Advanced Quantum Mechanics

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☆☆☆☆☆
出版者:Springer
作者:Rainer Dick
出品人:
頁數:568
译者:
出版時間:2012-1-10
價格:USD 119.00
裝幀:Hardcover
isbn號碼:9781441980762
叢書系列:
圖書標籤:
  • 阿桑
  • 生命
  • 理論物理
  • Springer
  • Quantum
  • Mechanics
  • Advanced
  • 2012
  • 量子力學
  • 高等物理
  • 理論物理
  • 量子理論
  • 量子場論
  • 薛定諤方程
  • 自鏇
  • 對稱性
  • 路徑積分
  • 量子糾纏
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具體描述

Advanced Quantum Mechanics, Materials and Photons is a textbook which emphasizes the importance of advanced quantum mechanics for materials science and all experimental techniques which employ photon absorption, emission, or scattering. Important aspects of introductory quantum mechanics are covered in the first seven chapters to make the subject self-contained and accessible for a wide audience. The textbook can therefore be used for advanced undergraduate courses and introductory graduate courses which are targeted towards students with diverse academic backgrounds from the Natural Sciences or Engineering. To enhance this inclusive aspect of making the subject as accessible as possible, Appendices A and B also provide introductions to Lagrangian mechanics and the covariant formulation of electrodynamics. Other special features include an introduction to Lagrangian field theory and an integrated discussion of transition amplitudes with discrete or continuous initial or final states. Once students have acquired an understanding of basic quantum mechanics and classical field theory, canonical field quantization is easy. Furthermore, the integrated discussion of transition amplitudes naturally leads to the notions of transition probabilities, decay rates, absorption cross sections and scattering cross sections, which are important for all experimental techniques that use photon probes. Quantization is first discussed for the Schrodinger field before the relativistic Maxwell, Klein-Gordon and Dirac fields are quantized. Quantized Schrodinger field theory is not only important for condensed matter physics and materials science, but also provides the easiest avenue to general field quantization and is therefore also useful for students with an interest in nuclear and particle physics. The quantization of the Maxwell field is performed in Coulomb gauge. This is the appropriate and practically most useful quantization procedure in condensed matter physics, chemistry, and materials science because it naturally separates the effects of Coulomb interactions, exchange interactions, and photon scattering. The appendices contain additional material that is usually not found in standard quantum mechanics textbooks, including a completeness proof of eigenfunctions of one-dimensional Sturm-Liouville problems, logarithms of matrices, and Green's functions in different dimensions.

《高級量子力學》 引言 量子力學,作為描述微觀世界行為的基石理論,自其誕生以來,便以前所未有的深度和廣度揭示瞭物質和能量的本質。從原子結構到亞原子粒子,從固體物理到宇宙學,量子力學的思想無處不在,深刻地影響著我們對世界的理解。本書《高級量子力學》旨在為讀者提供一個全麵而深入的學習體驗,帶領讀者踏上探索量子世界更深邃奧秘的旅程。 本書並非對量子力學基本概念的簡單重復,而是建立在紮實的量子力學基礎之上,進一步探討那些更復雜、更前沿的主題。我們相信,隻有通過對這些高級概念的深入理解,纔能真正掌握量子力學的強大力量,並將其應用於解決當今科學技術麵臨的挑戰。 本書內容概覽 《高級量子力學》將從一係列精心挑選的高級主題齣發,係統地構建起對量子力學理論的精深認識。本書的編排旨在循序漸進,讓讀者在掌握基本概念的同時,逐步接觸到更具挑戰性的理論框架和數學工具。 第一部分:角動量與對稱性 深入解析角動量算符: 我們將超越基礎的角動量對易關係,深入探討角動量算符的性質,包括其本徵值和本徵函數,並引入耦閤角動量理論。讀者將學習如何處理多個粒子係統中的總角動量,這對於理解原子光譜、核結構等至關重要。 群論在量子力學中的應用: 對稱性是量子力學中的一個核心概念,而群論則是描述對稱性的數學語言。本書將介紹群論的基本概念,並展示如何運用它來理解粒子的量子態,預測能級簡並,以及推導守恒律。我們將探討李群在量子力學中的作用,特彆是鏇轉群和洛倫茲群。 角動量算符的錶示論: 讀者將學習不同錶示下的角動量算符,並理解如何使用Clebsch-Gordan係數來耦閤角動量。這將為理解量子態的疊加和演化提供堅實的數學基礎。 第二部分:相對論量子力學 剋萊因-高登方程與狄拉剋方程: 量子力學與狹義相對論的結閤是理解高速運動粒子和反粒子的關鍵。本書將詳細介紹剋萊因-高登方程及其局限性,隨後深入探討狄拉剋方程。我們將分析狄拉剋方程的相對論不變性,以及其預言的自鏇和反粒子。 費曼傳播子與路徑積分: 路徑積分方法為量子力學提供瞭一種全新的視角,它允許我們將量子過程視為所有可能路徑的總和。本書將介紹費曼傳播子的概念,並展示如何利用路徑積分來計算量子振幅。這將為理解量子場論奠定基礎。 安培力與磁荷: 在相對論框架下,我們將重新審視電磁相互作用,並探討安培力以及磁荷存在的可能性。 第三部分:多粒子係統與第二量子化 全同粒子與泡利不相容原理: 對於由多個相同粒子組成的係統,如原子中的電子,全同粒子的性質和泡利不相容原理至關重要。本書將詳細闡述全同粒子的波函數對稱性要求,以及如何構建多粒子波函數。 第二量子化: 第二量子化是一種強大的數學工具,它允許我們以更方便的方式處理多粒子係統,特彆是創建和湮滅算符。本書將介紹産生算符和湮滅算符的定義及其對易關係,並展示如何用它們來描述粒子態的演化,以及應用於例如玻色-愛因斯坦統計和費米-狄拉剋統計。 Hartree-Fock近似與密度泛函理論: 對於具有相互作用的復雜多粒子係統,精確求解是睏難的。本書將介紹 Hartree-Fock 近似方法,它通過引入平均場來近似處理粒子間的相互作用。此外,還將初步探討密度泛函理論(DFT)的基本思想,這是一種在凝聚態物理和化學中廣泛應用的計算方法。 第四部分:散射理論與量子信息 散射截麵與S矩陣: 散射理論是研究粒子間相互作用以及測量相互作用強度的重要工具。本書將介紹散射振幅、微分散射截麵和總散射截麵,並深入講解S矩陣的概念,它描述瞭量子係統在相互作用前後的狀態變化。 Legendre多項式與Born近似: 我們將學習如何利用Legendre多項式來展開散射振幅,並介紹Born近似,這是一種在弱勢相互作用下計算散射振幅的常用方法。 量子糾纏與量子門: 量子糾纏是量子力學中最令人著迷的現象之一,它揭示瞭粒子之間一種非經典的關聯。本書將深入探討量子糾纏的概念,並介紹量子門作為構建量子電路的基本單元。這將為讀者理解量子計算和量子通信的原理打下基礎。 量子測量理論: 量子測量是一個復雜且引人入勝的領域。我們將探討不同的量子測量模型,以及測量過程對量子態的影響。 本書特色 《高級量子力學》的編寫風格嚴謹而清晰,力求在概念的深度和可讀性之間取得平衡。本書的每一章節都包含大量的例題和習題,旨在幫助讀者鞏固所學知識,並培養解決實際問題的能力。本書的數學推導過程詳細,對於數學基礎相對薄弱的讀者,也提供瞭必要的背景知識迴顧。 適用讀者 本書適閤對量子力學有紮實基礎的本科高年級學生、研究生以及對量子力學有深入研究需求的科研人員。學習本書將極大地提升您在物理學、化學、工程學等多個領域的研究能力和理論認知水平。 結語 量子力學是一個充滿挑戰和機遇的領域,掌握其高級理論對於理解現代物理學的前沿問題至關重要。《高級量子力學》旨在為您提供一把鑰匙,開啓探索更廣闊量子世界的大門。我們期待您在閱讀本書的過程中,能夠激發對量子奧秘的無限好奇,並為未來的科學探索貢獻力量。

作者簡介

目錄資訊

讀後感

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用戶評價

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《Advanced Quantum Mechanics》給我帶來的最大驚喜是,它能夠以一種極其清晰和深刻的方式,揭示量子力學與經典力學在哲學層麵上的根本區彆。作者在討論量子疊加態和波函數塌縮時,不僅僅給齣瞭數學形式,更深入探討瞭“測量問題”的各種解釋,例如退相乾理論和多世界解釋。這讓我對量子力學所描述的實在性有瞭更深刻的思考。他對非相對論量子力學到相對論量子力學的過渡處理也非常齣色,通過對剋萊因-高登方程和狄拉剋方程的詳細推導,以及對反物質概念的引入,讓讀者領略到量子力學與狹義相對論結閤後的獨特魅力。這本書不僅是一本科學著作,更是一本能夠引發讀者對宇宙本質進行深刻反思的哲學引導。

评分☆☆☆☆☆

初次拿到《Advanced Quantum Mechanics》這本書時,我曾對其“進階”二字有所疑慮,擔心它會過於晦澀難懂。然而,在閱讀的過程中,我的疑慮蕩然無存。作者展現齣瞭驚人的教學纔能,他能夠將極其復雜的概念,如狄拉剋方程、相對論量子力學,用一種清晰易懂的方式呈現齣來。他對量子場論的介紹尤其令人印象深刻,他從量子力學的一般框架齣發,逐步引齣量子場論的必要性,並通過對經典場論的迴顧,巧妙地將讀者引入到量子的世界。我尤其欣賞作者在解釋量子粒子産生和湮滅的機製時,所采用的生動形象的比喻,這使得原本抽象的場量子化概念變得觸手可及。這本書不僅提供瞭豐富的知識,更重要的是,它激發瞭我對量子物理更深層次的探索欲望,讓我開始思考量子力學在宇宙起源、粒子相互作用等宏大問題中的作用。

评分☆☆☆☆☆

《Advanced Quantum Mechanics》這本書的魅力在於,它能夠以一種非常係統和全麵的方式,將量子力學中的各個核心概念串聯起來,形成一個完整而深刻的知識體係。作者在介紹散射理論時,不僅僅停留於數學上的格林函數方法,更重要的是,他通過對散射截麵的計算,展示瞭量子力學如何精確地預測粒子之間的相互作用強度。他對量子諧振子模型和氫原子模型的講解,也並非僅僅是求解薛定諤方程,而是深入分析瞭這些模型在理解分子振動、原子光譜等實際問題中的重要作用。這本書讓我感到,學習量子力學是一次不斷發現新大陸的過程,每一次翻閱都能帶來新的啓發和理解。

评分☆☆☆☆☆

這是一本真正意義上的“量子力學進階”教材,它並非簡單地堆砌公式和定理,而是以一種極其深刻且富有啓發性的方式,引領讀者深入探索量子世界的復雜與美妙。從作者對哥本哈根解釋的細緻梳理,到他對量子場論初步概念的引入,每一個章節都充滿瞭作者對物理學的洞察和教學的熱情。我尤其欣賞作者在講解過程中,並沒有迴避那些可能讓初學者感到睏惑的概念,而是通過引入大量的類比和直觀的解釋,幫助我們建立起對抽象概念的理解。例如,在討論量子糾纏時,作者不僅僅給齣瞭貝爾不等式的推導,更著重於解釋其哲學含義以及對我們理解實在性的影響。這使得這本書不僅僅是一本技術性的教科書,更是一次思想的旅程。讀完這本書,我感覺自己對量子力學的發展脈絡、核心思想以及未來可能的方嚮有瞭更清晰的認識,這對於我未來在量子計算、量子通信等領域的研究打下瞭堅實的基礎。作者的敘事風格也十分吸引人,他善於將枯燥的數學推導融入到生動的物理圖像中,讓學習過程充滿樂趣。

评分☆☆☆☆☆

《Advanced Quantum Mechanics》的作者無疑是一位真正的物理學大師,他的學識淵博,教學經驗豐富。在講解路徑積分方法時,他沒有簡單地羅列費曼圖,而是深入探討瞭路徑積分的物理意義,以及它如何提供瞭一種與波函數方法截然不同的理解量子力學的方式。我對書中關於微擾理論的討論尤為贊賞,它不僅僅是計算能量級移的工具,更是一種理解量子係統在外部影響下如何演化的深刻洞察。作者通過對原子在電磁場中吸收和發射光子的詳細分析,生動地展示瞭微擾理論的強大威力。這本書的語言風格也十分吸引人,它既有科學的嚴謹性,又不失人文的溫度,讀起來倍感親切。它讓我覺得,學習量子力學並非是一件枯燥乏味的事情,而是一次充滿發現和驚喜的智力冒險。

评分☆☆☆☆☆

這本書最讓我稱道的地方在於,它能夠將現代物理學的前沿概念,例如量子場論中的重整化思想,以一種相對易於理解的方式呈現給讀者。作者並非迴避這些高難度的話題,而是循序漸進地解釋其齣現的背景、解決的問題以及最終的物理意義。他對費曼圖的介紹,不僅僅是教會讀者如何畫圖和計算,更是幫助我們理解粒子相互作用的本質。我尤其喜歡書中關於量子糾纏的延伸討論,它不僅涉及貝爾不等式,還觸及瞭量子信息論的初步概念,如量子密鑰分發和量子隱形傳態。這讓我意識到,量子力學不僅僅是描述微觀粒子行為的理論,更是支撐未來信息技術革命的關鍵。這本書拓寬瞭我的視野,讓我對量子世界的應用前景充滿瞭期待。

评分☆☆☆☆☆

這本書的數學嚴謹性與物理直觀性結閤得恰到好處,讓我能夠深刻理解量子力學的每一個推導過程都蘊含著深刻的物理意義。作者在處理對稱性與守恒律的關係時,通過諾特定理的引入,清晰地展示瞭量子力學中的各種守恒律是如何源於基本的對稱性原理。他對角動量算符的討論也極其深入,不僅僅是代數上的推導,更在於它如何描述瞭鏇轉對稱性,以及在原子物理和粒子物理中的廣泛應用。我特彆欣賞書中對量子態疊加原理的詳盡闡述,它不僅僅是數學上的綫性組閤,更揭示瞭量子係統可能同時處於多種狀態的奇特性質,這對於理解量子計算的強大並行能力至關重要。這本書讓我對量子世界的“內在秩序”有瞭更深的認識。

评分☆☆☆☆☆

這本書的結構設計非常閤理,邏輯鏈條清晰流暢,使得閱讀過程如同一場有序的探索。作者在介紹角動量量子化時,不僅僅停留在代數方法的推導,更是詳細闡述瞭其在原子光譜、核磁共振等實驗現象中的具體體現,這讓我深刻理解瞭數學工具與物理實在的緊密聯係。他對自鏇的討論也十分精彩,從 Pauli 矩陣的代數結構到其在電子自鏇共振中的應用,每一步都過渡自然,引人入勝。我特彆喜歡書中關於量子統計力學的章節,作者通過對玻色-愛因斯坦統計和費米-狄拉剋統計的深入剖析,揭示瞭不同類型粒子在宏觀行為上的巨大差異,以及它們在凝聚態物理中的重要作用。這本書讓我對量子世界的“多樣性”有瞭更深刻的認識,它不僅是知識的寶庫,更是一本激發思考的哲學讀物。

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這本書給我最大的感受是,它成功地將抽象的數學語言與具體的物理現象之間建立起瞭一種無縫的連接。作者在處理例如薛定諤方程的各種解法時,並沒有停留在純粹的數學推導上,而是深入探討瞭這些解法在不同物理係統(如諧振子、氫原子)中的具體應用,並且詳盡地分析瞭每種方法的優缺點以及適用範圍。這種“理論與實踐並重”的教學方法,讓我能夠真正理解為什麼某些數學工具會被用來描述特定的量子現象。此外,書中對不確定性原理的討論也極其深入,它不僅解釋瞭海森堡不確定性關係式,更重要的是,作者通過對測量過程的深入剖析,展現瞭量子力學在測量層麵上的獨特性,以及它與經典力學存在的根本區彆。這種嚴謹的分析讓我對量子力學的一緻性和自洽性有瞭更深的信心。對於那些希望真正理解量子力學背後精妙之處的讀者來說,這本書絕對是不可錯過的選擇。

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這本書最讓我印象深刻的是,它能夠以一種極具啓發性的方式,引導讀者思考量子力學在更廣闊的物理領域中的應用和發展。作者在討論量子統計力學時,不僅僅介紹瞭玻色-愛因斯坦凝聚和費米子簡並態等現象,更重要的是,他通過對這些現象的分析,揭示瞭量子力學在理解黑體輻射、白矮星結構等宏觀物理現象中的關鍵作用。我對書中關於量子糾纏的哲學含義的探討也十分著迷,它不僅引發瞭我對實在性、測量和因果律等基本問題的思考,更讓我意識到量子力學不僅僅是物理學理論,更是哲學探索的重要組成部分。這本書的閱讀體驗,是一種智力上的挑戰,更是一種精神上的升華。

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