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? 基础扎实,铺垫充分:
包含两大章详尽的先决条件(“数学方法”和“经典力学” ),为读者配备必要的数学工具,确保读者具备坚实的理论基础,体现了作者对“真正理解”的重视。
? 结构清晰,逻辑严谨:
巧妙过渡:专设一小章有效建立通往量子力学的动机,让读者理解学习量子力学的必要性。
核心公设的有效呈现:在第4章开头以清晰列表形式阐述量子力学公设,并与经典力学公设进行对比,这种设计展现了作者对教学呈现的深思熟虑。
? 颠覆传统的主题编排(显著创新):
“路径积分”的早期引入: 在讨论氢原子和近似方法之前就介绍路径积分,打破了常规(通常放在书末),避免在学完标准公式化表述后显得格格不入。
“对称性”的前置强调:同样提前引入对称性,使其成为贯穿学习过程的核心概念,时刻提醒读者对称性在物理学中的中心地位。
? 涵盖前沿且精选的独特内容:
包含如贝里相位等在典型量子力学教材中不常见的重要现代概念。
对贝里相位的处理比格里菲斯教材更深入,并点明了其重要性。
? 作者深厚广博的研究背景赋能教材:
作者在粒子物理和凝聚态物理等广泛领域的研究背景,直接影响了教材内容的选择和深度。这使他能够将不同领域的重要概念(如贝里相位)和视角(如对对称性的强调)有机地融入基础量子力学教学中,提升了教材的广度和现代性。
《量子力学原理》(第二版)由拉马穆尔蒂·尚卡尔(Ramamurti Shankar)所著,是一本系统阐述量子力学基础理论及其数学框架的经典教材。本书以严谨的公理化方法为核心,强调从基本公设出发构建量子力学理论体系,同时注重数学工具与物理概念的紧密结合。全书共21章,涵盖内容广泛,既包含量子力学的核心主题,也深入探讨了现代物理研究中的前沿课题。开篇以详尽的数学导论奠定基础,包括线性矢量空间、内积空间、狄拉克符号、算符理论等核心数学概念,确保读者具备处理量子力学问题的必要数学工具。随后,作者回顾经典力学的基本原理(如拉格朗日与哈密顿形式),并通过对双缝实验、德布罗意波等经典问题的分析,揭示经典物理的局限性,为量子力学的引入提供逻辑铺垫。第4章正式提出量子力学的公设,并展开对波函数、薛定谔方程及测量原理的深入讨论。后续章节逐步展开一维势阱、谐振子、路径积分、不确定关系、对称性与角动量、氢原子、自旋、微扰论、散射理论等核心内容。特别值得注意的是新增的第21章,系统阐述了路径积分的多种形式(如相空间积分、相干态积分)及其在贝里相位、量子霍尔效应等前沿问题中的应用,体现了作者对现代研究方向的关注。
拉马穆尔蒂·尚卡尔(Ramamurti Shankar),美国物理学家,耶鲁大学吉布斯讲席教授,美国人文与科学院院士。1969年本科毕业于印度理工学院,1974年在加州大学伯克利分校获得理论物理学博士学位。在哈佛大学担任三年初级研究员后,他于1977年以吉布斯物理学讲师身份开启耶鲁教职生涯,1988年晋升正教授,并于2001至2007年间担任物理系主任,其研究聚焦于理论凝聚态物理与量子场论领域。2009年,美国物理学会授予尚卡尔朱利叶斯·埃德加·利林菲尔德奖(Julius Edgar Lilienfeld Prize)。其教学贡献获耶鲁大学哈伍德·F. 伯恩斯/理查德·B. 休厄尔教学奖(Harwood F. Byrnes/Richard B. Sewall Teaching Prize)表彰。2014年,他当选美国人文与科学院院士。
第二版序言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i
第一版序言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii
引 言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
第 1 章 数学导论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1 线性矢量空间:基 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 内积空间 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.3 对偶空间和狄拉克符号 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.4 子空间 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.5 线性算符 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.6 线性算符的矩阵元 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.7 主动变换和被动变换 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
1.8 本征值问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
1.9 算符函数及其相关概念 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
1.10 推广到无穷维 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
第 2 章 经典力学述评 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.1 最小作用原理和拉格朗日力学 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.2 电磁拉格朗日量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
2.3 两体问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
2.4 粒子有多聪明? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
2.5 哈密顿形式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
2.6 哈密顿量方案中的电磁力 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
2.7 循环坐标、泊松括号和正则变换 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
2.8 对称性及其推论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
第 3 章 经典力学并非一切顺利 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
3.1 经典物理中的粒子和波 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
3.2 (经典)波和粒子的一个实验 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
3.3 光的双缝实验 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
3.4 物质波(德布罗意波) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
3.5 结论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
第 4 章 公设:一般性讨论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
4.1 公设 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
4.2 公设 I—III 的讨论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
4.3 薛定谔方程(一丝不苟,注重细节) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
第 5 章 一维简单问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
5.1 自由粒子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
5.2 箱子中的粒子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
5.3 概率连续性方程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
5.4 单步阶梯势:一个散射问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
5.5 双缝实验 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
5.6 一些定理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
第 6 章 经典极限 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
第 7 章 简谐振子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
7.1 为什么研究简谐振子? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
7.2 经典振子回顾 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
7.3 简谐振子的量子化(坐标基) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
7.4 能量基下的谐振子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
7.5 从能量基过渡到坐标基 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
第 8 章 量子理论的路径积分形式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
8.1 路径积分方案 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
8.2 该方案的分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
8.3 自由粒子 U(t) 的一种近似 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
8.4 自由粒子传播子的路径积分计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
8.5 与薛定谔方程的等价性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
8.6 形式为 的势 . . . . . . . . . . . . . . . 223
第 9 章 海森堡不确定度关系 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
9.1 引言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
9.2 不确定度关系的推导 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
9.3 最小不确定度波包 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
9.4 不确定性原理的应用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
9.5 能量–时间不确定度关系 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
第 10 章 N 个自由度系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
10.1 一维中的 N 个粒子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
10.2 更高维中的更多粒子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
10.3 全同粒子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
第 11 章 对称性及其推论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
11.1 概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
11.2 量子理论中的平移不变性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
11.3 时间平移不变性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
11.4 宇称不变性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
11.5 时间反演对称性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
第 12 章 转动不变性和角动量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
12.1 二维中的平移 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
12.2 二维中的转动 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
12.3 Lz 的本征值问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
12.4 三维中的角动量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
12.5 L2 和 Lz 的本征值问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
12.6 转动不变问题的解 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
第 13 章 氢原子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
13.1 本征值问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
13.2 氢原子能谱的简并性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
13.3 数值估算和与实验的比较 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
13.4 多电子原子和周期表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
第 14 章 自旋 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
14.1 引言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
14.2 自旋的本质是什么? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
14.3 自旋的运动学 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
14.4 自旋动力学 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
14.5 回到轨道自由度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
第 15 章 角动量加法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
15.1 一个简单的例子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
15.2 一般问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388
15.3 不可约张量算符 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395
15.4 某些“偶然”简并度的解释 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
第 16 章 变分法和 WKB 法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407
16.1 变分法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407
16.2 Wentzel-Kramers-Brillouin(WKB)法 . . . . . . . . . . . . . . . . 412
第 17 章 不含时微扰论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427
17.1 形式体系 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427
17.2 一些例子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430
17.3 简并微扰论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439
第 18 章 含时微扰论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447
18.1 问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447
18.2 一阶微扰论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448
18.3 微扰论中的更高阶 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456
18.4 电磁相互作用的一般讨论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464
18.5 原子与电磁辐射的相互作用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470
第 19 章 散射理论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491
19.1 引言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491
19.2 一维散射的再现和概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492
19.3 玻恩近似(含时描述) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497
19.4 再论玻恩近似(不含时描述) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501
19.5 分波展开 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510
19.6 两粒子散射 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 520
第 20 章 狄拉克方程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527
20.1 自由粒子狄拉克方程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527
20.2 狄拉克粒子的电磁相互作用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530
20.3 再论相对论量子力学 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 536
第 21 章 路径积分:第二部分 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543
21.1 路径积分的导出 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 544
21.2 虚时形式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573
21.3 自旋和费米子路径积分 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594
21.4 总结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609
参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611
附录 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 613
A.1 矩阵的逆 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 613
A.2 高斯积分 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 616
A.3 复数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618
A.4 iε方案 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 619
部分习题解答 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621
常数表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625
基本信息 | |
---|---|
出版社 | 世界图书出版公司 |
ISBN | 9787523224533 |
条码 | 9787523224533 |
编者 | [美]拉马穆尔蒂·尚卡尔(RamamurtiShankar)著;丁亦兵沈彭年李学潜译 著 |
译者 | 丁亦兵,沈彭年,李学潜 |
出版年月 | 2025-08-01 00:00:00.0 |
开本 | 其他 |
装帧 | 平装 |
页数 | 624 |
字数 | 833 |
版次 | 1 |
印次 | |
纸张 | 一般胶版纸 |
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