《量子力學教程》周世勛課后答案.doc,量子力學教程周世勛
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無論是高中教程,是本科科學,課堂中對量子力學的求要是很低的,起的作用基本就是,讓大多數人有量子力學這么一個概念而已。化學的基礎是量子力學。然后是四大力學中的量子力學,或初等量子力學,標準教科書是周士勛的量子力學,流傳較廣的書有曾謹言的教科書。
如何自學好量子力學?
量子力學并不是很難學,至少學起來要比同為四大力學的《力學》不枯燥,比《電動力學》容易,比《熱力學與統計物理》……個人認為熱力學與統計物理的核心是量子統計,感覺這兩個要一起學,算是一個東西。其實我們很早就接觸過量子力學,比如初中的化學,會讓我們背元素周期表,背各種元素都有什么性質,比如氫很活潑,但氦就超級穩定,然后鋰、鈉、鉀又超級活潑,化學里面還有化學鍵,倍比-定比定律等等。
化學的基礎是量子力學。這些現象都是需要用到量子力學才能理解的,換句話說初中的化學就在給我們打下一個學習量子力學的概念和現象基礎。如果你在中學學化學的時候多問幾個為什么,多問幾個如何理解,可能就會早早地接觸量子力學里面的核心概念。比如如何理解電子云?如何理解化學里面講的電子軌道……化學課里的這些疑問很難在高中難度的課程里面徹底解決,但有了這些疑問,你可以先讀一些科學史的書籍或文章來了解一下相關背景。
我推薦杰拉德·霍爾頓的《中學物理教程》,其中的第五卷是專門講原子模型的,第六卷是講原子核的。如果這兩本書不好找的話,或者嫌這個書層次太淺,可以看趙凱華編的《新概念物理學》。著名科學史家杰拉德·霍爾頓主編的美國高中物理教材,非常不錯。國內物理系的量子力學教材大致分三個層次,首先會講一遍原子物理(或近代物理),本質上就是講一些概念和故事,數學用的不多。
然后是四大力學中的量子力學,或初等量子力學,標準教科書是周士勛的量子力學,流傳較廣的書還有曾謹言的教科書。然后在此基礎上是研究生層次的高等量子力學。初量和高量都會用到較多數學,但高量占的層次更高,會強調對稱性,表象變換等更基本、更高級的概念。格里菲斯的《量子力學概論》是國外標準的初量教材。一般而言,非物理系的同學學習量子力學這樣的課程剛開始的時候會感到有些懵逼,根據我的經驗,是他們物理基礎較薄弱造成的。
所謂物理基礎就是你在普通物理上花了多少時間,在物理實驗上花了多少時間,非物理系同學在這方面距離物理系同學差距是比較大的。這不完全是課時能夠體現出來的,因為有些問題,我可能會在不同課程上碰到幾次,在課下又思考過幾個來回才形成的概念,如果你感覺自己物理基礎不太好的話,最好把普通物理好好過一過,比如花時間把我剛剛提到的《新概念物理學》各卷仔細看一遍。
中國為什么還不把量子力學寫進教科書?
答:量子力學,在高中義務制教育中是有的,但是并不作為重點。比如下面這套中學教材,第三冊第二十一章:就提到了量子力學,不過知識點都是些基本概念,在應試考試中,考察點最多的就是光電效應,除此之外,基本都不做要求,相當于選修。在大學本科階段,一般理工類專業的物理課程,量子力學涉及的知識點稍微多了一些,會加入原子能級,不確定性原理,波粒二象性,黑體輻射等等概念。
比如上面這套,同濟大學出版社出版的《大學物理學》,其中第五章講的就是量子力學。無論是高中教程,還是本科科學,課堂中對量子力學的求要是很低的,起的作用基本就是,讓大多數人有量子力學這么一個概念而已。如果要想深入學習量子力學知識,還得靠自己,如果說量子力學全部是“100”,那么一般理工類專業只要求了“2”,反正就是極少的一部分,這部分知識,連量子力學入門都算不上,就是讓大多數人有一個概念而已。
如何理解量子力學中量子態、量子糾纏、量子疊加、量子塌縮?
磁場里高速流動的物質轉化為金屬態氫離子,金屬態氫離子的“磁力矩”相互切割聚合形成新元素的同時伴生電磁波——能量。物質不能轉化為能量。光速是金屬態氫離子的“磁力矩”的震蕩,是物質成為金屬態氫離子的“臨界值”。磁場里金屬態氫離子的運動方向至少有自旋方向不同的兩種狀態,也有不自旋的狀態存在!電磁波的傳播離不開金屬態氫離子“磁力矩”的共振!。