旋量波函数4个分量与狄拉克方程4类不同能量符号、不同自旋取向的解之间存在着深刻内在联系。这应该有一个可理解的量子力学图像，可惜现在看不到任何物理图像。但是在双4维时空量子力学描述中，结合正负电子、正负能量对应正、负康普顿动量等概念，旋量波函数4个分量的物理意义，与微观客体旋转场物质球模型的对应，似乎已经呼之欲出。
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user: 3. 双4维时空量子力学波函数ψ 0 、ψ与狄拉克波函数B α 、ψ 3.1. 双4维时空自旋波函数ψ 0 与狄拉克自旋波函数B α 之比较 双4维时空量子力学描述中，微观客体是转动场物质球，自旋由场物质球在复空间的转动定义。其自旋波函数 [ 1 ] [ 2 ] 对于狄拉克正、负电子，它刚好对应转动方向相反的两个场物质球。由于双4维时空量子力学描述中，相对论能量表达式可表述成： 或 在微观客体自身参考系，p = 0，故有 (4.4.11) 它表明在自身参考标系内，正、负电子又各自有两个转动方向相反的对应。如果一个转动 表示电子自旋朝上，另一个 则表示电子自旋朝下；正电子也一样。若自身参考标系就在复空间，正、负电子刚好构成复空间两个转动的2维空间的直和，张成一个4维双旋量空间。这就是狄拉克相对论量子力学的物理图象。这里，我们把正、负能量通过场物质球模型转换成了正、负动量 [ 1 ] [ 2 ] 。动量是可以有正负的，用动量的正负消除了负能量危机。 双4维时空量子力学描述中，物质波波函数与概率波(概率幅)尽管物理内含有别，但数学形式相同 [ 1 ] [ 2 ] ，数学运作无障碍，因此场物质球在复空间自身参考系两个相反方向的转动波函数 ， 正是自身参考系狄拉克方程 中的旋量波函数 (4.4.12) 只是k = A = B α 。量子力学原有数学方法完全可用。一个将实空间定义的质点对应的矢量放在实空间转动，闵氏空间有一个复数描述的概率波；而另一个则将实在的场物质球，用其对应的曲率矢量放在复空间转动，双4维复时空有一个复数描述的物质波，|ψ| 2 描述场物质密度分布。但后者微观客体自身物理图像清晰，自旋很好理解。自旋波函数对应的4个分量，是因为正、负电子自旋各有两个分量的缘故。k = A = B α 得到解释。 显然，微观客体的自旋，在自身参考系，是相对于自在实体R 0 = ħ/m 0 c而言的，描述的是本体的性质，具有不变性。 3.2. 狄拉克平面波波函数与双4维时空平面波波函数 1) 狄拉克方程的平面波波函数 一个以动量p作自由运动的狄拉克粒子，假定用如下平面波来描述( [ 3 ] ， p. 24)： (4.4.13) 是旋量波函数的振幅，式中 在微观客体自身参考系：p = 0， 这就是旋量波函数(10)。 为了求得任意参考系里振幅 的具体形式，将波函数(4.4.13)代入狄拉克方程，我们可以得到 满足的方程 (4.4.14) 求解方程(4.4.14)，并选取P的方向为Z方向得 对于 选取 第一组解 ， ， ， 第二组解 ， ， ， 对于 选取 第一组解 ， ， ， 第二组解 ， ， ， 解方程(4.4.14)有4个线性独立解 ， (4.4.15-1) ， (4.4.15-2) 其中N为归一化因子。 (4.4.15-1) (4.4.15-2)式中u (1) 、u (2) 属于能量E = E + 的本征态，对应电子，u (3) 、u (4) 属于能量E = E − 的本征态，对应正电子。当p = 0时，旋量波函数的振幅u回到自旋波函数B α ，即 。u (1) 和u (3) 态中，微观客体的自旋角动量的Z分量为ħ/2，u (2) 和u (4) 态微观客体的自旋角动量的Z分量为−ħ/2。必须注意：自旋是在微观客体自身参考系定义的，与微观客体在动系的时空坐标无关。 2) 双4维时空平面波波函数 双4维时空量子力学描述中，微观客体是转动的场物质球。在曲率复空间表示为 ω为微观客体场物质球旋转的角频率 [ 1 ] [ 2 ] 。 设微观客体自身的坐标系为 ，“静态微观客体内部场物质的旋转运动”，以时间t 0 为自由变量的场物质球旋转运动方程是 (4.4.16) 式中， 。ψ 0 就是量子力学中微观客体自身参考系定义的旋量波函数，A 0 = B α 刚好是自旋波函数。 在观测系，利用洛仑兹变换 [ 1 ] [ 2 ] ： 代入式(4.4.16)得 (4.4.17) 式中 ， ， ， ， 。对自由微观客体A是常数(归一化因子)。 (4.4.17)式描述的是场物质的波动运动——旋量波函数。它就是德布罗意物质波，是物理波。物质波的本质是旋转场物质的波动运动！ 对物质波(4.4.17)有两种认知与处理方法： 1) (4.4.17)式是物质波在闵氏空间的复数描述，振幅 ，类似交流电的复数描述。这种处理方法意义有限。而且 也不能直接理解为概率密度分布，而是描述与场物质球相联系的场物质密度分布。只是在量子测量中，场物质密度分布可以映射成概率密度分布。量子力学原有数学方法不变。 2) 为了进一步搞清楚物质波的物理本质，结合场物质球模型及曲率坐标k，我们发现物质波传播在双4维复时空W(x，k)中。双4维复时空是闵氏时空的复数拓展，并展现在波函数的相位上 [ 1 ] [ 2 ] ，类似费曼路径积分的相位积分操作。双4维复时空中旋量波函数形式表述为 (4.4.18) ， ， ， ， ， ， 。m为运动质量。能量E = E + 的对应表述为k = +k，E = E － 的对应表述为k = −k，刚好表达复空间两个相反的转动，这就是电子和正电子 [ 1 ] [ 2 ] 。双4维复时空的长处在于它把(4.4.17)式中的能量和动量统归于变量k，而时间则归于变量x 1 (=ct)。对时间的微商则变为： 。对于波函数的定态则有 ，i = 2，3，4，回到双4维时空量子力学描述定态波函数的讨论。 当 时， ， (4.4.18)式表述为 (4.4.19) 上式同样回到旋量波函数(4.4.10)。这里有A = B α 。ψ是方程 的解。
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user: 4. 双4维时空量子力学描述中电子自旋的计算 [ 1 ] [ 2 ] 4.1. 场物质球模型中电子的半径 “静态”： (4.4.20) “运动”： (4.4.21) 转动频率： “静态”： (4.4.22) “运动”： (4.4.23) 4.2. 电子自旋的计算 把电子自旋理解为电子机械球体的自转，运动电子的边缘线速度确实要超过光速。但是，双4维时空量子力学描述中，电子不是经典机械球体，电子是场物质球，其形态可变。电子运动速度加快，(4.4.21)式中质量m加大，(4.4.23)式ν 1 频率加快，(4.4.21)式中电子半径减小，边缘线速总是保持光速，不违背相对论。真实电子是(4.4.20)和(4.4.21)式。在双4维时空中，电子的自旋就是电子场物质球的自转。自转角动量可计算如下： 双4维时空量子力学描述中，R 0 为场物质球的半径，微观客体位置测不准量是球的直径： ，动量的测不准量为微观客体的动量： ，按测不准关系式有 [ 1 ] [ 2 ] 所以 令R 0 P 0 = S，S正是场物质球的自转角动量，电子的自转角动量——自旋S = ħ/2可以由场物质球模型直接计算。考虑到电子自转在何任方向均有上、下两个相反取向，自旋应为S z = ±ħ/2。 可见，自旋对于点粒子模型是一个内禀属性，没有直接的物理过程对应；但是，自旋对于场物质球模型，完全有可理解的物理过程对应。R 0 、ħ、P 0 = m 0 c都是常数，具有不变性，所以我们说自旋与微观客体所在的运动参考系时空无关，是在自身参考系定义的。应该说明，自旋与本体直接相关，而本体不可直接观察，因此，自旋也不可直接观察，但有现象表现，所以，量子力学中自旋被理解为点粒子的一个内禀属性。 4.3. 复数时空中场物质球模型对自旋的理解 我们知道，3维空间的一个旋转，对应于复数空间两个幺模旋转[U+(−U)]。即：SU(2)与SO(3)两群间存在2:1的同态关系。而同构是一一对应的同态关系。U(1)与SO(2)是同构关系，意味着：自旋为1粒子的一个旋转(U)，对应于SO(2)中同样的一个转动(O)。光子的自旋为1，U(1)旋转可以用来描述光子的自旋。 在物理上，SU(2)中的一个元素，对应于自旋1/2的粒子的波函数在二维表示下的一个转动。它与3维旋转群SO(3)之间2:1的同态关系意味着：如果自旋1/2粒子的一个旋转(U)，对应于SO(3)中的某个转动(O)的话，旋转变换(−U)，也将对应于同样的一个转动(O) [ 5 ] 。狄拉克能量的正、负对应的是正、负电子的统一体系，所以，旋转(U)、(−U)，我们认为刚好对应的是电子、正电子两个旋转的合一。 用场物质球在复空间的旋转理解电子的自旋比用场物质球抽象成质点在实空间的旋转理解电子的自旋容易得多。由于SU(2)与SO(3)存在2:1的同态关系，SU(2)中旋转一圈360˚刚好对应SO(3)中旋转二圈720˚。电子的自旋1/2，正是SU(2)中一个旋转(U)的结果，比如顺时针(旋转180˚反向，360˚复位，所以自旋有±1/2之别)；正电子的自旋也是1/2，是SU(2)中另一个旋转(−U)的结果，比如逆时针(也是旋转180˚反向，360˚复位，同样自旋有±1/2之别)。而我们的“旋转场物质球电子”正是复数时空中的转动，正、负电子合在一起，直和，可以用SU(2)来描述自旋。自旋是“场物质球”复数时空中的转动对应物，不是实时空点模型的对应物。过去由于复空间的复数与实空间复数对量子力学物理模型上没有作区分，点模型一贯到底，SU(2)、SO(3)的空间性质在相互转换中对模型的依赖也模糊不清，增加了对自旋理解的难度。 自旋为半整数是费米子的特性。说自旋空间中的旋转只等于真实3维空间中旋转角的一半，那是没有考虑它的反粒子所得出的模糊结论。量子力学认为自旋是微观粒子(质点)的内禀特性，经典世界中并无对应物，看来也并不真实。