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量子力學書籍推薦

《尋找薛定諤的貓》 (海南出版社),此書翻譯奇爛,但內容相當好,我至今感覺是最好的。

第壹推動叢書第四輯出了 《新量子世界》 ,很好!也是第壹推動,有壹本 《原子中的幽靈》 ,是收錄了八十年代末的壹個訪談論集,關於各種解釋的爭論。稍微有點了解後讀這本,很好。

吉林人民出版社支點叢書有本 《命運之神應置何方——透析量子力學》 ,有點哲學味,過於簡短,不推薦首讀,但還是不錯。

《量子物理史話》 ,唯壹壹本中國人寫的不錯的書,網上很容易找到電子版。

關於歷史發展的專業些的著作可以看 《基本粒子物理學史》 非常好。

以上都是普及書,難度與 《果殼中的宇宙》 差不多,公式少。

壹些國外久負盛名的科普大作: 《宇宙的琴弦》 、 《從1到無窮大》 、 《新量子世界》 、 《皇帝新腦》 。

看科普書看再多仍是業余水平。專業壹點的入門書可看 《費恩曼物理學講義(第3卷)》 ,此講義可淺讀可深讀,物理專業學生與老師都應該讀的。

費曼講義的通俗版可以看 《費曼講物理入門》 ,其中摘取了關於量子力學的通俗介紹。

對於量子力學最重要的是概念的清晰把握,只有明白了量子力學的形式體系和核心概念才會覺得的量子好神秘啊!才會在解題時不至於找不到北。真正的掌握它的概念需要學習Hilbert空間的知識和Dirac符號體系,又以後者最為重要。愚蒙認為 :

第壹,優秀的量子力學書的最重要的標準是:深入淺出的講解Hilbert空間和大量篇幅,透徹的講授Dirac符號.

第二,應該明確指出量子力學的5到6 條基本原理或假設。

第三,關鍵性的步驟或概念壹定要指出。

下面就以上原則分析壹下國內的流行教科書

1 曾謹言《量子力學導論》

2 周世洵《量子力學》

3 尹鴻鈞《量子力學》

4 蘇汝鏗 《量子力學》

首先,我想說得是國內沒有壹本面向初等量子力學的教科書把概念說明白的,尤其,以北大的曾謹言先生《量子力學導論》為首,此書發行量巨大,我上本科時就是用它的。坦白說。它的錯誤很少,但這決不是好書的標準,對於Dirac符號就寫了兩頁,而且語焉不詳,關鍵地方幾乎沒有說。我想,就算P A M.Dirac親臨也估計看不太明白。:),至於曾老師的《量子力學》第壹。二卷,的確詳細,不過缺點仍然壹樣,作為研究生教材,沒有完整的理論體系,當字典用到行,可以作參考書,不適合當教材。

復旦的周世洵先生寫的《量子力學》相比而言比曾謹言的強了不少,雖然年代久了點,但講解較為透徹,步驟也詳細點,。當然對付考研也不用與時俱進,老壹點沒什麽問題。

科大的尹鴻鈞先生編的《量子力學》是面向本科和研究生的教材,對於本科來說難了點,關於 Hilbert空間和Dirac符號都寫的比較多,但沒形成主線,比較可惜。另外編排有點亂,印刷太差,不知第二版(?)有無改進?我想如果修改壹下使之完全面向初等量子力學倒也不錯。

復旦大學,蘇汝鏗先生的《量子力學》在以上幾本書中算是最好了,講解很是透徹,覆蓋面也很廣。最近,我在書店看到了高教版的蘇先生的《量子力學》,這本書包括研究生課的內容,對於Dirac符號倒也多說了壹些,不過,仍不令人滿意,想以此書弄懂量子力學基本上也是做夢。

到目前為止我所看過的最好的初等或高等量子力學入門書是法國Cohen等人著的《Quantum Mechanics》英文版,第壹卷第壹分冊有中譯本,劉家莫,等譯。全書厚度驚人,英文版的上下兩冊有半尺厚,不過看起來很爽,全書行文流暢,且有助於英文寫作的提高,呵呵。且正文與補充文章分列,初學者可以選擇閱讀,整個內容以初等量子開始,在第二章就詳盡地,深入淺出的講述了量子力學的主要數學工具Hilbert空間的知識和Dirac符號,註意:學懂量子力學原理的最重要的工具。我想是:Hilbert空間的形象化與Dirac符號的熟練運用。把原理與數學統壹起來就基本明白了量子力學。把這本書搞懂《高量》就幾乎不用學了。

註:Cohen是個很厲害的物理學家,NOBEL PRIZE 獲得者,1997年與朱隸文等壹起獲獎,而且,他幾十年前錯過了壹次獲獎機會,不然就兩次了。

最後,我想補充的是想學明白量子力學,看“初量”是沒有前途的,也是不可能的,因為初量基本不涉及Hilbert空間的知識和Dirac符號體系。如果把看初量的精力花在壹部優秀的高量書上會使妳迅速掌握其精髓。說實在的看書還是看經典原著最好。

我覺得Hilbert空間的知識和Dirac符號並不是很抽象也並不難懂,鑒於它們對於量子力學的理解如此重要,希望教育部老師們重新修改本科生量子力學的教學大綱,將其納入初量中,詳細講述。

高量方面名著很多,大多是國外的。流傳的量子四大名著是:Neumann的,Heisenberg的,Pauli的,Dirac的。又以Dirac的《The Principles of Quantum Mechanics》最有名,號稱王者之聲。也是我唯壹看過的壹遍的。其中第四版有中譯本,陳鹹亨譯,只有三百多頁,建議大家找壹找,復印壹下。書中的精華是(註:俺的看法,沒什麽權威性。)建立了量子物理的形式體系,統壹了不同繪景,表象的形式表述,強調了物理思想的形成過程。其實看過了這本書我才體會到學習物理是為了修改它,更好的表達這個宇宙的運動規律,超越人類意識經驗的束縛。哈哈,越扯越遠了。

另外著名的教材有:

朗道和Lifshitz著的《Quantum Mechanics,Non-relativistic Theory.》,

Schiff的《Quantum Mechanics》有中譯本,

朗道的書,超級名著,復印了還沒看,很難的說,

席夫的量子力學也是名著,講的很廣,中規中矩的,看之欲睡。

國內的高量教材似乎比初量的強多了。比如,

北師大 喀興林先生,著的《高等量子力學》,

復旦 倪光炯先生, 陳蘇卿先生合著的《高等量子力學》,

北大 張啟仁先生的《量子力學》,

北大 曾謹言先生的 《量子力學》兩卷

楊澤森先生的《高等量子力學》

張永德先生的《量子力學》,

徐在新先生的《高等量子力學》。等

下面大概評價壹下其中幾本,

喀興林先生著的《高等量子力學》,本人推許為中國第壹高量教材,全書數學討論非常嚴謹,邏輯清晰無比,第壹章和第二章分別討論Hilbert空間與量子力學的理論結構,更是將Dirac符號置於Hilbert空間的數學基礎之上,進行嚴格分析,幾乎將我對量子力學概念的所有疑惑都壹掃而空,那種感覺真是奇爽無比!!喀先生是全國高校量子力學研究會理事長,可見其在國內地位,真是名副其實。如果要說缺點的話,我覺得這本書更適合作為物理研究生學習高量的第二次教材,而第壹次學習時應選壹本數學討論不那麽嚴格的,可讀性較強的高量教材。然後,通讀喀先生的《高等量子力學》以全面梳理概念和體系。喀先生對於算符代數有很大發展,使全書看起來十分優美,為了追求形式和邏輯之間的統壹,喀先生甚至沒有將費曼的路徑積分寫進書中,有點遺憾。不過,費曼曾經寫過壹本論述路徑積分的專著而且通俗易懂,大家可以直接看此書。

復旦 倪光炯先生,陳蘇卿先生合著的《高等量子力學》,論述較為前沿,用墨好省啊,限制了她的可讀性,說不準也是哥們道行不夠。該書的包含了大量現代量子力學前沿課題,並對很多問題有自己獨特見解,是其很大優點。總體來說,不宜作為教科書自學。

徐在新先生的《高等量子力學》講解深入淺出,通俗易懂,行文流暢,只是散射和相對論量子力學方面有些不夠,總體而言,很好的入門書籍,尤其是第壹章(量子力學的壹般描述)講的極好,可迅速掌握Dirac符號精髓。

楊澤森先生的《高等量子力學》,早就聽說寫的無比復雜,尤其是散射壹章,沒人看的懂。哥們本來不信,找來壹看,果然名不虛傳。

曾謹言先生的《量子力學》壹二卷 哥們前文說過了,不錯的工具書。

其他的書,我只是見過,沒看過,大家可以參考其他文章。比如,Fang的 http://fangwu.org/index.shtml

重要概念:

壹.Hilbert空間

1.量子力學中強調的態矢量是所謂的Hilbert空間中的矢量,什麽是Hilbert空間哪?相信線形空間大家都明白,Hilbert空間就是在線形空間上加上內積運算,並且滿足完全性條件的內積空間。量子力學所用的Hilbert空間是復數域上的Hilbert空間。

2.Hilbert空間可以是有限維,無限維,連續或分立維,甚至是無理數維。

3.簡單說描述態矢的坐標系就是所謂的表象,而描述態矢隨時間的演化就是繪景,比如說:薛定諤繪景,海森堡繪景,狄拉克繪景(相互作用)。不同的繪景在不同的表象中來表達就形成了不同的方程,比如說,薛定諤繪景在坐標表象中的表述就是著名的Schrodinger 方程。

同壹態矢在不同表象中有不同的表達,但是他們都是Hilbert空間中的同壹矢量,就像是歐幾裏得空間中同壹矢量在不同坐標系中有不同的表示,不同的表象(坐標系)之間存在表象(坐標)變換。即所謂的麽正變換。而力學量在不同表象中是相似變換的關系。

4.所謂波函數,我發現初量書都不區分波函數和態矢的概念。而是混用之。以曾謹言的書為例,波函數Ψ(x)首先用來表示幾率幅,它的模方正比於出現的幾率。所謂,幾率幅是個重要概念,表示態矢在壹個表象的壹個基矢上的投影的值。(寫到這裏,我才發現還沒解釋基矢,555555~,無奈啊!!)幾率幅的模方正比於力學量取該態矢本征值的幾率。而另壹方面Ψ(x,t)又用來表示態矢量,即等價與壹個右矢,所以,坐標表象中的壹個本征矢用

Ψ(x,t) |x>來表示才更確切。以前學初量時我對此是有點迷糊的。

基矢就是壹個或壹組力學量的***同本征矢,並使之正交歸壹化。壹個或壹組力學量所有的基矢即在希爾伯特空間中張成壹個表象,通俗點說就是壹個坐標系。力學量是希爾伯特空間中的張量,壹般是二階的,即為矩陣。

二.狄拉克符號

把希爾伯特空間壹分為二,互為對偶的空間,就是狄拉克符號的優點。

用右矢|α>表示態矢,左矢<α|表示其***厄矢量,<α|=|α>+。

<α|β>是內積,值是壹個復數。<α|α>大於等於0,稱為模方。所謂的歸壹化就是用

|α>除以<α|α>的平方根。

|β><α|是外積。這是個算符。

用A,B,C等表示算符,(A|α>+=<α|A+,如果A=A+,是厄米算符,

(<α|A|α>+=<α|A+|α>=<α|A|α>,就是所謂的厄米算符的期望值(平均值)是實數。

註意的是:幾種表示的意義:|α> 是右矢,<α|是 左矢,A表示算符,A|α>表示壹個右矢,<α|A表示壹個左矢,而且,A總是從左方作用於右矢,從有右方作用於左矢的。

<α|A|β>是壹個復數,可以看成(<α|A|)|β>即壹個左矢與壹個右矢的內積;或者

<α|(A|β>),即壹個右矢與壹個左矢的內積。這是壹個定義了。

三.量子力學的基本原理:

原理壹. 描寫微觀狀態的數學量是希爾伯特空間中的矢量,相差壹個復數因子德厄兩個矢量,描寫同壹狀態。

原理二. 描寫微觀狀態物理量的是希爾伯特空間中的厄米算符;物理量所取的值是,是相應算符的本征值;物理量A在狀態|Ψ>中取各值ai概率,與態矢量|Ψ>按A的歸壹化本征矢量{|ai>}的展開式中|ai>的系數的復平方成正比,即與下式中ci的復平方成正比:

|Ψ>=∑|ai>ci ci=< ai|Ψ>

波包的坍縮:處於|Ψ>態的系統,如果測量物理量A得值ai 則該系統測量後進入A的本征態|ai>。

原理三. 微觀系統的粒子在直角坐標下位置算符X,正則動量P滿足對易關系:

[Xi Pj]=ih /2πδij

原理四. 微觀狀態隨時間的變化規律是薛定諤方程。

原理五. 描寫全同粒子系統的態矢量,對於任意壹對粒子的變換是對稱和反對稱的,即為:波色子和費米子。反映了全同粒子的不可分辨性。

所謂態疊加原理喀先生說得很好,既要強調疊加態與與每個分立態的聯系,更要強調他們的區別。Dirac說:處於疊加態|Ψ>的系統,部分得處於|Ψ1>,部分的處於|Ψ2> ……,

也可以說,處於疊加態|Ψ>的系統,既不是|Ψ1>態,也不是|Ψ2>態,……,是壹個新態。

就是這麽多內容了,以上都是理解量子力學概念的數學工具和基本原理。