Grundkurs Theoretische Physik 6 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Wolfgang Nolting

出品人:

页数:591

译者:

出版时间:2007-10-01

价格:EUR 34.95

装帧:Paperback

isbn号码:9783540688709

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 理论物理
• 大学教材
• Grundkurs
• 量子力学
• 电动力学
• 统计物理
• 固体物理
• 相对论
• 高等教育

理论物理基础课程（第六卷）：跨越经典与量子的深邃探索 《理论物理基础课程（第六卷）》 是一部旨在为物理学、数学及相关工程领域的高年级本科生和初级研究生提供扎实理论基础的权威教材。本卷的焦点集中在物理学最核心、最具挑战性的两个领域：量子力学（Quantum Mechanics）的进阶主题与统计物理学（Statistical Physics）的宏观应用。它不仅是对前五卷所奠定的高级数学工具和经典物理框架的系统性整合，更是一次深入探索微观世界基本规律与复杂多体系统热力学行为的旅程。 全书结构严谨，内容深度适中，旨在培养读者独立分析和解决复杂物理问题的能力，而非仅仅罗列公式。其叙述风格力求清晰、精确，同时注重物理图像的构建，强调理论框架与实验观测之间的内在联系。 --- 第一部分：量子力学的深化与拓展（Advanced Quantum Mechanics） 本部分是对量子力学基本原理的系统性回顾与提升，引入了更抽象、更强大的数学工具，并开始探索相对论效应的初步影响。 1. 抽象理论框架与表象变换 本章首先超越了薛定谔绘景和海森堡绘景的初级描述，深入探讨了狄拉克符号（Dirac Notation）的完整结构，包括其在无限维希尔伯特空间中的应用。重点阐述了算符的谱分解理论，并详细讨论了表象变换的物理意义——如何从一个基矢集合切换到另一个基矢集合，以及这种切换如何影响对物理实在的描述。通过对傅立叶变换在量子力学中的作用的深入分析，读者将理解动量表象和位置表象之间的对偶性。 2. 角动量理论的精妙结构 角动量理论是理解原子、分子和粒子物理学的核心。本章系统地推导了升降算符（Raising and Lowering Operators）的详细性质，并以此为基础，精确地求解了球谐函数作为角动量本征函数的构成。更进一步，本章细致地探讨了对易关系（Commutation Relations）在描述总角动量 $mathbf{J}^2$ 和其分量 $J_z$ 之间的关系，并引入了球面张量算符（Spherical Tensor Operators）的概念，为后续的微扰理论和选择定则打下坚实基础。 3. 进阶微扰论与近似方法 在实际应用中，精确求解薛定谔方程几乎是不可能的，因此微扰论至关重要。本卷详细考察了非简并定态微扰论的高阶修正，并对简并定态微扰论进行了彻底的剖析，着重讨论了简并情况下的对称性保护。 此外，本章引入了含时微扰论（Time-Dependent Perturbation Theory），重点推导了费米黄金定则（Fermi's Golden Rule）的完整形式，并结合跃迁概率的概念，解释了辐射跃迁（吸收与自发辐射）的微观机制。WKB 近似法作为一种半经典方法，被用于分析势垒穿透（隧穿效应）和准经典条件下的能量量子化问题。 4. 散射理论（Scattering Theory） 散射是检验基本相互作用的直接手段。本章从物理直觉出发，建立了散射截面（Scattering Cross Section）与散射振幅之间的联系。核心内容包括：Born 近似（Born Approximation）及其适用范围的讨论；相位偏移法（Phase Shift Analysis）如何与势场的细节相关联；以及对共振散射现象的深入分析，这与粒子物理中的不稳定性态密切相关。勒姆-约斯特（Lippmann-Schwinger）方程的引入，为更严谨的散射理论提供了数学基础。 --- 第二部分：统计物理学与热力学（Statistical Physics and Thermodynamics） 本部分将视角从单个粒子提升到大量粒子系统，探讨宏观物理量的统计起源，是连接微观规律与宏观现象的桥梁。 5. 经典统计物理：系综理论（Ensemble Theory） 本章系统地阐述了系综（Ensembles）的概念，这是统计力学的核心。详细区分了微正则系综（Microcanonical Ensemble）、正则系综（Canonical Ensemble）和大正则系综（Grand Canonical Ensemble）的构建与应用。 重点在于配分函数（Partition Function）的计算及其作为热力学势的地位。通过推导，清晰展示了如何从配分函数导出内能、熵、自由能以及其他所有宏观热力学量。对玻尔兹曼分布的严格推导和应用，是理解理想气体等基础模型的关键。 6. 经典统计物理的应用：理想系统 本章将理论应用于实际物理系统，以巩固对系综理论的理解： 理想气体： 再次审视理想气体的性质，包括麦克斯韦-玻尔兹曼速度分布，并引入体积不可分辨性和全同粒子的概念，为下一章做铺垫。 谐振子与黑体辐射： 经典处理下，详细分析了单模和多模谐振子的能量分布，并导出了瑞利-金斯定律（Rayleigh-Jeans Law），为理解紫外灾难的引入做好准备。 7. 量子统计物理：费米子与玻色子 当系统温度接近绝对零度或粒子密度极高时，量子效应变得不可忽略。本章是统计物理学的关键飞跃。 全同粒子对称性： 严格讨论了玻色-爱因斯坦统计（对应于对称波函数）和费米-狄拉克统计（对应于反对称波函数）的物理基础。 量子分布函数： 详细推导了费米-狄拉克分布和玻色-爱因斯坦分布，并讨论了它们在经典极限下的收敛性。 低能级应用： 重点分析了简并费米气体（如在白矮星和金属中的应用），计算了费米能、费米能量下的内能和压力。对于玻色子，则深入研究了玻色-爱因斯坦凝聚（Bose-Einstein Condensation, BEC）的现象学描述及其临界温度的计算，这是现代物理学实验的热点。 8. 相变与涨落（Phase Transitions and Fluctuations） 本部分探讨了宏观系统性质的剧烈变化——相变。 平均场理论： 引入伊辛模型（Ising Model）的平均场近似，以定性地理解自发磁化的起源和平均场临界指数。 朗道理论： 概述了第二类相变的经典理论框架，基于序参量（Order Parameter）的概念，讨论了热力学势的非解析性。 涨落现象： 最后，通过涨落-耗散定理（Fluctuation-Dissipation Theorem）的初步介绍，将统计涨落与系统对外部扰动的响应联系起来，揭示了系统在平衡态附近的动态行为，为深入研究非平衡态物理打开了大门。 --- 《理论物理基础课程（第六卷）》 在内容上是高度专业的，它要求读者对线性代数、微积分、复变函数以及经典力学和电动力学有扎实的预备知识。本书旨在提供一个坚实而统一的框架，使学生能够理解现代物理学的两大支柱——量子力学与统计物理——是如何共同描述自然界从最小尺度到宇宙尺度的所有现象的。

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