量子力学教材选择

1、前言我想对于考物理的同学来说量子是必须的。我一直在想可能是国内流行的一些教材的失误造成了大多数人对着门学科的难以掌握,就算你能解题,也基本上是概念茫然,当然,有时连题目都不知道什么意思,更不知如何下手,有时,算着算着突然不知道意思了,其实这些都不是咱们的错。想起当年本人上课时,量子老师(老牛人说,“现在教量子的那些人那里懂量子呀!”哥们当时只是笑。现在才明白果然不错。其实,目前而言,在下对量子也是刚入点门而已,不过,对于国内的考研量子力学题我现在是把握全部搞定的,要是当初就这么猛就好了.我把一些想法写下来算是抛砖引玉了!正文(一选书的建议对于量子力学最重要的是概念的清晰把握,只有明白了量子力学

2、的形式体系和核心概念才会觉得的量子好神秘啊!才会在解题时不至于找不到北。真正的掌握它的概念需要学习Hilbert空间的知识和Dirac符号体系,又以后者最为重要。愚蒙认为:第一,优秀的量子力学书的最重要的标准是:深入浅出的讲解Hilbert空间和大量篇幅,透彻的讲授Dirac符号.第二,应该明确指出量子力学的5到6 条基本原理或假设。第三,关键性的步骤或概念一定要指出。下面就以上原则分析一下国内的流行教科书1 曾谨言量子力学导论2 周世洵量子力学3 尹鸿钧量子力学4 苏汝铿量子力学首先,我想说得是国内没有一本面向初等量子力学的教科书把概念说明白的,尤其,以北大的曾谨言先生量子力学导论为首,此书

3、发行量巨大,我上本科时就是用它的。坦白说。它的错误很少,但这决不是好书的标准,对于Dirac符号就写了两页,而且语焉不详,关键地方几乎没有说。我想,就算P A M.Dirac亲临也估计看不太明白。:,至于曾老师的量子力学第一。二卷,的确详细,不过缺点仍然一样,作为研究生教材,没有完整的理论体系,当字典用到行,可以作参考书,不适合当教材。复旦的周世洵先生写的量子力学相比而言比曾谨言的强了不少,虽然年代久了点,但讲解较为透彻,步骤也详细点,。当然对付考研也不用与时俱进,老一点没什么问题。科大的尹鸿钧先生编的量子力学是面向本科和研究生的教材,对于本科来说难了点,关于 Hilbert空间和Dirac符

4、号都写的比较多,但没形成主线,比较可惜。另外编排有点乱,印刷太差,不知第二版(?有无改进?我想如果修改一下使之完全面向初等量子力学倒也不错。复旦大学,苏汝铿先生的量子力学在以上几本书中算是最好了,讲解很是透彻,覆盖面也很广。最近,我在书店看到了高教版的苏先生的量子力学,这本书包括研究生课的内容,对于Dirac符号倒也多说了一些,不过,仍不令人满意,想以此书弄懂量子力学基本上也是做梦。到目前为止我所看过的最好的初等或高等量子力学入门书是法国Cohen等人著的Quantum Mechanics英文版,第一卷第一分册有中译本,刘家莫,等译。全书厚度惊人,英文版的上下两册有半尺厚,不过看起来很爽,全书

5、行文流畅,且有助于英文写作的提高,呵呵。且正文与补充文章分列,初学者可以选择阅读,整个内容以初等量子开始,在第二章就详尽地,深入浅出的讲述了量子力学的主要数学工具Hilbert空间的知识和Dirac符号,注意:学懂量子力学原理的最重要的工具。我想是:Hilbert空间的形象化与Dirac符号的熟练运用。把原理与数学统一起来就基本明白了量子力学。把这本书搞懂高量就几乎不用学了。注:Cohen是个很厉害的物理学家,NOBEL PRIZE 获得者,1997年与朱隶文等一起获奖,而且,他几十年前错过了一次获奖机会,不然就两次了。最后,我想补充的是想学明白量子力学,看“初量”是没有前途的,也是不可能的,

6、因为初量基本不涉及Hilbert空间的知识和Dirac符号体系。如果把看初量的精力花在一部优秀的高量书上会使你迅速掌握其精髓。说实在的看书还是看经典原著最好。我觉得Hilbert空间的知识和Dirac符号并不是很抽象也并不难懂,鉴于它们对于量子力学的理解如此重要,希望教育部老师们重新修改本科生量子力学的教学大纲,将其纳入初量中,详细讲述。下面谈谈高量方面的书籍,高量方面名著很多,大多是国外的。流传的量子四大名著是:Neumann的,Heisenberg的, Pauli的,Dirac的。又以Dirac的The Principles of Quantum Mechanics最有名,号称王者之声。也

7、是我唯一看过的一遍的。其中第四版有中译本,陈咸亨译,只有三百多页,建议大家找一找,复印一下。书中的精华是(注:俺的看法,没什么权威性。建立了量子物理的形式体系,统一了不同绘景,表象的形式表述,强调了物理思想的形成过程。其实看过了这本书我才体会到学习物理是为了修改它,更好的表达这个宇宙的运动规律,超越人类意识经验的束缚。哈哈,越扯越远了。另外著名的教材有:朗道和Lifshitz著的Quantum Mechanics,Non-relativistic Theory.,Schiff的Quantum Mechanics有中译本,朗道的书,超级名著,复印了还没看,很难的说,席夫的量子力学也是名著,讲的很

8、广,中规中矩的,看之欲睡。国内的高量教材似乎比初量的强多了。比如,北师大喀兴林先生,著的高等量子力学,复旦倪光炯先生,陈苏卿先生合著的高等量子力学,北大张启仁先生的量子力学,北大曾谨言先生的量子力学两卷杨泽森先生的高等量子力学张永德先生的量子力学,徐在新先生的高等量子力学。等下面大概评价一下其中几本,喀兴林先生著的高等量子力学,本人推许为中国第一高量教材,全书数学讨论非常严谨,逻辑清晰无比,第一章和第二章分别讨论Hilbert空间与量子力学的理论结构,更是将Dirac符号置于Hilbert空间的数学基础之上,进行严格分析,几乎将我对量子力学概念的所有疑惑都一扫而空,那种感觉真是奇爽无比!喀先生

9、是全国高校量子力学研究会理事长,可见其在国内地位,真是名副其实。如果要说缺点的话,我觉得这本书更适合作为物理研究生学习高量的第二次教材,而第一次学习时应选一本数学讨论不那么严格的,可读性较强的高量教材。然后,通读喀先生的高等量子力学以全面梳理概念和体系。喀先生对于算符代数有很大发展,使全书看起来十分优美,为了追求形式和逻辑之间的统一,喀先生甚至没有将费曼的路径积分写进书中,有点遗憾。不过,费曼曾经写过一本论述路径积分的专著而且通俗易懂,大家可以直接看此书。复旦倪光炯先生,陈苏卿先生合著的高等量子力学,论述较为前沿,用墨好省啊,限制了她的可读性,说不准也是哥们道行不够。该书的包含了大量现代量子力

10、学前沿课题,并对很多问题有自己独特见解,是其很大优点。总体来说,不宜作为教科书自学。徐在新先生的高等量子力学讲解深入浅出,通俗易懂,行文流畅,只是散射和相对论量子力学方面有些不够,总体而言,很好的入门书籍,尤其是第一章(量子力学的一般描述讲的极好,可迅速掌握Dirac符号精髓。杨泽森先生的高等量子力学,早就听说写的无比复杂,尤其是散射一章,没人看的懂。哥们本来不信,找来一看,果然名不虚传。曾谨言先生的量子力学一二卷哥们前文说过了,不错的工具书。其他的书,我只是见过,没看过,大家可以参考其他文章。比如,Fang的/index.shtml(二 量子力学的形式体系与基

11、本概念浅议(个人意见,如有错误,重要概念:一.Hilbert空间1.量子力学中强调的态矢量是所谓的Hilbert空间中的矢量,什么是Hilbert空间哪?相信线形空间大家都明白,Hilbert空间就是在线形空间上加上内积运算,并且满足完全性条件的内积空间。量子力学所用的Hilbert空间是复数域上的Hilbert空间。2.Hilbert空间可以是有限维,无限维,连续或分立维,甚至是无理数维。3.简单说描述态矢的坐标系就是所谓的表象,而描述态矢随时间的演化就是绘景,比如说:薛定谔绘景,海森堡绘景,狄拉克绘景(相互作用。不同的绘景在不同的表象中来表达就形成了不同的方程,比如说,薛定谔绘景在坐标表象

12、中的表述就是著名的Schrodinger 方程。同一态矢在不同表象中有不同的表达,但是他们都是Hilbert空间中的同一矢量,就像是欧几里得空间中同一矢量在不同坐标系中有不同的表示,不同的表象(坐标系之间存在表象(坐标变换。即所谓的么正变换。而力学量在不同表象中是相似变换的关系。4.所谓波函数,我发现初量书都不区分波函数和态矢的概念。而是混用之。以曾谨言的书为例,波函数(x首先用来表示几率幅,它的模方正比于出现的几率。所谓,几率幅是个重要概念,表示态矢在一个表象的一个基矢上的投影的值。(写到这里,我才发现还没解释基矢,555555,无奈啊!几率幅的模方正比于力学量取该态矢本征值的几率。而另一方

13、面(x,t又用来表示态矢量,即等价与一个右矢,所以,坐标表象中的一个本征矢用(x,t |x>来表示才更确切。以前学初量时我对此是有点迷糊的。基矢就是一个或一组力学量的共同本征矢,并使之正交归一化。一个或一组力学量所有的基矢即在希尔伯特空间中张成一个表象,通俗点说就是一个坐标系。力学量是希尔伯特空间中的张量,一般是二阶的,即为矩阵。二.狄拉克符号把希尔伯特空间一分为二,互为对偶的空间,就是狄拉克符号的优点。用右矢|>表示态矢,左矢<|表示其共厄矢量,<|=|>+。<|>是内积,值是一个复数。<|>大于等于0,称为模方。所谓的归一化就是用|&g

14、t;除以<|>的平方根。|><|是外积。这是个算符。用A,B,C等表示算符,(A|>+=<|A+,如果A=A+,是厄米算符,(<|A|>+=<|A+|>=<|A|>,就是所谓的厄米算符的期望值(平均值是实数。注意的是:几种表示的意义:|> 是右矢,<|是左矢,A表示算符,A|>表示一个右矢, <|A表示一个左矢,而且,A总是从左方作用于右矢,从有右方作用于左矢的。<|A|>是一个复数,可以看成(<|A|>即一个左矢与一个右矢的内积;或者<|(A|>,即一个右矢与一

15、个左矢的内积。这是一个定义了。三.量子力学的基本原理:原理一. 描写微观状态的数学量是希尔伯特空间中的矢量,相差一个复数因子德厄两个矢量,描写同一状态。原理二. 描写微观状态物理量的是希尔伯特空间中的厄米算符;物理量所取的值是,是相应算符的本征值;物理量A在状态|>中取各值ai概率,与态矢量|>按A的归一化本征矢量|ai>的展开式中|ai>的系数的复平方成正比,即与下式中ci的复平方成正比:|>=|ai>ci ci=< ai|>波包的坍缩:处于|>态的系统,如果测量物理量A得值ai 则该系统测量后进入A的本征态|ai>。原理三. 微观系统的粒子在直角坐标下位置算符X,正则动量P满足对易关系:Xi Pj=ih /2ij原理四. 微观状态随时间的变化规