本書基于作者講授多年的“高等量子力學(xué)”課程內(nèi)容編寫而成,并融入了作者長期從事量子力學(xué)前沿問題研究的成果和體會(huì),教學(xué)和科研結(jié)合的特色十分明顯。在課程內(nèi)容和教學(xué)方式上,本書強(qiáng)調(diào)對(duì)具體方法、技巧(如求解本征方程和時(shí)間演化的代數(shù)方法、高頻無關(guān)近似等)的講解與對(duì)科學(xué)思想(如相位與規(guī)范對(duì)稱性、量子力學(xué)詮釋和退相干理論等)的傳授并重,在學(xué)習(xí)國內(nèi)外優(yōu)秀教材、力爭博采眾長的同時(shí),遵循量子力學(xué)發(fā)展的邏輯脈絡(luò),通過多年孜孜不倦的消化理解,把經(jīng)典論文或著作的專業(yè)知識(shí)變成宜接收的特色教學(xué)內(nèi)容,如矩陣力學(xué)和波動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)立及其等價(jià)性證明、海森堡表象的時(shí)變內(nèi)涵、全同多體系統(tǒng)的對(duì)稱性自發(fā)破缺(超導(dǎo)與玻色-愛因斯坦凝聚)與能量泛函變分的關(guān)系、二次量子化表象變換的顯式表達(dá),以及遠(yuǎn)場散射波包演化和定態(tài)描述的一致性等。
本書為讀者提供了直達(dá)量子力學(xué)科研前沿的“最小”基礎(chǔ)知識(shí)的自洽集合,適合作為物理學(xué)相關(guān)專業(yè)高年級(jí)本科生和研究生學(xué)習(xí)量子力學(xué)的高級(jí)教程,也可供其他專業(yè)師生參考。
孫昌璞
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孫昌璞 理論物理學(xué)家,中國科學(xué)院院士,發(fā)展中國家科學(xué)院院士,中國工程物理研究院研究生院創(chuàng)院院長、教授。本科畢業(yè)于東北師范大學(xué)物理系,于南開大學(xué)獲博士學(xué)位。曾任東北師范大學(xué)教授、中國科學(xué)院理論物理研究所研究員、北京計(jì)算科學(xué)研究中心講座教授、北京大學(xué)客座講席教授。主要從事量子物理、數(shù)學(xué)物理、量子信息基礎(chǔ)理論的研究和高等量子力學(xué)的教學(xué)工作,近期工作集中在復(fù)雜體系統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)、能源物理和長儲(chǔ)系統(tǒng)可靠性理論的研究。曾獲得國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)、美國科學(xué)信息研究所(ISI)“經(jīng)典引文獎(jiǎng)”等獎(jiǎng)勵(lì),以及“全國先進(jìn)工作者”等榮譽(yù)稱號(hào)。長期組織和參與我國物理學(xué)科戰(zhàn)略規(guī)劃工作,并致力于需求導(dǎo)向基礎(chǔ)研究的模式創(chuàng)新探索。十分重視青年人才的培養(yǎng), 是人民教育出版社中學(xué)物理教材的總顧問和前言撰寫者。
緒論
1 從經(jīng)典物理到量子理論
2 矩陣力學(xué)
3 波動(dòng)力學(xué)
4 量子力學(xué)波函數(shù)的意義
5 量子力學(xué)的發(fā)展
6 量子力學(xué)的未來前景
第一章量子力學(xué)的基本思想和數(shù)學(xué)表述
1.1 從玻爾模型到矩陣力學(xué)
1.2 波動(dòng)力學(xué)與玻恩概率詮釋
1.3 量子力學(xué)基本原理的數(shù)學(xué)表述
1.4 表象理論: 薛定諤表象和海森堡表象
1.5 量子態(tài)的密度矩陣
1.6 諧振子量子化的代數(shù)方法與相干態(tài)
附錄1.1 狄拉克符號(hào)與對(duì)偶空間
附錄1.2 從索末菲量子化條件到基本對(duì)易關(guān)系
附錄1.3 從哈密頓{ 雅克比方程到薛定諤方程
附錄1.4 從物理光學(xué)的光波到幾何光學(xué)的光線
習(xí)題
第二章量子系統(tǒng)的時(shí)間演化
2.1 運(yùn)動(dòng)方程與態(tài)疊加原理
2.2 標(biāo)準(zhǔn)量子極限與波包擴(kuò)散
2.3 從海森堡運(yùn)動(dòng)方程到牛頓方程
2.4 相互作用表象
2.5 二能級(jí)系統(tǒng)、量子比特和拉比振蕩
2.6 受迫諧振子演化和相干態(tài)產(chǎn)生
2.7 量子系統(tǒng)的演化: 戴森展開與微擾論
2.8 量子絕熱近似方法
2.9 玻恩{ 奧本海默(BO) 近似與誘導(dǎo)規(guī)范勢
2.10 絕熱近似方法的復(fù)延拓——朗道-齊納近似
2.11 量子力學(xué)的費(fèi)曼路徑積分表述
附錄2.1 耗散系統(tǒng)的波包演化
附錄2.2 貝里相因子的幾何意義
習(xí)題
第三章多粒子系統(tǒng)與二次量子化
3.1 雙粒子系統(tǒng)、約化密度矩陣及量子糾纏
3.2 全同粒子系統(tǒng)
3.3 量子態(tài)的二次量子化
3.4 力學(xué)量的二次量子化表示
3.5 場的二次量子化
3.6 玻色{ 愛因斯坦凝聚(BEC) 與序參量
3.7 對(duì)稱性自發(fā)破缺、非對(duì)角長程序及博戈留波夫近似
附錄3.1 對(duì)稱式與玻色子
附錄3.2 玻色-愛因斯坦凝聚的非對(duì)角長程序計(jì)算
附錄3.3 玻色-愛因斯坦凝聚的穩(wěn)定性與托馬斯-費(fèi)米近似
第四章電磁場中的帶電粒子及其相對(duì)論理論
4.1 電磁場與帶電粒子的相互作用
4.2 二維平面中的帶電粒子: 朗道能級(jí)與量子霍爾效應(yīng)
4.3 二能級(jí)原子與量子光場相互作用的基本模型
4.4 自發(fā)輻射問題
4.5 相對(duì)論性帶電粒子的量子力學(xué)與自旋
4.6 自旋與電磁場中的帶電粒子
4.7 相對(duì)論電子的平面波解與中微子二分量理論
4.8 非理想電子氣基態(tài)與超導(dǎo)的BCS 理論
附錄4.1 超導(dǎo)基態(tài)與準(zhǔn)自旋方法
習(xí)題
第五章對(duì)稱性與角動(dòng)量理論
5.1 量子力學(xué)中的對(duì)稱性與群論初步
5.2 量子力學(xué)中的對(duì)稱性: 平移、空間反射和時(shí)間反演
5.3 轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)稱性
5.4 單粒子的角動(dòng)量理論
5.5 角動(dòng)量耦合
5.6 不可約張量與維格納-埃卡特定理
5.7 氫原子的SO(4) 對(duì)稱性和偶然簡并
習(xí)題261
第六章散射的量子理論
6.1 散射問題的一般討論
6.2 一維散射問題: 平面波處理
6.3 一維定態(tài)散射問題: 波包處理
6.4 散射問題定態(tài)理論和波包處理: 入態(tài)和出態(tài)
6.5 李普曼-溫格方程與玻恩近似
6.6 分波法與低能散射
附錄6.1 散射振幅fk(br) 與r 無關(guān)
附錄6.2 離散系統(tǒng)的單粒子散射問題
附錄6.3 關(guān)于光學(xué)定理的一般證明
附錄6.4 中心力場中的波函數(shù)及其漸近行為
第七章量子測量與量子力學(xué)詮釋問題
7.1 背景: 量子力學(xué)基礎(chǔ)的二元結(jié)構(gòu)與哥本哈根詮釋
7.2 測量過程的量子理論
7.3 量子測量的典型例子: 施特恩-格拉赫實(shí)驗(yàn)
7.4 量子退相干、環(huán)境輔助量子測量與薛定諤貓
7.5 量子力學(xué)的多世界詮釋——相對(duì)態(tài)表述
7.6 量子糾纏與貝爾不等式
7.7 量子自洽歷史、量子達(dá)爾文主義和各種詮釋的統(tǒng)一
附錄7.1 量子測量的動(dòng)力學(xué)模型
附錄7.2 愛因斯坦-波多爾斯基-羅森(EPR) 佯謬
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
索引