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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Wang, Frank Y.

出品人:

页数:625

译者:

出版时间:2006-4

价格:224.00 元

装帧:Pap

isbn号码:9783527406401

丛书系列:

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好的，这是一份为一本名为《Physics with MAPLE》的书籍量身定制的、不包含其内容的详细简介。 --- 《量子力学的核心概念与计算实践》 导言：探索微观世界的精确之境 在物理学的浩瀚领域中，量子力学无疑是最具革命性、最深刻的理论之一。它不仅彻底颠覆了我们对物质、能量和时空本质的传统认知，更成为了现代科技，从半导体到核能，乃至信息技术的基石。然而，量子力学教科书往往充斥着抽象的数学结构和复杂的解析解法，这使得初学者在建立直观理解和掌握实际应用能力之间面临巨大挑战。 本书《量子力学的核心概念与计算实践》正是为了弥合这一鸿沟而设计。它不是一本传统的、专注于严格数学推导的教材，而是一本侧重于概念阐释、物理图像构建以及结合现代计算工具进行数值模拟和数据分析的实践指南。本书旨在引导读者，无论其数学背景如何，都能深刻理解量子世界运作的基本规则，并学会利用强大的计算工具来解决那些解析方法难以企及的复杂问题。 第一部分：量子力学的基石——从经典到概率的飞跃 本部分为读者奠定了坚实的理论基础，重点在于理解量子力学区别于经典物理学的根本区别。 第一章：经典物理的极限与黑体辐射的启示 本章将回顾经典物理学的成功与局限，特别是针对黑体辐射和光电效应的失败。我们将详细探讨普朗克对能量量子化的假设如何为量子革命打开了大门。重点分析能量的离散性如何从根本上改变了我们对辐射与物质相互作用的理解。 第二章：波粒二象性与德布罗意物质波 光子作为能量量子，其波动性和粒子性并存的特性，是理解量子现象的起点。本章将深入探讨德布罗意对物质波的预言，并结合密立孙-革末实验等关键证据，使读者建立起对“粒子也是波”这一核心概念的直观感受。我们将讨论波包的概念及其群速度与相速度的区别。 第三章：薛定谔方程的构建与基本假设 本章是全书的理论核心。我们将从概率诠释出发，构建时间依赖和时间无关的薛定谔方程。重点讨论海森堡的四个基本假设，它们构成了量子力学与观测的桥梁。我们将详细解析波函数 $Psi$ 的物理意义，特别是其模平方与概率密度的关系，强调量子力学的内在概率性。 第四章：一维势场中的量子问题 本章通过一系列经典的、可解析求解的一维模型，巩固对薛定谔方程的理解。内容包括：无限深势阱（粒子在盒中）、有限深势阱（势垒穿透与反射）以及谐振子（零点能的物理意义）。在分析势垒穿透时，我们将引入量子隧穿效应的物理图像，并讨论其在扫描隧道显微镜（STM）中的实际应用。 第二部分：三维世界的拓展与角动量理论 进入三维空间，物理图像变得更加复杂，尤其在处理轨道运动时，角动量和球对称势场成为核心。 第五章：算符、本征值与矩阵力学 本章将从形式上将物理量与线性算符联系起来，引入狄拉克符号（Bra-Ket Notation）作为描述量子态的简洁语言。重点阐述算符的对易关系、守恒量（对应于哈密顿量对时间平移的对称性）以及测量过程中的本征值问题。我们将对比对易关系与不确定性原理的深刻联系。 第六章：角动量与球谐函数 角动量在原子物理中占据核心地位。本章详述轨道角动量算符 $mathbf{L}$ 的代数结构，推导其对易关系，并求解其本征方程。读者将系统学习球面坐标下的薛定谔方程分离变量法，理解量子数 $l$ 和 $m$ 的物理意义，并接触球谐函数 $Y_{l}^{m}( heta, phi)$ 的基本性质。 第七章：自旋角动量与泡利不相容原理 引入内禀属性——自旋。本章将介绍斯特恩-格拉赫实验的历史背景，解释电子的自旋量子数 $s=1/2$ 以及其在磁场中的奇特表现。随后，我们将引入泡利不相容原理，这是理解多电子原子结构（如元素周期表）的根本原因，并将初步探讨自旋与轨道角动量之间的耦合效应。 第三部分：现代应用与近似方法 量子力学的大部分实际问题无法得到精确解析解，因此，掌握有效的近似计算方法至关重要。 第八章：微扰论 I：非简并定态微扰理论 本章详细介绍处理微小、缓慢变化的外部势场对量子系统能级和波函数影响的通用方法——定态微扰论。我们将从一阶和二阶修正开始，推导出能量和波函数的修正公式，并以弱电场下氢原子能级（斯塔克效应）为例进行演示。 第九章：微扰论 II：简并态与含时微扰理论 针对能级简并的情况，本章介绍如何处理简并态微扰理论，强调选择合适的坐标系来对角化微扰哈密顿量的重要性。随后，过渡到含时微扰理论，重点关注辐射跃迁的概率，引入“半经典”的爱因斯坦 A 和 B 系数概念，解释原子如何吸收和发射光子。 第十章：变分法与 WKB 近似 当系统哈密顿量结构过于复杂或不满足微扰条件时，需要依赖更强大的近似工具。本章介绍变分法，它提供了一种计算系统基态能量上界的强大手段，适用于计算复杂分子的基态能量。同时，我们将探讨 WKB 近似，它为理解势垒穿透提供了更广阔的视野，并揭示了其与经典相空间的深刻联系。 结语：迈向量子信息的前沿 本书在结构上力求平稳过渡，从最基础的概率概念到复杂的角动量代数，再到实用的近似计算方法，为读者构建了一个完整的量子力学知识框架。本书的独特之处在于，它鼓励读者在理解理论的同时，积极探索如何利用现代计算技术来可视化和量化这些抽象的物理现象，从而真正掌握这门描述微观世界的强大语言。通过本书的学习，读者将为进一步深入研究凝聚态物理、粒子物理或新兴的量子信息科学做好充分准备。 ---

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这本书给我一种“大师手笔”的感觉，单从书名和作者的名字（如果我知道的话）就能感受到一种深厚的学术底蕴。我希望这本书能够覆盖物理学的核心领域，并且在讲解上具有独到的视角和深刻的见解。我尤其关注它在理论推导上的严谨性，以及对物理概念的阐释是否能够触及本质。有时候，一本好的物理学教材不仅仅是传授知识，更能启发思维，帮助读者建立起一套完整的物理学认知体系。我希望这本书能够做到这一点，让我不仅仅是为了应付考试而学习，更是为了真正理解物理世界的运行规律。如果书中能够包含一些前沿的物理学思想，或者对经典理论进行一些创新的解读，那将更加令人兴奋。我渴望从中获得一种“顿悟”的感觉，让那些曾经让我困惑的物理难题迎刃而解。

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我是一个对实验物理非常感兴趣的读者，所以当我看到“Physics with MAPLE”这个书名时，我开始设想这本书是否会包含一些利用MAPLE来分析实验数据，甚至设计虚拟实验的内容。我很希望这本书能桥接理论与实践的鸿沟，展示如何将理论物理的知识应用于实际的实验设计和数据处理中。例如，是否会有章节介绍如何用MAPLE进行数据拟合，如何根据实验数据反推出物理量，或者如何利用MAPLE模拟实验过程，预测实验结果。如果书中能提供一些关于实验误差分析、不确定度计算的讲解，并辅以MAPLE的应用实例，那对我来说将是非常有价值的。我知道理论是基础，但最终，物理学的魅力在于它能够解释和预测我们周围的世界，而实验是检验和发展理论的重要手段。我期待这本书能在我构建实验物理知识体系时，提供坚实的理论支撑和强大的计算工具。

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这本书的标题“Physics with MAPLE”让我对它充满了好奇，MAPLE本身就是一个强大的数学计算软件，将它与物理学结合，我猜测这本书的内容会非常注重计算和模拟。我尤其对如何利用MAPLE来解决复杂的物理问题充满了期待。是否会有详细的案例分析，展示如何一步步地用MAPLE进行建模、求解和可视化？我非常希望它能提供一些在传统教材中可能难以深入探讨的计算物理方面的应用，比如利用MAPLE来模拟粒子运动、求解薛定谔方程，或者分析电磁场分布等等。如果书中能够提供一些可以直接运行的MAPLE代码示例，那对我来说将是巨大的福音，可以直接动手实践，加深理解。毕竟，理论学习固然重要，但能够通过实际计算来验证和深化对物理概念的理解，往往能起到事半功倍的效果。我希望这本书能成为我学习计算物理的得力助手，让我不再仅仅停留在概念层面，而是能够真正地“玩转”物理。

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我倾向于那种能够激发我独立思考能力的教材。希望这本书在讲解物理概念时，不会仅仅是“灌输”，而是会引导我一步步地去思考，去推导，去发现。我喜欢那些能够提出深刻问题，并带领读者一起探索答案的书籍。也许书中会有一些“思考题”或者“挑战题”，需要我运用所学知识去解决，而不是简单地套用公式。MAPLE的加入，让我觉得这本书可能在解决这些复杂问题时，提供了强大的辅助工具，但我更希望它能够鼓励我先尝试用自己的大脑去思考，再去借助MAPLE来验证或深化我的理解。我希望这本书能够培养我解决未知物理问题的能力，而不仅仅是掌握已有的知识。如果这本书能让我对物理学产生更浓厚的兴趣，并且在解决问题的过程中获得成就感，那么它无疑是一本非常成功的教材。

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这本书的封面设计相当有吸引力，一看就知道是那种扎实、深入的物理学教材。封面上那独特的字体和背景图案，仿佛在预示着书中将要探讨的那些严谨而又充满智慧的物理概念。我尤其喜欢它那种低调但又显得专业的气质，不像市面上很多教材那样追求花哨的视觉效果，而是将重心放在内容本身。从装帧来看，这本书的纸张质量应该不错，拿在手里有分量感，翻阅起来也不会轻易损坏，这对于一本需要经常翻阅的参考书来说至关重要。我迫不及待地想知道它在内容上是否也能达到封面所传达的那种高质量水准。想象一下，一本厚实、内容详实的物理学著作，静静地躺在书架上，随时等待我去探索物理世界的奥秘，这本身就是一种极大的满足。我希望这本书能够提供清晰的理论讲解，配以恰当的图示和例题，帮助我理解那些抽象的物理原理。

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