Introduction à la mécanique quantique Licence pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Dunod

作者:Jean Hladik

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2006-02-17

价格:EUR 23.00

装帧:Broché

isbn号码:9782100500345

丛书系列:

图书标签:

• mécanique quantique
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经典力学：从牛顿到拉格朗日 本书旨在为读者提供一个全面而深入的经典力学基础，涵盖从牛顿力学的基石到更抽象、更强大的拉格朗日力学的核心概念与应用。我们相信，对经典力学的深刻理解是探索所有现代物理学分支（包括量子力学、场论和广义相对论）的必要前提。 全书结构清晰，逻辑严谨，力求在保持数学严谨性的同时，通过大量实例和深入的物理图像阐释，帮助初学者建立直观认识，并为进阶学习打下坚实的基础。 --- 第一部分：牛顿力学的复习与深化 (The Newtonian Framework) 本部分旨在回顾和巩固读者已有的牛顿力学知识，并引入更高级的分析工具，为过渡到分析力学做准备。 第一章：运动的描述与参考系 我们将从最基本的运动学概念出发，讨论空间和时间在牛顿框架下的绝对性。重点在于惯性参考系的定义及其重要性。本章详细分析了不同参考系之间的速度和加速度变换关系，特别是伽利略变换的适用范围。 随后，我们引入非惯性参考系的概念，详细推导和讨论了惯性力（如科里奥利力和离心力）的物理起源和数学形式。通过分析旋转参考系中物体（如抛体或摆）的运动，读者将掌握处理加速运动的实用技巧。 第二章：力、功与动量 本章核心是牛顿第二定律 $mathbf{F} = mmathbf{a}$ 的向量形式及其在笛卡尔坐标系下的分量形式。我们不仅关注恒定力的简单情况，更深入探讨了变力问题，例如变质量系统（如火箭方程）和与速度有关的阻力。 功和能的概念被提升到中心地位。我们严格定义了动能和保守力，并推导了动能定理。势能的概念被引入，讨论了势能面的物理意义。本章的难点在于对保守场的理解，我们将引入保守力场必须满足的条件（如旋度为零），为后续的势能函数讨论做铺垫。 第三章：角动量与刚体动力学基础 角动量 $mathbf{L} = mathbf{r} imes mathbf{p}$ 的定义及其守恒定律是理解旋转运动的关键。我们推导了角动量定理 $oldsymbol{ au} = dmathbf{L}/dt$，并将其与角动量守恒联系起来。 本章随后转向刚体动力学。我们定义了物体的质量分布特性——转动惯量 $I$ 及其张量形式。欧拉角被引入作为描述刚体定向的必要工具。通过对绕定点转动和绕固定轴转动的分析，读者将掌握如何使用牛顿-欧拉方程求解复杂的刚体运动，例如陀螺的进动和章动。 --- 第二部分：分析力学的建立 (The Analytical Approach) 本部分是全书的转折点，它将经典力学的描述从基于力的微分方程形式，提升到基于能量和虚位移的积分形式，从而揭示了更深层次的对称性和守恒律。 第四章：约束、广义坐标与虚功原理 在深入拉格朗日力学之前，必须彻底理解约束的本质。本章详细区分了完整约束和非完整约束，并介绍了拉格朗日乘子法在处理等式约束时的应用。 核心概念虚位移（Virtual Displacement）和虚功原理（Principle of Virtual Work）被严格阐述。我们证明了静力学平衡的条件等价于在所有虚位移上虚功为零，从而为系统的动力学分析奠定了基础。 第五章：达朗贝尔原理与拉格朗日方程的导出 本章是分析力学的核心。我们从达朗贝尔原理——将动力学问题转化为准静态虚功问题——出发，导出了拉格朗日方程（欧拉-拉格朗日方程）： $$frac{d}{dt}left(frac{partial L}{partial dot{q}_i} ight) - frac{partial L}{partial q_i} = 0$$ 这里，拉格朗日量 $L = T - V$（动能减去势能）取代了力 $mathbf{F}$ 成为描述系统的基本量。我们详细讲解了如何选择合适的广义坐标 $q_i$ 来自动消除约束方程。通过具体实例（如单摆、连接的滑块系统），读者将学会如何构建 $L$ 并应用方程。 第六章：守恒定律与诺特定理的初步接触 当拉格朗日量 $L$ 不显含某个广义坐标 $q_k$ 时（即 $partial L / partial q_k = 0$），相应的广义动量 $p_k = partial L / partial dot{q}_k$ 必然是守恒的。这便是能量和守恒量在拉格朗日框架下的自然体现。 本章将重点阐述这些守恒量与牛顿力学中守恒定律的对应关系。对于初级课程，我们将聚焦于动量、角动量和能量的守恒，并简要介绍诺特定理（Noether's Theorem）的物理意义：系统的时不变性导致能量守恒，空间平移不变性导致动量守恒。 --- 第三部分：高级应用与过渡 (Advanced Topics) 本部分将拉格朗日力学应用于更复杂的系统，并为读者打开通往哈密顿力学的大门。 第七章：经典场论的拉格朗日描述 我们将概念推广到连续介质系统，即场。我们定义了拉格朗日密度 $mathcal{L}$，并推导出描述场的欧拉-拉格朗日方程。这使得读者能够用统一的框架处理粒子系统和场（如连续介质或电磁场）的动力学。 第八章：哈密顿力学导论 为了更深入地理解量子力学的起源，本章引入了勒让德变换，将拉格朗日量 $L(q, dot{q}, t)$ 转化为哈密顿量 $H(q, p, t)$，其中 $p = partial L / partial dot{q}$ 是广义动量。 我们推导出哈密顿方程（正规运动方程）： $$dot{q}_i = frac{partial H}{partial p_i} quad ext{和} quad dot{p}_i = -frac{partial H}{partial q_i}$$ 重点讨论了哈密顿量在保守系统中的意义（通常等于总能量 $H=T+V$）。通过实例分析，如一维势场中的运动，读者将看到哈密顿力学在相空间（Phase Space）描述中的优越性，为后续的正则变换和泊松括号奠定基础。 全书通过循序渐进的结构，确保读者不仅掌握了解决问题的数学技巧，更领悟了经典力学的内在美学和普适性原则。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，硬壳的质感，配上那种略带复古气息的字体排版，初次上手就有一种沉甸甸的学术气息扑面而来。我尤其喜欢封面设计中那种抽象的线条和色块处理，似乎在暗示着书中内容那种超越直觉的、充满悖论的物理世界。内页的纸张选择也相当考究，不是那种市面上常见的廉价纸张，阅读起来非常舒适，即便是长时间盯着那些复杂的数学公式，眼睛也不会感到过分的疲劳。装订也非常牢固，可以平摊在桌面上，这对于需要频繁查阅和演算的理工科书籍来说，简直是太重要了。这不仅仅是一本书，更像是一件可以长期使用的工具，它的物理形态本身就在向读者传达一种对知识的尊重和对精确性的追求。我常常会花些时间单纯欣赏一下它的外观，这种仪式感在数字化阅读盛行的今天，显得尤为珍贵。它不仅仅是知识的载体，更是一件值得收藏的工艺品，体现了出版商对经典教材应有的敬意。

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这本书的习题设置简直是为那些渴望真正掌握物理精髓的钻研者量身定做的。它们远非那种简单的套用公式就能解决的“计算题”，更多的像是对概念理解深度的挑战和检验。有些习题的设置极具启发性，常常需要你跳出书本上讲解的特定模型，将所学原理迁移到全新的、稍微修改过的情境中去。我记得有一道关于角动量本征值的推导题，书本上只给出了暗示，真正的解答需要你对梯算符（ladder operators）的性质有极其透彻的领悟，反复推敲了好几个小时才恍然大悟。这种“卡住你，然后给你提示让你自己突破”的教学设计，虽然过程略显痛苦，但一旦解出，那种知识点融会贯通的满足感是无可替代的。它强迫你把知识从“知道”提升到“会用”的层次，而不是满足于死记硬背公式。

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坦率地说，这本书的阅读体验并非总是轻松愉快的，它要求读者投入大量的时间和精力，绝不是那种可以囫囵吞枣翻过去的书籍。有时候，一个看似简单的定义背后，隐藏着作者深思熟虑的取舍和权衡。我发现，如果我只是浅尝辄止地阅读，那么接下来的几页内容就会变得晦涩难懂，因为作者对前文的依赖性极强。因此，每一次阅读都需要集中百分之百的注意力，甚至常常需要对照参考资料来加深理解。但正是这种对读者专注度的“高要求”，反过来也形成了一种良性的学习循环。当你最终掌握了书中某个核心章节的内容后，你会对自己解决复杂问题的能力产生一种强烈的自信，这种信心并非源于别人的赞扬，而是来自于你亲手攻克了一个又一个逻辑难关后获得的扎实感。这本书像是一位严厉但公正的导师，它不给你提供捷径，但会确保你走过的每一步都算数。

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作为一本面向特定阶段的教材，本书在内容的深度和广度之间找到了一个绝妙的平衡点。它没有像某些研究生教材那样，一上来就深入到量子场论的边缘，从而使本科生感到迷失；但它也绝非那种只停留在定性解释的入门读物。作者对哥本哈根诠释的讨论非常深入且富有批判性，他并没有将任何一种解释奉为圭臬，而是清晰地列出了不同诠释的优势和面临的难题，鼓励读者形成自己的哲学思考。这种处理方式，使得读者在学习完“如何计算”之后，还能进一步思考“我们到底在计算什么”的本质问题。特别是对退耦、纠缠这些现代量子信息领域的基础概念，本书也进行了恰到好处的引入和铺垫，为读者未来向更前沿领域进军打下了坚实的基础，让人感觉这本书的“保质期”很长。

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初次翻阅这本书时，我最深刻的感受是作者在逻辑构建上的严谨和清晰。他似乎有一种魔力，能将那些原本抽象到让人望而生畏的概念，一步步拆解，用一种近乎散文诗般的语言进行铺陈，直到你发现自己已经不知不觉地走进了那个微观世界的深处。书中对基础假设的引入处理得极其巧妙，没有采用那种冷冰冰的公理化陈述，而是通过历史发展的脉络和经典实验的困境来烘托出引入新理论的必然性。例如，在讨论波粒二象性时，作者并未直接抛出薛定谔方程，而是先花了大篇幅回顾了经典物理的局限，使得后续方程的出现仿佛是水到渠成的、唯一的出路。这种叙事方式极大地降低了初学者的心理门槛，让人感觉“原来量子力学并不是遥不可及的魔法，而是对现实深入观察后得出的必然结论。”这种循序渐进的引导，远比那种上来就堆砌数学符号的教材要高明得多。

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