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张永德：数学计算只是外衣，物理思想才是灵魂!: 热度 9 sciencepress 2015-11-19 08:21; 《高等量子力学》是作者有关量子理论的几本书之一。对于采用“ 高等量子力学 ”作为书名作者是有些犹豫的。且不去说“ 高等 ”二字当前给人的感觉，单从内在逻辑自洽性角度看，“ 高等 ”“ 量子 ”“ 力学 ”这三个词有一种古怪而常被人们忽略的“三体排斥作用”：三者之中无论去掉哪一个，都可以构建逻辑自洽(至少较为自洽)的理论体系。高等力学、量子力学、量子场论等都可以。但三者凑到一块儿必定构建不出比较“自圆其说”的理论体系。比如，既然已是“高等”的“量子”，难免要涉及粒子的产生、湮没和转化，粒子数真的不守恒了! 这就超出了只限于研究物体受外力作用在时空中运动的传统“力学”的范畴。也有用“高等量子理论”的，但此名称又宽泛得与量子场论牵连不清，也许还让人感觉只重理论的偏颇。思前想后，只得是“ 前面的书名爬，后面的书名跟着爬 ”了。 20世纪80年代初，作者由四川三线国防单位转入中国科学技术大学，甫始即为研究生讲授“高等量子力学”这门课程。其后近三十年时间里，不断执教着它或是周边课程。与此同时，也一直从事与量子理论有关的研究工作。这本书便是在这样的科研教学背景下，根据作者多年讲稿，结合科研成果和体会整理修订而成。其中也包括一些我的学生和国内外学者的适宜纳入本书的研究成果。写作本书过程中，作者尽力做到体系清晰、内容清新、叙述清楚。关于选择内容、叙述角度、掌握深度等问题，作者遵循的主导思想是：其一，现代科学技术发展迅猛，对物理人才素质要求越来越高。当前形势要求教师在传授高等量子力学中，在保持系统性和相对稳定性的同时，应当注意引导学生向前看，顺应科学发展趋势，适当提高标准，不断吐故纳新，缩短与前沿的距离。这对培养高素质研究人才十分重要。其二，要讲清当然，更要尽力讲清所以然。注意分析概念实质、揭示理论意图、挖掘物理内涵，揭示理论意图，交代清楚所讲内容与周边课程的衔接与分界。其三，众所周知，总体上说，量子理论还存在许多基本困难和尚未弄清楚的重要问题。有鉴于此，作者本着开放思维，力求说清物理内涵，指明认知边界，叙述问题不回避、不含糊、不偏执。虽时有临笔踌躇，颇费思量，但对此方针仍是不离不弃。其四，除个别章节外，全书选材大体偏重低能、偏重非相对论量子理论。这是为了顾及物理类多数专业(还有材料物理、量子化学、量子信息等)研究生的需要，也有展示量子理论内在逻辑自洽、结构优美的考虑。涵括从非相对论量子力学到相对论量子场论，以及周边量子课程的整个量子理论，其领域广阔无垠，架构雄伟壮观，风姿绚丽卓绝，禀性精灵古怪。不像其他物理理论，量子理论是大批杰出理论和实验物理学家的共同创造。她是迄今物理学中最宏伟壮丽的宫殿群落，也是应用领域最为宽广的物理理论。她不仅是整个近代物理学的理论基础，甚至正在成为包括纳米材料科学、近代化学、近代生物学、量子信息科学的几乎整个近代科学的理论基础。她不但是一部厚重的科学理论，更是哲学和认识论的重要源头活水。总之，她堪称为人类文化的一块瑰宝奇珍。诚如朱熹所说：半亩方塘一鉴开，天光云影共徘徊；问渠哪得清如许，为有源头活水来。高等量子力学虽属“可道”之“道”，却也是一泓清澈明亮的湖水，徘徊激荡着微观世界的天光云影，令人流连忘返。倘若读者在阅读辛劳之后从书中得到这份愉悦，那正是作者的追求和期盼。从2008年年底《高等量子力学》出版，到这次历时一年的第三版修订，这是作者对本书力所能及的最后一次修改。改完书稿，本着韩愈的“ 传道，授业，解惑 ”精神，对初学者说几句学习和思考方法问题。不像经典理论，量子理论问题思考起来时常比较困惑，加之高等量子力学问题计算起来通常也比较繁杂，初学者容易被炫惑。但这时更应当设法直面这些物理困惑，摆脱数学炫惑，注意问题本身(和展开内容)的物理动机、物理思想、物理概念、物理逻辑、物理分析、物理图像、物理结论、物理本质、物理关联……一般而论，数学计算只是外衣，物理思想才是灵魂！不要让人看见你只有手，而要令人感觉你有脑袋。不要对人对己说： Shut up，Caculate! 不要类似于人们熟知的劝导：书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。而要多想想Feynman在学习量子力学的时候，为什么会说： Young氏双缝是量子力学的心脏! 这里“不要”的两种说法都是片面的、误导性的。对于抱侥幸、想偷懒、不懂事的孩子，这些说法是必要的。但是，对于已经立志做研究的研究生和做学问的人，他们并不抱侥幸也不打算偷懒。这些说法的主导思想中带有一些匠气，缺乏灵气，不注意提升悟性，偏于造就“匠人”! 一般地说，成功有四个要素：天资，勤奋，方法，机遇。其中， “ 方法 ”就是“ 治学之道 ” 。如果想避免“ 一生辛劳，所获不大 ”的结局，除了不由自己做主的“天资”和可遇而不可求的“机遇”无法在事前事中讲究，应当讲究这个可以由自己管控的“ 治学之道 ”! 不可被前面两种说法所误导：以为“ 勤 ”就是一切，“ 苦 ”就是一切，“ 计算 ”就是一切，物理内涵是不去多想的! 灵性和悟性是不重要的! “ 治学之道 ”是不必讲究的! 总之，终己一生的整个治学过程都应当是驭使小道，讲究中道，追求大道! 这里的“ 大道 ”就是勤奋多思求悟! 如何去“求悟”? 这大体是一个“ 大道无形，只可意会，不可言传 ”的题目，是“ 不拘一格降人才 ”的“ 见仁见智 ”的题目了。本文由刘四旦摘编自张永德著《高等量子力学（第三版）》（上下册）一书“第一版前言”、“第三版前言”，文字有删减，标题为编者所加。 978-7-03-045431-7 《高等量子力学（第三版）》共12章,分别为:量子状态描述、对称性分析补充、全同多粒子非相对论量子力学——二次量子化方法述评、量子变换理论概要、非相对论量子电动力学、相对论量子力学及缺陷、量子力学的路径积分表述、多道散射理论(Ⅰ)、多道散射理论(Ⅱ)、近似计算方法、量子纠缠与混态动力学、量子理论述评.外加９个附录. 本书致力于阐述现代物理学的理论基础.全书体系清晰、内容翔实、叙述清楚、分析透彻,适合作为物理类研究生的公共理论基础教材,也是物理学工作者有用的参考书. 用您的手指点亮科学! 欢迎转发分享朋友圈，您的鼓励是我们前进的动力！点击文中书名、作者、封面可购买本书。; 个人分类: 科学书摘|8782 次阅读|18 个评论

【高等量子力学笔记1】绪论: 热度 2 jameshzd 2014-2-18 20:51; 今天是第一次笔记。希望整理的能让大家满意。如果对笔记有任何意见，欢迎在评论中与我进行互动。谢谢大家！《高等量子力学》这门课是本科与研究生共同选修的一门专业基础课，主要针对物理学院准备做理论物理学生而开设的。因此起点相对来说会比较的高。因此在内容的深度和涵盖的广度上都会比量子力学要更深、更广泛。因此也十分的不好讲。毕竟选课的人数非常的多，而且来自于各个院系的都有。每个院系所要求的程度以及感兴趣的着重点都很有差别，这样对于授课的难度会很高。不过没有关系，基本的概念、理论、应用、计算方法还是想通的，只要把“根”学好，其他就是自己的任意发挥了。在课堂上老师讲到了一个考试准则：考试的之后只允许拿经过自己手头的（抄的也好，自己写的也好）资料。其余的（例如课本、习题集这样的资料）是不允许带入考场的。这个只是一个规定但是也给了我很大的启发。很多的时候我们仅仅拥有知识还不足以让我们所向披靡，而经过我们的笔头和大脑的东西将会在我们心里留下深刻印象，这些知识才是真正属于我们自己的。一、什么是高等量子力学？首先要问问我们自己：什么是量子力学？量子力学的一个比较学究般的定义如下：研究量子系统的状态与演化的学问。其实力学说白了就是研究两件事：一个体系的状态以及这个体系随着时间演化的变化规律。我们研究的量子力学只不过是在量子尺度上所探究的。而何为“高等”？其实就是量子力学的延伸。那么我们看看在大学时学的《量子力学》拥有哪些可以被延伸的角度？（1）量子力学研究的是低速、低能量的体系。因此有相对论量子力学的延伸。（2）我们所学的量子力学大多数情况都是单粒子的情况。但是如果是像金属中的电子一样的体系，我们运用单粒子的薛定谔方程就无法处理了。这个时候就要将研究体系扩展为全同粒子体系。并且引入二次量子化这一个工具来扩展我们的研究领域。二次量子化可以使得体系具有粒子的产生与湮灭以及全同粒子的情况。这是一个很大的飞跃。（3）对于量子力学来说我们仅仅只有薛定谔的波动力学与海森堡的矩阵力学两种形式么？它们是不是统一的呢？在引入了Dirac符号体系之后我们发现其实它们是等价的。除了Dirac这种bra, ket形式意外。我们还拥有另外一种量子力学的形式，也就是费曼创造的“路径积分”形式。这种形式间接的将经典力学和量子力学之间搭了一座桥梁。关于“路径积分”在以后还会有专门的课程进行讲解，在这里只说一下它的基本思想：将粒子从A到B的轨迹看成是无穷多个轨迹，每个轨迹都有一个作用量S，这个作用量决定了这条轨迹的可能概率。将所有的可能轨迹进行加权平均，就可以研究粒子是如何从A运动到B的。但是路径积分的计算极其复杂，关于更细节的东西留着以后再说。（4）量子力学的基本概念问题例如：相干性、测量、纠缠。这些最本质的量子现象如何做解释？也是量子力学可以延伸的地方（5）对于复杂的相互作用系统（例如凝聚态物理学），在解析解不可能求出来的情况下，我们如何运用近似方法（例如WKB，微扰论以及变分法）将体系的近似解求出来或者给出数值解？这里就需要近似方法的发展以及计算机数值算法的进步。也是量子力学的一个延伸。综上所述，量子力学可以延伸的的确非常之多。因此就导致了高等量子力学这门课程既深又广。总结成9个字就是“观念新、数学深、内容多” 下面给出老师总结的10个关于高等量子力学的内容：（1）量子力学体系的不同表述：Dirac符号法，以及Feynman路径积分（2）粒子间的相互作用（多粒子体系）：量子多体理论 --》全同粒子体系。密度矩阵（量子统计理论）（3）量子力学的整体与大范围性质（对称性）：对称性与量子变换（群论）（4）量子碰撞和量子跃迁（加速器）：系统动力学的发展（5）量子力学中的近似方法：WKB、微扰论、变分法、以及各种各样的算法（6）相对论量子力学上面6个是我们在本次课程中需要学习的，下面4个方面是相对很前沿的东西，在课程当中不会被讲到。但是也属于高等量子力学范畴当中的：（7）量子输运、开放量子系统理论（还不是很完备）：开放量子系统指的是环境系统对主系统有影响时主系统的演化规律如何。（这个看上去对化学反应很重要）量子纠缠、量子系统的非定域性、量子测量、量子退相干（8）计算量子力学：数值计算方法 + 形式理论（9）约束系统量子力学、非线性量子力学、弯曲时空量子力学（在相对论情况下）、超对称量子力学（宇称）（10）量子力学在各学科当中的应用（由于我本人是学化学物理的，因此我比较关注在处理化学反应以及化学反应的各种效应中的应用）下面老师还提出了一些参考书，并指出了学习有关问题的时候应该选取哪本参考书（长期更新，欢迎踊跃提供自己的见解，我会不断的更新大家的推荐用书并把相关的信息进行汇总并提供相应电子书的下载地址（如果有的话））： 1. B.R.Hostein 《Topic in Advanced Quantum Mechanics》 2. W.Greiner 《量子力学对称性》、《Quantum Mechanics : Special Chapters》、《相对论量子力学》 3. Roman 《Advanced Quantum Mechanics》 4. 樱井：《Modern Quantum Mechanics》、《Advanced Quantum Mechanics》 5. 喀兴林《高等量子力学》（写的比较的对学生友好） 6. 梅西亚《量子力学II》 7. 曾谨言《量子力学II》 8. 张永德《高等量子力学（I，II）》（此书非常难咬，数学工具极其复杂而且物理思想十分深邃，慎入） 9. 费曼《路径积分与量子力学》（此书在学路径积分的时候需要经常参考，是最原汁原味的东西）今天的课程总结就到这里。希望大家能喜欢。如果对于课程内容有疑问或者是想让我在以后的笔记中着重将哪些知识总结的多一些或者更清晰一些的，欢迎在下面的评论中告诉我。我会尽量满足大家的愿望的。让我们一起利用互联网来更快更高效的进行协作与知识学习吧！各位晚安~ From Jameshzd; 个人分类: 课程讲义|6729 次阅读|4 个评论

【新书快讯】《量子力学衍义》: sciencepressnj 2012-8-10 17:52; 【内容简介】本书首先论述了量子力学的理论构架，包括主要目标、基本方法及与经典力学之异同，并以普通实验室能够实现的实验观测为例，阐明量子效应的普遍意义以及应用量子力学的必要性。在此基础上依次介绍密度矩阵、相对论性波动方程、路径积分、二次量子化方法、量子场理论、电磁场的量子效应和量子散射理论。其中的量子场理论部分，主要讲述正则量子化的基本思想和方法；而电磁场的量子效应一章，除论述电磁场的正则量子化之外，还给出了量子电磁场与电子场相互作用的基本理论构架及处理具体问题的方法，它是量子电动力学和量子光学的基础。【读者对象】本书可用作物理类高年级本科生或研究生的 “ 高等量子力学 ” 课程的教材或参考书，也可作为数学、化学、材料和生物等专业研究生的教学参考书。【作者简介】宁西京　　复旦大学现代物理所教授 , 博士生导师。 1959 年 9 月生，籍贯陕西。　　主要工作经历：　　 1982 年 7 月毕业于西北大学物理系理论物理专业。　　 1996 年 8 月于中科院上海光机所获得理学博士学位。　　 1996 年 7 月至 1998 年 7 月于复旦大学激光化学所做博士后研究。　　 1998 年至 1999 年 11 月于复旦大学激光化学研究所工作。　　 1999 年 12 月调入复旦大学现代物理研究所。　　目前主要研究方向有：激光与原子的相干作用；纳米材料的物理设计及制备，先后提出了一种光离化原子新方案；发现了五能级系统的布居囚禁态并提出了两种解除相关布居囚禁的新方法；提出了时间倒流理论方法；提出了低温固体中原子态 ‘ 筛 ’ 的概念并从实验上验证了它的效应；建立了气相纳米粒子生长的动力学模型；建立了气相生长纳米薄膜的准无限大动力学模型；建立了固体中纳米氦泡生长的动力学模型。; 个人分类: 新书快讯——数理化生类|4210 次阅读|0 个评论

高等量子力学作业（2010）: GrandFT 2010-9-20 22:02; 以下各专题，每人选做一个。我会将选每一道题的同学名字写在题目后面。 1）Neutrino Oscillations （刘彤） 2）Neutron Interferometry 3）Decay of a Tritium Atom 4) Energy Loss of Ions in Matter 5) A Quantum Thermometer 6) Exact Results for the Three-Body Problem 参考书 Jean-Louis Basdevant and Jean Dalibard, Quantum mechanics Solver, How to apply quantum theory to modern physics, Springer, 2006.; 个人分类: 量子力学|3921 次阅读|0 个评论

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