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观点：计算新时代的物理学
量子力学是物理学最基础的领域，20 世纪的大多数发现和发明都源自该领域，在 21 世纪仍发挥着重要作用。量子力学的基础形成于 1900 年至 1930 年之间（普朗克，1943 年；玻尔，1922 年；布罗意，1929 年；海森堡，1933 年；薛定谔，1933 年；狄拉克，1933 年；爱因斯坦，1923 年）。众所周知，每个原子的结构都是由量子力学决定的。量子力学的引入使得人们能够理解宇宙的基本定律，具有重大的经济意义。正如伟大的物理学家保罗·狄拉克在 1929 年所说，原则上，化学可以用量子力学理论来解释。事实上，所有化学和材料科学课程以及物理课程都包含量子力学。物理学传统上启发了其他科学研究领域，并为该领域的进步做出了重大贡献。1950 年至 1960 年间，分子生物学的诞生表明量子力学和物理学（Schrödinger，1944 年；Davies，2008 年）。这启发了生物学家弗朗西斯·克里克、詹姆斯·沃森和莫里斯·HF·威尔金斯利用这些定律发现 DNA（Crick，1962 年；Walt，1962 年；Wilkins，1962 年），以及生物物理学家马克斯·德尔布吕克、阿尔弗雷德·D·赫尔希和萨尔瓦多·E·卢里亚发现与病毒的复制机制和遗传结构相关的内容（Delbrück，1969 年；Hershey，1969 年；Luria，1969 年）。量子力学对于设计固态设备（如晶体管，作为任何电子设备和计算机的构建块）是必不可少的。在量子力学和相对论出现之前，仅使用经典物理学是无法对半导体或任何材料进行合理理解的。所谓的量子电动力学描述了激光和光与物质的相互作用，这归功于量子电动力学的基本工作（Schwinger，1965 年；Feynman，1965 年；Tomonaga，1966 年）。基本粒子物理学
量子化学和光谱学
1. 微观物质的波粒二象性。经典力学无法描述原子和分子的结构。光和能量的量子。波粒二象性。德布罗意波及其实验观测。2. 薛定谔方程。微分方程。微观粒子的薛定谔方程。复数和复函数。概率和概率密度。波函数及其物理解释。算符、特征函数和特征值。汉密尔顿量。3. 自由和受限电子的平移运动。自由粒子。一维、二维和三维势箱中的粒子。盒中粒子模型的化学应用。化学键的矩形盒模型。穿过势垒的量子隧穿。4. 量子化学的数学形式。物理可观测量的算符。量子力学的假设。波函数的叠加。个体测量和期望值。交换和非交换算子。海森堡不确定性原理。跃迁偶极矩。光谱跃迁的强度。选择规则。5. 振动运动的量子力学描述。谐振子。谐振子的薛定谔方程。谐振子和双原子分子振动之间的联系。振动跃迁的选择规则。6. 旋转运动的量子力学描述。环中粒子的薛定谔方程。二维和三维旋转。角动量及其量化。球谐函数。双原子分子的刚性转子和旋转光谱。7. 氢原子的结构和光谱。单电子原子和离子的薛定谔方程。氢原子的能级、电子波函数和概率密度。原子轨道和量子数。自旋。8. 多电子原子。多电子波函数的轨道近似。自洽场。泡利不相容原理。构造原理和元素周期表。
PH19141 – 材料物理学
目标 • 增强物理学基础知识及其与机械工程流相关的应用。 • 让学生熟悉用于研究/确定材料各种性质的各种实验装置和仪器。 单元 I - 物质的力学和性质 9 基本定义 - 牛顿定律 - 力 - 解牛顿方程 - 约束和摩擦 - 圆柱和球坐标 - 势能函数 - 保守力和非保守力 - 中心力 - 角动量守恒 - 非惯性参考系 - 旋转坐标系 - 向心加速度和科里奥利加速度 - 弹性 - 应力-应变图 - 梁弯曲 - 悬臂凹陷 - 杨氏模量测定 - I 型梁。第二单元 - 晶体物理学 9 基础 – 晶格 - 对称操作和晶体系统 - 布拉维晶格 - 原子半径和填充率 - SC、BCC、FCC、HCP 晶格 - 米勒指数 - 晶体衍射 - 倒易晶格 - 解释衍射图案 - 晶体生长技术-切克劳斯基和布里奇曼，晶体缺陷。 第三单元 - 材料物理学 9 固溶体 - 休谟-罗瑟里规则 – 吉布斯相规则 - 二元相图 - 等温体系 - 连接线和杠杆规则 - 共晶、共析、包晶、包析、偏晶和同晶体系 - 微观结构的形成 - 均匀和非均匀冷却 – 成核 - 铁碳相图 - 共析钢 - 亚共析钢和过共析钢 – 扩散 - 菲克定律 – TTT 图。单元 IV - 工程材料与测试 9 金属玻璃 - 制备和性能 - 陶瓷 - 类型、制造方法和性能 - 复合材料 - 类型和性能 - 形状记忆合金 - 性能和应用 - 纳米材料 - 自上而下和自下而上的方法 - 性能 - 抗拉强度 - 硬度 - 疲劳 - 冲击强度 - 蠕变 - 断裂 - 断裂类型。 单元 V - 量子物理 9 黑体问题 - 普朗克辐射定律 - 光的二象性 - 德布罗意假设 - 物质波的性质 - 波包 - 薛定谔方程（时间相关和时间无关） - 玻恩解释（波函数的物理意义） - 概率流 - 算子形式（定性） - 期望值 - 不确定性原理 - 盒子中的粒子 - 特征函数和特征值 - 狄拉克符号（定性）。
课程和教学大纲（2024-25）
1。理解波浪和电磁波的现象。2。了解量子力学的原理。3。将量子机械思想应用于亚原子域。4。感谢激光及其类型的基本原理。5。使用光电设备设计典型的光纤通信系统。模块：1波概论7小时的波 - 在弦上 - 弦上的波动方程（派生） - 谐波波 - 在边界处波的反射和波传输 - 站立波及其特征征的波 - 带分散的波 - 波的叠加 - 波和傅立叶方法（定性） - 波数据 - 波数据 - 波数据 - 相位velocity and opep velocity and ofers velocity and ofers velocity and ofers velocity and ofers velocity and ofers velocity and velocity。模块：2电磁波7小时的差异 - 梯度和卷曲 - 表面和体积积分 - 麦克斯韦方程（定性） - 电流密度的连续性方程 - 自由空间中的电流电流 - 电磁波方程 - 自由空间中的平面电波 - 自由空间 - Hertz的实验。Module:3 Elements of quantum mechanics 7 hours Need for Quantum Mechanics: Idea of Quantization (Planck and Einstein) - Compton effect (Qualitative) – de Broglie hypothesis - justification of Bohr postulate - Davisson-Germer experiment - Wave function and probability interpretation - Heisenberg uncertainty principle - Gedanken experiment (Heisenberg's microscope) - Schrödinger wave等式（时间依赖和时间独立）。纤维在医学中的应用 - 内窥镜检查。模块：4量子力学的应用6小时的特征值和限制在一维盒中的粒子的特征功能 - 纳米物理学的基础 - 量子约束和纳米结构 - 隧道效应（定性）和扫描隧道显微镜。模块：5个激光器6小时激光特性 - 空间和时间相干性 - 爱因斯坦系数及其意义 - 人口反演 - 两个，三个和四个级别的系统 - 泵送方案 - 阈值增益系数 - 激光的组件 - 激光器-He -Ne，ND：YAG和COR 2 LASERS和2 LASERS和他们的发动机应用。模块：6光纤中EM波的传播5小时5小时的光纤通信系统简介 - 通过光纤传播 - 接受角度 - 数值孔径 - V -参数 - 纤维类型 - 衰减 - 分散性 - 实现 - 内模态和插入室。Module:7 Optoelectronic devices 5 hours Introduction to semiconductors - direct and indirect bandgap – p-n junction, Sources: LED and laser diode, Photodetectors: PN and PIN Module:8 Contemporary Topics 2 hours Guest lectures from Industry and, Research and Development Organisations Total Lecture hours: 45 hours
关于等效原理作为检测引力 t3 相的规范原理的可测试性
等效原理是爱因斯坦相对论的支柱之一，因此，它最初是在经典理论中表述的，经典理论中，点粒子的所有可观测量，特别是其位置、能量和质量，在粒子的任何状态下都是清晰的。其他原理也是如此，比如能量守恒定律，尽管如此，其在量子理论中的表达和有效性还是被广泛接受。然而，对于量子系统的等效原理的表述存在很大争议：这是因为量子系统可以存在于空间叠加中，而经典表述的等效原理并不直接涵盖这种情况。因此，有人提议将其扩展到量子系统 [ 1 – 3 ]；也有人声称量子系统违反了该原理（例如，参见 Anastopoulos 和 Hu 的引言 [ 4 ] 以及本文的参考文献）；有些人还声称这应该是引力状态降低的原因 [ 5 ]。这里讨论的重点是，等效原理意味着不同质量的粒子应该以相同的速率在相同的引力场中下落。然而，量子德布罗意波长是粒子质量的函数，因此不同质量的粒子在同一引力场中的干涉效果会有所不同。这似乎违反了等效原理的规定，即不同质量的粒子在同一场中的行为无法区分。正如我们将在下文中看到的，在我们提出的量子等效原理中，这并不是一个相关问题。我们相信，对于争议的其他方面也是如此，例如 Anastopoulos 和 Hu [ 4 ] 中提到的方面。在这里，我们想通过类似于能量守恒的方法将等效原理扩展到量子领域。也就是说，为了将该原理扩展到量子领域，我们将假设对于量子叠加的任何分支，该原理都成立。具体来说，我们假设，对于在位置 x 处尖锐的空间叠加态的每个分支，等效原理以其当前接受的形式之一成立：通过在 x 处的局部操作，均匀重力场 g 中静止的点粒子的运动状态与在 x 处经历加速度 − g 的点粒子的运动状态在经验上是无法区分的。
信息的物理理论vs。交流的数学理论
伊朗德黑兰Tandis医院泌尿外科系的泌尿外科介绍了与量子力学的基础知识兼容的一般物理信息信息的一般概念，并将香农熵作为特例。这种物理信息的概念导致了二进制数据矩阵模型（BDM），该模型预测了量子力学，一般相对论和黑洞热力学的基本结果。研究了模型与全息，信息保护和Landauer原则的兼容性。由于BDM得出了“位信息原理”后，得出了普朗克，de Broglie，Bekenstein和质量能量等价的基本方程。k eywords信息的物理理论，二进制数据矩阵模型，香农信息理论，位信息原理1。构造信息意味着一系列不可衡量的概念或可测量数量的数据。物理学中可测量信息的通常概念调用了香农熵和信息的主题。克劳德·香农（Claude Shannon）在他的开创性论文[1]中发展了信号传递的数学理论[2]。他否认了交流和相关信息理论的语义方面。根据他的理论，该信息是指减少不确定性并等于传达信息的熵的机会。他从第二种热力学定律[2]，[3]中得出了熵的想法，并得出结论，信息的信息可以通过其可预测性来衡量，其可预测性越小，其携带的信息越多[2]，[3]。很明显，香农对信息的定义不是唯一的，仅适合其工程要求[2]，[3]。在这个信息概念中，数据的来源，渠道和接收器是通信工程的关键组成部分。香农熵（信息）仅与给定系统的统计属性有关，与系统状态的含义和语义内容无关[5]。正如他在开创性文章中强调的那样，沟通和相关信息内容的含义与工程问题无关[1]。随后，围绕着身体和生物学信息的香农概念出现了一些批评[3]。信息独立于其含义的概念是Mackay和其他人宣布的主要批评的主题[3]，[4]。随后尝试为形式的信息理论增加语义维度，尤其是对香农理论[5] - [7]。香农的理论与单个信息无关，而是源消息的平均值[8]。尽管物理信息基本上与物理可测量的数量有关，但当前的物理信息概念仍然是香农引入的相同定义，并且似乎不足以用于物理系统。在Bruckner和Zeilinger的最新作品中提醒了这[9]。他们的主张主要原因是量子力学中的测量问题。换句话说，没有确定的真实
微电子和光电子纳米技术
本书旨在概述与半导体材料中的纳米科学和纳米技术相关的基本物理概念和设备应用。如书中所示，当固体的尺寸缩小到材料中电子的特征长度（德布罗意波长、相干长度、局域长度等）的大小时，由于量子效应而产生的新物理特性就会显现出来。这些新特性以各种方式表现出来：量子电导振荡、量子霍尔效应、共振隧穿、单电子传输等。它们可以在正确构建的纳米结构中观察到，例如半导体异质结、量子阱、超晶格等，这些在文中详细描述。这些量子结构所表现出的效应不仅从纯科学的角度来看意义重大——过去几十年来它们的发现者获得了数项诺贝尔奖——而且在大多数上一代微电子和光电子设备中也有重要的实际应用。 20 世纪 70 年代初，IBM 的 Esaki、Tsu 和 Chang 开创性地开展工作，为后来在量子阱和超晶格中观察到的许多新效应奠定了基础，从那以后，仅仅过去了 30 年左右。为了观察这些效应，20 世纪 80 年代，许多先进的研究实验室定期采用分子束外延、逐层生长和半导体纳米结构掺杂等先进技术。由于所有这些新发展都发生在相对较短的时间内，因此很难及时将它们纳入大学课程。然而，最近大多数一流大学都更新了课程，并在研究生和本科生阶段开设了以下课程：纳米科学与工程、纳米结构与设备、量子设备和纳米结构等。甚至还开设了纳米科学与工程硕士学位。物理学院、材料科学学院和各种工程学院（电气、材料等）经常开设这些课程。我们认为，在普通本科阶段，缺乏关于纳米科学和纳米技术的综合教科书。一些关于固体物理学的一般教科书开始包括几个部分，在某些情况下，甚至包括一整章，来介绍纳米科学。这些材料经常被添加为这些著名教科书新版本的最后一章，有时并没有真正将其整合到书的其余部分中。然而，对于可以部分用于研究生课程的专业书籍来说，情况要好一些，因为在过去的十五年里，一系列关于纳米科学的优秀教科书
真空条件下测量射频测试装置脉冲推力的导波模型
摘要 导航波理论是一类对量子力学的现实主义解释，该理论推测量子力学形式主义的统计性质是由于人们忽略了潜在的更基本的真实动力学，微观粒子会像较大的经典物体一样随时间推移遵循真实轨迹。第一个导航波理论由德布罗意于 1923 年 [1] 提出，他提出粒子与伴随的导波场或导航波相互作用，这种相互作用引导粒子沿着与恒定相表面正交的轨迹运动。1952 年，玻姆 [2] 发表了导航波理论，其中导波等同于薛定谔方程的解，粒子的速度等同于概率量子速度。一组被归类为基于真空的导航波理论或随机电动力学 (SED) [3] 的模型探索了这样一种观点，即零点场、电磁真空涨落代表了亚量子领域随机性的自然来源，并为普朗克常数、卡西米尔效应、氢的基态等的起源提供了经典解释。虽然导航波或量子力学的现实主义解释并不是当今物理学的主流观点（该观点更倾向于哥本哈根解释），但在过去十年中，基于 Couder 和 Fort 开创的一些量子模拟实验工作，人们对导航波或量子力学的关注度又重新高涨 [4]。除了这些量子类似物之外，最近在实验室中可能还观察到了干涉仪中的玻姆轨迹 [5]。在量子真空等离子推进器 (Q-thruster) 支持物理模型的方法中，零点场 (ZPF) 以与基于真空的导波理论类似的方式扮演着导波的角色。具体来说，真空涨落（虚拟费米子和虚拟光子）充当引导真实粒子前进的动态介质。在本次演讲中，将详细开发一个物理模型，并讨论其在量子真空性质思想分类中的位置。将总结最近完成的真空测试活动的实验结果，该测试活动评估了在 1,937 兆赫 (MHz) 的 TM212 模式下激发的锥形 RF 测试物品的脉冲推力性能。然后将这次活动的经验数据与物理模型工具的预测进行比较。演讲将以讨论在推测的物理模型研究中正在进行的后续活动结束。关键词：导航波，量子真空，动态真空
利用亚核尺度的量子信息探索量子理论的极限
量子力学是 20 世纪最成功的科学理论之一，它忠实地模拟了微观世界的现象。其最显著的特征——纠缠 [1] 和波粒二象性 [2]——的体现需要精确准备系统的状态并检测单个粒子。基于电磁相互作用的量子工程合适设备最近才出现。在理论方面，精确控制量子态的可能性催生了量子信息理论 [3]。将纠缠和相干性视为资源 [4] 引发了诱人的技术前景，包括量子计算 [5]、量子密码学 [6] 和量子传感 [7]。与此同时，量子场论源于量子力学与狭义相对论 [8] 的统一。它是粒子物理学标准模型的核心，为研究高能现象提供了极其精确的框架。量子理论的巨大成功引发了人们对其普遍性和有效性极限的质疑。是否存在一种违背基本量子原理的“后量子”理论？如果是这样，它将在哪种物理状态下显现？这些问题已从许多不同的角度展开。其中之一，早在 1960 年由路易·德布罗意 [9] 概述，假设对薛定谔方程进行非线性修正 [10, 11]，可能还修改了玻恩规则 [12, 13]。一类相关的理论寻求量子波函数坍缩背后的客观机制 [14]。最近发展出的一种独特策略基于非局域关联的可能性，这种关联比量子力学预测的关联更强 [15, 16, 17, 18]。然而，还有一条不同的路线，即从纯操作的角度将量子理论公理化，这开辟了一个更广泛的所谓广义概率理论框架（见 [19] 及其参考文献）。通常人们认为，如果有任何偏离标准量子理论的东西，那么它们可能与引力场的性质有关 [14]。这一假设指向两个有趣的物理区域。第一个区域由普朗克长度 1.6·10-35 m 量级的极短距离或普朗克能量 1.2·1019 GeV 左右的极大能量决定 [20, 21, 22]。第二种区域涉及尺寸 ≳10-6 m 和质量 ≳106 GeV/ c2 的宏观物体的量子叠加 [14, 23]。迄今为止，尚未有任何探索这两个领域的实验暗示出任何超越标准量子理论的新物理学[24, 25, 26]。
单光子源和探测器书：第 1 章
太初有光。光是美好的。此后不久，人们开始寻求对光的全面理解。虽然出版记录一开始有些零散，但公元前五世纪，希腊哲学家恩培多克勒得出结论，光由从眼睛发出的光线组成。欧几里得在其关于光传播的经典著作《光学》中，使用今天可能被称为局部现实主义的论证对这一观点提出了质疑。欧几里得假设光线是由外部光源发出的。但直到公元 1000 年伊本·海赛姆 (Ibn al-Haytham) 提出这一观点后，这一观点才被确立为科学依据。17 世纪的笛卡尔将光本身的特性描述为“压力”，它通过空间从光源传输到眼睛（探测器）。这个想法后来由惠更斯和胡克发展成为光的波动理论。大约在同一时间，伽森狄提出了相反的观点，即光是一种粒子，牛顿接受了这一观点并进一步发展了这一观点。杨氏 1803 年的双缝实验和菲涅尔的衍射实验普遍认为，光作为粒子和波的不同视角已经得到解决，有利于波动图像。在 19 世纪 60 年代，麦克斯韦方程以一种优雅而令人满意的方式进一步证实了这一结论：预测以光速传播的偏振电磁波。1897 年，J.J. Thomson 发现离散粒子携带负电荷在真空中移动，电磁学的波与流体观由此出现问题。随后在 1900 年，普朗克在“绝望之举”中援引了量化的电磁能量束来推导黑体辐射定律 [2, 3]，这一步不仅包含了玻尔兹曼在统计力学中的先前猜想，而且与传统理解背道而驰。它最初被认为是推导的产物，后来得到纠正，但爱因斯坦在 1905 年对光电效应的描述 [4] 中更加认真地对待光量子理论。随后在 1913 年，玻尔援引了能量和角动量的量化来解释在氢-巴尔末系列中观察到的离散光谱发射线。1924 年，德布罗意基于这些想法假设不仅光，而且物质粒子也具有波状特性，这一假设彻底失败了。随后出现了量子光，这真是太棒了。随后，海森堡、玻恩、薛定谔、泡利和狄拉克等一系列发现和进步建立了量子力学的框架。就本书而言，1927 年，狄拉克将电磁场量化，有效地发展了光理论，涵盖了引发整个革命的物理现象。20 世纪 30 年代，首次在单光子水平上直接探测到光。20 世纪 50 年代原子级联光子对源 [5] 的出现及其在 20 世纪 70 年代和 80 年代的使用 [6–9] 使第一个单光子源问世。