Quantum Mechanics

Quantum Mechanics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Oxford University Press
作者:Kenichi Konishi
出品人:
页数:800
译者:
出版时间:2009-3-5
价格:£72.50
装帧:
isbn号码:9780199560264
丛书系列:
图书标签:
  • 量子力学
  • 物理学
  • 量子
  • 现代物理
  • 理论物理
  • 科学
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具体描述

Contemporary and comprehensive textbook - covering a number of subjects not covered in other textbooks.

Based on state-of-the-art experimental and theoretical understanding of quantum mechanics.

Wide range of problem sets, solved either analytically or numerically (by using Mathematica programs).

Tutorial presentation, logical and simple, easy to read.

All complementary discussions included at the end of the book.

This book provides the reader with a contemporary and comprehensive introduction to Quantum Mechanics. It is suitable for beginners as well as for more advanced university students. Quantum mechanics is presented in a pedagogical fashion, with a clear logical organization. The various concepts and methods are introduced first in elementary terms, and later developed into more precise formulations. Systematic studies of approximation methods and the discussion of a wide class of physical applications follow.

Part I of the book, together with the opening sections of Part II, provide adequate material for an introductory course of one semester at most universities. The rest of the book might be used in an advanced course on Quantum Mechanics.

The basic material is fairly standard, even though some discussions such as those on general systems with time-dependent Hamiltonians, on metastable systems, as well as the discussions in some of the Complement sections, may not be found in other textbooks. The book also contains many original observations or new ways of illustrating even well-known subjects. In fact, the authors wish to convey in this book the sense of wonder in the logical simplicity and at the same time the beauty of subtle and far-reaching consequences of Quantum Mechanics, to young physics students in particular.

Problem sets are provided at the end of each chapter, to be solved either analytically or by numerical methods. The solutions to both types of problems are given as separate pdf files or as Mathematica notebooks (there are 88 of them), all together on a CD accompanying the textbook. The presence of such a collection of numerical analyses enriches the main text and is one of the characteristic features of the book.

With the many interesting systems discussed, the book will also be a useful reference for researchers and teachers. It provides the reader with a unique, enjoyable and rather complete textbook of Quantum Mechanics, destined to set a new standard for many years to come.

Readership: Graduate students and researchers in physics and chemistry.

《量子力学》是一部引人入胜的科学著作,它将读者带入一个微观世界的奇妙旅程。这本书深入浅出地探讨了构成我们宇宙最基本实体的行为规律。它并非一本简单的科普读物,而是一次对物理学革命性思想的深度解读,一次对人类认知边界的拓展。 本书的开篇,作者便以一种引人入胜的叙事方式,勾勒出经典物理学在解释微观现象时遇到的瓶颈。普朗克提出的量子假说,如同一颗投入平静湖面的石子,激起了量子世界的涟漪。作者细致地阐述了黑体辐射的实验现象,以及经典理论无法解释的“紫外灾难”,由此引出了能量量子化的概念。这里,量子化不再是一个抽象的数学名词,而被赋予了深刻的物理意义——能量的离散性,就像台阶一样,是逐级跃升,而非平滑过渡。读者将在此认识到,微观世界的能量传递方式与我们宏观世界的直觉截然不同。 接着,爱因斯坦的光电效应解释,进一步巩固了光的粒子性。作者会详细解析光子这一概念,它既具有波动性,又表现出粒子性,这种波粒二象性是量子力学的核心之一,也是对经典物理学统一性理论的巨大挑战。通过对光电效应的深入剖析,读者将理解光子如何能够一个一个地击打金属表面,激发出电子,并且其能量与光的频率成正比,与光的强度无关。这不仅仅是理论的解释,更是实验证据的支撑,使得波粒二象性不再是难以置信的猜想,而是被实验反复验证的科学事实。 波尔模型是本书中承上启下的重要篇章。作者会带领读者一同审视原子结构,特别是氢原子光谱的离散谱线。经典的卢瑟福模型虽然成功解释了原子核的存在,却无法解释原子为何不会因电子辐射能量而坍塌。波尔通过引入电子轨道量子化的概念,提出了原子中电子只能存在于特定能量的稳定轨道上,并且电子在不同轨道之间跃迁时才会发射或吸收特定频率的光子。这种“量子跳跃”的描述,为理解原子结构和光谱奠定了基础,也为后续量子力学的发展铺平了道路。本书在这一部分,力求通过清晰的图示和逻辑严谨的推导,让读者领略原子内部电子行为的奇特之处。 然而,波尔模型虽然取得了巨大成功,但它仍然是半经典理论,无法完全解释更复杂的原子体系。本书随后便将重心转向了更为普适的量子力学理论——德布罗意物质波和海森堡不确定性原理。德布罗意提出的“物质也具有波动性”的革命性设想,为理解电子衍射等现象提供了理论依据。作者会阐述波长与动量之间的关系,以及如何通过实验(如戴维森-革末实验)来证实电子的波动性。在这里,我们看到一个更深层次的统一:不仅光是波粒二象的,连构成物质的粒子也同样如此。 海森堡不确定性原理则是量子力学最令人匪夷所思的结论之一。本书将详细解释,我们不可能同时精确地测量一个粒子的位置和动量。越精确地知道它的位置,就越不确定它的动量,反之亦然。这种固有的不确定性,并非测量仪器的局限,而是微观粒子本身的内在属性。作者会用生动的比喻和深入的分析,帮助读者理解这个原理对我们认识世界方式产生的深远影响,它颠覆了经典物理学中“确定性”的宏大叙事,引入了概率和内在的随机性。 薛定谔方程作为描述量子系统演化的基本方程,将是本书的核心内容之一。作者将逐步引入薛定谔方程的数学形式,并解释其中各个部分的物理意义,如波函数$Psi$。波函数本身并没有直接的物理意义,但它的模的平方$|Psi|^2$代表了粒子出现在某个位置的概率密度。本书会通过对一些简单体系(如一维无限深势阱、谐振子)的求解,展示薛定谔方程的强大威力,以及如何从中推导出能量的量子化、粒子的概率分布等重要结论。对于数学基础较好的读者,作者会提供更详细的推导过程;对于希望理解物理概念的读者,则会侧重于对解的物理意义的解读,例如,在势阱中,粒子并非固定在某个位置,而是以一定的概率分布在整个区域内,并且其能量也是量子化的,只能取一系列离散的能级。 本书还会探讨量子力学中一些重要的概念,例如量子隧穿效应。作者会描述一个粒子有可能“穿过”一个能量比它自身的能量更高的势垒,这在经典物理学中是绝对不可能发生的。通过对隧穿效应的讲解,读者可以理解放射性衰变、扫描隧道显微镜等许多重要的物理现象背后的原理。这种“违背直觉”的现象,正是量子世界迷人之处的体现。 量子力学的另一个核心概念是自旋。作者将解释,除了轨道角动量之外,粒子本身还具有一种内在的角动量,称为自旋。自旋量子数是量子力学中不可或缺的一部分,它决定了粒子的某些行为,例如泡利不相容原理。泡利不相容原理指出,在同一个原子中,不可能有两个电子拥有完全相同的四个量子数(包括主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数)。这对于理解多电子原子的结构、化学键的形成至关重要,也解释了元素周期表的规律性。 本书还会触及量子纠缠这一奇特现象。纠缠的粒子,无论相距多远,它们的状态都是相互关联的。测量其中一个粒子的状态,会瞬间影响到另一个粒子的状态,这种“鬼魅般的超距作用”挑战了我们对时空和因果律的理解。作者会通过具体的例子,如贝尔不等式的讨论,来阐述量子纠缠的深刻含义,并展望其在量子计算和量子通信等领域的潜在应用。 最后,本书可能会对量子力学的一些哲学含义进行探讨。量子力学所揭示的概率性、不确定性和观测者的作用,对我们认识实在的本质,以及人类在宇宙中的位置,都提出了深刻的挑战。本书并非直接给出答案,而是鼓励读者进行独立的思考,去体会量子力学如何重塑了我们对现实世界的理解。 总而言之,《量子力学》将是一部内容丰富、逻辑严谨、引人入胜的著作。它不仅为读者提供了对量子力学基本原理的深入理解,更重要的是,它激发了读者对科学探索精神的认同,以及对宇宙奥秘的好奇心。本书将带领读者进入一个前所未有的微观世界,在那里,我们熟悉的物理定律变得不再适用,取而代之的是充满惊喜与挑战的量子奇观。它将是一次关于认知边界的拓展,一次关于人类智慧的盛宴,一次对终极实在的探寻。

作者简介

Kenichi Konishi, Department of Theoretical Physics, University of Pisa and INFN, Pisa, and Giampiero Paffuti, Department of Theoretical Physics, University of Pisa and INFN, Pisa

目录信息

I
Basic quantum mechanics
1: Introduction
2: Quantum mechanical laws
3: The Schroedinger equation
4: Angular momentum
5: Symmetry and statistics
6: Three-dimensional problems
7: Finer points of quantum mechanics
8: Path-integrals
II
Approximation methods
9: Perturbation Theory
10: Variational Methods
11: Semi-classical approximation
III
Applications
12: Time Evolution
13: Meta-stable states
14: Electromagnetic interactions
15: Atoms
16: Elastic scattering theory
17: From atomic nuclei to elementary particles
IV
Entanglement and Measurement
18: Quantum entanglement
19: Probability and measurement
V
Complements
20: Complements for Part I
21: Complements for Part II
22: Complements for Part III
23: Complements for Part IV
24: Mathematical Appendices and Tables
· · · · · · (收起)

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