高等教育出版社,量子力学教程周世勋
无论是高中教程,是本科科学,课堂中对量子力学的求要是很低的,起的作用基本就是,让大多数人有量子力学这么一个概念而已。化学的基础是量子力学。然后是四大力学中的量子力学,或初等量子力学,标准教科书是周士勋的量子力学,流传较广的书有曾谨言的教科书。
如何自学好量子力学?
量子力学并不是很难学,至少学起来要比同为四大力学的《力学》不枯燥,比《电动力学》容易,比《热力学与统计物理》……个人认为热力学与统计物理的核心是量子统计,感觉这两个要一起学,算是一个东西。其实我们很早就接触过量子力学,比如初中的化学,会让我们背元素周期表,背各种元素都有什么性质,比如氢很活泼,但氦就超级稳定,然后锂、钠、钾又超级活泼,化学里面还有化学键,倍比-定比定律等等。
化学的基础是量子力学。这些现象都是需要用到量子力学才能理解的,换句话说初中的化学就在给我们打下一个学习量子力学的概念和现象基础。如果你在中学学化学的时候多问几个为什么,多问几个如何理解,可能就会早早地接触量子力学里面的核心概念。比如如何理解电子云?如何理解化学里面讲的电子轨道……化学课里的这些疑问很难在高中难度的课程里面彻底解决,但有了这些疑问,你可以先读一些科学史的书籍或文章来了解一下相关背景。
我推荐杰拉德·霍尔顿的《中学物理教程》,其中的第五卷是专门讲原子模型的,第六卷是讲原子核的。如果这两本书不好找的话,或者嫌这个书层次太浅,可以看赵凯华编的《新概念物理学》。著名科学史家杰拉德·霍尔顿主编的美国高中物理教材,非常不错。国内物理系的量子力学教材大致分三个层次,首先会讲一遍原子物理(或近代物理),本质上就是讲一些概念和故事,数学用的不多。
然后是四大力学中的量子力学,或初等量子力学,标准教科书是周士勋的量子力学,流传较广的书还有曾谨言的教科书。然后在此基础上是研究生层次的高等量子力学。初量和高量都会用到较多数学,但高量占的层次更高,会强调对称性,表象变换等更基本、更高级的概念。格里菲斯的《量子力学概论》是国外标准的初量教材。一般而言,非物理系的同学学习量子力学这样的课程刚开始的时候会感到有些懵逼,根据我的经验,是他们物理基础较薄弱造成的。
所谓物理基础就是你在普通物理上花了多少时间,在物理实验上花了多少时间,非物理系同学在这方面距离物理系同学差距是比较大的。这不完全是课时能够体现出来的,因为有些问题,我可能会在不同课程上碰到几次,在课下又思考过几个来回才形成的概念,如果你感觉自己物理基础不太好的话,最好把普通物理好好过一过,比如花时间把我刚刚提到的《新概念物理学》各卷仔细看一遍。
你相信量子力学的正确性吗?为什么?
谢邀。对于量子力学理论,我当然是相信的,因为他不仅符合我实验现象和规律,更贴近日常大众的生产活动的规律,下面就从这两个方面来聊聊量子力学。简介量子力学(也称为量子物理学,量子理论,波动力学模型或矩阵力学),包括量子场理论,是物理学中的一种基本理论,它描述了原子和亚原子粒子能级最小尺度的自然特性及本质。
经典物理学,量子力学之前存在的物理学,描述了普通(宏观)尺度的自然特性。经典物理学中的大多数理论都可以从量子力学中推导出来,作为在大(宏观)尺度上有效的近似。量子力学与经典物理学的不同之处在于能量,动量,角动量和其他数量的约束系统都局限于离散值(量子化)、物体具有粒子和波的特征(波粒二象性) 并且可以测量数量的精度有限(不确定性原理)。
量子力学在发现之初,逐渐从理论中解释出无法与经典物理学相协调的观测,这一类的现象主要有马克斯普朗克在1900年对黑体辐射问题的解决方案,以及爱因斯坦1905年论文中提到的能量与频率的对应关系,而这解释了光电效应。早期的量子理论在20世纪20年代中期由ErwinSchrödinger,Werner Heisenberg,Max Born和其他人深刻地重新构思而成。
现代理论以各种专门开发的数学形式表述。在其中波函数的数学函数提供关于粒子的位置,动量和其他物理性质的概率幅度的信息。图 波函数的的电子在不同能量水平为氢原子量子力学的实际应用在简单介绍量子力学之后,相信大部分读者还是处于懵懂的状态,为了进一步说明量子力学的正确性和合理性,我举几个生活中的产品应用到量子力学原理的例子。
量子力学已经有了巨大的成功,尤其是在解释我们的许多宇宙的特性上。量子力学通常是唯一可以揭示构成所有形式物质(电子,质子,中子,光子和其他物质)的亚原子粒子的个体行为的理论。量子力学强烈地影响了弦理论,即万物理论的候选者(可查询:还原论等)。量子力学对于理解单个原子如何通过共价键连接形成分子也是至关重要的,如产生的量子化学学科。
量子力学还可以通过明确地显示哪些分子在能量上有利于哪些分子以及所涉及的能量的大小来提供对离子和共价键合过程的定量分析。此外,大多数现代执行的计算的计算化学依靠量子力学。具体来说,有以下几点:电子设备方面许多电子器件在量子隧道效应下工作。例如最简单的灯开关中。如果电子不能通过金属接触表面上的氧化层进行量子隧穿,则开关将不起作用。
USB驱动器中的闪存芯片使用量子隧道来擦除其存储器单元。一些负差分电阻器件也利用量子隧道效应,例如谐振隧穿二极管。与传统二极管不同,其电流通过两个或多个势垒的共振隧穿来承载。其负阻力行为只能通过量子力学来理解:当受限状态接近费米能级时,隧道电流增加。随着它移开,电流减少。量子力学是理解和设计这种电子设备所必需的。
图 谐振隧穿二极管器件的工作机制密码学研究人员目前正在寻求直接操纵量子态的强大方法。正在努力的更全面地开发量子密码术,理论上可以保证信息的安全传输。与传统密码术相比,量子密码术产生的固有优势是被动窃听的检测。这是量子比特行为的自然结果; 由于观察者效应,如果要观察到叠加状态的位,则叠加状态将坍缩成本征态。
因为预期的接收者期望以叠加状态接收该位,所以预期的接收者将知道存在攻击,因为该位的状态将不再处于叠加状态。量子计算机另一个目标是开发量子计算机,预计它将比传统计算机以指数方式执行某些计算任务。量子计算机不使用经典比特,而是使用量子比特,它们可以处于状态的叠加。量子程序员能够操纵量子比特的叠加,以解决经典计算无法有效执行的问题,例如搜索未排序的数据库或整数分解。
中国为什么还不把量子力学写进教科书?
答:量子力学,在高中义务制教育中是有的,但是并不作为重点。比如下面这套中学教材,第三册第二十一章:就提到了量子力学,不过知识点都是些基本概念,在应试考试中,考察点最多的就是光电效应,除此之外,基本都不做要求,相当于选修。在大学本科阶段,一般理工类专业的物理课程,量子力学涉及的知识点稍微多了一些,会加入原子能级,不确定性原理,波粒二象性,黑体辐射等等概念。
比如上面这套,同济大学出版社出版的《大学物理学》,其中第五章讲的就是量子力学。无论是高中教程,还是本科科学,课堂中对量子力学的求要是很低的,起的作用基本就是,让大多数人有量子力学这么一个概念而已。如果要想深入学习量子力学知识,还得靠自己,如果说量子力学全部是“100”,那么一般理工类专业只要求了“2”,反正就是极少的一部分,这部分知识,连量子力学入门都算不上,就是让大多数人有一个概念而已。
如何理解量子力学中量子态、量子纠缠、量子叠加、量子塌缩?
磁场里高速流动的物质转化为金属态氢离子,金属态氢离子的“磁力矩”相互切割聚合形成新元素的同时伴生电磁波——能量。物质不能转化为能量。光速是金属态氢离子的“磁力矩”的震荡,是物质成为金属态氢离子的“临界值”。磁场里金属态氢离子的运动方向至少有自旋方向不同的两种状态,也有不自旋的状态存在!电磁波的传播离不开金属态氢离子“磁力矩”的共振!。
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