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出版者:

作者:王明福等

出品人:

页数:267

译者:

出版时间:2007-7

价格:23.60元

装帧:

isbn号码:9787040218374

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《量子力学导论：从基础到前沿》 内容提要 本书旨在为物理学、数学、工程学等相关专业的学生及科研人员提供一个全面、深入且易于理解的量子力学学习路径。我们力求在保持严谨性的同时，注重物理图像的构建与直觉的培养，将抽象的数学框架与真实的物理现象紧密结合。全书内容覆盖了量子力学的基本公设、一维和三维势场中的薛定谔方程求解、角动量理论、微扰论、散射理论，并引入了现代物理学中至关重要的主题，如量子场论的初步概念、量子信息的基础原理及其应用。 第一部分：量子力学的基本原理与数学框架 第一章：经典物理的危机与量子化的萌芽 本章追溯了十九世纪末经典物理学在解释黑体辐射、光电效应和原子光谱等现象时所遭遇的理论困境。我们将详细分析普朗克的量子假说如何成功解决黑体辐射问题，爱因斯坦如何利用光子概念解释光电效应，以及玻尔模型在解释氢原子能级方面的贡献与局限性。这一部分不仅是历史回顾，更是为理解量子革命的必然性奠定基础。 第二章：波动力学与薛定谔方程 德布罗意物质波假设是连接粒子与波的桥梁。本章详细阐述了物质波的物理意义和实验验证（如电子衍射）。核心内容是薛定谔方程的建立——无论是含时还是不含时的形式。我们着重探讨波函数的统计诠释（玻恩诠释），概率密度、概率流密度等核心概念，并引入狄拉克符号（Bra-Ket Notation）作为描述量子态的数学语言。 第三章：算符、观测与不确定性原理 量子力学中的可观测量由厄米算符表示。本章系统介绍线性代数在线性空间中的应用，包括本征值、本征函数、完备性等。我们深入探讨了量子力学的基本公设，特别是测量公设，即波函数坍缩的机制。随后，我们将严格推导海森堡不确定性原理，并讨论其在物理图像构建中的核心作用。此外，对算符的对易关系和运动方程（如海森堡绘景与薛定谔绘景的切换）也有详尽的阐述。 第二部分：基本问题的精确解 第四章：一维定态问题求解 本章是应用薛定谔方程解决具体物理问题的起点。我们将详细求解无限深势阱、有限深势阱、矩形势垒（量子隧穿效应）等标准模型。特别关注势垒穿透系数的计算及其在扫描隧道显微镜（STM）等现代技术中的实际意义。对势阱中束缚态和散射态的性质进行对比分析。 第五章：三维空间中的守恒定律与中心势场 从一维推广到三维，我们引入了角动量算符及其在三维空间中的性质。详细分析角动量算符的对易关系、平方算符$L^2$和$L_z$的共同本征函数（球面谐函数）。通过分离变量法，我们将中心势场问题归结为径向薛定谔方程。 第六章：氢原子——量子力学的辉煌胜利 本章是全书的重点之一。我们使用分离变量法精确求解库仑势下的薛定谔方程，导出了氢原子的能级公式、波函数，并对主量子数 $n$、角量子数 $l$ 和磁量子数 $m$ 的物理意义进行了深入剖析。我们还会讨论电子的自旋概念的引入，以及泡利不相容原理对多电子原子结构（如元素周期表）的决定性影响。 第三部分：近似方法与散射理论 第七章：时无关微扰论 在多数实际问题中，薛定谔方程无法精确求解。本章引入了处理微小、不被完全包含在精确解模型中的修正项的强大工具——微扰论。我们将详细推导非简并和简并情况下的定态微扰论，并应用于解释斯塔克效应（外加电场对原子能级的影响）和塞曼效应（外加磁场对原子能级的影响）。 第八章：含时微扰论与跃迁 本章关注系统在随时间演化的微扰作用下的动态行为，特别是原子吸收或发射光子的过程。我们详细阐述费米黄金定则（Fermi's Golden Rule），它给出了系统从一个量子态跃迁到另一个量子态的速率，这是理解激光原理和光谱学的基础。 第九章：散射理论基础 散射是描述粒子间相互作用（如核反应或高能对撞）的根本方法。本章引入了散射截面的概念。详细介绍玻恩近似，并着重讲解相移分析法。通过对相移的分析，我们可以从实验测量的散射角分布中反演出势场的形状信息。 第四部分：现代量子物理前沿 第十章：全同粒子与量子统计 本章探讨了粒子不可分辨性的深远影响。详细区分费米子（服从泡利不相容原理）和玻色子，并引入了玻色-爱因斯坦统计和费米-狄拉克统计。这些统计方法是理解固体物理中电子能带结构、白矮星结构以及超流体和超导现象的关键。 第十一章：相对论性量子力学简介 我们简要介绍了将狭义相对论纳入量子力学的尝试，从克莱因-戈登方程的局限性到狄拉克方程的建立。狄拉克方程的成功不仅自然地包含了电子的自旋，还预言了反物质的存在，标志着量子场论的开端。 第十二章：量子信息与计算入门 量子力学为信息处理带来了革命性的变革。本章介绍了量子比特（Qubit）的概念，描述了量子纠缠这一非定域性现象，并简要介绍了Shor算法和Grover算法的基本思想，展望了量子计算在密码学和模拟复杂系统中的潜力。 附录 附录部分提供必要的数学工具回顾，包括线性代数基础、特殊函数（勒让德多项式、拉盖尔多项式）的性质，以及详细的积分表和物理常数参考。 本书特色 物理图像先行： 强调通过类比和直觉培养对抽象概念的理解，避免纯粹的数学推导堆砌。 计算方法并重： 除了精确解，大量篇幅用于介绍微扰论、变分法等强大的近似计算技巧。 跨学科视野： 将量子力学原理直接联系到原子光谱、激光技术、核物理乃至现代量子信息科学，体现其广泛应用价值。 详尽的例题与习题： 每章配有大量精心设计的例题用于演示方法，并提供不同难度梯度的课后习题，以供读者检验和巩固所学知识。

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这本书的讲解风格简直是一股清流，完全颠覆了我对传统教材的刻板印象。作者似乎深谙初学者的痛点，他不是那种只会抛出专业术语然后甩手不顾的“技术大神”。相反，他的笔触非常接地气，带着一种老朋友般的亲切感。举个例子，在讨论到“递归”这个让人头疼的主题时，他没有直接上数学归纳法，而是用了一个关于“俄罗斯套娃”的生动故事来引入，最后才缓缓过渡到代码实现。这种叙事性的教学方法，极大地降低了我的心理门槛。我发现，这本书的优势不在于展示作者多么高深莫测，而在于它如何将那些高深莫测的知识点，用最朴实无华的语言拆解成一个个可以消化的“小面包”。很多章节后面附带的“陷阱回顾”环节，更是精妙绝伦，它列举了初学者最容易犯的错误，并给出详尽的错误分析和正确的思路引导，这比单纯告诉你“怎么做”要有用得多，因为它教会了你“为什么不能那样做”。我感觉自己不是在学习一门语言，而是在学习一种新的思维模式，一种严谨且富有逻辑的思考方式。

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这本书的售后支持和配套资源，是我体验中最出乎意料的亮点之一。通常技术书卖完就结束了，但这本书的作者似乎建立了一个活跃的在线社区，专门用于解答读者在学习过程中遇到的疑难问题。我曾在一个关于指针运算的章节被卡住两天，抱着试试看的心态在社区提问后，很快就得到了作者本人或其他资深读者的回复，那回复不仅解决了我的具体问题，还从更高的维度解释了背后的原理，让我茅塞顿开。这种持续的互动，极大地增强了学习的粘性。同时，这本书官网上还提供了所有代码示例的最新版本，以及一些额外的练习题集和自测工具。对于学习C语言这种需要大量动手实践的学科来说，这种完善的生态支持系统，远比单薄的书本内容本身更具价值，它确保了你在学习的任何阶段，都不会因为孤立无援而放弃。这本书不只是一本工具书，它更像是一个完整的学习项目包。

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这本书的价值，在我看来，主要体现在它对“实践操作”的重视程度上。很多编程书光看理论能看懂，一上手敲代码就抓瞎，原因无非是书本上的代码示例太过简化，脱离了真实项目的复杂性。但这本书不同，它里面的每一个案例，都力求贴近真实世界的应用场景。比如在介绍文件I/O的时候，它不仅仅停留在读写文本文件，还拓展到了如何处理结构化数据和二进制数据的读取，并且给出了处理异常情况的健壮性代码模板。更让我惊喜的是，它穿插了若干个小型项目的设计思路，比如一个简单的学生信息管理系统，从数据结构的选择到模块划分，都进行了详细的讲解和代码展示。我跟着书中的步骤一步步实现下来，每完成一个小功能，那种成就感是无与伦比的。这本书真正做到了“授人以渔”，它教你的不仅仅是C语言的语法规则，更是一种项目驱动的开发方法论，让我有信心去面对更复杂的编程任务。

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我对技术书籍的挑剔程度是出了名的，尤其是一些老牌语言的教材，总觉得内容陈旧、跟不上时代。但这本书给我带来了耳目一新的感觉，它在保持C语言核心不变的前提下，巧妙地融入了一些现代编程的理念。例如，在讲解结构体和联合体时，作者花了不少篇幅讨论了内存对齐（Padding）的问题，并且详细解释了这对性能和跨平台兼容性的影响，而不是简单地告诉你“要这样写”。这种对底层细节的刨根问底，体现了作者深厚的功力。此外，书中对标准库函数的介绍，也极其细致入微，它不会只罗列函数名和参数，而是会深入探讨某些函数的底层实现原理和潜在的效率瓶颈，这对于我这种追求极致性能的读者来说，简直是如获至宝。阅读过程中，我甚至会时不时地停下来，去查阅作者引用的其他经典计算机科学理论，这本书俨然成了一个知识的“中转站”，引导我不断向更广阔的技术领域探索。

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这本书的封面设计得相当有品味，那种深沉的蓝色调，配上简洁的白色字体，给人一种既专业又沉稳的感觉。我一开始是被它的外观吸引的，毕竟在浩如烟海的技术书籍中，一个好的门面总能让人多停留几秒。拿到手里，分量感十足，厚厚的几百页，预示着内容的详实与深入。迫不及待地翻开目录，结构清晰得让人心安，从最基础的变量、数据类型讲起，逐步深入到指针、内存管理，再到文件操作和复杂的数据结构。这种循序渐进的编排方式，对于我这种对底层概念有点怵头的人来说，简直是福音。它不像有些教材那样堆砌概念，而是非常注重理论与实践的结合。每一个章节的末尾都有精心设计的练习题，那些题目往往不是简单的复制粘贴代码就能解决的，需要你真正理解背后的逻辑。我尤其欣赏作者在讲解复杂概念时所用的比喻，那些生动的类比，让原本抽象难懂的内存地址和函数调用，变得像在看一场有情节的电影，一下子就捕捉住了核心。阅读的过程，更像是一次耐心的引导，而不是冷冰冰的知识灌输。这本书的排版也十分考究，字体大小适中，行距舒适，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳，这在技术书籍中是难能可贵的体验。

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