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首页 » 基础知识 » 学量子力学要有什么(要学量子力学,需要先学什么基础呢?)

学量子力学要有什么(要学量子力学,需要先学什么基础呢?)

分类:基础知识 日期:2022-01-15 08:48 浏览:15 次

1.要学量子力学,需要先学什么基础呢?

对于许多人来说,也许量子力学比相对论更为有用。

后者一般用于研究基本粒子的产生和相互转化以及大尺度的时空结构,但对于20世纪人类的生产生活,原子层次的世界显得更为重要。30年代,量子力学用于固体物理,建立了凝聚态物理学,又用于分子物理,建立了量子化学。

在此之上,材料科学、激光技术、超导物理等学科蓬勃发展,为深刻影响20世纪人们生活方式的计算机技术、信息技术、能源技术的发展打下了基础。在20世纪上半期,量子力学深入到微观世界,发展了原子核结构与动力学理论,提出了关于原子核结构的壳层模型和集体模型,研究了原子核的主要反应如α、β、γ嬗变过程。

在天体物理中,必须要用到量子力学。对于那些密度很大的天体,如白矮星、中子星,当核燃料耗尽时,恒星的引力将使它坍缩,高密度天体的的费米温度很高,比恒星实际温度高得多,白矮星的电子气兼并压和中子星的中子兼并压抗衡了引力,此时量子力学效应对于星体的形成起了决定性的作用。

对于黑洞,其附近的狄拉克真空正负能级会发生交错,因此有些负能粒子将可能通过隧道效应穿透禁区成为正能粒子,飞向远方。黑洞的量子力学效应很有意义,值得研究。

尽管量子力学取得了巨大成功,但是由于相对于牛顿力学而言,量子力学与常识的决裂更为彻底,因此对于量子力学的基础仍旧存在着许多争论,正如玻尔所说:“谁不为量子力学震惊,谁就不懂量子力学。”爱因斯坦和玻尔在20世纪上半期关于量子力学是否自恰与完备展开了大讨论,引发了一系列关于量子力学基础的工作,如隐变量理论、贝尔定理、薛定谔猫态实验等,这些工作使得我们看到理解量子力学的艰难。

量子力学的应用,一方面让我们感觉到现实世界丰富多彩的离奇特性,另一方面反过来也促进我们对量子力学基础的理解。20世纪下半期,量子力学在基础和应用研究上又焕发出了青春。

对超导本质、真空的卡西米尔效应、分数与整数量子霍尔效应、A-B效应和几何相因子、玻色-爱因斯坦凝聚和原子激光等的研究,极大地丰富了人们对物理世界的认识,而对这些效应和技术的研究,必将对21世纪的科学进步产生深远意义的影响。

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2.求助

数学基础:微积分、微分方程、数学场论、行列式、矩阵、线性代数、排列组合、概率论。

物理基础:普通物理,原子物理,理论力学,统计力学。

数学部分就是大学的数学书,比如四川大学编的物理类专用的《高等数学》三本等等。

物理部分推荐《费曼物理学讲义》三卷以及赵凯华主编的新概念物理学系列,或者就是大学物理书即可。

再补充几点:

1)数学部分,《数学物理方法》中的偏微分方程的级数解法、泛函分析、复变函数等内容也会用到;对易代数似乎没有专门的数学书,就是在学量子力学时同步学习的;《群论》也很重要,但那是相当高程度时才需要,现在先不必学。

2)物理部分,还要学会狭义相对论,较高程度的量子力学都是相对论性的,比如著名的狄拉克方程。

3)个人建议,立即就开始自学量子力学,没有人学一两遍就学懂,通常都要反反复复好几遍才能入门,所以,你现在就开始第一遍的学习也没多大关系,只是要做好思想准备——会遇到许多困难,不少地方得暂时放一放,等待第N遍学习时再吃透它。在多遍研习量子力学的间隙将那些基础补齐,我看是适宜的。

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