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弦论之父莱昂纳德·萨斯坎德量子力学入门之作,清晰揭示量子力学的根本。
内容简介
量子力学研究的是微观粒子的运动规律,它比经典力学更为基础和普遍。量子力学推动了现代科技的进步。因此,了解量子力学,能够帮助我们更好地理解现实世界。但对于人类来说,微观粒子无法直接感知,因此学习起来困难重重。
在本书中,作者通过10讲内容,清晰地解答了什么是量子纠缠、信息的传播速度能否超过光速、量子系统中是否存在“蝴蝶效应”、微观粒子是否拥有无数种状态等复杂又吸引人的问题,帮助读者轻松掌握量子力学。
作者简介
作者莱昂纳德·萨斯坎德,世界知名理论物理学家,斯坦福大学教授。美国国家科学院院士,美国艺术与科学院院士,弦论的创始人之一。
章节目录
版权信息
作者序1 神奇的量子力学
作者序2 从美丽走向瞩目
前言 咱们希尔伯特之地见
引言 是时候应用全新的思考逻辑了
第1讲 系统与实验
奇异的量子力学
自旋与量子比特
实验,以及不断重复
没有实验是“轻柔”的
命题的真相
经典命题的检验
量子命题的检验
数学补充:复数
数学补充:矢量空间
第2讲 量子态
态与矢量
自旋态的表示
指向x轴方向
指向y轴方向
参数的数目
用列矢量表示自旋态
整合以上所有的内容
第3讲 量子力学基本原理
数学补充:线性算符
量子力学基本原理
举例:自旋算符
构造自旋算符
一个常见的误解
重新回到3-矢量算符
收获结果
自旋极化原理
第4讲 时间与变化
一个经典的回顾
幺正性
量子力学中的决定论
更近一步看U(t)
哈密顿量
ħ的由来
数学期望
可忽略的全局相因子
与经典力学的连接
能量守恒
磁场中的自旋
求解薛定谔方程
薛定谔右矢的配方
坍缩
第5讲 不确定性与时间依赖
数学补充:对易变量的完全集
测量
海森堡不确定性原理
不确定性的含义
三角不等式与柯西-施瓦茨不等式
广义海森堡不确定性原理
第6讲 复合系统:纠缠
数学准备:张量积
经典的相关性
组合量子系统
双自旋
乘积态
表示乘积态的参数数目
纠缠态
爱丽丝和鲍勃的力学量
复合力学量
第7讲 量子纠缠进阶
数学准备:分量形式的张量积
数学准备:外积
密度矩阵:一个新工具
纠缠与密度矩阵
两个自旋的纠缠
一个具体的例子:计算爱丽丝的密度矩阵
纠缠的检验
测量的处理
纠缠与定域
量子模拟器:贝尔定理简介
纠缠小结
第8讲 粒子和波函数
数学准备:进入连续函数
粒子的态
傅里叶变换与动量基底
对易式与泊松括号
海森堡不确定性原理
第9讲 粒子动力学
一个简单的例子
非相对论性自由粒子
含时薛定谔方程
速度与动量
量子化
力
线性运动和经典极限
路径积分
第10讲 谐振子
经典力学描述
量子力学描述
薛定谔方程
能级
基态
产生算符和湮灭算符
再回到波函数
量子化的重要性
附录
理论最小值:量子力学是2023年由湛庐文化出版,作者[美] 莱昂纳德·萨斯坎德。
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