本書基于作者講授多年的“高等量子力學”課程內容編寫而成,并融入了作者長期從事量子力學前沿問題研究的成果和體會,教學和科研結合的特色十分明顯。在課程內容和教學方式上,本書強調對具體方法、技巧(如求解本征方程和時間演化的代數(shù)方法、高頻無關近似等)的講解與對科學思想(如相位與規(guī)范對稱性、量子力學詮釋和退相干理論等)的傳授并重,在學習國內外優(yōu)秀教材、力爭博采眾長的同時,遵循量子力學發(fā)展的邏輯脈絡,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)知識變成宜接收的特色教學內容,如矩陣力學和波動力學的創(chuàng)立及其等價性證明、海森堡表象的時變內涵、全同多體系統(tǒng)的對稱性自發(fā)破缺(超導與玻色-愛因斯坦凝聚)與能量泛函變分的關系、二次量子化表象變換的顯式表達,以及遠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量子力學科研前沿的“最小”基礎知識的自洽集合,適合作為物理學相關專業(yè)高年級本科生和研究生學習量子力學的高級教程,也可供其他專業(yè)師生參考。
孫昌璞
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孫昌璞 理論物理學家,中國科學院院士,發(fā)展中國家科學院院士,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)于東北師范大學物理系,于南開大學獲博士學位。曾任東北師范大學教授、中國科學院理論物理研究所研究員、北京計算科學研究中心講座教授、北京大學客座講席教授。主要從事量子物理、數(shù)學物理、量子信息基礎理論的研究和高等量子力學的教學工作,近期工作集中在復雜體系統(tǒng)計熱力學、能源物理和長儲系統(tǒng)可靠性理論的研究。曾獲得國家自然科學二等獎、美國科學信息研究所(ISI)“經(jīng)典引文獎”等獎勵,以及“全國先進工作者”等榮譽稱號。長期組織和參與我國物理學科戰(zhàn)略規(guī)劃工作,并致力于需求導向基礎研究的模式創(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
3 波動力學
4 量子力學波函數(shù)的意義
5 量子力學的發(fā)展
6 量子力學的未來前景
第一章量子力學的基本思想和數(shù)學表述
1.1 從玻爾模型到矩陣力學
1.2 波動力學與玻恩概率詮釋
1.3 量子力學基本原理的數(shù)學表述
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 狄拉克符號與對偶空間
附錄1.2 從索末菲量子化條件到基本對易關系
附錄1.3 從哈密頓{ 雅克比方程到薛定諤方程
附錄1.4 從物理光學的光波到幾何光學的光線
習題
第二章量子系統(tǒng)的時間演化
2.1 運動方程與態(tài)疊加原理
2.2 標準量子極限與波包擴散
2.3 從海森堡運動方程到牛頓方程
2.4 相互作用表象
2.5 二能級系統(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) 近似與誘導規(guī)范勢
2.10 絕熱近似方法的復延拓——朗道-齊納近似
2.11 量子力學的費曼路徑積分表述
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 對稱性自發(fā)破缺、非對角長程序及博戈留波夫近似
附錄3.1 對稱式與玻色子
附錄3.2 玻色-愛因斯坦凝聚的非對角長程序計算
附錄3.3 玻色-愛因斯坦凝聚的穩(wěn)定性與托馬斯-費米近似
第四章電磁場中的帶電粒子及其相對論理論
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: 朗道能級與量子霍爾效應
4.3 二能級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 相對論性帶電粒子的量子力學與自旋
4.6 自旋與電磁場中的帶電粒子
4.7 相對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)與超導的BCS 理論
附錄4.1 超導基態(tài)與準自旋方法
習題
第五章對稱性與角動量理論
5.1 量子力學中的對稱性與群論初步
5.2 量子力學中的對稱性: 平移、空間反射和時間反演
5.3 轉動對稱性
5.4 單粒子的角動量理論
5.5 角動量耦合
5.6 不可約張量與維格納-?ㄌ囟ɡ
5.7 氫原子的SO(4) 對稱性和偶然簡并
習題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
附錄6.2 離散系統(tǒng)的單粒子散射問題
附錄6.3 關于光學定理的一般證明
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詮釋問題
7.1 背景: 量子力學基礎的二元結構與哥本哈根詮釋
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-格拉赫實驗
7.4 量子退相干、環(huán)境輔助量子測量與薛定諤貓
7.5 量子力學的多世界詮釋——相對態(tài)表述
7.6 量子糾纏與貝爾不等式
7.7 量子自洽歷史、量子達爾文主義和各種詮釋的統(tǒng)一
附錄7.1 量子測量的動力學模型
附錄7.2 愛因斯坦-波多爾斯基-羅森(EPR) 佯謬
習題
參考文獻
索引