量子力學(xué)

前言

量子力學(xué)是將物質(zhì)的波動(dòng)性與粒子性統(tǒng)一起來(lái)的動(dòng)力學(xué)理論。它是在20世紀(jì)初研究微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)建立起來(lái)的。近幾十年來(lái)，在不同領(lǐng)域相繼發(fā)現(xiàn)了宏觀量子效應(yīng)（如超導(dǎo)、超流現(xiàn)象），表明宏觀世界的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)也遵守量子力學(xué)規(guī)律，人們所熟識(shí)的經(jīng)典力學(xué)規(guī)律只是量子力學(xué)規(guī)律在特定條件下的一個(gè)近似。本書(shū)的宗旨是希望為初學(xué)者提供一本深入淺出、學(xué)以致用的入門書(shū)。為此，我們作了如下幾個(gè)方面的努力。（1）內(nèi)容與體系第一篇“態(tài)與力學(xué)量”。從描述客體的方式與經(jīng)典力學(xué)的根本差異出發(fā)，通過(guò)“量子體系的狀態(tài)”、“量子體系的力學(xué)量”及“量子力學(xué)的表述形式”這三章，介紹量子力學(xué)如何引入態(tài)矢和算符描述量子體系的狀態(tài)和力學(xué)量，以及它們遵循的種種規(guī)律和表述方式。第二篇“定態(tài)問(wèn)題”和第四篇“躍遷問(wèn)題和散射問(wèn)題”，主要討論量子力學(xué)要處理的三類實(shí)際問(wèn)題。第三篇“對(duì)稱性與不變性”。分別討論與轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)稱性、粒子交換對(duì)稱性、時(shí)空對(duì)稱性有關(guān)的“自旋與角動(dòng)量”、“全同粒子體系”、“對(duì)稱性與守恒定律”等問(wèn)題。第五篇“量子力學(xué)的新進(jìn)展”。用非常淺顯的語(yǔ)言介紹“21世紀(jì)理論物理學(xué)三個(gè)主旋律”（楊振寧語(yǔ)）之一的“量子力學(xué)的相位因子”，介紹量子力學(xué)誕生以來(lái)愛(ài)因斯坦、薛定諤、玻爾關(guān)于量子力學(xué)基本問(wèn)題的大論戰(zhàn)，以及近20多年來(lái)依靠實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的實(shí)證研究，最后介紹由此提出的量子計(jì)算機(jī)與量子遠(yuǎn)程通信的基本原理。（2）數(shù)學(xué)與物理。本書(shū)對(duì)希爾伯特空間和狄拉克符號(hào)作了詳盡的介紹，熟練掌握這些數(shù)學(xué)工具是學(xué)好量子力學(xué)的重要基礎(chǔ)。本書(shū)特別關(guān)注形成量子力學(xué)基本假設(shè)的一系列重要實(shí)驗(yàn)，關(guān)注新物理思想形成的探索過(guò)程，進(jìn)而闡明量子力學(xué)整個(gè)理論是怎樣建立起來(lái)的，它能解決什么問(wèn)題，以及怎樣解決問(wèn)題。（3）理論與習(xí)題。正如眾多著名物理學(xué)家所指出的那樣，理論物理的正確概念只有通過(guò)大量計(jì)算才能真正學(xué)到手，學(xué)習(xí)的過(guò)程是無(wú)數(shù)次“概念一計(jì)算一概念”的交互深化過(guò)程。本書(shū)配備了豐富的習(xí)題（近十萬(wàn)字的習(xí)題提示見(jiàn)本書(shū)所附光盤(pán)），相信這對(duì)學(xué)生獨(dú)立工作能力的培養(yǎng)和嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)作風(fēng)的形成有所幫助。（4）基礎(chǔ)與前沿。量子力學(xué)作為理論物理的基礎(chǔ)課，以介紹它的基本概念、基本規(guī)律和基本方法為主。

內(nèi)容概要

本書(shū)用淺顯的方法介紹了希爾伯特空間，用狄拉克符號(hào)處理了大量實(shí)際問(wèn)題，旨在排除量子力學(xué)的數(shù)學(xué)障礙，使讀者能全力以赴研究量子力學(xué)的實(shí)驗(yàn)背景，深入思考量子力學(xué)規(guī)律的物理意義，關(guān)注量子力學(xué)結(jié)果的實(shí)際應(yīng)用，有助于讀者領(lǐng)悟量子力學(xué)的物理概念、物理思想、物理圖像和物理思維方式。    本書(shū)共五篇十三章，除了前四篇的基本內(nèi)容外，反映近代科學(xué)發(fā)展的第五篇“量子力學(xué)的新進(jìn)展”和習(xí)題詳細(xì)提示部分在所附光盤(pán)中。    本書(shū)可作為普通高校物理、應(yīng)用物理、天體物理、光電子專業(yè)本科生及部分工科院校研究生的教材，也可供相關(guān)領(lǐng)域的讀者參考。

書(shū)籍目錄

前言第一篇  態(tài)與力學(xué)量　第1章  量子體系的狀態(tài)    1.1  微觀物理現(xiàn)象物理觀念的飛躍    1.2  波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)解釋    1.3  態(tài)疊加原理    1.4  薛定諤方程概率守恒定律    1.5  定態(tài)薛定諤方程的解法一維無(wú)限深勢(shì)阱與線性諧振子　第2章  量子體系的力學(xué)量    2.1  力學(xué)量平均值的計(jì)算力學(xué)量用算符表示    2.2  算符的運(yùn)算規(guī)則    2.3  厄米算符的本征值與本征函數(shù)力學(xué)量的測(cè)量值    2.4  基本力學(xué)量算符的本征函數(shù)系    2.5  共同的本征函數(shù)系力學(xué)量的完全集    2.6  不確定性關(guān)系    2.7  力學(xué)量隨時(shí)間的演化與守恒量宇稱算符    2.8  量子力學(xué)的基本假設(shè)與量子力學(xué)的建立　第3章  量子力學(xué)的表述形式    3.1  希爾伯特空間狄拉克符號(hào)    3.2  態(tài)與力學(xué)量的表象表示    3.3  量子力學(xué)公式的表象表示    3.4  表象變換    3.5  線性諧振子粒子數(shù)表象    3.6  薛定諤繪景海森伯繪景相互作用繪景第二篇  定態(tài)問(wèn)題　第4章  定態(tài)問(wèn)題的嚴(yán)格解    4.1  粒子在一維勢(shì)場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)隧道效應(yīng)    4.2  粒子在庫(kù)侖場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)氫原子與類氫離子    4.3  粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單塞曼效應(yīng)　第5章  定態(tài)問(wèn)題的近似解    5.1  非簡(jiǎn)并態(tài)微擾論非線性諧振子    5.2  簡(jiǎn)并態(tài)微擾論氫原子的一級(jí)斯塔克效應(yīng)    5.3  變分法氦原子的基態(tài)第三篇  對(duì)稱性與不變性　第6章  自旋與角動(dòng)量    6.1  電子自旋    6.2  電子自旋算符與自旋波函數(shù)    6.3  泡利方程    6.4  角動(dòng)量算符的基本性質(zhì)    6.5  兩個(gè)角動(dòng)量的相加*CG系數(shù)    6.6  光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)    6.7  復(fù)雜塞曼效應(yīng)（反常塞曼效應(yīng)）    6.8  自旋單態(tài)與自旋三重態(tài)　第7章  全同粒子體系    7.1  全同性原理全同粒子體系的波函數(shù)    7.2  氦原子仲氦與正氦    7.3  超導(dǎo)的BCS理論簡(jiǎn)介　第8章  對(duì)稱性與守恒定律    8.1  對(duì)稱變換    8.2  連續(xù)時(shí)空變換第四篇  躍遷問(wèn)題與散射問(wèn)題　第9章  量子躍遷    9.1  量子躍遷與躍遷概率    9.2  常微擾、周期性與非周期性微擾能量一時(shí)間不確定性關(guān)系    9.3  突發(fā)微擾與絕熱微擾    9.4  光與原子相互作用的半經(jīng)典理論    9.5  磁共振　第10章  彈性散射    10.1  散射截面與散射振幅    10.2  分波法    10.3  玻恩近似參考書(shū)目附錄    附錄A  傅里葉變換公式    附錄B  微分算符在直角坐標(biāo)系與正交曲線坐標(biāo)系的公式    附錄C  厄米多項(xiàng)式及其數(shù)學(xué)性質(zhì)    附錄D  6函數(shù)的定義和性質(zhì)    附錄E  三階完全反對(duì)稱張量Eijk（簡(jiǎn)稱E符號(hào)）    附錄F  勒讓德多項(xiàng)式，關(guān)聯(lián)勒讓德函數(shù)與球函數(shù)    附錄G  物理常數(shù)表（國(guó)際單位制）　習(xí)題答案第五篇  量子力學(xué)的新進(jìn)展　第11章  量子力學(xué)的相位  　11.1  規(guī)范變換  阿哈羅諾夫-博姆效應(yīng)（AB效應(yīng)）　第12章  量子力學(xué)若干基本問(wèn)題的討論　  12.1  密度矩陣  用約化密度矩陣描述測(cè)量結(jié)果　  12.2  薛定諤貓  復(fù)合量子體系純態(tài)定理與量子糾纏態(tài)　  12.3  EPR佯謬  貝爾不等式及其實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)　  12.4  “走哪條路”實(shí)驗(yàn)與量子退相干　第13章  量子計(jì)算機(jī)與量子遠(yuǎn)程通信的基本原理　  13.1  量子計(jì)算機(jī)的基本原理　  13.2  量子通信的基本原理　習(xí)題提示

章節(jié)摘錄

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