第一版是由我们一个人(保罗·戴维斯)在1984年撰写的,其序言概述了产生其特征风格和主题选择的想法。这些想法由第二作者(David Betts)共享,熟悉第一版的读者会发现几乎没有任何原始版本都没有删除。但是,有一些新章节,尤其是在应用中很重要的领域。潜在井的数组对于理解固体的某些特性,例如半传导至关重要,因此,我们将第3章专门用于考虑一维简单井的一维阵列。在第一版中包括了一个维度和障碍物的散射,但是我们试图通过在三个维度中添加第5章散射,使其更有趣和相关。原子物理学传统上是量子力学的关键应用,现在以第9章为单位。这些章节嵌入了早期的材料中,这些材料已在少数地方进行了更改和扩展。对数字和练习的序列也有很大的增强。结果是一个明显扩大的体积,尽管我们试图保留原始的直接,简洁的风格,认为这是一个独特的优点。
在二十世纪观看物理世界的方式上有两种革命:相对论和量子力学。In quantum mechanics the revolution has been both profound—requiring a dramatic revision in the structure of the laws of mechanics that govern the behavior of all particles, be they electrons or photons—and far-reaching in its impact—determining the stability of matter itself, shaping the interactions of particles on the atomic, nuclear, and particle physics level, and leading to macroscopic quantum effects ranging from lasers and superconductivity到中子星和黑洞的辐射。此外,在二十世纪物理学的胜利中,特殊的相对论和量子力学以量子场理论的形式结合在一起。诸如量子电动力学之类的现场理论已经以极高的精度进行了测试,并且在理论和实验之间的一致性比九个重要数字更好。应该强调的是,尽管我们对物理定律的理解正在不断发展,始终受到实验审查,但尚未检测到量子力学的理论和实验之间的确认差异。
这本独特而现代的教科书专为两学期的高年级本科生或研究生课程而设计,为学生提供物理直觉和数学技能,使他们能够轻松流畅地解决量子力学中的复杂问题。本书首先详细介绍了量子态和狄拉克符号,然后阐述了量子力学的总体理论框架,最后解释了角动量和自旋等物理量子力学特性。本书详细讨论了量子力学中的对称性和群,它们是当前研究的重要组成部分。本书的第二部分侧重于应用,其中包括一章详细的量子纠缠,这是量子力学最令人兴奋的现代应用之一,在量子信息和计算中具有重要意义。书中穿插了大量练习,扩展了关键概念并进一步加深了学生的理解。本书为教师提供了完整的解决方案手册和讲座幻灯片。
可以被认为是谐振子的集合。经典波系统具有这样的运动方程。它们的量子类似物也是振荡器,因此它们的量子描述将涉及类似振荡器的能量和自由度。你还记得振荡器的量子力学能谱是一组等距的能级,E = nǫ(最高为一个总体常数),其中 ǫ 是能量尺度,例如公式 1.3 中的 ǫ = ℏ ω i ,n 是整数 0、1、2、……?你还记得光子的故事吗?量子电磁场用一个整数标记,即处于特定允许状态的光子数?这个整数就是谐振子的 n。我们可以进一步将“计数”与振荡器状态进行类比。想象我们有一个似乎与振荡器无关的系统,比如氢原子。它的能谱为 E = ǫ i ,其中 i 表示状态的量子数。现在想象一下,我们有一组氢原子,并且这些原子不相互作用。该集合的能量为 E = P ni ǫ i ,其中 ni 再次表示集合中的粒子数,
近年来量子力学所经历的重要变化反映在这种面向学生的新方法中。强有力的叙述和 300 多个已解决的问题引导学生从实验、理论的一般原理到现代应用。逐步了解结果可让学生获得透彻的理解。本书从基础量子力学开始,逐渐转向更高级的理论,然后是应用、微扰方法和特殊领域,最后是该领域的新发展。历史、数学和哲学框框引导学生了解理论。这本教科书的独特之处在于关于测量和量子光学的章节,两者都处于当前研究的前沿。高年级本科生和研究生将从这种关于基本物理范式及其应用的新视角中受益。在线资源包括选定问题的解决方案和 200 个图表,其中一些图表有彩色版本,可在 www.cambridge.org/Auletta 上找到。